特表 2024-537010 再充電可能な電池を有するドアアセンブリ、当該電池を充電する方法及びシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-10-10

(54)【発明の名称】再充電可能な電池を有するドアアセンブリ、当該電池を充電する方法及びシステム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20241003BHJP

   E06B 5/00 20060101ALI20241003BHJP

   E05B 47/00 20060101ALI20241003BHJP

   H02S 10/10 20140101ALI20241003BHJP

   H02S 10/20 20140101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 303A

E06B5/00 A

E05B47/00 H

H02S10/10

H02S10/20

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024517104

(86)(22)【出願日】2022-09-23

(85)【翻訳文提出日】2024-05-01

(86)【国際出願番号】 US2022044571

(87)【国際公開番号】W WO2023049371

(87)【国際公開日】2023-03-30

(31)【優先権主張番号】63/247,494

(32)【優先日】2021-09-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523301385

【氏名又は名称】マゾナイト コーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】100205659

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 拓也

(74)【代理人】

【識別番号】100185269

【弁理士】

【氏名又は名称】小菅 一弘

(72)【発明者】

【氏名】ボドゥルカ アレックス

【テーマコード（参考）】

2E239

5F251

5G503

【Ｆターム（参考）】

2E239AA01

5F251BA03

5F251JA28

5F251KA05

5G503AA01

5G503AA06

5G503AA07

5G503BA02

5G503BB01

5G503BB04

5G503BB05

5G503BB06

5G503DA04

(57)【要約】

本発明は、住宅又は商業用、例えば、家、アパート、集合住宅、ホテルの部屋又はビジネス用の建物の室外又は室内ドアに関し、より具体的には、ドアに取り付けられた電気機器を動作させるために使用できる電力源として再充電可能な電池を備えたドアに関する。前記ドアには、電気機器が固定される。前記電気機器は、１つ以上のエネルギーハーベスタシステムによって、及び／又は電源への直接接続によって充電される１つ以上の再充電可能な電池によって電力供給される。前記エネルギーハーベスタシステム及び／又は前記有線接続から収集された電力を分配するためのシステムも提供される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

開口部が固定されたドアフレームと、
前記ドアフレームに枢動可能に固定されたドアと、
前記ドアの少なくとも第１側に固定された複数のＤＣ電気機器と、
前記ドア内に固定され、前記電気機器に電気的に接続された再充電可能な一次電池と、
前記一次電池を充電するように構成された第１電池充電器システムと、
前記ドア内に固定され、前記電気機器及び前記第１電池充電器に電気的に接続された再充電可能な蓄電池と、
前記蓄電池を充電するように構成された第２電池充電器システムと、ＲＦ及び電磁波エネルギーハーベスタ、太陽エネルギーハーベスタ、機械的エネルギーハーベスタ、又はそれらの組み合わせのうちの１つ以上を含むエネルギーハーベスタシステムとを含み、
前記エネルギーハーベスタシステムは、前記第２電池充電器システムを介して前記蓄電池を充電するように構成される、ドアアセンブリ。

【請求項2】

前記第１電池充電器は、前記蓄電池から電力を受け取るように構成される、請求項１に記載のドアアセンブリ。

【請求項3】

前記太陽エネルギーハーベスタは、太陽パネルが周囲の太陽放射に曝されるように、前記ドアに固定される、請求項１又は２に記載のドアアセンブリ。

【請求項4】

前記ドアは、前記太陽エネルギーハーベスタを覆うように、前記太陽エネルギーハーベスタ上でスライド可能なドアパネルを含む、請求項３に記載のドアアセンブリ。

【請求項5】

前記ドアパネルは、電動式である、請求項４に記載のドアアセンブリ。

【請求項6】

前記太陽エネルギーハーベスタは、前記ドアの底部に固定される、請求項３又は４に記載のドアアセンブリ。

【請求項7】

前記太陽エネルギーハーベスタは、ドアライト内に配置される、請求項３又は４に記載のドアアセンブリ。

【請求項8】

前記ドアライト内のドアスラットは、前記太陽エネルギーハーベスタを含む、請求項７に記載のドアアセンブリ。

【請求項9】

前記太陽エネルギーハーベスタは、前記ドアから離れてその室外側に配置される、請求項１～８のいずれか一項に記載のドアアセンブリ。

【請求項10】

前記機械的エネルギーハーベスタは、前記ドア内に固定される、請求項１～８のいずれか一項に記載のドアアセンブリ。

【請求項11】

前記機械的エネルギーハーベスタは、固定された剛性支持体に保持された可撓性の片持ち梁と、前記可撓性の片持ち梁の前面に保持された前圧電板と、前記可撓性の片持ち梁の後面に保持された後圧電板と、前記片持ち梁の自由遠位端に保持されたプルーフマスとを含む、請求項１０に記載のドアアセンブリ。

【請求項12】

前記機械的エネルギーハーベスタは、長尺状のケーシングと、前記ケーシングの一方の遠位端に固定された電磁コイルと、前記ケーシング内に固定され、電磁コイルに対して直線的に移動可能な磁石とを含む、請求項１０又は１１に記載のドアアセンブリ。

【請求項13】

磁石は、コイルスプリングによって電磁コイルに向かって弾性的に付勢される、請求項１０又は１１に記載のドアアセンブリ。

【請求項14】

前記エネルギーハーベスタシステムは、前記ＲＦ及び電磁波エネルギーハーベスタ、前記太陽エネルギーハーベスタ、及び前記機械的エネルギーハーベスタのそれぞれのための電力調整器及びエネルギー捕捉回路を更に含む、請求項１～１３のいずれか一項に記載のドアアセンブリ。

【請求項15】

電池は、前記ドア内の区画内に位置する、請求項１～１３のいずれか一項に記載のドアアセンブリ。

【請求項16】

前記ドアから電源への有線接続を更に含み、前記有線接続は、前記第１電池充電器を介して前記一次電池を充電し、前記第２電池充電器を介して前記蓄電池を充電するように構成される、請求項１～１３のいずれか一項に記載のドアアセンブリ。

【請求項17】

フレームと、
前記フレームの両側に固定されたドアスキンと、
前記ドアスキン又は前記フレームに固定された複数のＤＣ電気機器と、
前記ドアスキンの間に固定され、前記電気機器に接続された再充電可能な一次電池と、
前記一次電池を充電するように構成された第１電池充電器システムと、
前記ドアスキンの間に固定され、前記電気機器及び前記第１電池充電器に電気的に接続された再充電可能な蓄電池と、
前記蓄電池を充電するように構成された第２電池充電器システムと、
ＲＦ及び電磁波エネルギーハーベスタ、太陽エネルギーハーベスタ、機械的エネルギーハーベスタ、又はそれらの組み合わせのうちの１つ以上を含むエネルギーハーベスタシステムとを含み、
前記エネルギーハーベスタシステムは、前記第２電池充電器システムを介して前記蓄電池を充電するように構成される、ドア。

【請求項18】

前記第１電池充電器は、前記蓄電池から電力を受け取るように構成される、請求項１７に記載のドア。

【請求項19】

前記太陽エネルギーハーベスタは、太陽パネルが周囲の太陽放射に曝されるように、前記ドアに固定される、請求項１７又は１８に記載のドア。

【請求項20】

前記ドアは、前記太陽エネルギーハーベスタを覆うように、前記太陽エネルギーハーベスタ上でスライド可能なドアパネルを含む、請求項１９に記載のドア。

【請求項21】

前記ドアパネルは、電動式である、請求項２０に記載のドア。

【請求項22】

前記太陽エネルギーハーベスタは、前記ドアの底部に固定される、請求項１９に記載のドア。

【請求項23】

前記太陽エネルギーハーベスタは、ドアライト内に配置される、請求項１９に記載のドア。

【請求項24】

前記ドアライト内のドアスラットは、前記太陽エネルギーハーベスタを含む、請求項２３に記載のドア。

【請求項25】

前記太陽エネルギーハーベスタは、前記ドアから離れてその室外側に配置される、請求項１７～２４のいずれか一項に記載のドア。

【請求項26】

前記機械的エネルギーハーベスタは、前記ドア内に固定される、請求項１７～２４のいずれか一項に記載のドア。

【請求項27】

前記機械的エネルギーハーベスタは、固定された剛性支持体に保持された可撓性の片持ち梁と、前記可撓性の片持ち梁の前面に保持された前圧電板と、前記可撓性の片持ち梁の後面に保持された後圧電板と、前記片持ち梁の自由遠位端に保持されたプルーフマスとを含む、請求項２６に記載のドア。

【請求項28】

前記機械的エネルギーハーベスタは、長尺状のケーシングと、前記ケーシングの一方の遠位端に固定された電磁コイルと、前記ケーシング内に固定され、電磁コイルに対して直線的に移動可能な磁石とを含む、請求項２６に記載のドア。

【請求項29】

磁石は、コイルスプリングによって電磁コイルに向かって弾性的に付勢される、請求項２６に記載のドア。

【請求項30】

前記エネルギーハーベスタシステムは、前記ＲＦ及び電磁波エネルギーハーベスタ、前記太陽エネルギーハーベスタ、及び前記機械的エネルギーハーベスタのそれぞれのための電力調整器及びエネルギー捕捉回路を更に含む、請求項１７～２４のいずれか一項に記載のドア。

