JP2016223942A - Distance estimation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、送電装置及び受電装置間の距離を推定する距離推定装置に関する。 The present invention relates to a distance estimation device that estimates a distance between a power transmission device and a power reception device.
例えば、電波発信機が電波を発信し電波受信機がこの電波を受信するときに、電波の信号強度が距離の2乗に比例して減衰する原理を利用し、電波発信機および電波受信機間の距離を測定する技術が開発されている(例えば、特許文献1参照)。 For example, when a radio wave transmitter emits a radio wave and a radio wave receiver receives this radio wave, it uses the principle that the signal strength of the radio wave is attenuated in proportion to the square of the distance between the radio wave transmitter and the radio wave receiver. A technique for measuring the distance between the two has been developed (see, for example, Patent Document 1).
発明者らは、例えば送電装置がハーネス等の送電線路に交流電力を通電することで当該送電経路中にて電流振幅分布を連続的に変化させ、受電装置がこの送電線路の所定領域に電界/磁界結合して受電する技術を開発している。しかしながら、これらの送電装置及び受電装置間の距離を推定する技術は確立されておらず、特許文献1記載の技術を適用しても装置間の距離を高精度に推定することはできない。
The inventors have changed the current amplitude distribution continuously in the power transmission path, for example, when the power transmission device supplies AC power to a power transmission line such as a harness, and the power receiving device has an electric field / We are developing technology to receive power by coupling magnetic fields. However, a technique for estimating the distance between the power transmission apparatus and the power reception apparatus has not been established, and the distance between the apparatuses cannot be estimated with high accuracy even when the technique described in
本発明の目的は、送電装置及び受電装置間の距離を極力高精度に推定できるようにした距離推定装置を提供することにある。 The objective of this invention is providing the distance estimation apparatus which enabled it to estimate the distance between a power transmission apparatus and a power receiving apparatus as highly as possible.
請求項1記載の発明によれば、送電装置は送電線路に交流電力を通電することで電流振幅分布が当該送電線路の途中にて連続的に変化する。受電装置は送電線路に生じる所定領域の電流振幅に応じて受電する。このとき、充電部は受電装置が受電する受電信号を充電する。推定部は、充電部の充電状態に応じて送電装置及び受電装置間の距離を推定する。 According to the first aspect of the present invention, when the power transmission device supplies AC power to the power transmission line, the current amplitude distribution continuously changes in the middle of the power transmission line. The power receiving device receives power according to a current amplitude in a predetermined region generated in the power transmission line. At this time, the charging unit charges a power reception signal received by the power receiving device. The estimation unit estimates a distance between the power transmission device and the power reception device according to a charging state of the charging unit.
送電線路の途中では電流振幅分布が連続的に変化するため、充電部の充電状態は送電線路の何れの領域から受電したかに応じて異なる。したがって、推定部が充電部の充電状態に応じて送電装置及び受電装置間の距離を推定することで距離を高精度に推定できる。 Since the current amplitude distribution changes continuously in the middle of the transmission line, the charging state of the charging unit varies depending on which region of the transmission line receives power. Therefore, the estimation unit can estimate the distance with high accuracy by estimating the distance between the power transmission device and the power reception device according to the charging state of the charging unit.
以下、距離推定装置の幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。各実施形態間で同一又は類似の構成については、その前の実施形態に付した符号と同一の符号を付し後の実施形態では必要に応じて説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。 Hereinafter, some embodiments of the distance estimation apparatus will be described with reference to the drawings. About the same or similar structure between each embodiment, the code | symbol same as the code | symbol attached | subjected to the previous embodiment is attached | subjected, description is abbreviate | omitted as needed in subsequent embodiment, and it demonstrates centering on a different part. .
