(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】2024-11-07
(45)【発行日】2024-11-15
(54)【発明の名称】送電装置、無線電力伝送システム、および無線電力伝送方法
(51)【国際特許分類】
H04B 7/06 20060101AFI20241108BHJP
H02J 50/60 20160101ALI20241108BHJP
H02J 50/70 20160101ALI20241108BHJP
H02J 50/23 20160101ALI20241108BHJP
【ＦＩ】
H04B7/06 152
H04B7/06 952
H02J50/60
H02J50/70
H02J50/23
【請求項の数】
22
(21)【出願番号】P 2024523545
(86)(22)【出願日】2022-06-28
(86)【国際出願番号】 JP2022025815
(87)【国際公開番号】W WO2024004045
(87)【国際公開日】2024-01-04
【審査請求日】2024-04-18
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100118762
【弁理士】
【氏名又は名称】高村 順
(72)【発明者】
【氏名】落合 麻里
(72)【発明者】
【氏名】上橋 俊介
【審査官】吉江 一明
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－０２２１４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２２－０４６０２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２１／２００６９１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０２０－０２５４００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－００５４６８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｂ ７／０６
Ｈ０２Ｊ ５０／６０
Ｈ０２Ｊ ５０／７０
Ｈ０２Ｊ ５０／２３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
送電位置まで移動して送電ビームを放射することにより受電器に無線で送電する送電装置において、前記送電位置から前記受電器に向けて放射する前記送電ビームが、前記送電ビームの影響を受ける可能性のある対象に与える影響の大きさを示す影響量に基づいて、前記送電位置、前記送電ビームの使用チャネル、前記送電ビームの連続出力時間、前記送電ビームの出力休止時間、前記送電ビームのビーム方向、前記送電ビームの強度のうち少なくとも１つを含む調整パラメータの値を調整する制御部、
を備え、
前記制御部は、前記影響量がしきい値以下となる前記送電位置と前記送電ビームのビーム方向との組み合わせの候補が複数存在する場合、複数の前記候補の中から、前記受電器における受電効率に基づいて、前記送電位置および前記送電ビームのビーム方向を決定する
ことを特徴とする送電装置。
【請求項2】
送電位置まで移動して送電ビームを放射することにより受電器に無線で送電する送電装置において、前記送電位置から前記受電器に向けて放射する前記送電ビームが、前記送電ビームの影響を受ける可能性のある対象に与える影響の大きさを示す影響量に基づいて、前記送電位置、前記送電ビームの使用チャネル、前記送電ビームの連続出力時間、前記送電ビームの出力休止時間、前記送電ビームのビーム方向、前記送電ビームの強度のうち少なくとも１つを含む調整パラメータの値を調整する制御部、
を備え、
前記制御部は、前記送電位置の初期値と、前記受電器の位置とに基づいて、前記送電ビームのビーム方向を計算し、計算した前記ビーム方向の前記送電ビームが前記対象に与える前記影響量を計算し、前記影響量がしきい値以下となるまで、前記送電位置を調整しながら前記ビーム方向および前記影響量の計算を繰り返す
ことを特徴とする送電装置。
【請求項3】
送電位置まで移動して送電ビームを放射することにより受電器に無線で送電する送電装置において、前記送電位置から前記受電器に向けて放射する前記送電ビームが、前記送電ビームの影響を受ける可能性のある対象に与える影響の大きさを示す影響量に基づいて、前記送電位置、前記送電ビームの使用チャネル、前記送電ビームの連続出力時間、前記送電ビームの出力休止時間、前記送電ビームのビーム方向、前記送電ビームの強度のうち少なくとも１つを含む調整パラメータの値を調整する制御部、
を備え、
前記制御部は、前記影響量に基づいて前記送電位置および前記送電ビームのビーム方向を調整し、前記影響量がしきい値以下となる前記送電位置および前記ビーム方向の組み合わせが見つからない場合、前記影響量が前記しきい値以下となるように前記送電ビームの強度を下げる
ことを特徴とする送電装置。
【請求項4】
送電位置まで移動して送電ビームを放射することにより受電器に無線で送電する送電装置において、前記送電位置から前記受電器に向けて放射する前記送電ビームが、前記送電ビームの影響を受ける可能性のある対象に与える影響の大きさを示す影響量に基づいて、前記送電位置、前記送電ビームの使用チャネル、前記送電ビームの連続出力時間、前記送電ビームの出力休止時間、前記送電ビームのビーム方向、前記送電ビームの強度のうち少なくとも１つを含む調整パラメータの値を調整する制御部、
を備え、
前記制御部は、前記対象が無線機器である場合、前記送電ビームが前記対象に与える干渉電力量を前記影響量とし、前記干渉電力量に基づいて前記送電位置および前記ビーム方向を調整し、さらに、前記使用チャネル、前記連続出力時間、および前記出力休止時間の少なくとも１つを調整する
ことを特徴とする送電装置。
【請求項5】
送電位置まで移動して送電ビームを放射することにより受電器に無線で送電する送電装置において、前記送電位置から前記受電器に向けて放射する前記送電ビームが、前記送電ビームの影響を受ける可能性のある対象に与える影響の大きさを示す影響量に基づいて、前記送電位置、前記送電ビームの使用チャネル、前記送電ビームの連続出力時間、前記送電ビームの出力休止時間、前記送電ビームのビーム方向、前記送電ビームの強度のうち少なくとも１つを含む調整パラメータの値を調整する制御部と、
予め計算された調整後の前記調整パラメータの値を記憶するパラメータ記憶部と、
を備え、
前記対象の位置は既知であり、
前記制御部は、記憶された調整後の前記調整パラメータの値に基づいて制御する
ことを特徴とする送電装置。
【請求項6】
送電位置まで移動して送電ビームを放射することにより受電器に無線で送電する送電装置において、前記送電位置から前記受電器に向けて放射する前記送電ビームが、前記送電ビームの影響を受ける可能性のある対象に与える影響の大きさを示す影響量に基づいて、前記送電位置、前記送電ビームの使用チャネル、前記送電ビームの連続出力時間、前記送電ビームの出力休止時間、前記送電ビームのビーム方向、前記送電ビームの強度のうち少なくとも１つを含む調整パラメータの値を調整する制御部、
を備え、
前記送電位置を変化させながら送電し、移動速度に応じて前記ビーム方向を前記送電位置の変化に合わせて変化させながら移動する
ことを特徴とする送電装置。
【請求項7】
送電位置まで移動して送電ビームを放射することにより受電器に無線で送電する送電装置において、前記送電位置から前記受電器に向けて放射する前記送電ビームが、前記送電ビームの影響を受ける可能性のある対象に与える影響の大きさを示す影響量に基づいて、前記送電位置、前記送電ビームの使用チャネル、前記送電ビームの連続出力時間、前記送電ビームの出力休止時間、前記送電ビームのビーム方向、前記送電ビームの強度のうち少なくとも１つを含む調整パラメータの値を調整する制御部、
を備え、
前記対象は移動可能な対象を含み、
前記移動可能な対象が移動する空間の範囲である移動範囲が予め定められており、
前記制御部は、前記送電装置が前記送電位置から前記受電器に向けて放射する前記送電ビームが前記移動範囲に到達する到達電力量である前記影響量に基づいて、前記調整パラメータの値を調整する
ことを特徴とする送電装置。
【請求項8】
送電位置まで移動して送電ビームを放射することにより受電器に無線で送電する送電装置において、前記送電位置から前記受電器に向けて放射する前記送電ビームが、前記送電ビームの影響を受ける可能性のある対象に与える影響の大きさを示す影響量に基づいて、前記送電位置、前記送電ビームの使用チャネル、前記送電ビームの連続出力時間、前記送電ビームの出力休止時間、前記送電ビームのビーム方向、前記送電ビームの強度のうち少なくとも１つを含む調整パラメータの値を調整する制御部、
を備え、
前記送電装置は、移動可能な車両に搭載され、
前記車両は人間によって運転され、