【請求項31】

電池は、前記ドア内の区画内に位置する、請求項１７～２４のいずれか一項に記載のドア。

【請求項32】

前記ドアから電源への有線接続を更に含み、前記有線接続は、前記第１電池充電器を介して前記一次電池を充電し、前記第２電池充電器を介して前記蓄電池を充電するように構成される、請求項１７～２４のいずれか一項に記載のドア。

【請求項33】

フレームを提供するステップと、
前記フレームの両側にドアスキンを固定するステップと、
ドアの少なくとも第１側に複数のＤＣ電気機器を固定するステップと、
前記ドア内に再充電可能な一次電池を固定し、前記電気機器に電気的に接続するステップと、
前記一次電池を充電するように構成された電池充電器を提供するステップと、
前記ドア内に再充電可能な蓄電池を固定し、前記電気機器及び前記第１電池充電器システムに電気的に接続するステップと、
前記蓄電池を充電するように構成された第２電池充電器を提供するステップと、
ＲＦ及び電磁波エネルギーハーベスタ、太陽エネルギーハーベスタ、機械的エネルギーハーベスタ、又はそれらの組み合わせのうちの１つ以上を含むエネルギーハーベスタシステムを提供するステップとを含み、
前記エネルギーハーベスタシステムは、前記第２電池充電器システムを介して前記蓄電池を充電するように構成される、ドアの製造方法。

【請求項34】

前記ドアから電源への有線接続を提供するステップを更に含み、前記有線接続は、前記第１電池充電器を介して前記一次電池を充電し、前記第２電池充電器を介して前記蓄電池を充電するように構成される、請求項３３に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の参照
本発明は、本明細書に組み込まれる、２０２１年９月２３日に出願された米国仮特許出願第６３／２４７，４９４号の優先権を主張するものとする。

【0002】

本発明は、住宅又は商業用、例えば家、アパート、集合住宅、ホテルの部屋又はビジネス用の建物の室外又は室内ドアに関し、より具体的には、ドアに固定された電気機器を動作させるために使用できる電力源として再充電可能な電池を備えたドアに関する。また、本発明は、ドア内の再充電可能な電池を自動的に充電する電池充電システム及び方法に関する。

【背景技術】

【0003】

一般的に、住宅又は商業用の建物の既存の室外又は室内ドアは、電子アクセス制御、ドア状態フィードバック、エントリーカメラ及び音声通信、電動ドアラッチ、電動ドアロックなどの所望の機能を提供するために、ドアに固定された多数の電気機器（部品）がある場合がある。また、室外又は室内ドアの市場では、ビデオドアベル、スマートロック、ＬＥＤ照明、スマートガラス、電動ドアクローザ、無線接続電子機器などの追加電気機器の使用が増加している。これらの電気機器のうちの一部は、既存のドアへの付属品であり、既存のドア構造（ｄｏｏｒ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）とともに機能し、定期的な交換又は再充電を必要とする少なくとも１つの電池で個別に給電されるものがある。電池を交換又は再充電しないと、電気機器は、動作しなくなる。

【0004】

現在の電気機器は、見苦しく不快に感じる方式で室外又は室内ドアに固定されている。一般的には、それらは、それぞれ１つ以上の再充電可能な電池パック、又は定期的に交換又は充電する必要がある少なくとも１つの非再充電可能な電池を有し、何らかの種類の耐候性ハウジングを有する。

【0005】

一方、マルチテナントと混合用途の住宅、病院、オフィスなどの商業市場では、電気ストライク及びドアコントローラ技術を備えた電動ドアエントリーシステムが開発されているが、そのような機器の住宅市場への使用は限られている。既存の住宅のドア構造技術は、框及びレールの構造を中心としており、電力システムの統合、電力管理システム又は電気機器の統合はみられなかった。また、電源を統合したフルドアシステムを設置することは、コストが高く、電気技師と総合工事業者との連携が困難である。

【0006】

電気ヒンジ、電力コンバータなどのドアをグリッドに接続する電気システムを通じて、グリッド電力を供給することにより、ドアに電力を供給することが提案されている。このようなシステムでは、特に改造時など、建築（ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）後にドアを設置する場合に、困難な連携が必要となる場合がある。アフターマーケットの設置では、電気技師の作業は、総合工事業者と連携する必要があり、システムをグリッドに接続できるようにするために隣接する壁を開けることが必要になる可能性がある。これらの連携及び設置の困難により、コストが高くなり、設置が必要以上に困難になる可能性がある。

【0007】

したがって、ドア内に配置された再充電可能な電池を自動的に充電するための電池充電システムを備え、電気機器をドアに統合するように設計されたドアが必要となる。これにより、設置の容易性を向上させながら、電気機器を備えたドアアセンブリの性能を向上させ、コストを低減するという改善が可能である。

【発明の概要】

【0008】

本発明の一態様は、電気機器が取り付けられたドアを提供する。前記電気機器は、１つ以上のエネルギーハーベスタシステムによって、及び／又は電源への直接的な接続によって充電される１つ以上の再充電可能な電池によって電力供給される。前記エネルギーハーベスタシステム及び／又は前記有線接続から収集された電力を分配するためのシステムも提供される。

【0009】

本発明の別の態様は、開口部に固定されたドアフレームと、前記ドアフレームに固定されたドアヒンジとを有するドアアセンブリを提供する。

【0010】

本発明の異なる態様の製造方法及び使用方法も提供される。

【0011】

本発明の一部を構成する装置、機器、キット、プロセスなどを含む本発明の他の態様は、以下の例示的な実施形態の詳細な説明を読むことでより明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0012】

添付図面は、明細書に組み込まれ、明細書の一部を構成する。図面は、上述の一般的な説明及び以下の例示的な実施形態及び方法の詳細な説明とともに、本発明の原理を説明するのに役立つ。

【0013】

【図1】電子機器を部分的に露出させたドアシステムの１つの例示的な実施形態に係る室外ドアアセンブリを示す。

【図2】無線電力伝送システムを示す図である。

【図3】送信装置のための様々な位置を有する無線電力伝送システムを含む室外ドアアセンブリを示す。

【図4】本発明に係る無線電力伝送及び電池充電技術が組み込まれたドアシステムの機能ブロック図である。

【図5】本発明に係る第１の例示的な太陽エネルギーハーベスタシステムを含む室外ドアアセンブリを示す。

【図6】本発明に係る第２の例示的な太陽エネルギーハーベスタシステムを含む室外ドアアセンブリを示す。

【図7】本発明に係る第３の例示的な太陽エネルギーハーベスタシステムを含む室外ドアアセンブリを示す。

【図8】本発明に係る第４の例示的な太陽エネルギーハーベスタシステムを含む室外ドアアセンブリを示す。

【図9】本発明に係る第５の例示的な太陽エネルギーハーベスタシステムを含む室外ドアアセンブリを示す。

【図10】本発明に係る圧電エネルギーハーベスタシステムを含む室外ドアアセンブリを示す。

【図11】本発明に係る運動エネルギーハーベスタシステムを含む室外ドアアセンブリを示す。

【図12】複数の外部エネルギーハーベスタ（ＲＦ及び太陽）と、システムの電池を再充電できる任意の高電圧ＡＣ電源とを備えたシステムを示す。

【図13】複数のアンテナ／コイルが使用され、ドアの角部に位置する実施形態を示す。

【図14】アンテナ／コイルが框の開口部に位置する実施形態を示す。

【図15】大きなアンテナ／コイルがドアのほぼ中央に位置する実施形態を示す。

【図16】システムのエネルギーフローの詳細を示す。

【図17】電力管理ロジックを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

添付図面に示される例示的な実施形態及び例示的な方法を詳細に参照するが、図面全体を通じて同様の参照符号は、同様の部分又は対応する部分を示す。しかしながら、本発明は、そのより広範な態様において、例示的な実施形態及び例示的な方法に関連して示し説明した特定の詳細、代表的な材料及び方法、及び例示的な実施例に必ずしも限定されないことに留意されたい。

【0015】

例示的な実施形態のこの説明は、添付図面と併せて読まれることを意図しており、添付図面は、明細書全体の一部とみなされるものとする。本明細書において、「水平」、「垂直」、「前」、「後」、「上」、「下」、「上部」、「下部」などの相対的な用語及びそれらの派生語（例えば、「水平方向に」、「垂直方向に」、「下方に」、「上方に」など）は、その時点で説明されている配向又は議論中の図面に示されている配向及び車体に対する配向を指すものと解釈されるべきである。これらの相対的な用語は、説明の便宜上のものであり、通常、特定の配向を要求することを意図したものではない。「接続された」及び「相互接続された」などの取り付け、結合などに関する用語は、特に明記されていない限り、構造が直接的に、又は介在する構造を介して間接的に互いに保持されるか又は取り付けられている関係、及び移動可能又は剛体の取り付け又は関係の両方を指す。用語「動作可能に接続された」は、その関係によって、関連する構造が意図したとおりに動作できるようにする取り付け、結合又は接続を指す。用語「統合」（又は「一体」）は、単一の要素として構成された要素、又は互いに固定的に（即ち、移動不能に）接続された別個の部品から構成された要素を指す。更に、特許請求の範囲で使用される用語「ａ」及び「ａｎ」は、「少なくとも１つ（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」を意味し、特許請求の範囲で使用される用語「２つ」は、「少なくとも２つ」を意味する。本明細書で「電池」が使用される場合、上記「電池」は、代わりにコンデンサで置き換えられ得ることが理解される。

