CN107465273B - 无线供电方法以及无线供电装置 - Google Patents

Abstract

在本发明的无线供电方法中，所述多个送电部的每一个取得成为送电对象的一个以上的受电设备接收到的电力的电力量，从所取得的电力量之中求取最小的第1电力量，将送电方向调整为所述第1电力量所涉及的受电设备接收的电力成为最大的方向。包括所述多个送电部的每一个向调整后的送电方向进行送电，并取得成为其他送电部的送电对象的受电设备接收的泄露电力的泄露电力量，作为向以接收到泄露电力的受电设备为送电对象的送电部的泄露电力量。

Description

无线供电方法以及无线供电装置

技术领域

本发明涉及通过电磁波(微波)以无线的方式进行送电的无线供电方法以及无线供电装置。

背景技术

近年来，通过电磁波来传送电力，以无线的方式进行供电的技术的开发不断推进。作为基于电磁波的无线供电技术的一例，存在如下方法，即：使用几百kHz到几MHz的频带的电磁波，在电磁感应或磁共振这样的几m以下的近距离使用磁场的耦合或共振的方法。

此外，作为从送电装置到受电装置的距离为远距离的情况下的无线电力传输方法，存在使用了微波的系统。通过使用几百MHz到几GHz的微波波束，能够将电力传输到远方的受电装置。作为这样的无线电力传输系统的一例，存在将搭载了太阳光面板的人造卫星发射到赤道上空，将通过太阳光进行发电得到的电力向地面的受电装置进行送电的宇宙太阳光发电系统、向配置在远方的岛屿的受电装置进行送电的系统等。

所述的基于微波的电力传输方法与其他方式相比，具有送电距离的自由度高这样的特征，在比较近的距离，作为电动汽车或者机器人、或者各种各样的无线终端的电源能够使用微波供电。特别提出了一种方法，以不需要进行使用几mW～几W等级的电力的传感器或移动设备的充电或电池更换为目标，向配置于空间的所述设备辐射微波，通过无线来进行供电。

但是，微波供电由于向空间辐射电波，所以难以将所辐射的电力全部予以回收并进行使用，存在效率低这样的问题。对此，提供了一种如下方法，即：在接收电力一侧的设备与送电系统之间进行信息通信，计算出空间中能够最高效率地送电的路径，向该方向发送微波(JP特开2014-223018号公报)。

图8是示出现有的微波供电方法的图。送电部101通过在与受电设备102之间发送微波，计算出能够最高效率地送电的路径103，将微波的送电方向控制为通过该路径103的方向，从而实现了高效的送电。

发明内容

本发明的1个方式所涉及的无线供电方法是在多个送电部与多个受电设备之间进行电力传输的无线供电方法，所述多个送电部的每一个取得成为送电对象的一个以上的受电设备接收到的电力的电力量，从所取得的电力量之中求取最小的第1电力量，将送电方向调整为所述第1电力量所涉及的受电设备接收的电力成为最大的方向。所述多个送电部的每一个向调整后的送电方向进行送电，取得成为其他送电部的送电对象的受电设备接收的泄露电力的泄露电力量，作为向以接收到泄露电力的受电设备为送电对象的送电部的泄露电力量。针对全部所述多个送电部进行了送电方向的调整和泄露电力量的取得之后，从所述多个送电部进行向调整后的送电方向的送电，从泄露电力量较大的送电部起依次在输送了泄露电力的送电部与以接收到所述泄露电力的受电设备为送电对象的送电部这两个送电部之间，取得所述两个送电部设为送电对象的受电设备接收到的电力的电力量，从所取得的电力量之中求取最小的第2电力量，将所述两个送电部中的任意一方的送电电波的相位调整为所述第2电力量所涉及的受电设备接收的电力成为最大的相位。

