特開 2023-5860 電子機器、ワイヤレス電力伝送システム、制御方法及び制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023005860

(43)【公開日】2023-01-18

(54)【発明の名称】電子機器、ワイヤレス電力伝送システム、制御方法及び制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/20 20160101AFI20230111BHJP

   H02J 50/80 20160101ALI20230111BHJP

【ＦＩ】

H02J50/20

H02J50/80

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021108080

(22)【出願日】2021-06-29

(71)【出願人】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 裕也

(72)【発明者】

【氏名】河合 克敏

(72)【発明者】

【氏名】中舎 朋之

(57)【要約】

【課題】給電用の電波を用いて、被給電側の規定信号の送信周期を変更すること。
【解決手段】例えば、電子機器は、電波を送信する送信部１３と、電波を受信する受信部１４と、受信した前記電波に含まれる規定信号から受信装置の移動の速度、及び、自機と前記受信装置との間の伝搬路で変動する速度の少なくとも一方を推定する推定部１５と、推定された速度から規定信号の送信周期を決定する決定部１８Ａと、決定された送信周期を、給電用に割り当てられたチャネル内にて、送信する電波の中心周波数をずらした値により受信装置に指示する指示部１８Ｂと、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電波を送信する送信部と、
電波を受信する受信部と、
受信した前記電波に含まれる規定信号から受信装置の移動の速度、及び、自機と前記受信装置との間の伝搬路で変動する速度の少なくとも一方を推定する推定部と、
推定された前記速度から前記規定信号の送信周期を決定する決定部と、
決定された前記送信周期を、給電用に割り当てられたチャネル内にて、送信する前記電波の中心周波数をずらした値により前記受信装置に指示する指示部と、
を備える電子機器。

【請求項2】

請求項１に記載の電子機器において、
前記指示部は、
現在の前記送信周期に対して、頻度を変えない場合、ダウンリンクで使用する給電用の電波の中心周波数をずらすことなく、元の中心周波数でダウンリンクの給電用の電波を送信する、電子機器。

【請求項3】

請求項１に記載の電子機器において、
前記中心周波数のずらし幅については、ワイヤレス給電用に割り当てられたチャネル内で収まる量のずれである、電子機器。

【請求項4】

請求項１に記載の電子機器において、
推定された前記速度と送信する前記電波の前記中心周波数をずらす値との関係を示す管理データを記憶する記憶部を備え、
前記指示部は、決定された前記送信周期を、前記管理データに基づいて送信する前記電波の前記中心周波数をずらした値により前記受信装置に指示する、電子機器。

【請求項5】

請求項１に記載の電子機器において、
前記推定された速度と前記送信する電波の中心周波数をずらす値と値の関係を示す関係式を格納する格納部を備え、
前記指示部は、前記関係式に基づいて前記指示を行う、電子機器。

【請求項6】

電子機器と、
前記電子機器から受信した電波によって給電される被給電装置と、
を備え、
前記電子機器は、
電波を送信する送信部と、
電波を受信する受信部と、
受信した前記電波に含まれる規定信号から受信装置の移動の速度、及び、自機と前記受信装置との間の伝搬路変動の速度の少なくとも一方を推定する推定部と、
推定された前記速度から前記規定信号の送信周期を決定する決定部と、
決定された前記送信周期を、給電用に割り当てられたチャネル内にて、送信する前記電波の中心周波数をずらした値により前記受信装置に指示する指示部と、
を備え、
前記被給電装置は、
前記規定信号を前記電子機器に送信する第２送信部と、
受信した前記電波の中心周波数に基づいて前記規定信号の前記送信周期を設定する第２制御部と、
を備えるワイヤレス電力伝送システム。

【請求項7】

電波を送信する送信部と電波を受信する受信部と、を備える電子機器が、
受信した前記電波に含まれる規定信号から受信装置の移動の速度、及び、自機と前記受信装置との間の伝搬路で変動する速度の少なくとも一方を推定すること、
推定された前記速度から前記規定信号の送信周期を決定すること、
決定された前記送信周期を、給電用に割り当てられたチャネル内にて、送信する前記電波の中心周波数をずらした値により前記受信装置に指示すること、
を含む制御方法。

【請求項8】

電波を送信する送信部と電波を受信する受信部と、を備える電子機器に、
受信した前記電波に含まれる規定信号から受信装置の移動の速度、及び、自機と前記受信装置との間の伝搬路で変動する速度の少なくとも一方を推定すること、
推定された前記速度から前記規定信号の送信周期を決定すること、
決定された前記送信周期を、給電用に割り当てられたチャネル内にて、送信する前記電波の中心周波数をずらした値により前記受信装置に指示すること、
を実行させる制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、電子機器、ワイヤレス電力伝送システム、制御方法及び制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、移動体の走行速度が速くなるほど光通信路側機へのアップリンク信号の送信周期を短く設定し、走行速度が遅くなるほどアップリンク信号の送信間隔を長く設定する光通信装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１８７８５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来技術では、アップリンク信号を送信する送信側で送信周期を変更の処理を実行するため、送信側で複雑な処理を行う構成が必要であった。このため、ワイヤレス電力伝送では、エネルギー効率の観点から、被給電装置（受信装置）から送信装置へのアップリンク信号を送信する時間や頻度を改善する余地があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

態様の１つに係る電子機器は、電波を送信する送信部と、電波を受信する受信部と、受信した前記電波に含まれる規定信号から受信装置の移動の速度、及び、自機と前記受信装置との間の伝搬路で変動する速度の少なくとも一方を推定する推定部と、推定された前記速度から前記規定信号の送信周期を決定する決定部と、決定された前記送信周期を、給電用に割り当てられたチャネル内にて、送信する前記電波の中心周波数をずらした値により前記受信装置に指示する指示部と、を備える。

