JP6329488B2 - スマート電源 - Google Patents

Description

本発明は、可搬式電力供給、より具体的には、バッテリに関する。

バッテリは、多様な消費者製品において利用される。再充電可能であるバッテリがある一方、使い捨てのものもある。再充電可能なバッテリを利用するデバイスのうちの一部は、例えば、携帯電話、ＭＰ３プレーヤ、電動歯ブラシ等、バッテリの残りのエネルギーレベルに関して、ユーザーに指標を提供する。しかしながら、残りのエネルギーレベルに関して、消費者に指標を提供しない、再充電可能なバッテリを利用する、一部のデバイスが存在する。同様に、使い捨てバッテリを利用するデバイスは、一般的に、使い捨てバッテリの残りのエネルギーレベルに関して、消費者に指標を提供しない。消費者に残りのエネルギーレベルの指標を提供しないそれらのデバイスに関して、典型的に、バッテリ（再充電可能な又は使い捨て）に残っている低いエネルギーレベルの唯一の指標が、デバイスの劣化性能の形態である。消費者は、実行可能にバッテリを取り出し、それらをバッテリテスタにおいて試験し得るが、これは、各バッテリをデバイスから取り出し、試験し、次いで、デバイス内で置き換えなければならないであろうため、不便である。

そのようなものとして、バッテリがそれらが動作するデバイス内に依然としてありながら、消費者が使い捨て及び／又は再充電可能なバッテリの残りの電力レベルをチェックすることを可能にするためのデバイス（１つ若しくは複数）並びに方法論に対する必要性が存在する。

信号通信デバイスを有する物体であって、物体は外側表面を有し、物体は、物体の外側表面上に位置付けられるＲＦＩＤタグであって、共振周波数及びアンテナを有する、ＲＦＩＤタグと、ＲＦＩＤタグの共振周波数と同じである共振周波数を有する、少なくとも１つの受動的リピータであって、ＲＦＩＤタグと読取器との間の信号結合が約１０パーセント超増加するように、ＲＦＩＤタグに隣接する物体の外側表面上に位置付けられる、少なくとも１つの受動的リピータと、を更に備える、物体。

第１の物体と、第２の物体と、を備えるシステムであって、第１の物体及び第２の物体の各々が、外側表面を有し、システムは、第１の物体の外側表面上に位置付けられる、第１のＲＦＩＤタグであって、共振周波数及びアンテナを有する、第１のＲＦＩＤタグと、第１の物体の外側表面上に位置付けられる第２のＲＦＩＤタグであって、第１のＲＦＩＤタグと同様である共振周波数を有する、第２のＲＦＩＤタグと、を更に備え、第１のＲＦＩＤタグ及び第２のＲＦＩＤタグが、読取器にデータを提供し、第２のＲＦＩＤタグが、第１のＲＦＩＤタグと読取器との間の信号結合が約１０パーセント超増加するように、第１のＲＦＩＤタグに隣接して位置付けられる、システム。

電気構成要素であって、陥凹を備える、本体と、陥凹内に配置される、少なくとも１つの使い捨て又は再充電可能な電源であって、少なくとも１つの使い捨て又は再充電可能な電源の外側表面上に位置付けられるＲＦＩＤタグを備え、ＲＦＩＤタグが第１の共振周波数を有する、少なくとも１つの使い捨て又は再充電可能な電源と、カバーが本体に係合する時、少なくとも１つの使い捨て又は再充電可能な電源が被覆されるように、本体に係合することが可能なカバーと、ＲＦＩＤタグに隣接して配置される受動的リピータであって、第２の共振周波数を有し、第１及び第２の共振周波数が同様である、受動的リピータと、を備える、電気構成要素。

物品であって、導電体と、導電体の外側表面上に位置付けられる磁気ダイバータであって、導電体の外側表面の相当な部分を被覆する、磁気ダイバータと、読取器と信号結合することが可能である、通信デバイスと、を備える、物品。

前述の一般説明及び以下の詳細な説明の両方は、種々の実施形態を説明し、特許請求される主題の本質及び特徴を理解するための骨組の外観を提供することが意図されることを理解されたい。添付の図面は、種々の実施形態の更なる理解を提供するために含められ、本明細書の一部に組み込まれ、本明細書の一部をなす。図面は、本明細書に記述される種々の実施形態を例示し、説明と一緒に、特許請求される発明の主題の原則及び動作を説明する機能を果たす。
ダイバータにおいて利用され得る種々の材料に対するＱ係数を示すグラフ表示である。 物体及び読取器に関する様々な構成を示す概略図であり、ここでは、物体は、磁気ダイバータを含む。 物体及び読取器に関する様々な構成を示す概略図であり、ここでは、物体は、磁気ダイバータを含む。 物体及び読取器に関する様々な構成を示す概略図であり、ここでは、物体は、磁気ダイバータを含む。 物体及び読取器に関する様々な構成を示す概略図であり、ここでは、物体は、磁気ダイバータを含む。 読取器と通信デバイスを有する物体との間の配設を示す概略図である。 受動的リピータを含む図３Ａの物体を示す概略図である。 複数の受動的リピータを含む、図３Ａの物体を示す概略図である。 図３Ａの物体が受動的リピータを含み、図３Ａの読取器が受動的リピータを含む実施形態を示す概略図である。 図３Ａの読取器が受動的リピータを含む別の実施形態を示す概略図である。 第２の物体と第２の読取器との間の受動的リピータを含む、第２の物体と第２の読取器との間の信号結合に対する、第１の物体と第１の読取器との間の信号結合のコンピュータシミュレーションされたモデルを示す、グラフ表示である。 第２の読取器に隣接する受動的リピータを含む、第２の物体と第２の読取器との間の信号結合に対する、第１の物体と第１の読取器との間の信号結合のコンピュータシミュレーションされたモデルを示す、グラフ表示である。 複数の物体が読取器に対して配設される実施形態を示す概略図である。 物体と読取器との間の配向の異なる角度の概略図である。 物体と読取器との間の配向の異なる角度の概略図である。 物体が複数のアンテナを備える実施形態を示す概略図である。 図８の複数のアンテナからの得られる放射パターンのコンピュータシミュレーションされたモデルを示す、グラフ表示である。 本発明の通信デバイス及び／又はアンテナの別の実施形態を示す概略図である。 本発明の通信デバイス及び／又はアンテナの別の実施形態を示す概略図である。 本発明の通信デバイス及び／又はアンテナの別の実施形態を示す概略図である。 本発明の通信デバイス及び又はアンテナの別の実施形態を示す概略図である。 図１２Ａの通信デバイス及び／又はアンテナの第１の端面図を示す概略図である。 図１２Ａの通信デバイス及び／又はアンテナの第２の端面図を示す概略図である。 図８のアンテナに対する入射場の測定された値を示すグラフ表示である。 図１３Ａの入射場に対する方向を示す概略図である。 図８のアンテナに対する入射場の測定された値を示すグラフ表示である。 図１４Ａの入射場に対する方向を示す概略図である。

用語の定義：
以下の本文は、本発明の多数の異なる実施形態の大まかな説明を記載している。あらゆる可能な実施形態を説明するのは不可能ではないとしても非現実的であるため、この説明は単なる例示として解釈されるべきであり、あらゆる可能な実施形態を説明するものではなく、本明細書に記載されるいずれかの機構、特性、コンポーネント、組成物、成分、製品、工程、若しくは方法論は、削除することができ、本明細書に記載される他のいずれかの機構、特性、コンポーネント、組成物、成分、製品、工程、若しくは方法論と組み合わせることができ、又は全体的若しくは部分的に置き換えることができることは理解されるであろう。最新の技術、又は本特許の出願日以降に開発された技術のいずれかを使用して、非常に多くの代替実施形態を実施することができるが、このような実施形態はやはり、本請求項の範囲内に含まれることになる。

また、用語が、『本明細書において使用される際、「＿＿＿＿＿」という用語は、「．．．．」を意味するように本明細書で定義される』という文、又は同様の文を使用して、本特許において明示的に定義されない限り、その平易又は通常の意味を超えて、明示的又は黙示的に、その用語の意味を制限する意図は全くないことを理解されたく、更に、かかる用語は、（請求項の言語を除き）本特許のいずれの項においても記載のいずれの文に基づいても範囲を制限されると解釈されるべきではない。いずれの用語も、本発明に不可欠なものとして記載されていない限りは、本発明に不可欠なものではないことが意図される。本特許の最後にある請求項に記載されているいずれかの用語が、ある単一の意味と一致した形で本特許内で言及されている限りにおいては、読み手を混乱させないように、単に分かりやすくする目的だけのためにそうしているのであって、暗示又はその他の方法によって、請求項の当該用語をその１つの意味に限定することは意図していない。最後に、請求項の要素が、いかなる構造の詳述も伴わずに、その語の「意味」及び機能を詳述することによって定義されるものでない限り、請求項の要素の範囲が、米国特許法第１１２条第６段落の適用に基づいて解釈されることは意図しない。