前記制御部は、調整後の前記調整パラメータに従って前記車両が前記送電位置に移動した後、移動後の前記送電装置の位置に基づいて、前記ビーム方向を微調整する
ことを特徴とする送電装置。
【請求項9】
前記しきい値は、前記対象の許容電力量に基づいて設定されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の送電装置。
【請求項10】
前記制御部は、前記対象が無線機器である場合、前記送電ビームが前記対象に与える干渉電力量を前記影響量とすることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の送電装置。
【請求項11】
前記対象の許容電力量を示す情報を記憶する許容電力量情報記憶部、をさらに備える
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の送電装置。
【請求項12】
前記制御部は、前記対象である無線機器の使用する周波数帯を示す被干渉局情報に基づいて、前記使用チャネルを選択することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の送電装置。
【請求項13】
前記対象である無線機器の使用する周波数帯を示す被干渉局情報を記憶する被干渉局情報記憶部、をさらに備える
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の送電装置。
【請求項14】
前記対象は移動可能な対象を含み、前記対象の現在の位置情報を取得する位置取得部、
をさらに備え、
前記制御部は、前記位置情報に基づいて、前記調整パラメータの値を調整する
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の送電装置。
【請求項15】
前記移動可能な対象は、人体を含むことを特徴とする請求項１４に記載の送電装置。
【請求項16】
前記制御部は、前記対象が人体である場合、前記人体の位置に到達する電力量である到達電力量を前記影響量とすることを特徴とする請求項１５に記載の送電装置。
【請求項17】
前記送電装置の位置を変化させる移動部、をさらに備える
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の送電装置。
【請求項18】
前記送電装置は、移動可能な車両に搭載されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の送電装置。
【請求項19】
前記制御部は、調整後の前記調整パラメータの値を計算することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の送電装置。
【請求項20】
前記制御部は、外部装置で計算された調整後の前記調整パラメータの値を用いることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の送電装置。
【請求項21】
受電器と、請求項１から８のいずれか１項に記載の送電装置と、
を備える
ことを特徴とする無線電力伝送システム。
【請求項22】
送電位置から受電器に向けて放射する送電ビームが前記送電ビームの影響を受ける可能性のある対象に与える影響の大きさを示す影響量を計算するステップと、前記影響量に基づいて、前記送電位置、前記送電ビームの使用チャネル、前記送電ビームの連続出力時間、前記送電ビームの出力休止時間、前記送電ビームのビーム方向、前記送電ビームの強度のうち少なくとも１つを含む調整パラメータの値を調整するステップと、
調整後の前記調整パラメータの値を用いて、前記送電位置から前記受電器に向けて前記送電ビームを放射することによって前記受電器に無線で送電するステップと、
を含み、
前記調整パラメータの値を調整するステップでは、前記影響量がしきい値以下となる前記送電位置と前記送電ビームのビーム方向との組み合わせの候補が複数存在する場合、複数の前記候補の中から、前記受電器における受電効率に基づいて、前記送電位置および前記送電ビームのビーム方向を決定する
ことを特徴とする無線電力伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、無線で電力を伝送する送電装置、無線電力伝送システム、および無線電力伝送方法に関する。
【背景技術】
【0002】
無線電力伝送技術の中でも、例えばマイクロ波を用いた無線電力伝送技術は、送電距離を数ｍから数十ｍ、さらにそれ以上の距離とすることが可能であるため、様々なＩｏＴ（Internet of Things）機器、センサ、ロボット、ドローンなどへの適用が期待されている。一方、送電距離が延びるほど送電時の出力が大きくなるため、無線機器などの対象への影響が懸念されている。
【0003】
例えば、特許文献１では、受電器の近傍に存在する他の無線機器に、送電ビームが与える干渉を考慮した送電ビーム制御方法が開示されている。この送電ビーム制御方法では、予め定めた形状及びサイズの三次元空間内の所定位置に配置されたアンテナの傾斜角度および高さから、三次元空間外への干渉電力が所定の許容値以下になるように、送電ビームの空中線電力および送電方向を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０２０－１４１５４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、特許文献１に開示された技術において、送電装置は、予め定められた位置に固定されている。このため、特許文献１に開示された技術は、例えば、送電装置が受電器の設置された場所に移動して送電を行う場合など送電装置の位置が変化する場合には適用することができないという問題があった。
【0006】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、送電装置の位置が変化する場合に、送電ビームが対象に与える影響を低減することが可能な送電装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかる送電位置まで移動して送電ビームを放射することにより受電器に無線で送電する送電装置において、送電位置から受電器に向けて放射する送電ビームが送電ビームの影響を受ける可能性のある対象に与える影響の大きさを示す影響量に基づいて、送電位置、送電ビームの使用チャネル、送電ビームの連続出力時間、送電ビームの出力休止時間、送電ビームのビーム方向、送電ビームの強度のうち少なくとも１つを含む調整パラメータの値を調整する制御部、を備え、制御部は、影響量がしきい値以下となる送電位置と送電ビームのビーム方向との組み合わせの候補が複数存在する場合、複数の候補の中から、受電器における受電効率に基づいて、送電位置および送電ビームのビーム方向を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本開示にかかる送電装置は、送電装置の位置が変化する場合に、送電ビームが対象に与える影響を低減することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施の形態１にかかる無線電力伝送システムの構成を示す図
【図8】実施の形態２にかかる無線電力伝送システムの構成を示す図
【図12】実施の形態３にかかる無線電力伝送システムの構成を示す図
【図14】実施の形態４にかかる無線電力伝送システムの構成を示す図
【図16】実施の形態４の変形例についての説明図
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、本開示の実施の形態にかかる送電装置、無線電力伝送システム、および無線電力伝送方法を図面に基づいて詳細に説明する。
【0011】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる無線電力伝送システム１０の構成を示す図である。無線電力伝送システム１０は、送電装置１００と、複数の受電器２００－１，２００－２，２００－３とを有する。なお、受電器２００－１，２００－２，２００－３は、同様の構成および機能を有しており、以下、受電器２００－１，２００－２，２００－３のそれぞれを特に区別する必要がない場合、単に受電器２００と称する。
図１は、実施の形態１にかかる無線電力伝送システム１０の構成を示す図である。無線電力伝送システム１０は、送電装置１００と、複数の受電器２００－１，２００－２，２００－３とを有する。なお、受電器２００－１，２００－２，２００－３は、同様の構成および機能を有しており、以下、受電器２００－１，２００－２，２００－３のそれぞれを特に区別する必要がない場合、単に受電器２００と称する。
【0012】
送電装置１００は、自律走行機能を有する。送電装置１００は、送電位置まで移動して送電ビームＢを放射することにより受電器２００に無線で送電する。送電位置は、送電装置１００が送電を行う位置であり、具体的には、受電器２００に送電ビームＢが届く位置である。送電装置１００は、複数の受電器２００のそれぞれに近づいて、１台ずつ受電器２００に送電を行う。なお、図１に示す送電装置１００および受電器２００の台数は一例である。例えば、無線電力伝送システム１０は、複数の送電装置１００を備えていてもよい。各装置の台数は図１に示した台数と異なっていてもよい。
