特許 7651247 無線電力伝送システム及び無線電力伝送方法

(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】2025-03-17

(45)【発行日】2025-03-26

(54)【発明の名称】無線電力伝送システム及び無線電力伝送方法

(51)【国際特許分類】

   B64F 1/36 20240101AFI20250318BHJP

   B64C 13/18 20060101ALI20250318BHJP

   B64C 27/04 20060101ALI20250318BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20250318BHJP

   B64D 27/24 20240101ALI20250318BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20250318BHJP

   H02J 50/20 20160101ALI20250318BHJP

   H02J 50/40 20160101ALI20250318BHJP

   H02J 50/80 20160101ALI20250318BHJP

【ＦＩ】

B64F1/36

B64C13/18 Z

B64C27/04

B64C39/02

B64D27/24

H02J7/00 301D

H02J50/20

H02J50/40

H02J50/80

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2019186131

(22)【出願日】2019-10-09

(65)【公開番号】P2021059293

(43)【公開日】2021-04-15

【審査請求日】2022-09-27

【審判番号】

【審判請求日】2024-03-21

(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】100109612

【弁理士】

【氏名又は名称】倉谷 泰孝

(74)【代理人】

【識別番号】100116643

【弁理士】

【氏名又は名称】伊達 研郎

(74)【代理人】

【識別番号】100184022

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 美保

(72)【発明者】

【氏名】酒井 貴行

【合議体】

【審判長】草野 顕子

【審判官】横溝 顕範

【審判官】小岩 智明

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１７－５２７４７９号公報（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１７７１３５号公報（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

B64U50/34-50/39

B64C13/18,27/04,39/02

B64D27/24

B64F1/36

H02J7/00-7/36,50/20-50/27,50/40-50/50

G08G5/00-5/90

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

受電部とバッテリとを有する無人飛行体が航行する航路に対応して設けられ、前記無人飛行体が着陸可能な第１のスペースに着陸した前記無人飛行体の前記受電部へマイクロ波を送電する第１の送電部と、
前記バッテリの充電残量が予め設定した値よりも低下した場合、前記第１のスペースが利用可能であるか否かを判断し、前記第１のスペースが利用可能であると判断した場合、前記第１のスペースを前記無人飛行体の着陸場所として選択し、前記第１のスペースが利用不可能であると判断した場合、前記無人飛行体が着陸可能であり前記航路との距離が前記航路と前記第１のスペースとの距離よりも遠く、着陸した前記無人飛行体の前記受電部へ前記第１の送電部がマイクロ波を送電できる第２のスペースを前記無人飛行体の着陸場所として選択する判断部とを備えた無線電力伝送システム。

【請求項2】

前記第２のスペースに着陸した前記無人飛行体の前記受電部は、前記第１の送電部からマイクロ波を受電する請求項１に記載の無線電力伝送システム。

【請求項3】

前記第１の送電部は複数であって、
前記判断部は、前記無人飛行体の着陸場所として前記第２のスペースを選択した場合において、前記第２のスペースの位置情報、複数の前記第１の送電部の位置情報、及び複数の前記第１の送電部が利用可能であるか否かの情報を用いて、複数の前記第１の送電部から前記受電部へ送電する前記第１の送電部を選択する請求項２に記載の無線電力伝送システム。

【請求項4】

前記第２のスペースに着陸した前記無人飛行体の前記受電部へ電力を送電する電力供給部を備えた請求項１から請求項３の何れか１項に記載の無線電力伝送システム。

【請求項5】

前記第１の送電部は、前記航路に沿って設けられた構造物に設けられた請求項１から請求項４の何れか１項に記載の無線電力伝送システム。

【請求項6】

前記第１のスペースは、前記無人飛行体が着陸可能な最大数が設定されており、
前記判断部は、前記第１のスペースに着陸している前記無人飛行体の数が前記最大数の場合、前記第１のスペースが利用不可能であると判断し、前記第１のスペースに着陸している前記無人飛行体の数が前記最大数よりも小さい場合、前記第１のスペースが利用可能であると判断する請求項１から請求項５の何れか１項に記載の無線電力伝送システム。

【請求項7】

前記航路に対応して設けられ、空中を浮遊している前記無人飛行体の前記受電部へマイクロ波により送電する第２の送電部を備え、
前記判断部は、前記バッテリの充電残量が予め設定した値よりも低下した場合、前記第１の送電部と前記第２の送電部とから何れか一方を選択し、前記第１の送電部を選択した場合、前記第１のスペースが利用可能であるか否かを判断する請求項１から請求項６の何れか１項に記載の無線電力伝送システム。

【請求項8】

前記判断部は、前記バッテリの充電残量が予め設定した値よりも低下した場合において、前記バッテリの充電残量に基づいて、空中を浮遊している前記無人飛行体の前記受電部への送電が可能であるか否かを判断し、空中を浮遊している前記無人飛行体の前記受電部への送電が可能であると判断した場合、前記第２の送電部を選択し、空中を浮遊している前記無人飛行体の前記受電部への送電が不可能であると判断した場合、前記第１の送電部を選択する請求項７に記載の無線電力伝送システム。

