JP7005259B2 - 送電装置、送電装置の制御方法、及びプログラム - Google Patents
送電装置、送電装置の制御方法、及びプログラム Download PDFInfo
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Description
本発明は、送電装置、送電装置の制御方法、及びプログラムに関するものである。
アレイアンテナを備える送電装置からマイクロ波を送信して、受電装置へ非接触で電力を供給する非接触給電システムが知られている。このようなシステムにおいて、送電装置は、アレイアンテナを分割することで、電力を送信できない仰角方向を補うように、受電装置に対してマイクロ波のビームの照準を定めて送信する技術が知られている(例えば、特許文献1)。
しかしながら、特許文献1に開示された技術では、送電信号の位相設定動作と送電信号による電力の送信動作とを交互に行うため、送電信号の位相設定中は電力の送信が行えず、受電装置への給電動作が不連続になる。動作するための電力を受電装置が充分に備えていない状態において、送電装置が受電装置に間欠なく電力を供給することができない場合、受電装置の動作が不安定になってしまうことがある。
そこで、本発明は、受電装置に対して間欠なく電力を供給することができる送電装置を提供することを目的とする。
本発明に係る送電装置は、無線で受電装置に電力を供給する送電装置であって、複数のアンテナをそれぞれ有し前記受電装置に電力を供給する複数のアレイ群を有し、前記アレイ群毎に前記受電装置に信号を送信可能な送信状態又は前記受電装置から信号を受信可能な受信状態のいずれかに切り替わるアレイアンテナと、前記送信状態のアレイ群のアンテナに対して送電信号を出力する送電手段と、前記アレイアンテナ及び前記送電手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記アレイアンテナから前記送電信号に応じて電力を出力し間欠なく前記受電装置に電力を供給する場合、前記複数のアレイ群のアンテナのうちの第1のアレイ群のアンテナから前記受電装置に電力を供給している間に、前記受電装置から受信した該受電装置の位置を示す信号に基づいて、前記第1のアレイ群のアンテナとは異なる第2のアレイ群のアンテナに対して出力する前記送電信号の位相の制御を行うことを特徴とする。
本発明によれば、送電装置は、受電装置に対して間欠なく電力を供給することが可能となる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
図1は、本発明の一実施形態における非接触給電システムの構成例を示すブロック図である。本実施形態における非接触給電システムは、送電装置110及び受電装置120を有する。
送電装置110は、アレイアンテナ111からマイクロ波を送信することにより受電装置120へ非接触で電力を供給する。送電装置10は、送電部112を制御することにより、アレイアンテナ111から受電装置120へ送信するマイクロ波のビーム形状を変更し、ビームの大きさと方向を制御することができる。また、送電装置110は、受電装置120から送信されたキャリブレーション信号をアレイアンテナ111により受信する。キャリブレーション信号は、受電装置120の位置を示すための信号である。
受電装置120は、送電装置110から送信されたマイクロ波を受信アンテナ121により受信することにより、送電装置110から供給される電力を受電する。また、受電装置120は、送信アンテナ122により送電装置110へ受電装置120の位置を示すキャリブレーション信号を送信する。
送電装置110と受電装置120とは、それぞれの通信部114、125により無線通信が可能であり、送電装置110と受電装置120との間で情報を送受信することができる。送電装置110と受電装置120との間で送受信される情報には、例えば受電装置120が電力を蓄積する蓄電部を持つか否かを示す第1の情報、連続送電処理の開始要求の有無を示す第2の情報、及び連続送電処理の終了要求の有無を示す第3の情報等がある。本実施形態では、これら第1~第3の情報は、受電装置120が送電装置110へ送信する。
ここで、送電装置110は、例えば受電装置120へマイクロ波で電力を供給する据え置き型の送電装置である。送電装置110の形態はこれに限らず、車のような移動体や天井、壁等に取り付けられてもよい。また、受電装置120は、送電装置110から供給される電力によって動作することができる装置である。受電装置120の形態は、車のような移動体、デジタルカメラや携帯電話のようなモバイル機器、無線インタフェースを有するメモリやバッテリ等、その形態は限定されない。また、アレイアンテナ101から送信される信号の周波数は、数GHz帯であることが望ましい。
以下、送電装置110及び受電装置120について、それぞれ説明する。
<送電装置110>
送電装置110は、アレイアンテナ111、送電部112、制御部113、及び通信部114を有する。アレイアンテナ111は、アレイ状に配置された複数のアンテナを有する。アレイアンテナ111は、例えば複数のアンテナが格子状に配置されたフェーズドアレイアンテナである。アレイアンテナ111は、複数のアンテナからなるそれぞれ独立した第1アレイ群と第2アレイ群とを有する。第1アレイ群のアンテナ及び第2アレイ群のアンテナは、それぞれ制御部113からの切り替え制御に応じて、受電装置120へ信号を送信可能な送信状態と、受電装置120から信号を受信可能な受信状態との少なくとも一方にアレイ群毎に切り替えられる。
<送電装置110>
送電装置110は、アレイアンテナ111、送電部112、制御部113、及び通信部114を有する。アレイアンテナ111は、アレイ状に配置された複数のアンテナを有する。アレイアンテナ111は、例えば複数のアンテナが格子状に配置されたフェーズドアレイアンテナである。アレイアンテナ111は、複数のアンテナからなるそれぞれ独立した第1アレイ群と第2アレイ群とを有する。第1アレイ群のアンテナ及び第2アレイ群のアンテナは、それぞれ制御部113からの切り替え制御に応じて、受電装置120へ信号を送信可能な送信状態と、受電装置120から信号を受信可能な受信状態との少なくとも一方にアレイ群毎に切り替えられる。
