JP6303468B2

JP6303468B2 - 無線電力伝送システム及び無線電力伝送方法

Info

Publication number: JP6303468B2
Application number: JP2013255790A
Authority: JP
Inventors: 佐々木　拓郎; 拓郎佐々木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2018-04-04
Anticipated expiration: 2033-12-11
Also published as: JP2015116029A

Description

この発明は、マイクロ波を用いた無線電力伝送システム及び無線電力伝送方法に関する。

特許文献１には、路側装置から移動体に対して、マイクロ波を用いてエネルギーを伝送するシステムで、マイクロ波の送信条件情報を取得する情報取得手段を備え、移動体でのマイクロ波受信結果と送信条件情報の取得結果に基づいて送信方向を補正するシステムが開示されている。

特開２００９−１７８００１号公報

特許文献１に記載されたマイクロ波エネルギー伝送システムによれば、路側送信装置のマイクロ波送信方向を特定するための送信条件情報と、移動体でのマイクロ波受信結果に基づいて、マイクロ波送信方向を補正している。送信装置から高出力のマイクロ波を送信するときに、送信開始時点でシステムに異常が発生していた場合や、送信時に人や異物が近付いた場合に、本来照射すべきでない人体などの対象物にマイクロ波が照射されてしまう可能性がある。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、送電開始時にシステムに異常が発生した場合、送電時に物体及び異物が近付いてきた場合に、送電を停止して、本来照射すべきでない対象物にマイクロを照射することがない無線電力伝送システム及び無線電力伝送方法を得ることを目的とする。

この発明に係る無線電力伝送システムは、後記制御部の指示によりビーム形成し、マイクロ波を送電する送電部と、前記送電部からの前記マイクロ波を受電する受電部と、前記送電部と前記受電部とで形成される前記マイクロ波の送電経路とその周囲とで形成される送電エリアの異物、または前記送電エリアへの出入口である扉の開放の少なくとも１つを検知する監視センサと、定常電力レベルより小さい電力レベルの前記マイクロ波である校正マイクロ波の送電開始を前記送電部へ指示する第１指示を行って、前記受電部で受電した前記校正マイクロ波の受電情報に異常が無いか判定を行い、前記校正マイクロ波の受電情報に異常がないと判定した場合は前記定常電力レベルの前記マイクロ波の送電へ移行させる第２指示を行い、前記第２指示により、前記マイクロ波の送電へ移行した後、前記送電部へ前記定常電力レベルの前記マイクロ波の送電停止を前記送電部に指示する第３指示を行い、前記第１指示から前記第３指示までの動作手順の流れの間に前記監視センサが前記送電エリアの異物、または前記扉の開放の少なくとも１つを検知した場合、前記マイクロ波の送電停止を前記送電部に指示する第４指示を行う制御部とを備えたものである。

この発明に係る無線電力伝送方法は、送電部がビーム形成し、定常電力レベルより小さい電力レベルのマイクロ波である校正マイクロ波を送電する低出力送電ステップと、受電部で受電した前記校正マイクロ波の受電情報に異常が無いか判定する判定ステップと、前記判定ステップで前記校正マイクロ波の受電情報に異常がないと判定された場合は前記定常電力レベルの前記マイクロ波の送電へ移行させる高出力送電ステップと、前記高出力送電ステップにより、前記マイクロ波の送電へ移行した後、前記定常電力レベルの前記マイクロ波の送電停止を前記送電部に指示する第１の送電停止ステップと、前記低出力送電ステップから前記第１の送電停止ステップまでのステップの流れの間に、監視センサが前記送電部と前記受電部とで形成される前記マイクロ波の送電経路とその周囲とで形成される送電エリアの異物、または前記送電エリアへの出入口である扉の開放の少なくとも１つを検知した場合、前記マイクロ波の送電停止を前記送電部に指示する第２の送電停止ステップとを備えたものである。

