特開 2024-173569 ＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システム

(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】P2024173569

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】ＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/90 20160101AFI20241205BHJP

   H04B 10/80 20130101ALI20241205BHJP

   H02J 50/30 20160101ALI20241205BHJP

   H02J 50/80 20160101ALI20241205BHJP

   B60L 53/10 20190101ALI20241205BHJP

   B60M 7/00 20060101ALI20241205BHJP

   B60L 5/00 20060101ALI20241205BHJP

   H04J 14/00 20060101ALN20241205BHJP

【ＦＩ】

H02J50/90

H04B10/80 160

H02J50/30

H02J50/80

B60L53/10

B60M7/00 Z

B60L5/00 B

H04J14/00

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023137888

(22)【出願日】2023-08-28

(31)【優先権主張番号】10-2023-0069999

(32)【優先日】2023-05-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】317005103

【氏名又は名称】インダストリー アカデミック コーオペレーション ファウンデーション オブ ヨンナム ユニバーシティ

【氏名又は名称原語表記】ＩＮＤＵＳＴＲＹ ＡＣＡＤＥＭＩＣ ＣＯＯＰＥＲＡＴＩＯＮ ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ ＯＦ ＹＥＵＮＧＮＡＭ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ

【住所又は居所原語表記】（Ｄａｅ－ｄｏｎｇ）２８０，Ｄａｅｈａｋ－ｒｏ，Ｇｙｅｏｎｇｓａｎ－ｓｉ Ｇｙｅｏｎｇｓａｎｇｂｕｋ－ｄｏ ７１２－７４９， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】キム，クンチョン

(72)【発明者】

【氏名】オム，チョンソク

(72)【発明者】

【氏名】パーク，ヨンワン

【テーマコード（参考）】

5H105

5H125

5K102

【Ｆターム（参考）】

5H105BA09

5H105BB05

5H105CC04

5H105DD10

5H105GG05

5H105GG15

5H125AA01

5H125AC25

5H125BE01

5H125CC06

5H125DD03

5H125EE55

5H125FF11

5K102AD00

5K102AD01

5K102AH02

5K102AH26

5K102AN03

5K102PB01

5K102PH01

5K102PH31

5K102PH50

5K102RB07

5K102RD05

5K102RD26

(57)【要約】

【課題】ＰＲＸと光電池パネルの正確な位置を探す時間を短縮する、ＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システムを提供する。
【解決手段】本発明によれば、 Ｖ２Ｉを介して位置と光電池パネルのサイズ情報を電力要求信号として伝送する受信機と、前記電力要求信号を受信した情報に基づいて電力の送出を調節して前記受信機の位置と光電池パネルのサイズに応じてプリズム間の距離を調節し、レーザー信号が光電池パネルに全て受信されるように送出電力情報（ｐｏｗｅｒｉｎｆｏ）を送出し、レズリープリズムを一定角度だけ回転させる送信機と、を含み、前記送信機は、波長ごとに送出電力に関する情報をＯＯＦＤＭで生成した後、プリズムを用いて一定角度回転すると、電力の伝送が可能な領域に信号を伝送することを特徴とする、ＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システムを提供する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システムにおいて、
Ｖ２Ｉを介して位置と光電池パネルのサイズ情報を電力要求信号として伝送する受信機と、
前記電力要求信号を受信した情報に基づいて電力の送出を調節して前記受信機の位置と光電池パネルのサイズに応じてプリズム間の距離を調節し、レーザー信号が光電池パネルに全て受信されるように送出電力情報（ｐｏｗｅｒｉｎｆｏ）を送出し、レズリープリズムを一定角度だけ回転させる送信機と、を含み、
前記送信機は、波長ごとに送出電力に関する情報をＯＯＦＤＭで生成した後、プリズムを用いて一定角度回転すると、電力の伝送が可能な領域に信号を伝送することを特徴とする、ＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システム。

【請求項2】

前記送信機は、波長ごとに送出電力に関する情報をＯＯＦＤＭで生成した後、プリズムに送ると、波長によるレーザー屈折率の差により同時に複数の方向にパイロット信号が送出されることを特徴とする、請求項１に記載のＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システム。

【請求項3】

前記受信機は、前記送信機から受信した送出電力に関する情報を分析してレーザーの位置を把握し、最大受信可能な電力を予測することを特徴とする、請求項１に記載のＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システム。

【請求項4】

前記受信機は、必要な電力を供給することが可能な送信機を選択して無線充電を進めるレーザー電力ビーム（ＨＩＬＰＢ）を介して多数の送信機を選択することで電力の供給を受けることを特徴とする、請求項１に記載のＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システム。