本发明的所述方式所涉及的无线供电方法能够实现来自多个送电部的送电电波彼此不相干扰地进行无线供电。

附图说明

图1是用于说明实施方式所涉及的无线供电方法的说明的图。

图2是实施方式所涉及的无线供电方法的流程图。

图3是用于说明识别与实施方式所涉及的送电部对应的受电设备的方法的图。

图4是用于说明识别与实施方式所涉及的送电部对应的受电设备的方法的图。

图5是用于说明决定实施方式所涉及的送电方向的方法的图。

图6是用于说明实施方式所涉及的相位调整方法的图。

图7是用于说明实施方式所涉及的向其他设备的泄露电力取得方法的图。

图8是用于说明现有的无线供电方法的图。

具体实施方式

在进行实施方式的说明之前，先简单说明现有技术中的问题点。

就现有的无线供电方法而言，若设想在广阔的空间中利用，则对于一个送电部来说，由于该送电部与受电设备的距离隔开较远而电波衰减，存在效率下降这样的问题，此外，在存在多个受电设备那样的环境中，在一个送电部的情况下需要依次切换路径，难以连续地进行供电。因此，在对广阔的空间中存在多个的受电设备的无线供电中，需要配置多个送电部，将各个送电部的送电方向控制为能够向多个设备高效地送电的方向，并且解决因配置多个送电部而引起的各个送电部的电波干扰的问题。

本发明的目的在于，提供一种如下无线供电方法，即：能够使用多个送电部向多个受电设备高效地进行送电，并且能够实现来自多个送电部的送电电波彼此不相干扰地进行无线供电。

以下，参照附图对实施方式进行说明。

(1.整体构成)

图1是用于说明本实施方式中的无线供电方法的图。该无线供电方法是在多个送电部203与多个受电设备204之间进行电力传输的无线供电方法。

每个送电部203由辐射微波的送电天线201、和产生微波并控制其相位以及送电方向的振荡控制部202构成。所有的送电部203与管理部(无线供电控制部)206连接，构成了送电系统207。

此外，成为各送电部203的送电对象的多个受电设备204接收从送电系统207的任意一个的送电部203辐射的电波，变换为直流电力后，作为自己的电源或者对电池的充电电力而灵活运用。

此外，在本实施方式中，设为送电部203存在多个，作为一例而配置为格子状，并分别拥有送电范围205。在此，为了容易理解，送电范围205用长方体形状进行了图示，但并不限于此。

此外，多个受电设备204配置在各送电部203的送电范围205内的任意位置，其场所、个数均不清楚，每个受电设备204拥有固有的ID信息，并能够通过无线通信，将该ID信息以及接收从各送电部203辐射的电波时的受电电力量传递给各送电部101。各送电部101将从各受电设备204取得的数据向管理部206进行信息传递。

管理部206基于从所有送电部203取得的信息，决定要依次进行调整的送电部101，并且控制所决定的送电部101中的以下的调整动作。

(2.整体调整方法的流程)

图2中示出调整方法的流程。这些动作基本上都在管理部206的管理(控制)之下实施。

首先，在管理部206的控制下，各送电部203在处于如下状态下进行送电，即：停止了其他送电部203的送电的状态，也就是，由单独的送电部203进行送电的状态(步骤S1)。

接着，在管理部206的控制下，对于在步骤S1中处于送电状态的送电部203，决定送电方向。而且，依次切换进行送电的送电部203的同时，针对全部送电部203决定送电方向(步骤S2)。

接着，在管理部206的控制下，决定了全部送电部203的送电方向之后(步骤S3中“是”)，由全部送电部203进行整体送电(步骤S4)，并通过选择对相位进行调整的送电部203，依次进行相位调整(步骤S5～步骤S6)，从而完成送电部203整体的相位调整(步骤S7)。

(3.步骤S1～S3：送电方向的决定方法)