【0013】
受電器２００は、無線受電機能を有する装置であればその種類は問わない。受電器２００は、予め定められた位置に固定されている。受電器２００は、送電装置１００から無線で受電した電力を用いて動作することができる。
【0014】
送電装置１００が放射する送電ビームＢは、例えばマイクロ波である。送電ビームＢのビーム方向、送電位置、強度などによって、送電ビームＢが給電することのできる範囲である到達範囲や、送電ビームＢが届くことで周辺の無線機器などの対象に影響を及ぼす範囲である影響範囲は変化する。送電ビームＢの影響範囲内に他の無線機器が位置している場合、送電ビームＢが影響範囲内の無線機器へ干渉するため、干渉を低減することが望ましい。なお、送電装置１００と受電器２００との距離は数十ｍ以内であることが一般的であるのに対して、送電ビームＢがマイクロ波である場合、送電距離と比較して影響範囲が非常に広く、影響範囲は数ｋｍに及ぶ可能性がある。実施の形態１では、送電装置１００の送電対象である受電器２００のそれぞれに送電する際の送電位置から放射される送電ビームＢの影響範囲内の無線機器に対する干渉を低減する方法について説明する。送電装置１００は各受電器２００の近くに移動して送電を行うため、送電位置は受電器２００毎に異なる。実際に送電を行う際の条件が定まるまで、詳細な影響範囲は分からないので、以下では、簡単のため、各受電器２００を中心とする予め定められた距離以内の範囲を影響範囲と考え、影響範囲内の無線機器を、送電ビームＢの影響を受ける可能性のある無線機器とする。実施の形態１において、影響範囲内の無線機器は、送電ビームＢの影響を受ける可能性のある対象の一例である。送電ビームＢの影響範囲内の無線機器は、予め定められた位置に固定されているか、或いは、予め定められたエリアで通信する無線機器とする。
【0015】
図２は、図１に示す送電装置１００の機能構成の一例を示す図である。送電装置１００は、送電部２０と、制御部３０と、移動部４０とを有する。送電部２０は、送電アンテナ２１と、送電回路２２とを有する。制御部３０は、外部インタフェース部３１と、記憶部３２と、計算部３３と、制御パラメータ生成部３４とを有する。移動部４０は、位置推定部４１と、駆動部４２とを有する。
【0016】
送電アンテナ２１は、１つ以上のアンテナ素子により構成される送電用のアンテナであり、例えば、フェーズドアレーアンテナである。送電回路２２は、生成した送電用の信号を各アンテナ素子に分配し、所望の指向性が得られるように位相の調整を行って、送電用の信号を必要な電力レベルに増幅して出力する回路である。なお、送電アンテナ２１は、電子的にビームを動かしてビーム方向を制御してもよいし、固定したアンテナの下に設置した機械的な駆動部（不図示）によってビーム方向を変えることもできる。
【0017】
外部インタフェース部３１は、有線または無線で制御部３０と外部の機器とを接続するインタフェースである。外部インタフェース部３１は、例えば、有線インタフェースであればＵＳＢ（Universal Serial Bus）等であり、無線インタフェースであれば無線ＬＡＮ（Local Area Network）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信部である。また、外部インタフェース部３１は、有線インタフェースおよび無線インタフェースの両方を有することもある。
【0018】
記憶部３２は、送電装置１００が送電を行う受電器２００の情報である受電器情報等を記憶するメモリである。受電器情報は、少なくとも受電器２００の位置情報を含む。記憶部３２は、受電器情報以外に、各受電器２００に送電する際の送電ビームＢの影響範囲内の他の無線機器であって送電装置１００と使用周波数帯が近く、送電装置１００が放射する送電ビームＢと干渉を起こす可能性のある被干渉局の情報である被干渉局情報と、送電装置１００の送電に関する情報である送電情報とを記憶する。なお、送電装置１００は、各受電器２００に送電する際には、送電対象の受電器２００が到達範囲内に位置するように、送電対象の受電器２００の近くまで移動して送電を行う。このため、「各受電器２００に送電する際の送電位置」は、送電対象の受電器２００の位置が到達範囲内となるような位置となる。被干渉局情報は、例えば、各被干渉局の位置、高さ、および種類、各被干渉局の受電アンテナ利得、各被干渉局に対する干渉低減方法および許容干渉電力量などを含む。送電情報は、例えば、送電装置１００の移動部４０の移動するルート、地図情報、送電アンテナ利得、送電装置１００の位置などを含む。
【0019】
ここで、被干渉局に対する干渉低減方法とは、干渉を低減するために対象の被干渉局に対して使用する方法を示し、例えば、送電ビームＢを制御することによる干渉電力量の低減、被干渉局の使用周波数帯とできるだけ周波数が離れたチャネルを使用するといった使用チャネルの制限、連続送電時間に制限を設けたり、送信停止時間を設けたりすることによる送電時間の制約などである。許容干渉電力量とは、許容電力量の一例であり、例えば、被干渉局が干渉を受けた場合に許容できる干渉電力量である。許容干渉電力量を示す情報は、例えば、許容干渉電力量自体を示す値であってもよいし、被干渉局の種類を示す情報であってもよい。また、許容干渉電力量を示す情報は、例えば、一括管理されてもよいし、受電器２００の位置ごとに記憶されてもよい。また、使用チャネルの制限を示す情報は、送電装置１００が使用するチャネルに設けられる制限を示す情報であり、例えば、被干渉局が使用する周波数帯を示す情報である。使用チャネルの制限を示す情報についても、一括管理されてもよいし、受電器２００の位置毎に管理されてもよい。
【0020】
計算部３３は、記憶部３２に記憶された情報に基づいて、各受電器２００に送電する際の調整パラメータの値を計算する。調整パラメータは、制御パラメータ生成部３４に与えられるパラメータであり、制御部３０が送電部２０および移動部４０を制御する際に調整可能なパラメータである。例えば、調整パラメータは、送電位置、送電ビームＢのビーム方向、送電ビームＢの使用チャネル、送電ビームＢの連続出力時間、送電ビームＢの出力休止時間、送電ビームＢの強度などを含むことができる。計算部３３は、送電位置から放射される送電ビームＢの影響範囲内に位置する対象に与える影響の大きさを示す影響量として、無線機器の干渉電力量を計算し、計算した干渉電力量に基づいて、送電位置、送電ビームＢのビーム方向、送電ビームＢの使用チャネル、送電ビームＢの連続出力時間、送電ビームＢの出力休止時間、および送電ビームＢの強度のうち少なくとも１つを含む調整パラメータの値を調整する。
【0021】
【0022】
計算部３３は、送電位置を設定する（ステップＳ１）。例えば、計算対象の受電器２００について初めてステップＳ１の処理を行う際には、計算部３３は、送電位置の初期値として、受電器２００のアンテナ面と送電装置１００のアンテナ面とが正対する送電位置を設定する。図４は、図２に示す計算部３３が設定する送電位置の初期値の説明図である。図４において、受電器２００のアンテナ面は、送電装置１００の送電アンテナ２１のアンテナ面と正対しているものとする。計算部３３は、例えば、受電器２００のアンテナ面と送電装置１００のアンテナ面とが正対し、且つ、送電装置１００と受電器２００との間の距離が予め定められた距離となる位置を送電位置の初期値とすることができる。
【0023】
次に、計算部３３は、設定した送電位置から受電器２００に向けた最適なビーム方向Ｄを計算する（ステップＳ２）。つまり、送電位置の初期値であれば、ビーム方向Ｄは、図４に示すように、送電アンテナ２１のアンテナ面に垂直な方向であり、正面方向Ｄ１となる。
【0024】
計算部３３は、計算したビーム方向Ｄから、送電ビームＢによる無線機器３００への干渉電力量を計算する（ステップＳ３）。計算部３３は、記憶部３２に記憶された被干渉局情報を用いて、干渉電力量を計算することができる。被干渉局情報は、無線機器３００の位置情報を含む。無線機器３００の位置情報は、例えば、送電装置１００の移動を管理する地図上の位置情報であってもよいし、受電器２００からの位置を示すベクトル情報などであってもよい。また、無線機器３００の位置情報は、地上高などの高さ情報を含んでもよい。さらに、計算部３３は、被干渉局情報に含まれる、無線機器３００のアンテナ利得の情報を使用して干渉電力量を計算することができる。
【0025】
無線機器３００の位置における干渉電力量ＰIは、以下の数式（１）で表される。
【0026】
ＰI＝ＰTO＋ＧATX＋ＧARX－ＬS－ＬO ・・・（１）
【0027】
ここで、ＰTOは送電装置１００の出力であり、ＧATXは送電装置１００の送電アンテナ利得であり、ＧARXは無線機器３００の受電アンテナ利得であり、ＬSは伝搬損失であり、ＬOは伝搬以外による損失である。伝搬以外による損失は、例えば送電装置１００と無線機器３００との間に存在する壁による透過損失などである。