(第1実施形態)
図1〜図7は、第1実施形態の説明図を示す。図1に示すように、無線給電システム1は、マスタ(送電装置相当)2及び1又は複数(N個:N≧1)のスレーブ(受電装置相当)101、102、…、110が伝送線路4を通じて電界/磁界により結合されることによって構成される。マスタ2にはバッテリ(図示せず:電力供給源)が接続されており、このバッテリの電力を用いて複数のスレーブ101〜110に伝送線路4を通じて電力を供給し、スレーブ101〜110は各時供給された電力に応じて動作する。これらのスレーブ101〜110には、それぞれ例えばセンサ、アクチュエータ、制御ICなどを備える負荷201〜210が接続されており、それぞれ負荷201〜210に電力を供給する。無線給電システム1は電力線給電システムと同義である。
(First embodiment)
1 to 7 are explanatory diagrams of the first embodiment. As shown in FIG. 1, a wireless
マスタ2は、スレーブ101…110との間の通信やその他の機能の制御を主体的に行う制御回路2a、高周波電力発生回路2b、変復調回路2c、重畳/分離回路2d、整合回路2e、記憶部2fを機器本体(マスタ本体)2gに内蔵し、当該機器本体2gから伝送線路(送電線路相当)4を接続して構成される。制御回路2aは例えばマイクロコンピュータを主として構成される。高周波電力発生回路2bは、制御回路2aの制御に応じて所定周波数の高周波信号(搬送波信号)を生成し、電力信号として重畳/分離回路2dに出力する。変復調回路2cは、マスタ側の通信データを変調し重畳/分離回路2dに信号を出力するブロックであり、マスタ2側の制御回路2aから出力されるデータでキャリアを変調し、データ変調信号として重畳/分離回路2dに出力する。ここで高周波電力発生回路2bにより出力される高周波信号(搬送波信号)は、変復調回路2cにより出力されるデータ変調信号とその周波数帯が互いに異なるように予め設定されている。
The
重畳/分離回路2dは、これらの搬送波信号およびデータ変調信号を合成し整合回路2eに出力する。整合回路2eは、データ変調信号が重畳した搬送波信号を伝送線路4に送出する。整合回路2eは機器本体2gと伝送線路4との間のインピーダンスを整合する。制御回路2aは変復調回路2cに制御線を接続し、これにより変復調回路2cのデータ変復調方式、データ通信周波数を制御可能になっている。
The superimposing / separating
図2は伝送線路4の一部構造を模式的に示している。伝送線路4は例えば車両内に設置されるもので撚り対線(ツイステッドペアケーブル)を用いて構成される。図2に一部を示すように、伝送線路4は、一対の送電線5,6を互いに対向して撚り合わせて形成される一対のツイスト線を所定方向(一方向:例えばX方向)に所定長(数m程度)延設して配置される。なお、この所定方向とは曲折、屈曲する方向を含んでいていても良い。
FIG. 2 schematically shows a partial structure of the
また伝送線路4は端部が結合された一対のツイスト線によりループ状に構成される。伝送線路4は、送電線5,6が撚り合されてなる撚部7を備えると共に、隣接する撚部7間に開口8を備える。全ての隣接する撚部7間の開口8のうち、特定の撚部7a間の開口8a(以下特定開口8aと称す)は他の撚部7間又は撚部7と7aと間の開口8より大きく形成されている。
Further, the
この特定開口8aの周辺にはスレーブ101〜110の開口アンテナ3gが設置されている。開口アンテナ3gは、開口9を備えたループ状のコイルにより構成され、伝送線路4の撚部7a間の特定開口8aから生じる磁束を受電アンテナ3gの開口9に鎖交する。これにより、開口アンテナ3gは伝送線路4から電磁誘導現象に応じて受電できる。ここで、例えば特定開口8aの面と開口アンテナ3gの開口9の面とが並行に配置されていても良いし、例えば開口アンテナ3gの開口9が特定開口8aと例えば対向するように設置されていても良い。図1にXY平面を示すようにXY方向に離間して配置されていても、図2に示すようにXY方向の同一領域に設置されていても良い。開口アンテナ3gの開口9が特定開口8aと対向するように設置されていると、開口アンテナ3gに鎖交する磁束をより多くすることができ、伝送効率を高めることができる。
The
さて、図1に示すように、スレーブ101〜110は、それぞれ同様の機能ブロックを備え、それぞれ、制御回路(割付部相当)3a、変復調回路3c、重畳/分離回路3d、整合回路3e、電源回路3f、及び、記憶部3hを内蔵する。整合回路3eには開口アンテナ3gが接続されている。
As shown in FIG. 1, each of the
整合回路3eは、例えば開口アンテナ3gに並列または直列接続されたコンデンサを具備するマッチング回路であり、開口アンテナ3gとのインピーダンス整合を図るように構成される。この整合回路3eは開口アンテナ3gを通じて信号を受信すると重畳/分離回路3dに出力する。
