特開 2024-136011 中継装置

(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】P2024136011

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】中継装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/34 20060101AFI20240927BHJP

   H02J 50/50 20160101ALI20240927BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240927BHJP

   H02J 50/80 20160101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

H02J7/34 D

H02J50/50

H02J7/00 301D

H02J50/80

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023046958

(22)【出願日】2023-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】392026693

【氏名又は名称】株式会社ＮＴＴドコモ

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100169797

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 浩幸

(72)【発明者】

【氏名】中村 光貴

(72)【発明者】

【氏名】須山 聡

【テーマコード（参考）】

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503BA01

5G503BB01

5G503CA08

5G503DA06

5G503EA05

5G503GD02

5G503GD03

5G503GD04

(57)【要約】

【課題】 無線送電局から出力される電力伝送波を適切に中継することを可能とする中継装置を提供する。
【解決手段】 中継装置は、無線送電局から出力される電力伝送波を中継する中継部と、前記中継部を駆動する電力を蓄積するバッテリーと、前記中継部を制御する制御部と、を備え、前記中継部は、前記電力伝送波を反射するか透過するか切り替え可能に構成されており、前記制御部は、前記バッテリーの残量に基づいて、前記中継部によって前記電力伝送波を反射するか透過するかを決定する。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

無線送電局から出力される電力伝送波を中継する中継部と、
前記中継部を駆動する電力を蓄積するバッテリーと、
前記中継部を制御する制御部と、を備え、
前記中継部は、前記電力伝送波を反射するか透過するか切り替え可能に構成されており、
前記制御部は、前記バッテリーの残量に基づいて、前記中継部によって前記電力伝送波を反射するか透過するかを決定する、中継装置。

【請求項2】

受電端末の位置情報及び前記受電端末のバッテリーの状態情報の少なくともいずれか1つを受信する受信部と、
前記受信部によって受信された情報を前記無線送電局に送信する送信部と、を備える、請求項１に記載の中継装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記受信部によって受信された情報に基づいて、前記電力伝送波を前記中継部で中継するか否かを判定する、請求項２に記載の中継装置。

【請求項4】

受電端末の位置情報及び前記受電端末のバッテリーの状態情報の少なくともいずれか1つを受信する受信部を備え、
前記制御部は、前記受信部によって受信された情報に基づいて、前記中継部によって前記電力伝送波を反射する方向を制御する、請求項１に記載の中継装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、無線電力伝送で用いる電力伝送波を中継する中継装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、電力伝送を無線で行う技術（無線電力伝送）が知られている。無線電力伝送としては、電流を電力伝送波に変換することによって電力伝送を実行する方式が知られている。電力伝送波としては、マイクロ波（電波）又はレーザ光を用いることが可能である。

【0003】

例えば、ドローン等の小飛行体に電力伝送を無線で行う電力送信装置（以下、無線送電局）を選択する技術が提案されている。無線送電局としては無線基地局が用いられるケースも想定される（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－１９１０３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、無線電力伝送で用いる電力伝送波は、遮蔽物などによって著しく減衰するため、無線電力伝送で電力を伝送可能な対象の位置は、無線送電局の見通しの範囲内に限られてしまう。

【0006】

このような背景下において、無線送電局から出力される電力伝送波の到達範囲を拡大するために、無線送電局から出力される電力伝送波を中継する中継装置が想定されるが、中継装置の給電についても考慮する必要がある。

【0007】

そこで、本開示は、上述した課題を解決するためになされたものであり、無線送電局から出力される電力伝送波を適切に中継することを可能とする中継装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

開示の一態様は、無線送電局から出力される電力伝送波を中継する中継部と、前記中継部を駆動する電力を蓄積するバッテリーと、前記中継部を制御する制御部と、を備え、前記中継部は、前記電力伝送波を反射するか透過するか切り替え可能に構成されており、前記制御部は、前記バッテリーの残量に基づいて、前記中継部によって前記電力伝送波を反射するか透過するかを決定する、中継装置である。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、無線送電局から出力される電力伝送波を適切に中継することを可能とする中継装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施形態に係る無線伝送システム10を示す図である。

【図2】図２は、実施形態に係る中継装置300を示す図である。

【図3】図３は、変更例1に係る中継装置300を示す図である。

【図4】図４は、変更例2に係る中継装置300を示す図である。

【図5】図５は、中継装置300のハードウェア構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。なお、同一の機能や構成には、同一又は類似の符号を付して、その説明を適宜省略する。

【0012】

［実施形態］
（１）無線伝送システム
図１は、実施形態に係る無線伝送システム10を示す図である。図１に示すように、無線伝送システム10は、無線伝送局100と、端末200と、中継装置300と、を有する。