アレイアンテナ111は、送信状態となっている第1アレイ群へ送電部112からの第1の送電信号を受信することにより、受電装置120に電力を供給するためのマイクロ波を第1アレイ群のアンテナから出力(放射)する。また、アレイアンテナ111は、送信状態となっている第2アレイ群へ送電部112からの第2の送電信号を受信することにより、受電装置120に電力を供給するためのマイクロ波を第2アレイ群のアンテナから出力(放射)する。また、アレイアンテナ111は、受信状態となっている第1アレイ群のアンテナ又は第2アレイ群のアンテナにより、受電装置120から送信される受電装置120の位置を示すキャリブレーション信号を受信する。
アレイアンテナ111における第1アレイ群のアンテナ及び第2アレイ群のアンテナの例を図2(a)及び図2(b)に示す。図2(a)及び図2(b)において、“○”印が第1アレイ群のアンテナを示し、“×”印が第2アレイ群のアンテナを示す。例えば、図2(a)に示すように、アレイアンテナ111において、2つの領域201、202に分割し、第1アレイ群のアンテナは第1の領域201に配置され、第2アレイ群のアンテナは第2の領域202に配置されてもよい。また、例えば図2(b)に示すように、アレイアンテナ111において、上下左右の隣接する位置に異なるアレイ群のアンテナが配置されるようにして、第1アレイ群のアンテナと第2アレイ群のアンテナとが交互に配置されてもよい。
なお、図2(a)及び図2(b)に示したアレイアンテナ111における第1アレイ群のアンテナ及び第2アレイ群のアンテナの配置例は一例であり、これに限定されるものではない。例えば、2つの領域に限らず、2N個(Nは自然数)の複数の矩形領域に分割し、第1アレイ群のアンテナは(2i-1)番目(i=1~Nの自然数)の領域に配置され、第2アレイ群のアンテナは(2i)番目の領域に配置されるようにしてもよい。
送電部112は、発振回路や増幅回路などにより構成され、アレイアンテナ111が有する複数のアンテナに対して個別に送電信号を送信する。送電部112は、制御部113からの送電制御に応じて、送信状態となっている第1アレイ群へ第1の送電信号を出力し、送信状態となっている第2アレイ群へ第2の送電信号を出力する。また、送電部112は、制御部113からの位相制御に応じて、第1の送電信号及び第2の送電信号の位相を制御する。
制御部113は、送電装置110の各部を制御する。制御部113は、送電装置110の各部を制御するためのプログラムを記憶したメモリ、そのメモリに記憶されたプログラムを実行することにより制御を行うプロセッサ(CPU:Central Processing Unit)、及びタイマ等を有する。制御部113は、アレイアンテナ111の切り替え制御を行うことにより、アレイアンテナ111が有する第1アレイ群のアンテナ及び第2アレイ群のアンテナを、送信状態又は受信状態のいずれか一方に切り替える。
また、制御部113は、送電部112に対して送電制御を行うことにより、送電部112が出力する第1の送電信号及び第2の送電信号の大きさ(出力レベル)をそれぞれ制御する。制御部113は、送電部112に対して位相制御を行うことにより、送電部112が出力する第1の送電信号及び第2の送電信号の位相を制御する。制御部113は、受電装置120から受信したキャリブレーション信号の大きさを示す受信情報をアレイアンテナ111から受信する。また、制御部113は、受電装置120から受信した第1の情報、第2の情報、及び第3の情報等を通信部104から受信し、受信した情報に基づいてアレイアンテナ111及び送電部112を制御する。
通信部114は、図示しないアンテナを有し、受電装置120が有する通信部125と無線通信を行う。通信部114は、例えば受電装置120から送信される、第1の情報、第2の情報、及び第3の情報等の情報を受信可能である。なお、送電装置110が有する各機能部111~114の構成は前述した構成に限定されず、同様の機能を有する場合は、各機能部がそれぞれ複数あってもよいし、別機能を有して存在してもよいし、他の機能部と融合していてもよい。
<受電装置120>
受電装置120は、受信アンテナ121、送信アンテナ122、受電部123、制御部124、通信部125を有する。受信アンテナ121は、送電装置110が送信したマイクロ波を受信するアンテナである。受信アンテナ121がマイクロ波を受信することにより受電した送電装置110からの電力は、受電部123に供給される。また、受信アンテナ121は、受電装置120が電力を蓄積する蓄電部を有する場合、受電した送電装置110からの電力を蓄電部に供給して蓄電してもよい。また、受電装置120を動作させるための電力として使用してもよい。
受電装置120は、受信アンテナ121、送信アンテナ122、受電部123、制御部124、通信部125を有する。受信アンテナ121は、送電装置110が送信したマイクロ波を受信するアンテナである。受信アンテナ121がマイクロ波を受信することにより受電した送電装置110からの電力は、受電部123に供給される。また、受信アンテナ121は、受電装置120が電力を蓄積する蓄電部を有する場合、受電した送電装置110からの電力を蓄電部に供給して蓄電してもよい。また、受電装置120を動作させるための電力として使用してもよい。
送信アンテナ122は、制御部124からの送信制御に応じて、受電装置120の位置を示すキャリブレーション信号を送電装置110へ送信するためのアンテナである。送信アンテナ122は、図示しない送信回路を有し、制御部124からの制御信号を受け付けた場合にキャリブレーション信号を送信する。受電部123は、受信アンテナ121から供給される電力を整流して直流電力(DC電力)に変換する。
制御部124は、受電装置120の各部を制御する。制御部124は、受電装置120の各部を制御するためのプログラムを記憶したメモリ、そのメモリに記憶されたプログラムを実行することにより制御を行うプロセッサ(CPU)、及びタイマ等を有する。制御部124は、受電部123から供給される直流電力(DC電力)の大きさを判定し、判定情報を生成する。制御部124は、例えば、生成した判定情報に基づく制御信号を送信アンテナ122に出力する。制御部124は、コンパレータ回路やアナログ-デジタル変換器(ADC)等を含んで構成されてもよい。
通信部125は、図示しないアンテナを有し、受電装置110が有する通信部114と無線通信を行う。通信部125は、例えば、第1の情報、第2の情報、及び第3の情報等の情報を送電装置10へ送信可能である。なお、受電装置120が有する各機能部121~125の構成は前述した構成に限定されず、同様の機能を有する場合は、各機能部がそれぞれ複数あってもよいし、別機能を有して存在してもよいし、他の機能部と融合していてもよい。