この発明によれば、受電部で生成されるマイクロ波の受電情報及び監視センサからの監視データに基づき送電部から送電されるマイクロ波の電力レベル及び指向性を制御するので、本来照射すべきでない対象物にマイクロ波を照射することがない無線電力伝送システム及び無線電力伝送方法を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る無線電力伝送システムの構成を表す機能ブロック図である。この発明の実施の形態１に係る無線電力伝送システムの動作を示すフローチャートである。無線電力伝送システムに近付く物体及び異物を検知するセンサ５を説明する図である。この発明の実施の形態１に係る無線電力伝送の他の動作手順を示すフローチャートである。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る無線電力伝送システムについて説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る無線電力伝送システムの機能ブロック図である。図１において、１はマイクロ波を送電する送電部である。２は送電部１からのマイクロ波を受電する受電部であり、３は受電部２の受電情報を取得し、送電部１に対してビーム形成や送電電力の切換えを指示する制御部である。４は送電部１に電力を供給する送電用電源、５はシステムの周囲を監視するセンサ、６は受電部２が出力する電力を消費する負荷装置である。２１は受電情報を送信する通信用アンテナで受電部２に設置される。３１は受電情報を受信する通信用アンテナで制御部３に設置される。

図２は、この発明の実施の形態１に係る無線電力伝送の動作手順を示すフローチャートである。図２において、通信開始ステップにおいて、送電開始前に制御部３は受電部２との通信を開始し（Ｓ１）、各装置の状態監視ステップで、システムの各装置の状態を監視する（Ｓ２）。送電開始に際して、ビーム制御指示ステップで、送電部１は制御部３の指示に基づいて受電部２の方向にビーム形成し（Ｓ３）、低出力送電ステップで、送電部１は、定常出力よりも低い低出力のマイクロ波（校正マイクロ波）で送電を開始する（Ｓ４）。レベル判定ステップで、制御部３は受電部２からの受電情報を入手し、受電電力またはマイクロ波受信レベルからシステムに異常がないか確認する（Ｓ５）。異常がある場合は、送電停止指示ステップへ分岐し、制御部３は、校正マイクロ波の送電停止を送電部１に指示する（Ｓ８）。異常がない場合は、高出力送電ステップで、制御部３は、定常出力である高出力のマイクロ波送電への移行を送電部１に指示する（Ｓ６）。電力量判定ステップで、制御部３は、受電部２からの受電情報を監視し、十分な受電電力量が蓄積された時点で（Ｓ７）、送電停止指示ステップで、送電部１に対してマイクロ波の送電停止を指示する（Ｓ８）。

図２のフローチャートに示していないが、低出力送電開始（Ｓ４）から送電停止（Ｓ８）までの間、複数の赤外線センサからなるセンサ５が無線電力伝送システムに近付く物体、異物を検知したら、制御部３に通知し、制御部３より送電部１に対してマイクロ波の送電停止（Ｓ８）を指示する。センサ５が物体、異物を検知しなくなり、物体、異物が無線電力伝送システムから離れたことが確認できたら、図２の低出力送電開始（Ｓ４）のステップから再開する。

図３は、無線電力伝送システムに近付く物体及び異物を検知するセンサ５を説明する図である。図３において、８は電気自動車等の負荷装置６を格納するガレージであり、８１は負荷装置６の出入り口であるシャッター、８２は人の出入り口である扉である。５１はガレージ８内の人などを検知する赤外線センサであり、５２はガレージ８の内部を監視するための監視カメラ、５３は出入り口であるシャッター８１や扉８２の開閉を検知する開閉センサである。センサ５は上記の赤外線センサ５１、監視カメラ５２、扉の開閉を検知する開閉センサ５３のいずれか一つでも良いし、それらの組合せでも良い。

赤外線センサ５１及び監視カメラ５２でガレージ８内に人、動物等を検知すると制御部３は送電部１に対してマイクロ波の送電停止を指示する。また、開閉センサ５３が、シャッター８１及び扉８２の開放を検知すると、制御部３は送電部１に対してマイクロ波の送電停止を指示し、開閉センサ５３が、シャッター８１及び扉８２の閉鎖を検知しているとき、制御部３は送電部１に対してマイクロ波の送電を指示する。

図４は、この発明の実施の形態１に係る無線電力伝送の他の動作手順を示すフローチャートである。送電部１は、マイクロ波のビーム走査が可能な構成、例えばフェーズドアレイアンテナ方式、とし、レベル判定ステップ（Ｓ５）で、受電情報が所定のレベルになるように、制御部３が送電部１に対して校正マイクロ波のビーム走査（指向性制御）するビーム走査ステップ（Ｓ４１）を、低出力送電ステップ（Ｓ４）とレベル判定ステップ（Ｓ５）との間に設けても良い。