【0016】

図１は、プレハングドアなどの、本発明の１つの例示的な実施形態に係るドアアセンブリ１０を示す。ドアアセンブリ１０は、従来のヒンジ付きの住宅用ドアアセンブリであり、ドアアセンブリ１０は、住宅又は商業用、例えば、家、アパート、車庫、集合住宅、ホテル、オフィスビル用の建物に提供される室外又は室内のドアアセンブリであってもよいことを理解されたい。ドアアセンブリ１０は、木材、金属、木材複合材料、ガラス繊維強化ポリマー複合材料などの任意の適切な材料で構成されてもよい。ドアアセンブリ１０は、実質的に矩形状のフレームアセンブリ１２と、２つのリーフを含む「背出しヒンジ」などの少なくとも１つのヒンジ１６_１によって、枢動可能に取り付けられたドア１４とを含む。

【0017】

フレームアセンブリ１２は、平行で離間し垂直方向に延びる第１縦枠部材１２_１及び第２縦枠部材１２_２と、第１縦枠部材１２_１及び第２縦枠部材１２_２の上端を接続する、水平方向に延びる上枠部材又はヘッダ１２ｃとを含む。当業者であれば、縦枠部材１２_１、１２_２の下端は、下枠１２_ｔを介して相互接続されていてもよいことを認識できる。

【0018】

少なくとも１つのヒンジ１６_１は、ドア１４を第１縦枠部材１２_１に枢動可能に取り付けられる。典型的には、少なくとも２つのヒンジ１６_１、１６_２は、ドア１４を第１縦枠部材１２_１に保持する（ｓｅｃｕｒｅ）ために設けられる。好ましくは、図１に最もよく示されるように、３つのヒンジ１６_１、１６_２、１６_３は、ドア１４をフレームアセンブリ１２に保持するために使用される。以下の議論では、簡単のため、ヒンジのグループ全体を示すために下付き数字のない参照符号１６を使用する場合がある。例えば、ヒンジ１６_１、１６_２、１６_３と総称する場合には、参照符号１６を使用する場合がある。

【0019】

ドア１４は、矩形状の内部ドアフレーム２０と、第１（又は室外）ドアスキン（又は表面）２３と、内部ドアフレーム２０の反対側に保持された第２（又は室内）ドアスキン（又は表面）２４とを含む。第１ドアスキン２３及び第２ドアスキン２４は、互いに別個に形成されている。ドアスキン２３、２４は、内部ドアフレーム２０が第１ドアスキン２３と第２ドアスキン２４との間に挟まれるように、内部ドアフレーム２０の適切なコア及び／又は反対側に、例えば、典型的に接着して保持される。典型的に、第１ドアスキン２３及び第２ドアスキン２４は、シートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）又は中密度繊維板（ＭＤＦ）などのポリマー系複合材料、他の木質複合材料、ガラス繊維などの繊維強化ポリマー、ハードボード、繊維板、スチール及び他の熱可塑性材料で製造される。ドア１４は、ヒンジ１６によって内部ドアフレーム２０に固定されたヒンジ側１４Ｈと、水平方向に反対のラッチ側１４Ｌとを有する。

【0020】

内部ドアフレーム２０は、典型的には木材又は集成材、例えば単板積層材（ＬＶＬ）から製造された、それぞれ平行に離間し水平方向に延びる一対の上部レール２１_１及び下部レール２２_２と、それぞれ平行に離間し垂直方向に延びる一対の第１框２２_１及び第２框２２_２とを有する。上部レール２１_１及び下部レール２１_２は、第１框２２_１と第２框２２_２との間に水平方向に延びている。また、上部レール２１_１及び下部レール２１_２は、接着剤又は機械的留め具などによって第１框２２_１及び第２框２２_２にしっかりと保持されてもよい。内部ドアフレーム２０は、中間レールを更に含んでもよい。中間レールは、水平方向に延びており、それぞれ、上部レール２１_１及び下部レール２１_２から離間し、また、典型的には、木材又は集成材、例えば単板積層材（ＬＶＬ）から製造される。更に、中間レールは、第１框２２_１及び第２框２２_２にしっかりと保持されてもよい。ヒンジ１６は、内部ドアフレーム２０のヒンジ框を画定する第１框２２_１に保持される。

【0021】

内部ドアフレーム２０と、典型的なドアの第１ドアスキン２３及び第２ドアスキン２４とは、内部空洞１５を取り囲んでおり、内部空洞１５は、中空であってもよく、必要に応じて、例えば波形パッド、発泡断熱材、又は他のコア材料で満たされてもよい。これにより、ドア１４は、第１ドアスキン２３と第２ドアスキン２４との間の内部ドアフレーム２０内に配置されたコアを含んでもよい。コアは、ポリウレタンフォーム材料、セルロース系材料及びバインダ樹脂、波形パッドなどの発泡断熱材から形成されてもよい。第１ドアスキン２３及び第２ドアスキン２４は、典型的には同一の外観を有しており、平坦であってもよく、面一であってもよく、１つ以上のパネル化部分を有してもよい。

【0022】

本発明の例示的な実施形態に係るドアアセンブリ１０は、ドア１４に固定され（ｍｏｕｎｔｅｄ）、場合によっては、ドアアセンブリ１０の内部ドアフレーム２０にも固定されて、電子アクセス制御、ドア状態フィードバック、エントリーカメラ及び音声／映像通信などの機能を提供する多数の電気機器（部品）を含む。具体的には、ドアアセンブリ１０に固定されてもよい電気機器は、図１に最もよく示すように、ドアベル３６_１、デジタルカメラ３６_２、及び下枠ＬＥＤライト３６_３を含むが、これらに限定されない。下枠ＬＥＤライト３６_３は、許可された人が認識された場合又は、ある人がドア１４に近づいた場合に点灯してもよい。電気機器３６_１～３６_３は、典型的には、低電圧ＤＣ電力（例えば、５ボルト（Ｖ）、１２ボルト、２４ボルト又は他の必要な電圧）によって動作する低電圧ＤＣ電気機器である。ドアに固定され、電子アクセス制御、ドア状態フィードバック、エントリーカメラ及び通信などの機能を提供する多数の電気機器が市販されているため、ドアアセンブリ１０は、他の電気機器を含んでもよいことを理解されたい。以下の議論では、簡単のため、電気機器のグループ全体を示すために下付き数字のない参照符号を使用する場合がある。例えば、電気機器３６_１～３６_３を総称する場合には、参照符号３６を使用する場合がある。

【0023】

低電圧直流電流（ＤＣ）は、５０ボルト（Ｖ）以下として本分野で知られている。共通の低電圧は、５Ｖ、１２Ｖ、２４Ｖ、４８Ｖである。低電圧は、通常、ドアベル、車庫ドアオープナーコントロール、冷暖房サーモスタット、アラームシステムセンサ及びコントロール、屋外地上照明、家庭用及び自動車用電池に使用される。低電圧（電源が正常に動作している場合）は、接触による衝撃を与えない。しかしながら、高電流、低電圧短絡回路（自動車用電池）は、アークフラッシュを引き起こし、焼損する可能性がある。

【0024】

ドアアセンブリ１０は、ドア１４に固定された電動ドアラッチ／ロック３０を含んでもよい。図１に最もよく示すように、電動ドアラッチ／ロック３０は、伸縮位置間を移動可能な電動中央ラッチボルトを含む。図１に最もよく示すように、電動ドアラッチ／ロック３０は、ドア１４のラッチ側１４Ｌに固定される。具体的には、電動ドアラッチ／ロック３０は、内部ドアフレーム２０のラッチ框を画定する第２框２２_２に固定される。電動ドアラッチ／ロック３０は、好ましくは、低電圧ＤＣ電力で動作する。電動ドアラッチ／ロック３０は、照明付きドアノブ３２及び／又は照明付き鍵穴を有してもよい。

【0025】

図１に示すように、ドアアセンブリ１０は、ドアフレーム２０の框のうちの１つ（例えば、第２框２２_２）内にスライドする一次電池（又は電池パック）４０を更に含む。なお、Ｉは、一次電池４０が框２２_２に位置する場合を示しているが、一次電池４０は、ドア１４内の区画内に組み込まれてもよい。一次電池４０は、ＤＣ配電ブロック４２に電気的に接続される。一次電池４０は、低い公称電圧（５ボルト（Ｖ）、２４ボルト、又は他の必要な電圧など）を有する。ドアアセンブリ１０の電気部品３６は、電動ドアラッチ／ロック３０及び電気機器３６_１～３６_３のための主電源としての一次電池４０の電力によって電力供給され、動作する。一次電池４０は、低電圧ＤＣ電力によって充電される再充電可能な電池（又は１つ以上の電池パック）である。低電圧ＤＣ電力は、配電ブロック４２から、ドア１４に固定された電動ドアラッチ／ロック３０及び電気機器３６_１～３６_３に供給される。