The matching
重畳/分離回路3dは、搬送波信号およびデータ変調信号に分離し、搬送波信号を電力交流信号として電源回路3fに出力しデータ変調信号を変復調回路3cに出力する。電源回路3fは、電力交流信号を整流、平滑化した動作用の安定化電源電力を変復調回路3c、制御回路3aや、それぞれの負荷201〜210に供給する。
The superimposition /
図3は電源回路3fの主な構成を示している。この図3に示すように、電源回路3fは、整流部10、平滑部11、充電部12、充電切替部13、安定化電源部14、閾値生成部15、補正部16、放電切替部17、比較部18、及び、時間計測部及び推定部としての制御部19を備える。整流部10は、重畳/分離回路3dにより分離された電力交流信号を全波又は半波整流し平滑部11に出力する。図3に示すように、例えば整流部10が入力端子20及び21間に接続されたダイオードD1により構成されている場合には半波整流することになる。平滑部11は整流部10による整流出力を平滑化する。例えば図3に示すように、平滑部11が入力端子20及び21間に接続されたコンデンサC1により構成される場合には、整流部10の整流出力を直流化することになる。そして安定化電源部14は、この整流、平滑化された電圧を入力して安定化電源電圧を生成し、当該安定化した直流電源電圧Voを、出力端子22及び23を通じて前記した変復調回路3c及び制御回路3aや、それぞれの負荷201〜210に供給する。
FIG. 3 shows a main configuration of the
平滑部11により平滑化された電圧V1は充電切替部13を通じて充電部12に入力される。充電部12は、例えばコンデンサC2を用いて構成され、充電切替部13は、複数の抵抗R11〜R14と複数のスイッチS1〜S4とをそれぞれ直列接続してアレイ化した抵抗アレイにより構成される。これらの抵抗R11〜R14はこの抵抗値が互いに異なるように予め調整されている。
The voltage V1 smoothed by the smoothing unit 11 is input to the charging
補正部16は、複数のスイッチS1〜S4を独立してオンオフ切換可能に構成される。例えば、補正部16がスイッチS1をオンすると共にスイッチS2〜S4をオフするときには、充電部12は抵抗R11を通じて電圧V1をコンデンサC2に充電する。また、補正部16がスイッチS1〜S3をオフすると共にスイッチS4をオンするときには、充電部12は抵抗R14を通じて電圧V1をコンデンサC2に充電する。
The
補正部16は、充電部12の充電速度(充電時の時定数)を補正するために設けられる。例えば図3に示すように、充電切替部13の抵抗R11〜R14が複数並列接続されていると、補正部16は複数のスイッチS1〜S4のオンオフ状態を切り替えることで充電部12の充電速度(充電時の時定数)を補正できる。
The
放電切替部17はスイッチS5を用いて構成され、充電部12の充電電圧を放電切替可能にしている。放電切替部17は例えばコンデンサC2の両端子に並列接続されたスイッチS5により構成される。制御部19は、放電切替部17による放電を制御可能になっている。制御部19が放電切替部17に放電指令すると、充電部12の充電電圧は放電切替部17のスイッチS5を通じて放電される。
The
閾値生成部15は閾値Vthを生成する。比較部18は、例えばコンパレータ(図示せず)により構成され、充電部12に充電される充電電圧(受電信号相当)を閾値Vthと比較し、この比較結果を制御部19に出力する。比較部18は、充電切替部13と充電部12との共通接続ノードの電圧Vchと閾値Vthとを比較し、この比較結果を制御部19に出力する。
The
制御部19は記憶部3h(図1参照)を接続して構成される。記憶部3hは、例えばレジスタ、RAM、ROM、又はEEPROMなどによる各種メモリにより構成され、予め定められたパラメータ(例えば、閾値Vthに達するまでの時間)に応じて距離を算出する関係式、又は、前記のパラメータと距離との関係性を記憶するLUT(ルックアップテーブル)などによる記憶領域を備える。制御部19は、この記憶部3hの記憶内容と比較部18の比較結果に基づいてマスタ2とスレーブ101〜110との間の距離を推定するが、この動作は後述する。制御部19は、マスタスレーブ間の距離の推定結果を制御回路3aに出力する。制御回路3aは、この距離推定結果に基づいてスレーブ101〜110の識別符号の割付けを行い記憶部3hに記憶させると共に、この距離推定結果を仮の識別符号とし、この割付結果をマスタ2への送信用データとする。
The
他方、変復調回路3cは、電源回路3fから供給された安定化電力によって動作し、重畳/分離回路3dから送信されたデータ変調信号を復調し、この復調データを制御回路3aに出力する。制御回路3aは、電源回路3fから供給された電力により動作し、変復調回路3cによる復調データを受信する。これにより、マスタ2からスレーブ101〜110にデータを送信できる。
