特許 7062612 ワイヤレス電力伝送システム、送電器、受電器、コンピュータプログラム及びワイヤレス電力伝送制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-04-22

(45)【発行日】2022-05-06

(54)【発明の名称】ワイヤレス電力伝送システム、送電器、受電器、コンピュータプログラム及びワイヤレス電力伝送制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/20 20160101AFI20220425BHJP

   H02J 50/80 20160101ALI20220425BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20220425BHJP

   H02J 50/40 20160101ALI20220425BHJP

【ＦＩ】

H02J50/20

H02J50/80

H02J7/00 301D

H02J50/40

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019064740

(22)【出願日】2019-03-28

(65)【公開番号】P2020167796

(43)【公開日】2020-10-08

【審査請求日】2021-01-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000208891

【氏名又は名称】ＫＤＤＩ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100175824

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100114937

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 裕幸

(72)【発明者】

【氏名】樫木 勘四郎

(72)【発明者】

【氏名】山口 明

【審査官】原 嘉彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１８４３８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１８２８０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０３８２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－６４４０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００－７／１２

７／３４－７／３６

５０／００－５０／９０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワイヤレス電力伝送システムにおいて、
電力伝送波により電力を送電する送電器と、
前記送電器から前記電力伝送波により電力を受電する受電器と、を備え、
前記受電器は、
無線通信端末の動作状態を示す返信信号を生成する返信信号生成部と、
バックスキャッタ波により前記返信信号を前記送電器へ送信するバックスキャッタ波発生部と、を備え、
前記送電器は、
前記返信信号を解析する返信信号解析部と、
前記返信信号が前記無線通信端末のアクティブ状態を示す場合に送電を停止する制御部と、を備える、
ワイヤレス電力伝送システムであって、
前記送電器は、先頭の起動信号と、起動信号に次いで送信される質問信号と、質問信号に次いで送信されるアクセス制御信号とを含む前記電力伝送波を送信し、
前記受電器は、前記電力伝送波に含まれる質問信号の質問内容である無線通信端末の動作状態に対する返答である無線通信端末の動作状態を示す返信信号をバックスキャッタ波により前記送電器へ送信する、
ワイヤレス電力伝送システム。

【請求項2】

前記送電器は、ビームステアリングにより複数の送電方向へ送電ビームを順次向けるビーム制御部を備える、
請求項１に記載のワイヤレス電力伝送システム。

【請求項3】

各受電器識別子が付与された複数の前記受電器を備え、
前記送電器は、前記複数の前記受電器の受電器識別子を時分割多重したアクセス制御信号を発生する信号発生器を備え、前記アクセス制御信号を送電信号として送信し、
前記バックスキャッタ波発生部は、自己の受電器識別子を受信したタイミングで前記バックスキャッタ波を発生する、
請求項１又は２のいずれか１項に記載のワイヤレス電力伝送システム。

【請求項4】

ミラー符号の周波数スペクトルの整数倍の複数の中心周波数を使用して前記複数の前記受電器の前記返信信号を周波数分割多重する、
請求項３に記載のワイヤレス電力伝送システム。

【請求項5】

ワイヤレスで電力伝送波により電力を送電する送電器において、
バックスキャッタ通信により受電器から受信した返信信号であって前記送電した電力により充電を行う対象である無線通信端末の動作状態を示す前記返信信号を解析する返信信号解析部と、
前記返信信号が前記無線通信端末のアクティブ状態を示す場合に送電を停止する制御部と、
を備える送電器であって、
前記送電器は、先頭の起動信号と、起動信号に次いで送信される質問信号と、質問信号に次いで送信されるアクセス制御信号とを含む前記電力伝送波を送信し、
前記送電器は、前記電力伝送波に含まれる質問信号の質問内容である無線通信端末の動作状態に対する返答である無線通信端末の動作状態を示す返信信号をバックスキャッタ通信により前記受電器から受信する、
送電器。

【請求項6】

送電器からワイヤレスで電力伝送波により電力を受電する受電器において、
前記受電した電力により充電を行う対象である無線通信端末の動作状態を示す返信信号を生成する返信信号生成部と、
バックスキャッタ波により前記返信信号を前記送電器へ送信するバックスキャッタ波発生部と、
を備える受電器であって、
前記送電器は、先頭の起動信号と、起動信号に次いで送信される質問信号と、質問信号に次いで送信されるアクセス制御信号とを含む前記電力伝送波を送信し、
前記返信信号生成部は、前記電力伝送波に含まれる質問信号の質問内容である無線通信端末の動作状態に対する返答である無線通信端末の動作状態を示す返信信号を生成する、
受電器。