首先，对送电方向的决定方法进行说明。如上所述，在送电方向决定中，各送电部203在分别停止了其他送电部203的送电的状态下由单独的送电部203进行送电(步骤S1)。然后，对于每个单独送电，各送电部203识别对应的受电设备204，取得其受电电力的同时决定送电方向(步骤S2)。在该方法中，送电部203在其送电范围205内，向通过送电范围205的中心的方向进行送电，从受电设备204无线取得受电设备204的ID信息以及所接收的电力的电力量，并将该信息向管理部206进行信息传递。

在管理部206的控制下，针对所有的送电部203依次执行该处理，针对所识别出的受电设备204，由管理部206来确定各自对应的送电部203(步骤S3)。针对由多个送电部203识别出的受电设备204，由管理部206与其受电电力量最大的送电部203建立关联。

由此，针对各送电部203，由管理部206将其与一个或多个受电设备204建立关联。关于不存在关联的受电设备204的送电部203，对于管理部206而言作为不进行送电的送电部，不进行以后的调整。以下，对送电部与受电设备的关联方法说明详细内容。

(3-1.送电部与受电设备的关联)

在管理部206的控制下，作为图1所示的送电部203以及受电设备204的一例，例如具体地，使用图3、图4对由2个送电部303、403识别受电设备306、307、406、407并进行关联的情况进行说明。

图3为由送电部303进行送电的情况，送电部303向通过其送电范围305的中心301的送电方向302进行送电，并从受电设备306、307、406分别取得了ID信息以及受电电力量。

图4为由送电部403进行送电的情况，送电部403向通过其送电范围405的中心401的送电方向402进行送电，并从受电设备307、406、407分别取得ID信息以及受电电力量。在该情况下，受电设备306只被送电部303所识别，与送电部303建立关联。此外，受电设备407只被送电部403所识别，由管理部206与送电部403建立关联。另一方面，受电设备307、406被送电部303、送电部403的双方共同识别，但是对于受电设备307所接收到的电力的电力量，在按照来自送电部303的送电与来自送电部403的送电进行比较的情况下，由于配置在靠近送电部303的位置处，所以来自送电部303的电力较大，与送电部303建立关联。同样地，对于受电设备406而言，在按照来自送电部303的送电与来自送电部403的送电进行比较的情况下，由于配置在靠近送电部403的位置处，所以来自送电部403的送电较大，由管理部206将其与送电部403建立关联。

这样的结果，在管理部206中，与送电部303建立关联的受电设备成为受电设备306、307，与送电部403建立关联的受电设备成为受电设备406、407。本次以送电部是2个情况为例进行了说明，但即使送电部的数量增加也利用同样的方法来进行关联。以下，对步骤S1～S3中的基于建立了关联的关系的送电方法决定方法说明详细内容。

(3-2.基于建立了关联的关系的送电方向的决定方法)

接下来，对在管理部206的控制下，在所述建立了关联的关系中，决定送电方向的方法进行说明。

在图1中，存在如下方法，即：送电部203针对建立了关联的受电设备204，通过无线来取得其接收到的电力的电力量的同时，由管理部206对该受电设备204接收到的电力的电力量进行比较，由管理部206求取最小的电力量，由管理部206将送电方向调整为该最小的电力量成为最大的方向，从而由管理部206决定送电方向。

例如，图5是对决定送电部303的送电方向的方法进行说明的图。送电部303进行送电，并通过无线取得受电设备306接收到的电力的电力量和受电设备307接收到的电力的电力量，由管理部206从所取得的电力量之中，求取最小的电力量(本发明所涉及的第1电力量，在以下步骤S1～S3所涉及的说明中相同)，由管理部206通过送电部303的振荡控制部202来逐渐调整送电方向，使得接收到最小的电力量的受电设备所接收的电力增大。例如，在由管理部206求出的最小的电力量是受电设备306所涉及的电力量时，逐渐调整送电部303的送电方向，使得从送电部303向受电设备306输送的电力量增大。然后，在送电部303逐渐调整送电方向的期间，由管理部206决定为较小一方的电力量成为最大的送电方向。通过由管理部206对其他送电部也依次进行该处理，从而针对所有的送电部，由管理部206决定送电方向。