説明：
本発明のデバイスは、物体と読取器との間の通信を促進することができる。例えば、ＲＦＩＤタグが利用される場合、ＲＦＩＤタグと読取器との間の見通し線は、ＲＦＩＤタグと読取器との間の通信を支援する上で有益であり得る。中立配向であり得るそれらの物体に関して、ＲＦＩＤタグの位置は、通信がタグと読取器との間で達成され得ることを確実にするために重要であり得る。例えば、単３電池に関して、配向は、一般的に、陽及び陰極の位置によってのみ限定される。そのようなものとして、単３電池上のＲＦＩＤタグは、場合によっては、それが読取器からバッテリの反対側にあるように、位置付けることができる。この位置付けは、読取器及びＲＦＩＤタグが互いに通信することができる可能性を低減し得る。

本発明の通信システムは、いくつかの異なる製品上で利用され得る。例えば、本発明の通信システムは、使い捨て及び／又は再充電可能なバッテリ上で利用され得る。加えて、他の消費者製品が企図される。一部の例としては、シェービングゲルの缶、シェービングフォームの缶等が挙げられる。加えて、本発明の通信システムは、遠隔制御玩具等といったデバイス上で利用され得る。使い捨て又は再充電可能なバッテリの状況内では、本発明の通信システムは、消費者が、バッテリが動作するデバイスからそれを取り出すことなく、使い捨て及び／又は再充電可能なバッテリの残りのエネルギーレベルの指標を受信することを可能にすることができる。加えて、本発明の通信システム（複数を含む）は、消費者が、例えば、バッテリ（１つ若しくは複数）の任意の長さの識別番号に関する追加の情報、バッテリ（１つ及び／若しくは複数）状態（複数を含む）に関する情報、履歴等、環境に関する情報、例えば、温度、圧力、電圧、電流、バッテリが動作しているデバイスに関する情報、あるいはデバイス及び／又はバッテリ（１つ若しくは複数）に関する任意の他のアナログ情報を受信することを可能にすることができる。加えて、本明細書において説明される通信システム（複数を含む）は、全方向性伝送が望ましい、いずれの円筒形物体及び／又はいずれの物体（複数を含む）上でも利用することができる。

一部の実施形態において、通信システムは、ＲＦＩＤ（無線周波数識別）技術を利用し得る。ＲＦＩＤ技術は、既知の周波数のＲＦ（無線周波数）信号を伝送する、無線周波数読取器デバイスを利用する。ＲＦＩＤ通信において使用されるＲＦＩＤタグは、一般的に、アンテナ及び整流器を備える。整流器は、着信ＲＦ周波数をＤＣに変換し、ＲＦＩＤタグ及び他の電子回路に給電する。電子回路は、メモリを備える。給電される時、メモリセル内に含有される識別番号は、ＲＦ信号に変換し戻され、アンテナによって、読取器に伝送される。

ＲＦＩＤタグは、関心対象の品目上に位置付けることができる、及び／又はその中に含有され得る。識別番号を伝送し戻すことに加え、タグもまた、電子回路のメモリ部分に記憶される更なる情報を送信することができる。かかる情報は、更に品目を分類すること、品目の状態、履歴等に関する更なる情報を取得することに関連し得る。

メモリ部分に記憶される情報に加え、電子回路は、環境に関するアナログ情報を、デジタルデータに変換し、デジタルデータを読取器に伝送し戻す能力を有し得る。かかるデジタルデータは、温度、圧力、電圧、電流、又はタグがその中にある、それが取設される品目に関する任意の他のアナログ情報であり得る。

一部の実施形態において、トランスポンダは、使い捨て又は再充電可能なバッテリにおける残りのエネルギーレベルに関する情報を伝送するように利用されてもよい。これは、使い捨て又は再充電可能なバッテリがデバイス内にある、及び／又はそれに取設されている間に行うことができる。

トランスポンダが、使い捨て又は再充電可能なバッテリの残りのエネルギーレベルを提供する場合、トランスポンダは、バッテリ電圧を測定することが可能である、センサを備えてもよい。トランスポンダは、電圧測定において十分な解像度を達成するように、十分なビット長を有する２進数に、測定されたバッテリ電圧を変換するためのアナログ・デジタル変換器を更に備えてもよい。典型的な解像度は、４ビットであり得るが、しかしながら、追加のビットが利用されてもよい。例えば、正確な感知が必要とされるか、又は所望される場合、１６ビット長が使用されてもよい。対照的に、より低い解像度が利用されてもよい。例えば、１ビットは、はい／いいえ動作又は感知が所望される場合に利用されてもよい。

トランスポンダは、変換されたアナログ測定値、並びにタグ識別番号及び任意の他の関連データを記憶するためのデジタルメモリデバイスを更に備えてもよい。更に、トランスポンダは、効率的に着信ＲＦ信号を受信し、所望のデータを有する発信ＲＦ信号を読取器に転送するように、読取器の着信無線周波数に同調されるアンテナを更に備えてもよい。

金属体減衰の低減
種々の製品のための通信デバイスを創出することと関連付けられる問題の１つは、通信デバイスが導電体上で利用される時に認識される。自由空間無線伝播原理は、高度の導電体近傍では適用されない。加えて、アンテナが金属の近傍に設置される時、アンテナ性能は、大幅に劣化する。そのようなものとして、バッテリ上、又は導電体を有する物体上に、ＲＦＩＤタグを単に設置することは、所望の効果、例えば、データ転送を達成しない場合がある。特に、この問題は、再充電可能な／使い捨てバッテリに限定されない。例えば、シェービングゲル、フォーム等の缶は、容器の伝導性により、同じ問題を経験し得る。一般的に、金属体の隣のＲＦＩＤタグは、読取器とタグとの間の信号結合を１０ｘ減少させる。

アンテナに近接する金属から生じる影響を阻止する一方法は、電磁場が金属に進入することを阻止することであるということが、本発明者によって発見された。例えば、アンテナと金属表面との間に好適な電磁特性及び寸法を有する材料を設置することによって、電磁場は、製品の金属／導電体の周りで迂回され得る。ダイバータ材料の特性は、使用される正確な金属、及びＲＦＩＤ周波数に依存する。磁気ダイバータは、効果的に、タグを缶から隔離する。

図１は、磁気材料の異なる電磁パラメータに対する、１００ｋＨｚ〜２０ＭＨｚの周波数の関数としてのＲＦＩＤタグの性能を特性化するために好適な数である、推定品質係数を示し、金属は軟鋼である。高い品質係数は、一般的に、ＲＦＩＤタグのアンテナにおけるより高い誘起電圧、及びより良好な読取範囲に対応する。

示されるように、最良の推定される迂回材料は、自由空間（曲線１１０によって表される）であり、全体で最も高い品質係数を達成する。しかしながら、この定理は、一般的に、空間制約が存在するため、現実的ではない。曲線１２０、１３０、及び１４０に関して、変数μは、透磁率であり、変数δ（シグマ）は、１メートルあたりのジーメンス単位の導電率である。図１の全体的な傾向は、所与のμに対して、より低い導電率を有するダイバータ材料が、通信デバイスと読取器との間の信号結合をより妨害しないことを示す。

磁気材料は、その透磁率が金属の透過率よりもはるかに高い場合、電磁場を金属物体から離れて迂回させるであろう。また、したがって、金属における渦電流及び損失は、はるかに低減され、アンテナにおける誘起電圧が増加するであろう。この関数により、磁気材料は、「磁気ダイバータ」と呼ばれる。磁気ダイバータの高い透過率は、アンテナのインダクタンスを増加させ、タグフロントエンドの共振周波数を低減する。しかし、これは、ダイバータの磁気特性を考慮するアンテナを設計することによって、又はフロントエンドＬＣ回路の並列容量の値を低減することによって、容易に補うことができる。μ＞１００の値は、良好な性能を保証するということが確立されている。

