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

Abstract

【課題】安全性と高効率な給電を両立する無線給電装置、無線給電システムおよび無線給電方法を提供する。【解決手段】本発明の実施形態としての無線給電装置は、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る。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、無線給電装置、無線給電システムおよび無線給電方法に関する。

無線電力伝送はワイヤレスな給電を実現するため、幅広い分野への適用が進められている。しかしながら、環境中の物体が電磁波に曝露される安全上のリスクがある。例えば、人体に対する安全性を担保するため、空間内における電磁界強度を防護指針の範囲内に抑えることが好ましい。また、強い電磁波によって電子機器の故障や誤動作を惹き起こすおそれもある。

そこで、無線電力伝送が行われている空間内における物体を検出し、物体が検出された場合に給電用無線信号の送信の停止や、送信電力の低減を行う技術が開発されている。しかし、これらの技術では、給電効率が低下してしまい、安全性の確保と効率的な機器の給電を両立するのは難しい。

特許第５３２０１３８号公報 特許第６２６５７６１号公報 特許第６２７３５４６号公報

本発明の実施形態は、安全性と高効率な給電を両立する無線給電装置、無線給電システムおよび無線給電方法を提供する。

本発明の実施形態としての無線給電装置は、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る。

無線給電システムの構成例を示したブロック図。 給電装置による第１無線信号の合成波ビームの例を示した平面図。 受電装置から送信される第２無線信号の到来方向の例を示した平面図。 第２無線信号による人体の検出例を示した平面図。 給電処理と計測処理の実行タイミングの例を示したタイムチャート。 送信電力を低下させた場合における第１無線信号の合成波ビームの例を示した平面図。 人体の検出有無による処理内容の変更の例を示したタイムチャート。 第１の実施形態に係る給電装置が実行する処理の例を示したフローチャート。 第１の実施形態に係る給電装置が実行する処理の例を示したフローチャート。 受電装置＃１の方向への指向性が高められた第１無線信号の合成波ビームの例を示した平面図。 受電装置＃２の方向への指向性が高められた第１無線信号の合成波ビームの例を示した平面図。 受電装置＃３の方向への指向性が高められた第１無線信号の合成波ビームの例を示した平面図。 受電装置＃４の方向への指向性が高められた第１無線信号の合成波ビームの例を示した平面図。 人体の検出有無による処理内容の違いを示したタイムチャート。 第２の実施形態に係る給電装置が実行する処理の例を示したフローチャート。 第２の実施形態に係る給電装置が実行する処理の例を示したフローチャート。 第１グループへの指向性が高められた第１無線信号の合成波ビームの例を示した平面図。 第２グループへの指向性が高められた第１無線信号の合成波ビームの例を示した平面図。 第３の実施形態に係る給電装置が実行する処理の例を示したタイムチャート。 歩行者の移動に伴う合成波ビームの変更処理の例を示した平面図。 歩行者の移動に伴う合成波ビームの変更処理の例を示した平面図。 合成波ビームの変更が遅れた場合の例を示した平面図。 歩行者の移動に伴う合成波ビームの変更処理の例を示した平面図。 歩行者の移動に伴う合成波ビームの変更処理の例を示した平面図。 第５の実施形態に係る給電装置の構成例を示したブロック図。 第６の実施形態に係る無線給電システムの例を示した平面図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。また、図面において同一の構成要素は、同じ番号を付し、説明は、適宜省略する。

（第１の実施形態）
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。

図１の無線給電システムには、給電装置１と、受電装置２Ａ（受電装置＃１）と、受電装置２Ｂ（受電装置＃２）が含まれているが、この構成は一例にしか過ぎない。例えば、給電装置が複数台あってもよいし、受電装置の台数Ｎは図１とは異なっていてもよい。

給電装置１は、複数の素子を含むアレーアンテナを備えた無線通信装置である。受電装置２Ａ、２Ｂ（受電装置＃１、＃２）は給電装置１から送信された第１無線信号によって無線給電される無線通信装置である。

次に、給電装置１の構成について説明する。給電装置１は、電源回路１１と、制御回路１２と、記憶部１３と、給電回路１４と、計測回路１５とを備えている。電源回路１１は、電力を給電装置１の他の構成要素に供給する。電源回路１１は、外部電源から供給された交流の電力を、整流器によって直流の電力に変換してもよい。また、電源回路１１はＤＣ−ＤＣコンバータによって昇圧または降圧を行ってもよい。制御回路１２は、給電装置１の他の構成要素の制御を行う。制御回路１２は、各種の命令またはプログラムを実行可能なプロセッサを備えていてもよい。また、制御回路１２は、例えばＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＰＬＤなどのハードウェア回路を備えていてもよい。制御回路１２は、記憶部１３にデータの読み書きを行うことができる。制御回路１２が実行する命令、プログラムまたは命令、プログラムの実行に使われるデータは記憶部１３に保存される。制御回路１２が実行する処理の詳細については後述する。

記憶部１３は、各種のデータを保存可能な記憶領域を提供する。記憶部１３は、例えばＳＲＡＭ、ＤＲＡＭなどの揮発性メモリであってもよいし、ＮＡＮＤ、ＭＲＡＭ、ＦＲＡＭなどの不揮発性メモリでもよい。またハードディスク、ＳＳＤなどのストレージ装置や、外部の記憶装置であってもよく、デバイスの種類については特に限定しない。また、記憶部１３は複数の種類のメモリデバイスやストレージデバイスの組み合わせであってもよい。

給電回路１４は、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１４は、複数の送信回路１４ａを備えている。また、それぞれの送信回路１４ａはアンテナ素子１４ｂを備えている。各送信回路１４ａはアンテナ素子１４ｂを使って無線信号を送信する。また、各送信回路１４ａは可変位相器および可変増幅器を備えている。制御回路１２は、可変位相器を制御することによって、送信回路１４ａのアンテナ素子１４ｂから送信される無線信号の位相を所望の値に設定することができる。また、制御回路１２は、可変増幅器を制御することによって、送信回路１４ａのアンテナ素子１４ｂから送信される無線信号の振幅を所望の値に設定することができる。なお、制御回路１２は、記憶部１３に保存されている、複数時刻に受信された第２無線信号に関する情報（以下、伝搬路情報という）に基づいて、複数の送信回路１４ａのアンテナ素子１４ｂから送信される無線信号の位相と振幅を決定することができる。各アンテナ素子から送信される無線信号の位相と振幅を含む情報を送信設定とよぶ。伝搬路情報の例としては、第２無線信号の時間領域波形、振幅、位相、周波数領域波形、到来方向、チャネル行列などが挙げられる。