On the other hand, the
逆に、スレーブ110からマスタ2に割付結果をデータ送信するときには次のように動作する。スレーブ110の制御回路3aは、変復調回路3cによりデータを変調し、このデータ変調信号を重畳/分離回路3dに送信する。重畳/分離回路3dは、搬送波信号に変復調回路3cのデータ変調信号を重畳し整合回路3eに出力する。整合回路3eは、変調信号が重畳された搬送波信号を伝送線路4に出力し、伝送線路4は電波信号として出力する。
Conversely, when data is transmitted from the
マスタ2は、伝送線路4を通じてこの信号を受信すると整合回路2eを通じて受信し、重畳/分離回路2dに出力する。重畳/分離回路2dは、スレーブ101〜110によるデータ変調信号をフィルタにより分離し、変復調回路2cに出力する。変復調回路2cは、キャリアを用いてデータを復調し制御回路2aに出力する。これにより、マスタ2はスレーブ101〜110の仮の識別符号が付加された割付結果をデータ受信できる。
When the
マスタ2は、データ受信した仮の識別符号と共に割付結果を記憶部2fに記憶させることでスレーブ101〜110を割付結果と対応させることができる。
上記構成における距離の推定方法についてその一例を詳述する。まず、伝送線路4が通電する電流振幅分布について図4を参照して説明する。高周波電力発生回路2bが重畳/分離回路2dを通じて伝送線路4に搬送波信号による交流電力を出力すると、伝送線路4には定在波を生じる。この定在波は伝送線路4の中において電流振幅分布が連続的に変化し、各スレーブ101〜110は伝送線路4に生じる所定領域R1〜R3の電流振幅に応じて受電することになる。
The
An example of the distance estimation method in the above configuration will be described in detail. First, the current amplitude distribution through which the
この図4に示す例は、電流振幅の値が伝送線路4の全体において領域R1〜R3に1対1で対応して決定される例を示し、マスタ2から伝送線路4の端部に向けて電流振幅が単調増加する線路の電流振幅分布を示している。なお、電流振幅分布が伝送線路4の領域に応じて最小値と最大値との間を連続的に変化していれば、どのような分布の線路を適用しても良い。このとき、電流振幅は伝送線路4の領域に応じて連続的に大きく変化する(領域R1〜R3参照)。例えば領域R1では電流振幅が比較的低くなるのに対し領域R3では電流振幅が比較的高くなる。
The example shown in FIG. 4 shows an example in which the value of the current amplitude is determined in a one-to-one correspondence with the regions R1 to R3 in the
伝送線路4は電力を外部に放射するときに主に特定開口8aから交流電力を放射する。開口アンテナ3gは、伝送線路4の交流磁場による磁束を開口9に鎖交することで起電力を生じて受電できる。この起電力は重畳/分離回路3dを通じて電源回路3fに出力される。電源回路3fは、整流部10により整流し平滑部11により平滑して電圧V1を出力する。制御部19がスイッチS5をオフすると共に補正部16がスイッチS1をオンするとスイッチS1を通じて充電部12に充電電流が流れ込む(図5のt0)。
The
スレーブ101〜110は伝送線路4に生じる電流振幅に応じて開口アンテナ3g開口アンテナ3gにより受電するため、電源回路3fに電圧V1を入力し充電部12がこの電圧V1に応じた電流を充電する(図5のt0〜t2)。この間、電圧Vchが閾値Vthを超えると、比較部18の出力は「L」から「H」に変化する(図5のt1)。制御部19は、比較部18の比較結果に基づいて、比較部18の出力が「L」に保持されている時間t0〜t1を計測する。
Since the
このとき、領域R1に設置されたスレーブ101は、伝送線路4に生じる比較的低い電流振幅に応じて開口アンテナ3gにより受電するため、電源回路3fに入力される電圧振幅も比較的低くなる。図6に示すように、電圧V1が比較的低い電圧V1Lとなるため、電圧Vchの上昇勾配も小さくなる。この結果、充電部が電圧V1を充電開始してから閾値Vthに達するまでの時間taは比較的長くなる。
At this time, since the
他方、領域R2に設置されたスレーブ102は、伝送線路4に生じる比較的高い電流振幅に応じて開口アンテナ3gにより受電するため、電源回路3fに入力される電圧振幅も比較的高くなる。図7に示すように、電圧V1が比較的高い電圧V1Hとなるため、電圧Vchの上昇勾配が大きくなる。この結果、充電部12が電圧V1を充電開始してから閾値Vthに達するまでの時間tbは比較的短くなる。