【0006】

態様の１つに係るワイヤレス電力伝送システムは、電子機器と、前記電子機器から受信した電波によって給電される被給電装置と、を備え、前記電子機器は、電波を送信する送信部と、電波を受信する受信部と、受信した前記電波に含まれる規定信号から受信装置の移動の速度、及び、送信装置と前記受信装置との間の伝搬路変動の速度の少なくとも一方を推定する推定部と、推定された前記速度から前記規定信号の送信周期を決定する決定部と、決定された前記送信周期を、給電用に割り当てられたチャネル内にて、送信する前記電波の中心周波数をずらした値により前記受信装置に指示する指示部と、を備え、前記被給電装置は、前記規定信号を前記電子機器に送信する第２送信部と、受信した前記電波の中心周波数に基づいて前記規定信号の前記送信周期を設定する第２制御部と、を備える。

【0007】

態様の１つに係る制御方法は、電波を送信する送信部と電波を受信する受信部と、を備える電子機器が、受信した前記電波に含まれる規定信号から受信装置の移動の速度、及び、送信装置と前記受信装置との間の伝搬路で変動する速度の少なくとも一方を推定すること、推定された前記速度から前記規定信号の送信周期を決定すること、決定された前記送信周期を、給電用に割り当てられたチャネル内にて、送信する前記電波の中心周波数をずらした値により前記受信装置に指示すること、を含む。

【0008】

態様の１つに係る制御プログラムは、電波を送信する送信部と電波を受信する受信部と、を備える電子機器に、受信した前記電波に含まれる規定信号から受信装置の移動の速度、及び、送信装置と前記受信装置との間の伝搬路で変動する速度の少なくとも一方を推定すること、推定された前記速度から前記規定信号の送信周期を決定すること、決定された前記送信周期を、給電用に割り当てられたチャネル内にて、送信する前記電波の中心周波数をずらした値により前記受信装置に指示すること、を実行させる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの概要を説明するための図である。

【図2】図２は、実施形態に係る親機の構成の一例を示す図である。

【図3】図３は、実施形態に係る子機の構成の一例を示す図である。

【図4】図４は、実施形態に係る管理データの一例を示す図である。

【図5】図５は、実施形態に係る親機が実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図6】図６は、実施形態に係る割当チャネルと中心周波数との関係を説明するための図である。

【図7】図７は、実施形態に係る子機が実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図8】図８は、実施形態に係る管理データの他の一例を示す図である。

【図9】図９は、実施形態に係る親機が実行する処理手順の他の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本出願に係る電子機器、ワイヤレス電力伝送システム、制御方法及び制御プログラム等を実施するための複数の実施形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。以下の説明において、同様の構成要素について同一の符号を付すことがある。さらに、重複する説明は省略することがある。

【0011】

図１は、実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの概要を説明するための図である。図１に示すシステム１は、例えば、マイクロ波伝送型（空間伝送型）のワイヤレス電力伝送が可能なワイヤレス電力伝送システムを含む。ワイヤレス電力伝送は、例えば、ケーブルやプラグを用いることなく、電力を伝送することが可能な仕組みである。マイクロ波伝送型のシステム１は、エネルギー伝送として電波（マイクロ波）を使用するため、周波数を狭帯域かつ無変調波を使用する。システム１は、例えば、複数の周波数帯で電力を伝送する。複数の周波数帯は、例えば、日本では、９２０ＭＨｚ、２．４ＧＨｚ、５．７ＧＨｚ等を含む。本実施形態では、システム１は、状況に適した給電効率の向上及び安全性の確保を両立することを可能とする。システム１は、例えば、宇宙太陽光発電等に適用することができる。

【0012】

図１に示す一例では、システム１は、親機１０と、子機２０と、を備える。親機１０は、システム１において、ワイヤレスにより電力を伝送する伝送装置である。親機１０は、給電用の電波を伝送可能な装置である。親機１０は、電子機器の一例である。親機１０は、例えば、多入力多出力（Multiple-Input Multiple-Output：ＭＩＭＯ）アンテナ技術を用いることができる。ＭＩＭＯでは、通信回路の各端部のアンテナ素子が組み合わされて、エラーを最小限に抑え、データ速度を最適にする。以下の説明において、親機１０を「自機」と表記する場合がある。

【0013】

子機２０は、システム１において、給電用の電波を受信して電力を得る被給電装置である。子機２０は、例えば、スマートフォン、タブレット端末、ＩｏＴ（Internet of Things）センサ、ノート型パーソナル・コンピュータ、ドローン、電気自動車。電動自転車、ゲーム機等を含む。システム１では、子機２０から親機１０の方向をアップリンク、親機１０から子機２０の方向をダウンリンクと称する。システム１は、電波を干渉させないため、時間分割、周波数分割等で電波の使用を管理できる。

【0014】

場面Ｃ１では、子機２０は、親機１０との間で定められた規定信号１００を送信できる。規定信号１００は、例えば、ビーコン、パイロット信号等を含む。子機２０は、例えば、送信周期で規定信号１００を送信できる。子機２０は、規定信号１００を含む電波を放射することで、規定信号１００を送信できる。一方、親機１０は、規定信号１００を受信すると、当該規定信号に基づいて子機２０の位置を推定する。親機１０は、推定した子機２０の位置に対する送信用の重み係数を算出する。

【0015】

場面Ｃ２では、親機１０は、各アンテナに重み係数を乗算して指向性制御を行い、給電用の送信信号２００の電波を送信する。指向性制御は、例えば、電波の放射方向と放射強度との関係を制御することを意味する。これにより、親機１０は、放射指向性を有する放射パターンで電波を放射する。親機１０は、メインローブ２１０が子機２０に向かい、サイドローブ２２０が子機２０とは異なる方向に向かう送信信号２００の電波を放射（送信）することができる。メインローブ２１０は、放射する送信信号２００の電波のうち最も強いビームを示している。サイドローブ２２０は、メインローブ２１０以外のビームを示している。