給電回路１４の複数のアンテナ素子１４ｂを、アレーアンテナとして使うことができる。すなわち、各アンテナ素子１４ｂから送信する無線信号の位相や振幅を制御することによって、送信される合成波ビームの指向性や強度を変更することができる。図２は、合成波ビームの一例（合成波ビーム＃０）を示した平面図である。図２の例では、アレーアンテナ１６を備えた給電装置１と、受電装置２Ａ〜２Ｂ（受電装置＃１〜＃４）が示されている。アレーアンテナ１６は、例えば、図１のアンテナ素子１４ｂ、１５ｂを含むものとする。図２では、電磁界強度の平均値が等しい点を結んだ線４０が示されている。以降では、平面図において合成波ビームの方向や強度を、電磁界強度の平均値が等しい点を結んだ線で示すものとする。給電装置１は線４０で示された合成波ビーム＃０を送信することによって、受電装置２Ａ〜２Ｄ（受電装置＃１〜＃４）に無線給電を行うことができる。

給電回路１４のアンテナ素子１４ｂ（送信回路１４ａ）の数については特に問わない。また、給電回路１４におけるアンテナ素子１４ｂの配置は必ず図２のような直線状（リニア）でなくてもよい。例えば、複数のアンテナ素子が平面状や曲面状のアレーアンテナを形成していてもよい。

なお、給電回路１４のアンテナ素子１４ｂから送信される無線信号は給電用の無線信号（第１無線信号）であってもよいし、データ通信用の無線信号であってもよい。また、送信される無線信号が給電とデータ通信の目的を兼ねていてもよい。すなわち、給電回路１４は、変調器、符号化器を備えていてもよい。例えば、給電回路１４は制御回路１２の命令を受けて、受電装置に第２無線信号の送信を要求する制御信号を送信してもよい。

アンテナ素子１４ｂから送信される無線信号の周波数帯域や通信規格の種類については特に限定しない。例えば、給電回路１４はＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）変調された無線信号を送信するＯＦＤＭ送信器であってもよい。また、給電回路１４はＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）によるデータ送信を行ってもよい。

計測回路１５は、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１５は、複数の受信回路１５ａを備えている。また、各受信回路１５ａはアンテナ素子１５ｂを備えている。各受信回路１５ａはアンテナ素子１５ｂを使って無線信号を受信する。計測回路１５の複数のアンテナ素子１５ｂをアレーアンテナとして使うことができる。計測回路１５のアンテナ素子１５ｂ（受信回路１５ａ）の数については特に問わない。また、計測回路１５におけるアンテナ素子１５ｂの配置は必ず直線状（リニア）でなくてもよい。例えば、複数のアンテナ素子１５ｂが平面状や曲面状のアレーアンテナを形成していてもよい。

なお、図１では送信用と受信用で異なるアンテナ素子が用いられているが、送信用と受信用で少なくとも一部のアンテナ素子を共用にしてもよい。すなわち、計測回路１５と給電回路１４は共通のアレーアンテナを使って無線信号の送受信を行ってもよい。この場合、スイッチを使って、アンテナ素子（アレーアンテナ）の接続先を送信回路１４ａと、受信回路１５ａとの間で切り替えることができる。

計測回路１５は、受電装置２Ａ、２Ｂ（受電装置＃１、＃２）から送信された無線信号（第２無線信号）を受信回路１５ａのアンテナ素子１５ｂを介して受信する。そして、制御回路１２は複数の時刻に受信された第２無線信号に基づいてビームの方向における物体の有無を推定する。制御回路は、例えば複数の時刻に受信された第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ビームの方向における物体の有無を推定することができる。制御回路１２はビームの方向に物体があると推定した場合、アンテナ素子に入力される第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、ビームの形状を変更する。以下では、制御回路１２が実行する処理の詳細について説明する。

計測回路１５が計測した時間領域波形は制御回路１２に転送される。制御回路１２は、計測された時間波形に基づいて、第２無線信号の振幅、位相を求めたり、フーリエ変換によって第２無線信号の周波数領域波形を求めたりすることができる。振幅については例えば最大値、平均値を使うことができるが、波高値などその他の代表的な値を求めてもよい。制御回路１２は時刻とともに上述の情報を記憶部１３に保存する。

また、制御回路１２は、計測回路１５から転送された時間領域波形に基づいて、第２無線信号の到来方向を推定してもよい。到来方向推定法の例としては、フーリエ変換に基づくビームフォーマ（ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ）法、Ｃａｐｏｎ法、線形予測（ｌｉｎｅａｒ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）法、ＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ ＳＩｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法などが挙げられるが、どのような手法を使ってもよい。制御回路１２は各受電装置から送信された第２無線信号の伝搬路推定を行い、チャネル行列を求めてもよい。制御回路１２は時刻とともに上述の伝搬路情報を記憶部１３に保存する。

図３は、複数の受電装置から給電装置１に向けて送信される第２無線信号の例を示した平面図である。図３には、直線状の（リニアな）アレーアンテナ１６を備えた給電装置１と、受電装置２Ａ〜２Ｂ（受電装置＃１〜＃４）が示されている。また、アレーアンテナ１６に対して垂直な破線４１が示されている。図３の平面図では、各受電装置が送信した第２無線信号の到来方向が、破線４１に対する角度で示されている。