【請求項7】

ワイヤレスで電力伝送波により電力を送電する送電器のコンピュータに、
バックスキャッタ通信により受電器から受信した返信信号であって前記送電した電力により充電を行う対象である無線通信端末の動作状態を示す前記返信信号を解析する返信信号解析ステップと、
前記返信信号が前記無線通信端末のアクティブ状態を示す場合に送電を停止する制御ステップと、
を実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記送電器のコンピュータに、
先頭の起動信号と、起動信号に次いで送信される質問信号と、質問信号に次いで送信されるアクセス制御信号とを含む前記電力伝送波を送信する電力伝送波送信ステップと、
前記電力伝送波に含まれる質問信号の質問内容である無線通信端末の動作状態に対する返答である無線通信端末の動作状態を示す返信信号をバックスキャッタ通信により前記受電器から受信する返信信号受信ステップと、
をさらに実行させるためのコンピュータプログラム。

【請求項8】

送電器からワイヤレスで電力伝送波により電力を受電する受電器のコンピュータに、
前記受電した電力により充電を行う対象である無線通信端末の動作状態を示す返信信号を生成する返信信号生成ステップと、
バックスキャッタ波により前記返信信号を前記送電器へ送信するバックスキャッタ波発生ステップと、
を実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記送電器は、先頭の起動信号と、起動信号に次いで送信される質問信号と、質問信号に次いで送信されるアクセス制御信号とを含む前記電力伝送波を送信し、
前記返信信号生成ステップは、前記電力伝送波に含まれる質問信号の質問内容である無線通信端末の動作状態に対する返答である無線通信端末の動作状態を示す返信信号を生成する、
コンピュータプログラム。

【請求項9】

ワイヤレスで電力伝送波により電力を送電する送電器と、前記送電器からワイヤレスで前記電力伝送波により電力を受電する受電器と、を備えるワイヤレス電力伝送システムのワイヤレス電力伝送制御方法であって、
前記受電器が、前記受電した電力により充電を行う対象である無線通信端末の動作状態を示す返信信号を生成する返信信号生成ステップと、
前記受電器が、バックスキャッタ波により前記返信信号を前記送電器へ送信するバックスキャッタ波発生ステップと、
前記送電器が、前記返信信号を解析する返信信号解析部と、
前記送電器が、前記返信信号が前記無線通信端末のアクティブ状態を示す場合に送電を停止する制御ステップと、
を含み、
前記送電器は、先頭の起動信号と、起動信号に次いで送信される質問信号と、質問信号に次いで送信されるアクセス制御信号とを含む前記電力伝送波を送信し、
前記受電器は、前記電力伝送波に含まれる質問信号の質問内容である無線通信端末の動作状態に対する返答である無線通信端末の動作状態を示す返信信号をバックスキャッタ波により前記送電器へ送信する、
ワイヤレス電力伝送制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワイヤレス電力伝送システム、送電器、受電器、コンピュータプログラム及びワイヤレス電力伝送制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、マイクロ波空間伝送型ワイヤレス電力伝送（Wireless Power Transmission：ＷＰＴ）技術が例えば非特許文献１に記載されている。従来のＷＰＴ技術では、受電器が送電器から送信される電力伝送波（送電信号）により受電することによって、ワイヤレスで電力伝送を行う。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【文献】庄木裕樹、「マイクロ波空間伝送型ワイヤレス電力伝送（WPT）システムの実用化に向けて」、総務省 電波有効利用成長戦略懇談会 第６回 ブロードバンドワイヤレスフォーラム、資料６－６、２０１８年２月２８日

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、上述した従来のＷＰＴ技術では、受電器が受電した受電電力により無線通信端末として例えばスマートフォンを充電する場合、充電中にスマートフォンが無線通信を開始すると、送電器から送信された電力伝送波が干渉波になってスマートフォンによる無線通信に悪影響を与える可能性があった。

【0005】

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、ワイヤレス電力伝送システムにおいて、送電した電力により充電を行う対象である無線通信端末による無線通信に対して送電が悪影響を与えることを防止することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本発明の一態様は、ワイヤレス電力伝送システムにおいて、電力伝送波により電力を送電する送電器と、前記送電器から前記電力伝送波により電力を受電する受電器と、を備え、前記受電器は、前記受電した電力により充電を行う対象である無線通信端末の動作状態を示す返信信号を生成する返信信号生成部と、バックスキャッタ波により前記返信信号を前記送電器へ送信するバックスキャッタ波発生部と、を備え、前記送電器は、前記返信信号を解析する返信信号解析部と、前記返信信号が前記無線通信端末のアクティブ状態を示す場合に送電を停止する制御部と、を備える、ワイヤレス電力伝送システムであって、前記送電器は、先頭の起動信号と、起動信号に次いで送信される質問信号と、質問信号に次いで送信されるアクセス制御信号とを含む前記電力伝送波を送信し、前記受電器は、前記電力伝送波に含まれる質問信号の質問内容である無線通信端末の動作状態に対する返答である無線通信端末の動作状態を示す返信信号をバックスキャッタ波により前記送電器へ送信する、ワイヤレス電力伝送システムである。
（２）本発明の一態様は、前記送電器は、ビームステアリングにより複数の送電方向へ送電ビームを順次向けるビーム制御部を備える、上記（１）のワイヤレス電力伝送システムである。
（３）本発明の一態様は、各受電器識別子が付与された複数の前記受電器を備え、前記送電器は、前記複数の前記受電器の受電器識別子を時分割多重したアクセス制御信号を発生する信号発生器を備え、前記アクセス制御信号を送電信号として送信し、前記バックスキャッタ波発生部は、自己の受電器識別子を受信したタイミングで前記バックスキャッタ波を発生する、上記（１）又は（２）のいずれかのワイヤレス電力伝送システムである。
（４）本発明の一態様は、ミラー符号の周波数スペクトルの整数倍の複数の中心周波数を使用して前記複数の前記受電器の前記返信信号を周波数分割多重する、上記（３）のワイヤレス電力伝送システムである。