磁気ダイバータの材料の電気伝導性は、金属よりもはるかに低くなければならない。これは、典型的に、フェライト系材料を使用することによって、実現される。一般的な軟鋼に関して、ダイバータの相対透磁率は、１００を上回るべきである。磁気ダイバータの厚さは、透磁率に依存し、１００μｍを下回る厚さが可能である。使い捨て又は再充電可能なバッテリの文脈において、ダイバータの厚さは、ダイバータを含むバッテリの全体の寸法が、現在利用されている標準的なサイズと同じサイズであるように、制約され得る。

図２Ａ〜図２Ｄに示されるように、物品２１０は、導電体２４０と、磁気ダイバータ２５０と、通信デバイス２２０（例えば、ＲＦＩＤタグ）と、を備えて、示されている。物品２１０上に配置される通信デバイス２２０及び磁気ダイバータ２５０に関して可能ないくつかの異なる配設が存在する。一部の実施形態において、ダイバータ２５０は、通信デバイス２２０の下に設置されてもよく、通信デバイス２２０の面積以上を被覆する。一部の実施形態において、ダイバータ２５０は、導電体２４０を完全に囲繞してもよい。図２Ａに示されるように、物品２１０は、通信デバイス２２０が読取器２３０に隣接して位置付けられるように、配向されてもよい。

図２Ｂに示されるように、物品２１０は、通信デバイス２２０が読取器２３０の反対に配置され、依然として十分な信号結合を提供するように（当然のことながら、磁気ダイバータ２５０が利用されることを条件とする）、位置付けることができると考えられる。

図２Ｃに示されるように、物品２１０Ａ及び２１０Ｂは、読取器２３０と第１の通信デバイス２２０Ａ及び／又は第２の通信デバイス２２０Ｂとの間で十分な信号結合が生じ得るように、配設され得ると考えられる。示されるように、物品２１０Ａ及び２１０Ｂは、物品２１０に関してこれまでに説明されるように構築され得る。即ち、第１の物品２１０Ａは、導電体２４０Ａと、磁気ダイバータ２５０Ａと、第１の通信デバイス２２０Ａと、を備えることができる。同様に、第２の物品２１０Ｂは、導電体２４０Ｂと、磁気ダイバータ２５０Ｂと、第２の通信デバイス２２０Ｂと、を備えることができる。示されるように、第２の物品２１０Ｂは、第２の通信デバイス２２０Ｂが第１の物品２１０Ａに直接隣接して位置付けられるように、配向され得る。

図２Ｄに示されるように、第２の通信デバイス２２０Ｂが第１の物品２１０Ａから離れて位置付けられるように、第２の物品２１０Ｂが配向される時でさえ、第２の通信デバイス２２０Ｂと読取器２３０との間で十分な信号結合が達成され得ると考えられる。同様に、第１の通信デバイス２２０Ａが読取器２３０に隣接して位置付けられる実施形態が企図され、第１の通信デバイス２２０Ａが読取器２３０から離れて位置付けられる実施形態が企図される。

磁気ダイバータ２５０、２５０Ａ、２５０Ｂにより、アンテナが読取器２３０から離れて、又は物品２１０、２１０Ａ、２１０Ｂの反対側に位置付けられる場合でさえ、通信デバイス２２０、２２０Ａ、２２０Ｂにおける磁束及び誘起電圧は、通信デバイス２２０、２２０Ａ、２２０Ｂの通常動作に対して十分であり得る。

図２Ａ〜図２Ｄに示されるように、ダイバータ２５０、２５０Ａ、２５０Ｂは、物品の外側表面の相当な部分を被覆してもよい。一部の実施形態において、ダイバータ２５０、２５０Ａ、２５０Ｂは、外側表面の約５０パーセント超、約６０パーセント超、約７０パーセント超、約８０パーセント超、約９０パーセント超、約１００パーセント未満、約９０パーセント未満、約８０パーセント未満、約７０パーセント未満、約６０パーセント未満、約５０パーセント未満、若しくは任意の数、又はこれらの値内若しくはそれらを含む任意の範囲を被覆してもよい。

先に記載されるように、物品又は製品の全体の寸法は、重要であり得る。本明細書において示唆されるように、一部の実施形態において、ダイバータは、最小の厚さを有することができる。しかしながら、通信デバイス、例えば、ＲＦＩＤタグを含むことは、かかる適用には困難であることを示し得る。本発明者は、ＲＦＩＤタグがダイバータにおいて陥凹され得ることを発見した。一部の実施形態において、ダイバータは、陥凹を備えることができる。通信デバイス、例えば、ＲＦＩＤタグは、陥凹に配置され得る。通信デバイスのアンテナは、ダイバータの外側表面上に配置され得る。

ダイバータが物品から別個に消費者に提供される実施形態が企図される。例えば、消費者は、ダイバータを取得し、ダイバータを、データが所望される物品に固定し得る。ダイバータは、既に事前取設される通信デバイスを含んでもよく、又は消費者もまた、ダイバータから別個に通信デバイスを取得し、それに取設してもよい。一部の実施形態において、ダイバータは、物品から取り外し可能であってもよく、後の物品上で再使用可能であってもよい。かかる実施形態に関して、通信デバイスによって読取器に提供される情報は、限定されてもよい。例えば、物品が使い捨て又は再充電可能なバッテリである場合、通信デバイス及び／又はバッテリは、通信デバイスがバッテリの残りの電力レベルに関する情報を提供し得るように、改造される必要があるであろう。

信号結合の増加
上に記載されるように、種々の製品のための通信デバイスを創出することと関連付けられる問題の１つは、通信デバイスが導電体上で利用される時に認識される。加えて、アンテナが金属の近傍に設置される時、アンテナ性能は、大幅に劣化する。一般的に、金属体の隣のＲＦＩＤタグは、読取器とタグとの間の信号結合を１０ｘ減少させる。

本発明者は、読み取られることが所望されるＲＦＩＤタグの近傍に、同様に同調されたＲＦＩＤタグ及び／又は受動的な同調されたループを設置することによって、所望のＲＦＩＤタグの読み出し範囲における増加が生じることを発見した。この解決策は、読取器との信号通信が所望される多様な製品において実装することができる。

図３Ａ及び３Ｂに示されるように、システム３００は、物体３１０（例えば、バッテリ、通信デバイス３２０、及び読取器３３０）を備えることができる。動作中、読取器３３０、例えば、ＲＦＩＤ読取器又はＮＦＣ（近接場通信）が可能なスマートフォン、ＮＦＣが可能な手持ち式デバイスは、通信デバイス３２０からデータを読み取ることができる。通信デバイス３２０、例えば、ＲＦＩＤタグ又は他の共振ＲＦ回路、スマートセンサ等は、物体３１０の外側表面３５０上、又はその中に位置付けることができる。通信デバイス３２０が送信することができる距離を増加させるために、システム３００は、同調されたリピータ３４０を備えることができる。リピータ３４０は、３１０上に位置付けることができるか、又は物体３１０に隣接して位置付けることができる。

一部の実施形態において、通信デバイス３２０は、ＲＦＩＤタグを備えることができる。かかる実施形態において、ＲＦＩＤタグは、共振周波数及びアンテナを有し得る。かかる実施形態に関して、リピータ３４０が含まれる場合、リピータ３４０は、ＲＦＩＤタグと同様に同調され得る。例えば、リピータ３４０は、第１の共振周波数と同様である、第２の共振周波数を有し得る。

同調されたリピータ３４０は、通信デバイス３２０が読取器３３０の反対に面している時でさえ、通信デバイス３２０によって読取器３３０に結合される増加された量のエネルギーを促進することができる。一般的に、読取器に結合されるエネルギーの量は、通信デバイス３２０からの増加された距離とともに減少する。しかしながら、通信デバイス３２０、例えば、ＲＦＩＤタグ、及び読取器３３０と同じ周波数に同調されるリピータを含むことで、通信デバイス３２０と読取器３３０との間で結合されるエネルギーの量は、増加する。受動的リピータ３４０の利用に伴う、通信デバイス３２０と読取器３３０との間の信号結合の増加は、図４及び図５に関して、以降で述べられる。

ここで図３Ｃを参照すると、一部の実施形態において、システム３００Ｃは、物体３１０（例えば、バッテリ、通信デバイス３２０、及び読取器３３０）を備えることができる。動作中、読取器３３０は、通信デバイス３２０からデータを読み取ることができる。通信デバイス３２０は、物体３１０の外側表面３５０上、又はその中に位置付けることができる。システム３００とは対照的に、システム３００Ｃは、通信デバイス３２０がブロードキャストすることができる距離を増加させるために、システム３００Ｃは、複数のリピータ３４０、３４２を備えることができる。リピータ３４０、３４２は、物体３１０上に位置付けることができるか、又は物体３１０に隣接して位置付けることができる。２つのリピータ３４０及び３４２のみが示されるが、３つ以上のリピータが利用され得る実施形態が企図される。