また、本実施形態において、送電装置110は、受電装置120に対して非接触で電力を供給し、受電装置120は、送電装置110から非接触で電力を供給されるものとしたが、「非接触」を「無線」や「無接点」と言い換えてもよいものとする。
次に、本実施形態における送電装置110によって行われる処理について、図3を参照して説明する。図3は、本実施形態における送電装置110の動作例を示すフローチャートである。図3に示す動作は、送電装置110の制御部113が、図示しないメモリに記憶しているコンピュータプログラムを実行することにより実現することができる。
ステップS301では、制御部113は、受電装置120を検出する処理を行う。ステップS301における検出処理では、制御部113は、アレイアンテナ111の切り替え制御を行い、第1アレイ群のアンテナ及び第2アレイ群のアンテナの少なくともいずれか一方を送信状態に切り替える。そして、制御部113は、送電部112を制御して、送電信号に応じたマイクロ波をアレイアンテナ111から出力し送電を行う。送電部112の制御に関する設定は、例えば制御部113が有する図示しないメモリに保存してある設定を読み込んで行う。
また、ステップS301における検出処理では、制御部113は、アレイアンテナ111の切り替え制御を行い、第1アレイ群のアンテナ及び第2アレイ群のアンテナのうちの送信状態ではない方を受信状態に切り替える。そして、送電装置110は、受電装置120からのキャリブレーション信号の受信を行う。なお、第1アレイ群のアンテナ及び第2アレイ群のアンテナの両方が送信状態である場合、制御部113は、第1アレイ群のアンテナ及び第2アレイ群のアンテナのいずれか一方を受信状態に切り替えるように制御する。ここで、受電装置120は、送電装置110からの電力の供給を受けると(送電信号を受け付けると)、送信アンテナ122からキャリブレーション信号を送信するものとする。ステップS301において制御部113が受電装置120の検出処理を行った後、処理はステップS302へ進む。
ステップS302では、制御部113は、受電装置120を検出したか否かを判断する。制御部113は、受電装置120からキャリブレーション信号を受信した場合、受電装置120を検出したと判断する。制御部113が、ステップS302において受電装置120を検出したと判断した場合、処理はステップS303へ進む。一方、制御部113が、ステップS302において受電装置120を検出していないと判断した場合、処理はステップS301へ戻る。
ステップS303では、制御部113は、通信部114を介して受電装置120と通信処理を行う。制御部113は、通信部114を制御することにより、受電装置120からの第1の情報、第2の情報、及び第3の情報を受信する。ステップS304において制御部113が受電装置120と通信処理を行った後、処理はステップS304へ進む。
ステップS304では、制御部113は、受電装置120が蓄電部を持つか否かを判断する。制御部113は、ステップS303における通信処理において受電装置120から受信した第1の情報を解析することにより、受電装置120が蓄電部を持つ装置であるか否かを判断する。制御部113が、ステップS304において受電装置120が蓄電部を有する装置であると判断した場合、処理はステップS305へ進む。一方、制御部113が、ステップS304において受電装置120が蓄電部を有しない装置であると判断した場合、処理はステップS307へ進む。
ステップS305では、制御部113は、受電装置120が連続送電を要求しているか否かを判断する。ここで、連続送電とは、送電装置110から受電装置120に対して間欠なく電力が供給されることである。制御部113は、ステップS303における通信処理において受電装置20から受信した第2の情報及び第3の情報を解析することにより、受電装置120が連続送電を要求しているか否かを判断する。制御部113が、ステップS305において受電装置120が連続送電を要求していると判断した場合、処理はステップS307へ進む。一方、制御部113が、ステップS305において受電装置120が連続送電を要求していないと判断した場合、処理はステップS306へ進む。
ステップS306では、制御部113は、通常送電処理を行う。通常送電処理の詳細については、図4を参照して後述する。ステップS306において制御部113が通常送電処理を行った後、処理は終了する。
ステップS307では、制御部113は、連続送電処理を行う。連続送電処理の詳細については、図5を参照して後述する。ステップS307において制御部113が連続送電処理を行った後、処理は終了する。
また、この図3に示したステップS301~S307の処理は、終了後に更に繰り返し行われてもよい。
ステップS307では、制御部113は、連続送電処理を行う。連続送電処理の詳細については、図5を参照して後述する。ステップS307において制御部113が連続送電処理を行った後、処理は終了する。
また、この図3に示したステップS301~S307の処理は、終了後に更に繰り返し行われてもよい。
図3に示したステップS306における通常送電処理について、図4を参照して説明する。図4は、本実施形態における通常送電処理の例を示すフローチャートである。図4に示す処理は、制御部113が、図示しないメモリに記憶しているコンピュータプログラムを実行することにより実現することができる。
ステップS401では、制御部113は、受電装置120からキャリブレーション信号を受信しているか否かを判断する。制御部113は、アレイアンテナ111の切り替え制御を行い、第1アレイ群のアンテナ及び第2アレイ群のアンテナの少なくともいずれか一方を送信状態に切り替える。そして、制御部113は、送電部112を制御して、アレイアンテナ111からマイクロ波を出力し送電を行う。送電部112の制御に関する設定は、例えば制御部113が有する図示しないメモリに保存してある設定を読み込んで行う。また、制御部113は、アレイアンテナ111を切り替え制御することにより、第1アレイ群のアンテナ又は第2アレイ群のアンテナを受信状態に切り替え、アレイアンテナ111で受電装置120からのキャリブレーション信号を受信しているか否かを判断する。制御部113が、ステップS401においてキャリブレーション信号を受信していると判断した場合、処理はステップS404へ進む。一方、制御部113が、ステップS401においてキャリブレーション信号を受信していないと判断した場合、処理はステップS402へ進む。