【0016】

システム１は、アップリンクの送信周期を変更させるためには、親機１０（送電装置）及び子機２０（受電装置）の両装置で送信周期の変更を認識する必要がある。システム１は、電波の干渉を発生させないためにも、アップリンクの送信周期の変更指示を通信で通知する必要がある。システム１では、エネルギー効率の観点から、子機２０から親機１０へのアップリンクは、伝搬路推定可能な規定信号１００を短時間かつ低頻度で送信することが望ましい。しかし、子機２０から親機１０へアップリンクの送信周期の変更指示を通知するために、規定信号１００以外の情報通信を行うことは、アップリンクの使用時間が長くなるだけでなく、子機２０の電力を使用することになる。また、システム１では、親機１０から子機２０へのダウンリンクは、給電用の電波のみを使用して送信することが望ましい。システム１では、親機１０から子機２０へのアップリンクの送信周期の変更指示のために変調をかけて電波を使用することは、給電用の電波の使用を一時的に停止する必要があることからエネルギー効率を下げることになる。以上により、本実施形態に係るシステム１は、親機１０から子機２０の規定信号１００の送信周期を制御する機能を提供する。

【0017】

図２は、実施形態に係る親機１０の構成の一例を示す図である。図２に示すように、親機１０は、アンテナ１１と、送信信号生成部１２と、送信部１３と、受信部１４と、推定部１５と、記憶部１７と、制御部１８と、を備える。制御部１８は、送信信号生成部１２、送信部１３、受信部１４、推定部１５、記憶部１７等と電気的に接続されている。本実施形態では、説明を簡単化するために、親機１０は、アンテナ１１が４つのアンテナ素子１１Ａを備える場合について説明するが、アンテナ素子１１Ａの数はこれに限定されない。

【0018】

アンテナ１１は、指向性制御（ビームフォーミング）が可能な構成になっている。アンテナ１１は、複数のアンテナ素子１１Ａを備えたアンテナアレイとなっている。アンテナ１１は、例えば、複数のアンテナ素子１１Ａのそれぞれが同じ電波を放射し、それぞれの位相と電力強度を調整することで、特定の方向では電波を強め、別の方向では打ち消し合って弱めることが可能な構成になっている。アンテナ１１は、送信信号２００を含む電波を放射し、子機２０からの信号を含む電波を受信する。アンテナ１１は、受信した信号を受信部１４に供給する。アンテナ１１は、電波の放射が最大となる方向がメインローブ２１０である。アンテナ１１は、メインローブ２１０と交わる方向がサイドローブ２２０である。

【0019】

送信信号生成部１２は、子機２０に送電する電流を電波に変換した給電用の送信信号２００を生成する。送信信号２００は、電力を供給可能な電波を送信するための信号である。送信信号生成部１２は、電力源から電流を伝送周波数の電波に変換して送信信号２００を生成する。電力源は、例えば、商用電源、直流電源、バッテリ等を含む。送信信号生成部１２は、生成した送信信号２００を送信部１３に供給する。

【0020】

送信部１３は、アンテナ１１の複数のアンテナ素子１１Ａと電気的に接続されている。送信部１３は、給電用の送信信号２００を含む電波をアンテナ１１から放射させる。送信部１３は、複数のアンテナ素子１１Ａで形成可能なビームに対応したウェイトを適用することで、電波を複数のアンテナ素子１１Ａから特定の方向に放射させる。送信部１３は、制御部１８が指示したウェイトを複数のアンテナ素子１１Ａに適用する。

【0021】

受信部１４は、アンテナ１１の複数のアンテナ素子１１Ａ、推定部１５等と電気的に接続されている。受信部１４は、アンテナ１１を介して受信した子機２０からの電波から受信信号を抽出する。受信信号は、例えば、上述した規定信号１００等を含む。受信部１４は、抽出した受信信号を推定部１５、制御部１８等に供給する。

【0022】

推定部１５は、受信した受信信号に含まれる規定信号１００から子機２０（受信装置）の移動の速度、及び、親機１０と子機２０との間の伝搬路で変動する速度の少なくとも一方を推定する。伝搬路は、親機１０と子機２０との間の電波の伝送路である。推定部１５は、例えば、規定信号１００の周期の変動量、伝搬路の環境変化等に基づいて、子機２０の移動に応じた速度を推定する。推定部１５は、例えば、親機１０と子機２０との間の空間における電波伝搬の状況を推定する。推定部１５は、受信信号から受信応答ベクトル（端末到来方向）を推定する。推定部１５は、例えば、空間における電波伝搬の状況を把握するために、規定信号１００の受信レベル、感度や伝搬モデル、機械学習プログラム等を用いて、電波伝搬の状況を推定する。推定部１５は、規定信号１００に基づく推定結果を制御部１８に供給する。

【0023】

記憶部１７は、プログラム及びデータを記憶できる。記憶部１７は、半導体記憶媒体、及び磁気記憶媒体等の任意の非一過的な記憶媒体を含んでよい。記憶部１７は、メモリカード、光ディスク、又は光磁気ディスク等の記憶媒体と、記憶媒体の読み取り装置との組み合わせを含んでよい。記憶部１７は、ＲＡＭなどの一時的な記憶領域として利用される記憶デバイスを含んでよい。

【0024】

記憶部１７は、制御プログラム１７Ａ、管理データＤ１０等を記憶できる。また、記憶部１７に、推定された速度と送信する電波の中心周波数をずらす値と値の関係を示す関係式を格納する格納部１７Ｂを備えるとしてもよい。指示部１８Ｂは、この関係式に基づいて指示を行うとしてよい。この関係式としては、推定された速度Ｖ、送信する電波の中心周波数をずらす値をＦ、ａ，ｂ，ｃを所定の定数として、Ｆ＝ａＶ＋ｂ、Ｆ＝ａＶ＊Ｖ＋ｂＶ＋ｃなどの関数を採用できるが、その他の関係式であってもよい。制御プログラム１７Ａは、親機１０の各種動作に関する処理を実現するための機能をそれぞれ提供できる。制御プログラム１７Ａは、ワイヤレス電力伝送に関する各機能を提供できる。管理データＤ１０は、例えば、推定部１５が推定した速度と規定信号１００の送信周期との関係を識別可能なデータを有する。管理データＤ１０の一例については、後述する。記憶部１７は、例えば、システム１における規定信号１００の現在の送信周期を識別可能なデータを記憶する。