複数のリピータを利用するそれらの実施形態、例えば、図３Ｄに示されるシステム３００Ｄに関して、リピータのうちの少なくとも１つ、例えば、３４２Ｄは、物体に隣接して位置付けることができる。システム３００Ｄは、物体３１０（例えば、バッテリ、通信デバイス３２０、及び読取器３３０）を備えることができる。動作中、読取器３３０は、通信デバイス３２０からデータを読み取ることができる。通信デバイス３２０は、物体３１０の外側表面３５０上、又はその中に位置付けることができる。システム３００Ｄは、第１のリピータ３４０Ｄと、第２のリピータ３４２Ｄと、を更に備えることができる。第１のリピータ３４０Ｄは、通信デバイス３２０と同様に、物体３１０の外側表面３５０上に位置付けることができる。第２のリピータ３４２Ｄは、物体３１０に隣接して位置付けることができる。例えば、示されるように、第２のリピータ３４２Ｄは、読取器３３０上、例えば、第１のリピータ３４０Ｄと読取器３３０との間に位置付けることができる。代替的に、第２のリピータ３４２Ｄは、通信デバイス３２０と読取器３３０との間の信号結合を増加させる同様の効果を提供するように、読取器３３０に隣接して設置され得ると考えられる。

図３Ｅを参照すると、システム３００Ｅが、物体３１０（例えば、バッテリ、通信デバイス３２０、及び読取器３３０）を備える実施形態が企図される。動作中、読取器３３０は、通信デバイス３２０からデータを読み取ることができる。通信デバイス３２０は、物体３１０の外側表面３５０上、又はその中に位置付けることができる。システム３００Ｅは、リピータ３４０Ｅを更に備えることができる。リピータ３４０Ｅは、物体３１０に隣接して、例えば、通信デバイス３２０と読取器３３０との間に位置付けることができる。代替的に、リピータ３４０Ｄは、通信デバイス３２０と読取器３３０との間の信号結合を増加させる同様の効果を提供するように、読取器３３０に隣接して設置され得ると考えられる。

複数のリピータが物体上、並びにそれに隣接して、例えば、読取器上に提供される、追加の実施形態が企図される。読取器が複数のリピータを備える一方、物体が通信デバイス３２０を備える、他の実施形態が企図される。

図３Ｂに戻って参照すると、物体３１０の外側表面３５０上に位置付けられる、単一のリピータ又は複数のリピータを利用するそれらの実施形態に関して、リピータ（複数を含む）は、リピータが通信デバイス３２０及び／又はアンテナに物理的に接触しないように、通信デバイス３２０及び／又はそのアンテナから離間され得る。間隙３７５は、リピータ（複数を含む）と通信デバイス３２０との間にあり得る。一部の実施形態において、間隙３７５は、約１ｍｍ超、約５ｍｍ超、約１０ｍｍ超、約２０ｍｍ超、約３０ｍｍ超、約４０ｍｍ超、約５０ｍｍ超、約６０ｍｍ超、約７０ｍｍ超、約７５ｍｍ未満、約７０ｍｍ未満、約６０ｍｍ未満、約５０ｍｍ未満、約４０ｍｍ未満、約３０ｍｍ未満、約２０ｍｍ未満、約１０ｍｍ未満、若しくは任意の値、及び／又は提供される値を含む、若しくはその中の任意の範囲であり得る。

図３Ａ〜図３Ｅに示されるように、リピータ３４０、３４０Ｄ、３４２及び／又は通信デバイス３２０は、物体３１０の外側表面３５０に一致し得る。リピータは、物体３１０の外側表面３５０の相当な部分及び／又は物体の周辺の相当な部分を被覆し得る。リピータは、集合的に、少なくとも約２０パーセント、少なくとも約３０パーセント、少なくとも約４０パーセント、少なくとも約５０パーセント、少なくとも約６０パーセント、少なくとも約７０パーセント、少なくとも約８０パーセント、少なくとも約９０パーセント、及び／又は約９０パーセント未満、約８０パーセント未満、約７０パーセント未満、約６０パーセント未満、約５０パーセント未満、約４０パーセント未満、又は任意の数、又は上の値を含む、若しくはその中の任意の範囲を被覆し得る。同様に、通信デバイス３２０は、リピータに関して上で説明されるように、円筒形物体３１０の外側表面３５０の相当な部分及び／又は物体の周辺の相当な部分を被覆し得る。

通信デバイス３２０及び／又はリピータを、物体の外側表面３５０に一致させることによって、通信デバイス３２０と読取器３３０との間の信号通信を、様々な角度で提供することができると考えられる。例えば、通信デバイスが、読取器から離れた方向に配向されるその面を有する場合、リピータを含むこと、又は通信デバイスを物体の周辺に一致させることによって、読取器と通信デバイスとの間の信号通信を、依然として確立することができ得る。

物体の周辺に関して、上で説明される被覆は、物体の長寸法に略垂直に取られる断面の周辺の状況におけるものである。

先で言及されるように、リピータを含むことは、通信デバイス３２０と読取器３３０との間の信号結合を増加させると考えられる。図４は、リピータを利用しないシステムと、通信デバイスと読取器との間で受動的リピータを利用するそれらのシステムとの間の信号結合における相違を図式的に例解する。

図４に示されるように、曲線４７０は、互いに６４ｍｍ離れて位置付けられる、通信デバイスと読取器との間の信号結合のコンピュータシミュレーションされたモデルを示す。曲線４７０のピークにおいて、信号結合は、約２．０パーセントである。曲線４８０は、通信デバイスと読取器との間に位置付けられる少なくとも１つのリピータを利用するそれらの実施形態に関する信号結合を表す。曲線４７０と対照的に、曲線４８０のピークにおいて、信号結合は、約３．７パーセントである。そのようなものとして、通信デバイスと読取器との間にリピータを含むことは、信号結合を約８５パーセント増加させることができると考えられる。受動的リピータの存在は、近傍の共振器の共振周波数を変化させ、全ての回路を共振状態に保持するように、微細なシステムレベルの同調を必要とし得る。そのようなものとして、曲線４８０のピークは、曲線４７０のピークからずれ得る。

信号結合における任意の好適な割合の増加が実現され得る。例えば、一部の実施形態において、信号結合における増加は、約１パーセント超、約５パーセント超、１０パーセント、約２０パーセント超、約３０パーセント超、約４０パーセント超、約５０パーセント超、約６０パーセント超、約７０パーセント超、約８０パーセント超、約８５パーセント超、約９０パーセント超、約１００パーセント超、約９０パーセント未満、約８５パーセント未満、約８０パーセント未満、約７０パーセント未満、約６０パーセント未満、約５０パーセント未満、約４０パーセント未満、約３０パーセント未満、約２０パーセント未満、又は任意の数、又は上で提供される値を含む、若しくはその中の任意の範囲であり得る。

図５は、リピータを利用しないシステムと、読取器に隣接した受動的リピータを利用するそれらのシステムとの間の信号結合のコンピュータシミュレーションされたモデルにおける相違を図式的に例解する。

図５に示されるように、曲線５７０は、互いに離れて位置付けられる、通信デバイスと読取器との間の信号結合を示す。曲線５７０のピークにおいて、信号結合は、約４．００パーセントである。曲線５８０は、読取器に隣接して位置付けられる少なくとも１つのリピータを利用するそれらの実施形態に関する信号結合を表す。曲線５７０と対照的に、曲線５８０のピークにおいて、信号結合は、約４．４０パーセントである。そのようなものとして、通信デバイスと読取器との間にリピータを含むことは、信号結合を約１０パーセント増加させると考えられる。一部の実施形態において、この構成は、より低い信号結合増加、又はより高い、例えば、１パーセント超、２パーセント超、３パーセント超、５パーセント超、約７パーセント超、より大きい１０パーセント、約１２パーセント超、１５パーセント超、約１２パーセント未満、約１０パーセント未満、約９パーセント未満、約８パーセント未満、約７パーセント未満、約５パーセント未満、約３パーセント未満、約２パーセント未満、又は任意の数、又はこれらの値を含む、若しくはその中の任意の範囲をもたらし得る。図４に示される曲線と同様に、受動的リピータを含むことは、曲線５７０のピークに対して、曲線５８０のピークをシフトすることができる。