【0013】

無線伝送局100は、電力伝送を無線で行う無線送電局であってもよい。無線伝送局は、マイクロ波（電波）又はレーザ光などの電力伝送波を出力する。特に限定されるものではないが、電力伝送波の周波数は、2.4GHzであってもよく、5.8GHzであってもよい。

【0014】

無線伝送局100は、信号伝送を無線で行う無線基地局であってもよい。無線基地局は、信号伝送波を出力する。信号伝送波の周波数帯は、410MHz～7.125GHz（FR1）、24.25GHz～52.6GHz（FR2-1）、52.6GHz～71GHz（FR2-2）などを含んでもよい。信号伝送波の周波数帯は、5GHz-7GHz帯又は60GHz帯等のアンライセンスバンドを含んでもよい。信号伝送を無線で行う方式は、LTE、5G New Radio（NR）に従った方式であってもよい。信号伝送を無線で行う方式は、3rd Generation Partnership Project（3GPP(登録商標))において標準化されるBeyond 5G、5G Evolution又は6Gと呼ばれる方式であってもよい。

【0015】

実施形態では、無線送電局及び無線基地局が1つの局（無線伝送局100）に設けられるケースが例示さているが、無線送電局及び無線基地局は別々の局であってもよい。

【0016】

端末200は、電力伝送波を受信する受電端末であってもよい。受電端末は、無線伝送局100（無線送電局）から電力伝送波を受信してもよく、後述する中継装置300によって中継される電力伝送波を受信してもよい。

【0017】

端末200は、信号伝送波を受信する受信端末であってもよい。受信端末は、無線伝送局100（無線基地局）から無線信号波を受信してもよく、後述する中継装置300によって中継される無線信号波を受信してもよい。端末200は、信号伝送波を送信する送信端末であってもよい。送信端末は、無線伝送局100（無線基地局）に信号伝送波を直接的に送信してもよく、後述する中継装置300を経由して無線伝送局100（無線基地局）に信号伝送波を間接的に送信してもよい。

【0018】

端末200は、携帯電話などの移動端末200Aを含んでもよく、センサなどの固定端末200Bを含んでもよい。

【0019】

中継装置300は、無線伝送局100（無線送電局）から出力される電力伝送波を端末200に中継する装置である。中継装置300は、無線伝送局100（無線基地局）から出力される信号伝送波を端末200に中継してもよい。中継装置300は、端末200から出力される信号伝送波を無線伝送局100（無線基地局）に中継してもよい。中継装置300の詳細については後述する（図２を参照）。

【0020】

（２）中継装置
図２は、実施形態に係る中継装置300を示す図である。図２に示すように、中継装置300は、中継部310と、受信部320と、制御部330と、バッテリー340と、を有する。

【0021】

中継部310は、反射面31及び受電面32を有する。反射面31は、無線伝送局100（無線送電局）から出力される電力伝送波を反射するか透過するか切り替え可能に構成される。反射面31は、無線伝送局100（無線送電局）から出力される電力伝送波を反射する方向を切り替え可能に構成される。反射面31は、無線伝送局100（無線基地局）から出力される信号伝送波を反射してもよい。反射面31は、端末200から出力される信号伝送波を反射してもよい。反射面31は、RIS（Reconfigurable Intelligent Surface）と称されてもよい。受電面32は、反射面31を透過する電力伝送波を受電する。

【0022】

実施形態では、中継部310は、無線伝送局100（無線送電局）から出力される電力伝送波を中継する中継部の一例である。

【0023】

受信部320は、端末200から各種信号を受信する。各種信号は、端末200の位置情報及び端末200のバッテリーの状態情報を受信してもよい。

【0024】

端末200の位置情報は、端末200に設けられるGPS（Global Positioning System）によって取得される地理的な位置情報（緯度及び経度）であってもよく、OTDOA（Observed Time Difference of Arrival）及びAoA（Angle of Arrival）などによって取得される位置情報であってもよい。

【0025】

端末200のバッテリーの状態情報は、mAhなどの絶対値で表されるバッテリー残量であってもよく、SOC（State of Charge）などの相対値で表されるバッテリー残量であってもよい。端末200のバッテリーの状態情報は、バッテリー残量が2段階以上のレベルに分類される前提下においてバッテリー残量のレベルであってもよい。

【0026】

実施形態では、受信部320は、受電端末（端末200）の位置情報及び受電端末（端末200）のバッテリーの状態情報の少なくともいずれか1つを受信する受信部の一例である。