【0026】

複数の電線４５は、低電圧配電ブロック４２を電動ドアラッチ／ロック３０及び電気機器３６_１～３６_３に電気的に接続することにより、電動ドアラッチ／ロック３０及び電気機器３６_１～３６_３を一次電池４０に電気的に接続する。或いは、電気コネクタは、電気機器３６_１～３６_３が電気コネクタに単純に挿入して差し込むことができるように、ドア１４の所望の位置に予め固定されてもよい。電気部品のフランジの位置に対する標準的なフランジのサイズ及び差し込みの位置は、供給者がドア１４に差し込みやすい電気機器を供給できるように設定されていてもよい。

【0027】

図１に示すように、ドアアセンブリ１０のドア１４は、モーションセンサ（又はモーション検出器）、近接センサ、光センサなどの１つ以上のセンサからの入力を受信し、電気機器３６_１～３６_３、電動ドアラッチ／ロック３０、及び家の所有者に命令を送信するようにプログラムされるように構成された中央電子制御ユニット（ＥＣＵ：ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）（又は電力管理コントローラ）４８を更に含む。ＥＣＵ４８は、好ましくは、ＥＣＵの動作、及び、電気機器３６及び関連するセンサ（存在する場合）との相互作用を保証するのに適したファームウェア及び／又は関連するソフトウェアを有する電子コントローラである。中央ＥＣＵ４８は、電動ドアラッチ／ロック３０及び電気機器３６_１～３６_３を制御する。したがって、中央ＥＣＵ４８は、データリンク４４_１、４４_２、４４_３、及び４４Ｌを含む通信バス（ＣＡＮ、イーサネット（登録商標）、シリアルなど）を介して、電動ドアラッチ／ロック３０及び電気機器３６_１～３６_３と通信する。

【0028】

ドアアセンブリ１０は、例えば、無線電力伝送システム５０によって無線充電するための一次電池４０を含む。図１は、一次電池４０を示しているが、特定の実施形態では、後述するように、システムを動作させるために電力が継続的に利用できることを保証するように、蓄電池３００を含むことが望ましい。一般的に、無線電力伝送システム５０は、図２に最もよく示すように、電力送信装置（又は電力送信機）５２と、電力送信機５２に動作可能に接続された送信アンテナ（又は送信結合装置）５４と、受信アンテナ（又は受信結合装置）５６と、結合装置５６に動作可能に接続された電力受信装置（又は電力受信機）５８とを含む。電力受信機５８は、一次電池４０に動作可能に接続される。電力送信機５２及び送信アンテナ５４装置は、集合的に送信機アセンブリ５００と呼ばれる。受信アンテナ５６及び電力受信機５８は、本明細書では、集合的に受信機アセンブリ５０１と呼ばれる。

【0029】

結合装置５６、電力受信機５８及び一次電池４０は、好ましくは、ドアアセンブリ１０のドア１４内に配置され、電力送信機５２及び送信結合装置５４は、ドア１４の外部に配置され、ドア１４から離間しており、ドアアセンブリ１０と直接的で物理的に接触しない。

【0030】

電力送信機５２は、安定した（高電圧ＡＣ（１１０（又は１２０）Ｖ ＡＣなど）など）又はＤＣ電力電源６０に電気的に接続される。好ましくは、電源６０は、住宅又は商業用の建物に典型的にみられる壁コンセントによって電力が供給される。電力送信機５２は、電源６０からの高電圧ＡＣ電力を時変電磁場に変換する。送信結合装置５４と受信結合装置５６とは、協働して、時変電磁場を電力受信機５８に伝送する。次に、電力受信機５８は、時変電磁場を受信してＤＣ電流に変換し、一次電池４０を直接的又は間接的に充電することに使用される。

【0031】

電力送信機５２では、入力された高電圧ＡＣ電力は、送信結合装置５４などの「アンテナ」（結合装置）によって振動電磁場に変換される。本明細書で使用される用語「アンテナ」（又は結合装置）は、磁場を生成する配線のコイル、電場を生成する金属板、電波を放射するアンテナ、又は光を生成するレーザであってもよい。電力受信機５８の同様のアンテナ又は結合装置５６は、振動電磁場を受信して電流に変換する。波の種類を決定する１つのパラメータは、波長を決定する周波数である。

【0032】

無線電力伝送システム５０の実装には、誘導結合（磁場によるコイル間の電磁誘導を使用した電気エネルギーの伝送）、共振誘導結合（１つが送信機にあり、もう１つが受信機にある２つの共振回路（同調回路）間の磁場によって電力が伝送される誘導結合の形態）、容量結合（電力の伝送のための静電容量を形成する２つの電極（アノードとカソード）間の電力の伝送のための電場を使用した電気エネルギーの伝送）、磁気力学的結合（１つが送信機にあり、もう１つが受信機にある、電機子（ａｒｍａｔｕｒｅｓ）上の磁石によって生成される磁場によって互いに結合され、同期して回転する２つの電機子間の電気エネルギーの伝送）、マイクロ波（典型的にはマイクロ波範囲にある、電磁放射の短波長を有する電波を介した電気エネルギーの伝送）、及び光波（太陽と赤外線）などのいくつかの手法を使用することができる。無線電力伝送には、電波の使用が最も好ましく、次に赤外線（ＩＲ）の使用が続く。

【0033】

１つの技術では、電力送信機５２は、無線周波数（ＲＦ）電力信号を生成し、送信アンテナ５４及び受信アンテナ５６を介して、ＲＦ電力信号を電力受信機５８に伝送する。電力受信機５８は、入力されたＲＦ電力信号を受信して充電電流、好ましくはＤＣに変換することにより、変換した充電電流を一次電池４０に入力する。以上のプロセスにより、一次電池４０は、直接的又は間接的に充電することができる。ここで、ＲＦ電力信号は、送信電力充電信号を定義する。

【0034】

本発明によれば、図３に最もよく示すように、電力送信機５２は、以下の場所を含むがこれらに限定されない、ドアアセンブリ１０から離れた１つ以上の位置に設置されてもよい。

【0035】

ドアアセンブリ１０の近傍に位置する光スイッチジャンクションボックス６２１の場合、電力送信機５２及び送信アンテナ５４は、電力送信機５２及び送信アンテナ５４が組み込まれた状態で組み立てられた、例えば建物の壁などの光スイッチの内側に固定される。

【0036】

ドアアセンブリ１０の近傍に位置する電気取出口６２_２の場合、電力送信機５２及び送信アンテナ５４は、電力送信機５２及び送信アンテナ５４が組み込まれた状態で製造された電気取出口６２_２の内側に固定される。

【0037】

ドアアセンブリ１０の近傍に位置する電球用ソケット６２_３の場合、電力送信機５２及び送信アンテナ５４は、電球用ソケット６２_３に組み込まれる。

【0038】

外部レセプタクルプラグ送信機６２_４の場合、電力送信機５２及び送信アンテナ５４は、電気取出口６４に差し込まれる外部レセプタクル－プラグ送信機６２_４に組み込まれる。

【0039】

ドアベル電力送信機６２_５の場合、電力送信機５２及び送信アンテナ５４は、既存のドアベル配線に取り付けられる（ａｔｔａｃｈｅｄ）。

【0040】

受信アンテナ５６は、ドア１４のドアスキン２３又は２４に埋め込まれるか又は取り付けられることができ、これにより、受信アンテナ５６のサイズ及び形状に大きな柔軟性を持たせることができる。好ましくは、受信アンテナ５６は、ドアスキン２３若しくは２４に接着して取り付けられるか、又は、ドアスキン２３若しくは２４と框２２_２若しくはドアフレーム２０との間に挟まれているか、又は、ドアスキンとドアの発泡中間部との間に挟まれている。アンテナ５６は、ドアスキン２３又は２４に取り付けられるとき、ドアスキン２３又は２４のドアの内部に面する表面に取り付けられ、そのため、ドア１４の外部からは見えない。図１３～図１５は、ドア１４内の受信アンテナ５６の異なる例示的な実施形態を示す。アンテナ５６は、平面アンテナであってもよく、コイルであってもよい。しかしながら、本発明は、これらの例示的な実施形態に限定されるものではない。

【0041】

図１３に示すように、受信アンテナ５６は、それぞれがドア１４の角部に近接して位置する４つの異なるサブアンテナ５６_１～４６_４を含む。図１３には、４つの異なるサブアンテナが示されているが、任意の数が使用されてもよい。サブアンテナ５６_１～４６_４は、互いに接続され、例えば、リボンケーブル２０４によって電力受信機５８に接続される。電力受信機は、好ましくは、ドア１４の框２２_１及び２２_２のうちの１つの開口部２０６に位置する。開口部２０６は、好ましくは、電力受信機５８にアクセスできるように取り外し可能であるカバー２０８によって覆われている。各サブアンテナの位置が異なることで、電力の収集効率が向上する。一般的に、捕捉可能なＲＦ電力量は、電波が送信アンテナ５４から受信アンテナ５６まで進行する距離に比例する。したがって、直接経路は、壁で跳ね返って受信機に向かう電波と比較して、より多くのエネルギーを捕捉することができる。製造時には、家のレイアウト及びドア１４の設置場所が分からないため、送信機が受信アンテナに対してどこに位置するかは、一般的に分からない。最良の性能を得るには、送信アンテナ５４と受信アンテナ５６が互いに見通し内にある必要がある。したがって、ドア１４上の異なる位置に複数のサブアンテナを有することにより、送信アンテナ５４をどこに配置できるかについての柔軟性が可能になる。