図６を参照すると、互いに隣接する、複数の通信デバイス、例えば、ＲＦＩＤタグの使用は、所望の通信デバイスと読取器との間の信号結合を同様に増加させることができることが発見された。例えば、システム６００は、複数の物体、例えば、６１０Ａ、６１０Ｂ、６１０Ｃ、６１０Ｄ、６１０Ｅ、及び６１０Ｆと、並びに読取器６３０と、を備えることができる。一部の実施形態において、物体、例えば、６１０Ａ、６１０Ｂ、６１０Ｃ、６１０Ｄ、６１０Ｅ、及び６１０Ｆの各々は、通信デバイス、例えば、６２０Ａ、６２０Ｂ、６２０Ｃ、６２０Ｄ、６２０Ｅ、及び６２０Ｆをそれぞれ備えることができる。通信デバイスの各々は、そのそれぞれの物体の外側表面上に位置付けることができる。動作中、読取器６３０は、通信デバイス、例えば、６２０Ａ、６２０Ｂ、６２０Ｃ、６２０Ｄ、６２０Ｅ、及び６２０Ｆのうちの少なくとも１つへの、及びそれらからの信号を伝送するであろう。

通信デバイス、例えば、６２０Ａ、６２０Ｂ、６２０Ｃ、６２０Ｄ、６２０Ｅ、及び６２０Ｆの各々は、互いに同様である共振周波数を有し得る。

信号結合における増加は、通信デバイスの利用により達成することができるため、通信デバイスは、リピータを含む、先の実施形態において利用され得る。費用理由により、全てのリピータを通信デバイスと置き換えることは、達成するには高価であり得る。しかしながら、システムが、複数の通信デバイスと少なくとも１つのリピータとを備える実施形態が企図される。複数の通信デバイスは、物体が互いに隣接して位置付けられる、それぞれの物体の外側表面上で個々に一致され得る。加えて、少なくとも１つの通信デバイスは、複数の物体のうちの少なくとも１つと読取器との間に位置付けることができる。

物体が使い捨て又は再充電可能なバッテリである実施形態が企図される。かかる実施形態、及び本明細書において説明される全ての実施形態に関して、提唱される通信デバイスは、バッテリ電圧を測定することが可能な電子センサと、測定されたバッテリ電圧を２進数に変換することができるアナログ−デジタル変換器と、メモリデバイスと、フロントエンド回路と、アンテナと、を備えることができる。

アナログ−デジタル変換器は、電圧測定において十分な解像度を達成するように、測定されたバッテリ電圧を、同じビット長を有する２進数に変換するように、十分なビット長を有するべきである。メモリデバイスは、変換されたアナログ測定値、並びにタグ識別番号、及び任意の他の関連データ、例えば、物体の履歴、物体の使用履歴等を記憶するために利用され得る。

フロントエンド回路は、通信デバイスに給電するように、読取器からの着信信号を、ＤＣ電流に変換するために利用され得る。かかる実施形態に関して、通信デバイスは、受動的であり得る。具体的には、通信デバイスが、読取器又は別の源からのＲＦ信号から間接的に電力を導出する場合、通信デバイスは、受動的である。対照的に、通信デバイスが電源と電気通信しており、電源がデータ信号ではない場合、通信デバイスは能動的である。本明細書において説明される実施形態のうちのいずれかにおける利用のための通信デバイスは、受動的又は能動的又はハイブリッド（改善された動作範囲のために読取器によって給電されることなく、継続的に「聴く」ように支援されるバッテリ）であり得る。使い捨て又は再充電可能なバッテリの場合、受動的通信デバイスは、それらが、使い捨て又は再充電可能なバッテリからの電力を必要としないため、魅力的である。フロントエンド回路は、事前定義されたプロトコルにおいて、メモリの内容を読取器に更に伝送し戻すことができる。

アンテナは、効率的に着信信号、例えば、無線周波数を、フロントエンド回路に転送するように、及びデジタルデータの内容で変調される同じ信号を、読取器に再放射し戻すように、着信無線周波数に同調され得る。

物体が使い捨て又は再充電可能なバッテリであるそれらの実施形態に関して、バッテリの残りの電力レベルの判定が、消費者に対して容易になる。例えば、これまでに説明されるようなリピータ及び／又は通信デバイスの利用により、読取器と物体との間の信号結合が増加される。

信号結合における増加の例として、一部の実施形態において、システムは、電子デバイスを備えることができる。電子デバイスは、少なくとも１つの物体、例えば、使い捨て又は再充電可能なバッテリが位置付けられる、陥凹を備えることができる。これまでに説明されるようなリピータ又は通信デバイスを利用することによって、消費者は、使い捨て又は再充電可能なバッテリが依然として電子デバイス内にある間、使い捨て又は再充電可能なバッテリにおける残りのエネルギーに関する情報を取得することができ得る。例として、遠隔制御玩具におけるバッテリが、本明細書において説明される本発明（複数を含む）を利用し得る。バッテリは、陥凹に位置付けること、及び通信デバイスを具備することができる。陥凹及びバッテリを封止するためのドアは、別個の通信デバイス及び／又はリピータを備えることができる。これは、バッテリが依然として電子デバイス内に位置付けられている間、ユーザーが、バッテリの残りの耐用年数を判定することを可能にする。

追加の情報が消費者に提供されてもよい。例えば、バッテリの履歴に関するデータ（例えば、バッテリの最後に測定された電圧、測定された電圧の日時）。これは、再充電可能な又は使い捨てバッテリの予測される残りの寿命を提供する上で有益であり得る。

電子デバイスは、物体、例えば、使い捨て／再充電可能なバッテリを少なくとも部分的に被覆するように、電子デバイスの部分と係合するカバーを備えることができる。これまでに説明された実施形態に従って、カバーは、使い捨て又は再充電可能なバッテリと受信器との間の信号結合を増加させるために、リピータ又は通信デバイスを備えることができる。それらの実施形態に関して、カバーが通信デバイスを備える場合、通信デバイスは、電子デバイスに関する追加の情報を消費者に提供し得る。読取器は、デバイス負荷情報に基づいて、残りのランタイムを計算及び表示するようにプログラムされ得る。カバーからなるリピータ又は通信デバイスが、後に消費者によってカバーに取設されるステッカである実施形態が企図される。同様に、リピータ又は通信デバイスがステッカであり、受信器に適用される実施形態が企図される。

先で説明されるように、リピータは、通信デバイスと同様に同調される受動的ループを備えることができる。一部の実施形態において、リピータは、複数の通信デバイス、例えば、ＲＦＩＤタグを備えることができる。

回転多様性
生じ得る追加の問題は、物体／物品の回転配向によるものである。一般的に、通信デバイスの構成は、アンテナと平行であるかかる位置において、受信器での読み出しを意図される。物体の端部からの読み出しは、可能でない場合がある。同様に、読み出しは、読取器が物体に平行であるが、タグアンテナに垂直である時、可能でない場合がある。

典型的に、物体の２つの側間の信号規模における不均衡が存在する。図７Ａに示されるように、放射パターンのピークは、読取器７３０が通信デバイス７２０に面している時である。対照的に、図７Ｂに示されるように、放射パターンは、読取器７３０が通信デバイス７２０に垂直に回転する時、ゼロに低減される。加えて、通信デバイス７２０が正確に反対側にある時の読み出し範囲は、アンテナが互いに面している場合と比較して、有意により低い。

図８に示されるように、システム８００は、受信器８３０と通信デバイス８２０とを備えることができる。通信デバイス８２０は、第１のアンテナ８２１Ａと第２のアンテナ８２１Ｂとを備えることができる。第２のアンテナ８２１Ｂからの信号は、第２のループの電圧を９０度シフトさせて、電圧をアナログ加算回路の入力と同相にするように、位相シフト回路（ＲＣ回路）を通過し得る。得られる電圧は、ＲＦＩＤ送受信器８１５の入力に印加される。かかる実施形態において、第１のアンテナ８２１Ａからの信号は、位相シフト回路を通過しなくてもよい。

アンテナ８２１には、追加の角度で信号結合を増強するための追加の部分が提供されてもよい。追加の部分を含むそれらの実施形態に関して、位相シフトネットワークもまた、同相の全てのアンテナからの信号を組み合わせるために含まれてもよい。位相シフトは、任意の好適な手段によって行われ得る。例えば、位相シフトは、受動的ＲＬＣネットワークによって行われ得る。