ここで、θ_ｉ（ｉ＝１，２，．．．，Ｎ）は破線４１に対する角度の大きさであり、時計周りの角度を正値、反時計周りの角度を負値で示すものとする。例えば、受電装置２Ａ（受電装置＃１）が送信する第２無線信号は、破線４１に対してθ_１の角度でアレーアンテナ１６によって受信される。受電装置２Ｂ（受電装置＃２）が送信する第２無線信号は、破線４１に対してθ_２の角度でアレーアンテナ１６によって受信される。受電装置２Ｃ（受電装置＃３）が送信する第２無線信号は、破線４１に対して−θ_３の角度でアレーアンテナ１６によって受信される。受電装置２Ｄ（受電装置＃４）が送信する第２無線信号は、破線４１に対して−θ_４の角度でアレーアンテナ１６によって受信される。

なお、受電装置が送信する第２無線信号は、データ送信用の無線信号であってもよいし、送信元の無線通信装置に関する情報（例えば、識別子）を含むビーコン信号であってもよい。この場合、給電装置１の制御回路１２はビーコン信号の送信元の無線通信装置に関する情報（例えば、識別子）を記憶部１３に保存する。

計測回路１５は、復号化器、復調器を備えていてもよい。また、計測回路１５のアンテナ素子１５ｂが受信する無線信号の周波数帯域や通信規格の種類については特に限定しない。例えば、計測回路１５はＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）変調された無線信号を受信するＯＦＤＭ受信器であってもよい。また、計測回路１５はＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）によって送信されたデータを受信してもよい。

次に、受電装置２Ａ（受電装置＃１）の構成について説明する。受電装置２Ｂ（受電装置＃２）を含む、その他の受電装置の構成は受電装置２Ａ（受電装置＃１）と同様であるものとする。受電装置２Ａは、受信回路２１ａと、アンテナ２１ｂと、送信回路２２ａと、アンテナ２２ｂと、制御回路２３と、整流回路２４と、二次電池２５とを備えている。

受信回路２１ａは、アンテナ２１ｂを介して無線信号を受信する。受信回路２１ａが受信する無線信号は給電用の無線信号（第１無線信号）であってもよいし、データ通信用の無線信号であってもよい。また、前者と後者の用途を兼ねた無線信号を受信してもよい。受信回路２１ａは、復号化器、復調器を備えていてもよい。受信回路２１ａが受信する無線信号の周波数帯域および通信規格については特に問わない。受信回路２１ａがデータの受信に使われる場合、受信されたデータは制御回路２３に転送される。受信回路２１ａが受信した無線信号（第１無線信号）が給電に使われる場合、受信した信号を整流回路２４に入力する。そして、整流回路２４は、整流後の信号を二次電池２５に入力する。整流後の信号により、二次電池２５の充電が行われる。

整流回路２４の例としては、フルブリッジ回路、ハーフブリッジ回路などのブリッジ型整流回路が挙げられるが、整流回路の種類については特に問わない。また、図１には示されていないが、受電装置２Ａ（受電装置＃１）はＤＣ−ＤＣコンバータを備えていてもよい。ＤＣ−ＤＣコンバータは二次電池２５に入力される信号の降圧または昇圧を行う。二次電池２５の例としては、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池などが挙げられるが、どのような種類の電池であってもよい。

送信回路２２ａは、アンテナ２２ｂを介して第２無線信号を送信する。第２無線信号はビーコン信号であってもよいし、データ転送用の信号であってもよい。第２無線信号は送信元の受電装置を示す情報（例えば、識別子）を含んでいてもよい。送信回路２２ａは、変調器、符号化器を備えていてもよい。アンテナ２２ｂから送信される第２無線信号の周波数帯域や通信規格の種類については特に限定しない。例えば、送信回路２２ａはＯＦＤＭ変調された無線信号を送信するＯＦＤＭ送信器であってもよい。

制御回路２３は、受電装置２Ａ（受電装置＃１）の各構成要素の制御を行う。例えば、制御回路２３はアンテナ２１ｂおよび受信回路２１ａを介して給電装置１から送信された制御信号を受信する。そして、制御信号が第２無線信号の送信要求を含んでいる場合、制御回路２３は、送信回路２２ａおよびアンテナ２２ｂを介して、第２無線信号を給電装置１に向けて送信する。第２無線信号は、二次電池２５の放電時の出力電圧、放電時の出力電流、残容量などの情報（バッテリー情報）を含んでいてもよい。第２無線信号を受信した給電装置１は、バッテリー情報に基づいて各受電装置に対して無線給電を行う順序や優先度を決定することができる。

また、制御回路２３は、二次電池２５の充電・放電の制御や監視を行ってもよい。整流回路２４にスイッチが設けられている場合、制御回路２３は当該スイッチのＯＮ／ＯＦＦを切り替えることによって、二次電池２５への給電用信号の供給の開始操作と停止操作を行うことができる。制御回路２３は、各種の命令またはプログラムを実行可能なプロセッサを備えていてもよい。なお、制御回路２３は、例えばＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＰＬＤなどのハードウェア回路を備えていてもよい。また、制御回路２３は制御回路１２が実行する命令、プログラムまたは命令、プログラムの実行に使われるデータを保存するメモリやストレージを備えていてもよい。

図４は、第２無線信号による人体の検出例を示している。図４の平面図では、受電装置２Ｂ（受電装置＃２）と給電装置１との間に人体１０が侵入している。人体１０は歩行者であってもよいし、静止していてもよい。人体１０は、受電装置２Ｂ（受電装置＃２）と給電装置１との間の伝搬路に位置しているものとする。したがって、受電装置２Ｂ（受電装置＃２）と給電装置１との間における無線信号の伝搬において、人体１０は障害物となる。図４の例において、給電装置１が受信する第２無線信号は、物体による電磁波の反射、吸収などの影響で伝搬路に物体がないときと比べて変化する。

そこで、給電装置１の制御回路１２は、記憶部１３に保存されている複数の時刻に取得された伝搬路情報に基づいて各受電装置との間の伝搬路における人体１０（物体）の有無を推定することができる。推定処理には各種の基準を用いることができる。例えば、第２無線信号の振幅の代表値の減少量がしきい値以上である場合に、伝搬路に人体１０があると推定してもよい。また、第２無線信号の位相の変化量がしきい値以上である場合に、伝搬路に人体１０があると推定してもよい。また、過去に取得された第２無線信号の平均的な波形と、直近の時刻に係る第２無線信号の波形との間の相関に基づいて、伝搬路における人体１０の有無を推定してもよい。この場合、波形は時間領域波形と周波数領域波形のいずれであってもよい。また、上述とは異なる基準を使ってもよいし、複数の基準を組み合わせて判定を行ってもよい。