【0027】

制御部330は、中継装置300を制御する。制御部330は、バッテリー340の残量に基づいて、中継部310によって電力伝送波を反射するか透過するかを決定する。

【0028】

例えば、制御部330は、バッテリー340の残量が閾値（例えば、SOC=10%）以下である場合に、中継部310によって電力伝送波を透過すると決定してもよい。このような構成によれば、受電面32によって電力伝送波が受電され、受電面32で受電された電力伝送波によってバッテリー340が充電される。

【0029】

例えば、制御部330は、バッテリー340の残量が閾値（例えば、SOC=10%）よりも大きい場合に、中継部310によって電力伝送波を反射すると決定してもよい。このような構成によれば、反射面31によって電力伝送波が反射され、反射面31で反射された電力伝送波によって端末200が充電される。

【0030】

ここで、制御部330は、受信部320によって受信された情報に基づいて、反射面31で反射された電力伝送波によって給電する端末200（以下、給電対象）を決定してもよい。

【0031】

第1に、制御部330は、端末200の位置情報に基づいて給電対象を決定してもよい。例えば、制御部330は、端末200の位置情報に基づいて、無線伝送局100から出力される電力伝送波の減衰が大きいと想定される端末200を給電対象として決定してもよい。

【0032】

第2に、制御部330は、端末200のバッテリーの状態情報に基づいて給電対象を決定してもよい。例えば、制御部330は、端末200のバッテリーの状態情報に基づいて、バッテリー残量が最も小さいと想定される端末200を給電対象として決定してもよい。

【0033】

実施形態では、制御部330は、中継部310を制御する制御部の一例である。

【0034】

バッテリー340は、中継装置300を駆動する電力を蓄積する。バッテリー340は、二次電池であってもよい。バッテリー340は、無線伝送局100から受電する電力伝送波によって充電されてもよい。

【0035】

実施形態では、バッテリー340は、中継部310を駆動する電力を蓄積するバッテリーの一例である。

【0036】

（３）作用及び効果
実施形態では、中継装置300は、無線伝送局100から出力される電力伝送波を端末200に中継する。このような構成によれば、電力伝送波が遮蔽物などによって著しく減衰し得る環境下においても、端末200が電力伝送波を適切に受電することができる。例えば、無線伝送局100の見通しの範囲外に位置する端末200に対する給電が可能である。

【0037】

実施形態では、中継装置300は、バッテリー340の残量に基づいて、中継部310によって電力伝送波を反射するか透過するかを決定する。このような構成によれば、無線伝送局100から出力される電力伝送波によってバッテリー340を充電することが可能であり、バッテリー340の大容量化を抑制することができる。

【0038】

実施形態では、中継装置300は、受信部320によって受信された情報に基づいて、反射面31で反射された電力伝送波によって給電する端末200（給電対象）を決定してもよい。このような構成によれば、無線伝送局100から出力される電力伝送波を適切に端末200に中継することができる。

【0039】

（４）変更例1
以下において、実施形態の変更例1について説明する。変更例1では、実施形態に対する相違点について主として説明する。

【0040】

図３は、変更例1に係る中継装置300を示す図である。図３では、図２と同様の構成について同様の符号を付している。従って、図２と同様の構成の詳細については省略する。図３に示すように、中継装置300は、図２に示す構成に加えて、送信部350を有する。

【0041】

送信部350は、無線伝送局100に対して情報を送信する。具体的には、送信部350は、受信部320によって受信された情報を無線伝送局100に送信してもよい。

【0042】

第1に、送信部350は、端末200の位置情報を無線伝送局100に送信してもよい。無線伝送局100は、端末200の位置情報に基づいて、無線伝送局100から出力される電力伝送波の減衰が小さいと想定される端末200を特定し、特定された端末200に向けて電力伝送波の指向性を制御してもよい。

【0043】

第2に、送信部350は、端末200のバッテリーの状態情報を無線伝送局100に送信してもよい。無線伝送局100は、端末200のバッテリーの状態情報に基づいて、バッテリー残量が最も小さいと想定される端末200を特定し、特定された端末200に向けて電力伝送波の指向性を制御してもよい。

【0044】

変更例1において、制御部330は、無線伝送局100に送信した情報（すなわち、受信部320によって受信された情報）に基づいて、電力伝送波を中継部310で中継するか否かを判定してもよい。例えば、制御部330は、無線伝送局100から直接的に電力伝送波が端末200に出力されると想定される場合に、電力伝送波を中継部310で中継しないと判定してもよい。一方で、制御部330は、無線伝送局100から直接的に電力伝送波が端末200に出力されないと想定される場合に、電力伝送波を中継部310で中継すると判定してもよい。

