JP2009171792A - 無線伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギ消費の無駄を抑制する。
【解決手段】無線伝送システム１は、路面に敷設された太陽電池２と、太陽電池２で発電された電力を無線エネルギＲとして送電する送電装置３と、車両Ｔに設けられ送電装置３で送電された無線エネルギＲを受電する受電装置４と、受電装置情報を車両Ｔから送電装置３に伝達するためのＬＥＤ１１及び情報取得ユニット５と、を備えている。送電装置３は、受電装置情報として伝達された受電装置４の大きさ、形状、及び車両Ｔ上の取付位置の情報に基づいて無線エネルギＲを送電するため、車両Ｔ上の受電装置４に送電範囲が集約するように無線エネルギＲを送電できる。また、送電装置３は、受電装置情報として伝達された受電装置４の要求エネルギの情報に基づいて無線エネルギＲを送電するため、受電装置４にとって必要充分な無線エネルギＲを送電できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽光発電で得られるエネルギを移動体へ無線伝送する無線伝送システムに関する。

従来の無線伝送システムとしては、太陽電池（太陽発電衛星の発電部）で発電された電力が、無線エネルギ（マイクロ波）として発信装置（太陽発電衛星の送電アンテナ）から発信され、この無線エネルギが、移動体（目標物体）に設けられた受信装置（受電アンテナ）で受信されるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−３２７１７２号公報

しかし、上述したような無線伝送システムでは、例えば、無線エネルギが発信手段から広範囲に発信されたり、無線エネルギが過剰に発信されたり等するおそれがあり、エネルギ消費の無駄が生じ易いという問題がある。

そこで、本発明は、エネルギ消費の無駄を抑制することができる無線伝送システムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る無線伝送システムは、太陽光発電で得られるエネルギを移動体へ無線伝送する無線伝送システムであって、路面に敷設された太陽電池と、太陽電池で発電された電力を無線エネルギとして発信する発信手段と、移動体に設けられ、発信手段で発信された無線エネルギを受信する受信手段と、受信手段に関する情報を移動体から発信手段に伝達する伝達手段と、を備え、発信手段は、伝達手段で伝達された受信手段に関する情報に基づいて無線エネルギを発信すること、を特徴とする。

この無線伝送システムでは、発信装置が、伝達手段で伝達された受信手段に関する情報（以下、「受信手段情報」という）に基づいて無線エネルギを発信する。つまり、発信手段にあっては、受信手段情報を把握して、受信手段に応じるように無線エネルギを発信することとなる。よって、例えば、受信手段の大きさ、形状、又は移動体上の取付位置の情報が受信手段情報として伝達される場合には、無線エネルギの発信範囲を移動体上の受信手段に集中させて該無線エネルギを発信装置から発信することができる。また、例えば、受信手段の要求エネルギの情報が受信手段情報として伝達される場合には、受信手段にとって必要充分な無線エネルギを発信装置から発信することができる。従って、本発明によれば、エネルギ消費の無駄を抑制することが可能となる。

また、移動体は、路面を移動し、伝達手段は、太陽電池を通じて受信手段に関する情報を伝達する場合がある。

ここで、情報伝達手段は、移動体に設けられ、受信手段に関する情報に応じた信号光を太陽電池に照射する光照射部と、太陽電池を通じて信号光を検出して受信手段に関する情報を取得する情報取得部と、を含むこと、が好ましい。太陽電池に光信号を照射した場合、太陽電池で発電される電力が光信号に応じて増加／低下することから、照射した光信号を太陽電池を通じて検出することが可能となる。よって、情報伝達手段で受信手段情報を伝達するに際し、上記のように、受信手段情報に応じた光信号を光照射部から太陽電池に照射すると、情報取得部にて太陽電池を通じて光信号を検出するだけで、受信装置情報を取得することができる。よって、移動体から発信手段に受電装置情報を効率よく伝達することが可能となる。

このとき、信号光が受信手段に関する情報に応じて点滅するものであると、受電装置情報を効率よく伝達するという上記効果が好適に奏される。

また、光照射部は、信号光に及ぼす周囲環境の影響が抑制される位置に設けられていることが好ましい。この場合、光照射部で照射される信号光に対し、周囲環境（例えば、太陽光、照明灯、雨、障害物及び無線エネルギ等）が外乱として悪影響を及ぼすのを抑制することができる。その結果、移動体から発信装置に受信装置情報を精度よく伝達することが可能となる。