【0025】

制御部１８は、１又は複数の演算装置を含む。演算装置は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ－ａ－Ｃｈｉｐ）、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、およびコプロセッサを含むが、これらに限定されない。制御部１８は、制御プログラム１７Ａを演算装置に実行させることにより、親機１０の各種動作に関する処理を実現する。制御部１８は、制御プログラム１７Ａにより提供される機能の少なくとも１部を専用のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により実現してもよい。

【0026】

制御部１８は、例えば、決定部１８Ａ、指示部１８Ｂ等の機能部を有する。制御部１８は、制御プログラム１７Ａを実行することで、決定部１８Ａ、指示部１８Ｂ等の各機能部を実現する。

【0027】

決定部１８Ａは、推定部１５によって推定された速度から規定信号１００の送信周期を決定する。決定部１８Ａは、例えば、推定された速度と管理データＤ１０とに基づいて、規定信号１００の送信周期を決定する。決定部１８Ａは、例えば、推定された速度を機械学習プログラムに入力し、当該機械学習プログラムが出力した出力値を送信周期して決定してもよい。決定部１８Ａは、決定した送信周期を記憶部１７に記憶する。

【0028】

指示部１８Ｂは、決定部１８Ａによって決定された規定信号１００の送信周期を、給電用に割り当てられたチャネル内にて、送信する電波の中心周波数をずらした値により受信装置に指示する。チャネルは、親機１０と子機２０との間でデータの送受信に必要な周波数の幅を意味する。中心周波数は、チャネルの周波数帯域における中心の周波数である。中心周波数は、電力伝送用信号が配置される給電電波の周波数である。指示部１８Ｂは、アップリンクの送信周期を変化させる場合、給電用に割り当たられたチャネルの内部で収まるように、電波の中心周波数（給電用電波）をずらす。中心周波数のずらし幅は、例えば、ワイヤレス給電用に割り当てられたチャネル内で収まるように、僅かな量のずれとなっている。すなわち、指示部１８Ｂは、中心周波数のずらし幅とアップリンクの送信周期のずらし量とを対応させている。中心周波数をずらすとは、給電用電波の周波数をずらすことを含む。

【0029】

指示部１８Ｂは、例えば、規定信号１００の現在の送信周期に対して、頻度を変えない場合、ダウンリンクで使用する給電用の電波の中心周波数をずらすことなく、元の中心周波数でダウンリンクの給電用の電波を送信する。指示部１８Ｂは、例えば、現在の送信周期に対して、頻度を下げる場合、ダウンリンクで使用する給電用の電波の中心周波数を低い方にずらす。指示部１８Ｂは、例えば、現在の送信周期に対して、頻度を上げる場合、ダウンリンクで使用する給電用の電波の中心周波数を高い方にずらす。これにより、親機１０が放射する給電用の電波は、子機２０（被給電装置）に到達すると同時に、中心周波数のずれによって、アップリンクの頻度である送信周期の指示を通知することが可能である。

【0030】

以上、本実施形態に係る親機１０の機能構成例について説明した。なお、図２を用いて説明した上記の構成はあくまで一例であり、本実施形態に係る親機１０の機能構成は係る例に限定されない。本実施形態に係る親機１０の機能構成は、仕様や運用に応じて柔軟に変形可能である。

【0031】

図３は、実施形態に係る子機２０の構成の一例を示す図である。図３に示すように、子機２０は、アンテナ２１と、生成部２２と、周波数検出部２３と、変換部２４と、バッテリ２５と、記憶部２６と、制御部２７と、を備える。制御部２７は、生成部２２、周波数検出部、記憶部２６等と電気的に接続されている。

【0032】

アンテナ２１は、生成部２２及び周波数検出部２３と電気的に接続されている。アンテナ２１は、例えば、規定信号１００を含む電波を放射し、親機１０からの信号を含む電波を受信する。アンテナ２１は、受信した電波を周波数検出部２３に供給する。

【0033】

生成部２２は、規定信号１００を生成し、該規定信号１００を含む電波をアンテナ２１に放射させる。生成部２２は、送信周期に基づいて規定信号１００を生成する。生成部２２は、規定信号を前記電子機器に送信する第２送信部として機能する。生成部２２は、規定信号１００とは異なる信号を生成する構成としてもよい。

【0034】

周波数検出部２３は、アンテナ２１を介して受信した電波の給電用電波のチャネルにおける中心周波数のずれを検出する。周波数検出部２３は、中心周波数のずれ量を検出して記憶部２６に記憶する。周波数検出部２３は、アンテナ２１を介して受信した電波の信号を変換部２４に供給する。

【0035】

変換部２４は、周波数検出部２３及びバッテリ２５と電気的に接続されている。変換部２４は、アンテナ２１で受信した電波を直流電流に変換し、この直流電流を利用してバッテリ２５を充電する。変換部２４は、例えば、公知である整流回路等を用いて、電波を直流電流に変換する。

【0036】

バッテリ２５は、変換部２４と電気的に接続されている。バッテリ２５は、充電可能な電池を含む。バッテリ２５は、例えば、Ｑｉ（ワイヤレス給電の国際標準規格）に対応したバッテリを含む。バッテリ２５は、蓄電された電力を子機２０において電力を必要とする各部等に供給できる。

【0037】

記憶部２６は、プログラム及びデータを記憶できる。記憶部２６は、半導体記憶媒体、及び磁気記憶媒体等の任意の非一過的な記憶媒体を含んでよい。記憶部２６は、メモリカード、光ディスク、又は光磁気ディスク等の記憶媒体と、記憶媒体の読み取り装置との組み合わせを含んでよい。記憶部２６は、ＲＡＭなどの一時的な記憶領域として利用される記憶デバイスを含んでよい。