【0042】

図１４に示すように、電力受信アンテナ５６及び電力受信機５８は、両方とも、ドア１４の框２２_１及び２２_２のうちの１つの開口部２０６内に位置する。受信アンテナ５６は、例えば、リボンケーブル２０４によって電力受信機５８に接続される。開口部は、好ましくは、受信アンテナ５６及び電力受信機５８にアクセスできるように取り外し可能なカバー２０８によって覆われている。

【0043】

図１５に示すように、受信アンテナ５６は、ドアスキン２３（又は２４）のほぼ中央に取り付けられ、例えば、リボンケーブル２０４を介して電力受信機５８に接続される。この位置により、アンテナ５６を非常に大きくすることができる。電力受信機５８は、框２２_１（又は２２_２）の開口部２０６の内側に位置する。カバー２０８は、開口部２０６を覆い、電力受信機５８にアクセスできるように取り外し可能である。第２の例示的な実施形態に係るドアアセンブリ１０は、一次電池４０を最終的に充電するための外部エネルギーハーベスタシステム６６の形態の無線電力伝送システムを含む。一般的に、外部エネルギーハーベスタシステム６６は、図４に最もよく示すように、１つ以上の外部エネルギー源からエネルギーを収集（ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ）（即ち、採集（ｇａｔｈｅｒｉｎｇ））して、最終的にドア１４の一次電池４０を充電することに基づく。外部エネルギーハーベスタ６６及びエネルギーハーベスティング（電力ハーベスティング又はエネルギースカベンジング又は周囲電力としても知られている）は、一般的に、環境内に存在するエネルギー、又は、外部エネルギー源から得られるエネルギー（例えば、周囲エネルギーとしても知られている太陽エネルギー、熱エネルギー、風力エネルギー、ＲＦエネルギー、塩分濃度差、及び低周波励起又は回転などの運動エネルギー）を、通常、その後の電池への蓄積のために周囲エネルギーを電気に変換することによって、収集及び蓄積するための装置及びプロセス又は方法を指す。外部エネルギー源は、配線によってドア１４又はドアアセンブリ１０に直接的に送達されない、電磁放射又は機械的エネルギーなどのエネルギー源である。典型的に、周囲エネルギーは、捕捉されて小型の無線自律機器に蓄積される。通常、エネルギーハーベスタは、低エネルギー電子機器に非常に少量の電力を供給する。一部のエネルギーハーベスタのエネルギー源は、周囲環境に自然に存在するが、他のエネルギーハーベスタのエネルギー源は、意図的に生成される（即ち、特定用途向け）。外部エネルギー源が利用されて電気エネルギーに変換され、最終的に一次電池４０を充電する。

【0044】

ドア１４の一次電池４０を充電するために収集可能な外部エネルギー源は、いくつかある。全てのドアの設置（ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ）が独特であるため、エネルギーハーベスタシステム６６には、収集されるエネルギーのタイプに固有の独立したハーベスタが装備されている。各ハーベスタシステム６６は、ｐｌｕｇ－ｎ－ｐｌａｙ・インタフェース７４_１～７４_４を有しており、ｐｌｕｇ－ｎ－ｐｌａｙ・インタフェース７４_１～７４_４は、様々な外部エネルギー源がエネルギーハーベスタシステム６６によって容易に収集されることが可能になり、かつ図４に示すように、ドア１４のｐｌｕｇ－ｎ－ｐｌａｙ・インタフェース４１に接続されて、最終的に電池充電器４３を介して一次電池４０を充電するように構成される。ｐｌｕｇ－ｎ－ｐｌａｙ・インタフェース４１は、ドア１４に位置し、エネルギーハーベスタシステム６６のｐｌｕｇ－ｎ－ｐｌａｙ・インタフェース７４を差し込むための電気コネクタを含む。ドア１４上のｐｌｕｇ－ｎ－ｐｌａｙ・インタフェース４１、７４及びハーベエステルシステム６６は、異なるエネルギー源をシステムから迅速に追加及び削除することを可能にする。ドアアセンブリ１０の各設置は独特であり、全ての外部エネルギー源が利用可能であるとは限らない。例えば、一部のドアアセンブリは、直射日光の当たらない場所に設置される場合がある。このシナリオでは、太陽エネルギーハーベスタシステム６６_２は、不要である。現場で異なる永久のエネルギー源に更新できるため、その特定の設置に適切なタイプのエネルギーを柔軟に収集することができる。ドアの製造プロセス中にどのようなタイプの外部エネルギー源が存在するかを予測することは、困難である。これにより、システムを現場で迅速にカスタマイズして、最大限のエネルギーを収集することを可能にする。

【0045】

エネルギーハーベスタシステム６６のｐｌｕｇ－ｎ－ｐｌａｙ・インタフェース７４がドア１４上のｐｌｕｇ－ｎ－ｐｌａｙ・インタフェース４１に差し込まれる場合、エネルギーハーベスタシステム６６は、ドア１４に電気的に接続される。図４では、参照符号６６_１～６６_３は、それぞれ、ＲＦ及び磁波（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｗａｖｅ）エネルギーハーベスタシステム、太陽エネルギーハーベスタシステム、及び機械的エネルギーハーベスタシステムを指す。参照符号６６_４は、任意の他の使用可能なエネルギーハーベスティングシステムを指す。ドア１４上のｐｌｕｇ－ｎ－ｐｌａｙ・インタフェース４１は、好ましくは、エネルギーハーベスタシステム６６のｐｌｕｇ－ｎ－ｐｌａｙ・インタフェース７４に嵌合する複数の電気コネクタを含む。更に、ドア１４上のｐｌｕｇ－ｎ－ｐｌａｙ・インタフェース４１は、高電圧ＡＣ電源６０に直接有線接続するための電気的接続に嵌合するための１つ以上のコネクタを含んでもよい。図４に示すように、ドア１４は、再充電可能な蓄電池３００も含む。電池が放電と充電を同時に行うことができないため、蓄電池３００は、充電器４３を介して一次電池４０を充電し、一次電池４０が再充電される必要がある場合、システム（ＥＣＵ４８、スマートロック３０及び電気機器３６）に電力を供給する。一次電池４０がシステムを動作させるのに十分な電力を有する場合、蓄電池３００は、充電器３０４を介してエネルギーハーベスタシステム６６により充電される。蓄電池３００は、収集されたエネルギーを蓄積する。様々な外部エネルギー源が安定した電力送達を有していない可能性があるため、蓄電池３００は、利用可能となる度にそのエネルギーを蓄積する必要がある。蓄電池３００は、一次電池４０を複数回、好ましくは２回以上充電することができるように、大量のエネルギーを蓄積する大容量を有するべきである。一次電池４０が充電される必要がある場合、蓄電池３００は、一次電池を再充電しながら、システムに電力を供給するためにも使用される。蓄電池３００が一次電池４０を充電するために使用されている場合、電池が放電と充電を同時に行うことができないため、ハーベスタシステムも無効になり、そのため、蓄電池３００の充電は、利用できなくなる。充電器４３及び３０４は、それぞれ、電池４０及び３００を充電するために使用される。電池充電器は、取り付けられた電池の充放電を制御する。また、充電器４３及び３０４は、それぞれの電池４０及び３００の充電及び充電状態をＥＣＵ４８に提供する。また、充電器４３及び３０４は、過電流／不足電流、過電圧／不足電圧、過充電／深放電、及び極端な温度（熱すぎる、冷たすぎる）の防止を含むが、これらに限定されない電池保護機能を含む。一次電池４０及び蓄電池３００の充電の動作の詳細については後述する。

【0046】

次に、一次電池４０は、システムの実行に必要な電力を調整する電力出力調整器３０８を介して、ＥＣＵ４８、電動ドアラッチ／ロック３０、及び電気機器３６に接続される。ドア１１４上の電気機器３６に電力を供給するために必要な電力は、出力電力制御（ＥＣＵ）４８によって制御される。利用可能な外部エネルギー源によっては、全てのハーベスタ６６がドア１４に設置されるわけではない。例えば、太陽光が限られたドアを有する家には、太陽エネルギーハーベスタが設置されていない場合がある。ＥＣＵ４８は、ｐｌｕｇ－ｎ－ｐｌａｙ・インタフェース４１及び７４上の信号を介して、特定のエネルギーハーベスタ６６が設置されているか否かを自動的に検出することができる。各エネルギーハーベスタ６６は、専用の電力調整器６７と、そのタイプの収集されたエネルギーに固有のエネルギー捕捉回路（即ち、ハーベスタ６８）を備える。エネルギーハーベスタシステム６６は、複数のエネルギー源を同時に収集することも可能である［どのように？］。各エネルギー源が常に存在するわけではないか、或いは、同じレベルのエネルギーが常に存在するとは限らないため（即ち、曇っている可能性があるため、収集される太陽エネルギーが少なくなる可能性がある）、これらの機能により、システムが利用可能なエネルギーに適応することができる。これらのエネルギーハーベスタ６６のうちのいくつかは、ドア１４に電力を供給したり、ドア１４の電池（３００及び／又は４０）を再充電したりするのに十分なエネルギーを確実に生成するために併用されてもよい。収集できる様々なエネルギーは、図４及び図１２に最もよく示すように、以下を含むが、これらに限定されない。

