JP2020072492A - 無線給電装置、無線給電システムおよび無線給電方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、無線給電システムの構成例を示したブロック図である。無線給電システムは、少なくとも1台の給電装置(無線給電装置)と、少なくとも1台の受電装置(無線受電装置)を含むものとする。また、給電装置と受電装置との間の空間は、給電装置が送信する給電用の無線信号(以下、第1無線信号という)と、受電装置から送信される無線信号(以下、第2無線信号という)を含む、各種の無線信号の伝搬路となるが、物体が侵入することがある。図1の例では、給電装置と受電装置との間に人体10が侵入しているが、侵入する物体の種類はこれに限定されない。例えば、侵入する物体は車両、ドローンなどの移動体であってもよいし、植物、動物などの生物であってもよい。また、金属、木材、樹脂、セラミックなどの異物であってもよい。給電装置は、第2無線信号を受信し、当該空間に侵入した物体を検出する。物体が検出された場合、給電装置は複数のアンテナ素子によって送信される第1無線信号のビーム(合成波ビーム)の形状を変更する。
第1の実施形態に係る給電装置は給電処理において複数の受電装置が無線給電できるよう、第1無線信号を送信していた。ただし、給電装置は必ず複数の受電装置に向けて第1無線信号を送信しなくてもよい。また、第1の実施形態に係る給電装置はいずれかの受電装置との間の伝搬路に人体などの物体が検出された場合、給電装置1は単位時間当たりに送信される電磁波のエネルギー量が減少するよう、送信設定の変更を行っていた。第2の実施形態では送信される電磁波の指向性の変更を含む処理の例について述べる。なお、第2の実施形態に係る給電装置および受電装置(無線給電システム)の構成は第1の実施形態と同様であるものとする。以降では第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
第2の実施形態に係る給電装置は、各受電装置の位置する角度に向けて指向性の高い合成波ビームを送信し、効率的な無線給電を実現していた。複数の受電装置が近い角度に位置しているのであれば、給電装置からみて近い角度にある受電装置のグループごとに無線給電を行ってもよい。第3の実施形態では第1、第2の実施形態とは異なる処理の例について述べる。なお、第3の実施形態に係る給電装置および受電装置(無線給電システム)の構成は第1の実施形態と同様であるものとする。したがって、以降では第1、第2の実施形態との相違点を中心に説明する。
第4の実施形態では、給電装置と各受電装置との間の伝搬路に侵入した物体が移動している場合に実行される処理の例について説明する。なお、第4実施形態に係る給電装置および受電装置の構成は第1の実施形態と同様であるものとする。以降では上述の各実施形態との相違点を中心に第4の実施形態を説明する。
上述の各実施形態において、給電装置は受電装置から送信された第2無線信号を受信することによって、給電装置と各受電装置との間の伝搬路に存在する人体などの物体を検出していた。ただし、給電装置はその他の手段によって給電装置と各受電装置との間の伝搬路に存在する人体などの物体を検出してもよい。
上述の各実施形態に係る無線給電システムにおいて、給電装置が物体の検出に使う第2無線信号は複数の受電装置によって送信されていた。ただし、給電装置は受電装置以外の無線通信装置から送信された第2無線信号を受信することによって、物体の検出を行ってもよい。無線通信装置を受電装置の存在しない角度に配置することにより、給電装置による物体検出の精度をさらに高めることができる。第6の実施形態に係る給電装置、受電装置の構成は第1の実施形態と同様であるものとする。
2A、2B、2C、2D 受電装置
3 無線通信装置
10 人体
11 電源回路
12 制御回路
13 記憶部
14 給電回路
14a、22a 送信回路
14b、15b、アンテナ素子
15 計測回路
16 アレーアンテナ
17 センサ回路
15a、21a 受信回路
21b、22b アンテナ
23 制御回路
24 整流回路
25 二次電池
30、31、32、33、34、35 タイムチャート
34a、34b 期間
40 線
41 破線
Claims (17)
- 複数のアンテナ素子で第1無線信号のビームを送信する給電回路と、
前記複数のアンテナ素子で第2無線信号を受信する計測回路と、
複数の時刻に受信された前記第2無線信号に基づいて前記ビームの方向における物体の有無を推定し、前記物体があると推定された場合には、前記アンテナ素子に入力される前記第1無線信号の振幅または位相の少なくともいずれかを制御し、前記ビームの形状を変更する制御回路とを備えた
無線給電装置。 - 前記制御回路は、複数の時刻に受信された前記第2無線信号の時間領域波形または周波数領域波形の少なくともいずれかに基づいて前記ビームの方向における物体の有無を推定する、