【0038】

制御部２７は、１又は複数の演算装置を含む。演算装置は、例えば、ＣＰＵ、ＳｏＣ、ＭＣＵ、ＦＰＧＡ、およびコプロセッサを含むが、これらに限定されない。制御部２７は、プログラムを演算装置に実行させることにより、子機２０の各種動作に関する処理を実現する。制御部２７は、受信した電波の中心周波数に基づいて規定信号１００の送信周期を設定する機能を提供できる。制御部２７は、例えば、給電用に割り当てられたチャネル内における中心周波数のずれ量に基づいて設定した送信周期で、規定信号１００の送信を制御する機能を提供できる。制御部２７は、第２制御部の一例である。

【0039】

以上、本実施形態に係る子機２０の機能構成例について説明した。なお、図３を用いて説明した上記の構成はあくまで一例であり、本実施形態に係る子機２０の機能構成は係る例に限定されない。本実施形態に係る子機２０の機能構成は、仕様や運用に応じて柔軟に変形可能である。

【0040】

図４は、実施形態に係る管理データＤ１０の一例を示す図である。図４に示す管理データＤ１０は、アップリンクの頻度、すなわち規定信号１００の送信周期を、子機２０の移動速度に基づいて決定するためのデータを有する。管理データＤ１０は、子機２０の移動速度の推定値と規定信号１００の送信周期との関係が識別可能な構造になっている。

【0041】

例えば、ワイヤレス給電システムにおいては、エネルギー効率を重視するため、子機２０（被給電装置）からのアップリンクは時間的になるべく短く、一方で、親機１０からのダウンリンクは時間的になるべく長く割り当てることが好ましい。また、ワイヤレス給電システムにおいては、アップリンクの頻度もなるべく少ないほうが、子機２０の送信にかかる電力消費も抑えることができる。

【0042】

ワイヤレス給電システムでは、子機２０が固定されており、周辺環境も停止している場合はおいては、親機１０からのビームフォーミングも方向ズレがないので、アップリンクの頻度を減らしても（アップリンク周期を長くしても）、エネルギー効率への影響は少ない。一方で、子機２０が移動している場合、あるいは、親機１０の周辺環境が動いている場合、システム１は、親機１０と子機２０と間の電波伝搬特性が時々刻々と変化する。このため、システム１は、アップリンクの頻度が少ない（送信周期が長い）と親機１０からのビームフォーミングの方向がずれてしまい、エネルギー効率の劣化を招く。したがって、システム１は、親機１０が子機２０のアップリンクの頻度（送信周期）を適切に制御する。

【0043】

図４に示す一例では、管理データＤ１０は、移動速度の推定値が０～４ｋｍ／ｈの場合、子機２０が移動していない可能性が高いため、送信周期をＡ１とする。本実施形態では、システム１は、送信周期のＡ１を標準の周期としている。管理データＤ１０は、移動速度の推定値が４～１０ｋｍ／ｈの場合、送信周期をＡ２とし、移動速度の推定値が１０～３０ｋｍ／ｈの場合、送信周期Ａ３とし、移動速度の推定値が３０～６０ｋｍ／ｈの場合、送信周期Ａ４とし、移動速度の推定値が６０ｋｍ／ｈよりも大きい場合、送信周期Ａ５とする。送信周期Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５は、子機２０の移動速度が速くなるに従って、送信周期Ａ１よりも小さな値が順次設定されている。すなわち、管理データＤ１０は、子機２０の移動速度が速くなるに従って、送信周期の頻度が多くなる値が設定されている。管理データＤ１０の送信周期Ａ１から送信周期Ａ５は、アップリンクの頻度の適切な相異なる値が設定されている。

【0044】

図５は、実施形態に係る親機１０が実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。図６は、実施形態に係る割当チャネルと中心周波数との関係を説明するための図である。図５に示す処理手順は、親機１０の制御部１８が制御プログラム１７Ａを実行することによって実現される。図５に示す処理手順は、例えば、アンテナ１１で電波を受信した場合、電波を受信するタイミング等に、制御部１８によって繰り返し実行される。

【0045】

図５に示すように、親機１０の制御部１８は、子機２０からアップリンクにて規定信号１００を受信する（ステップＳ１０１）。例えば、制御部１８は、アンテナ１１を介して電波の規定信号１００を受信する。制御部１８は、ステップＳ１０１の処理が終了すると、処理をステップＳ１０２に進める。

【0046】

制御部１８は、規定信号１００に基づいて子機２０の移動速度を推定する（ステップＳ１０２）。例えば、制御部１８は、今回の規定信号１００と前回の規定信号１００とを比較し、送信周期のずれ量に基づいて子機２０の移動速度を推定し、推定した移動速度を記憶部１７に記憶する。制御部１８は、ステップＳ１０２の処理が終了すると、処理をステップＳ１０３に進める。

【0047】

制御部１８は、移動速度と管理データＤ１０に基づいて、アップリンクの送信周期を決定する（ステップＳ１０３）。例えば、制御部１８は、ステップＳ１０２で推定した移動速度に対応した送信周期を管理データＤ１０から決定し、決定した送信周期を記憶部１７に記憶する。例えば、制御部１８は、子機２０の移動速度が速くなるに従って、送信周期を小さな値を決定する。制御部１８は、ステップＳ１０３の処理が終了すると、処理をステップＳ１０４に進める。

【0048】

制御部１８は、現在の送信周期よりも早くするか否かを判定する（ステップＳ１０４）。例えば、制御部１８は、ステップＳ１０３で決定した送信周期が現在の送信周期よりも早い周期である場合に、現在の送信周期よりも早くすると判定する。制御部１８は、現在の送信周期よりも早くすると判定した場合（ステップＳ１０４でＹｅｓ）、処理をステップＳ１０５に進める。