ステップS402では、制御部113は、再送電処理を行うか否かを判断する。制御部113は、再送電処理を実行した回数(再送電回数)が所定値を超えているか否かを判断する。再送電回数が所定値を超えていると判断した場合、制御部113は、再送電処理を行わないと判断して、再送電回数をリセットし、処理はステップS407へ進む。一方、再送電回数が所定値を超えていないと判断した場合、制御部113は、再送電処理を行うと判断して、処理はステップS403へ進む。
ステップS403では、制御部113は、受電装置120へ再送電処理を行う。制御部113は、アレイアンテナ111を切り替え制御することにより、第1アレイ群のアンテナ又は第2アレイ群のアンテナを送信状態に切り替え、アレイアンテナ111からマイクロ波を出力し受電装置120への送電を行う。制御部113が、ステップS403において再送電処理を行った後、処理はステップS401へ戻る。
ステップS404では、制御部113は、キャリブレーション処理を行う。制御部113は、ステップS401において受信したキャリブレーション信号に基づいて、アレイアンテナ111のキャリブレーション信号を受信したアレイ群のアンテナについて位相を設定する位相制御を行う。制御部113が、ステップS404においてキャリブレーション処理を行った後、処理はステップS405へ進む。
ステップS405では、制御部113は、送電処理を開始する。制御部113は、アレイアンテナ111を切り替え制御することにより、ステップS404においてキャリブレーション処理の対象となったアレイ群のアンテナを送信状態に切り替え、アレイアンテナ111からマイクロ波を出力し受電装置120への送電を行う。制御部113が、ステップS405において送電処理を開始した後、処理はステップS406へ進む。
ステップS406では、制御部113は、送電処理を停止する。制御部113は、受電装置120への送電を開始してから所定の送電時間が経過した後、送電部112を制御することにより、アレイアンテナ111からのマイクロ波の出力を停止して、受電装置120への送電を停止する。制御部113が、ステップS406において送電処理を停止した後、処理はステップS407へ進む。
ステップS407では、制御部113は、通常送電処理を終了するか否かを判断する。制御部113が、ステップS407において通常送電処理を終了すると判断した場合、通常送電処理は終了する。一方、制御部113が、ステップS407において通常送電処理を終了しないと判断した場合、処理はステップS401へ戻る。
次に、図3に示したステップS307における連続送電処理について、図5を参照して説明する。図5は、本実施形態における連続送電処理の例を示すフローチャートである。図5に示す処理は、制御部113が、図示しないメモリに記憶しているコンピュータプログラムを実行することにより実現することができる。
ステップS501では、制御部113は、第1アレイ群のアンテナが受電装置120からキャリブレーション信号を受信しているか否かを判断する。制御部113は、アレイアンテナ111の切り替え制御を行い、第1アレイ群のアンテナを送信状態に切り替え、送電部112を制御して、アレイアンテナ111からマイクロ波を出力し送電を行う。送電部112の制御に関する設定は、例えば制御部113が有する図示しないメモリに保存してある設定を読み込んで行う。また、第2アレイ群のアンテナが送信状態でない場合、制御部113は、アレイアンテナ111の切り替え制御を行い、第2アレイ群のアンテナを送信状態に切り替え、送電部112を制御して、アレイアンテナ101からマイクロ波を出力し送電を行う。また、制御部113は、アレイアンテナ111を切り替え制御することにより、第1アレイ群のアンテナを受信状態に切り替える。そして、制御部113は、アレイアンテナ111が有する第1アレイ群のアンテナにより受電装置120からキャリブレーション信号を受信しているか否かを判断する。制御部113が、ステップS501においてキャリブレーション信号を受信していると判断した場合、処理はステップS504へ進む。一方、制御部113が、ステップS501においてキャリブレーション信号を受信していない判断した場合、処理はステップS502へ進む。
ステップS502では、制御部113は、第1アレイ群のアンテナによる再送電処理を行うか否かを判断する。制御部113は、再送電処理を実行した回数(再送電回数)が所定値を超えているか否かを判断する。再送電回数が所定値を超えていると判断した場合、制御部113は、第1アレイ群のアンテナによる再送電処理を行わないと判断して、再送電回数をリセットし、処理はステップS510へ進む。一方、再送電回数が所定値を超えていないと判断した場合、制御部113は、第1アレイ群のアンテナによる再送電処理を行うと判断して、処理はステップS503へ進む。
ステップS503では、制御部113は、受電装置120へ第1アレイ群のアンテナによる再送電処理を行う。制御部113は、アレイアンテナ111を切り替え制御することにより、第1アレイ群のアンテナを送信状態に切り替え、アレイアンテナ111が有する第1アレイ群のアンテナからマイクロ波を出力し受電装置120への送電を行う。制御部113が、ステップS503において第1アレイ群による再送電処理を行った後、処理はステップS501へ戻る。
ステップS504では、制御部113は、第1アレイ群のアンテナについてキャリブレーション処理を行う。制御部113は、ステップS501において受信したキャリブレーション信号に基づいて、アレイアンテナ111が有する第1アレイ群の各アンテナについて位相を設定する位相制御を行う。制御部113が、ステップS504において第1アレイ群のキャリブレーション処理を行った後、処理はステップS505へ進む。
ステップS505では、制御部113は、第1アレイ群のアンテナによる送電処理を開始する。制御部113は、アレイアンテナ111を切り替え制御することにより、第1アレイ群のアンテナを送信状態に切り替え、アレイアンテナ111が有する第1アレイ群のアンテナからマイクロ波を出力し受電装置120への送電を行う。制御部113が、ステップS505において第1アレイ群のアンテナによる送電処理を開始した後、処理はステップS506へ進む。
ステップS506では、制御部113は、電力低減処理を行う。ステップS505において第1アレイ群のアンテナによる送電処理を開始したことにより、第1アレイ群及び第2アレイ群の2つのアレイ群のアンテナにより受電装置120への送電が行われるので、制御部113は、各アンテナから送電する電力を低減させる。制御部113は、送電部112を送電制御することにより、第2の送電信号を停止するまで、第1の送電信号及び第2の送電信号の出力を下げる。電力を下げる際は、例えば第1の送電信号及び第2の送電信号を、一方の送電信号のみで送電しているときのおよそ1/√2の値に下げる。制御部113が、ステップS506において電力低減処理を行った後、処理はステップS507へ進む。