【0007】

（５）本発明の一態様は、ワイヤレスで電力伝送波により電力を送電する送電器において、バックスキャッタ通信により受電器から受信した返信信号であって前記送電した電力により充電を行う対象である無線通信端末の動作状態を示す前記返信信号を解析する返信信号解析部と、前記返信信号が前記無線通信端末のアクティブ状態を示す場合に送電を停止する制御部と、を備える送電器であって、前記送電器は、先頭の起動信号と、起動信号に次いで送信される質問信号と、質問信号に次いで送信されるアクセス制御信号とを含む前記電力伝送波を送信し、前記送電器は、前記電力伝送波に含まれる質問信号の質問内容である無線通信端末の動作状態に対する返答である無線通信端末の動作状態を示す返信信号をバックスキャッタ通信により前記受電器から受信する、送電器である。

【0008】

（６）本発明の一態様は、送電器からワイヤレスで電力伝送波により電力を受電する受電器において、前記受電した電力により充電を行う対象である無線通信端末の動作状態を示す返信信号を生成する返信信号生成部と、バックスキャッタ波により前記返信信号を前記送電器へ送信するバックスキャッタ波発生部と、を備える受電器であって、前記送電器は、先頭の起動信号と、起動信号に次いで送信される質問信号と、質問信号に次いで送信されるアクセス制御信号とを含む前記電力伝送波を送信し、前記返信信号生成部は、前記電力伝送波に含まれる質問信号の質問内容である無線通信端末の動作状態に対する返答である無線通信端末の動作状態を示す返信信号を生成する、受電器である。

【0009】

（７）本発明の一態様は、ワイヤレスで電力伝送波により電力を送電する送電器のコンピュータに、バックスキャッタ通信により受電器から受信した返信信号であって前記送電した電力により充電を行う対象である無線通信端末の動作状態を示す前記返信信号を解析する返信信号解析ステップと、前記返信信号が前記無線通信端末のアクティブ状態を示す場合に送電を停止する制御ステップと、を実行させるためのコンピュータプログラムであって、前記送電器のコンピュータに、先頭の起動信号と、起動信号に次いで送信される質問信号と、質問信号に次いで送信されるアクセス制御信号とを含む前記電力伝送波を送信する電力伝送波送信ステップと、前記電力伝送波に含まれる質問信号の質問内容である無線通信端末の動作状態に対する返答である無線通信端末の動作状態を示す返信信号をバックスキャッタ通信により前記受電器から受信する返信信号受信ステップと、
をさらに実行させるためのコンピュータプログラムである。

【0010】

（８）本発明の一態様は、送電器からワイヤレスで電力伝送波により電力を受電する受電器のコンピュータに、前記受電した電力により充電を行う対象である無線通信端末の動作状態を示す返信信号を生成する返信信号生成ステップと、バックスキャッタ波により前記返信信号を前記送電器へ送信するバックスキャッタ波発生ステップと、を実行させるためのコンピュータプログラムであって、前記送電器は、先頭の起動信号と、起動信号に次いで送信される質問信号と、質問信号に次いで送信されるアクセス制御信号とを含む前記電力伝送波を送信し、前記返信信号生成ステップは、前記電力伝送波に含まれる質問信号の質問内容である無線通信端末の動作状態に対する返答である無線通信端末の動作状態を示す返信信号を生成する、コンピュータプログラムである。

【0011】

（９）本発明の一態様は、ワイヤレスで電力伝送波により電力を送電する送電器と、前記送電器からワイヤレスで前記電力伝送波により電力を受電する受電器と、を備えるワイヤレス電力伝送システムのワイヤレス電力伝送制御方法であって、前記受電器が、前記受電した電力により充電を行う対象である無線通信端末の動作状態を示す返信信号を生成する返信信号生成ステップと、前記受電器が、バックスキャッタ波により前記返信信号を前記送電器へ送信するバックスキャッタ波発生ステップと、前記送電器が、前記返信信号を解析する返信信号解析部と、前記送電器が、前記返信信号が前記無線通信端末のアクティブ状態を示す場合に送電を停止する制御ステップと、を含み、前記送電器は、先頭の起動信号と、起動信号に次いで送信される質問信号と、質問信号に次いで送信されるアクセス制御信号とを含む前記電力伝送波を送信し、前記受電器は、前記電力伝送波に含まれる質問信号の質問内容である無線通信端末の動作状態に対する返答である無線通信端末の動作状態を示す返信信号をバックスキャッタ波により前記送電器へ送信する、ワイヤレス電力伝送制御方法である。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、ワイヤレス電力伝送システムにおいて、送電した電力により充電を行う対象である無線通信端末による無線通信に対して送電が悪影響を与えることを防止することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】一実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの構成例を示すブロック図である。