請求項1に記載の無線給電装置。 - 前記制御回路は、前記物体が前記ビームの方向にあると推定した場合に、送信される前記ビームを、前記物体の方向における利得が元の前記ビームより低い前記ビームに変更する、
請求項1または2に記載の無線給電装置。 - 前記制御回路は、前記物体が前記ビームの方向にあると推定した場合に、送信される前記ビームを、前記物体の検出されていない方向における指向性が元の前記ビームより高い前記ビームに変更する、
請求項1ないし3のいずれか一項に記載の無線給電装置。 - 前記制御回路は、前記第2無線信号が到来する複数の角度を推定し、同じ回転方向に隣接する前記角度に前記物体が検出された場合には、前記物体の移動方向を推定し、次回の前記物体の検出を待たずに、前記移動方向における利得が元の前記ビームより低い前記ビームに変更する、
請求項1ないし4のいずれか一項に記載の無線給電装置。 - 前記制御回路は、あらかじめ定義された複数の前記ビームの中から、送信される前記ビームを選択する、
請求項1ないし5のいずれか一項に記載の無線給電装置。 - 前記制御回路は、前記物体が前記ビームの方向にあると推定した場合に、前記第1無線信号の送信電力を低下させる処理か、前記第1無線信号のデューティ比を小さくする処理の少なくともいずれかを実行する、
請求項1ないし6のいずれか一項に記載の無線給電装置。 - 前記制御回路は、前記給電回路が前記ビームを送信する給電処理と、前記計測回路が前記第2無線信号を受信して前記ビームの方向における物体の有無を推定し、前記物体があると推定された場合には、前記複数のアンテナ素子に入力される前記第1無線信号の振幅または位相の少なくともいずれかを制御して前記ビームの形状を変更する計測処理とを交互に実行する、
請求項1ないし7のいずれか一項に記載の無線給電装置。 - 前記制御回路は、前記給電処理の実行回ごとに、第1順序に基づいて送信される前記ビームを異なる指向性を有するものに変更する、
請求項8に記載の無線給電装置。 - 前記制御回路は、前記第1順序に含まれるいずれかの前記ビームの方向に前記物体を検出した場合に、前記第1順序に代わり、前記第1順序より検出された前記物体の角度に指向性を有する前記ビームを削除した第2順序を使う、
請求項9に記載の無線給電装置。 - 前記制御回路は、前記第1順序に含まれる前記ビームの方向に前記物体が検出されなくなったら、再び前記第1順序に基づいて、前記給電処理の実行回ごとに、送信される前記ビームを変更する、
請求項10に記載の無線給電装置。 - 前記制御回路は、前記物体が検出された場合に、受信時における前記複数のアンテナ素子の指向性を高める処理または第2無線信号の受信時間をより長く設定する処理の少なくともいずれかを実行してから、前記物体の方向を推定する、
請求項1ないし11のいずれか一項に記載の無線給電装置。 - 前記物体を検出可能なセンサを含むセンサ回路を備え、
前記制御回路は、前記センサの信号に基づいて前記ビームの方向における物体の有無を推定し、前記物体があると推定された場合には、前記アンテナ素子に入力される前記第1無線信号の振幅または位相の少なくともいずれかを制御し、前記ビームの形状を変更する、
請求項1ないし12のいずれか一項に記載の無線給電装置。 - 複数のアンテナ素子で第1無線信号のビームを送信し、前記複数のアンテナ素子で第2無線信号を受信し、複数の時刻に受信された前記第2無線信号の時間領域波形または周波数領域波形の少なくともいずれかに基づいて前記ビームの方向における物体の有無を推定し、前記物体があると推定された場合には、前記複数のアンテナ素子に入力される前記第1無線信号の振幅または位相の少なくともいずれかを制御し、前記ビームの形状を変更する給電装置と、
前記第2無線信号を送信し、前記第1無線信号の前記ビームによって給電される受電装置とを備える
無線給電システム。 - 前記第2無線信号を送信するが、前記第1無線信号の前記ビームによって給電されない無線通信装置を備えた、
請求項14に記載の無線給電システム。 - 給電装置が複数のアンテナ素子で第1無線信号のビームを送信するステップと、
受電装置が前記第1無線信号の前記ビームによって給電されるステップと、
前記受電装置が第2無線信号を送信するステップと、
前記給電装置が前記複数のアンテナ素子で第2無線信号を受信するステップと、
前記給電装置が複数の時刻に受信された前記第2無線信号の時間領域波形または周波数領域波形の少なくともいずれかに基づいて前記ビームの方向における物体の有無を推定するステップと、
前記給電装置が前記ビームの方向において前記物体があると推定した場合には、前記複数のアンテナ素子に入力される前記第1無線信号の振幅または位相の少なくともいずれかを制御し、前記ビームの形状を変更するステップとを含む、
無線給電方法。 - 前記第1無線信号によって給電されない無線通信装置が前記第2無線信号を送信するステップを含む、
請求項16に記載の無線給電方法。
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