ステップS507では、制御部113は、位相重畳処理を行う。制御部113は、送電部112を位相制御することにより、第2の送電信号を停止するまで、第1の送電信号及び第2の送電信号の位相が重畳するように位相設定を行う。位相を重畳させる際は、第1アレイ群に属するアンテナの少なくとも一つが出力する信号と第2アレイ群に属するアンテナの少なくとも一つが出力する信号の位相が重畳するように位相設定を行う。制御部113が、ステップS507において位相重畳処理を行った後、処理はステップS508へ進む。
ステップS508では、制御部113は、第2アレイ群のアンテナによる送電処理が行われているか否かを判断する。制御部113は、送電部112に対して第2の送電信号を出力するように制御を行っている場合、第2アレイ群のアンテナによる送電処理が行われていると判断する。制御部113が、ステップS508において第2アレイ群のアンテナによる送電処理を行っていると判断した場合、処理はステップS509へ進む。一方、制御部113が、ステップS508において第2アレイ群のアンテナによる送電処理を行っていないと判断した場合、処理はステップS510へ進む。
ステップS509では、制御部113は、第2アレイ群のアンテナによる送電処理を停止する。制御部113は、送電部112を制御することにより、第2アレイ群のアンテナからのマイクロ波の出力を停止して、第2アレイ群のアンテナによる送電を停止する。制御部113が、ステップS509において第2アレイ群のアンテナによる送電処理を停止した後、処理はステップS510へ進む。
ステップS510では、制御部113は、連続送電処理を終了するか否かを判断する。制御部113が、ステップS510において連続送電処理を終了すると判断した場合、連続送電処理は終了する。一方、制御部113が、ステップS510において連続送電処理を終了しないと判断した場合、処理はステップS511へ進む。
ステップS511では、制御部113は、第2アレイ群のアンテナが受電装置120からキャリブレーション信号を受信しているか否かを判断する。制御部113は、アレイアンテナ111の切り替え制御を行い、第2アレイ群のアンテナを送信状態に切り替え、送電部112を制御して、アレイアンテナ111からマイクロ波を出力し送電を行う。送電部112の制御に関する設定は、例えば制御部113が有する図示しないメモリに保存してある設定を読み込んで行う。また、制御部113は、アレイアンテナ111を切り替え制御することにより、第2アレイ群のアンテナを受信状態に切り替える。そして、制御部113は、アレイアンテナ111が有する第2アレイ群のアンテナにより受電装置120からキャリブレーション信号を受信しているか否かを判断する。制御部113が、ステップS511においてキャリブレーション信号を受信していると判断した場合、処理はステップS514へ進む。一方、制御部113が、ステップS511においてキャリブレーション信号を受信していない判断した場合、処理はステップS512へ進む。
ステップS512では、制御部113は、第2アレイ群のアンテナによる再送電処理を行うか否かを判断する。制御部113は、再送電処理を実行した回数(再送電回数)が所定値を超えているか否かを判断する。再送電回数が所定値を超えていると判断した場合、制御部113は、第2アレイ群のアンテナによる再送電処理を行わないと判断して、再送電回数をリセットし、処理はステップS520へ進む。一方、再送電回数が所定値を超えていないと判断した場合、制御部113は、第2アレイ群のアンテナによる再送電処理を行うと判断して、処理はステップS513へ進む。
ステップS513では、制御部113は、受電装置120へ第2アレイ群のアンテナによる再送電処理を行う。制御部113は、アレイアンテナ111を切り替え制御することにより、第2アレイ群のアンテナを送信状態に切り替え、アレイアンテナ111が有する第2アレイ群のアンテナからマイクロ波を出力し受電装置120への送電を行う。制御部113が、ステップS513において第2アレイ群による再送電処理を行った後、処理はステップS511へ戻る。
ステップS514では、制御部113は、第2アレイ群のアンテナについてキャリブレーション処理を行う。制御部113は、ステップS511において受信したキャリブレーション信号に基づいて、アレイアンテナ111が有する第2アレイ群の各アンテナについて位相を設定する位相制御を行う。制御部113が、ステップS514において第2アレイ群のキャリブレーション処理を行った後、処理はステップS515へ進む。
ステップS515では、制御部113は、第2アレイ群のアンテナによる送電処理を開始する。制御部113は、アレイアンテナ111を切り替え制御することにより、第2アレイ群のアンテナを送信状態に切り替え、アレイアンテナ111が有する第2アレイ群のアンテナからマイクロ波を出力し受電装置120への送電を行う。制御部113が、ステップS515において第2アレイ群のアンテナによる送電処理を開始した後、処理はステップS516へ進む。
ステップS516では、制御部113は、電力低減処理を行う。ステップS515において第2アレイ群のアンテナによる送電処理を開始したことにより、第1アレイ群及び第2アレイ群の2つのアレイ群のアンテナにより受電装置120への送電が行われるので、制御部113は、各アンテナから送電する電力を低減させる。制御部113は、送電部112を送電制御することにより、第1の送電信号を停止するまで、第1の送電信号及び第2の送電信号の出力を下げる。電力を下げる際は、例えば第1の送電信号及び第2の送電信号を、一方の送電信号のみで送電しているときのおよそ1/√2の値に下げる。制御部113が、ステップS516において電力低減処理を行った後、処理はステップS517へ進む。
ステップS517では、制御部113は、位相重畳処理を行う。制御部113は、送電部112を位相制御することにより、第1の送電信号を停止するまで、第1の送電信号及び第2の送電信号の位相が重畳するように位相設定を行う。位相を重畳させる際は、第1アレイ群に属するアンテナの少なくとも一つが出力する信号と第2アレイ群に属するアンテナの少なくとも一つが出力する信号の位相が重畳するように位相設定を行う。制御部113が、ステップS517において位相重畳処理を行った後、処理はステップS518へ進む。
