JP5975359B2 - ワイヤレス給電方法及びワイヤレス給電システム - Google Patents
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Description
複数のアンテナ素子によりそれぞれが構成された送電アンテナと受電アンテナとの間をワイヤレス給電するためのワイヤレス給電方法であって、
前記送電アンテナの送電面と前記受電アンテナの受電面が対向して平行に配置され、
前記受電面に対して所定角度を有して内側に傾斜した反射板が前記受電面の外側部分に設けられており、
前記ワイヤレス給電方法におけるワイヤレス給電動作の前段階の位置ズレ補正動作において、
前記送電アンテナの送電面における外周部に配設された一部のアンテナ素子を位置検出用送電アンテナとし、前記送電面において前記位置検出用送電アンテナの内側に配設されたアンテナ素子を位置検出用受電アンテナとして機能させること、
前記位置検出用送電アンテナから前記受電アンテナに向かって電磁波を放射すること、
前記反射板により反射されて前記位置検出用受電アンテナが受電した反射波の電力量を算出すること、
算出された前記電力量に基づいて、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの位置関係を検出すること、
検出された前記位置関係に基づいて、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの位置補正を行うこと、を含む。
前記送電装置は、
電磁波を形成するマイクロ波発生器と、
前記マイクロ波発生器を制御する制御部と、
複数のアンテナ素子により構成された送電面を有する送電アンテナと、を備え
前記受電装置は、
複数のアンテナ素子により構成された受電面を有し、前記受電面が前記送電面に対向して平行に配置された受電アンテナと、
前記受電面の外側部分に設けられ、前記受電面に対して所定角度を有して反射面が内側を向くように傾斜した反射板と、
前記受電アンテナが受電した電力を給電対象に供給するための電力に変換する電力変換回路と、を備え、
ワイヤレス給電動作を行う前の位置ズレ補正動作において、前記送電アンテナの送電面における外周部に配設された一部のアンテナ素子を位置検出用送電アンテナとし、前記送電面において前記位置検出用送電アンテナの内側に配設されたアンテナ素子を位置検出用受電アンテナとして機能させ、
前記制御部は、前記位置検出用送電アンテナからの電磁波が前記反射板により反射して前記位置検出用受電アンテナが受電した反射波の電力量に基づいて、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの位置関係を検出するよう構成されている。
複数のアンテナ素子によりそれぞれが構成された送電アンテナと受電アンテナとの間をワイヤレス給電するためのワイヤレス給電方法であって、
前記送電アンテナの送電面と前記受電アンテナの受電面が対向して平行に配置され、
前記受電面に対して所定角度を有して内側に傾斜した反射板が前記受電面の外側部分に設けられており、
前記ワイヤレス給電方法におけるワイヤレス給電動作の前段階の位置ズレ補正動作において、
前記送電アンテナの送電面における外周部に配設された一部のアンテナ素子を位置検出用送電アンテナとし、前記送電面において前記位置検出用送電アンテナの内側に配設されたアンテナ素子を位置検出用受電アンテナとして機能させること、
前記位置検出用送電アンテナから前記受電アンテナに向かって電磁波を放射すること、
前記反射板により反射されて前記位置検出用受電アンテナが受電した反射波の電力量を算出すること、
算出された前記電力量に基づいて、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの位置関係を検出すること、
検出された前記位置関係に基づいて、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの位置補正を行うこと、を含む。
このように構成された本発明に係る第1の態様のワイヤレス給電方法は、位置ズレによる効率低下や電磁波漏洩の問題を解決するとともに、移動体の位置認識を送電アンテナ及び受電アンテナの構成要素を用いて実現することができる。
前記位置検出用送電アンテナの1素子毎に切り替えて送電して、前記位置検出用送電アンテナから放射され、前記反射板により反射された電磁波を受電した前記位置検出用受電アンテナにおいて検出された電力量に基づいて、位置ズレの方向を特定し、特定された位置ズレの方向へ位置補正するよう構成してもよい。
前記送電装置は、
電磁波を形成するマイクロ波発生器と、