【0049】

制御部１８は、給電用のチャネル内において、送信する電波の中心周波数を高い方にずらすように送信部１３に指示する（ステップＳ１０５）。例えば、制御部１８は、中心周波数を所定周波数分だけ周波数の高い方へずらすように送信部１３に指示する。所定周波数は、例えば、システム１で予め設定された周波数である。図６に示すように、親機１０は、割当チャネルＣＨ１及び割当チャネルＣＨ２を含む電波をアンテナ１１から放射する。割当チャネルＣＨ１は、給電用に割り当てられたチャネルである。割当チャネルＣＨ１の中心周波数は、給電用電波１１０である。割当チャネルＣＨ２は、給電用に割り当てられていないチャネルである。制御部１８は、中心周波数から給電用電波１１０を割当チャネルＣＨ１の中心からずらすことで、送信周期の変更を子機２０に指示する。図６に示す一例では、制御部１８は、送信周期を早くするために、中心周波数から給電用電波１１０を所定周波数分だけ周波数の高い方へずらしている。図５に戻り、制御部１８は、ステップＳ１０５の処理が終了すると、処理を後述するステップＳ１０９に進める。

【0050】

また、制御部１８は、現在の送信周期よりも早くしないと判定した場合（ステップＳ１０４でＮｏ）、処理をステップＳ１０６に進める。制御部１８は、現在の送信周期よりも遅くするか否かを判定する（ステップＳ１０６）。例えば、制御部１８は、ステップＳ１０３で決定した送信周期が現在の送信周期よりも遅い周期である場合に、現在の送信周期よりも遅くすると判定する。制御部１８は、現在の送信周期よりも遅くすると判定した場合（ステップＳ１０６でＹｅｓ）、処理をステップＳ１０７に進める。

【0051】

制御部１８は、給電用のチャネル内において、送信する電波の中心周波数を低い方にずらすように送信部１３に指示する（ステップＳ１０７）。例えば、制御部１８は、規定信号１００の送信周期を遅くするために、中心周波数を所定周波数分だけ周波数の低い方へずらすように送信部１３に指示する。図６に示した一例では、周波数の低い方は、割当チャネルＣＨ１における左方向である。図５に戻り、制御部１８は、ステップＳ１０７の処理が終了すると、処理を後述するステップＳ１０９に進める。

【0052】

なお、制御部１８は、現在の送信周期よりも早くすると判定した場合、給電用のチャネル内において、送信する電波の中心周波数を低い方にずらすように送信部１３に指示し、現在の送信周期よりも遅くすると判定した場合、給電用のチャネル内において、送信する電波の中心周波数を高い方にずらすように送信部１３に指示するとしてもよい。さらに、制御部１８は、現在の送信周期よりも早くすると判定した場合、給電用のチャネル内において、送信する電波の中心周波数を、第１の所定帯域範囲である低い方にずらすように送信部１３に指示し、現在の送信周期よりも遅くすると判定した場合、給電用のチャネル内において、送信する電波の中心周波数を第１の所定帯域と異なる第２の所定帯域範囲である低い方にずらすように送信部１３に指示するとしてもよい。制御部１８は、現在の送信周期よりも早くすると判定した場合、給電用のチャネル内において、送信する電波の中心周波数を、第１の所定帯域範囲である高い方にずらすように送信部１３に指示し、現在の送信周期よりも遅くすると判定した場合、給電用のチャネル内において、送信する電波の中心周波数を第１の所定帯域と異なる第２の所定帯域範囲である高い方にずらすように送信部１３に指示するとしてもよい。

【0053】

また、制御部１８は、現在の送信周期よりも遅くしないと判定した場合（ステップＳ１０６でＮｏ）、送信周期を変更しないので、処理をステップＳ１０８に進める。制御部１８は、給電用のチャネル内において、送信する電波の中心周波数をずらさないように送信部１３に指示する（ステップＳ１０８）。例えば、制御部１８は、給電用のチャネルにおいて、給電用電波が中心に位置するように、送信部１３に指示する。これにより、給電用電波が中心周波数からずれている場合、送信部１３は、給電用電波が給電用のチャネル内の中心周波数にすることができる。制御部１８は、ステップＳ１０８の処理が終了すると、処理をステップＳ１０９に進める。

【0054】

制御部１８は、ダウンリンクにて給電用の電波を放射する（ステップＳ１０９）。例えば、制御部１８は、給電用の送信信号２００の生成を送信信号生成部１２に指示することで、送信信号２００を含む電波を送信部１３に放射させる。この場合、送信部１３は、給電用のチャネル内において、指示された周波数の給電用電波となるように電波を放射する。制御部１８は、ステップＳ１０９の処理が終了すると、図５に示す処理手順を終了させる。

【0055】

図７は、実施形態に係る子機２０が実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。図７に示す処理手順は、子機２０の制御部２７がプログラムを実行することによって実現される。図７に示す処理手順は、例えば、アンテナ２１で電波を受信した場合等に、制御部２７によって繰り返し実行される。

【0056】

図７に示すように、子機２０の制御部２７は、親機１０からダウンリンクにて電波を受信する（ステップＳ２０１）。例えば、制御部１８は、アンテナ２１を介して親機１０からの電波を受信する。制御部２７は、ステップＳ２０１の処理が終了すると、処理をステップＳ２０２に進める。

【0057】

制御部２７は、給電用の電波の中心周波数のずれ量を検出する（ステップＳ２０２）。例えば、制御部２７は、受信した電波の給電用のチャネルにおける給電用電波と中心周波数との差に基づいて中心周波数のずれ量を検出し、検出したずれ量を記憶部２６に記憶する。制御部２７は、ステップＳ２０２の処理が終了すると、処理をステップＳ２０３に進める。

【0058】

制御部２７は、検出した中心周波数のずれ量に基づいて規定信号１００の送信周期を決定する（ステップＳ２０３）。例えば、制御部２７は、ステップＳ２０２で検出したすれ量が増加しているか、減少しているか、変化していないかに基づいて、送信周期を決定する。ずれ量が増加している、すなわち、電波の中心周波数を高い方にずれている場合、制御部２７は、規定信号１００の送信周期を早くする周期に決定する。早くする周期は、例えば、現状の送信周期から所定時間を差し引いた周期を含む。ずれ量が減少している、すなわち、電波の中心周波数を低い方にずれている場合、制御部２７は、規定信号１００の送信周期を遅くする周期に決定する。遅くする周期は、例えば、現状の送信周期に所定時間を加えた周期を含む。ずれ量がない、すなわち、電波の中心周波数がずれていない場合、制御部２７は、規定信号１００の送信周期を現状の送信周期に決定する。制御部２７は、ステップＳ２０３の処理が終了すると、処理をステップＳ２０４に進める。