ステップS518では、制御部113は、第1アレイ群のアンテナによる送電処理が行われているか否かを判断する。制御部113は、送電部112に対して第1の送電信号を出力するように制御を行っている場合、第1アレイ群のアンテナによる送電処理が行われていると判断する。制御部113が、ステップS518において第1アレイ群のアンテナによる送電処理を行っていると判断した場合、処理はステップS519へ進む。一方、制御部113が、ステップS518において第1アレイ群のアンテナによる送電処理を行っていないと判断した場合、処理はステップS520へ進む。
ステップS519では、制御部113は、第1アレイ群のアンテナによる送電処理を停止する。制御部113は、送電部112を制御することにより、第1アレイ群のアンテナからのマイクロ波の出力を停止して、第1アレイ群のアンテナによる送電を停止する。制御部113が、ステップS519において第1アレイ群のアンテナによる送電処理を停止した後、処理はステップS520へ進む。
ステップS520では、制御部113は、連続送電処理を終了するか否かを判断する。制御部113が、ステップS520において連続送電処理を終了すると判断した場合、連続送電処理は終了する。一方、制御部113が、ステップS520において連続送電処理を終了しないと判断した場合、処理はステップS501へ戻る。
本実施形態における連続送電処理時の第1アレイ群及び第2アレイ群の動作タイミングについて、図6を参照して説明する。図6に示すように、時刻T601において、第2アレイ群のアンテナの送電処理603が開始される。第2アレイ群のアンテナの送電処理603では、アレイアンテナ111が有する第2アレイ群のアンテナは送信状態に設定される。また、送電部112から第2の送電信号がアレイアンテナ111に出力され、第2アレイ群のアンテナからマイクロ波が出力され受電装置120への送電が行われる。
その後、時刻T602において、第1アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理601が開始される。第1アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理601では、アレイアンテナ111が有する第1アレイ群のアンテナは受信状態に設定され、受電装置120からキャリブレーション信号を受信し、第1の送電信号の位相設定が行われる。
第1アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理601が終了した後の時刻T603において、第1アレイ群のアンテナの送電処理602が開始される。第1アレイ群のアンテナの送電処理602では、アレイアンテナ111が有する第1アレイ群のアンテナは送信状態に設定される。また、送電部112から第1の送電信号がアレイアンテナ111に出力され、第1アレイ群のアンテナからマイクロ波が出力され受電装置120への送電が行われる。
その後、時刻T604において、第2アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理604が開始される。第2アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理604では、アレイアンテナ111が有する第2アレイ群のアンテナは受信状態に設定され、受電装置120からキャリブレーション信号を受信し、第2の送電信号の位相設定が行われる。
第2アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理604が終了した後の時刻T605において、第2アレイ群のアンテナの送電処理が開始される。また、その後の時刻T606において、第1アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理が開始される。以降、第1アレイ群のアンテナについて、キャリブレーション処理601と送電処理602が交互に繰り返され、第2アレイ群のアンテナについて、キャリブレーション処理603と送電処理604が交互に繰り返される。
本実施形態では、図6に示されるように、第1アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理601は、第2アレイ群のアンテナの送電処理603を行っている間に実行される。また、第2アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理604は、第1アレイ群のアンテナの送電処理602を行っている間に実行される。送電装置110は、このように一方のアレイ群のアンテナが送電処理を行っている間に他方のアレイ群のアンテナのキャリブレーション処理を行うように第1アレイ群と第2アレイ群が動作する。これにより、第1アレイ群のアンテナ及び第2アレイ群のアンテナのいずれか一方が常に送電状態になるため、受電装置120へ間欠なく電力を供給する連続送電が可能となる。
本実施形態によれば、以上のように送電装置110が動作処理を行うことで、送電装置110は、受電装置120に対して間欠なく電力を供給することが可能となる。
なお、前述した説明では、送電装置110は、1つの受電装置120へ送電を行うようにしているが、さらに他の受電装置へ送電を行うようにしてもよい。送電装置110は、受電装置120以外の他の受電装置へ送電を行う場合、アレイアンテナ111において、第1アレイ群及び第2アレイ群を更に、第3アレイ群、第4アレイ群、第5アレイ群、及び第6アレイ群の4つのアレイ群に分割する。この場合、送電装置110は、例えば第3アレイ群のアンテナ及び第4アレイ群のアンテナを用いることにより、受電装置120へ連続送電処理を行うことが可能となる。また、送電装置110は、第5アレイ群のアンテナ及び第6アレイ群のアンテナを用いることにより、受電装置120以外の他の受電装置へ連続送電処理を行うことが可能となる。
また、送電部112は、制御部113からの送電制御により、送信状態となっている第3アレイ群、第4アレイ群、第5アレイ群、及び第6アレイ群に対して、第3の送電信号、第4の送電信号、第5の送電信号、及び第6の送電信号をそれぞれ出力する。また、送電部112は、制御部113からの位相制御により、第3の送電信号、第4の送電信号、第5の送電信号、及び第6の送電信号の位相を制御する。