【0028】
図４に示すように、送電装置１００のビーム方向Ｄを基準とした無線機器３００の角度をθとすると、計算部３３は、送電装置１００が送電中の角度θ方向の電力が無線機器３００の位置に到達する値を数式（１）を用いて計算する。このとき、計算部３３は、記憶部３２に記憶された被干渉局情報に含まれる受電アンテナ利得ＧARX、記憶部３２に記憶された送電情報に含まれる送電アンテナ利得ＧATX、記憶部３２に記憶された伝搬以外による損失ＬOの情報を用いて、干渉電力量ＰIを計算することができる。また、計算部３３は、記憶部３２に記憶された無線機器３００の位置情報と送電位置とに基づいて、送電装置１００と無線機器３００との間の距離ｄ１を計算し、計算した距離ｄ１と、伝搬損失ＬSを求めるためのモデルとを使用して、伝搬損失ＬSを求めることができる。なお、無線機器３００が予め定められたエリア内で通信する機器である場合、予め定められたエリア内の位置であって、送電位置から最も近い位置を無線機器３００の位置として距離ｄ１を計算することができる。伝搬損失ＬSを求めるためのモデルは、例えば、自由空間減衰モデルであり、送電装置１００の外部から事前に設定しておくか、受電器２００および無線機器３００の組み合わせ毎に記憶部３２に記憶しているものとする。
【0029】
図３の説明に戻る。計算部３３は、ステップＳ３における計算結果がしきい値以下であるか否かを判断する（ステップＳ４）。ここで、しきい値は、対象の無線機器３００の許容干渉電力とすることができる。計算結果である干渉電力量ＰIがしきい値以下である場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、計算部３３は、この送電位置およびビーム方向を計算結果として決定し、制御パラメータ生成部３４に出力する（ステップＳ５）。なお、図４では二次元の例について示したが、送電装置１００および無線機器３００の高さの相互関係を把握することができる場合には、高さも加味して干渉電力量ＰIを計算してもよい。
【0030】
ステップＳ３における計算結果がしきい値を超える場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、計算部３３は、次の送電位置の候補を決定する（ステップＳ６）。図５は、図２に示す計算部３３が行う送電位置の調整についての説明図である。例えば、計算部３３は、前回の送電位置よりも、送電ビームＢのビーム方向Ｄが無線機器３００から遠ざかる方向、つまり、送電ビームＢのビーム方向Ｄを基準とした無線機器３００の角度θが増加する方向に送電位置をずらしたところを、次の送電位置の候補とする。次の送電位置の候補を決定する方法としては、例えば、角度θを１度ずつなど予め定められた値だけ増やして設定することが考えられる。この角度幅は、計算部３３の計算能力に基づいて決定してもよいし、ステップＳ３における計算結果としきい値との差異の大きさに基づいて決定してもよい。
【0031】
計算部３３は、次の送電位置の候補を決定すると、再びステップＳ１に戻り、ステップＳ１～ステップＳ４の処理を繰り返すことによって、ステップＳ４において計算結果がしきい値以下となるまで、しきい値を超えないビーム方向Ｄおよび送電位置を探索する。
【0032】
図５に示すように、正面方向Ｄ１以外でしきい値を超えない計算結果が得られた場合、ステップＳ５において、ビーム方向Ｄとして、アンテナの正面方向Ｄ１からの角度Φを計算する。
【0033】
なお、高さの情報を取得することができる場合には、二次元ではなく三次元で送電位置を調整することができる。図５では、水平方向について説明したが、鉛直方向にも送電装置１００を動かすことができる場合には、鉛直方向にも送電位置を調整してもよい。この場合、ビーム方向Ｄは、アンテナの正面方向Ｄ１からの水平角度Φおよび鉛直方向の角度λ（不図示）を求めて、ビーム方向Ｄを決定することができる。高さ方向も含めて送電位置およびビーム方向Ｄを調整する場合、干渉電力量がしきい値以下となる送電位置およびビーム方向Ｄの組み合わせの候補が複数求められる可能性がある。複数の候補が存在する場合、計算部３３は、受電器２００の受電効率に基づいて、受電効率が最もよくなる候補を選択すればよい。
【0034】
また、図３の処理において、干渉電力量がしきい値以下となる送電位置が見つからない場合には、送信電力を減らして干渉電力量がしきい値以下となるように調整する。このとき、各送電位置、ビーム方向Ｄおよび送信電力で、受電器２００における受電効率が最もよくなるように送電位置を選択する。
【0035】
また、図３に示す処理において、送電位置を探索する範囲は、予め指定して受電器２００毎に記憶部３２に記憶しておいてもよいし、受電器２００の正面方向からの角度範囲を決めておくこともできる。
【0036】
図２の説明に戻る。計算部３３は、上述の方法により、調整パラメータの値を調整すると、調整後の調整パラメータの値を制御パラメータ生成部３４に出力する。
【0037】
制御パラメータ生成部３４は、調整パラメータの値に基づいて、送電回路２２および駆動部４２の制御パラメータを生成する機能を有する。送電回路２２の制御パラメータとは、計算部３３で求められたビーム方向Ｄを表す角度Φおよびλを満たす送電ビームＢを形成するためのパラメータであって、例えば、各アンテナ素子の位相および電力を調整するための設定値、送電開始時および送電終了時のＯＮ／ＯＦＦ信号である。アンテナのビームが機械駆動である場合には、送電回路２２の制御パラメータは、アンテナを乗せた台座の傾斜角度および向きを設定する設定値を含む。
【0038】
また、制御パラメータ生成部３４は、記憶部３２に記憶された被干渉局情報が使用チャネルの指定を含む場合、被干渉局情報に基づいて、チャネルの設定を変更する。例えば、被干渉局情報が、送電装置１００が使用するチャネルを指定する情報を含む場合、制御パラメータ生成部３４は、被干渉局情報により指定されたチャネルを使用するように、送電回路２２の設定を変更する。また、被干渉局情報が、無線機器３００が使用する周波数帯の情報を含む場合、制御パラメータ生成部３４は、使用チャネルの周波数が、無線機器３００の使用する周波数帯からできるだけ離れるように、送電回路２２の設定を変更して使用チャネルを設定する。また、被干渉局情報が送電時間の制約情報を含む場合、制御パラメータ生成部３４は、制約情報に基づいて、送電回路２２にＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する。また、駆動部４２の制御パラメータとは、例えば、進行方向、移動距離、送電位置などの情報、設定値を含む。
【0039】
位置推定部４１は、移動部４０の位置を推定する機能を有する。推定した位置は、制御部３０に渡され、駆動部４２に対する移動の制御パラメータを生成する際に使用される。駆動部４２は、移動を制御する機能を有し、移動方向、移動速度などを制御パラメータとして制御パラメータ生成部３４から受け取り、受け取った制御パラメータに基づいて駆動して移動部４０を移動させる。
【0040】
移動部４０は、例えば、ロボット、自走式の台車などを用いて、ロボット、自走式の台車などの上に送電部２０および制御部３０を載せることでも実現可能である。この場合、制御パラメータ生成部３４が移動部４０に渡す制御パラメータは、次に移動する先の送電位置の情報だけであってもよい。また、ロボット等の持つ制御機能に計算部３３および制御パラメータ生成部３４の機能の一部または全てを持たせることもできる。本実施の形態では、送電装置１００が送電位置まで移動することができれば移動の実現方法については問わず、何らかの市販の移動機能を有するものを利用してかまわない。
【0041】
図６は、図２に示す送電装置１００の動作の一例を説明するためのフローチャートである。図３を用いて説明した調整パラメータの値の計算処理を行うタイミングは、特に制限されない。例えば、送電装置１００が送電対象とする複数の受電器２００のそれぞれについて、予め計算しておき、調整後の調整パラメータの値を記憶部３２に保持しておいてよい。或いは、送電装置１００は、移動しながら計算処理を行ってもよいし、受電器２００への送電中に次の受電器２００への送電中の調整パラメータの値を計算してもよい。以下では、予め全ての受電器２００に対して、調整パラメータの値を計算しておく場合について、説明する。
【0042】
図６に示す動作を開始する前に、送電装置１００は、送電対象とする全ての受電器２００について、図３に示す処理を行って、送電中の調整パラメータの値を計算しておく。送電装置１００の制御パラメータ生成部３４は、送電対象の受電器２００を選択する（ステップＳ１０）。制御パラメータ生成部３４は、選択した受電器２００に対して予め計算された調整パラメータの値を記憶部３２から取得する（ステップＳ１１）。ここで取得する調整パラメータの値は、図３に示す処理を行った結果、計算された送電位置およびビーム方向と、記憶部３２に予め記憶された被干渉局情報に含まれる、送電ビームＢの使用チャネル、送電ビームの連続出力時間、送電ビームの出力休止時間、送電ビームの強度のうち少なくとも１つを含む。