On the other hand, since the
これにより、複数のスレーブ101、102、…、110間で閾値Vthが予め同一電圧に設定されているとき、充電部12が電圧V1を充電開始してから電圧Vchが閾値Vthに達するまでの時間は、領域R1に設置されたスレーブ101と領域R2に設置されたスレーブ102との間で異なることになる。
Thus, when the threshold value Vth is set to the same voltage in advance among the plurality of
前述したように、記憶部3hには、パラメータ(例えば時間)と距離との関係が予め関係式又はルックアップテーブル(LUT)として記憶されている。領域R1に設置されたスレーブ101内では、電圧Vchが閾値Vthに達する充電時間がtaと比較的大きくなる。このため、電流振幅分布が図5に示すように予め定められているときには、制御部19はマスタスレーブ間の距離を比較的近い距離と推定できる。
As described above, in the
また、領域R2に設置されたスレーブ102内では、電圧Vchが閾値Vthに達する充電時間がtbと比較的短くなる。このため、制御部19はマスタスレーブ間の距離を比較的遠い距離と推定する。したがって、充電時間ta、tbに応じてマスタスレーブ間の距離を高精度に推定できる。
Further, in the
制御回路3aは、この距離推定結果に基づいてスレーブ101〜110の識別符号の割付けを行い記憶部3hに記憶させると共に、この距離推定結果を仮の識別符号としこの割付結果をマスタ2への送信用データとする。距離推定結果を仮の識別符号とすることにより、他のスレーブとの間の識別符号の競合を極力防止できる。
The control circuit 3a assigns the identification codes of the
<まとめ>
例えば、特許文献1の技術では、受電電界強度に基づいて目標物まで測距しているが、この技術では伝送線路として空間を対象としているため受電電力強度にばらつきを生じ、精度の高い測距ができないという問題を生じる。
<Summary>
For example, in the technique of
本実施形態によれば、マスタ2が伝送線路4に交流電力を通電することで電流振幅分布が当該伝送線路4中にて連続的に変化する場合、スレーブ101、102、…、110は伝送線路4に生じる所定領域の電流振幅に応じて受電することになる。このとき、充電部12はスレーブ101、102、…、110がそれぞれ受電する信号を充電する。スレーブ101、102、…、110の制御部19は、それぞれ、充電部12の充電状態に応じてマスタ2及びスレーブ101、102、…、110間の距離をそれぞれ推定する。
According to the present embodiment, when the
伝送線路4の途中では電流振幅分布が連続的に変化するため、充電部12の充電状態は、伝送線路4の何れの領域から受電したかに応じて異なる。したがって、制御部19が充電部12の充電状態に応じてマスタ2及びスレーブ101、102、…、110間の距離を推定することで距離を高精度に推定できる。制御部19が、充電部12に充電される時間計測結果に応じて距離を推定しているため距離を高精度に特定できる。
Since the current amplitude distribution continuously changes in the middle of the
(第2実施形態)
図8および図9は第2実施形態の追加説明図を示す。第2実施形態は、充電部が受電信号を予め定められた所定時間中に充電した充電状態を計測する状態計測部を備え、状態計測部により計測された充電結果に応じて送電装置及び受電装置間の距離を推定するところに特徴を備える。
(Second Embodiment)
8 and 9 show additional explanatory views of the second embodiment. 2nd Embodiment is equipped with the state measurement part which measures the charge state which the charging part charged the received power signal for the predetermined time defined beforehand, and according to the charging result measured by the state measurement part, a power transmission apparatus and a power receiving apparatus Features a feature to estimate the distance between.