図４の位置に人体１０があるときに、給電装置１が図１の合成波ビーム＃０（破線４０）の第１無線信号を送信すると、人体１０が強い電磁波に曝露され、人体１０の安全性が担保できなくなるおそれがある。人体１０の位置にその他の物体がある場合にも、各種のリスクが生ずる。例えば、電磁波への曝露によって、電子機器の故障や誤動作が起こる可能性もある。また、金属など導電性の物体が人体１０の位置にある場合、電磁界強度によっては物体が異常発熱するおそれもある。

そこで、給電装置１の制御回路１２によって、少なくともいずれかの受電装置との間の伝搬路において人体などの物体が検出された場合には、送信電力を低下させた第１無線信号を送信することができる。図５の平面図には、図１の合成波ビーム＃０と比べ低い送信電力で送信された合成波ビーム＃７の例が示されている。給電装置１は合成波ビーム＃０の代わりに合成波ビーム＃７を送信することにより、人体１０などの物体が電磁波に曝露されることによって生ずる各種のリスクを軽減することができる。

なお、第１無線信号の送信電力の低減は、給電装置１と少なくともいずれかの受電装置との間の伝搬路において人体などの物体が検出された場合に実行される処理の一例にしかすぎない。例えば、給電装置１は人体などの物体が検出されなくなるまで、第１無線信号の送信を停止してもよい。また、パルス状の第１無線信号が送信される場合には、パルス幅を短くして、波形のデューティ比をより小さい値に変更してもよい。すなわち、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を減少させるために、第１無線信号の送信設定を変更し、送信される合成波ビームの形状を変えることができる。例えば、給電装置１の制御回路１２は、物体がビームの方向にあると推定した場合、第１無線信号の送信電力を低下させる処理か、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ことができる。

図６には、給電処理と計測処理の実行タイミングの例を示したタイムチャート３０が示されている。タイムチャート３０の横軸は時間を示している。ここで、給電処理とは、給電回路１４がビームを送信する処理のことをいう。また、計測処理とは、計測回路１５が第２無線信号を受信してビームの方向における物体の有無を推定し、物体があると推定された場合には、複数のアンテナ素子に入力される第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ビームの形状を変更する処理のことをいう。

計測処理の期間内では、複数の受電装置が給電装置１に向けて同時に第２無線信号を送信してもよい。また、計測処理の期間内において、第２無線信号の送信タイミングが重ならないよう、各受電装置が順次第２無線信号を送信してもよい。この場合、計測処理の期間内において各受電装置が第２無線信号を送信する順序については特に問わない。また、計測処理の期間内において、すべての受電装置が第２無線信号を送信してもよいし、一部の受電装置のみが第２無線信号を送信してもよい。タイムチャート３０では、給電処理と計測処理が交互に実行されている。給電装置１の処理開始時において先に給電処理を実行してもよいし、先に計測処理を実行してもよい。ただし、人体などの物体への電磁波を軽減するために、給電装置１の処理開始時においては、計測処理を給電処理より先に実行することが望ましい。

なお、計測処理において給電装置１と少なくともいずれかの受電装置との間の伝搬路において人体などの物体が検出された場合には、第１無線信号の送信設定を変更することができる。例えば、図７のタイムチャート３５では、計測処理で物体が検出された場合、次の給電処理で合成波ビーム＃７が送信されている。また、タイムチャート３５では、計測処理で物体が検出されていない場合には、次の給電処理で合成波ビーム＃０が送信されている。

次に、給電装置１が実行する処理の一例について説明する。図８および図９は第１の実施形態に係る給電装置が実行する処理の例を示したフローチャートである。以下では、図８および図９を参照しながら、処理を説明する。

まず、給電装置１は変数ｉに１を代入する（ステップＳ１０１）。変数ｉには、受電装置の番号が格納される。そして、変数ｉの値が受電装置の台数Ｎより小さいか否かが判定される（ステップＳ１０２）。

変数ｉの値が受電装置の台数Ｎより小さい場合（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、給電装置１は受電装置＃ｉから送信された第２無線信号を受信し、伝搬路情報を取得する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３で給電装置１は、受電装置＃ｉに向けて第２無線信号の送信を要求する制御信号を送信してもよい。伝搬路情報は、受電装置＃ｉの識別子、時刻とともに記憶部１３に保存される（ステップＳ１０４）。識別子の例としては、ＭＡＣアドレス、シリアル番号、製造番号などがあるが、識別子の形式については特に問わない。そして、給電装置１は変数ｉをインクリメントする（ステップＳ１０５）。これにより、変数ｉの値は１大きくなる。ステップＳ１０５の処理が実行されたら、再びステップＳ１０２の判定が行われ、判定の結果によって処理が分岐する。

変数ｉの値が受電装置の台数Ｎより大きい場合（ステップＳ１０２のＮＯ）、給電装置１の記憶部１３に複数の時刻に係る伝搬路情報が保存されているか否かを確認する（ステップＳ１０６）。記憶部１３に複数の時刻に係る伝搬路情報が保存されていない場合（ステップＳ１０６のＮＯ）、再びステップＳ１０１以降の処理が実行される。

記憶部１３に複数の時刻に係る伝搬路情報が保存されている場合（ステップＳ１０６のＹＥＳ）、変数ｉの値を１にリセットする（ステップＳ１０７）。そして、変数ｉの値が受電装置の台数Ｎより小さいか否かが判定される（ステップＳ１０８）。