【0047】

自然に存在する周囲放射線源（ＲＦ（無線周波数）エネルギーハーベスティング）の場合、エネルギーは、電波を送信する送信機から得られる。例えば、家のＷｉ－Ｆｉ（登録商標）システムは、収集されてエネルギー源として使用できる電波を送信する。ＲＦ及び電磁波エネルギーハーベスタシステム６６_１は、蓄電池３００に電気的に接続されたエネルギーハーベスタ６８_１を含む。

【0048】

電波又は電磁波は、ドア１４に意図的に送達されてもよい。このような例は、図２に示されており、上で説明されている。高電圧ＡＣ電源６０からの電力は、例えば、以下及び図２及び図１２で説明するように、ＲＦ及び／又は電磁エネルギーを介して、ドア１４に送達されてもよい。

【0049】

光起電力（太陽エネルギー）の場合、ドア１４には、太陽エネルギーハーベスタシステム６６_２が設けられ、太陽エネルギーハーベスタシステム６６_２は、ドア１４の外面スキン又はドア１４に隣接して、例えば壁に隣接して、組み込まれた１つ以上の太陽パネル７０の形態の太陽ハーベスタ６８_２を含む。

【0050】

機械的エネルギーハーベスタシステム６６_３の場合、１つ以上の圧電／磁気ハーベスタ６８_３の圧電材料に対するドア閉鎖の機械的歪みは、蓄電池３００（及び間接的には、一次電池４０）を充電するための電力を生成することに使用することができる。圧電ハーベスタ６８_３は、１つ以上のヒンジ１６内又はドア１４の内側に組み込まれてもよく、蓄電池３００に接続されてもよい。或いは、ドア１４を強く閉めるときの振動エネルギー若しくは運動エネルギー、又は家の中でみられる他の自然振動は、収集されて、エネルギーを生成することもできる。

【0051】

或いは、機械的エネルギーハーベスタ６６_３は、電磁誘導（又は運動エネルギー）を利用してエネルギーを収集することができ、電力は、変動磁場によって生成することができる。変動磁場は、ドア１４の開閉時の回転によって生成することができる。或いは、変動磁場は、ドアを強く閉めるときの振動又は家の中でみられるその他の自然振動によって生成することができる。１つ以上の電磁誘導装置は、電力を生成して蓄電池３００を充電することに使用することができる。

【0052】

エネルギーハーベスタ６８に加えて、エネルギーハーベスタシステム６６のそれぞれは、エネルギーハーベスタ６８とｐｌｕｇ－ｎ－ｐｌａｙ・インタフェースとの間に位置する電力調整器６７も含む（図４及び図１６を参照）。可能な限り多くのエネルギーを収集する最も効率的な方法は、外部エネルギー源の各タイプのために別個のエネルギーハーベスタ６８と電力調整器６７を設け、そして、各独立した電力調整器６７の後で収集したエネルギーを結合することである。電力調整器６７は、１）収集された電力を効果的に蓄積できるように調整する機能、２）負荷特性を調整してハーベスタシステムのエネルギー伝達を最適化する機能、及び３）出力電圧及び電流を調整する機能を実行するが、これらに限定されない。多くのハーベスタシステム、特に、太陽の利点は、最大電力点追跡（ＭＰＰＴ：Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）と呼ばれるプロセス又は同様の技術から得られる。このため、通常は、使用されている特定の供給源から最も効率的にエネルギーを収集するようにエネルギーハーベスタシステム６６を調整することが最も効率的である。同様に、２つの全く異なる起源（ｓｏｕｒｃｅｓ）から収集するようにエネルギーハーベスタシステム６６を調整しようとすると、単に、２つの別個のエネルギー処理パイプラインを使用した同様のシステムと比較して、システムの動作は大幅に最適化されないという結果を引き起こす。特定のソースから収集する場合、小さな電圧のみが誘導されてもよく、場合によっては、０．５Ｖをはるかに下回る。そのため、ほとんどの最新のトランジスタ技術は、０．７Ｖ以上の電圧差でのみ機能し、これは、特定のエネルギー源を効率的に収集するために、低入力電圧で機能することを意図するカスタム部品を選択しなければならないことを意味する。したがって、収集されるエネルギー源に合わせて特別に選択された部品を使用することが重要である。また、電力調整器６７は、収集されたエネルギーから直接的に電力供給されるのではなく、ドアシステム（即ち、一次電池４０又は蓄電池３００）から電力供給されて、特定の集積回路（ＩＣ）が正しく起動できるようにすることもできる。特定のＩＣは、入力が通常の動作電圧まで更に低下する前に、機能を開始するために最小入力電圧を必要とする。例えば、チップは、０．２Ｖの入力で動作するように定格されている場合があるが、機能を開始するために２．６Ｖの起動電圧を必要とする場合がある。これは、設計が０．５Ｖを生成することしかできなければ、チップを起動に必要な２．６Ｖにさせることができる他の回路が必要になり、そうしないと、チップが機能し始めることはないことを意味する。ドアシステムが電力調整器６７に電力を供給することにより、システムの低コスト化を可能にする、より一般的な利用可能な調整器を使用することができる。収集されたエネルギーから電力調整器６７に直接的に電力を供給するためには、起動電圧が極めて低いカスタム電力調整器を使用する必要がある場合があり、これによりシステムのコストが増加する可能性がある。特定の実施形態では、電力調整器６７は、必要がない場合、エネルギーを消費しないようにオフにするか、又はスリープモードにすることができる。例えば、太陽エネルギーハーベスタシステム６６_２の電力調整器６７_２は、収集される太陽エネルギーがない場合、任意のエネルギーを消費しないために、夜間にオンになるようにＥＣＵにより制御されてもよい。

【0053】

ドアアセンブリ１０_１は、図５に最もよく示すように、太陽ハーベスタ６８_２として太陽パネル７０_１を含む。太陽パネル７０_１は、ドア１４_１の外面スキン２３に組み込まれている。太陽パネル７０_１は、ドア１４_１内に配置されており、図５に最もよく示すように、ドア１４_１の外側から視認可能なように、外面スキン２３と直交して配向される。これにより、太陽パネル７０_１は、周囲の太陽放射に曝され、本分野で周知のように電気エネルギーに変換される。太陽パネルは、様々なサイズとエネルギー出力で利用可能である。

【0054】

図６に示すドアアセンブリ１０_２では、太陽パネル７０_１は、太陽パネル７０_２によって置き換えられる。太陽パネル７０_２は、図６に最もよく示すように、ドア１１４_２の外側から見えるようにドア１４_２に固定される。ドア１４_２は、垂直方向にスライドして、退避位置にあるときに太陽パネル７０_２を露出させ、上昇位置にあるときに太陽パネル７０_２を遮蔽するドアパネル７１を更に含む。ドアパネル７１は、損傷を引き起こす可能性のある過酷な環境（雨、雹、飛来する破片、及び極端な温度）から太陽パネル７０_２を保護するために、上昇してもよい。ドアパネル７１は、例えば、ＥＣＵ４８によって制御されて昇降可能であってもよい。更に、太陽光が検出されないときにドアパネル７１を上昇させることもでき、これにより、太陽パネル７０が使用されていないときにドアの美観（ａｅｓｔｈｅｔｉｃｓ）を向上させることができる。例えば、光センサは、利用可能な太陽光を検出し、太陽光が利用可能な場合にドアパネル７１を開く。ドアパネル７１は、好ましくは、電動式であり、家の所有者によって、例えば、アプリを介して起動することができ、又はドア１４に位置するセンサによって起動することができる。

【0055】

図７に示すドアアセンブリ１０_３では、太陽パネル７０_１は、太陽パネル７０_３によって置き換えられる。太陽パネル７０_３は、ドア１４_３の外面スキン２３の底部に固定され、それにより、図７に最もよく示すように、ドア１４_３の外側から視認可能となっている。この位置では、太陽パネル７０は、ドアに共通の特徴である蹴板として見えるので、ドア全体の美観に悪影響を及ぼす可能性を抑える。パネルは、硬化したパネルなどの材料で構成され、過酷な環境から保護されてもよい。

【0056】

図８に示すドアアセンブリ１０_４では、太陽パネル７０_１は、太陽パネル７０_４によって置き換えられる。太陽パネル７０_４は、図８に示すように、ウェルカムマットなどのドア１４の前方に配置される。太陽パネル７０_４は、ｐｌｕｇ－ｎ－ｐｌａｙ・インタフェース４１に差し込まれるケーブルによってドア１４に接続されてもよい。太陽パネルが捕捉できるエネルギーの量は、太陽パネルの表面積に比例する。パネルが大きいほど、より多くのエネルギーを捕捉することができる。したがって、太陽パネルのサイズは、システムのエネルギー消費に依存する。しかしながら、その考慮は、美観と更なる電力との間のトレードオフであると考えられる必要がある。或いは、太陽パネル７０_４は、圧電板がマットに埋め込まれたウェルカムマットによって置き換えられてもよい。この実施形態では、マットは、圧電エネルギーハーベスタとして機能しており、ユーザがマットを踏むたびにエネルギーが生成される。