記憶部3hには、パラメータ(例えば電圧Vch)と距離との関係が予め関係式又はルックアップテーブル(LUT)として記憶されている。本実施形態では、図3に示す制御部19が状態計測部として用いられる。
In the
図8は動作タイミングチャートを概略的に示している。本実施形態では、制御部19がスイッチS1をオンしている期間を予め定められた所定期間として固定し、その期間の経過タイミングにおいてスイッチS1をオフすると共にスイッチS5をオンすることで充電部12の充電電圧を放電する。この充放電制御を複数回繰り返す(図8の全期間t21〜t28)。
FIG. 8 schematically shows an operation timing chart. In the present embodiment, the period during which the
そして、制御部19は、所定期間の経過タイミングにて充電部12の充電状態を計測させるため、比較部18の動作制御信号をアクティブとし、このタイミングにおいて比較部に電圧Vchと閾値(所定値相当)Vthとを比較させる(図8の比較部18の動作参照)。このとき、スレーブ101、102、…、110が設置されている領域の伝送線路4の電流振幅が一定であれば電圧V1の大きさもほとんど変化しない。このため、充電部12がコンデンサC2に電圧V1を充電したときには、どの期間においても同一の電圧Vchを充電できる(図8の全期間t21〜t28)。
Then, the
本実施形態では、制御部19は、これらの全期間t21〜t28中において閾値生成部15が生成する閾値Vthを変動制御する。また、閾値生成部15は例えばNビットのディジタル−アナログ変換器(DAC)により構成され、制御部19の制御により下限値Vdac_lowから上限値Vdac_highの電圧の範囲で閾値Vthを変化させ、制御部19が比較器18を動作させる。制御アルゴリズムを図9に示す。まず、制御部19の内部の変数COUNT、Vth_high、Vth_lowに対し、変数COUNT=0、変数Vth_high=Vdac_high、変数Vth_low=Vdac_lowにセットする(図9のT1)。制御部19は、所定期間の間、スイッチS1をオンしてコンデンサC2を充電した後、スイッチS1をオフして、電圧を保持する。
In the present embodiment, the
制御部19は、期間t21〜t22において閾値Vth=(Vth_high−Vth_low)/2に制御する(図9のT2)。比較部18がこの閾値Vthと電圧Vchとを比較する(図9のT3)。このとき、閾値Vthが電圧Vchを下回っているとき、比較部18は「H」を出力する(図8のタイミングt22の比較部18の出力参照)。この後、制御部19は下限値Vth_low=Vthに設定し(図9のT4)、変数COUNTを1増加させ(図9のT6)、スイッチS5をオンしてコンデンサC2の電荷を放電する。変数COUNT=N−1の上限を満たすまで繰り返す(図9のT7)が、初期期間では変数COUNTがN−1になっていないため、ステップT2に戻って処理を繰り返す(図9のT7でNO)。
The
さらに、制御部19は、期間t22〜t23において閾値Vth=(Vth_high−Vth_low)/2に制御し、比較部18がこの閾値Vthと電圧Vchとを比較する。このとき、閾値Vthが電圧Vchを上回っていると、比較部18は「L」を出力する(図8の期間t22〜t23の比較部18の出力参照)。制御部19は、上限値Vth_high=Vthに設定し(図9のT5)、変数COUNTを1増加させる(図9のT6)。この後も、制御部19は、変数COUNTがN−1に到達するまで、閾値生成部15により生成される閾値Vthを変化させ、この動作を繰り返す(図8の期間t24〜t28)。これにより、いわゆる二分探索法を用いて電圧Vchに一致するように閾値Vthを収束させることができ(図8の期間t27〜t28参照)、電圧V1=Vth=Vchの値を算出できる。
Further, the
このとき、領域R1に設置されたスレーブ101は、伝送線路4に生じる比較的低い電流振幅に応じて開口アンテナ3gを通じて受電する。このため、電源回路3fに入力される電圧振幅も比較的低くなる。図6に示すように電圧V1は比較的低い電圧V1Lとなるため電圧Vchも比較的小さくなる。
At this time, the
他方、領域R2に設置されたスレーブ102は、伝送線路4に生じる比較的高い電流振幅に応じて開口アンテナ3gを通じて受電する。このため、電源回路3fに入力される電圧振幅も比較的高くなる。図7に示すように、電圧V1は比較的高い電圧V1Hとなるため電圧Vchも比較的大きくなる。
On the other hand, the
本実施形態の手法を用いると、各スレーブ101、102、…、110において前述したように二分探索法を用いて電圧Vchを収束させて算出できる。前述したように、記憶部3hには、パラメータ(例えば電圧Vch)と距離との関係が予め関係式又はルックアップテーブル(LUT)として記憶されている。領域R1に設置されたスレーブ101内では、電圧Vchが比較的小さく検出される。このため、電流振幅分布が図5に示すように予め定められているときには、制御部19はマスタスレーブ間を比較的近い距離であると推定できる。
When the method of this embodiment is used, the voltage Vch can be converged and calculated using the binary search method in each of the