【請求項5】

前記受信機は、前記送信機の送出電力情報のうち、Ｄｅｖｉｃｅ ＩＤを用いてＰＶ配列の中間に相対的に最も近いＰｏｗｅｒ ＩＤの位置を把握し、前記Ｐｏｗｅｒ ＩＤの分布を用いて送信機とＰＶ配列の距離／受信角度を計算して電力供給源としての送信機を選択することを特徴とする、請求項１に記載のＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＯＯＦＤＭＡとレズリープリズム（Ｒｉｓｌｅｙ ｐｒｉｓｍ）を用いる電気自動車遠距離無線充電システムに関し、より詳細には、ＯＯＦＤＭ、ＷＤＭＡ及びレズリープリズムを用いて一度に複数の方向にパイロット信号を送出する、ＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電気自動車にＨＩＬＰＢを用いて電力を供給する方法では、ＰＲＸがＧＰＳ上の自分の位置と共に必要な電力を要求すると、ＰＴＸが、電力供給が可能なあらゆる方向にＭＰＥ Ｃｌａｓｓ１のレーザー強度に制限されたパイロット信号を送出し、ＰＲＸは、パイロット信号から最大受信電力を予測し、これに基づいて電力供給効率が最も高いＰＴＸを選択した。

【0003】

ここで、ＨＩＬＰＢ（Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｌａｓｅｒ Ｐｏｗｅｒ Ｂｅａｍｉｎｇ）は、高強度レーザーを用いて電力を伝達する技術であって、電気自動車に電力を供給するためにレーザー光線を用いて遠隔地から電力を無線で伝送する方式で作動する。また、ＰＲＸは、Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｃｅｉｖｅｒの略語であって、電気自動車における電力を受信する装置をいう。ＰＲＸは、ＧＰＳ上の自分の位置とともに必要な電力を要求する。ＰＴＸは、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒの略語であって、電力を供給する装置を意味する。ＰＴＸは、電力を供給することが可能な全ての方向にＭＰＥ Ｃｌａｓｓ１のレーザー強度に制限されたパイロット信号を送出する。ＭＰＥは、Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｅｒｍｉｓｓｉｂｌｅ Ｅｘｐｏｓｕｒｅの略語であって、最大許容露出量を意味する。ＭＰＥ Ｃｌａｓｓ１は、レーザー装置の出力レベルであって、安全な使用のためにレーザー強度を一定レベルに制限する等級を示す。ＭＰＥ Ｃｌａｓｓ１のレーザー強度は、安全な無線電力を供給するためのパイロット信号として使用される。

【0004】

ＧＰＳの誤差により、ＰＲＸの正確な位置だけでなく、光電池パネルが搭載された位置も正確に知らない。光電池パネルは、最も高い効率を得るためには最も中心部分にＨＩＬＰＢが供給されなければならないので、ＰＴＸは、ＰＲＸに搭載された光電池パネルの中心部分を正確に探すために、ＨＩＬＰＢが送出可能な全ての方向にパイロット信号を送出し、パイロット信号を電力に換算して最も大きく電力を受信することができる方向を選択する。

【0005】

パイロット信号は、一度に一方向に送出することが可能であって、電力供給装置ＰＴＸからＨＩＬＰＢを送出する方向に比例して、パイロット信号を送出する方向が多くなる。これにより、パイロット信号を送出する時間が長くなり、ＨＩＬＰＢを送出する時間は、パイロット信号の送出時間だけ短くなる。交差点での滞在時間は制限されるので、多くの電力を受信するためには、ＰＲＸと光電池パネルの正確な位置を探す時間を短縮する必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】韓国公開特許第２０１９－０１３６３６１号（２０１９年１２月１０日）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、ＰＲＸと光電池パネルの正確な位置を探す時間を短縮する、ＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明によれば、ＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システムにおいて、Ｖ２Ｉを介して位置と光電池パネルのサイズ情報を電力要求信号として伝送する受信機と、前記電力要求信号を受信した情報に基づいて電力の送出を調節して受信機の位置と光電池パネルのサイズに応じてプリズム間の距離を調節し、レーザー信号が光電池パネルに全て受信されるように送出電力情報（ｐｏｗｅｒｉｎｆｏ）を送出し、レズリープリズムを一定角度だけ回転させる送信機と、を含み、前記送信機は、波長ごとに送出電力に関する情報をＯＯＦＤＭで生成した後、プリズムを用いて一定角度回転すると、電力の伝送が可能な領域に信号を伝送する。

【0009】

送信機は、波長ごとに送出電力に関する情報をＯＯＦＤＭで生成した後、プリズムに送ると、波長によるレーザー屈折率の差により同時に複数の方向にパイロット信号が送出される。