本発明によれば、エネルギ消費の無駄を抑制することが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は本発明の一実施形態に係る無線伝送システムを示す概略斜視図、図２は図１のII−II線に沿った一部断面図、図３は図１の無線伝送システムの情報取得ユニットの構成を示すブロック図である。図１に示すように、無線伝送システム１は、太陽光発電により得られるエネルギを、例えば電気駆動自動車等である車両（移動体）Ｔへ無線伝送するためのものである。この無線伝送システム１は、図２に示すように、太陽電池２、送電装置（発信手段）３、受電装置（受信手段）４、光照射ユニット１３及び情報取得ユニット（情報取得部）５、を備えている。

太陽電池２は、太陽光を直流電力に変換する機器であり、車両Ｔの走行路の路面に敷き詰めるように配置され敷設されている。この太陽電池２は、基板８上に複数設けられたセル６と、上面に設けられた樹脂層７と、を含んで構成されている。各セル６は、送電装置３及び情報取得ユニット５に接続されており、これにより、太陽電池２で発電した電力が送電装置３に出力されると共に、その電力の一部が情報取得ユニット５に出力される。樹脂層７は、例えば、μ高透明樹脂からなり、各セル６を覆うように配設されている。

送電装置３は、街灯Ｌに設置されている。この送電装置３は、太陽電池２から出力された直流電力を高周波電力に変換し、受電装置４に関する情報（以下、「受電装置情報」という）に基づいて、無線伝送可能なエネルギである無線エネルギＲを送電（発信）する（詳しくは後述）。ここでの送電装置３は、無線エネルギＲとしてマイクロ波等のＲＦを送電する。なお、送電装置３が、無線エネルギとして例えば光を伝送する場合もある。

受電装置４は、車両Ｔに設けられており、送電装置３からの無線エネルギＲを受電し整流することで、無線エネルギＲから電力を取り出す。ここでの受電装置４は、レクテナからなり、車両Ｔのルーフ（屋根）に取り付けられている。なお、送電装置３が光を伝送する場合には、受電装置４は太陽電池で構成される。また、受電装置４は、例えばバッテリ又はキャパシタからなる蓄電装置９を有している。

蓄電装置９は、車両Ｔに設けられると共に、受電装置４に接続されている。この蓄電装置９は、受電装置４で取り出された電力を蓄電すると共に、蓄電した電力を駆動エネルギとして車両Ｔに供給する。また、蓄電装置９は、光照射ユニット１３のＥＣＵ１０（後述）に接続されており、ＥＣＵ１０に蓄電した電力量である蓄電量の情報を出力する。

光照射ユニット１３は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：光照射部）１１と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０と、を含んで構成されている。ＬＥＤ１１は、信号光を太陽電池２に照射するための光源として機能する。このＬＥＤ１１は、車両Ｔにおいて信号光に及ぶ周囲環境の影響が抑制される位置に設けられている。換言すると、ＬＥＤ１１は、信号光にとって外乱の影響が少ない車両位置に配置されている。具体的には、ＬＥＤ１１は、車両Ｔにおいて外から直接視認されない隠れた部分に配設されており、ここでは、車両床下に配置されている。なお、ＬＥＤ１１は、車両Ｔの車輪周りに配置されていてもよい。ちなみに、周囲環境（外乱）としては、例えば、太陽光、照明灯、雨、障害物及び無線エネルギＲ等が挙げられる。

ＥＣＵ１０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等から構成され、車両Ｔに設けられている。ＥＣＵ１０は、受電装置情報を管理する情報管理手段として機能する。具体的には、受電装置４の大きさ、形状、車両Ｔ上の取付位置の情報を格納して管理すると共に、蓄電装置９から入力された蓄電量の情報を監視して管理する。また、このＥＣＵ１０は、管理する受電装置情報に応じた点滅周期でＬＥＤ１１から信号光が照射されるように、当該ＬＥＤ１１を制御する。つまり、ＥＣＵ１０は、ＬＥＤ１１を制御する制御手段としても機能する。これらにより、光照射ユニット１３は、受電装置４の大きさ、形状、車両Ｔ上の取付位置の情報、及び蓄電装置９の現在の蓄電量の情報を受信装置情報として管理すると共に、受信装置情報に応じた信号光をＬＥＤ１１から太陽電池２に照射することとなる。

情報取得ユニット５は、路中に埋設されており、図３に示すように、電力測定器１６及びＥＣＵ１５を含んで構成されている。電力測定器１６は、太陽電池２で発電された電力量を検出する。ＥＣＵ１５は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等から構成され、電力測定器１６で検出された電力量に基づいてＬＥＤ１１からの信号光を検出し、受信装置情報を取得する。また、ＥＣＵ１５は、送電装置３と接続されおり、取得した受信装置情報を送電装置３に出力する。