【0045】

なお、電力伝送波を中継部310で中継しない場合において、無線伝送局100から中継部310に電力伝送波が到来している場合には、電力伝送波によってバッテリー340が充電されてもよい。

【0046】

変更例1では、中継装置300は、受信部320によって受信された情報を無線伝送局100に送信してもよい。このような構成によれば、無線伝送局100は電力伝送波を適切に端末200に出力することができる。

【0047】

（５）変更例2
以下において、実施形態の変更例2について説明する。変更例2では、実施形態及び変更例1に対する相違点について主として説明する。

【0048】

図４は、変更例2に係る中継装置300を示す図である。図４では、図２及び図３と同様の構成について同様の符号を付している。従って、図２及び図３と同様の構成の詳細については省略する。図４に示すように、中継装置300は、図２及び図３の組合せであると考えてもよい。

【0049】

変更例2では、制御部330は、受信部320によって受信された情報に基づいて、中継部310（反射面31）によって電力伝送波を反射する方向を制御してもよい。

【0050】

第1に、制御部330は、端末200の位置情報に基づいて、反射面31によって電力伝送波を反射する方向を制御してもよい。例えば、制御部330は、端末200の位置情報に基づいて、無線伝送局100から出力される電力伝送波の減衰が大きいと想定される端末200を特定し、特定された端末200に向けて電力伝送波を反射するように反射面31を制御してもよい。

【0051】

第2に、制御部330は、端末200のバッテリーの状態情報に基づいて、反射面31によって電力伝送波を反射する方向を制御してもよい。例えば、制御部330は、端末200のバッテリーの状態情報に基づいて、バッテリー残量が最も小さいと想定される端末200を特定し、特定された端末200に向けて電力伝送波を反射するように反射面31を制御してもよい。

【0052】

変更例2では、中継装置300は、受信部320によって受信された情報に基づいて、中継部310（反射面31）によって電力伝送波を反射する方向を制御してもよい。このような構成によれば、無線伝送局100から出力される電力伝送波を適切に端末200に中継することができる。

【0053】

（６）その他の実施形態
以上、実施形態に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

【0054】

上述した開示では、中継装置300が電力伝送波を中継するケースについて主として例示した。しかしながら、上述した開示はこれに限定されるものではない。中継装置300は、信号伝送波を中継してもよい。信号伝送波は、電力伝送波とともに反射されてもよい。

【0055】

上述した中継装置300（当該装置）は、上述した開示の処理を行うコンピュータとして機能してもよい。図５は、当該装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図５に示すように、当該装置は、プロセッサ1001、メモリ1002、ストレージ1003、通信装置1004、入力装置1005、出力装置1006及びバス1007などを含むコンピュータ装置として構成されてもよい。

【0056】

なお、以下の説明では、「装置」という文言は、回路、デバイス、ユニットなどに読み替えることができる。当該装置のハードウェア構成は、図に示した各装置を1つ又は複数含むように構成されてもよいし、一部の装置を含まずに構成されてもよい。

【0057】

当該装置の各機能ブロック（図２～図４を参照）は、当該コンピュータ装置の何れかのハードウェア要素、又は当該ハードウェア要素の組み合わせによって実現される。

【0058】

また、当該装置における各機能は、プロセッサ1001、メモリ1002などのハードウェア上に所定のソフトウェア（プログラム）を読み込ませることによって、プロセッサ1001が演算を行い、通信装置1004による通信を制御したり、メモリ1002及びストレージ1003におけるデータの読み出し及び書き込みの少なくとも一方を制御したりすることによって実現される。

【0059】

プロセッサ1001は、例えば、オペレーティングシステムを動作させてコンピュータ全体を制御する。プロセッサ1001は、周辺装置とのインタフェース、制御装置、演算装置、レジスタなどを含む中央処理装置（CPU）によって構成されてもよい。

【0060】

また、プロセッサ1001は、プログラム（プログラムコード）、ソフトウェアモジュール、データなどを、ストレージ1003及び通信装置1004の少なくとも一方からメモリ1002に読み出し、これらに従って各種の処理を実行する。プログラムとしては、上述の実施の形態において説明した動作の少なくとも一部をコンピュータに実行させるプログラムが用いられる。さらに、上述の各種処理は、1つのプロセッサ1001によって実行されてもよいし、2つ以上のプロセッサ1001により同時又は逐次に実行されてもよい。プロセッサ1001は、１以上のチップによって実装されてもよい。なお、プログラムは、電気通信回線を介してネットワークから送信されてもよい。