【0010】

受信機は、前記送信機から受信した送出電力に関する情報を分析してレーザーの位置を把握し、最大受信可能な電力を予測する。

【0011】

受信機は、必要な電力を供給することが可能な送信機を選択して無線充電を進めるレーザー電力ビーム（ＨＩＬＰＢ）を介して多数の送信機を選択することで電力の供給を受ける。

【0012】

そして、受信機は、前記送信機の送出電力情報のうち、Ｄｅｖｉｃｅ ＩＤを用いてＰＶ配列の中間に相対的に最も近いＰｏｗｅｒ ＩＤの位置を把握し、前記Ｐｏｗｅｒ ＩＤの分布を用いて送信機とＰＶ配列の距離／受信角度を計算して電力供給源としての送信機を選択する。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、受信機（ＰＲＸ）と光電池パネルの正確な位置を探す時間を短縮するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態によるＯＯＦＤＭ、ＷＤＭＡ及びレズリープリズムを用いて一度に複数の方向にパイロット信号を送出する電気自動車遠距離無線充電システムを示す図である。

【図2】本発明の一実施形態によるＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システムの動作を説明するための図である。

【図3】本発明の一実施形態によるＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システムのＰＴＸで使用するパイロット信号を示す図である。

【図4】本発明の一実施形態によるＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システムの詳細構成動作を説明するための図である。

【図5】本発明の一実施形態によるＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システムのＦｌｉｐ ＯＦＤＭＡエンコーダを説明するための図である。

【図6】本発明の一実施形態によるＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システムのＦｌｉｐ ＯＦＤＭＡデコーダを説明するための図である。

【図7】本発明の一実施形態によるＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システムの交差点の信号機に適用した概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１は、本発明の一実施形態によるＯＯＦＤＭ、ＷＤＭＡ及びレズリープリズムを用いて一度に複数の方向にパイロット信号を送出する電気自動車遠距離無線充電システムを示す図である。

【0016】

図１に示すように、ＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システムにおいて、Ｖ２Ｉを介して自分の位置情報と光電池パネルのサイズ情報を電力要求信号として伝送する受信機１００、及び前記電力要求信号を受信した情報に基づいて電力の送出を調節して前記受信機の位置と光電池パネルのサイズに応じてプリズム間の距離を調節し、レーザー信号が光電池パネルに全て受信されるように送出電力情報（ｐｏｗｅｒｉｎｆｏ）を送信し、レズリープリズムを一定角度だけ回転させる送信機２００を含む。このような送信機２００は、波長ごとに送出電力に関する情報をＯＯＦＤＭで生成した後、プリズムを用いて一定角度回転すると、電力の伝送が可能な領域に信号を伝送する。

【0017】

本実施形態による送信機は、波長ごとに送出電力に関する情報をＯＯＦＤＭで生成した後、プリズムに送ると、波長によるレーザー屈折率の差により同時に複数の方向にパイロット信号が送出される。このような送信機は、プリズムを用いて広い地域に信号を送信する。プリズムが一度だけ３６０度回転すると、電力の伝送が可能な領域に信号が伝送される。ＰＶセルに１つの信号のみ到達可能であれば十分であり、波長間隔と回転間隔を大きく使用する。

【0018】

本実施形態によるＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システムは、送信機ごとに固有のＤｅｖｉｃｅ ＩＤを付与し、角度と波長ごとに固有のＰｏｗｅｒ ＩＤを付与する。受信した側では、Ｄｅｖｉｃｅ ＩＤとＰｏｗｅｒ ＩＤのみを利用し、ＲＳＳＩは除外させる。これは、ＯＯＦＤＭの特性と様々な波長によりＲＳＳＩが一定ではないため、変化し続ける。従来は、ＲＳＳＩを用いて最適な電力供給源を選択したが、本発明の一実施形態では、受信した側ではＤｅｖｉｃｅ ＩＤとＰｏｗｅｒ ＩＤのみを用いる理由である。ここで、ＲＳＳＩは、「Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ」の略語であり、無線通信システムで受信された信号の強度を示す指標である。ＲＳＳＩは、無線信号が受信される装置で測定され、一般にｄＢｍ（デシベルミリワット）単位で表される。無線通信システムでは、この信号強度を測定して通信の信号品質を判断したり、最適な電力供給源を選択したりするのに使用できる。すなわち、従来は、ＲＳＳＩを用いて最適な電力供給源を選択する方式が適用された。しかし、本発明の一実施形態では、ＯＯＦＤＭの特性と様々な波長によりＲＳＳＩが一定ではなく、変化し続けるため、受信した側では、ＲＳＳＩを除いてＤｅｖｉｃｅ ＩＤとＰｏｗｅｒ ＩＤのみを用いる。Ｄｅｖｉｃｅ ＩＤは、送信機ごとに固有に付与される識別子であり、Ｐｏｗｅｒ ＩＤは、それぞれの波長ごとに固有に付与される識別子である。これにより、受信側では、信号の強度変動に影響されることなく、識別子を介して各電力供給源を区分し、選択することができる。