即，在图1中，送电方向的决定通过如下方式来进行：多个送电部203的每一个取得成为送电对象的一个以上的受电设备204所接收到的电力的电力量，从所取得的电力量之中求取最小的第1电力量，将送电方向调整为第1电力量所涉及的受电设备204接收的电力成为最大的方向。此外，在图5中，送电方向的决定通过如下方式来进行：送电部303取得成为送电对象的受电设备306以及受电设备307所接收到的电力的电力量，从所取得的电力量之中求取最小的第1电力量，将送电方向调整为第1电力量所涉及的受电设备306接收的电力成为最大的方向。

(4.步骤S4～S6：调整相位的方法)

接下来，对在管理部206的控制下调整相位的方法进行说明。在图1中，在全部送电部203进行送电的状态(步骤S4)下，设想来自各送电部203的送电电波的相位重叠的情况，由于因相位的合成而相互减弱，因而受电设备204接收到的电力有可能下降。为了避免该状态，由管理部206通过送电部303的振荡控制部202来调整各送电部203的相位，由管理部206调整至作为送电部整体能够高效地送电的状态。

关于该方法，在图1中，在全部送电部203进行送电的状态(步骤S4)下，由管理部206选择用于调整相位的两个送电部203，并由管理部206取得这两个的送电部203对应的受电设备204所接收到的电力的电力量。然后，由管理部206对该受电设备204从两个送电部203接收到的电力所涉及的两个电力量进行比较，由管理部206求取最小的电力量(本发明所涉及的第2电力量，在以下步骤S4～S6所涉及的说明中相同)，由管理部206通过送电部203的振荡控制部202将所述两个送电部203中的任意一方的相位调整为该最小的电力量成为最大的值。

例如在图6的情况下，由两个送电部303、403进行送电，并分别通过无线取得受电设备306、307、406、407接收到的电力所涉及的4个电力量。由管理部206对这4个电力量进行比较，由管理部206取得最小的电力量的同时，由管理部206来调整送电部303或者送电部403的相位，使得该最小的电力量成为最大。通过该调整，从而两个送电部303、403的相位调整完成，以后，将相位固定而不变化。对此，依次在图1中由管理部206选择两个送电部，并由管理部206进行所述同样的相位调整，由此能够通过管理部206完成对所有送电部203的相位调整。在此，调整相位的两个送电部从泄露电力量(关于泄露电力量的取得方法在后面叙述详细内容)大的送电部依次进行选择。此外，对于由管理部206选择的两个送电部203中的已经调整完成的送电部203，不进行调整，而由管理部206调整未完成调整的送电部203的相位，在所选择的两个送电部203中双方的相位调整均已完成的情况下，由管理部206不进行调整。

即，在图1中，相位的调整如下进行。首先，针对全部多个送电部203进行了送电方向的调整和泄露电力量的取得(详细内容在后面叙述)之后，从多个送电部203进行向调整后的送电方向的送电。然后，从泄露电力量较大的送电部203起依次在输送了泄露电力的送电部203与以接收到泄露电力的受电设备204为送电对象的送电部203这两个送电部203之间，取得两个送电部203设为送电对象的受电设备204接收到的电力的电力量。然后，从所取得的电力量之中求取最小的第2电力量，并将两个送电部204中的任意一方的送电电波的相位调整为第2电力量所涉及的受电设备204接收的电力成为最大的相位。

在此，以下，对在步骤S5中选择两个送电部所需的泄露电力量的取得方法说明详细内容。

(4-1.选择两个送电部所需的泄露电力量的取得方法)