【図2】一実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの実施例を示す図である。

【図3】一実施形態に係る電力伝送波及びバックスキャッタ信号の構成例を示す波形図である。

【図4】一実施形態に係るアクセス制御信号の構成例を示す説明図である。

【図5】一実施形態に係るワイヤレス電力伝送制御方法の手順の例を示すフローチャートである。

【図6】一実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの構成例を示すブロック図である。

【図7】一実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの実施例を示す図である。

【図8】一実施形態に係るワイヤレス電力伝送制御方法の手順の例を示すフローチャートである。

【図9】従来のミラーサブキャリア方式を示す説明図である。

【図10】一実施形態に係るミラーサブキャリア方式を示す説明図である。

【図11】一実施形態に係るアクセス制御信号の構成例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態では、ワイヤレス電力伝送技術としてマイクロ波空間伝送型ワイヤレス電力伝送技術を適用したワイヤレス電力伝送システムを例に挙げて説明する。

【0015】

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの構成例を示すブロック図である。図１に示すワイヤレス電力伝送システムは、送電器１と受電器２を備える。送電器１は、電力伝送波Ａ（送電信号）を送信する。受電器２は、送電器１から送信される電力伝送波Ａにより受電する。受電器２が受電した受電電力は、例えば、充電対象機器の充電に利用される。図１には、充電対象機器の例として、スマートフォン等の携帯通信端末装置（以下、携帯端末と称する）３が示される。携帯端末３は、無線通信を行う無線通信端末である。携帯端末３は、受電器２に接続される。なお、充電対象機器は、携帯端末３以外の無線通信端末であってもよい。

【0016】

受電器２は、バックスキャッタ（Backscatter）通信により送電器１へ情報（返信信号）を伝達する。受電器２は、バックスキャッタ通信において、返信信号を含むバックスキャッタ信号Ｂを送電器１へ送信する。

【0017】

図１に示す送電器１は、搬送波発生部１０１と、変調器１０２と、信号発生器１０３と、ＷＰＴアンテナ１０４と、フィルタ１０５と、復調器１０６と、返信信号解析部１０７と、制御部１０８と、情報記憶部１０９とを備える。

【0018】

搬送波発生部１０１は、電力伝送波Ａに使用される搬送波を発生する。変調器１０２は、信号発生器１０３が発生した信号により、搬送波発生部１０１が発生した搬送波を変調する。信号発生器１０３は、制御部１０８からの指示に応じて信号を発生する。ＷＰＴアンテナ１０４は、変調器１０２が変調した搬送波である電力伝送波Ａを送信する。

【0019】

ＷＰＴアンテナ１０４は、受電器２から送信されたバックスキャッタ信号Ｂや自己が送信した電力伝送波Ａの回り込み信号などを受信する。フィルタ１０５は、ＷＰＴアンテナ１０４が受信した信号から電力伝送波Ａの回り込み信号を除去する。復調器１０６は、フィルタ１０５を通過したバックスキャッタ信号Ｂを復調する。返信信号解析部１０７は、バックスキャッタ信号Ｂの復調により得られた返信信号を解析する。

【0020】

制御部１０８は、送電器１の制御を行う。制御部１０８は、信号発生器１０３に対して信号の発生を指示する。制御部１０８は、返信信号が携帯端末３のアクティブ状態を示す場合に送電を停止する。情報記憶部１０９は、制御部１０８が使用する各種の情報を記憶する。

【0021】

図１に示す受電器２は、ＷＰＲ（Wireless Power Receiver）アンテナ２０１、復調器２０２と、信号解析部２０３と、返信信号生成部２０４と、バックスキャッタ波発生部２０５とを備える。なお、図１には、受電器２の構成のうち、返信信号を送電器１へ送信するための構成が示される。

【0022】

ＷＰＲアンテナ２０１は、送電器１から送信された電力伝送波Ａを受信する。復調器２０２は、ＷＰＲアンテナ２０１が受信した電力伝送波Ａを復調する。信号解析部２０３は、電力伝送波Ａの復調により得られた信号を解析する。信号解析部２０３は、当該信号の解析結果に基づいて、返信信号の生成を返信信号生成部２０４へ指示する。

【0023】

返信信号生成部２０４は、信号解析部２０３からの指示に応じて、返信信号を生成する。返信信号の例として、携帯端末３の動作状態や充電の要否などを示す返信信号が挙げられる。返信信号生成部２０４は、携帯端末３から通知された情報を使用して、返信信号を生成する。