【0019】

また、本実施形態による受信機は、前記送信機から受信した送出電力に関する情報を分析してレーザーの位置を把握し、最大受信可能な電力を予測し、必要な電力を供給することが可能な送信機を選択して無線充電を進めるレーザーパワービーム（ＨＩＬＰＢ、Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｌａｓｅｒ Ｐｏｗｅｒ Ｂｅａｍｉｎｇ）を介して多数の送信機を選択することで電力の供給を受ける。

【0020】

参考までに、ＨＩＬＰＢは、高出力レーザーシステムを用いて電力をビームの形で集中させる。このレーザービームは、空気を通過する間にエネルギーを維持し、受信機又は受信装置に向かって電力を伝達する。受信機は、この電力を収容し、変換して電気エネルギーとして使用又は保存することができる。ＨＩＬＰＢの核心は、高強度レーザービームの集中力である。高出力レーザーを用いてビームを生成し、レーザー光線を効果的に集中させて遠隔地に電力を伝送する。そのために、反射経路の損失を最小限に抑え且つビームの安定性を維持するために光学システム及び追跡システムが使用できる。ＨＩＬＰＢは、遠隔地域、又は移動性が限られた場所で電力を供給するために使用できる。電気自動車の充電、宇宙探査装備の電源供給、メーターの遠隔操作など、さまざまな応用分野で活用できる。無線電力伝送を介してケーブル接続の制約を克服し、効率的且つ便利な電力供給が可能となる。

【0021】

そして、受信機は、前記送信機の送出電力情報のうち、Ｄｅｖｉｃｅ ＩＤを用いてＰＶ配列の中間に相対的に最も近いＰｏｗｅｒ ＩＤの位置を把握し、前記Ｐｏｗｅｒ ＩＤの分布を用いて送信機とＰＶ配列の距離／受信角度を計算して電力供給源としての送信機を選択する。

【0022】

本実施形態による受信機は、受信したＰｏｗｅｒ ＩＤを用いてＰＶ配列の中間に最も近いＰｏｗｅｒ ＩＤを認知／選択してＰＶ配列上で受信したＰｏｗｅｒ ＩＤの位置を把握することができる。また、Ｐｏｗｅｒ ＩＤ分布を用いて送信機とＰＶ配列の距離／受信角度を計算することで、最適な送信機を選択するようにする。

【0023】

本発明の一実施形態におけるＯＯＦＤＭＡは、ＯＯＦＤＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）とＷＤＭＡ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）の合成語表現であって、ＯＯＦＤＭＡは、ＯＯＦＤＭの多重周波数帯域とＷＤＭＡの多重アクセスを結合して多重ユーザー間の効率的なデータ転送を可能とすることができる。

【0024】

本実施形態によるＯＯＦＤＭは、ｕｎｉｐｏｌａｒ方式のＯＣＤＭＡよりも複雑な信号処理過程を経るが、４８ビットの電力情報を２４個の光学信号として生成し、より多くの電力情報を短時間で送出することができる。

【0025】

また、ＷＤＭＡは、複数のレーザー波長を同時に使用する光通信方式であって、使用する波長の数に比例して同時に光学信号の送受信が可能である。

【0026】

そして、レズリープリズムは、複数のプリズムが同じ中心軸を使用するが、プリズムの特性、屈折率、回転速度などを異ならせて様々な間隔と形態のパターン生成が可能である。
そこで、本実施形態による電気自動車遠距離無線充電システムは、波長ごとにＰＴＸの送出電力に関する情報をＯＯＦＤＭで生成した後、プリズムに送ると、波長によるレーザー屈折率の差により同時に複数の方向にパイロット信号を送出することができる。

【0027】

本発明の一実施形態によるＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システムは、ＯＯＦＤＭ、ＷＤＭＡ及びレズリープリズムを用いて一度に複数の方向にパイロット信号を送出する遠距離無線充電システムに関するもので、波長ごとにＰＴＸの送出電力に関する情報をＯＯＦＤＭで生成した後、プリズムに送ると、波長によるレーザー屈折率の差により同時に多数の方向にパイロット信号を送出して３つの光学技術を一度に用いてより短時間でより多くの方向にパイロット信号を送出することを可能にする。

【0028】

図２は、本発明の一実施形態によるＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システムの動作を説明するための図である。

