JPWO2015115041A1 - 無線電力伝送の制御装置、無線電力伝送システムおよび無線電力伝送の制御方法 - Google Patents
無線電力伝送の制御装置、無線電力伝送システムおよび無線電力伝送の制御方法Info
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Abstract
Description
図1は、本発明の第1の実施形態にかかる無線電力伝送の制御装置11の構成を示すブロック図である。本実施形態における制御装置11は、データ収集部12、データ予測部13およびパラメータ制御部14を有する。この制御装置11は、無人ヘリコプターまたはAUV等である移動体に搭載される。以下、各構成要素について説明する。
次に、本実施形態による制御装置11の効果について説明する。例えば、本実施形態の制御装置11を海水中での無線電力伝送に適用した場合を考える。海水中では、海水の温度変動が定常的かつ不規則に発生することが想定される。海水の温度が変化すると、海水の導電率が変化する。海水の導電率が変化すると、送受電アンテナの負荷状態が変動する。そのため、無線電力伝送を安定に行うには、その変動分の補償が必要となる。なお、環境変動の一因として、海水の温度変動を例にして以下では説明するが、環境変動の要因はこれに限らない。移動体の位置や姿勢、周辺の伝送媒体の誘電率や透磁率等、様々な要因が変動した場合にも同様の制御が可能であり同様の効果が得られることは言うまでもない。
図5は、本発明の第2の実施形態にかかる無線電力伝送の制御装置21の構成を示すブロック図である。図1に示す制御装置11の構成と図5に示す制御装置21の構成との差異は、データ収集部22にある。すなわち、本実施形態のデータ収集部22は、センサ221、センサ222、センサ223等の複数のセンサから構成されている。具体的には例えば、センサ221およびセンサ222は温度センサで、センサ223は流速センサで構成されている。その他の制御装置21の構成は第1の実施形態と同一である。なお、データ収集部22の構成について、温度センサおよび流速センサの場合を例にして説明を進めていくが、センサの種類はこれらに限られない。圧力センサ、ジャイロセンサ、速度計、カメラ、音響センサ、等の種々のセンサおよびセンサに準ずる機器を用いることができる。
本実施形態によれば、予測された将来の環境変動に対応した制御パラメータを用いて無線電力伝送を制御することが可能となる。その結果、環境変動が連続して発生している空中や水中などの環境下であっても、安定して給電することができるという効果を奏する。
図7は、本発明の第3の実施形態にかかる無線電力伝送の制御装置31の構成を示すブロック図である。図5に示す第2の実施形態にかかる制御装置21の構成と図7に示す制御装置31の構成との差異は、移動体制御部35およびアンテナ制御部36を含む点にある。そして、移動体制御部35は、姿勢制御部351、姿勢制御部352、姿勢制御部353等の複数の制御部から構成されている。具体的には、姿勢制御部351は移動体のX軸に関する姿勢を制御し、姿勢制御部352は移動体のY軸に関する姿勢を制御し、姿勢制御部353は移動体のZ軸に関する姿勢を制御する機構を備える。また、アンテナ制御部36は、負荷制御部361、周波数制御部362等の複数の制御部から構成されている。具体的には、負荷制御部361はアンテナの最適負荷を制御する機構を備え、周波数制御部362はアンテナの最適周波数を制御する機構を備えている。その他の制御装置31の構成は第2の実施形態と同一である。なお、制御パラメータについて、パラメータ制御部34が、移動体のX、YおよびZ軸に関する姿勢並びにアンテナの最適負荷および周波数を制御する場合を例にして説明を進めていくが、制御パラメータの種類はこれらに限られない。異なる制御パラメータを制御対象としても良い。
本実施形態の制御装置31によれば、予測された将来の環境変動に対応した制御パラメータを用いて無線電力伝送を制御することが可能となる。その結果、環境変動が連続して発生している空中や水中などの環境下であっても、安定して給電することができるという効果を奏する。
図8は、本発明の第4の実施形態にかかる無線電力伝送の制御装置41の構成を示すブロック図である。図5に示す第2の実施形態にかかる制御装置21の構成と図8に示す制御装置41の構成との差異は、移動体制御部45およびアンテナ制御部46を含む点にある。そして、移動体制御部45は、姿勢制御部451、姿勢制御部452、姿勢制御部453等の複数の制御部から構成されている。
本実施形態の制御装置41によれば、予測された将来の環境変動に対応した制御パラメータを用いて無線電力伝送を制御することが可能となる。その結果、環境変動が連続して発生している空中や水中などの環境下であっても、安定して給電することができるという効果を奏する。