前記マイクロ波発生器を制御する制御部と、
複数のアンテナ素子により構成された送電面を有する送電アンテナと、を備え
前記受電装置は、
複数のアンテナ素子により構成された受電面を有し、前記受電面が前記送電面に対向して平行に配置された受電アンテナと、
前記受電面の外側部分に設けられ、前記受電面に対して所定角度を有して反射面が内側を向くように傾斜した反射板と、
前記受電アンテナが受電した電力を給電対象に供給するための電力に変換する電力変換回路と、を備え、
ワイヤレス給電動作を行う前の位置ズレ補正動作において、前記送電アンテナの送電面における外周部に配設された一部のアンテナ素子を位置検出用送電アンテナとし、前記送電面において前記位置検出用送電アンテナの内側に配設されたアンテナ素子を位置検出用受電アンテナとして機能させ、
前記制御部は、前記位置検出用送電アンテナからの電磁波が前記反射板により反射して前記位置検出用受電アンテナが受電した反射波の電力量に基づいて、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの位置関係を検出するよう構成されている。
このように構成された本発明に係る第6の態様のワイヤレス給電システムは、位置ズレによる効率低下や電磁波漏洩の問題を解決するとともに、移動体の位置認識を送電アンテナ及び受電アンテナの構成要素を用いて実現することができる。
前記送電アンテナにおける複数のアンテナ素子の一部を位置検出用受電アンテナとして機能させるためのアンテナ切り替えスイッチと、
前記アンテナ切り替えスイッチにより切り替えられた前記位置検出用受電アンテナが受電した電力を位置ズレ検出電力に変換する受電回路と、
前記アンテナ切り替えスイッチを制御する制御回路と、を有し、
前記制御回路は、ワイヤレス給電動作を行う前の位置ズレ補正動作において、前記アンテナ切り替えスイッチを制御して、前記送電アンテナにおける複数のアンテナ素子の一部を位置検出用受電アンテナとして機能させて、前記位置検出用送電アンテナからの電磁波が前記反射板により反射して前記位置検出用受電アンテナが受電した反射波の電力量に基づいて、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの位置関係を検出するよう構成してもよい。
図1は、本発明に係る実施の形態1におけるワイヤレス給電システムの基本構成を示す図である。電磁波(マイクロ波)を形成する第1のマイクロ波発生器201は、マイクロ伝送路202を介して、複数のアンテナ素子から構成された送電アンテナ203へ電力を供給する。マイクロ伝送路202としては、分配器、場合によっては増幅器が含まれる。送電アンテナ203の送電面は、受電アンテナ204の受電面に対向して平行に配置されており、送電面から受電面に向かってマイクロ波を放射する構成である。送電面と受電面は略同じ形状を有している。受電アンテナ204で受電されたマイクロ波は、電力変換回路205において適切な電力(DC電力)に変換された後、給電対象206への電力供給が行われる。
202 マイクロ波伝送路
203 送電アンテナ
204 受電アンテナ
205 電力変換回路
206 給電対象
207 反射板
208 制御部
301 第1の送電アンテナ素子
302 第2の送電アンテナ素子
401 位置検出用受電アンテナ
402 アンテナ切り替えスイッチ
403 受電回路
404 第1の受電用固定アンテナ素子
405 第2の受電用固定アンテナ素子
406 制御回路
Claims (10)
- 複数のアンテナ素子によりそれぞれが構成された送電アンテナと受電アンテナとの間をワイヤレス給電するためのワイヤレス給電方法であって、
前記送電アンテナの送電面と前記受電アンテナの受電面が対向して平行に配置され、
前記受電面に対して所定角度を有して内側に傾斜した反射板が前記受電面の外側部分に設けられており、
前記ワイヤレス給電方法におけるワイヤレス給電動作の前段階の位置ズレ補正動作において、
前記送電アンテナの送電面における外周部に配設された一部のアンテナ素子を位置検出用送電アンテナとし、前記送電面において前記位置検出用送電アンテナの内側に配設されたアンテナ素子を位置検出用受電アンテナとして機能させること、
前記位置検出用送電アンテナから前記受電アンテナに向かって電磁波を放射すること、
前記反射板により反射されて前記位置検出用受電アンテナが受電した反射波の電力量を算出すること、
算出された前記電力量に基づいて、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの位置関係を検出すること、