【0029】

ＥＶが交差点に到着して、信号を待つために停車する。このとき、本実施形態によるＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システムは、電力受信のために自分の位置情報と光電池パネルのサイズ情報をＶ２Ｉを用いて電力要求信号として周辺に放送する。ここで、Ｖ２Ｉは、Ｖｅｈｉｃｌｅ－ｔｏ－Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅの略語であって、自動車とインフラ間の通信を示す。Ｖ２Ｉは、自動車と道路インフラ施設との間で情報及びデータを交換及び伝送する技術を意味する。これにより、自動車は、インフラとの相互作用を介して道路安全、運行効率性、サービス改善など、多様な機能を行うことができる。Ｖ２Ｉは、交通信号機、街路灯、高速道路料金システム、駐車場管理システムなどのインフラ施設との通信を介して、自動車の安全性と利便性を増進させることができる。

【0030】

交通信号機や街路灯などのように、交差点にある電力供給装置であるＰＴＸがＶ２Ｉで電力要求信号を受信する。ＰＴＸは、電力供給装置を区分する固有の数値であるＤｅｖｉｃｅ ＩＤ、プリズム中心部を基準に回転角度を示すＡｎｇｌｅ ＩＤ、送出可能な最大電力を示すＭａｘ Ｐｏｗｅｒ、データの損失を判断するＣＲＣ情報を合わせてＰｏｗｅｒＩｎｆｏを生成する。

【0031】

送信機ＰＴＸは、受信機ＰＲＸの位置と光電池パネルのサイズに応じてプリズム間の距離を調節し、プリズムを介して屈折されたレーザーがすべて光電池パネルに受信されるようにＰｏｗｅｒＩｎｆｏを送出する。

【0032】

ＰｏｗｅｒＩｎｆｏを送出した後、レズリープリズムを所定の角度だけ回転させる。
受信機ＰＲＸは、光電池パネルで受信したＰｏｗｅｒＩｎｆｏを分析し、光電池パネルの中心部を基準にレーザーの波長別位置を把握し、これに基づいて最大受信可能な電力を予測する。

【0033】

ここで、ＰｏｗｅｒＩｎｆｏは、Ｄｅｖｉｃｅ ＩＤ＋Ａｎｇｌｅ ＩＤ＋Ｐｏｗｒ ＩＤ＋Ｍａｘ Ｐｏｗｅｒ＋ＣＲＣであり、４８－ｂｉｔ＝４ＰＡＭ＊１６ Ｓｕｂｃｈａｎｎｅｌｓ＝２４ Ｓｙｍｂｏｌｓである。

【0034】

受信機ＰＲＸは、一定時間受信して予測した電力に基づいて必要な電力の供給を受けることが可能な送信機ＰＴＸを選択する。ＨＩＬＰＢは、１つ以上の送信機ＰＴＸから電力の供給を受けることができるので、１つの送信機ＰＴＸから十分な電力の供給を受けない場合、複数の送信機ＰＴＸを同時に選択して電力の供給を受けることができる。

【0035】

図３は、本発明の一実施形態によるＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システムの送信機（ＰＴＸ）で使用するパイロット信号を示す図である。

【0036】

送信機（ＰＴＸ）で使用するパイロット信号は、ｄｅｖｉｃｅ ＩＤ、ａｎｇｌｅ ＩＤ、ｍａｘ ｐｏｗｅｒ、ＣＲＣの４つの部分で構成される。

【0037】

Ｄｅｖｉｃｅ ＩＤは、ＰＴＸを区分するための固有の数字であって、１６ビットを使用する。

【0038】

Ｒｉｓｌｅｙ ｐｒｉｓｍは、一方は厚く、もう一方は薄い３つのウェッジプリズム（ｗｅｄｇｅ ｐｒｉｓｍ）で構成される。

【0039】

３つのプリズムの中心軸がすべて一致し、中心軸を基準として３つのプリズムが互いに独立して回転しながら様々なスキャニングパターンを生成する。

【0040】

Ａｎｇｌｅ ＩＤは、Ｒｉｓｌｅｙ ｐｒｉｓｍにおいてそれぞれのプリズムが中心軸に対して回転した角度を１６ビットで表したものである。

【0041】

ｍａｘ ｐｏｗｅｒは、ＰＴＸが送出可能なＣＷレーザーの最大電力をｗ（ワット）単位で表したもので、８ビットを使用する。

【0042】

ＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）は、ｄｅｖｉｃｅ ＩＤ、ａｎｇｌｅ ＩＤ、ｍａｘ ｐｏｗｅｒに該当する４０ビットにＣＲＣ－８を用いてチェックサムデータ８ビットを生成したものである。ＰＲＸは、受信した４０ビットにＣＲＣ－８を用いてチェックサムを生成し、受信したＣＲＣ ８ビットと比較して、データ伝送過程に発生したデータ破損を確認する。