【0061】

メモリ1002は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、Read Only Memory（ROM）、Erasable Programmable ROM（EPROM）、Electrically Erasable Programmable ROM（EEPROM）、Random Access Memory（RAM）などの少なくとも1つによって構成されてもよい。メモリ1002は、レジスタ、キャッシュ、メインメモリ（主記憶装置）などと呼ばれてもよい。メモリ1002は、本開示の一実施形態に係る方法を実行可能なプログラム（プログラムコード）、ソフトウェアモジュールなどを保存することができる。

【0062】

ストレージ1003は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、Compact Disc ROM（CD-ROM）などの光ディスク、ハードディスクドライブ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク（例えば、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク、Blu-ray（登録商標）ディスク）、スマートカード、フラッシュメモリ（例えば、カード、スティック、キードライブ）、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ストリップなどの少なくとも1つによって構成されてもよい。ストレージ1003は、補助記憶装置と呼ばれてもよい。上述の記録媒体は、例えば、メモリ1002及びストレージ1003の少なくとも一方を含むデータベース、サーバその他の適切な媒体であってもよい。

【0063】

通信装置1004は、有線ネットワーク及び無線ネットワークの少なくとも一方を介してコンピュータ間の通信を行うためのハードウェア（送受信デバイス）であり、例えばネットワークデバイス、ネットワークコントローラ、ネットワークカード、通信モジュールなどともいう。

【0064】

通信装置1004は、例えば周波数分割複信（Frequency Division Duplex：FDD）及び時分割複信（Time Division Duplex：TDD）の少なくとも一方を実現するために、高周波スイッチ、デュプレクサ、フィルタ、周波数シンセサイザなどを含んで構成されてもよい。

【0065】

入力装置1005は、外部からの入力を受け付ける入力デバイス（例えば、キーボード、マウス、マイクロフォン、スイッチ、ボタン、センサなど）である。出力装置1006は、外部への出力を実施する出力デバイス（例えば、ディスプレイ、スピーカ、LEDランプなど）である。なお、入力装置1005及び出力装置1006は、一体となった構成（例えば、タッチパネル）であってもよい。

【0066】

また、プロセッサ1001及びメモリ1002などの各装置は、情報を通信するためのバス1007で接続される。バス1007は、単一のバスを用いて構成されてもよいし、装置間ごとに異なるバスを用いて構成されてもよい。

【0067】

さらに、当該装置は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（Digital Signal Processor： DSP）、Application Specific Integrated Circuit（ASIC）、Programmable Logic Device（PLD）、Field Programmable Gate Array（FPGA）などのハードウェアを含んで構成されてもよく、当該ハードウェアにより、各機能ブロックの一部又は全てが実現されてもよい。例えば、プロセッサ1001は、これらのハードウェアの少なくとも1つを用いて実装されてもよい。

【0068】

以上、本開示について詳細に説明したが、当業者にとっては、本開示が本開示中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本開示は、請求の範囲の記載により定まる本開示の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本開示の記載は、例示説明を目的とするものであり、本開示に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

【0069】

（付記）
上述した開示は、以下のように表現されてもよい。

【0070】

第1の特徴は、無線送電局から出力される電力伝送波を中継する中継部と、前記中継部を駆動する電力を蓄積するバッテリーと、前記中継部を制御する制御部と、を備え、前記中継部は、前記電力伝送波を反射するか透過するか切り替え可能に構成されており、前記制御部は、前記バッテリーの残量に基づいて、前記中継部によって前記電力伝送波を反射するか透過するかを決定する、中継装置である。

【0071】

第2の特徴は、第1の特徴において、受電端末の位置情報及び前記受電端末のバッテリーの状態情報の少なくともいずれか1つを受信する受信部と、前記受信部によって受信された情報を前記無線送電局に送信する送信部と、を備える、中継装置である。

【0072】

第3の特徴は、第2の特徴において、前記制御部は、前記受信部によって受信された情報に基づいて、前記電力伝送波を前記中継部で中継するか否かを判定する、中継装置である。

【0073】

第4の特徴は、第1の特徴乃至第3の特徴の少なくともいずれか1つにおいて、受電端末の位置情報及び前記受電端末のバッテリーの状態情報の少なくともいずれか1つを受信する受信部を備え、前記制御部は、前記受信部によって受信された情報に基づいて、前記中継部によって前記電力伝送波を反射する方向を制御する、中継装置である。

【符号の説明】

【0074】

10 無線伝送システム
100 無線伝送局
200 端末
300 中継装置
310 中継部
31 反射面
32 受電面
320 受信部
330 制御部
340 バッテリー
350 送信部
1001 プロセッサ
1002 メモリ
1003 ストレージ
1004 通信装置
1005 入力装置
1006 出力装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】