【0024】

バックスキャッタ波発生部２０５は、バックスキャッタ波により返信信号を送電器１へ送信する。具体的には、バックスキャッタ波発生部２０５は、返信信号生成部２０４が生成した返信信号により変調したバックスキャッタ波であるバックスキャッタ信号Ｂを、ＷＰＲアンテナ２０１を介して送信する。

【0025】

図２は、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの実施例を示す図である。図２には、１台の送電器１と、３組の受電器２（２－１，２－２，２－３）及び携帯端末３（３－１，３－２，３－３）とが示される。送電器１は、ブロードビームＣにより電力伝送波Ａを送信する。各受電器２－１，２－２，２－３は、ブロードビームＣにより電力伝送波Ａを受信する。送電器１がブロードビームＣにより送信した電力伝送波Ａは、当該ブロードビームＣにより３台の受電器２－１、２－２及び２－３で受信される。

【0026】

各受電器２－１，２－２，２－３は、自己のバックスキャッタ通信タイミングでバックスキャッタ信号Ｂを送電器１へ送信する。各受電器２－１，２－２，２－３のバックスキャッタ通信タイミングは、時分割される。各受電器２－１，２－２，２－３のバックスキャッタ通信タイミングが時分割されることにより、３台の受電器２－１、２－２及び２－３からそれぞれに送信されるバックスキャッタ信号Ｂが衝突することが回避される。

【0027】

図３は、本実施形態に係る電力伝送波及びバックスキャッタ信号の構成例を示す波形図である。図３において、電力伝送波Ａは、起動信号（wake up信号）と質問信号とアクセス制御信号とを含む。起動信号、質問信号及びアクセス制御信号は、制御部１０８からの指示に応じて信号発生器１０３が生成した信号であって、搬送波発生部１０１が発生した搬送波の変調に使用される信号である。

【0028】

起動信号は、電力伝送波Ａの先頭で送信される信号であって、受電器２を起動するための信号である。受電器２は、起動信号を受信することによって起動する。また、受電器２において、復調器２０２及び信号解析部２０３が動作するための電力には、起動信号により受電した受電電力が供給される。

【0029】

質問信号は、起動信号に次いで送信される信号であって、送電器１から受電器２へ質問内容を通知する信号である。質問内容の例として、携帯端末３の動作状態や充電の要否などが挙げられる。受電器２の信号解析部２０３は、質問信号の質問内容を返信信号生成部２０４へ通知して返信信号の生成を指示する。返信信号生成部２０４は、当該質問内容に対する返答を示す返信信号を生成する。

【0030】

アクセス制御信号は、質問信号に次いで送信される信号であって、複数の受電器２のバックスキャッタ通信タイミングを制御するための信号である。図４にアクセス制御信号の構成例が示される。図４に例示されるアクセス制御信号は、受電器識別子がＩＤ０からＩＤ９までの１０台の受電器２のバックスキャッタ通信タイミングを制御するための信号である。各受電器２には、予め各受電器識別子が付与される。送電器１の情報記憶部１０９は、１０台の受電器２の各受電器識別子ＩＤ０－ＩＤ９を記憶する。制御部１０８は、情報記憶部１０９内の１０台の受電器２の各受電器識別子ＩＤ０－ＩＤ９を信号発生器１０３へ通知して、アクセス制御信号の発生を指示する。信号発生器１０３は、１０個の受電器識別子ＩＤ０－ＩＤ９を時間間隔Ｔｄで時分割多重したアクセス制御信号を発生する。時間間隔Ｔｄは、例えば１００ビット長の時間である。

【0031】

各受電器２（ＩＤ０－ＩＤ９）は、自己の受電器識別子が配置されたタイミングによりバックスキャッタ信号Ｂを送信する。例えば、受電器識別子ＩＤ０の受電器２は、受電器識別子ＩＤ０が配置された最初の時間間隔Ｔｄに対応する所定のバックスキャッタ通信タイミングでバックスキャッタ信号Ｂを送信する。バックスキャッタ通信タイミングは、受電器識別子が配置された時間間隔Ｔｄと同じ時間であってもよく、又は、当該時間間隔Ｔｄから一定時間遅延した時間であってもよい。

【0032】

図３において、返信信号を含むバックスキャッタ信号は、受電器２のバックスキャッタ波発生部２０５がアクセス制御信号を利用して発生した信号である。図４に例示されるように、受電器２は、自己の受電器識別子が配置されたタイミングによりバックスキャッタ信号Ｂを送信する。図４中、アクセス制御信号の各受電器識別子の時間間隔Ｔｄ内に符号Ｂで示されるのが、当該受電器識別子の受電器２から送信されたバックスキャッタ信号Ｂである。一方、符号Ｂがない（空白になっている）時間間隔Ｔｄは、当該時間間隔Ｔｄに該当する受電器識別子の受電器２からのバックスキャッタ信号Ｂがないことを示す。

【0033】

送電器１は、アクセス制御信号に含まれる受電器識別子の受電器２のうち、送電器１の送電可能範囲（電力伝送波Ａが到達する範囲）の内に存在しない受電器２からのバックスキャッタ信号Ｂを受信しない。また、送電器１の送電可能範囲内に存在する受電器２であっても、故障等の不具合によってバックスキャッタ信号Ｂを送信することができない受電器２も存在し得る。