在图1中，对在管理部206的控制下，在步骤S5中选择两个送电部203所需的泄露电力量的取得方法进行说明。在该方法中，通过各送电部203取得在各送电部203向在步骤S2中决定的送电方向进行送电时给成为送电对象的受电设备204以外的受电设备204带来的影响，即，取得位于周边的受电设备204接收的电力的电力量，从而能够由管理部206取得向周边的受电设备204的泄露电力量的信息。由管理部206取得该泄露电力量，由管理部206优先进行其电力量较大的送电部203与接收到泄露电力的受电设备204所对应的送电部203之间的相位调整。关于泄露电力的取得方法，由于在管理部206中，针对每个送电部203，在停止了其他送电部203的送电的状态下，向在步骤S2中决定的送电方向进行送电，并由管理部206取得与送电部203对应的受电设备204以外的受电设备204所接收的电力的电力量及该受电设备204的ID信息，因此能够由管理部206取得从该送电部203向特定的受电设备204的泄露电力。通过由管理部206对全部送电部203实施该处理，从而能够针对全部送电部203，由管理部206取得向所对应的受电设备204以外的受电设备204的泄露电力量的信息。

例如，在图7的情况下，送电部701通过管理部206向在步骤S2中决定的送电方向702进行送电，并寻找除了作为送电部701的送电对象的受电设备703、704以外能够取得电力量的受电设备，由管理部206取得该电力量以及受电设备的ID信息。在该情况下，假定由管理部206能够从受电设备705、706分别取得电力量和ID信息。另外，送电部707、708为送电部203的一例，并且受电设备705、706为受电设备204的一例。由管理部206对该受电设备705接收的电力的电力量进行存储，作为从送电部701向以受电设备705为送电对象的送电部707的泄露电力量。同样地，由管理部206对受电设备706接收的电力的电力量进行存储，作为从送电部701向以受电设备706为送电对象的送电部708的泄露电力量。在此，由管理部206对所存储的从送电部701向送电部707的泄露电力量与从送电部701向送电部708的泄露电力量进行比较，若管理部206判定为从送电部701向送电部707的泄露电力量较大，则由管理部206选择送电部701和送电部707这两个送电部并对送电部701或送电部707的相位进行调整。反之，若管理部206判定为从送电部701向送电部708的泄露电力较大，则由管理部206选择送电部701和送电部708这两个送电部并对送电部701或送电部708的相位进行调整。由管理部206针对全部送电部进行该处理，由管理部206将送电部间的泄露电力的关系作为数据进行保持，并从该泄露电力大的送电部间起由管理部206优先进行相位调整。关于取得该泄露电力量的定时，既可以在步骤S2中针对各送电部决定了送电方向的定时一起取得，也可以之后另外进行。

即，在图1中，泄露电力量的取得通过如下方式进行，即：多个送电部203的每一个向在步骤S2中调整后的送电方向进行送电，取得成为其他送电部203的送电对象的受电设备204接收的泄露电力的泄露电力量，作为向以接收到泄露电力的受电设备204为送电对象的送电部203的泄露电力量。

(5.总结)

根据所述实施方式所涉及的无线供电方法，在管理部206的控制下，多个送电部203通过无线取得受电设备204所接收的电力的电力量的同时，将送电方向调整为受电电力成为最大的方向，并且调整其相位，由此能够降低多个送电部203处的电波干扰。结果，能够使用多个送电部203向多个受电设备204高效地送电，并且能够实现来自多个送电部203的送电电波彼此不相干扰地进行无线供电。因此，能够针对配置于较广范围的多个受电设备204，配置多个送电部203，实现高效的基于无线的电力传输。

能够实施所述无线供电方法的无线供电系统208具备：多个送电部203、多个受电设备204、和在所述多个送电部203与所述多个受电设备204之间控制电力传输的管理部(无线供电控制部)206，