図9は、本発明の第5の実施形態にかかる無線電力伝送システムの構成を示す模式図である。まず、本実施形態の構成について説明する。潜水艇などである移動体57は、海水中で稼働し、制御装置51、受電アンテナ503および移動体バッテリー504を具備している。そして、母船50は、海上に浮かび、少なくとも送電アンテナ502を具備している。以下、各構成要素について説明する。
以上説明してきた動作によって、海中において移動体57の揺れが定常的かつ不規則に発生する環境下においても、その移動体57の揺れを予測して無線電力伝送を行うことができる。その結果、母船50から海水中の移動体57に安定的に無線電力伝送することが可能となる。本実施形態の無線電力伝送システムによれば、制御装置51が予測された将来の環境変動に対応した制御パラメータを用いて無線電力伝送を制御することができるので、移動体57への充電効率が向上する。その結果、充電に関わる時間を短くでき、海底地形探査効率を向上させることができるという効果を奏する。
次に、図15乃至図18を用いて、第5の実施形態の変形例について説明する。図15は、本変形例にかかる無線電力伝送システムの構成を示す模式図である。なお、本変形例の無線電力伝送システムは、上述の第5の実施形態に記載の無線電力伝送システムの構成と同一であるため、その説明を省略する。
すなわち、データ予測部63は、将来の揺れ情報を推定し、上記式(1)に表される予測関数を作成する。なお、本実施例においては、xを送電アンテナと受電アンテナの相対距離、として説明を行うが、xはこれに限定されるものではなく、媒質の導電率や誘電率等の種々のパラメータであっても良い。
y=g(x)=g(f(t))・・・式(2)
と表すことができる。この式を用いることで、予測したxに応じた最適な制御パラメータyを決定することができる。
12、22、32、42、52 データ収集部
13、23、33、43、53 データ予測部
14、24、34、44、54 パラメータ制御部
15、25、35、45、55 移動体制御部
16、26、36、46、56、66 アンテナ制御部
17、27、37、47、57 移動体
50 母船
221、222、223、321、322、323、421、422、423 センサ
351、352、353、451、452、453 姿勢制御部
361、461 負荷制御部
362、462 周波数制御部
503 受電アンテナ
502 送電アンテナ
504 移動体バッテリー
Claims (10)
- 移動体に備えられた受電アンテナを介して電力を無線で伝送する際の伝送媒体の特性を示すデータを取得するデータ収集手段と、
前記データを用いて前記伝送媒体の特性の変化を予測した予測伝送特性を導出し、前記予測伝送特性に対応した制御パラメータを算出するデータ予測手段と、
前記制御パラメータを用いて前記移動体および前記受電アンテナの制御を行うパラメータ制御手段と、を有する無線電力伝送の制御装置。 - 前記制御パラメータは、前記移動体の位置を定めるパラメータ、前記受電アンテナの周波数を定めるパラメータおよび前記受電アンテナの負荷を定めるパラメータを含む請求項1に記載の無線電力伝送の制御装置。
- 前記データ収集手段は、前記データを検出する複数のセンサを備え、
前記センサは、前記伝送媒体の異なる特性を検出する請求項1または2に記載の無線電力伝送の制御装置。 - 前記制御パラメータは、電力伝送効率を最適化するパラメータである請求項1から3のいずれか一項に記載の無線電力伝送の制御装置。
- 前記制御パラメータは、前記制御を行う際の応答速度が最適であるパラメータである請求項1から4のいずれか一項に記載の無線電力伝送の制御装置。
- 前記移動体の位置を制御する移動体制御手段をさらに備え、
前記移動体制御手段は、座標系の各軸に対応する複数の姿勢制御手段を含む請求項1から5のいずれか一項に記載の無線電力伝送の制御装置。 - 前記受電アンテナの制御を行うアンテナ制御手段をさらに備え、
前記アンテナ制御手段は、前記受動アンテナの負荷を制御する負荷制御手段と、
前記受動アンテナの周波数を制御する周波数制御手段と、を含む請求項1から6のいずれか一項に記載の無線電力伝送の制御装置。 - 前記伝送媒体は海水であり、前記特性は前記海水の温度、流速および圧力の少なくとも一つを含む請求項1から7のいずれか一項に記載の無線電力伝送の制御装置。
- 移動体に備えられた受電アンテナを介して電力を無線で伝送する際の伝送媒体の特性を示すデータを取得し、
前記データを用いて前記伝送媒体の特性の変化を予測した予測伝送特性を導出し、
前記予測伝送特性に対応した制御パラメータを算出し、
前記制御パラメータを用いて前記移動体および前記受電アンテナの制御を行う無線電力伝送の制御方法。 - 請求項1から8のいずれか一項に記載の無線電力伝送の制御装置および受電アンテナを備える移動体と、
前記移動体に電力を無線で送信する電力送信装置と、を含み、
前記無線電力伝送の制御装置は、無線電力伝送の周波数および電力伝送効率の目標値を含む伝送情報を決定し、
前記移動体は、前記伝送情報を前記電力送信装置に送信する無線電力伝送システム。
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