【0059】

制御部２７は、決定した送信周期で規定信号１００の送信を制御する（ステップＳ２０４）。例えば、制御部２７は、前回の送信から送信周期に到達したタイミングにおいて、規定信号１００の生成を生成部２２に指示することで、規定信号１００を含む電波をアンテナ２１から送信周期で放射させる。制御部２７は、ステップＳ２０４の処理が終了すると、図７に示す処理手順を終了させる。

【0060】

実施形態に係るシステム１は、子機２０が送信周期で規定信号１００を親機１０に送信すると、親機１０が子機２０の移動を推定する。システム１は、親機１０が子機２０の移動の速度を推定すると、当該速度に適した規定信号１００の送信周期を決定する。システム１は、親機１０が給電用に割り当てたチャネル内にて、送信する電波の中心周波数をずらした値により子機２０に、決定した送信周期を指示する。システム１は、子機２０が受信した電波の給電用の割当チャネルＣＨ１における中心周波数に基づいて、規定信号１００の送信周期を設定する。親機１０は、自機に対する子機２０の移動状況に応じた所望の送信周期になるまで、中心周波数をずれした電波を子機２０に向けて放射する。

【0061】

親機１０は、例えば、規定信号１００の現在の送信周期に対して、周期を遅くする（頻度を下げる）場合は、ダウンリンクで使用する給電用電波の中心周波数を低い方にずらしてダウンリンクの給電用の電波を放射することができる。親機１０は、現在の送信周期に対して、周期を早くする（頻度を上げる）場合は、ダウンリンクで使用する給電用の電波の中心周波数を高い方にずらしてダウンリンクの給電用の電波を放射することができる。親機１０は、現在の送信周期に対して、周期を変えない（頻度を変えない）場合は、ダウンリンクで使用する給電用の電波の中心周波数もずらすことなく、元の中心周波数でダウンリンクの給電用の電波を放射することができる。

【0062】

これにより、親機１０は、自機から子機２０の給電に用いる電波を、中心周波数のずれによって規定信号１００の送信周期の変更指示に用いることができるので、子機２０への指示のために特別な情報通信を行う必要がない。親機１０は、移動速度に応じたアップリンク周期を実現できるため、ワイヤレス電力伝送にて適用するビームフォーミング（指向性制御）を適切に追従させることができる。その結果、親機１０は、給電用の電波のみで、子機２０からのアップリンク信号を送信する時間や頻度を変更することができるので、給電効率の低下を抑制できるとともに、周波数利用効率を改善することができる。

【0063】

親機１０は、現在の規定信号１００の送信周期に対して、頻度を変えない場合、ダウンリンクで使用する給電用の電波の中心周波数をずらすことなく、元の中心周波数でダウンリンクの給電用の電波を送信する。これにより、親機１０は、送信周期の指示のために特別な情報通信をする必要がなく、給電用の電波のみで送信周期の変更を指示することができる。

【0064】

親機１０は、給電用の電波の中心周波数のずらし幅が、ワイヤレス給電用に割り当てられたチャネル内で収まる量のずれである。これにより、親機１０は、給電用の電波の中心周波数をずらせばよいので、給電効率の低下を抑制するとともに、周波数の利用効率の改善を図ることができる。

【0065】

システム１は、親機１０が子機２０で給電に用いる電波を、中心周波数のずれによって規定信号１００の送信周期の変更指示に用いることで、子機２０への指示のために特別な情報通信を行う必要がない。システム１は、親機１０が子機２０との伝搬路における速度に応じたアップリンク周期を子機２０に指示するので、ワイヤレス電力伝送にて適用するビームフォーミング（指向性制御）を適切に追従させることができる。その結果、システム１は、親機１０の給電用の電波のみで、子機２０からのアップリンク信号を送信する時間や頻度を変更することができるので、給電効率の低下を抑制できるとともに、周波数利用効率を改善することができる。

【0066】

本実施形態では、上述した管理データＤ１０は、移動速度の推定値と規定信号１００の送信周期との関係を示す場合について説明したが、これに限定されない。例えば管理データＤ１０は、中心周波数の周波数ずらし幅の項目を追加することができる。

【0067】

図８は、実施形態に係る管理データＤ１０の他の一例を示す図である。図８に示す管理データＤ１０は、移動速度と規定信号１００の送信周期と中心周波数のずらし量との関係が識別可能な構造になっている。この場合、管理データＤ１０は、親機１０の記憶部１７及び子機２０の記憶部２６の双方に記憶される。親機１０は、管理データＤ１０に基づいて、推定した移動速度に対応する規定信号１００の送信周期を決定する。子機２０は、管理データＤ１０に基づいて、電波の中心周波数のずらし量に対応する規定信号１００の送信周期を決定する。

【0068】

図８に示す一例では、管理データＤ１０は、移動速度の推定値が０～４ｋｍ／ｈの場合、子機２０が移動していない可能性が高いため、送信周期をＡ１とし、中心周波数のずらし量をＦ１とする。管理データＤ１０は、移動速度の推定値が４～１０ｋｍ／ｈの場合、送信周期をＡ２とし、中心周波数のずらし量をＦ２とする。管理データＤ１０は、移動速度の推定値が１０～３０ｋｍ／ｈの場合、送信周期Ａ３とし、中心周波数のずらし量をＦ３とする。管理データＤ１０は、移動速度の推定値が３０～６０ｋｍ／ｈの場合、送信周期Ａ４とし、中心周波数のずらし量をＦ４とする。管理データＤ１０は、移動速度の推定値が６０ｋｍ／ｈよりも大きい場合、送信周期Ａ５とし、中心周波数のずらし量をＦ５とする。ずらし量Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５は、子機２０の移動速度が速くなるに従って、ずらし量Ｆ１よりも小さな値が順次設定されている。管理データＤ１０のずらし量Ｆ１からずらし量Ｆ５は、中心周波数の適切な相異なる値が設定されている。