以上のように構成された無線伝送システム１では、車両Ｔが路面上を走行する際、受信装置情報に応じた点滅周期の信号光がＬＥＤ１１から太陽電池２に照射され、信号光と太陽光とが太陽電池２にて直流電力に変換され、この直流電力が送電装置３へ出力されると共に、その一部が情報取得ユニット５へ出力される。そして、情報取得ユニット５において、太陽電池２を通じて信号光が検出され、検出された信号光に基づいて受信装置情報が取得される。具体的には、以下のように受信装置情報が取得される。

図４は、電力測定器で検出された電力量の一例を示す線図である。図中において、縦軸は電力量を示し、横軸は時間を示す。太陽電池２に光信号が照射されると、図４に示すように、光信号の点滅周期に応じて、太陽電池２にて発電される電力が増加／低下する。ここでは、上記のように光信号が受電装置情報に応じた点滅周期で点滅することから、検出された電力量は点滅周期に対応するような周期で変化する矩形波となっている。よって、情報取得ユニット５では、発電された電力量を検出することで、照射された光信号の点滅周期が検出され、点滅周期から受電装置情報が取得されることとなる。そして、取得された受信装置情報が送電装置３に出力され、これにより、受信手段情報が車両Ｔから送電装置３に伝達される。

続いて、送電装置３では、伝達された受電装置情報に基づいて、無線エネルギＲが受電装置４に向けて送電される。その後、送電された無線エネルギＲが受電装置４により受電されて整流され、電力として取り出された後、取り出された電力が蓄電装置９に蓄電される。

以上、本実施形態の無線伝送システム１では、伝達された受信装置情報に基づいて送電装置３が無線エネルギＲを送電している。よって、送電装置３にあっては、受電装置情報を把握し、受電装置４に応じるように無線エネルギＲを送電することとなる。つまり、送電装置３は、受電装置情報として伝達された受電装置４の大きさ、形状、又は車両Ｔ上の取付位置の情報に基づいて無線エネルギＲを送電するため、車両Ｔ上の受電装置４に送電範囲が集約（集中）するように無線エネルギＲを送電することができる。また、送電装置３は、受電装置情報として伝達された蓄電装置９の蓄電量の情報に基づいて無線エネルギＲを送電するため、蓄電量の許容量を超えないように無線エネルギＲを送電することができる一方、蓄電量が少ないときには積極的に無線エネルギＲを送電することができる。よって、受電装置４にとって必要充分な無線エネルギＲを送電装置３から送電することができる。

従って、本実施形態の無線伝送システム１によれば、車両Ｔにとって最適な（必要なときに、必要な箇所に、必要な量で）無線伝送が可能となり、エネルギ消費の無駄を抑制することができると共に、車両Ｔの蓄電量不足ひいてはエネルギ不足を防止することができる。

また、本実施形態の無線伝送システム１では、上述したように、車両Ｔから送電装置３に受電装置情報を伝達する際、受信装置情報に応じた点滅周期の光信号をＬＥＤ１１から太陽電池２に照射している。よって、情報取得ユニット５にて太陽電池２の電力量を検出して太陽電池２を通じて信号光を検出するだけで、点滅周期が取得されて受信装置情報が取得される。すなわち、無線伝送システム１では、太陽電池２が光に応じて発電するという特性に鑑み、ＬＥＤ１１の光信号の点滅周期を好適に利用して受電装置情報を伝達している。これにより、受電装置情報を効率よく伝達することが可能となる。

ここで、ＬＥＤ１１を用いて受電装置情報を送電装置３に伝達する際、ＬＥＤ１１がルーフやボディに設置されていると、時間帯、天候状態又は走行場所によっては、周囲環境による外乱の影響を受けてしまい、かかる情報を精度よく伝達することが困難である。特に、この問題は、野外や夜間では顕著となる。この点、本実施形態の無線伝送システム１では、上述したように、車両Ｔにおいて信号光に及ぼす周囲環境の影響が抑制される位置にＬＥＤ１１が設けられている。よって、信号光に対して周囲環境が外乱として悪影響を及ぼすのを抑制することができ、車両Ｔから送電装置３に受電装置情報を精度よく伝達することが可能となる。

また、無線伝送システム１では、樹脂層７が太陽電池２の上面に設けられているため、路面上を移動する車両Ｔがスリップしてしまうのを防止することができる。

ところで、従来、太陽電池２を車両Ｔに設置し、この太陽電池２で電力を得る場合、受電面積及び受電密度は限られることから、走行に必要な電力を十分に得ることができないおそれがあった。これに対し、無線伝送システム１では、上述したように、太陽電池２が路面に敷設されているため、受電面積を十分に確保することができ、よって、太陽光発電のみで、車両Ｔの走行に必要な電力をまかなえることができる。