【0043】
制御パラメータ生成部３４は、取得した調整パラメータから制御パラメータを生成する（ステップＳ１２）。制御パラメータ生成部３４は、生成した制御パラメータを、送電部２０および移動部４０のそれぞれに出力する。これにより、移動部４０は、送電位置に移動し（ステップＳ１３）、送電部２０は、制御パラメータに従った条件で、送電ビームＢを用いて送電する（ステップＳ１４）。
【0044】
例えば、ステップＳ１０からステップＳ１２の処理は、送電対象の受電器２００の送電位置への移動を開始する前に行ってもよいし、送電対象の受電器２００の送電位置へ移動しながら行ってもよい。送電対象の受電器２００の送電位置へ移動しながら行う場合、送電位置の初期値が示す位置に移動しながら、送電位置などの調整パラメータの値を調整し、ステップＳ１３では、調整後の送電位置へ移動する。
【0045】
図７は、図２に示す制御部３０のハードウェア構成の一例を示す図である。送電装置１００の送電部２０は、送電ビームＢを発生させる電子回路である。移動部４０は、送電部２０および制御部３０を載せて移動し、指定した地点に停止することができれば、送電装置１００に内蔵された装置であってもよいし、送電装置１００と別体の装置であってもよい。このため、ここでは、制御部３０についてのみハードウェア構成を図示する。
【0046】
制御部３０は、システムバス５０を介して互いに接続されたインタフェース５１と、メモリ５２と、プロセッサ５３とにより実現することができる。インタフェース５１は、送電装置１００の外部との接続インタフェースである。インタフェース５１は、有線または無線のインタフェースである。インタフェース５１は、有線および無線の両方のインタフェースを有していてもよい。メモリ５２は、情報を記憶する記憶装置である。メモリ５２は、インタフェース５１を介して入力された情報を記憶することもできるし、メモリ５２に記憶された情報をインタフェース５１を介して出力することもできる。プロセッサ５３は、マイコン、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などである。メモリ５２には、プロセッサ５３が実行するソフトウェアを保持することもできる。
【0047】
図２の外部インタフェース部３１は、インタフェース５１により実現することができる。図２の記憶部３２は、メモリ５２により実現することができる。計算部３３および制御パラメータ生成部３４は、プロセッサ５３により実現することができる。
【0048】
以上説明したように、実施の形態１によれば、送電装置１００は、送電位置まで移動して送電ビームＢを放射することにより受電器２００に無線で送電する。送電装置１００は、送電位置から受電器２００に向けて放射する送電ビームＢが、送電ビームＢの影響範囲内に位置する対象である無線機器３００に与える影響の大きさを示す影響量である干渉電力量に基づいて、送電位置、送電ビームＢの使用チャネル、送電ビームＢの連続出力時間、送電ビームＢの出力休止時間、送電ビームＢのビーム方向Ｄ、送電ビームＢの強度のうち少なくとも１つを含む調整パラメータの値を調整する制御部３０を有する。このため、受電器２００の位置に応じて、送電装置１００が送電する際の調整パラメータの値が調整され、無線機器３００への干渉を低減させることが可能になる。
【0049】
具体的には、制御部３０は、送電位置の初期値と、受電器２００の位置とに基づいて、送電ビームＢのビーム方向Ｄを計算し、計算したビーム方向Ｄの送電ビームＢが無線機器３００に与える影響量である干渉電力量を計算し、干渉電力量がしきい値以下となるまで、送電位置を調整しながらビーム方向Ｄおよび干渉電力量の計算を繰り返す。これにより、干渉電力量に基づいて、送電位置およびビーム方向を含む調整パラメータの値が調整される。また、制御部３０は、干渉電力量がしきい値以下となる送電位置と送電ビームＢのビーム方向Ｄとの組み合わせの候補が複数存在する場合、複数の候補の中から、受電器２００における受電効率に基づいて、送電位置および送電ビームＢのビーム方向Ｄを決定する。これにより、対象である無線機器３００に与える影響を低減しつつ、受電効率のよい送電を行うことが可能になる。なお、ここで用いるしきい値は、対象の許容電力量に基づいて設定される。対象の許容電力量とは、対象が無線機器３００である場合には許容干渉電力量である。
【0050】
また制御部３０は、影響量である干渉電力量に基づいて送電位置およびビーム方向Ｄを調整し、干渉電力量がしきい値以下となる送電位置およびビーム方向Ｄの組み合わせが見つからない場合、干渉電力量がしきい値以下となるように送電ビームＢの強度を下げる。これにより、送電位置およびビーム方向Ｄの調整によって、無線機器３００への干渉電力量がしきい値以下とすることができない場合であっても、無線機器３００への干渉電力量をしきい値以下に低減しつつ、送電を行うことができる。
【0051】
制御部３０は、無線機器３００への干渉電力量に基づいて送電位置およびビーム方向Ｄを調整し、さらに、使用チャネル、連続出力時間、および出力休止時間の少なくとも１つを調整する。これにより、送電位置およびビーム方向Ｄだけを調整するよりも、さらに、送電ビームＢが無線機器３００へ与える影響を低減することが可能になる。
【0052】
記憶部３２は、無線機器３００の許容電力量を示す情報を記憶する。このため、記憶部３２は、許容電力量情報記憶部とも称することができる。ここで、無線機器３００の許容電力量を示す情報は、許容電力量自体を示す値であってもよいし、無線機器３００の種類毎に許容電力量が異なる場合、無線機器３００の種類を示す情報であってもよい。また、許容電力量を示す情報は、一括管理されてもよいし、受電器２００の位置毎に管理されてもよい。制御部３０は、無線機器３００の種類を示す情報から無線機器３００の許容電力量を特定し、干渉電力量が特定した許容電力量以下となるように調整を行うことができる。また、制御部３０は、無線機器３００の使用する周波数帯を示す被干渉局情報に基づいて、使用チャネルを選択することができる。例えば、無線機器３００の使用する周波数帯を示す情報とは、被干渉局である無線機器３００の種類を示す情報であってもよい。制御部３０は、送電対象の受電器２００に対応づけて記憶された被干渉局の種類を示す情報から、被干渉局の使用する周波数帯を特定し、被干渉局の使用する周波数帯からできるだけ離れたチャネルを送信チャネルとして使用することができる。
【0053】
送電装置１００は、対象が予め定められた位置に固定された無線機器３００である場合、記憶部３２に、予め計算された調整後の調整パラメータの値を記憶しておき、制御部３０は、記憶された調整後の調整パラメータの値に基づいて制御を行うことができる。これにより、送電時には、調整パラメータの値を調整する計算処理を行う必要がないため、迅速に調整後の値を用いて送電を開始することが可能になる。
【0054】
また送電装置１００は、移動しながら送電を行う、つまり、移動と同時並行で送電を行うこともできる。この場合、送電位置を変化させながら送電することになるため、移動速度に応じてビーム方向を送電位置の変化に合わせて変化させながら移動する。このとき送電装置１００が使用するビーム方向は、送電位置から放射される送電ビームＢの影響範囲内に位置する対象である無線機器３００に与える影響を低減するように調整されている。したがって、一時停止した状態で送電を行うよりも送電にかかる時間を短縮しつつ、送電ビームＢが無線機器３００に与える影響を低減することが可能になる。
【0055】
なお、上記の実施の形態１では、送電装置１００が計算部３３を備えていたが、干渉を回避する対象の位置が既知である場合には、予め調整パラメータの値を調整しておくことができるため、この場合、計算部３３の処理は送電装置１００の内部で行わなくてもよい。例えば、送電装置１００の外部のコンピュータ等で計算処理を行い、計算結果を送電装置１００に入力すればよい。
【0056】
実施の形態２．
図８は、実施の形態２にかかる無線電力伝送システム１１の構成を示す図である。無線電力伝送システム１１は、送電装置１００Ａと、受電器２００Ａ－１，２００Ａ－２，２００Ａ－３と、管理装置４００とを有する。なお、受電器２００Ａ－１，２００Ａ－２，２００Ａ－３は、同様の構成および機能を有しており、以下、受電器２００Ａ－１，２００Ａ－２，２００Ａ－３のそれぞれを特に区別する必要がない場合、単に受電器２００Ａと称する。
図８は、実施の形態２にかかる無線電力伝送システム１１の構成を示す図である。無線電力伝送システム１１は、送電装置１００Ａと、受電器２００Ａ－１，２００Ａ－２，２００Ａ－３と、管理装置４００とを有する。なお、受電器２００Ａ－１，２００Ａ－２，２００Ａ－３は、同様の構成および機能を有しており、以下、受電器２００Ａ－１，２００Ａ－２，２００Ａ－３のそれぞれを特に区別する必要がない場合、単に受電器２００Ａと称する。