【0034】

次に図５を参照して本実施形態に係るワイヤレス電力伝送制御方法を説明する。図５は、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送制御方法の手順の例を示すフローチャートである。

【0035】

（ステップＳ１） 送電器１は、電力伝送波Ａの先頭で起動信号を送信する。受電器２は、電力伝送波Ａの先頭の起動信号を受信すると、起動する。

【0036】

（ステップＳ２） 送電器１は、起動信号に次いで質問信号で変調した電力伝送波Ａを送信する。受電器２は、質問信号を受信すると、当該質問信号の質問内容に対する返答を示す返信信号を生成する。ここでは、質問内容は、携帯端末３がアクティブ状態であるか否かと、携帯端末３が充電要の状態（満充電ではない状態）か否（満充電である状態）かとである。

【0037】

（ステップＳ３） 受電器２は、バックスキャッタ信号Ｂにより返信信号を送信する。送電器１は、当該バックスキャッタ信号Ｂにより当該返信信号を受信する。

【0038】

（ステップＳ４） 送電器１は、受信した返信信号に基づいて、アクティブ状態の携帯端末３が存在するか否かを判断する。この判断の結果、アクティブ状態の携帯端末３が存在する場合にはステップＳ６に進み、そうではない場合にはステップＳ５に進む。

【0039】

（ステップＳ５） 送電器１は、受信した返信信号に基づいて、全ての携帯端末３が満充電であるか否かを判断する。この判断の結果、全ての携帯端末３が満充電である場合にはステップＳ６に進み、そうではない場合にはステップＳ１に戻る。

【0040】

（ステップＳ６） 送電器１は、送電を停止する。具体的には、送電器１は、電力伝送波Ａの送信を停止する。この後、図５の処理を終了する。

【0041】

上述した第１実施形態によれば、送電器１が送電した電力により充電を行う対象である携帯端末３がアクティブ状態である場合には送電が停止される。これにより、携帯端末３がアクティブ状態において行う無線通信に対して送電が悪影響を与えることを防止することができる。

【0042】

なお、上述したステップＳ６における送電の停止後に、再度、送電を開始する場合、運用者が送電器１に対して、送電を開始する送電開始操作を行う。送電開始操作は、例えば通信により遠隔で行うようにしてもよい。送電開始操作が行われると、送電器１は図５の処理を開始する。

【0043】

また、上述したステップＳ６における送電の停止後において、制御部１０８は、間欠的に送電を行うように制御を行ってもよい。例えば、制御部１０８は、一定の周期で送電を行い、当該送電における返信信号に基づいて全ての携帯端末３がアクティブ状態ではないと判断した場合に、図５の処理を開始して継続的な送電を行うようにしてもよい。

【0044】

［第２実施形態］
図６は、第２実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの構成例を示すブロック図である。図６において図１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。第２実施形態では、図６に示すワイヤレス電力伝送システムにおいて、送電器１ａがビーム制御部１２０をさらに備える。受電器２は、上述した第１実施形態と同様の構成である。送電器１ａにおいて、ビーム制御部１２０は、ビームステアリングにより複数の送電方向へ送電ビームを順次向ける制御を行う。

【0045】

図７は、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの実施例を示す図である。図７には、１台の送電器１ａと、４組の受電器２（２－１，２－２，２－３，２－４）及び携帯端末３（３－１，３－２，３－３，３－４）とが示される。送電器１ａは、ビーム制御部１２０によるビームステアリングにより４つ送電方向へ順次、各送電ビームＤ－１，Ｄ－２，Ｄ－３，Ｄ－４を向ける。送電ビームＤ－１の方向には受電器２－１が存在する。送電ビームＤ－２の方向には受電器２－２が存在する。送電ビームＤ－３の方向には受電器２－３が存在する。送電ビームＤ－４の方向には受電器２－４が存在する。

【0046】

各受電器２－１，２－２，２－３，２－４は、自己の方向に向いた送電ビームにより電力伝送波Ａを受信する。電力伝送波Ａの構成は、上記した第１実施形態（図３、図４）と同様である。各受電器２－１，２－２，２－３，２－４は、電力伝送波Ａを受信した場合、自己のバックスキャッタ通信タイミングでバックスキャッタ信号Ｂを送電器１ａへ送信する。図７に示される例では、送電器１ａは、送電ビームＤ－３により電力伝送波Ａを送信している。送電ビームＤ－３の方向に存在する受電器２－３は、送電ビームＤ－３により電力伝送波Ａを受信し、電力伝送波Ａのアクセス制御信号において自己の受電器識別子が配置されたタイミングによりバックスキャッタ信号Ｂを送信する。一方、送電ビームＤ－３の方向に存在しない受電器２－１，２－２及び２－４は、電力伝送波Ａを受信しないので、送電ビームＤ－３の送信時にはバックスキャッタ信号Ｂを送信しない。