また、領域R2に設置されたスレーブ102内では、電圧Vchが比較的大きく検出される。このため、制御部19はマスタスレーブ間を比較的遠い距離であると推定できる。したがって、電圧Vchの検出結果に応じてマスタスレーブ間の距離を高精度に推定できる。
In the
本実施形態によれば、制御部19は予め定められた所定時間中に充電部12で充電された電圧Vch(充電状態相当)に基づいて距離を推定するため、マスタスレーブ間の距離を高精度に推定できる。本実施形態では、制御部19に時間計測器(例えばカウンタ等)を設ける必要がなくなる。
本実施形態においては、閾値Vthが各スレーブ101、102、…、110間で同一電圧に設定されていなくても良い。
According to the present embodiment, since the
In the present embodiment, the threshold value Vth may not be set to the same voltage between the
(他の実施形態)
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の構成を組み合わせたり、これらの1又は複数の実施形態を組み合わせた形態について様々な変形を行ったり拡張することもできる。例えば、以下に示す変形又は拡張することができる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the configurations of the embodiments can be combined, and various modifications or expansions can be made to the combined form of one or more embodiments. For example, the following modifications or expansions can be made.
伝送線路4は、その一部(端部)に抵抗器又は短絡線路などにより構成された終端器を接続して構成しても良い。
第1実施形態では、スレーブ101、102、…、110の制御部19が距離推定処理を行う形態を示したが、例えば電圧Vchの充電状態の情報、又は/及び、電圧Vchが閾値Vthに達するまでの時間ta、tb等、をスレーブ101、102、…、110からマスタ2にデータ送信し、マスタ2の制御回路2a等がこのうちの少なくとも一つ以上の情報に基づいてマスタスレーブ間の距離を推定するようにしても良い。
The
In the first embodiment, the
第2実施形態でも、スレーブ101、102、…、110の制御部19が距離推定処理を行う形態を示したが、例えば電圧Vchの充電状態の情報、又は/及び、二分探索法による閾値Vthの算出結果等、をスレーブ101、102、…、110がマスタ2にデータ送信し、マスタ2の制御回路2a等がこのうちの少なくとも一つ以上の情報に基づいてマスタスレーブ間の距離を推定するようにしても良い。
Also in the second embodiment, the
識別符号の割付処理は、マスタ2側(例えば制御回路2a等:割付部相当)で行っても、スレーブ101、102、…、110側(例えば制御回路3a等:割付部相当)で行っても良い。
距離推定処理を行う際には、安定化電源の出力から負荷201〜210を切り離し、既知のインピーダンスを持つ負荷(たとえば抵抗)を接続した状態で、マスタスレーブ間の距離を推定するようにしても良い。
The identification code allocation process may be performed on the
When performing the distance estimation process, the
距離推定処理に基づいてスレーブ101、102、…、110に識別符号の割付処理をしなくてもよければ、マスタ2の変復調回路2c及び重畳/分離回路2d、並びに、スレーブ101、102、…、110の変復調回路3c及び重畳/分離回路3d等を省き、マスタスレーブ間でデータ通信しない形態に適用しても良い。また各実施形態の構成は適宜組み合わせて適用できる。
If it is not necessary to assign the identification code to the
図面中、2はマスタ(送電装置)、2aは制御回路(推定部、割付部)、3gは開口アンテナ、4は伝送線路(送電線路、一対のツイスト線)、12は充電部、19は制御部(推定部)、101、102、…、110はスレーブ(受電装置)、R1、R2、R3は領域(所定領域)、を示す。 In the drawings, 2 is a master (power transmission device), 2a is a control circuit (estimation unit, allocation unit), 3g is an aperture antenna, 4 is a transmission line (power transmission line, a pair of twisted wires), 12 is a charging unit, and 19 is a control unit. , 110 are slaves (power receiving devices), and R1, R2, and R3 are regions (predetermined regions).