【0057】
送電装置１００Ａは、自律走行機能を有する。送電装置１００Ａは、送電位置まで移動して送電ビームＢを放射することにより受電器２００Ａに無線で送電する。送電位置は、送電装置１００Ａが送電を行う位置であり、具体的には、受電器２００Ａに送電ビームＢが届く位置である。なお、図８に示す送電装置１００Ａおよび受電器２００Ａの台数は一例である。例えば、無線電力伝送システム１１は、複数の送電装置１００Ａを備えていてもよい。各装置の台数は図８に示した台数と異なっていてもよい。
【0058】
受電器２００Ａは、無線受電機能を有する装置であればその種類は問わない。受電器２００Ａは、予め定められた位置に固定されている。受電器２００Ａは、送電装置１００Ａから無線で受電した電力を用いて動作することができる。また、受電器２００Ａは、管理装置４００との通信機能を有する以外は、実施の形態１の受電器２００と同様である。
【0059】
送電装置１００Ａが放射する送電ビームＢは、例えばマイクロ波である。送電ビームＢのビーム方向、送電位置、強度などによって、送電ビームＢの到達範囲や、影響範囲は変化する。送電ビームＢの影響範囲内に他の無線機器３００が位置している場合、送電ビームＢが到達範囲内の無線機器へ干渉するため、干渉を低減することが望ましい。実施の形態２では、実施の形態１と同様に、送電装置１００Ａの送電対象である受電器２００Ａのそれぞれに送電する際の送電位置から放射される送電ビームＢの影響範囲内にある無線機器に対する干渉を低減する方法について説明する。なお、送電ビームＢの影響範囲内にある無線機器は、送電ビームＢの影響を受ける可能性のある対象の一例である。送電ビームＢの影響範囲内にある無線機器は、予め定められた位置に固定されているか、予め定められたエリア内で通信する無線機器である。
【0060】
管理装置４００は、無線電力伝送システム１１が備える受電器２００Ａの充電状況、送電装置１００Ａの位置、送電装置１００Ａから受電器２００Ａへの送電などを管理する。送電装置１００Ａは、管理装置４００からの指示に基づいて移動して、各受電器２００Ａに近づいて１台ずつ受電器２００Ａに送電を行う。
【0061】
図９は、図８に示す送電装置１００Ａの機能構成の一例を示す図である。送電装置１００Ａは、送電部２０と、制御部３０Ａと、移動部４０とを有する。送電部２０および移動部４０の構成は実施の形態１と同様であるためここでは詳細な説明を省略する。制御部３０Ａは、外部インタフェース部３１と、制御パラメータ生成部３４とを有する。外部インタフェース部３１は、有線または無線で制御部３０Ａと外部の機器とを接続するインタフェースであり、図２に示す外部インタフェース部３１と同様である。
【0062】
制御パラメータ生成部３４は、調整パラメータの値に基づいて、送電回路２２および駆動部４２の制御パラメータを生成する機能を有する。制御パラメータ生成部３４は、外部インタフェース部３１を介して管理装置４００から受信する制御信号に含まれる調整パラメータの値を用いる以外は、図２に示す制御パラメータ生成部３４と同様である。送電回路２２の制御パラメータとは、計算部３３で求められたビーム方向Ｄを表す角度Φおよびλを満たす送電ビームＢを形成するためのパラメータであって、例えば、各アンテナ素子の位相および電力を調整するための設定値、送電開始時および送電終了時のＯＮ／ＯＦＦ信号である。アンテナのビームが機械駆動である場合には、送電回路２２の制御パラメータは、アンテナを乗せた台座の傾斜角度および向きを設定する設定値を含む。
【0063】
また、制御パラメータ生成部３４は、制御信号が使用チャネルの指定を含む場合、指定された使用チャネルに基づいて、チャネルの設定を変更する。また、制御信号が送電時間の制約情報を含む場合、制御パラメータ生成部３４は、制約情報に応じて、送電回路２２にＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する。また、駆動部４２の制御パラメータとは、例えば、進行方向、移動距離、送電位置などの情報、設定値を含む。
【0064】
図１０は、図８に示す管理装置４００の機能構成の一例を示す図である。管理装置４００は、外部インタフェース部６１と、受電器管理部６２と、送電装置管理部６３と、被干渉局管理部６４と、送電制御部６５とを有する。
【0065】
外部インタフェース部６１は、外部インタフェース部３１と同様の機能を有し、管理装置４００は、外部インタフェース部６１を介して、送電装置１００Ａおよび受電器２００Ａのそれぞれと接続し、送電装置１００Ａおよび受電器２００Ａのそれぞれの状況を取得すると共に、送電を指示する制御信号を送電装置１００Ａに送信する。
【0066】
受電器管理部６２は、無線電力伝送システム１１が備える受電器２００Ａの情報である受電器情報を管理する。具体的には、受電器情報は、受電器２００Ａの位置、受電アンテナの向き、バッテリーの充電状況を含むことができる。受電器管理部６２は、無線電力伝送システム１１が備える受電器２００Ａのそれぞれの位置、受電アンテナの向き、バッテリーの充電状況を管理することができる。受電器管理部６２は、外部インタフェース部６１を介して各受電器２００Ａと通信して、それぞれの受電器２００Ａの充電状況を取得する。
【0067】
送電装置管理部６３は、送電装置１００Ａの情報である送電情報を管理する。送電情報は、実施の形態１において記憶部３２に記憶された送電情報と同様の情報であってよい。また送電情報は、送電装置１００Ａが充電バッテリーを使用している場合には、バッテリーの充電状況を含んでいてもよい。この場合、送電装置管理部６３は、送電装置１００Ａの充電状況を管理することができる。
【0068】
被干渉局管理部６４は、無線電力伝送システム１１が影響を与える範囲内にある近傍の周波数を使用する他の無線機器３００の情報を管理する。被干渉局管理部６４は、無線機器３００の情報である被干渉局情報を記憶する。被干渉局情報は、例えば、実施の形態１において記憶部３２に記憶された被干渉局情報と同様の情報であってよい。被干渉局管理部６４は、受電器２００Ａの位置が変わる、新規に他の無線機器３００が設置されるなど、被干渉局情報の内容に更新がある場合、外部インタフェース部６１を介して内容を更新する。
【0069】
送電制御部６５は、送電装置１００Ａの送電の制御を行う。具体的には、送電制御部６５は、受電器管理部６２の有する受電器情報に基づいて、送電対象とする受電器２００Ａを決定し、送電対象の受電器２００Ａについての、調整パラメータの値を決定する。調整パラメータの値を決定する方法は、実施の形態１において計算部３３が行う方法と同様であり、例えば、図３に示す処理を行うことによって、調整パラメータの値を決定することができる。送電制御部６５は、決定した調整パラメータの値を含む制御信号を生成し、生成した制御信号を送電装置１００Ａに送信する。
【0070】
また、送電制御部６５は、受電器管理部６２の受電器情報と、送電装置管理部６３の送電情報とに基づいて、複数の受電器２００Ａの送電順序、送電時間の設定、送電装置１００Ａの充電のスケジュール管理などを行ってもよい。
【0071】
なお、ここでは受電器２００Ａが管理装置４００と通信する機能を有することとしたが、例えば、定期的に送電装置１００Ａが各受電器２００Ａの位置を回って送電するような運用の場合には、必ずしも受電器２００Ａが管理装置４００との通信機能を有していなくてもよい。
【0072】
図１１は、図８に示す無線電力伝送システム１１の動作を説明するためのシーケンス図である。管理装置４００は、送電対象の受電器２００Ａを選択する（ステップＳ２０）。続いて管理装置４００は、選択した受電器２００Ａに対する調整パラメータの計算処理を行う（ステップＳ２１）。ステップＳ２１の処理は、例えば、実施の形態１において図３を用いて説明した計算部３３の処理である。管理装置４００は、計算結果を含む制御信号を送電装置１００Ａに送信する（ステップＳ２２）。なお、制御信号は、ここでは、調整パラメータの値と、送電対象の受電器２００Ａを示す情報とを含むものとする。
【0073】
送電装置１００Ａは、制御信号を受信すると、受信した制御信号に従って、送電処理を行う（ステップＳ２３）。ステップＳ２３の処理は、例えば、実施の形態１において、図６を用いて説明した処理である。ここで、ステップＳ１０では、制御信号に基づいて受電器２００Ａを選択し、ステップＳ１１では、制御信号に含まれる調整パラメータの値を取得することになる。送電装置１００Ａは、送電処理が終了すると、送電終了通知を管理装置４００に送信する（ステップＳ２４）。
【0074】
管理装置４００は、次の送電対象の受電器２００Ａがあるか否かを判断する（ステップＳ２５）。次の受電器２００Ａがある場合（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、管理装置４００は、ステップＳ２０から処理を繰り返す。全ての受電器２００Ａについて送電が完了しており次の受電器２００Ａがない場合（ステップＳ２５：Ｎｏ）、管理装置４００は、送電装置１００Ａに終了指示を送信し（ステップＳ２６）、処理を終了する。