【0043】

また、図３において、ＭＳＢは、「Ｍｏｓｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｂｉｔ」の略語であって、最上位の桁の値を表すビットを意味する。これは、２進数において最も右側にあるビットを指す。たとえば、８ビットの２進数１１０１１０１０において最も左側のビットである１は、ＭＳＢである。

【0044】

ＬＳＢは、「Ｌｅａｓｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔ」の略語であって、最下位の桁の値を表すビットを意味する。これは、２進数において最も右側に位置するビットを指す。たとえば、８ビットの２進数１１０１１０１０において最も右側のビットである０は、ＬＳＢである。ＭＳＢとＬＳＢは、ビット列の位置と重要性を示し、データの解釈と表現に影響を及ぼす可能性がある。

【0045】

図４は、本発明の一実施形態によるＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システムの詳細構成動作を説明するための図である。

【0046】

本実施形態によるＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システムは、レズリープリズムの構成において、ＰＴＸとＰＲＸ間の距離と光電池パネルのサイズに応じて間隔調節装置によってレズリープリズム間の間隔を調節する。このとき、ＰＴＸとＰＲＸ間の距離が近いか或いは光電池パネルのサイズが大きい場合には、プリズム間の間隔を狭くしてパターンのサイズを大きくする。逆に、ＰＴＸとＰＲＸ間の距離が遠いか或いは光電池パネルの大きさが小さい場合には、プリズム間の間隔を広くしてパターンのサイズを小さくする。

【0047】

本実施形態によるＲＴＸは、パイロット信号であるＰｏｗｅｒＩｎｆｏをＦｌｉｐ ＯＦＤＭＡ技法で符号化することにより、送信に使用する信号に変換する。その後、ＤＡＣを用いて生成したアナログ信号によって、ｅｘｔｅｒｎａｌ ｏｐｔｉｃａｌ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ（ＥＯＭ）とＬａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ（ＬＤ）を用いてアナログレーザーを生成する。

【0048】

複数のレーザー波長で同時に同じ作業を行って生成されたアナログレーザー信号は、光カプラー（ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｕｐｌｅｒ）を介して１つの信号に合わせる。レズリープリズムに伝達されたレーザー信号は、プリズムを通過するたびに波長に応じて屈折した後に送出される。

【0049】

レーザー信号を送出した後、レズリープリズムを所定の角度だけ回転させる。

【0050】

ＰＲＸは、光電池パネルを用いて受信したレーザー信号をＴＩＡを用いてアナログ信号に変換し、ＡＤＣを用いてデジタル信号に変換する。Ｆｌｉｐ ＯＦＤＭＡ技法で復号化を行ってＰｏｗｅｒＩｎｆｏを生成する。

【0051】

ＰＴＸが様々な角度で送出したＰｏｗｅｒＩｎｆｏを全て受信した後、同じＤｅｖｉｃｅ ＩＤとＡｎｇｌｅ ＩＤが最も多いＰＴＸを選択する。ＰＴＸが送出した装置ＩＤの数と、ＰＲＸが受信した装置ＩＤの数との比率は、ＨＩＬＰＢを送出したときにＰＶパネルに到着する受信率を示す。同じＤｅｖｉｃｅ ＩＤとＡｎｇｌｅ ＩＤが多いほど、光電池パネルに受信されるＨＩＬＰＢが大きいことを意味する。

【0052】

Ｍａｘ Ｐｏｗｅｒと受信率を用いると、受信可能な最大電力を予測することができる。

【0053】

角度ＩＤは、プリズム中心軸とＰＶパネルの中心軸とが一致するか否かを示す。同じ角度ＩＤが多い方向にプリズムの中心軸を移動すると、２つの中心軸が一致する可能性がさらに高くなる。

【0054】

光電池パネルは、受信可能な光量を超えなければ、受信したすべてのＨＩＬＰＢを電力変換に使用可能である。１つのＰＴＸから受信した電力が足りない場合は、複数のＰＴＸを選択して必要な分だけ電力の供給を受けることができる。

【0055】

図５は、本発明の一実施形態によるＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システムのＦｌｉｐ ＯＦＤＭＡエンコーダを説明するための図である。

【0056】

図５に示すように、本実施形態によるＦｌｉｐ ＯＦＤＭＡエンコーダは、並列変換（Ｓｅｒｉａｌ－ｔｏ－Ｐａｒａｌｌｅｌ）、多重振幅条件付き符号化マッピング（Ｍ－ＰＡＭ Ｍａｐｐｉｎｇ）、サブチャネルマッピング（ｓｕｂｃｈａｎｎｅｌ ｍａｐｐｉｎｇ）、Ｎ次逆離散Ｈａｒｔｌｅｙ変換（Ｎ－ｏｒｄｅｒ ＩＤＨＴ）、逆変調（Ｆｌｉｐ）、直列変換（Ｐａｒａｌｌｅｌ－ｔｏ－ｓｅｒｉａｌ）の過程を行う。