検出された前記位置関係に基づいて、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの位置補正を行うこと、を含むワイヤレス給電方法。 - 前記反射板が、前記受電アンテナの受電面に対して0度より大きく45度未満の角度に傾いて設けられた請求項1に記載のワイヤレス給電方法。
- 前記位置ズレ補正動作においては、前記送電アンテナにおける特定の送電アンテナ素子を位置検出用受電アンテナとして使用し、前記位置ズレ補正動作の終了時に前記位置検出用受電アンテナを送電アンテナ素子に切り替えることを含む、請求項1又は2に記載のワイヤレス給電方法。
- 前記位置ズレ補正動作においては、前記受電アンテナの受電面が前記送電アンテナの送電面に対して、前記受電面及び前記送電面と平行な平面内の所定の方向の位置ズレを検出するために、前記送電面における外周部の所定の位置に前記位置検出用送電アンテナが1素子毎に配設されており、
前記位置検出用送電アンテナの1素子毎に切り替えて送電して、前記位置検出用送電アンテナから放射され、前記反射板により反射された電磁波を受電した前記位置検出用受電アンテナにおいて検出された電力量に基づいて、位置ズレの方向を特定し、特定された位置ズレの方向へ位置補正する請求項1乃至3のいずれか一項に記載のワイヤレス給電方法。 - 前記送電アンテナの送電面と前記受電アンテナの受電面との間の距離が、0.1m以上1m以下の範囲内であり、前記反射板の受電面に対する角度が0度より大きく、5度以下の範囲内で設定され、前記位置検出用受電アンテナが前記ワイヤレス給電動作においても機能を保持するように構成された請求項1に記載のワイヤレス給電方法。
- 送電装置と受電装置との間でワイヤレス給電を行うワイヤレス給電システムであって、
前記送電装置は、
電磁波を形成するマイクロ波発生器と、
前記マイクロ波発生器を制御する制御部と、
複数のアンテナ素子により構成された送電面を有する送電アンテナと、を備え
前記受電装置は、
複数のアンテナ素子により構成された受電面を有し、前記受電面が前記送電面に対向して平行に配置された受電アンテナと、
前記受電面の外側部分に設けられ、前記受電面に対して所定角度を有して反射面が内側を向くように傾斜した反射板と、
前記受電アンテナが受電した電力を給電対象に供給するための電力に変換する電力変換回路と、を備え、
ワイヤレス給電動作を行う前の位置ズレ補正動作において、前記送電アンテナの送電面における外周部に配設された一部のアンテナ素子を位置検出用送電アンテナとし、前記送電面において前記位置検出用送電アンテナの内側に配設されたアンテナ素子を位置検出用受電アンテナとして機能させ、
前記制御部は、前記位置検出用送電アンテナからの電磁波が前記反射板により反射して前記位置検出用受電アンテナが受電した反射波の電力量に基づいて、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの位置関係を検出するよう構成されたワイヤレス給電システム。 - 前記制御部は、
前記送電アンテナにおける複数のアンテナ素子の一部を位置検出用受電アンテナとして機能させるためのアンテナ切り替えスイッチと、
前記アンテナ切り替えスイッチにより切り替えられた前記位置検出用受電アンテナが受電した電力を位置ズレ検出電力に変換する受電回路と、
前記アンテナ切り替えスイッチを制御する制御回路と、を有し、
前記制御回路は、ワイヤレス給電動作を行う前の位置ズレ補正動作において、前記アンテナ切り替えスイッチを制御して、前記送電アンテナにおける複数のアンテナ素子の一部を位置検出用受電アンテナとして機能させて、前記位置検出用送電アンテナからの電磁波が前記反射板により反射して前記位置検出用受電アンテナが受電した反射波の電力量に基づいて、前記送電アンテナと前記受電アンテナとの位置関係を検出するよう構成された請求項6に記載のワイヤレス給電システム。
- 前記反射板が、前記受電アンテナの受電面に対して0度より大きく45度未満の角度に傾いて設けられた請求項6又は7に記載のワイヤレス給電システム。
- 前記制御部は、前記位置ズレ補正動作において、前記送電アンテナにおける特定の送電アンテナ素子を位置検出用受電アンテナとして使用し、前記位置ズレ補正動作の終了時に前記位置検出用受電アンテナを送電アンテナ素子に切り替えるよう制御する請求項6乃至8のいずれか一項に記載のワイヤレス給電システム。
- 前記送電装置又は前記受電装置が、検出された前記送電アンテナと前記受電アンテナとの位置関係を示す情報に基づいて、前記送電アンテナの送電面と前記受電アンテナの受電面が対向するように所定位置に移動するよう構成された請求項6乃至9のいずれか一項に記載のワイヤレス給電システム。
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