１送電部、２受電部、２１受電部内の通信用アンテナ、３制御部、３１制御部内の通信用アンテナ、４送電用電源、５センサ（監視センサ）、５１赤外線センサ、５２監視カメラ、５３開閉センサ、６負荷装置、７送電部から放射されるマイクロ波ビーム、８ガレージ、８１シャッター、８２扉。

Claims

後記制御部の指示によりビーム形成し、マイクロ波を送電する送電部と、前記送電部からの前記マイクロ波を受電する受電部と、前記送電部と前記受電部とで形成される前記マイクロ波の送電経路とその周囲とで形成される送電エリアの異物、または前記送電エリアへの出入口である扉の開放の少なくとも１つを検知する監視センサと、
定常電力レベルより小さい電力レベルの前記マイクロ波である校正マイクロ波の送電開始を前記送電部へ指示する第１指示を行って、前記受電部で受電した前記校正マイクロ波の受電情報に異常が無いか判定を行い、
前記校正マイクロ波の受電情報に異常がないと判定した場合は前記定常電力レベルの前記マイクロ波の送電へ移行させる第２指示を行い、
前記第２指示により、前記マイクロ波の送電へ移行した後、前記送電部へ前記定常電力レベルの前記マイクロ波の送電停止を前記送電部に指示する第３指示を行い、
前記第１指示から前記第３指示までの動作手順の流れの間に前記監視センサが前記送電エリアの異物、または前記扉の開放の少なくとも１つを検知した場合、前記マイクロ波の送電停止を前記送電部に指示する第４指示を行う制御部とを備えた無線電力伝送システム。
前記制御部は、前記送電部に、受電された前記校正マイクロ波の受電情報に異常がある場合は前記校正マイクロ波の送電停止を前記送電部に指示する請求項１に記載の無線電力伝送システム。
前記制御部は、前記第１指示と前記判定との間で前記校正マイクロ波の受電情報が所定のレベルになるように前記校正マイクロ波の指向性を制御する請求項１または２に記載の無線電力伝送システム。
前記制御部は、前記第４指示後に前記監視センサに検知された前記送電エリアの異物、及び前記扉の開放が検知されないようになった場合、前記第１指示を行う請求項１〜３の何れか１項に記載の無線電力伝送システム。
前記校正マイクロ波の受電情報は、受電電力またはマイクロ波受電レベルである請求項１〜４の何れか１項に記載の無線電力伝送システム。
送電部がビーム形成し、定常電力レベルより小さい電力レベルのマイクロ波である校正マイクロ波を送電する低出力送電ステップと、受電部で受電した前記校正マイクロ波の受電情報に異常が無いか判定する判定ステップと、前記判定ステップで前記校正マイクロ波の受電情報に異常がないと判定された場合は前記定常電力レベルの前記マイクロ波の送電へ移行させる高出力送電ステップと、前記高出力送電ステップにより、前記マイクロ波の送電へ移行した後、前記定常電力レベルの前記マイクロ波の送電停止を前記送電部に指示する第１の送電停止ステップと、前記低出力送電ステップから前記第１の送電停止ステップまでのステップの流れの間に、監視センサが前記送電部と前記受電部とで形成される前記マイクロ波の送電経路とその周囲とで形成される送電エリアの異物、または前記送電エリアへの出入口である扉の開放の少なくとも１つを検知した場合、前記マイクロ波の送電停止を前記送電部に指示する第２の送電停止ステップとを備えた無線電力伝送方法。
前記第２の送電停止ステップは、前記判定ステップで前記校正マイクロ波の受電情報に異常があると判定された場合は、前記校正マイクロ波の送電停止を前記送電部に指示する請求項６に記載の無線電力伝送方法。
前記低出力送電ステップと前記判定ステップとの間に、前記受電部で受電した前記校正マイクロ波の受電情報が所定のレベルとなるように前記校正マイクロ波の指向性を制御する指向性制御ステップを備えた請求項６または７に記載の無線電力伝送方法。
前記低出力送電ステップは、前記第２の送電停止ステップ後に前記監視センサにより検知された前記送電エリアの異物、及び前記扉の開放が検知されないようになった場合、前記マイクロ波の送電を再開する請求項６〜８の何れか１項に記載の無線電力伝送方法。
前記校正マイクロ波の受電情報は、受電電力またはマイクロ波受電レベルである請求項６〜９の何れか１項に記載の無線電力伝送方法。