【0057】

並列変換（Ｓｅｒｉａｌ－ｔｏ－Ｐａｒａｌｌｅｌ）は、シリアル形式で伝送されるデータを並列形式に変換する過程である。複数のビットのデータを一度に処理することが可能な並列形式に変換することを意味する。

【0058】

多重振幅条件付き符号化マッピング（Ｍ－ＰＡＭ Ｍａｐｐｉｎｇ）は、多重振幅条件付き符号化（Ｍｕｌｔｉ－Ｐｕｌｓｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）のマッピング過程である。デジタルデータを多重振幅信号に変換する過程であって、入力ビットを様々な振幅レベルに対応させて変換する。

【0059】

サブチャネルマッピング（ｓｕｂｃｈａｎｎｅｌ ｍａｐｐｉｎｇ）は、マルチアクセス方式で複数のサブチャネルを用いてデータを分割する過程である。周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）や時間分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）などで使用できる。

【0060】

Ｎ次逆離散Ｈａｒｔｌｅｙ変換（Ｎ－ｏｒｄｅｒ ＩＤＨＴ）は、Ｎ次逆離散フーリエ変換（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）であって、与えられた周波数ドメイン信号を時間ドメインに変換する過程である。Ｎ次逆離散フーリエ変換は、Ｎ次元空間で時間ドメイン信号を再構成するのに使用される。

【0061】

逆変調（Ｆｌｉｐ）は、逆変調過程であって、データを元の順序に戻す過程を意味する。以前に行われた操作を逆に戻すことを指す。

【0062】

直列変換（Ｐａｒａｌｌｅｌ－ｔｏ－ｓｅｒｉａｌ）は、並列データを直列データに変換する過程である。多数のデータを一列に羅列して直列形式に変換することを意味する。

【0063】

図６は、本発明の一実施形態によるＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システムのＦｌｉｐ ＯＦＤＭＡデコーダを説明するための図である。

【0064】

本実施形態によるＦｌｉｐ ＯＦＤＭＡデコーダは、並列変換（Ｓｅｒｉａｌ－ｔｏ－Ｐａｒａｌｌｅｌ）、変調（Ｄｅ－Ｆｌｉｐ）、Ｎ次離散Ｈａｒｔｌｅｙ変換（Ｎ－ｏｒｄｅｒ ＤＨＴ）、サブチャネルマッピング（ｓｕｂｃｈａｎｎｅｌ ｍａｐｐｉｎｇ）、多重振幅条件付き符号化マッピング（Ｍ－ＰＡＭ Ｍａｐｐｉｎｇ）、直列変換（Ｐａｒａｌｌｅｌ－ｔｏ－ｓｅｒｉａｌ）の過程を行う。

【0065】

ここで、並列変換（Ｓｅｒｉａｌ－ｔｏ－Ｐａｒａｌｌｅｌ）は、シリアル形式で伝送されるデータを並列形式に変換する過程である。これは、データ伝送速度を上げるために使用できる。シリアルデータは、一度に１つのビットのみ伝送されるが、並列データは、複数のビットが同時に伝送され得る。

【0066】

変調（Ｄｅ－Ｆｌｉｐ）は、前述したＦｌｉｐ過程の逆順で動作する過程である。Ｆｌｉｐは、データを特定の方式で変調する過程であるが、Ｄｅ－Ｆｌｉｐは、この変調されたデータを元の形式に戻す役割を果たす。

【0067】

Ｎ次離散Ｈａｒｔｌｅｙ変換（Ｎ－ｏｒｄｅｒ ＤＨＴ）は、デジタル信号処理に使用される変換技術の一つである。ＤＨＴは、時間領域の信号を周波数領域に変換する。Ｎ－ｏｒｄｅｒ ＤＨＴは、与えられた信号をＮ次元のＨａｒｔｌｅｙ変換によって変換することを意味する。

【0068】

サブチャネルマッピング（ｓｕｂｃｈａｎｎｅｌ ｍａｐｐｉｎｇ）は、多重化された伝送チャネルからサブチャネルへのデータ割り当てを意味する。周波数や時間など、様々な次元で分割された伝送チャネルを、各サブチャネルにマッピングしてデータを伝送及び処理する。

【0069】

多重振幅条件付き符号化マッピング（Ｍ－ＰＡＭ Ｍａｐｐｉｎｇ）は、Ｍ－ＰＡＭ（Ｍ－ａｒｙ Ｐｕｌｓｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）Ｍａｐｐｉｎｇの多進法パルス振幅変調技法であって、デジタルデータを複数のシンボルに変換する過程である。Ｍ－ＰＡＭ Ｍａｐｐｉｎｇは、データを異なる振幅レベルにマッピングして伝送し、受信側でこれをさらに復号化して元のデータを復旧する。