【0075】
終了指示を受けた送電装置１００Ａは、例えば、送電装置１００Ａを充電可能な場所に移動して、送電装置１００Ａの充電を行う。なお、ここでは簡単のため、管理装置４００は、送電終了通知を受信してから、次の受電器２００Ａの選択および調整パラメータの計算処理を行うこととしたが、管理装置４００は、送電装置１００Ａにおける送電処理と同時並行で、次の受電器２００Ａの選択および調整パラメータの計算処理を行ってもよい。また、管理装置４００は、図１１に示す処理と並行して、送電装置１００Ａの充電状況を監視し、全ての受電器２００Ａの充電が終わっていなくても、送電装置１００Ａの充電状況に応じて受電器２００Ａへの送電処理を中断して送電装置１００Ａを充電してもよい。無線電力伝送システム１１が複数の送電装置１００Ａを備える場合、管理装置４００は、送電装置１００Ａの充電状況に応じて受電器２００Ａへの送電処理を行う送電装置１００Ａを変更することもできる。管理装置４００は、無線電力伝送システム１１全体の制御を行うことができる。
【0076】
また、ここでは管理装置４００が送電装置１００Ａと通信しながら送電していく例について説明したが、管理装置４００が計算した調整パラメータの値を予め送電装置１００Ａに送信しておき、送電装置１００Ａが内部に有するメモリに記憶させておくことも可能である。また、送電対象の受電器２００Ａの指定についても、受電器２００Ａへの送電が定期的に行われる場合には、送電装置１００Ａが内部に有するメモリに、送電対象の受電器２００Ａとその送電処理を開始するタイミングとを示す送電スケジュールを記憶しておいてもよい。この場合、送電装置１００Ａは、記憶した送電スケジュールに従って移動および送電を行うことができる。
【0077】
管理装置４００が計算した調整パラメータの値を予め記憶しておく場合、送電装置１００Ａの動作は、計算部３３による計算処理が管理装置４００で行われる以外は、実施の形態１の送電装置１００と同様であってよい。
【0078】
管理装置４００のハードウェア構成は、図７を用いて説明した送電装置１００の制御部３０と同様である。インタフェース５１と、メモリ５２とプロセッサ５３とを用いて管理装置４００の機能を実現することができる。例えば、管理装置４００は、パーソナルコンピュータを用いて実現することができる。外部インタフェース部６１は、インタフェース５１により実現することができる。受電器管理部６２、送電装置管理部６３、および被干渉局管理部６４の機能は、メモリ５２を用いて実現することができる。また、受電器管理部６２、送電装置管理部６３、および被干渉局管理部６４が単に情報を記憶するだけでなく情報処理を伴う機能を有する場合、受電器管理部６２、送電装置管理部６３、および被干渉局管理部６４の機能は、プロセッサ５３およびメモリ５２を用いて実現することができる。送電制御部６５の機能は、プロセッサ５３およびメモリ５２を用いて実現することができる。
【0079】
以上説明したように、実施の形態２では、送電装置１００Ａが送電位置から受電器２００Ａに向けて放射する送電ビームＢが、送電ビームＢの影響を受ける可能性のある対象に与える影響の大きさを示す影響量に基づいて、送電位置、送電ビームＢの使用チャネル、送電ビームＢの連続出力時間、送電ビームＢの出力休止時間、送電ビームＢのビーム方向、送電ビームＢの強度のうち少なくとも１つを含む調整パラメータの値を、管理装置４００が決定する機能を有する。送電装置１００Ａの制御部３０Ａは、管理装置４００から受信する制御信号に含まれる調整パラメータの値を用いることで、調整パラメータの値を調整することになる。したがって、実施の形態１と同様に、送電装置１００Ａの位置が変化する場合に、送電ビームＢが対象に与える影響を低減することが可能であると共に、実施の形態１における計算部３３の機能を送電装置１００Ａが有する必要がないため、送電装置１００Ａの計算負荷を低減し、送電装置１００Ａの処理能力に制限がある場合であっても、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。また、管理装置４００において送電装置１００Ａによる受電器２００Ａへの送電を管理するため、無線電力伝送システム１１全体の状態に基づいて、各装置の制御を行うことが可能になる。
【0080】
【0081】
無線電力伝送システム１２は、移動可能な車両１１０に搭載された送電装置１００Ｂと、受電器２００Ａ－１，２００Ａ－２，２００Ａ－３と、管理装置４００とを有する。
【0082】
送電装置１００Ｂは、自律走行機能を有さず、車両１１０に搭載されており車両１１０の移動に伴って移動する。送電装置１００Ｂは、送電位置まで移動して送電ビームＢを放射することにより受電器２００Ａに無線で送電する。送電位置は、送電装置１００Ｂが送電を行う位置であり、具体的には、受電器２００Ａに送電ビームＢが届く位置である。なお、図１２に示す送電装置１００Ｂおよび受電器２００Ａの台数は一例である。例えば、無線電力伝送システム１２は、車両１１０に搭載された複数の送電装置１００Ｂを備えていてもよい。各装置の台数は図１２に示した台数と異なっていてもよい。
【0083】
送電装置１００Ｂが放射する送電ビームＢは、例えばマイクロ波である。送電ビームＢのビーム方向、送電位置、強度などによって、送電ビームＢの到達範囲および影響範囲は変化する。また、影響範囲内に他の無線機器３００が位置している場合、送電ビームＢが到達範囲内の無線機器へ干渉するため、干渉を低減することが望ましい。実施の形態３では、実施の形態１，２と同様に、送電ビームＢの影響を受ける可能性のある対象を無線機器３００とし、無線機器３００の位置は既知であることとし、無線機器３００に対する干渉を低減する方法について説明する。
【0084】
実施の形態３の無線電力伝送システム１２において、車両１１０は、人間が運転する車両であってもよいし、自動運転車両であってもよい。
【0085】
図１３は、図１２に示す送電装置１００Ｂの機能構成の一例を示す図である。送電装置１００Ｂは、送電部２０と、制御部３０Ｂとを有する。送電部２０の構成は実施の形態１，２と同様であるためここでは詳細な説明を省略する。制御部３０Ｂは、外部インタフェース部３１と、制御パラメータ生成部３４Ｂとを有する。外部インタフェース部３１は、有線または無線で制御部３０Ｂと外部の機器とを接続するインタフェースであり、図２に示す外部インタフェース部３１と同様である。
【0086】
制御パラメータ生成部３４Ｂは、外部インタフェース部３１を介して取得する制御信号に基づいて、制御パラメータを生成する。制御パラメータ生成部３４Ｂは、送電回路２２の制御パラメータを生成する機能を有する。制御パラメータ生成部３４Ｂが送電回路２２の制御パラメータを生成する方法および生成する制御パラメータの内容については、実施の形態１，２と同様である。
【0087】
図１２の説明に戻る。車両１１０は、管理装置４００と通信する外部インタフェース（不図示）を有する。管理装置４００は、車両１１０の移動先である送電位置を計算し、車両１１０に移動先を指示する。車両１１０が人間の運転する車両である場合、例えば、移動先を車両１１０内のカーナビゲーションシステムの表示部に表示することにより、移動先を指示することができる。また、車両１１０は、車両１１０の位置を管理装置４００に定期的に通知する。人間が車両１１０の運転を行う場合、送電位置に停止する際に位置の誤差が生じる。このため、無線電力伝送システム１２は、車両１１０が停止した後に、送電ビームＢのビーム方向Ｄを微調整する仕組みを備えていてもよい。例えば、管理装置４００が、車両１１０から通知される位置に基づいてビーム方向Ｄを計算しなおしてもよいし、送電装置１００Ｂがビーム方向Ｄを微調整する機能を有していてもよい。この場合の微調整の仕組みは、受電器２００Ａのビーコン信号に合わせる手法が用いられてもよいし、送電装置１００Ｂがカメラを内蔵しており、カメラを用いて取得した画像を用いてビーム方向を調整する手法が用いられてもよい。ビーム方向Ｄを微調整する仕組みについては、既存の方式のどれを用いてもよい。
【0088】
車両１１０が自動運転車両である場合、管理装置４００から送電位置を車両１１０に通知して移動させる。車両１１０への移動先の設定方法については、車両１１０の移動先設定方法に従う。車両１１０は、管理装置４００からの遠隔操縦で動く自動運転車であってもよい。また、車両１１０が遠隔操縦の自動運転車であって遠隔操縦する操作元が管理装置４００と別にある場合、管理装置４００からの移動先の指定は、この操作元に送信される。
【0089】
また、車両１１０に搭載されているカーナビゲーションシステム、ＥＣＵ（Engine Control Unit）などの制御装置の中に、制御部３０Ｂの機能を組み込んで、車両１１０から送電装置１００Ｂを制御する構成にしてもよい。この場合、車両１１０の車内のカーナビゲーションシステムなどのコンピュータに制御部３０Ｂの機能を実現するためのソフトウェアをインストールすることで、送電機能を実現することができる。