変数ｉの値が受電装置の台数Ｎより大きい場合（ステップＳ１０８のＹＥＳ）、給電装置１は記憶部１３を参照し、受電装置＃ｉの直近の時刻に係る伝搬路情報と以前の時刻に係る伝搬路情報とを比較する（ステップＳ１０９）。以前の時刻に係る伝搬路情報は、特定の時刻に係る伝搬路情報であってもよいし、直近の時刻を除く複数の時刻に係る伝搬路情報であってもよい。また、複数の時刻に係る伝搬路情報から計算された平均値と、直近の時刻に係る伝搬路情報を比較してもよい。ステップＳ１０９で実行される処理の詳細は図４の説明で述べた通りである。

そして、給電装置１はステップＳ１０９における比較の結果、受電装置＃ｉとの間の伝搬路に物体があるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。給電装置１は受電装置＃ｉとの間の伝搬路に物体があると判定した場合（ステップＳ１１０のＹＥＳ）、受電装置＃ｉとの間の伝搬路に物体が検出されたことを示す情報を記憶部１３に保存する（ステップＳ１１１）。なお、伝搬路に物体があると判定された場合、制御回路１２は第２無線信号の受信時におけるアレーアンテナ１６の指向性を高め、より高精度で物体の位置や到来方向の推定が行えるようにしてもよい。また、制御回路１２は第２無線信号の受信時間をより長く設定し、到来方向の推定精度を高めてもよい。制御回路１２は、前者の処理と後者の処理の少なくともいずれかを実行してから物体の位置や方向などを推定することができる。

給電装置１は受電装置＃ｉとの間の伝搬路に物体がないと判定した場合（ステップＳ１１０のＮＯ）またはステップＳ１１１の処理が実行された場合、給電装置１は変数ｉをインクリメントする（ステップＳ１１２）。ステップＳ１１２の処理が実行されたら、再びステップＳ１０８の判定が行われ、判定の結果によって処理が分岐する。

変数ｉの値が受電装置の台数Ｎより小さい場合（ステップＳ１０８のＮＯ）、給電装置１は記憶部１３を参照し、少なくともいずれかの受電装置との間の伝搬路に物体が検出された場合には、ステップＳ１１４で送信される第１無線信号の合成波ビームを変更する（ステップＳ１１３）。給電装置１はいずれかの受電装置との間の伝搬路に物体があると推定した場合には、第１無線信号の送信設定を変更する。一方、給電装置１はいずれの受電装置との間の伝搬路に物体がないと推定した場合には、第１無線信号の送信設定を変更しなくてもよい。そして、給電装置１はＮ台の受電装置に向けて給電用の第１無線信号を送信する（ステップＳ１１４）。次のステップＳ１１５では、給電処理を終了するか否かを判定する。給電処理を終了する場合、給電装置１は図８、図９の処理を終了する。給電処理を継続する場合、給電装置１はステップＳ１０１以降の処理を再び実行する。

（第２の実施形態）
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、各無線通信装置の方向への指向性を高めた第１無線信号の合成波ビームを送信する。図１０〜図１３にはこのような合成波ビームの例が示されている。

例えば、給電装置１の制御回路１２は、図３の角度θ_１への指向性を高くなるよう、各送信回路１４ａから送信される信号（各アンテナ素子１４ｂに入力される信号）の位相と振幅を制御する。これにより、図１０の平面図に示したような受電装置２Ａ（受電装置＃１）の方向における電磁界強度が高い合成波ビーム＃１を生成することができる。合成波ビーム＃１によって、受電装置２Ａ（受電装置＃１）に対する効率的な無線給電を行うことが可能となる。

また、給電装置１の制御回路１２は、図３の角度θ_２への指向性を高くなるよう、各送信回路１４ａから送信される信号（各アンテナ素子１４ｂに入力される信号）の位相と振幅を制御する。これにより、図１１の平面図に示したような受電装置２Ｂ（受電装置＃２）の方向における電磁界強度が高い合成波ビーム＃２を生成することができる。合成波ビーム＃２によって、受電装置２Ｂ（受電装置＃２）に対する効率的な無線給電を行うことが可能となる。

図１０、図１１の例の場合、人体１０に電磁界強度が高い合成波ビームが照射されてしまう。そこで、人体１０に合成波ビームが照射されない合成波ビームの例についても説明する。

給電装置１の制御回路１２は、図３の角度−θ_３への指向性を高くなるよう、各送信回路１４ａから送信される信号（各アンテナ素子１４ｂに入力される信号）の位相と振幅を制御する。これにより、図１２の平面図に示したような受電装置２Ｃ（受電装置＃３）の方向における電磁界強度が高い合成波ビーム＃３を生成することができる。これにより、受電装置２Ｃ（受電装置＃３）に対する効率的な無線給電を行うことが可能となる。同様に、給電装置１の制御回路１２は、図３の角度−θ_４への指向性を高くなるよう、各送信回路１４ａから送信される信号（各アンテナ素子１４ｂに入力される信号）の位相と振幅を制御する。これにより、図１３の平面図に示したような受電装置２Ｄ（受電装置＃４）の方向における電磁界強度が高い合成波ビーム＃４を生成することができる。これにより、受電装置２Ｄ（受電装置＃４）に対する効率的な無線給電を行うことが可能となる。

図１２、図１３の例の場合、人体１０に合成波ビームが照射されるのを回避することができる。

給電装置１の制御回路１２は、記憶部１３に各合成波ビームの指向性が高くなる角度の情報と、対応する合成波ビームを送信するときに各アンテナ素子１４ｂに入力される無線信号の位相、振幅の情報（送信設定）とを保存してもよい。例えば図１０〜図１３の場合、合成波ビーム＃１の送信設定と角度θ_１、合成波ビーム＃２の送信設定と角度θ_２、合成波ビーム＃３の送信設定と角度−θ_３、合成波ビーム＃４の送信設定と角度−θ_４とが記憶部１３に保存される。

また、給電装置１の制御回路１２は、記憶部１３に各合成波ビームの利得が低くなる角度の情報を保存してもよい。例えば図１０〜図１３の場合、記憶部１３に合成波ビーム＃１の利得は角度−θ_３、−θ_４で低くなり、合成波ビーム＃１、＃２の利得は角度−θ_３、−θ_４で低くなり、合成波ビーム＃３、＃４の利得は角度θ_１、θ_２で低くなることを示す情報が保存される。給電装置１の制御回路１２は、記憶部１３を参照し、給電処理において送信する合成ビームをあらかじめ定義された複数の合成波ビームの中から選択する。送信する合成波ビームの選択は、無線給電の優先度が高い受電装置がある角度に関する情報、人体などの物体が検出された角度の情報の少なくともいずれかに基づいて行うことが可能である。