【0057】

図９に示すドアアセンブリ１０_５では、太陽パネル７０_１は、ドアライト（ｄｏｏｒ ｌｉｔｅ）７８を覆うために設けられた太陽パネル７０_５によって置き換えられる。太陽パネル７０_５は、図９に示すように、ドア１４_５の外側から見えるように、ドア１４_５に固定される。太陽パネル７０_５は、複数の個別のブラインドスラット７２によって画定され、各スラットは、個別の光起電力（ＰＶ）モジュールによって覆われている。ウィンドウブラインドを形成する太陽パネル７０_５は、垂直方向にスライドして、ドアライト７８を開閉する。ウィンドウブラインドは、好ましくは、ドア内のスペースを節約するために互いに折り畳まれる。光起電力（ＰＶ）モジュールは、それぞれ、太陽エネルギーを電気に変換する。光起電力（ＰＶ）モジュールは、相互接続され、適当な配線を介して電力調整器６７_１に集合的に接続される。ブラインドは、自動及び手動で開閉可能である。これは、ドアアセンブリ１０_５に位置するセンサを使用できるＥＣＵ４８によって制御されてもよい。クラウド／アプリから受信された命令も、ブラインドの開閉をトリガしてもよい。

【0058】

図１０は、ドア１４内に配置された圧電ハーベスタ６８_３を含む例示的な圧電エネルギーハーベスタシステム６６_３を示す。圧電ハーベスタ６８_３は、固定された剛性支持体８２に保持された可撓性の片持ち梁８０と、可撓性の片持ち梁８０の前面及び後面に保持された前後の圧電板８４と、片持ち梁８０の自由遠位端に保持されたプルーフマス８６とを含む。ドア１４の開閉時には、プルーフマス８６は、固定された剛性支持体８２に対して移動し、可撓性の片持ち梁８０及び圧電板８４を変形させる。圧電板８４は、変形すると、蓄電池３００を再充電するために使用される電流を生成する。

【0059】

図１１は、ドア１４内に配置された運動エネルギーハーベスタ６８_４を含む例示的な運動エネルギーハーベスタシステム６６_４を示す。運動エネルギーハーベスタ６８_４は、長尺状（例えば円筒状）のケーシング９０と、ケーシング９０の対向する遠位端のうちの１つに固定された電磁コイル９２と、電磁コイル９２に対して直線的に移動可能な磁石９４とを含む。また、磁石９４は、コイルスプリング９６によって電磁コイル９２に向かって弾性的に付勢される。ドア１４の開閉時には、プルーフマス８６が、固定された剛性支持体８２に対して移動し、磁石９４がケーシング９０内で電磁コイル９２に対して直線的にスライドすることにより、電磁コイル９２に電流が発生し、この電流が蓄電池３００を介して一次電池４０を再充電することに使用される。

【0060】

したがって、本発明に係るドアアセンブリは、常時存在する有線の外部電源を必要としないため、家の所有者又はユーザにとって、より安価であり、より容易に設置される（電気技師が不要である）。また、本発明のドアアセンブリは、ユーザがドア又は周辺機器の電池を再充電するために、手動操作のみに頼らなければならないという問題も解決する。また、外部無線エネルギー源（利用可能な電力は不安定で予測不可能である）を使用してドアに完全に電力を供給しようとする代わりに、本発明の無線電力システムは、電池をゆっくりと充電する。このため、本発明の無線電力伝送システムは、短時間に大量の電力を伝送する必要がなく、それにより、伝送アセンブリ５００をコンパクトにすることができる。ｐｌｕｇ－ｎ－ｐｌａｙ・インタフェースの便利な設置のオプションにより、本発明の無線電力システムを現場で容易に構成し、熟練していない個人によって設置することができる。

【0061】

好ましくは、蓄電池３００は、オンデマンド高電圧ＡＣ電源６０（直接有線接続）、太陽エネルギーハーベスタシステム６６_２、電波又は磁波エネルギーハーベスタシステム６６_１、機械的エネルギーハーベスタシステム６６_３、又はそれらの組み合わせを含む１つ以上のエネルギー源によって充電することができる。この構成では、上述した異なる実施形態を組み合わせて、蓄電池３００（ひいては一次電池４０）を再充電する。例えば、蓄電池３００は、外部高電圧ＡＣ電源６０（オンデマンド有線接続）及び太陽エネルギーハーベスタ６６_２によって充電されてもよく、太陽エネルギーハーベスタ６６_２、機械的エネルギーハーベスタシステム６６_３、及び外部高電圧ＡＣ電源６０（オンデマンド有線）によって充電されてもよく、太陽エネルギーハーベスタシステム６６_２、電波又は磁波エネルギーハーベスタシステム６６_１、及び機械的波エネルギーハーベスタシステム６６_３によって充電されてもよく、太陽エネルギーハーベスタシステム６６_２、電波又は磁波エネルギーハーベスタシステム６６_１、及び機械的エネルギーハーベスタシステム６６_３などによって充電されてもよい。

【0062】

図１２に示す例示的なシステムでは、一次電池４０は、蓄電池３００又は高電圧ＡＣ電源６０によって充電されている。図１２に示すように、高電圧ＡＣ電源６０は、一時的な有線接続によって一次電池４０を再充電するために使用することができる。有線接続の場合、ＡＣ電力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２００によって変換される。次に、ＡＣ／ＤＣコンバータ２００からのＤＣ電力は、好ましくは、ＡＣ／ＤＣコンバータ２００からの電力線をドア１４のｐｌｕｇ－ｎ－ｐｌａｙ・インタフェース４１に差し込むことによって、ドアに配線される（図４を参照）。ＡＤ／ＤＣコンバータ２００は、好ましくは、ドア１４上のｐｌｕｇ－ｎ－ｐｌａｙ・インタフェース４１と結合するｐｌｕｇ－ｎ－ｐｌａｙ・インタフェース５０２を含む。しかしながら、ドア１４に接続される配線がドアの美観を損なうものであり、一般的には望ましくないため、有線充電接続が望ましい状況は、一次電池４０が直ちに電力を必要とする限られた状況（一次電池４０と蓄電池３００の両方が枯渇した場合など）のみである。一次電池４０が十分に充電されたら、配線を取り外してもよい。ＡＣ／ＤＣコンバータ２００は、蓄電池３００を再充電するためにも使用されてもよいことも理解されたい。

【0063】

また、図１２では、無線充電のために、図２に示すような無線電力伝送システム５０が使用される。無線電力伝送システム５０は、電力送信機５２と、電力送信機５２に動作可能に接続された送信アンテナ５４と、受信アンテナ５６と、結合装置５６に動作可能に接続された電力受信機５８とを含む。受信アンテナ５６及び電力受信機５８は、ドア１４上又はその内側に位置するが、電力送信機５２及び送信アンテナ５４は、上述し、図３に開示したように、ドア１４から離れている。基本的には、図１２に示すように、受信アンテナ５６及び電力受信機５８は、電波及び電磁波ハーベスタシステム６６_１のそれぞれのＲＦ及び電磁波エネルギーハーベスタ６８_１及び電力調整器６７_１として機能する。受信アンテナ５６は、好ましくは、上述し、図１３、図１４及び図１５に開示したように、ドアスキン２２及び／又は２４内に形成される。電力受信機５８は、上述したように、ドア１４上のｐｌｕｇ－ｎ－ｐｌａｙ・インタフェース４１を介して、エネルギー源セレクタ３０２、最終的に、中央ＥＣＵ４８に電気的に接続される。太陽エネルギーハーベスタシステム６６_２は、好ましくは、上述したように、太陽エネルギーハーベスタシステム６６_２をエネルギー源セレクタ３０２、最終的には、中央ＥＣＵ４８に接続する、ドア１４上のｐｌｕｇ－ｎ－ｐｌａｙ・インタフェース４１に差し込まれる。中央ＥＣＵ４８は、エネルギー源セレクタ３０２を監視制御して、太陽エネルギーハーベスタシステム６６_２及び電力受信機５８から収集された電力を、電池充電器３０４によって充電される蓄電池３００に分配する。蓄電池３００は、一次電池４０の電力（ＥＣＵ４８、スマートロック３０、他の電気機器３６、電力調整器６７、エネルギー源セレクタ、及び他のドア１４の電力消費部品を実行するのに不十分な電力）が枯渇した場合、一次電池４０を充電するために使用される。一次電池４０（又は後述する蓄電池３００）からの電力は、電力出力調整器３０８を介して、ドア１４のＥＣＵ４８、スマートロック３０、他の電気機器３６、電力調整器６７、エネルギー源セレクタ、及び他の電力消費部品に分配される。

【0064】

図１２は、蓄電池３００を充電するために使用される太陽エネルギーハーベスタシステム６６_２、及び、電波及び磁気波エネルギーハーベスタ６６_１を示しているが、機械的エネルギーハーベスタシステム６６_３及び／又は他のエネルギーハーベスタシステム６６_４などの他のエネルギーハーベスタシステム６６も同様に使用されてもよい。これらのエネルギーハーベスタシステム６６_１、６６_３～６６_４は、太陽エネルギーハーベスタシステム６６_２と併用されてもよく、太陽エネルギーハーベスタシステム６６_２の代わりに使用されてもよい。更に、図１２は、直接有線接続によって、一次電池４０を再充電するために使用される高電圧ＡＣ電源６０を示しているが、ＡＣ電源及び有線充電の使用は、上記に議論した無線オプションでは好ましくないが、上述したように、ストレージ３００とプライマリ４０の両方がシステムを実行するのに十分な電力を持たない特別な場合にのみ使用される。