【0047】

次に図８を参照して本実施形態に係るワイヤレス電力伝送制御方法を説明する。図８は、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送制御方法の手順の例を示すフローチャートである。

【0048】

（ステップＳ１０） 送電器１ａの制御部１０８は、ビーム制御部１２０に対して、送電方向（送電ビームの方向）を設定する。情報記憶部１０９には、予め、複数の送電方向及び送電順序を示す送電方向情報が格納される。制御部１０８は、送電方向情報の送電順序に従って、送電方向をビーム制御部１２０に設定する。ビーム制御部１２０は、制御部１０８から設定された送電方向に送電ビームを向ける制御を行う。

【0049】

図７の例では、最初のステップＳ１０では送電ビームＤ－１が設定され、次のステップＳ１０では送電ビームＤ－２が設定され、次のステップＳ１０では送電ビームＤ－３が設定され、次のステップＳ１０では送電ビームＤ－４が設定される。最終ビームの送電ビームＤ－４までが終了すると、再度繰り返し、ステップＳ１０ごとに順次、送電ビームＤ－１から送電ビームＤ－４までが設定される。以下、図７の例において送電ビームＤ－１が設定された場合を例に挙げて説明する。

【0050】

（ステップＳ１１） 送電器１ａは、送電ビームＤ－１により電力伝送波Ａの先頭で起動信号を送信する。受電器２－１は、送電ビームＤ－１により電力伝送波Ａの先頭の起動信号を受信すると、起動する。

【0051】

（ステップＳ１２） 送電器１ａは、起動信号に次いで質問信号で変調した電力伝送波Ａを送電ビームＤ－１により送信する。受電器２－１は、送電ビームＤ－１により質問信号を受信すると、当該質問信号の質問内容に対する返答を示す返信信号を生成する。ここでは、質問内容は、携帯端末３がアクティブ状態であるか否かと、携帯端末３が充電要の状態（満充電ではない状態）か否（満充電である状態）かとである。

【0052】

（ステップＳ１３） 受電器２－１は、バックスキャッタ信号Ｂにより返信信号を送信する。送電器１ａは、当該バックスキャッタ信号Ｂにより当該返信信号を受信する。

【0053】

（ステップＳ１４） 送電器１ａは、受信した返信信号に基づいて、アクティブ状態の携帯端末３が存在するか否かを判断する。この判断の結果、アクティブ状態の携帯端末３が存在する場合にはステップＳ１７に進み、そうではない場合にはステップＳ１５に進む。

【0054】

（ステップＳ１５） 送電器１ａの制御部１０８は、最終ビームの送電ビームＤ－４までが終了したか否かを判断する。この判断の結果、最終ビームの送電ビームＤ－４までが終了した場合にはステップＳ１６に進む。一方、まだ最終ビームの送電ビームＤ－４までが終了していない場合にはステップＳ１０に戻り、次の送電方向がビーム制御部１２０に設定される。

【0055】

（ステップＳ１６） 送電器１ａは、各送電ビームＤ－１，Ｄ－２，Ｄ－３，Ｄ－４の送信時に受信した返信信号に基づいて、全ての携帯端末３が満充電であるか否かを判断する。この判断の結果、全ての携帯端末３が満充電である場合にはステップＳ１７に進み、そうではない場合にはステップＳ１０に戻る。

【0056】

（ステップＳ１７） 送電器１ａは、送電を停止する。具体的には、送電器１ａは、電力伝送波Ａの送信を停止する。この後、図８の処理を終了する。

【0057】

上述した第２実施形態によれば、送電器１ａが送電した電力により充電を行う対象である携帯端末３がアクティブ状態である場合には送電が停止される。これにより、携帯端末３がアクティブ状態において行う無線通信に対して送電が悪影響を与えることを防止することができる。

【0058】

また、受電器２が存在する方向に送電ビームを向けて電力伝送波Ａを送信することにより、送電効率の向上を図ることができる。

【0059】

なお、制御部１０８は、送電ビーム（送電方向）ごとに携帯端末３の充電状況（満充電か否か）を管理し、全ての携帯端末３が満充電である送電ビーム（送電方向）をビーム制御部１２０に設定しないようにしてもよい。これにより、全ての携帯端末３が満充電である送電方向には送電ビームが送信されないので、電力の節約を図ることができる。

【0060】

また、上述したステップＳ１７における送電の停止後に、再度、送電を開始する場合、運用者が送電器１ａに対して、送電を開始する送電開始操作を行う。送電開始操作は、例えば通信により遠隔で行うようにしてもよい。送電開始操作が行われると、送電器１ａは図８の処理を開始する。

【0061】

また、上述したステップＳ１７における送電の停止後において、制御部１０８は、間欠的に送電を行うように制御を行ってもよい。例えば、制御部１０８は、一定の周期で各送電方向の送電ビームによる送電を行い、当該送電における返信信号に基づいて全ての携帯端末３がアクティブ状態ではないと判断した場合に、図８の処理を開始して継続的な送電を行うようにしてもよい。