アレイアンテナ111における第3アレイ群、第4アレイ群、第5アレイ群、及び第6アレイ群の4つのアレイ群のアンテナの例を図7(a)及び図7(b)に示す。図7(a)及び図7(b)において、“○”印が第3アレイ群のアンテナを示し、“×”印が第4アレイ群のアンテナを示し、“△”印が第5アレイ群のアンテナを示し、“▽”印が第6アレイ群のアンテナを示す。
例えば、図7(a)に示すように、アレイアンテナ111において、第3アレイ群、第4アレイ群、第5アレイ群、第6アレイ群の4つのアレイ群のアンテナは、領域毎に分割して配置されてもよい。また、例えば図7(b)に示すように、アレイアンテナ111において、第3アレイ群、第4アレイ群、第5アレイ群、第6アレイ群の4つのアレイ群のアンテナは、交互に配置されてもよい。
第3アレイ群、第4アレイ群、第5アレイ群、及び第6アレイ群の4つのアレイ群に分割した場合の連続送電処理時の各アレイ群の動作タイミングについて、図8を参照して説明する。図8に示すように、時刻T801において、第4アレイ群のアンテナの送電処理803が開始される。第4アレイ群のアンテナの送電処理803では、アレイアンテナ111が有する第4アレイ群のアンテナは送信状態に設定される。また、送電部112から第4の送電信号がアレイアンテナ111に出力され、第4アレイ群のアンテナからマイクロ波が出力され受電装置120への送電が行われる。
その後、時刻T802において、第3アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理801が開始される。第3アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理801では、アレイアンテナ111が有する第3アレイ群のアンテナは受信状態に設定され、受電装置120からキャリブレーション信号を受信し、第3の送電信号の位相設定が行われる。
第3アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理801が終了した後の時刻T803において、第3アレイ群のアンテナの送電処理802が開始される。第3アレイ群のアンテナの送電処理802では、アレイアンテナ111が有する第3アレイ群のアンテナは送信状態に設定される。また、送電部112から第3の送電信号がアレイアンテナ111に出力され、第3アレイ群のアンテナからマイクロ波が出力され受電装置120への送電が行われる。
その後、時刻T804において、第4アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理804が開始される。第4アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理804では、アレイアンテナ111が有する第4アレイ群のアンテナは受信状態に設定され、受電装置120からキャリブレーション信号を受信し、第4の送電信号の位相設定が行われる。
第4アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理804が終了した後の時刻T805において、第4アレイ群のアンテナの送電処理が開始される。また、その後の時刻T806において、第3アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理が開始される。以降、第3アレイ群のアンテナについて、キャリブレーション処理801と送電処理802が交互に繰り返され、第4アレイ群のアンテナについて、キャリブレーション処理803と送電処理804が交互に繰り返される。
同様に、時刻T811において、第6アレイ群のアンテナの送電処理813が開始される。第6アレイ群のアンテナの送電処理813では、アレイアンテナ111が有する第6アレイ群のアンテナは送信状態に設定される。また、送電部112から第6の送電信号がアレイアンテナ111に出力され、第6アレイ群のアンテナからマイクロ波が出力され他の受電装置への送電が行われる。
その後、時刻T812において、第5アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理811が開始される。第5アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理811では、アレイアンテナ111が有する第5アレイ群のアンテナは受信状態に設定され、受電装置120からキャリブレーション信号を受信し、第5の送電信号の位相設定が行われる。
第5アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理811が終了した後の時刻T813において、第5アレイ群のアンテナの送電処理812が開始される。第5アレイ群のアンテナの送電処理812では、アレイアンテナ111が有する第5アレイ群のアンテナは送信状態に設定される。また、送電部112から第5の送電信号がアレイアンテナ111に出力され、第5アレイ群のアンテナからマイクロ波が出力され他の受電装置への送電が行われる。
その後、時刻T814において、第6アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理814が開始される。第6アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理814では、アレイアンテナ111が有する第6アレイ群のアンテナは受信状態に設定され、受電装置120からキャリブレーション信号を受信し、第6の送電信号の位相設定が行われる。
第6アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理814が終了した後の時刻T815において、第6アレイ群のアンテナの送電処理が開始される。また、その後の時刻T816において、第5アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理が開始される。以降、第5アレイ群のアンテナについて、キャリブレーション処理811と送電処理812が交互に繰り返され、第6アレイ群のアンテナについて、キャリブレーション処理813と送電処理814が交互に繰り返される。