読取器アンテナの平面と、通信デバイスアンテナ８２１の１つの平面との間の角度の関数として、２−アンテナ構成における誘起信号は、Ｖ＝Ａ_０（ｓｉｎθ＋ｃｏｓθ）であり、決してゼロに下がらない。単一アンテナの計算された放射パターンと比較して計算される、得られる放射パターン、及び単位円が、図９に示される。

図９に示されるように、弓状の線９４０は、上で説明されるように、第１のアンテナ８２１Ａ及び第２のアンテナ８２１Ｂを利用する、放射パターンのコンピュータシミュレーションされたモデルを示す。弓状の線９５０は、単一アンテナに対する、計算された放射パターンを示す。

読取器がアンテナ８２１と同様に構築されるアンテナを備える実施形態が企図される。即ち、読取器のアンテナは、特定の角度、例えば、９０度互いにずれている、第１の部分及び第２の部分を備えることができる。また、物体がこれまでに説明されるようなアンテナ８２１を備え、読取器がアンテナ８２１と同様に構成されるアンテナを備える実施形態が企図される。読取器がアンテナ８２１と同様に構成されるアンテナを備えるそれらの実施形態に関して、追加の部分は、アンテナ８２１及び／又は読取器のアンテナにおいて利用され得る。

図８及び９に関して説明される実施形態は、これまでに問題であった読取器の配向の角度における、読取器と物体との間の増加された信号結合を提供することができる。

図８及び９において説明されるような複数のアンテナを使用するプロトタイプに基づく測定が、図１３Ａ及び１３Ｂ並びに１４Ａ及び１４Ｂに関して提供される。１３Ａ及び１３Ｂに関して、入射場の測定値は、物体１３１０付近の方向１３８０を有する場に関して取られた。プロット１３６０は、物体１３１０に対する種々の角度における、測定された値を示す。対照的に、プロット１３４０は、計算された値を示す。両方のプロット１３４０及び１３６０に関して示されるように、１８０度と２７０度との間の領域において、測定された値は、図１３Ａの他のどこよりも計算された値とは大幅に異なる。しかしながら、放射パターンは、方向１３８０において、物体１３１０付近でかなり均一である。そのため、図８及び９に関して説明される実施形態は、方向１３８０において、物体１３１０付近の回転多様性を生成することができる。

図１４Ａ及び１４Ｂに関して、入射場の測定値は、物体１３１０付近の方向１４８０を有する場に関して取られた。プロット１４６０は、物体１３１０に対する種々の角度における、測定された値を示す。対照的に、プロット１４４０は、計算された値を示す。両方のプロット１４４０及び１４６０に関して示されるように、２７０度と０度との間の領域において、測定された値は、図１４Ａの他のどこよりも計算された値とは大幅に異なる。しかしながら、図１３Ａに示されるプロットと同様に、放射パターンは、方向１４８０において、物体１３１０付近でかなり均一である。そのため、図８及び図９に関して説明される実施形態は、方向１４８０において、物体１３１０付近の回転多様性を生成することができる。

物体の回転配向：
ヌル角の範囲が低減されることを確実にするように、追加の対策を取ることができる。一般的に、任意の２つのループアンテナ間の読み出し範囲は、互いに対する２つのアンテナの全ての角度位置に関して均一ではない。磁気結合の欠如により、読み出しが可能ではない時の一部の角度が存在する。かかる角度は、「ヌル」と称される。

先で説明されるように、長方形のループアンテナは、物体の外周辺に一致するように湾曲され得る。しかしながら、この構成において、読取器が円筒と平行に位置付けられ、円筒軸の周りを回転する（読取器が固定され、円筒がそれ自身の軸の周りを回転することと同等）時、一致された長方形アンテナは、本質的に、物体の片側を他方よりも好む。そのようなものとして、長方形アンテナが受信器に面している時、信号結合は、良好である。しかしながら、長方形アンテナが受信器から離れて面している時、長方形アンテナと受信器との間の信号結合は、減少される。そのようなものとして、物体の回転は、ヌルを生じさせ得る。

先で述べられるように、リピータの利用は、この問題を軽減する。リピータは、図３Ａ〜図６に関して、詳細に述べられる。

加えて、２つの側間の信号規模の対称性を増加させるために、本発明者は、通信デバイスのための独自の構成を考案した。構成は、通信デバイスを備えることができるか、又は通信デバイスの一部のみを備えることができる。例えば、一部の実施形態において、独自の構成は、通信デバイスのアンテナを備えることができる。明確にするために、通信デバイスを参照し、通信デバイス全体、又はその一部分、例えば、アンテナの構成を網羅する。

提唱される通信デバイスは、物体の２つの側間、及びその周りの３６０度の信号規模の対照性を増加させることができる。図１０Ａ及び１０Ｂに示されるように、物体１０１０が円筒形の形状を有する場合、通信デバイス１０２０が提供され得る。通信デバイス１０２０は、物体１０１０の第１の端部１０８０に隣接して配置される第１の部分１０２０Ａと、第２の端部１０９０に隣接して配置される第２の部分１０２０Ｂと、を備えることができる。第１の部分１０２０Ａ及び第２の部分１０２０Ｂは、長手方向にずれ得る。第１の部分１０２０Ａは、物体１０１０の周囲（外周辺）付近に約１８０度延伸し得る。対照的に、第２の部分１０２０Ｂは、物体１０１０の周囲（外周辺）付近に約１８０度延伸し得る。第１の部分１０２０Ａによって被覆される１８０度は、ゼロ度〜１８０度に対応し得る一方、第２の部分１０２０Ｂによって被覆される１８０度は、１８０度〜３６０度に対応し得る。そのようなものとして、第１の部分１０２０Ａによる物体１０１０の１８０度の範囲は、第２の部分１０２０Ｂによる物体１０１０の１８０度の範囲と反対であり得る。

図１０Ａ及び図１０Ｂの通信デバイス１０２０の構成は、ヌル角度をシフトさせることができるが、これは、例えば、読取器がアンテナに垂直である時の、９０度における側からの読み取りに役立つ。ヌルは、約４５〜６０度シフトできるが、これは、不都合な角度であり、消費者は、それを使用するとは予想されない。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、物体１０１０を円筒として示すが、上で説明される通信デバイス１０２０は、任意のサイズ及び／又は形状の任意の物体に適用され得る。例えば、９ボルトのバッテリは、典型的に、非円筒形であり、代わりに、長方形断面のものをより多く有する。上で説明される通信デバイス１０２０と同様の通信デバイスは、同様の様態で９ボルトのバッテリに適用され得る。図１１に示されるように、物体１１１０は、非円筒形であってもよく、依然として通信デバイス１１２０を利用してもよい。重ねて、明確にするために、通信デバイス１１２０は、通信デバイス１０２０と同様に構成されてもよく、又は通信デバイス１１２０のアンテナは、通信デバイス１０２０のアンテナに関してこれまでに説明されるように構成されてもよい。

アンテナ１１２０は、第１の部分１１２０Ａと第２の部分１１２０Ｂとを備えることができる。第１の部分１１２０Ａは、第１の面１１５０及び側面１１５２の一部分上に配置され得る。第２の部分１１２０Ｂは、第２の面１１６０及び側面１１５２の一部分上に配置され得る。

非円筒形であるそれらの物体に関して、物体の外周囲は、アンテナ又はその部分によって被覆される範囲の程度に近似するように使用することができる。例として、図１１に戻って参照すると、物体１１１０の面１１７５は、取り囲まれてもよく、それにより、アンテナ（複数を含む）又はその部分によって被覆される範囲度に近似するように使用されてもよい。

本明細書において説明されるアンテナ１０２０及び１１２０の利用は、より均衡のとれた信号放射パターンを提供し得ると考えられる。加えて、アンテナ１０２０及び１１２０の利用は、読取器が、物体、例えば、１０１０、１１１０の端部に隣接し、依然として通信デバイスからデータを読み取ることを可能にし得る。

本明細書において説明されるアンテナ及び／又は通信デバイスの設計は、読取器による信号受信が困難である領域に大いに影響し得る。最大読み出し範囲が、伝送される電力に依存する一方で、一部において、ヌルの位置は、全面的にアンテナの形状及び物理的配設に依存し、電力、インダクタンス、共振周波数等といった他の電気的パラメータから完全に独立している。