【0069】

上述した親機１０の指示部１８Ｂは、例えば、現在の送信周期に対して、周期を変更する場合、管理データＤ１０に基づいて移動速度に対応した中心周波数のずらし量を特定し、ダウンリンクで使用する給電用の電波の中心周波数のずらし量を送信部１３に指示する。また、指示部１８Ｂは、例えば、現在の送信周期に対して、周期を変更しない場合、管理データＤ１０に基づいて移動速度に対応した中心周波数のずらし量のＦ１を特定し、ダウンリンクで使用する給電用の電波の中心周波数のずらし量のＦ１を送信部１３に指示する。

【0070】

上述した子機２０の制御部２７は、受信した電波の中心周波数に基づいて管理データＤ１０から規定信号１００の送信周期を特定し、当該送信周期で規定信号１００の送信を制御する機能を追加する。例えば、制御部２７は、受信した電波の中心周波数のずらし量がＦ１であった場合、管理データＤ１０から送信周期のＡ１を特定し、Ａ１の送信周期で規定信号１００の送信を制御する、例えば、制御部２７は、受信した電波の中心周波数のずらし量がＦ３であった場合、管理データＤ１０から送信周期のＡ３を特定し、Ａ３の送信周期で規定信号１００の送信を制御する。

【0071】

以上のように、システム１は、親機１０及び子機２０の双方で管理データＤ１０を保持し、親機１０が推定した移動速度から規定信号１００の送信周期を決定し、該送信周期に応じた中心周波数のずらし量となるように、給電用の電波の中心周波数をずらす。システム１は、子機２０が給電用の電波の中心周波数のずらし量を検出し、管理データＤ１０を参照して規定信号１００の送信周期を決定し、決定した送信周期で規定信号１００を親機１０に送信する。これにより、システム１は、親機１０が伝送路の速度に応じた送信周期の値を指示できるので、親機１０が子機２０における規定信号１００の送信周期を速やかに変更することができる。その結果、システム１は、給電用の電波のみで、子機２０からのアップリンク信号を送信する時間や頻度を速やかに変更することができるので、給電効率の低下を抑制できるとともに、周波数利用効率を改善することができる。

【0072】

図９は、実施形態に係る親機１０が実行する処理手順の他の一例を示すフローチャートである。図９に示す処理手順は、親機１０の制御部１８が制御プログラム１７Ａを実行することによって実現される。図９に示す処理手順は、例えば、アンテナ１１で電波を受信した場合等に、制御部１８によって繰り返し実行される。

【0073】

図９に示す処理手順は、ステップＳ１０１からステップＳ１０３及びステップＳ１０９の処理が、図５に示すステップＳ１０１からステップＳ１０３及びステップＳ１０９と同一の処理である。

【0074】

図９に示すように、親機１０の制御部１８は、子機２０からアップリンクにて規定信号１００を受信する（ステップＳ１０１）。制御部１８は、規定信号１００に基づいて子機２０の移動速度を推定する（ステップＳ１０２）。制御部１８は、移動速度と管理データＤ１０に基づいて、アップリンクの送信周期を決定する（ステップＳ１０３）。制御部１８は、ステップＳ１０３の処理が終了すると、処理をステップＳ１１１に進める。

【0075】

制御部１８は、給電用のチャネルにおいて、送信周期に対応した中心周波数のずれ量を送信部１３に指示する（ステップＳ１１１）。例えば、制御部１８は、送信周期に対応した中心周波数のずれ量を管理データＤ１０から特定し、当該中心周波数のずれ量を送信部１３に指示する。制御部１８は、ステップＳ１１１の処理が終了すると、処理を既に説明したステップＳ１０９に進める。

【0076】

制御部１８は、ダウンリンクにて給電用の電波を放射する（ステップＳ１０９）。これにより、送信部１３は、給電用のチャネル内において、指示された中心周波数のずれ量となるように電波を放射する。制御部１８は、ステップＳ１０９の処理が終了すると、図５に示す処理手順を終了させる。

【0077】

以上のように、親機１０は、中心周波数のずらし量を含む管理データＤ１０を用いることで、規定信号１００の送信周期を子機２０に対して一気に指示することができる。これにより、親機１０は、規定信号１００の送信周期の変更に関する処理を簡単化することができる。子機２０は、上述したように、図７に示した処理手順を実行することで、親機１０が決定した送信周期で、規定信号１００を親機１０に送信することができる。

【0078】

上述した実施形態では、システム１は、親機１０が電子機器である場合について説明したが、これに限定されない。電子機器は、例えば、給電用電波を放射可能な給電装置を制御する制御装置、給電装置に内蔵されたコンピュータ等で実現してもよい。

【0079】

添付の請求項に係る技術を完全かつ明瞭に開示するために特徴的な実施形態に関し記載してきた。しかし、添付の請求項は、上記実施形態に限定されるべきものでなく、本明細書に示した基礎的事項の範囲内で当該技術分野の当業者が創作しうるすべての変形例及び代替可能な構成を具現化するように構成されるべきである。本開示の内容は、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことができる。したがって、これらの変形および修正は本開示の範囲に含まれる。例えば、各実施形態において、各機能部、各手段、各ステップなどは論理的に矛盾しないように他の実施形態に追加し、若しくは、他の実施形態の各機能部、各手段、各ステップなどと置き換えることが可能である。また、各実施形態において、複数の各機能部、各手段、各ステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本開示の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することもできる。

【符号の説明】

【0080】

１ システム
１０ 親機
１１ アンテナ
１２ 送信信号生成部
１３ 送信部
１４ 受信部
１５ 推定部
１７ 記憶部
１７Ａ 制御プログラム
１７Ｂ 格納部
１８ 制御部
１８Ａ 決定部
１８Ｂ 指示部
２０ 子機
２１ アンテナ
２２ 生成部
２３ 周波数検出部
２４ 変換部
２５ バッテリ
２６ 記憶部
２７ 制御部
１００ 規定信号
１１０ 給電用電波
２００ 送信信号
Ｄ１０ 管理データ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】