【0062】

［第３実施形態］
第３実施形態は、上述した第１及び第２実施形態のバックスキャッタ通信に係る変形例である。第３実施形態では、バックスキャッタ通信に使用されるミラー符号（Miller code）の周波数スペクトルの整数倍の複数の中心周波数を使用して複数の受電器２のバックスキャッタ信号Ｂ（返信信号）を周波数分割多重する。

【0063】

図９は、従来のミラーサブキャリア方式を示す説明図である。従来のミラーサブキャリア方式では、図９に示されるように、電力伝送波Ａは中心周波数ｆ０のメイン周波数帯域を使用し、バックスキャッタ信号Ｂは電力伝送波Ａの周波数帯域の両側のサブ周波数帯域を使用する。

【0064】

図１０は、本実施形態に係るミラーサブキャリア方式を示す説明図である。本実施形態に係るミラーサブキャリア方式において、図１０に示される電力伝送波Ａは、図９と同様に、中心周波数ｆ０のメイン周波数帯域を使用する。一方、バックスキャッタ信号について、本実施形態に係るミラーサブキャリア方式では、ミラー符号の周波数スペクトルの整数倍の各中心周波数に異なる受電器２のバックスキャッタ信号Ｂを割り当てる。図１０の例では、中心周波数１倍のサブ周波数帯域に第１受電器２のバックスキャッタ信号Ｂ－１が割り当てられ、中心周波数２倍のサブ周波数帯域に第２受電器２のバックスキャッタ信号Ｂ－２が割り当てられ、中心周波数３倍のサブ周波数帯域に第３受電器２のバックスキャッタ信号Ｂ－３が割り当てられ、中心周波数４倍のサブ周波数帯域に第４受電器２のバックスキャッタ信号Ｂ－４が割り当てられる。これにより、図１０の例では、４台の受電器２のバックスキャッタ信号Ｂ－１，Ｂ－２，Ｂ－３，Ｂ－４が周波数分割多重される。

【0065】

図１１は、本実施形態に係るアクセス制御信号の構成例を示す説明図である。図１１に例示されるアクセス制御信号は、図１０に例示されるように、４台の受電器２のバックスキャッタ信号Ｂを周波数分割多重する場合のものである。図１１に示されるアクセス制御信号において、１つの時間間隔Ｔｄには４個の受電器識別子が配置される。例えば、図１０において、アクセス制御信号の最初の時間間隔Ｔｄには、４個の受電器識別子ＩＤ０－ＩＤ３が配置される。その４個の受電器識別子ＩＤ０－ＩＤ３の各配置位置は、各受電器識別子ＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ２，ＩＤ３に割り当てられたサブ周波数帯域「中心周波数１倍のサブ周波数帯域」，「中心周波数２倍のサブ周波数帯域」，「中心周波数３倍のサブ周波数帯域」，「中心周波数４倍のサブ周波数帯域」を示す。受電器識別子ＩＤ０－ＩＤ３の各受電器２は、自己の受電器識別子が配置されたアクセス制御信号の最初の時間間隔Ｔｄのタイミングにより、自己に割り当てられたサブ周波数帯域でバックスキャッタ信号Ｂを送信する。これにより、受電器識別子ＩＤ０－ＩＤ３の各受電器２が送信したバックスキャッタ信号Ｂが周波数分割多重される。

【0066】

上述した第３実施形態によれば、バックスキャッタ通信において、複数の受電器２のバックスキャッタ信号Ｂ（返信信号）を周波数分割多重することにより、１回のバックスキャッタ通信において送電器１，１ａへ情報を送信する受電器２の数を増やすことができる。これにより、送電器１，１ａが多数の受電器２から情報を収集する際に要する時間を短縮することができる。

【0067】

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

【0068】

例えば、上述した実施形態では、携帯端末３を充電する場合に適用したが、送電器１，１ａがバックスキャッタ通信により受電器２を介してデバイスから情報を収集するようにしてもよい。例えば、多数のＩｏＴデバイス及び受電器２の組が設置された地域において、送電器１，１ａがバックスキャッタ通信により受電器２を介してＩｏＴデバイスから情報を収集する、情報収集システムを構成してもよい。この場合、受電器２は、ＩｏＴデバイスから取得したセンシングデータ等の情報を含むバックスキャッタ信号を送電器１，１ａへ送信する。なお、ＩｏＴデバイスが受電器２を含むデバイスとして構成されてもよい。

【0069】

また、上述した各装置の機能を実現するためのコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

【0070】

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

【符号の説明】

【0071】

１…送電器、２…受電器、３…携帯端末、１０１…搬送波発生部、１０２…変調器、１０３…信号発生器、１０４…ＷＰＴアンテナ、１０５…フィルタ、１０６，２０２…復調器、１０７…返信信号解析部、１０８…制御部、１０９…情報記憶部、１２０…ビーム制御部、２０１…ＷＰＲアンテナ、２０３…信号解析部、２０４…返信信号生成部、２０５…バックスキャッタ波発生部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】