次に、第２の実施形態に係る給電装置による給電処理および計測処理の例について説明する。図１４には、給電装置１が受電装置との間の伝搬路において物体（例えば、人体）を検出していない場合におけるタイムチャート３１と、給電装置１がいずれかの受電装置との間の伝搬路において物体（例えば、人体）が検出されている場合におけるタイムチャート３２とが示されている。タイムチャート３１、３２の横軸はいずれも時間を示している。

タイムチャート３１、３２においても、給電装置１は給電処理と計測処理を交互に実行している。ただし、タイムチャート３１、３２を参照すると給電処理が実行される各期間において、送信される合成波ビームが所定の順序となっていることがわかる。タイムチャート３１では、一番目の期間で合成波ビーム＃１が送信され、二番目の期間で合成波ビーム＃２が送信され、三番目の期間で合成波ビーム＃３が送信され、四番目の期間で合成波ビーム＃４が送信されている。五番目の期間では再び合成波ビーム＃１が送信される。すなわち、給電装置１の制御回路１２は給電処理の実行回ごとに、所定の順序（第１順序）に基づいて送信されるビームを異なる指向性を有するものに変更することができる。

タイムチャート３２では、一番目の期間で合成波ビーム＃３が送信され、二番目の期間で合成波ビーム＃４が送信されている。そして、三番目の期間で再び合成波ビーム＃３が送信され、四番目の期間で再び合成波ビーム＃４が送信されている。タイムチャート３２では、合成波ビーム＃１、＃２が送信されないため、図１０〜図１３に示した位置に人体１０が立っている場合でも、人体１０に照射される電磁波を減らすことができる。すなわち、給電装置１の制御回路１２は計測処理で第１順序に含まれるいずれかのビームの方向に物体を検出した場合に、第１順序に代わり、第１順序より計測処理で検出された物体の角度に指向性を有するビームを削除した、第２順序を使うことができる。

なお、給電装置１の制御回路１２は第１順序に含まれるビームの方向に物体が検出されなくなったら、再び第１順序に基づいて、給電処理の実行回ごとに、送信されるビームを変更してもよい。

給電装置１の制御回路１２は、物体が送信されるビームの方向にあると推定した場合に、送信されるビームを、物体の検出されていない方向における指向性が元のビームより高いビームに変更することができる。また、給電装置１の制御回路１２は、物体が送信されるビームの方向にあると推定した場合に、送信されるビームを、物体の検出されていない方向における指向性が元のビームより高いビームに変更してもよい。

図１５および図１６は第２の実施形態に係る給電装置が実行する処理の例を示したフローチャートである。以下では、図１５および図１６を参照しながら、処理を説明する。

まず、給電装置１は変数ｉに１を代入する（ステップＳ２０１）。変数ｉには、受電装置の番号が格納される。そして、変数ｉの値が受電装置の台数Ｎより小さいか否かが判定される（ステップＳ２０２）。

変数ｉの値が受電装置の台数Ｎより小さい場合（ステップＳ２０２のＹＥＳ）、給電装置１は受電装置＃ｉから送信された第２無線信号を受信し、伝搬路情報を取得する（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０３で給電装置１は、受電装置＃ｉに向けて第２無線信号の送信を要求する制御信号を送信してもよい。伝搬路情報は、受電装置＃ｉの識別子、時刻とともに記憶部１３に保存される（ステップＳ２０４）。識別子の例としては、ＭＡＣアドレス、シリアル番号、製造番号などがあるが、識別子の形式については特に問わない。そして、給電装置１は変数ｉをインクリメントする（ステップＳ２０５）。これにより、変数ｉの値は１大きくなる。ステップＳ２０５の処理が実行されたら、再びステップＳ２０２の判定が行われ、判定の結果によって処理が分岐する。

変数ｉの値が受電装置の台数Ｎより大きい場合（ステップＳ２０２のＮＯ）、給電装置１の記憶部１３に複数の時刻に係る伝搬路情報が保存されているか否かを確認する（ステップＳ２０６）。記憶部１３に複数の時刻に係る伝搬路情報が保存されていない場合（ステップＳ２０６のＮＯ）、再びステップＳ２０１以降の処理が実行される。

記憶部１３に複数の時刻に係る伝搬路情報が保存されている場合（ステップＳ２０６のＹＥＳ）、変数ｉの値を１にリセットする（ステップＳ２０７）。そして、変数ｉの値が受電装置の台数Ｎより小さいか否かが判定される（ステップＳ２０８）。

変数ｉの値が受電装置の台数Ｎより大きい場合（ステップＳ２０８のＹＥＳ）、給電装置１は記憶部１３を参照し、受電装置＃ｉの直近の時刻に係る伝搬路情報と以前の時刻に係る伝搬路情報とを比較する（ステップＳ２０９）。以前の時刻に係る伝搬路情報は、特定の時刻に係る伝搬路情報であってもよいし、直近の時刻以外の複数の時刻に係る伝搬路情報であってもよい。また、複数の時刻に係る伝搬路情報の平均値であってもよい。ステップＳ２０９で実行される処理の詳細は図４の説明で述べた通りである。

そして、給電装置１はステップＳ２０９における比較の結果、受電装置＃ｉとの間の伝搬路に物体があるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。給電装置１は受電装置＃ｉとの間の伝搬路に物体があると判定した場合（ステップＳ２１０のＹＥＳ）、記憶部１３に保存された伝搬路情報に基づき、物体の存在する角度を推定する（ステップＳ２１１）。物体の存在する角度は、伝搬路に物体があると判定されたときに、第２無線信号の到来方向の推定を行い求められた角度であってもよい。また、給電装置１は伝搬路に物体がないときに、第２無線信号の到来方向の推定によって求めた、受電装置＃ｉの給電装置１に対する角度を物体の存在する角度として使ってもよい。