なお、本実施形態においては、無線エネルギＲを受電装置４に向けて送電するに際し、太陽電池２で発電された電力量の分布を情報取得ユニット５で検出することで、車両Ｔの位置情報を取得してもよい。例えば、車両Ｔが路面上に存在すると、太陽光が車両Ｔで遮られて（陰になって）発電される電力量が低下することから、電力分布上の電力が低くなっている位置を特定することで、特定した位置から車両Ｔの位置情報を取得し、この位置情報に基づいて無線エネルギＲを送電してもよい。また、例えば、電力量の分布に基づいて太陽電池２上でのＬＥＤ１１による光信号の照射位置を特定することで、特定した位置から車両Ｔの位置情報を取得してもよい。以上において、ＬＥＤ１１及び情報取得ユニット５が、情報伝達手段を構成する。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、送電装置３を街灯Ｌに設置したが、電波塔等の種々のインフラ設備に設置してもよい。

また、上記実施形態では、車両Ｔの屋根に受電装置４を設置したが、車両の前部、後部又は側部に設置してもよい。また、移動体としては、上記実施形態のような電気駆動自動車に限定されず、通常の自動車、ハイブリッド車、バス、トラック等の車両でもよく、自律移動体（ロボット）等でもよく、路上を移動するものであればよい。

また、上記実施形態では、ＬＥＤ１１が受電装置情報に応じた点滅周期で信号光を照射したが、受電装置情報に応じた明るさの変化パターン（信号光の光強度の強弱）で照射してもよく、受電装置情報に応じた信号光を照射すればよい。

また、上記実施形態では、受電装置情報として、受電装置４の大きさ、形状、車両Ｔ上の取付位置の情報、及び蓄電装置９の蓄電量の情報を含むものとしたが、これらの少なくとも１つを含んでいればよく、また、受電装置４の形式や仕様等の情報を含んでいてもよく、その他これらに準ずる程度に受電装置４と関連性を有する情報を含んでいてもよい。

また、上記実施形態では、車両Ｔが路面上を走行するときに無線エネルギＲを伝送したが、車両Ｔが路面上に停止しているときに無線エネルギＲを伝送してもよい。また、情報取得ユニット５では、太陽電池２で発電された電力量を検出したが、電力量の変化を検出してもよく、要は、太陽電池２を通じて信号光を検出すればよい。なお、伝達手段が伝達する情報としては、受電装置情報に加えて、車両Ｔの車速や加速度等の車両情報を伝達してもよい。

本発明の一実施形態に係る無線伝送システムを示す概略斜視図である。 図１のII−II線に沿った一部断面図である。 図１の無線伝送システムの情報取得ユニットの構成を示すブロック図である。 図１の無線伝送システムにおける電力測定器で検出された電力量の一例を示す線図である。

符号の説明

１…無線伝送システム、２…太陽電池、３…送電装置（発信手段）、４…受電装置（受信手段）、５…情報取得ユニット（伝達手段，情報取得部）１１…ＬＥＤ（伝達手段，光照射部）、Ｔ…車両（移動体）、Ｒ…無線エネルギ。

Claims (5)

1. 太陽光発電で得られるエネルギを移動体へ無線伝送する無線伝送システムであって、
   路面に敷設された太陽電池と、
   前記太陽電池で発電された電力を無線エネルギとして発信する発信手段と、
   前記移動体に設けられ、前記発信手段で発信された前記無線エネルギを受信する受信手段と、
   前記受信手段に関する情報を前記移動体から前記発信手段に伝達する伝達手段と、を備え、
   前記発信手段は、前記伝達手段で伝達された前記受信手段に関する情報に基づいて前記無線エネルギを発信すること、を特徴とする無線伝送システム。
2. 前記移動体は、前記路面上を移動し、
   前記伝達手段は、前記太陽電池を通じて前記受信手段に関する情報を伝達すること、を特徴とする請求項１記載の無線伝送システム。
3. 前記伝達手段は、
   前記移動体に設けられ、前記受信手段に関する情報に応じた信号光を前記太陽電池に照射する光照射部と、
   前記太陽電池を通じて前記信号光を検出して前記受信手段に関する情報を取得する情報取得部と、を含むこと、を特徴とする請求項２記載の無線伝送システム。
4. 前記信号光は、前記受信手段に関する情報に応じて点滅するものであること、を特徴とする請求項３記載の無線伝送システム。
5. 前記光照射部は、前記信号光に及ぶ周囲環境の影響が抑制される位置に設けられていること、を特徴とする請求項３又は４記載の無線伝送システム。
   
   
   

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