図8に示されるように、第3アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理801は、第4アレイ群のアンテナの送電処理803を行っている間に実行される。また、第4アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理804は、第3アレイ群のアンテナの送電処理802を行っている間に実行される。送電装置110は、このように一方のアレイ群のアンテナが送電処理を行っている間に他方のアレイ群のアンテナのキャリブレーション処理を行うように第3アレイ群と第4アレイ群が動作する。これにより、第3アレイ群のアンテナ及び第4アレイ群のアンテナのいずれか一方が常に送電状態になるため、受電装置120へ間欠なく電力を供給する連続送電が可能となる。
また、第5アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理811は、第6アレイ群のアンテナの送電処理813を行っている間に実行される。また、第6アレイ群のアンテナのキャリブレーション処理814は、第5アレイ群のアンテナの送電処理812を行っている間に実行される。送電装置110は、このように一方のアレイ群のアンテナが送電処理を行っている間に他方のアレイ群のアンテナのキャリブレーション処理を行うように第5アレイ群と第6アレイ群が動作する。これにより、第5アレイ群のアンテナ及び第6アレイ群のアンテナのいずれか一方が常に送電状態になるため、他の受電装置へ間欠なく電力を供給する連続送電が可能となる。
(本発明の他の実施形態)
本発明は、前述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読み出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
本発明は、前述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読み出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
なお、前記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
110:送電装置 111:アレイアンテナ 112:送信部 113:制御部 114:通信部 120:受電装置 121:受信アンテナ 122:送信アンテナ 123:受電部 124:制御部 125:通信部
Claims (9)
- 無線で受電装置に電力を供給する送電装置であって、
複数のアンテナをそれぞれ有し前記受電装置に電力を供給する複数のアレイ群を有し、前記アレイ群毎に前記受電装置に信号を送信可能な送信状態又は前記受電装置から信号を受信可能な受信状態のいずれかに切り替わるアレイアンテナと、
前記送信状態のアレイ群のアンテナに対して送電信号を出力する送電手段と、
前記アレイアンテナ及び前記送電手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記アレイアンテナから前記送電信号に応じて電力を出力し間欠なく前記受電装置に電力を供給する場合、前記複数のアレイ群のアンテナのうちの第1のアレイ群のアンテナから前記受電装置に電力を供給している間に、前記受電装置から受信した該受電装置の位置を示す信号に基づいて、前記第1のアレイ群のアンテナとは異なる第2のアレイ群のアンテナに対して出力する前記送電信号の位相の制御を行うことを特徴とする送電装置。 - 前記制御手段は、前記第1のアレイ群のアンテナから前記受電装置に電力を供給している間に、前記第2のアレイ群のアンテナを前記受信状態に切り替えて前記受電装置からの前記受電装置の位置を示す信号を受信させ、受信された信号に基づいて前記第2のアレイ群のアンテナに対して出力する前記送電信号の位相の制御を行った後に、前記第2のアレイ群のアンテナから前記受電装置に電力を供給するよう前記第2のアレイ群のアンテナを前記送信状態に切り替えることを特徴とする請求項1記載の送電装置。
- 前記アレイアンテナが有する2つの前記アレイ群のアンテナにより前記受電装置に電力を供給し、
前記制御手段は、前記2つのアレイ群の一方のアレイ群のアンテナから前記受電装置に電力を供給している間に、他方のアレイ群のアンテナに対して出力する前記送電信号の位相の制御を行う処理と、前記他方のアレイ群のアンテナから前記受電装置に電力を供給している間に、前記一方のアレイ群のアンテナに対して出力する前記送電信号の位相の制御を行う処理とを交互に行うことを特徴とする請求項1又は2記載の送電装置。 - 前記制御手段は、前記受電装置から受信した情報に基づいて、前記受電装置が電力を蓄積する蓄電手段を有していないと判断した場合、前記アレイアンテナから前記送電信号に応じて電力を出力し間欠なく前記受電装置に電力を供給するよう制御することを特徴とする請求項1~3の何れか1項に記載の送電装置。
- 前記制御手段は、前記受電装置から受信した情報に基づいて、前記受電装置からの要求があったと判断した場合、前記アレイアンテナから前記送電信号に応じて電力を出力し間欠なく前記受電装置に電力を供給するよう制御することを特徴とする請求項1~4の何れか1項に記載の送電装置。
- 前記アレイアンテナは、分割した複数の領域毎に前記アレイ群のアンテナを配置したことを特徴とする請求項1~5の何れか1項に記載の送電装置。
- 前記アレイアンテナは、前記アレイ群のアンテナを交互に配置したことを特徴とする請求項1~5の何れか1項に記載の送電装置。
- 複数のアンテナをそれぞれ有し無線で受電装置に電力を供給する複数のアレイ群を有するアレイアンテナを備える送電装置の制御方法であって、
前記アレイアンテナの前記アレイ群毎に前記受電装置に信号を送信可能な送信状態又は前記受電装置から信号を受信可能な受信状態のいずれかに切り替える切り替え工程と、
前記送信状態のアレイ群のアンテナに対して送電手段が送電信号を出力する送電工程と、
前記アレイアンテナ及び前記送電手段を制御する制御工程とを有し、
前記制御工程では、前記アレイアンテナから前記送電信号に応じて電力を出力し間欠なく前記受電装置に電力を供給する場合、前記複数のアレイ群のアンテナのうちの第1のアレイ群のアンテナから前記受電装置に電力を供給している間に、前記受電装置から受信した該受電装置の位置を示す信号に基づいて、前記第1のアレイ群のアンテナとは異なる第2のアレイ群のアンテナに対して出力する前記送電信号の位相の制御を行うことを特徴とする送電装置の制御方法。 - 請求項1~7の何れか1項に記載の送電装置の各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
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