【0090】
なお、実施の形態３においても、受電器２００Ａが管理装置４００と通信する機能を有することとしたが、実施の形態２と同様に、例えば、定期的に送電装置１００Ｂが各受電器２００Ａの位置を回って送電するような運用の場合には、必ずしも受電器２００Ａが管理装置４００との通信機能を有していなくてもよい。
【0091】
以上説明したように、実施の形態３によれば、移動機能を持たない送電装置１００Ｂであっても、移動する車両１１０に搭載することで、実施の形態１，２と同様に、送電装置１００Ｂの位置が変化する場合に、送電ビームＢが対象に与える影響を低減することが可能である。また、上記の送電装置１００で説明したように、送電装置１００Ｂにおいても、移動しながら送電を行う、つまり、移動と同時並行で送電を行うこともできる。この場合、送電位置を変化させながら送電することになるため、移動速度に応じてビーム方向Ｄを送電位置の変化に合わせて変化させながら移動する。このとき送電装置１００Ｂが使用するビーム方向Ｄは、送電ビームＢが無線機器３００に与える影響を低減するように調整されている。したがって、一時停止した状態で送電を行うよりも送電にかかる時間を短縮しつつ、送電ビームＢが無線機器３００に与える影響を低減することが可能になる。
【0092】
実施の形態４．
図１４は、実施の形態４にかかる無線電力伝送システム１３の構成を示す図である。無線電力伝送システム１３は、送電装置１００Ｃと、受電器２００－１，２００－２，２００－３とを有する。実施の形態４では、送電ビームＢの影響を受ける対象が人体５００である。なお、人体５００は、送電ビームＢの影響を受ける可能性のある対象の一例であると共に、送電ビームＢの影響を受ける可能性のある移動可能な対象の一例である。以下、実施の形態１と同様の部分については詳細な説明を省略し、実施の形態１と異なる部分について主に説明する。
図１４は、実施の形態４にかかる無線電力伝送システム１３の構成を示す図である。無線電力伝送システム１３は、送電装置１００Ｃと、受電器２００－１，２００－２，２００－３とを有する。実施の形態４では、送電ビームＢの影響を受ける対象が人体５００である。なお、人体５００は、送電ビームＢの影響を受ける可能性のある対象の一例であると共に、送電ビームＢの影響を受ける可能性のある移動可能な対象の一例である。以下、実施の形態１と同様の部分については詳細な説明を省略し、実施の形態１と異なる部分について主に説明する。
【0093】
実施の形態１～３では、送電ビームＢの影響を受ける可能性のある対象は無線機器３００であり、無線機器３００の位置は既知であることとした。しかしながら、送電ビームＢは、人体５００にも影響を与えるため、人体５００が無線電力伝送システム１３の運用エリア内にいる場合、人体５００への影響を低減するように、調整パラメータの値を調整することが望ましい。また、人体５００は移動可能であるため、人体５００の現在の位置に基づいて、人体５００への影響を低減する必要がある。
【0094】
図１５は、図１４に示す送電装置１００Ｃの機能構成の一例を示す図である。送電装置１００Ｃは、送電部２０と、制御部３０Ｃと、移動部４０とを有する。送電部２０および移動部４０の機能は、実施の形態１にかかる送電装置１００と同様である。制御部３０Ｃは、外部インタフェース部３１と、記憶部３２と、計算部３３Ｃと、制御パラメータ生成部３４と、位置取得部３５とを有する。外部インタフェース部３１と、記憶部３２と、制御パラメータ生成部３４とは、実施の形態１にかかる送電装置１００と同様である。
【0095】
位置取得部３５は、人体５００の位置情報を取得する。この位置情報は、どのように生成された情報であってもよい。例えば、人体５００の位置情報は、位置検出センサを用いて生成することもできるし、カメラを用いて取得した画像を解析することによって生成することもできる。位置情報を生成するために用いられるセンサやカメラは、送電装置１００Ｃに備わっていてもよいし、無線電力伝送システム１３の運用エリア全体を撮影するカメラが用いられてもよい。また、無線電力伝送システム１３の運用エリア全体を撮影するカメラを設置する場合、人体５００の検出は、画像解析によって自動的に行われてもよいし、監視員が行ってもよい。位置取得部３５は、取得した位置情報を計算部３３Ｃに出力する。
【0096】
計算部３３Ｃは、実施の形態１にかかる計算部３３における無線機器３００の位置情報の代わりに、位置取得部３５が出力する人体５００の現在の位置情報を用いて、人体５００への影響量がしきい値以下となるように、調整パラメータの値を決定することができる。このとき、計算部３３Ｃは、人体５００の位置に到達する到達電力量を影響量とすることができる。到達電力量は、干渉電力量を示す上記の数式（１）において、受電アンテナ利得ＧARXの値を「０」とすることで求めることができる。また、しきい値として用いられる許容電力量は、人体防護指針を満足する値とすることが望ましい。これにより、計算部３３Ｃは、人体５００に対する到達電力量が人体防護指針を満たすしきい値以下となるように、送電ビームＢのビーム方向Ｄおよび送電位置を調整することができる。なお、実施の形態１と同様に、影響量がしきい値以下となるようなビーム方向Ｄおよび送電位置の組み合わせが見つからない場合、計算部３３Ｃは、送電ビームＢの強度を下げてもよい。また、送電ビームＢの連続出力時間に制限を設けたり、出力休止時間を設けたりすることで、人体５００に対する送電ビームＢの影響を低減してもよい。
【0097】
或いは、無線電力伝送システム１３の運用エリア内で、人間の立ち入りを許可する範囲を定めてもよい。図１６は、実施の形態４の変形例についての説明図である。無線電力伝送システム１３の運用エリア内において、人間の立ち入りを許可する範囲である立入許可エリア５１０を設ける。この場合、送電装置１００Ｃの位置取得部３５が立入許可エリア５１０の範囲全体を人体５００の位置情報として取得することによって、立入許可エリア５１０内の影響量がしきい値以下となるように調整パラメータの値が調整され、立入許可エリア５１０内に立ち入る人間の人体５００への影響量をしきい値以下とすることが可能になる。
【0098】
なお、実施の形態４では、実施の形態１と同様に、移動部４０を備え、計算部３３Ｃの機能を有する送電装置１００Ｃについて説明したが、本実施の形態はかかる例に限定されない。例えば、実施の形態４における位置取得部３５および計算部３３Ｃの機能を、実施の形態２のように管理装置４００内に設けてもよいし、送電装置１００Ｃは、実施の形態３の送電装置１００Ｂのように移動部４０を備えずに車両１１０に搭載されてもよい。
【0099】
以上説明したように、実施の形態４によれば、送電装置１００Ｃが受電器２００付近の送電位置まで移動して送電を行う場合において、送電ビームＢが人体５００に与える影響を低減することが可能になる。したがって、無線電力伝送システム１３の運用エリア内において、人間が立ち入ることが可能になる。
【0100】
なお、実施の形態４では、送電ビームＢの影響を受ける可能性のある移動可能な対象の一例を人体５００としたが、例えば、移動可能な対象は、ロボットなどの電子機器であってもよい。この場合、実施の形態１と同様に、影響量として、干渉電力量を用いることができる。
【0101】
以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【0102】
例えば、実施の形態３に記載したように移動部４０を備えずに車両１１０に搭載される送電装置１００Ｂが、実施の形態１の送電装置１００のように、記憶部３２および計算部３３を備えており、調整パラメータの値を決定する機能を有していてもよい。また、実施の形態４に記載したように、人体５００に対する到達電力量がしきい値以下となるように調整パラメータの値を決定する計算部３３Ｃの機能を、実施の形態２，３に記載した管理装置４００において実現してもよい。
【符号の説明】
【0103】
１０，１１，１２，１３ 無線電力伝送システム、２０ 送電部、２１ 送電アンテナ、２２ 送電回路、３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ 制御部、３１，６１ 外部インタフェース部、３２ 記憶部、３３，３３Ｃ 計算部、３４，３４Ｂ 制御パラメータ生成部、３５ 位置取得部、４０ 移動部、４１ 位置推定部、４２ 駆動部、５０ システムバス、５１ インタフェース、５２ メモリ、５３ プロセッサ、６２ 受電器管理部、６３ 送電装置管理部、６４ 被干渉局管理部、６５ 送電制御部、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ 送電装置、１１０ 車両、２００，２００－１，２００－２，２００－３，２００Ａ，２００Ａ－１，２００Ａ－２，２００Ａ－３ 受電器、３００ 無線機器、４００ 管理装置、５００ 人体、５１０ 立入許可エリア、Ｂ 送電ビーム、Ｄ ビーム方向。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】