【0070】

直列変換（Ｐａｒａｌｌｅｌ－ｔｏ－ｓｅｒｉａｌ）は、並列形式で伝送されるデータをシリアル形式に変換する過程である。並列データは、複数のビットが同時に伝送されるが、シリアルデータは、一度に一つのビットのみ伝送される。Ｐａｒａｌｌｅｌ－ｔｏ－Ｓｅｒｉａｌ変換は、データ伝送や保存などにおいて並列形式のデータを処理可能な形式に変換するのに用いられる。

【0071】

図７は、本発明の一実施形態によるＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システムの交差点の信号機に適用した概念図である。

【0072】

図７に示すように、本実施形態によるＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システムは、交差点の四つのコーナーに信号機が一つずつあり、信号機ごとにＨＩＬＰＢで電力を供給するＰＴＸがある。ＥＶが交差点で信号待ちし、ＥＶに搭載されたＰＲＸはＶ２Ｉを介して自分の位置と光電池パネルの位置を通知し、電力の供給を要求する。

【0073】

４つのＰＴＸは、ＥＶに搭載された光電池パネルまでの距離とサイズに応じてプリズムを調節してパイロット信号を送出する。電力の伝送が可能なすべての角度別にパイロット信号を送出する。ＧＰＳと照準の誤差により、ＰＴＸによって、光電池パネルに受信されたパイロット信号のパターンや数が全て異なる。

【0074】

図７のＴ３から送出したパイロット（ｐｉｌｏｔ）信号が最も多く光電パネルに受信され、Ｔ２から送出したパイロット信号がその次に多く受信された。Ｔ１は、レズリープリズムの中心軸が光電池パネルのコーナーに受信されて一部のパイロット信号が光電池パネルに受信された。

【0075】

Ｔ４の場合、レズリープリズムの中心軸が光電池パネルから外れて最も少ない数のパイロット信号が光電池パネルに受信された。

【0076】

ＥＶは、最も多くのパイロット信号が受信されたＰＴＸを選択して電力の伝送を要求し、選択されたＰＴＸは、パイロット信号を送出するときに使用したプリズムの中心軸部位にＨＩＬＰＢを送出する。

【0077】

ＥＶは、光電池パネルを用いて受信したＨＩＬＰＢを電気に変換してバッテリーに充電する。バッテリーの充電が終わったら、或いは信号が変わったら、Ｖ２Ｉを介して電力の中断を通知する。これを受信したＰＴＸは電力の送出を中断し、ＥＶは目的地に向かって移動する。

【0078】

本発明の一実施形態によるＯＯＦＤＭＡとレズリープリズム（Ｒｉｓｌｅｙ ｐｒｉｓｍ）を用いる電気自動車遠距離無線充電システムは、自動車だけでなく、ドローン、ＵＡＭなどの空中飛行物体（移動手段）に活用することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2024-10-17

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システムにおいて、
Ｖ２Ｉを介して、自身の位置及び光電池パネルのサイズに関する情報を電力要求信号として伝送する受信機と、
前記電力要求信号を受信した情報に基づいて電力の送出を調節して前記受信機の位置及び前記光電池パネルのサイズに応じて、前記レズリープリズムを構成する複数のウェッジプリズム間の距離を調節し、レーザーを用いたパイロット信号が前記光電池パネルに全て受信されるように送出電力情報（ｐｏｗｅｒｉｎｆｏ）を送出する送信機と、を含み、
前記送信機は、前記レーザーの波長ごとに前記送出電力情報を前記ＯＯＦＤＭＡで生成した後、前記複数のウェッジプリズムを互いに独立して一定角度回転させることで、電力の伝送が可能な領域に前記パイロット信号を伝送することを特徴とする、ＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システム。

【請求項2】

前記送信機は、前記レーザーの波長ごとに前記送出電力情報を前記ＯＯＦＤＭＡで生成した後、前記レズリープリズムに送ると、前記レーザーの波長による屈折率の差により同時に複数の方向に前記パイロット信号を送出することを特徴とする、請求項１に記載のＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システム。

【請求項3】

前記受信機は、前記送信機から受信した前記送出電力情報を分析して、前記光電池パネルの中心部を基準に、前記レーザーのうち波長別のレーザーの位置を把握し、最大受信可能な電力を予測することを特徴とする、請求項１に記載のＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システム。

【請求項4】

前記受信機は、ＨＩＬＰＢを介して電力の供給を受けることを特徴とする、請求項１に記載のＯＯＦＤＭＡとレズリープリズムを用いる電気自動車遠距離無線充電システム。