【0065】

蓄電池３００（ひいては一次電池４０）を充電するためのエネルギーハーベスタシステム６６）の使用を示す図４を参照する。図４に示すように、エネルギーハーベスタシステム６６と併せて、蓄電池３００は、ＡＣ／ＤＣコンバータを介した高電圧ＡＣ電源６０への有線接続によって充電することもできる。この有線接続は、好ましくは、ドア１４上のｐｌｕｇ－ｎ－ｐｌａｙ・インタフェース４１に差し込まれる。図４は、ドア上のｐｌｕｇ－ｎ－ｐｌａｙ・インタフェース４１に接続されている、電波及び電磁波エネルギーハーベスタシステム６６_１、太陽エネルギーハーベスタシステム６６_２、機械的エネルギーハーベスタシステム６６_３、及び他のエネルギーハーベスタシステム６６_４を示しているが、全てのエネルギーハーベスタシステム６６を一度にドアに差し込む必要はない。信頼性の高いエネルギー源を提供するために、１つ以上、好ましくは２つ以上を使用することができる。更に、図４、図１２及び図１６に示すように、一次電池４０は、有線の高電圧ＡＣ電源６０によって直接的に充電されてもよい。

【0066】

上述したように、蓄電池３００は、充電器３０４を介して、エネルギーハーベスタシステム６６及び／又は有線の高電圧ＡＣ電源６０によって充電される。次に、蓄電池３００は、充電器４３を介して一次電池４０を充電するために使用される。このシステムは、一次電池４０がシステム（電力調整器、エネルギー源セレクタ、ＥＣＵ４８、スマートロック３０及び／又は電気機器３６）に電力を供給するために同時に放電されている間、エネルギーが（蓄電池３００に）蓄積されることを可能にするように設計されている。一次電池４０がシステムを動作させるのに十分な電力を有する場合、蓄電池３００は、エネルギーハーベスタシステム６６及び／又は有線の高電圧ＡＣ電源６０によって充電される。一次電池４０が枯渇した場合、図４、図１２及び図１６に示すように、蓄電池３００の充電が無効になり、蓄電池３００は、一次電池４０を充電し、システムに電力を供給するために使用される。これにより、システムの中断のない動作が可能になる。一次電池４０及び蓄電池３００の電池動作の切り替えを担当する電気回路は、エネルギー源セレクタモジュール（ＥＳＳＭ）３０２内に位置する（図４、図１２及び図１６を参照）。ＥＣＵ４８は、ＥＳＳＭ３０２と通信しＥＳＳＭ３０２を制御する電力監視及び管理ロジックモジュール（ＭＭＬＣ）３０６を含む（図１６を参照）。

【0067】

全体として、ＥＣＵ４８は、システムの中枢部として機能する。ＥＣＵ４８は、ＥＳＳＭ３０２から受信された信号を監視して、電池の充電を有効／無効にし、一次電池を充電するための適切な電源を選択し、システムを動作させるための適切な電源を選択し、及び／又は必要がないときにエネルギーハーベスタシステム６６を有効／無効にする。中央ＥＣＵ４８は、通常動作に必要な適切な電力／通信を提供及び監視することにより、スマートロック３０及び電気機器３６の管理も行う。

【0068】

図４及び図１６に示すように、ｐｌｕｇ－ｎ－ｐｌａｙ・インタフェース７４、４１の結合により、エネルギーが異なるエネルギーハーベスタシステム６６で同時に収集され、その後、ＥＳＳＭ３０２に送達されることが可能になる。ＥＳＳＭ３０２は、ドア１４内に位置し、１）システム（電気機器３６、スマートロック３０、電力調整器６７、エネルギー源セレクタ３０２、及び任意の他の電動機器）への電力をルーティングし、２）一次電池への再充電のための電力をルーティングし、３）蓄電池４０、３００（放電と再充電を同時に行うことができない電池）への充電を有効／無効にし、そして４）様々なエネルギーハーベスタシステムから収集されたエネルギーを組み合わせて蓄電池３００を再充電することに使用できるという四（４）つの主機能を提供するが、これらに限定されないハードウェアを含む。また、当業者であれば、ＥＳＳＭ３０２もソフトウェアを使用できることを理解する。ＥＳＳＭ３０２は、ＥＣＵ４８とインタフェースして、信号を送受信する。ＥＣＵ４８から受信された信号は、例えば、蓄電池の充電を有効／無効にする信号、一次電池４０を充電するための電源を変更する信号、システムの電力に適した電源を選択する信号、必要がない場合にエネルギーハーベスタシステムを有効／無効にする信号を含むが、これらに限定されない。ＥＣＵ４８に送信された信号には、一次電池４０及び／又は蓄電池３００の充電状態（低充電、満充電など）、一次電池４０及び／又は蓄電池３００の充電状態（充電中、非充電中）、有線接続されたＡＣ／ＤＣコンバータ２００の有無が含まれるが、これらに限定されない。

【0069】

電力は、一次電池４０又は蓄電池３００から送信されて、ドアロック３０及び／又は電気機器３６への電力送達を管理するＥＣＵ４８に供給される。電力伝送中には、図４及び図１６に示すように、電力は、ＥＳＳＭ３０２とＥＣＵ４８との間の電力出力調整器３０８を通過する。電力出力調整器３０８は、システムが電力を効率的に使用できるように、電力を調整する。例えば、電力出力調整器３０８は、異なる電気機器３６の要件を満たし及び／又はドアロック３０に電力を供給するように、電圧を調整する。また、電力出力調整器３０８は、電流の流れを監視及び制限して、電源に損傷を与える可能性のある過剰な電流を防止する。

【0070】

図１７は、システム内の電力使用を管理するために、ＭＭＬＣ３０６によって使用されるロジックを示す概略図である。このロジックにより、ＥＣＵが異なる外部エネルギー源から収集された電力を直接的に供給し、蓄電池（３００及び４０）を充電し、システムの電気機器に電力を供給することができる。ＭＭＬＣ３０６は、まず、線路電力（電源６０への有線接続）が利用可能であるか否かを決定する（ボックス４００）。線路電力が接続（電源６０に直接有線接続）されている場合には、線路電力は、システムの残りの部分に電力を供給するために使用され（ボックス４２８）、必要に応じて、電力が一次電池充電器４３にルーティングされることを有効にすること（ボックス４０１）によって、一次電池４０を充電する（ボックス４０２）。同時に、必要に応じて、外部エネルギーハーベスタシステム６６は、蓄電池３００（ボックス４０６）を充電するためだけに、有効になる（ボックス４０４）。蓄電池３００を充電する必要がない場合、エネルギーハーベスタは、無効になり（ボックス４３０）、それにより蓄電池の充電を停止する（ボックス４３２）。

【0071】

線路電力がない場合、一次電池充電器４３への線路電力は、無効になる（ボックス４０８）。必要に応じて、一次電池４０は、蓄電池３００から一次電池４０に電力をルーティング（分配、ｒｏｕｔｉｎｇ）すること（ボックス４１０）により、充電される（ボックス４０２）。しかしながら、同時に、外部エネルギーハーベスタシステム６６が無効になり（ボックス４１２）、それにより蓄電池３００の充電も無効になり、蓄電池３００の充放電が同時に充電及び放電されることを防止する（ボックス４１４）。蓄電池３００に蓄積されたエネルギーによって一次電池４０が充電されている間、蓄電池３００は、システムの他の部分に電力を与えることにも使用される（ボックス４１６）。一次電池４０を充電する必要がない場合、蓄電池３００から一次電池４０への電力の供給は、無効になり（ボックス４１８）、それにより一次電池４０の充電を無効にする（ボックス４２０）。同時に、一次電池４０からの電力は、システムに供給することに使用される（ボックス４２２）。一次電池４０がシステムに電力を供給することに使用されると（ボックス４２２）、外部エネルギーハーベスタシステム（ボックス４２４）は、有効になって蓄電池３００を充電する（ボックス４２６）。蓄電池３００を充電する必要がない場合、エネルギーハーベスタは、無効になり（ボックス４３４）、それにより蓄電池の充電を停止する（ボックス４３６）。

【0072】

本発明の例示的な実施形態に関する上記説明は、特許法の規定に従って例示を目的として提示されたものである。これは、網羅的であること、又は本発明を開示された正確な形式に限定することを意図したものではない。上記の教示に照らして、明らかな修正又は変形が可能である。本明細書に開示された実施形態は、本発明の原理及びその実用的な適用を最もよく説明するために選択されたものであり、それにより、当業者は、本明細書に記載された原理に従う限り、意図された特定の用途に適した様々な実施形態及び様々な変更を伴って本発明を最もよく利用することができる。したがって、上述した発明には、その趣旨及び範囲から逸脱することなく、変更を加えることができる。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義されることも意図されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16A】

【図16B】

【図16C】

【図17A】

【図17B】

【国際調査報告】