また、給電装置１はその他の方法で物体の存在する角度を推定してもよい。なお、伝搬路に物体があると判定された場合、第２無線信号の受信時におけるアレーアンテナ１６の指向性を高め、より高精度で到来方向の推定が行えるようにしてもよい。また、第２無線信号をより長い期間受信し、到来方向の推定精度を高めてもよい。

そして、給電装置１は、ステップＳ２１１で推定した物体の存在する角度に基づき、ステップＳ２１４で受電装置＃ｉの給電に使われる合成波ビームを変更する（ステップＳ２１２）。給電装置１の制御回路１２は記憶部１３を参照し、既存の合成波ビームの中から物体の存在する角度における利得が低い合成波ビームを選択してもよい。物体の存在する角度における利得が低い合成波ビームが複数ある場合には、最優先で無線給電をすべき受電装置の角度における指向性が高い方の合成波ビームを選択することができる。

なお、ステップＳ２１２では各アンテナ素子に入力される無線信号の位相と振幅を調整し、合成波ビームの指向性を変更してもよいし、送信電力の変更、第１無線信号のデューティ比の変更、第１無線信号のＯＮ／ＯＦＦタイミングの変更、周波数帯域の変更などその他の処理を組み合わせて実行してもよい。

給電装置１は受電装置＃ｉとの間の伝搬路に物体がないと判定した場合（ステップＳ２１０のＮＯ）またはステップＳ２１２の処理が実行された場合、給電装置１は変数ｉをインクリメントする（ステップＳ２１３）。ステップＳ２１３の処理が実行されたら、再びステップＳ２０８の判定が行われ、判定の結果によって処理が分岐する。

変数ｉの値が受電装置の台数Ｎより小さい場合（ステップＳ２０８のＮＯ）、給電装置１は各受電装置に向けて給電用の第１無線信号を送信する（ステップＳ２１４）。ステップＳ２１４では、給電処理が実行される各期間において、所定の順序に基づいて送信する合成波ビームを選択することができる（例えば、図１４のタイムチャート３１、３２）。次に給電装置１は給電処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ２１５）。給電処理を終了する場合、給電装置１は図１５、図１６の処理を終了する。給電処理を継続する場合、給電装置１はステップＳ２０１以降の処理を再び実行する。

（第３の実施形態）
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。

図３を参照すると、受電装置２Ａ（受電装置＃１）と受電装置２Ｂ（受電装置＃２）は破線４１に対して時計周りの方向（角度θが正値）にある。これに対して、受電装置２Ｃ（受電装置＃３）と、受電装置２Ｄ（受電装置＃４）は破線４１に対して反時計周りの方向（角度θが負値）にある。そこで、ここでは、受電装置２Ａ（受電装置＃１）と受電装置２Ｂ（受電装置＃２）を給電処理における第１グループとし、受電装置２Ｃ（受電装置＃３）と受電装置２Ｄ（受電装置＃４）を給電処理における第２グループに設定するものとする。第１グループ、第２グループなど、受電装置のグループに関する情報を給電装置１の記憶部１３に保存してもよい。

図１７は、上述の第１グループの受電装置の方向への指向性を高めた、第１無線信号の合成波ビーム＃５の例を示した平面図である。給電装置１は、図３のθ_１とθ_２の間の角度における指向性が高くなるよう、合成波ビーム＃５を生成している。給電装置１は合成波ビーム＃５を送信することにより、受電装置２Ａ（受電装置＃１）と受電装置２Ｂ（受電装置＃２）に対して効率的に無線給電を行うことができる。

図１８は、上述の第２グループの受電装置の方向への指向性を高めた、第１無線信号の合成波ビーム＃６の例を示した平面図である。給電装置１は、図３の−θ_３と−θ_４の間の角度における指向性が高くなるよう、合成波ビーム＃６を生成している。給電装置１は合成波ビーム＃６を送信することにより、受電装置２Ｃ（受電装置＃３）と受電装置２Ｄ（受電装置＃４）に対して効率的に無線給電を行うことができる。

図１７を参照すると、給電装置１が合成波ビーム＃５を送信すると、人体１０が合成波ビーム＃５の電磁波に曝露されてしまう。一方、図１８では、人体１０が合成波ビーム＃６の電磁波に曝露することが避けられている。

給電装置１の記憶部１３に、合成波ビーム＃５、＃６を送信するときの送信設定（各アンテナ素子に入力される無線信号の位相と振幅）、各合成波ビームの指向性が高くなる角度の情報、各合成波ビームの利得が低下する角度の情報を保存してもよい。第２の実施形態と同様、制御回路１２は記憶部１３に保存された情報と人体（物体）の検出状況に基づいて送信する合成波ビームを選択することができる。また、無線給電の優先度が高い受電装置がある角度に関する情報に基づいて合成波ビームを選択してもよい。

図１９には、給電装置１が受電装置との間の伝搬路において物体（例えば、人体）を検出していない場合におけるタイムチャート３３と、給電装置１が受電装置との間の伝搬路において物体（例えば、人体）が検出している場合のタイムチャート３４とが示されている。タイムチャート３３、３４の横軸はいずれも時間を示している。

タイムチャート３３、３４においても、給電装置１は給電処理と計測処理を交互に実行している。タイムチャート３３、３４では給電処理が実行される各期間において、送信される合成波ビームが所定の順序で決められている。

タイムチャート３３では、一番目の期間で合成波ビーム＃５が送信され、二番目の期間で合成波ビーム＃６が送信されている。そして、三番目の期間で再び合成波ビーム＃５が送信され、四番目の期間で再び合成波ビーム＃６が送信されている。タイムチャート３４でも、一番目の期間で合成波ビーム＃５が送信され、二番目の期間で合成波ビーム＃６が送信されている。しかし、期間３４ａに実行された計測処理において、受電装置＃１または受電装置＃２との間の伝搬路において人体１０が検出している。そのため、期間３４ａの直後の給電期間では、人体１０に照射される電磁波を減らすため、合成波ビーム＃６が送信されている。期間３４ｂに実行された計測処理においても、受電装置＃１または受電装置＃２との間の伝搬路において人体１０が検出されている。したがって、期間３４ｂの直後の給電期間でも、人体１０に照射される電磁波を減らすため、合成波ビーム＃６が送信されている。