Claims (8)
前記受電装置により受電された受電信号を充電する充電部(12)と、
前記充電部の充電状態に応じて前記送電装置及び前記受電装置間の距離を推定する推定部(19、2a)と、
を備える距離推定装置。 The power transmission device (2) is configured such that when the power transmission line (4) is energized, the current amplitude distribution continuously changes in the power transmission line, and the power reception devices (101, 102,..., 110) are configured as described above. Is configured to receive power according to the current amplitude of a predetermined region (R1, R2, R3) generated in
A charging unit (12) for charging a power receiving signal received by the power receiving device;
An estimation unit (19, 2a) for estimating a distance between the power transmission device and the power reception device according to a charging state of the charging unit;
A distance estimation apparatus comprising:
前記送電線路は当該送電線路の全体においてその領域と電流振幅とが1対1で設定される距離推定装置。 The distance estimation apparatus according to claim 1,
The transmission line is a distance estimation device in which the region and current amplitude are set in a one-to-one relationship in the entire transmission line.
前記送電線路は端部が結合されループ状に形成された一対のツイスト線(4)により一方向に延設するように構成される距離推定装置。 The distance estimation apparatus according to claim 1 or 2,
The power transmission line is a distance estimation device configured to extend in one direction by a pair of twisted wires (4) formed in a loop shape with end portions coupled.
前記送電装置は交流電力を前記送電線路に通電し、前記受電装置は前記一対のツイスト線の隣接する撚部の間に生じる磁束を鎖交するように構成された開口アンテナ(3g)を備える距離推定装置。 The distance estimation apparatus according to claim 3,
The power transmission device supplies AC power to the power transmission line, and the power reception device includes an aperture antenna (3g) configured to interlink a magnetic flux generated between adjacent twist portions of the pair of twisted wires. Estimating device.
前記推定部による距離推定結果に応じて前記受電装置に識別符号を割付ける割付部(3a、2a)をさらに備える距離推定装置。 In the distance estimation apparatus as described in any one of Claim 1 to 4,
A distance estimation device further comprising an allocation unit (3a, 2a) that allocates an identification code to the power receiving device according to a distance estimation result by the estimation unit.
前記充電部が前記受電信号を所定値まで充電するまでの時間を計測する時間計測部(19)をさらに備え、
前記推定部は、前記時間計測部による時間計測結果に応じて前記送電装置及び前記受電装置間の距離を推定する距離推定装置。 In the distance estimation apparatus according to any one of claims 1 to 5,
A time measuring unit (19) for measuring the time until the charging unit charges the power reception signal to a predetermined value;
The said estimation part is a distance estimation apparatus which estimates the distance between the said power transmission apparatus and the said power receiving apparatus according to the time measurement result by the said time measurement part.
前記充電部が前記受電信号を予め定められた所定時間中に充電した充電状態を計測する状態計測部(19)をさらに備え、
前記推定部は、前記状態計測部により計測された充電結果に応じて前記送電装置及び前記受電装置間の距離を推定する距離推定装置。 In the distance estimation apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The charging unit further includes a state measuring unit (19) for measuring a charging state in which the power reception signal is charged during a predetermined time.
The said estimation part is a distance estimation apparatus which estimates the distance between the said power transmission apparatus and the said power receiving apparatus according to the charging result measured by the said state measurement part.
複数の前記受電装置が互いに異なる領域における前記送電線路の電流振幅に応じて受電するように構成され、
前記推定部は、前記送電装置と前記複数の受電装置との間の距離を推定する距離推定装置。 The distance estimation apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The plurality of power receiving devices are configured to receive power according to the current amplitude of the power transmission line in different areas,
The estimation unit is a distance estimation device that estimates a distance between the power transmission device and the plurality of power reception devices.
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