所述管理部206控制以下动作：

所述多个送电部203在各自的送电范围205内，取得成为送电对象的一个以上的所述受电设备204接收到的电力的电力量，

从所取得的电力量之中求取最小的电力量，

将送电方向调整为所求出的最小的电力量成为最大的方向，并且向调整后的送电方向进行送电，

取得成为其他送电部203的送电对象的受电设备204接收的泄露电力的泄露电力量，

针对全部送电部203进行所述送电方向的调整并取得所述泄露电力量之后，进行向该调整后的送电方向的送电，

从所述泄露电力量大的送电部203起，依次在与以接收该泄露电力的受电设备204为送电对象的送电部203的两个送电部间，

取得这两个送电部203设为送电对象的受电设备204接收到的电力的电力量，

从所取得的电力量之中求取最小的电力量，

将所述两个送电部203中的任意一方的送电电波的相位调整为所求出的最小的电力量成为最大的相位。

根据这样的无线供电系统208，能够实施所述无线供电方法，能够取得前述的作用效果。

另外，通过将所述各种各样的实施方式或变形例中的任意的实施方式或变形例适当进行组合，能够取得各自具有的效果。此外，能够进行实施方式彼此的组合或实施例彼此的组合或实施方式与实施例的组合，并且也能够进行不同实施方式或实施例中的特征彼此的组合。

本发明的所述方式所涉及的无线供电方法是用于在配置多个送电部的环境下实现向配置于较大区域的多个受电设备的高效的无线供电的无线供电方法，所以是能够作为通过许多传感器进行网络构筑的情况下的对传感器的电源供给的手段加以利用的方法。

Claims (3)

1.一种无线供电方法，在多个送电部与多个受电设备之间进行电力传输，

所述多个送电部的每一个在各自的送电范围内取得成为送电对象的一个以上的受电设备接收到的电力的电力量，

从所取得的电力量之中求取最小的第1电力量，

将送电方向调整为所述第1电力量所涉及的受电设备接收的电力成为最大的方向，

所述多个送电部的每一个向调整后的送电方向进行送电，

取得成为其他送电部的送电对象的受电设备接收的泄露电力的泄露电力量，作为向以接收到泄露电力的受电设备为送电对象的送电部的泄露电力量，

针对全部所述多个送电部进行了送电方向的调整和泄露电力量的取得之后，从所述多个送电部进行向调整后的送电方向的送电，

从泄露电力量较大的送电部起依次在输送了泄露电力的送电部与以接收到所述泄露电力的受电设备为送电对象的送电部这两个送电部之间，

取得所述两个送电部设为送电对象的受电设备接收到的电力的电力量，

从所取得的电力量之中求取最小的第2电力量，

将所述两个送电部中的任意一方的送电电波的相位调整为所述第2电力量所涉及的受电设备接收的电力成为最大的相位。

2.根据权利要求1所述的无线供电方法，其中，

所述送电部向所述送电范围的中心方向发送电波，

取得所述受电设备接收到的电力量，

根据所取得的电力量来决定成为送电对象的受电设备。

3.一种无线供电装置，具备：

多个送电部，其对多个受电设备输送电力，并且在各自的送电范围内，取得成为送电对象的一个以上的所述受电设备接收到的电力量；和

管理部，其与所述多个送电部连接，

所述管理部从所述多个送电部的每一个所取得的、成为送电对象的一个以上的受电设备接收到的电力的电力量之中求取最小的第1电力量，

将所述送电部的送电方向调整为所述第1电力量所涉及的受电设备接收的电力成为最大的方向，

使所述多个送电部的每一个向调整后的送电方向进行送电，

取得成为其他送电部的送电对象的受电设备接收的泄露电力的泄露电力量，作为向以接收到泄露电力的受电设备为送电对象的送电部的泄露电力量，

针对全部所述多个送电部进行了送电方向的调整和泄露电力量的取得之后，从所述多个送电部向调整后的送电方向进行送电，

从所述泄露电力量较大的送电部起依次在输送了泄露电力的送电部与以接收到所述泄露电力的受电设备为送电对象的送电部这两个送电部之间，

取得所述两个送电部设为送电对象的受电设备接收到的电力的电力量，

从所取得的电力量之中求取最小的第2电力量，

将所述两个送电部中的任意一方的送电电波的相位调整为所述第2电力量所涉及的受电设备接收的电力成为最大的相位。

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