（第４の実施形態）
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。

図２０〜図２４は歩行者の移動に伴う合成波ビームの変更処理の例を示している。図２０〜図２４では、人体１０は給電装置１と各受電装置の間を左から右に向かって移動する歩行者であるものとする。以下では、図２０〜図２４の平面図を参照しながら、実行される処理を説明する。なお、第４の実施形態においても、給電装置１の記憶部１３に、各合成波ビームを送信するときにおいて、各アンテナ素子に入力される無線信号の位相と振幅に関する情報（送信設定）、各合成波ビームの利得が低下する角度の情報が保存されているものとする。給電装置１の制御回路１２は記憶部１３に保存された上述の情報を参照し、送信する合成波ビームの選択を行う。

最初に、給電装置１は計測処理で受電装置２Ａ（受電装置＃１）から送信された第２無線信号を受信し、図３における角度θ_１に人体１０があることを検出する（図２０）。そこで、給電処理において電磁波が角度θ_１とは異なる方向に指向性を有する合成波ビーム＃８を送信する。

次に、給電装置１は計測処理で受電装置２Ｂ（受電装置＃２）から送信された第２無線信号を受信し、図３における角度θ_２に人体１０があることを検出する（図２１）。そこで、給電装置１は第１無線信号の送信設定の変更を行い、給電処理において電磁波が角度θ_２とは異なる方向に指向性を有する合成波ビーム＃６を送信する。

給電装置１は計測処理で人体１０が図３における角度−θ_３にあることを検出してから、図２１の合成波ビーム＃６に代わり、図２３の合成波ビーム＃５を送信することができる。ただし、人体１０が角度θ_３にあることを検出してから、第１無線信号に係る合成波ビームの指向性を変更すると、図２２に示されているように人体１０が合成波ビーム＃６が照射されている領域に入ってしまう期間が生じてしまう。この期間の長さによっては、人体１０への電磁波の曝露量が増えてしまうおそれがある。

そこで、給電装置１は図２０、図２１における検出結果より、人体１０が平面図の左から右に向かって移動していると推定し、人体１０が角度−θ_３にあることを検出する前に、図２１の合成波ビーム＃６に代わり、図２３の合成波ビーム＃５を送信する。これにより、人体１０への電磁波の曝露量を軽減することができる。すなわち、第５の実施形態に係る制御回路１２は、以前の時刻における物体の検出結果に基づいて、物体の移動する方向を推定し、推定結果に応じて送信される第１無線信号の指向性（合成波ビーム）を変更することができる。

なお、ここでは物体（人体１０）が隣接する角度θ_１、θ_２で検出されたことをもって、物体が一定の方向に移動していると推定した。ただし、物体（人体１０）が図３の角度θ_１、角度θ_２、角度−θ_３で検出されたことをもって、物体（人体１０）が図３の平面図の左から右に向かって移動していると推定してもよい。すなわち、制御回路１２は、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角度に物体が検出された場合には、物体の移動方向を推定し、次回の物体の検出を待たずに、送信されるビームを、移動方向における利得が元のビームより低いビームに変更してもよい。なお、物体が特定の方向に移動していると推定される基準となる、同じ回転方向に隣接する角度で継続して物体が検出される回数については特に問わない。

上述の物体（人体１０）の移動方向の推定処理を行うことにより、人体１０が図３の角度−θ_４にあるときに、給電装置１は合成波ビーム＃９を送信することができる（図２４）。これにより、人体１０の電磁波への曝露を抑えつつ、受電装置２Ａ〜２Ｃ（受電装置＃１〜＃３）へ高効率の無線給電を行うことができる。

上述の各実施形態に係る無線給電システムを用いることにより、無線給電において、安全性の確保と効率的な機器の給電を両立することが可能となる。

（第５の実施形態）
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。

図２５は、第５の実施形態に係る給電装置の構成例を示している。図２５の給電装置１は、赤外線センサ、超音波センサ、ＴｏＦセンサ、イメージセンサなどのセンサを含むセンサ回路１７を備えている。給電装置１はセンサ回路１７から出力されるセンサの信号に基づいて、周囲にある物体（例えば、人体１０）を検出することができる。給電装置がセンサを用いて検出した物体が、いずれかの受電装置との間の伝搬路や、アレーアンテナから送信される第１無線信号の電磁界強度がしきい値以上となる範囲に位置している場合、給電装置は上述の各実施形態で述べたように、送信する合成波ビームの形状を変更する。

なお、給電装置はセンサによる物体検出と、第２無線信号の受信による伝搬路上の物体検出を組み合わせて実行してもよい。また、給電装置はセンサによって物体の有無の検出を行い、無線信号によって物体の位置推定や伝搬路推定を行ってもよい。なお、第５の実施形態に係る給電装置の構成は、センサを備えている点を除けば、第１の実施形態に係る給電装置と同様である。

第５の実施形態に係る無線給電システムを用いることにより、人体などの物体の位置推定をより高い精度で行うことができる。このため、無線給電における安全性を一層高めることが可能となる。

（第６の実施形態）
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。

図２６の平面図は、第６の実施形態に係る無線給電システムの例を示している。図２６には、給電装置１と、受電装置２Ａ〜２Ｄ（受電装置＃１〜＃４）と、無線通信装置３とを備えている。無線通信装置３は、例えば図１の受電装置２Ａの構成要素のうち、受信回路２１ａと、アンテナ２１ｂと、送信回路２２ａと、アンテナ２２ｂと、制御回路２３とを備えているものとする。無線通信装置３は、給電装置１から送信された制御信号を受信し、当該制御信号に応じて第２無線信号を送信する。

第６の実施形態に係る無線給電システムでは、給電装置１からみて受電装置が存在しない角度における物体の検出が可能となる。これにより、受電装置の台数が多くない場合においても、人体などの物体の動きをより高い精度で推定することが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１ 給電装置
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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。
15. 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。
16. 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。
17. 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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