円筒の反対側で閉鎖するタグアンテナの曲線側は、従来のアンテナとは対照的に、物体の端部における読み出しを提供することができる。しかしながら、アンテナ（複数を含む）の設計に依存して、ヌルの角度位置は、アンテナ（複数を含む）のいわゆる「アスペクト比」を変更することによって変更することができる。アスペクト比は、アンテナｌの長さに対する円筒の直径Ｄの比、即ち、Ｄ／ｌによって定義される。円筒の直径は、物体のサイズに依存して、所与のパラメータであるが、比は、物体の長さの制限内でアンテナの長さを変化させることによって変更することができる。Ｄ／ｌがゼロに近付く、無限に長いアンテナの状況に関して、タグアンテナは、平面のループアンテナに近似し、ヌルの角度位置は、物体の端部に近付く。対照的に、ｌは、ゼロに近付くように強制され得、したがって、Ｄ／ｌを無限に近付かせる。かかる場合に関して、アンテナは、物体の周りを包巻されるループアンテナに近似し得る。かかる場合において、ヌルは、円筒の側壁に対して９０度回転される。本出願において、「自然」又は「直感的」読み出し角度がどこであると見なされるかに依存して、アンテナの長さを変化させることによって、ヌルの位置をこれらの２つの制限間の任意の位置に移動させることが可能である。

アンテナ形状の調節を通じて、アンテナ放射パターンのヌルを任意の望ましい角度位置にシフトする原理は、任意の数のアンテナ及びデバイスタイプに適用可能であり、円筒形物体に限定されない。

物体が、その最終用途のために特注されるアンテナを伴って構成される実施形態が企図される。例えば、読取器が物体の端部から読み取ることを予想される場合、物体の端部からの読み取りを可能にするように構成される第１のアンテナが提供され得る。読取器が物体の側部から読み取ることを予想される場合、物体の側部からの読み取りを可能にするように構成される第２のアンテナが提供され得る。そのため、物体が単３電池である場合、第１の単３電池は、単３電池の端部からの読み取りを可能にする、第１のアンテナを備えることができる。加えて、第２の単３電池は、第２の単３電池の側部からの読み取りを可能にする、第２のアンテナを備えることができる。

複数の第１の単３電池が、ともにパッケージ化されてもよい。複数の第２の単３電池が、ともにパッケージ化されてもよい。加えて、一部の実施形態において、第１の単３電池及び第２の単３電池は、ともにパッケージ化されるか、又は複数のいずれか若しくは両方がパッケージ化されてもいい。

物体が、本明細書において説明される態様のうちのいくつかを組み込む通信デバイスを備える実施形態が企図される。例として、物体は、図１２Ａに示されるような構成を有する通信デバイスを備えることができる。図１２Ａに示される通信デバイス１２２０及び／又はアンテナは、図１０及び図１１に示される通信デバイス１０２０及び１１２０と同様に構成され得る。そのようなものとして、通信デバイス１２２０は、第１の部分１２２１Ａ及び第２の部分１２２１Ｂを有する、アンテナ１２２１を備えることができる。第１の部分１２２１Ａ及び第２の部分１２２１Ｂは、両方が物体の反対の端部上であるが、反対の面上においても、互いから反対に位置付けることができる。

通信デバイス１２２０は、第１の部分２４２０Ａ及び第２の部分２４２０Ｂを有する、第２のアンテナ２４２０を更に備えることができる。第１の部分２４２０Ａ及び第２の部分２４２０Ｂは、両方が物体の反対の端部上であるが、反対の面上においても、互いから反対に位置付けることができる。

図１２Ｂ及び１２Ｃは、第１のアンテナ１２２１と第２のアンテナ２４２０との間のオーバラップを示す。図１２Ｂは、第２の端部１２９０の方を向いて、第１の端部１２８０から見られる時の通信デバイス１２２０を示す。第１のアンテナ１２２１の第１の部分１２２１Ａは、円筒形物体の約１８０度を被覆し得る。１８０度は、第１象限Ｉ及び第４象限ＩＶ内であり得る。同様に、第２のアンテナの第１の部分２４２０Ａは、円筒形物体の約１８０度を被覆し得る。１８０度は、第３象限ＩＩＩ及び第４象限ＩＶ内であり得る。第１のアンテナ１２２１の第１の部分１２２１Ａ、及び第２のアンテナ２４２０の第１の部分２４２０Ａは、第４象限ＩＶ、例えば、セクション２０２１において互いにオーバラップし得る。

第１のアンテナ１２２１の第２の部分１２２１Ｂは、円筒形物体の約１８０度を被覆し得る。第１のアンテナの第２の部分１２２１Ｂによって被覆される１８０度は、第１の部分１２２１Ａの反対であり得る。例えば、第２の部分１２２１Ｂによって被覆される１８０度は、第２象限ＩＩ及び第３象限ＩＩＩ内であり得る。同様に、第２のアンテナ２４２０の第２の部分２４２０Ｂは、円筒形物体の約１８０度を被覆し得る。第２の部分２４２０Ｂによって被覆される１８０度は、第１の部分２４２０Ａの反対であり得る。例えば、第２の部分２４２０Ｂによって被覆される１８０度は、第１象限Ｉ及び第２象限ＩＩ内であり得る。第１のアンテナ１２２１の第２の部分１２２１Ｂ、及び第２のアンテナ２４２０の第２の部分２４２０Ｂは、第２象限ＩＩ、例えば、セクション２０２２において互いにオーバラップし得る。

ほとんどの物体に関して、第１のアンテナ１２２１及び第２のアンテナ２４２０は、第１のアンテナ１２２１が第２のアンテナ２４２０内に位置付けられる、又は逆も同様のように、位置付けることができる。空間制約が問題である場合、第１のアンテナ１２２１及び第２のアンテナ２４２０は、第１のアンテナ１２２１の第１の部分１２２１Ａが、第２のアンテナ２４２０の第１の部分２４２０Ａの直後に位置付けられるように、連続的に位置付けることができる。一部の実施形態において、図１２Ａ〜図１２Ｃに説明されるアンテナは、可撓性基材の両側に印刷され得る。これは、物体に追加される全体的寸法を最小化するのに役立つことができる。

図１２Ａ〜図１２Ｃに説明される実施形態に関して、通信デバイス１２２０は、第１のアンテナ１２２１と第２のアンテナ２４２０との間で電圧を同相にするように、位相シフタを備えることができる。

通信デバイスと読取器との間の増加された信号結合を提供することができる、いくつかの実施形態がこれまでに提供されている。物品が、図８〜図９に説明されるように構成される通信デバイスを備える実施形態が企図される。かかる実施形態において、物品は、読取器を含むシステムからなり得る。更に、かかる実施形態において、物品及び／又は読取器は、リピータを備えることができる。代替的に、システムは、物品と読取器との間に位置付けられるリピータを備えることができる。加えて、物品が導電体を備える場合、物品は、ダイバータを更に備えることができる。かかる実施形態において、通信デバイスは、ダイバータの外側表面上、又はそれに隣接して配置され得る。

物品が、図１０Ａ及び図１０Ｂに関して説明されるように構成される通信デバイスを備える実施形態が企図される。かかる実施形態において、物品は、読取器を含むシステムからなり得る。更に、かかる実施形態において、物品及び／又は読取器は、リピータを備えることができる。代替的に、システムは、物品と読取器との間に位置付けられるリピータを備えることができる。加えて、物品が導電体を備える場合、物品は、ダイバータを更に備えることができる。かかる実施形態において、通信デバイスは、ダイバータの外側表面上、又はそれに隣接して配置され得る。

物品が、図１２Ａ〜図１２Ｃに関して説明されるように構成される通信デバイスを備える実施形態が企図される。かかる実施形態において、物品は、読取器を含むシステムからなり得る。更に、かかる実施形態において、物品及び／又は読取器は、リピータを備えることができる。代替的に、システムは、物品と読取器との間に位置付けられるリピータを備えることができる。加えて、物品が導電体を備える場合、物品は、ダイバータを更に備えることができる。かかる実施形態において、通信デバイスは、ダイバータの外側表面上、又はそれに隣接して配置され得る。

物品が、物品及び読取器を有するシステムを備える実施形態が企図される。物品は、本明細書における実施形態のいずれかに説明されるように構成される通信デバイスを備えることができる。かかる実施形態において、物品及び／又は読取器は、リピータを備えることができる。代替的に、システムは、物品と読取器との間に位置付けられるリピータを備えることができる。加えて、物品が導電体を備える場合、物品は、ダイバータを更に備えることができる。かかる実施形態において、通信デバイスは、ダイバータの外側表面上、又はそれに隣接して配置され得る。

物品が、本明細書における実施形態のいずれかに説明されるように構成される通信デバイスを備える実施形態が企図される。物品は、読取器を含むシステムからなり得る。物品が導電体を備える場合、物品は、ダイバータを更に備えることができる。かかる実施形態において、通信デバイスは、ダイバータの外側表面上、又はそれに隣接して配置され得る。

ワイヤレス充電
ＲＦＩＤリンクは、本質的に、特定の識別番号を含有するタグに給電するように、転送されたエネルギーを利用する、ワイヤレス共振エネルギー転送リンクである。タグは、任意に種々のセンサを含み得、同じ媒体の使用を通じて、読取器デバイスに、その識別及び任意のセンサ情報を通信し戻すことができ得る。本明細書において列記される全ての発明は、ワイヤレス共振エネルギー転送に適用可能である。したがって、本明細書において説明される実施形態は、バッテリ充電のための全方向性ワイヤレス充電システム、並びにＲＦＩＤ通信を可能にする。具体的に、本明細書において説明される実施形態は、充電の効率を改善する。例えば、ダイバータの利用は、通信デバイスと読取器及び／又は充電デバイスとの間の信号結合を、ダイバータを利用しないそれらのシステムを約１０倍上回って増加させると考えられる。同様に、システムにおけるリピータの利用は、通信デバイスと読取器及び／又は充電デバイスとの間の信号結合を約２０パーセント〜約３０パーセント増加させると考えられる。また、本明細書において説明される実施形態に基づき、バッテリのワイヤレス充電を、バッテリが存在する筐体／ケースからバッテリを取り出すことなく達成することが可能であり得る。

本明細書に開示した寸法及び値は、記載された正確な数値に厳密に限定されるものと理解されるべきではない。むしろ、特に断らないかぎり、そのような寸法のそれぞれは、記載された値及びその値の周辺の機能的に同等の範囲の両方を意味するものとする。例えば、「４０ミリメートル」として開示される寸法は、「約４０ミリメートル」を意味するものである。

任意の相互参照又は関連特許若しくは関連出願を包含する本明細書に引用される全ての文献は、明確に除外ないしは別の方法で限定されない限り、その全てを本明細書中に参照により組み込む。いずれの文献の引用も、こうした文献が本願で開示又は特許請求される全ての発明に対する先行技術であることを容認するものではなく、また、こうした文献が、単独で、あるいは他の全ての参照文献とのあらゆる組み合わせにおいて、こうした発明のいずれかを参照、教示、示唆又は開示していることを容認するものでもない。更に、本文書において、用語の任意の意味又は定義の範囲が、参考として組み込まれた文書中の同様の用語の任意の意味又は定義と矛盾する場合には、本文書中で用語に割り当てられる意味又は定義に準拠するものとする。

本発明の特定の実施形態が例示され記載されてきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく他の様々な変更及び修正を実施できることが、当業者には自明であろう。したがって、本発明の範囲内にあるそのような全ての変更及び修正を添付の特許請求の範囲で扱うものとする。

Claims (10)

1. 信号通信デバイスを有する、円筒形の、使い捨て又は再充電可能なバッテリであって、前記使い捨て又は再充電可能なバッテリは、外側表面を有し、
   前記使い捨て又は再充電可能なバッテリは、
   前記使い捨て又は再充電可能なバッテリの前記外側表面上に位置付けられる、少なくとも第１のＲＦＩＤタグであって、第１の共振周波数及びアンテナを有する、少なくとも１つの第１のＲＦＩＤタグと、
   前記第１のＲＦＩＤタグの共振周波数と同様である第２の共振周波数を有する、少なくとも１つの第２のＲＦＩＤタグであって、前記第１のＲＦＩＤタグと読取器との間の信号結合が増加するように、前記第１のＲＦＩＤタグに隣接する前記使い捨て又は再充電可能なバッテリの前記外側表面上に位置付けられる、前記第２のＲＦＩＤタグと、を更に備え、
   前記第１のＲＦＩＤタグの前記第１の共振周波数は、前記第２のＲＦＩＤタグの存在により、シフトするものであり、
   前記第１のＲＦＩＤタグが、１０パーセント超の延伸係数で、前記使い捨て又は再充電可能なバッテリの長手方向軸に垂直な断面において見られるように、前記使い捨て又は再充電可能なバッテリの周辺上に延伸し、
   前記第２のＲＦＩＤタグが、断面において前記使い捨て又は再充電可能なバッテリの周辺の１０パーセント〜８０パーセントの延伸係数で、前記使い捨て又は再充電可能なバッテリの長手方向軸に垂直な断面において見られるように、前記使い捨て又は再充電可能なバッテリの前記周辺上に延伸する、
   使い捨て又は再充電可能なバッテリ。
2. 前記第２のＲＦＩＤタグが、前記アンテナに物理的に接触しない、請求項１に記載の使い捨て又は再充電可能なバッテリ。
3. 前記第１のＲＦＩＤタグ及び前記第２のＲＦＩＤタグのうちの少なくとも１つが、前記使い捨て又は再充電可能なバッテリの前記外側表面に一致する、請求項１に記載の使い捨て又は再充電可能なバッテリ。
4. 前記使い捨て又は再充電可能なバッテリの前記外側表面が円筒形である、請求項１に記載の使い捨て又は再充電可能なバッテリ。
5. 複数のＲＦＩＤタグを備える、請求項１に記載の使い捨て又は再充電可能なバッテリ。
6. 間隙が、前記少なくとも１つの第２のＲＦＩＤタグと前記少なくとも第１のＲＦＩＤタグとの間に存在し、前記間隙が、１ｍｍ〜７５ｍｍの間隙、１０ｍｍ〜５０ｍｍの間隙、及び３０ｍｍ〜５０ｍｍの間隙からなる群より選択される、請求項１に記載の使い捨て又は再充電可能なバッテリ。
7. 前記少なくとも１つの第２のＲＦＩＤタグが、２０パーセント〜１００パーセントの増加係数、３０パーセント〜９０パーセントの増加係数、４０パーセント〜８０パーセントの増加係数、及び約８０パーセント超の増加係数からなる群より選択される増加係数で信号結合を増加させる、請求項１に記載の使い捨て又は再充電可能なバッテリ。
8. 少なくとも第１の使い捨て又は再充電可能なバッテリと、第２の使い捨て又は再充電可能なバッテリと、を備える、システムであって、前記第１の使い捨て又は再充電可能なバッテリが第１の外側表面を有し、前記第２の使い捨て又は再充電可能なバッテリが第２の外側表面を有し、
   前記システムは、
   前記第１の外側表面上に位置付けられる、第１のＲＦＩＤタグであって、第１の共振周波数及び第１のアンテナを有する、第１のＲＦＩＤタグと、
   前記第２の外側表面上に位置付けられる第２のＲＦＩＤタグであって、前記第１の共振周波数と同様である第２の共振周波数を有する、第２のＲＦＩＤタグと、を備え、前記第１のＲＦＩＤタグ及び前記第２のＲＦＩＤタグが、読取器にデータを提供し、前記第２のＲＦＩＤタグが、前記第１のＲＦＩＤタグと読取器との間の信号結合が増加するように、前記第１のＲＦＩＤタグに隣接して位置付けられ、
   前記第１のＲＦＩＤタグの前記第１の共振周波数は、前記第２のＲＦＩＤタグの存在により、シフトするものであり、
   前記第１のＲＦＩＤタグが、１０パーセント超の延伸係数で、前記使い捨て又は再充電可能なバッテリの長手方向軸に垂直な断面において見られるように、前記使い捨て又は再充電可能なバッテリの周辺上に延伸し、
   前記第２のＲＦＩＤタグが、断面において前記使い捨て又は再充電可能なバッテリの周辺の１０パーセント〜８０パーセントの延伸係数で、前記使い捨て又は再充電可能なバッテリの長手方向軸に垂直な断面において見られるように、前記使い捨て又は再充電可能なバッテリの前記周辺上に延伸する、システム。
9. 前記第１のＲＦＩＤタグが、前記第１の使い捨て又は再充電可能なバッテリにおける残りの電力レベルに関するデータを提供し、前記第２のＲＦＩＤタグが、前記第２の使い捨て又は再充電可能なバッテリにおける残りの電力レベルに関するデータを提供する、請求項８に記載のシステム。
10. 受動的リピータを備えるカバーを更に含み、好ましくは、第３のＲＦＩＤタグが、前記システムに関するデータを提供する、請求項８に記載のシステム。

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