【請求項9】

無人飛行体に搭載されたバッテリの充電残量が予め設定した値よりも低下した場合、前記無人飛行体が航行する航路に対応して設けられ前記無人飛行体が着陸可能であり、着陸した前記無人飛行体の受電部に前記航路に対応して設けられた第１の送電部が送電できる第１のスペースが利用可能であるか否かを判断する第１のステップと、
前記第１のステップで前記第１のスペースが利用可能であると判断した場合、前記第１のスペースに前記無人飛行体が着陸し、前記第１のスペースが利用不可能であると判断した場合、前記無人飛行体が着陸可能であり前記航路との距離が前記航路と前記第１のスペースとの距離よりも遠く、着陸した前記無人飛行体の前記受電部へ前記第１の送電部が送電できる第２のスペースに前記無人飛行体が着陸する第２のステップと、
前記第２のステップで前記無人飛行体が前記第１のスペースに着陸した場合、前記第１の送電部から前記無人飛行体の前記受電部へ送電する第３のステップとを備えた無線電力伝送方法。

【請求項10】

前記第３のステップは、前記第２のステップで前記無人飛行体が前記第２のスペースに着陸した場合、前記第１の送電部から前記受電部へ送電する請求項９に記載の無線電力伝送方法。

【請求項11】

前記第１の送電部は複数であって、
前記第２のステップで前記無人飛行体が前記第２のスペースに着陸した場合、前記第２のスペースの位置情報、複数の前記第１の送電部の位置情報、及び複数の前記第１の送電部が利用可能であるか否かの情報を用いて、複数の前記第１の送電部から前記受電部へ送電する前記第１の送電部を選択する第４のステップを備え、
前記第３のステップは、前記第４のステップで選択した前記第１の送電部から前記受電部へ送電する請求項１０に記載の無線電力伝送方法。

【請求項12】

前記第３のステップは、前記第２のステップで前記無人飛行体が前記第２のスペースに着陸した場合、前記第２のスペースに設けられた電力供給部から前記受電部へ送電する請求項９に無線電力伝送方法。

【請求項13】

前記第１の送電部は、前記航路に沿って設けられた構造物に設けられた請求項９から請求項１２の何れか１項に記載の無線電力伝送方法。

【請求項14】

前記第１のスペースは、前記無人飛行体が着陸可能な最大数が設定されており、
前記第１のステップは、前記第１のスペースに着陸している前記無人飛行体の数が前記最大数の場合、前記第１のスペースが利用不可能であると判断し、前記第１のスペースに着陸している前記無人飛行体の数が前記最大数よりも小さい場合、前記第１のスペースが利用可能であると判断する請求項９から請求項１３の何れか１項に記載の無線電力伝送方法。

【請求項15】

前記バッテリの充電残量が予め設定した値よりも低下した場合、前記第１の送電部と、前記航路に対応して設けられ空中を浮遊している前記無人飛行体の前記受電部へマイクロ波により送電する第２の送電部とから何れか１つを選択する第５のステップと、
前記第５のステップで、前記第２の送電部を選択した場合、前記第２の送電部から前記無人飛行体の前記受電部へ送電する第６のステップとを備え、
前記第５のステップで、前記第１の送電部を選択した場合、前記第１のステップで、前記第１のスペースが利用可能であるか否かを判断する請求項９から請求項１４の何れか１項に記載の無線電力伝送方法。

【請求項16】

前記第５のステップは、前記バッテリの充電残量に基づいて、空中を浮遊している前記無人飛行体の前記受電部への送電が可能であるか否かを判断し、空中を浮遊している前記無人飛行体の前記受電部への送電が可能であると判断した場合、前記第２の送電部を選択し、空中を浮遊している前記無人飛行体の前記受電部への送電が不可能であると判断した場合、前記第１の送電部を選択する請求項１５に記載の無線電力伝送方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、マイクロ波を用いた無線電力伝送システム及び無線電力伝送方法に関する。

【背景技術】

【0002】

飛行体（電動回転翼を有する無人飛行機、マルチコプタ）へ無線電力伝送によって給電する方法が検討されている。構造物または移動体等に取り付けられたビーム源から、浮遊した状態の無人飛行体へ無線給電を行うシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、所定の位置に固定された充電スペースであるステーションに送電コイルを設置し、無人飛行体に受電コイルを取り付け、非接触で行う無線給電システムが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１２／０７８２３２号

【文献】特開２０１７－１３５８８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の開示の技術では、無人飛行体は給電中においても浮遊するためのエネルギが必要であり、バッテリへの充電量が多い場合、及びバッテリの充電残量が少ない場合には適さないという課題がある。特許文献２に開示の技術では、無人飛行体を充電スペースに着陸させて給電することができるが、その充電スペースが利用できない場合にどのように無人飛行体へ給電するかが考慮されていないという課題がある。

【0005】

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、航路を航行している無人飛行体を、航路に対応して設けられた充電スペースである第１のスペースに着陸させて給電しようとする際に、第１のスペースが利用不可能な場合であっても、処置が容易な無線電力伝送システムおよび無線電力伝送方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明に係る無線電力伝送システムは、受電部とバッテリとを有する無人飛行体が航行する航路に対応して設けられ、無人飛行体が着陸可能な第１のスペースに着陸した無人飛行体の受電部へマイクロ波を送電する第１の送電部と、バッテリの充電残量が予め設定した値よりも低下した場合、第１のスペースが利用可能であるか否かを判断し、第１のスペースが利用可能であると判断した場合、第１のスペースを無人飛行体の着陸場所として選択し、第１のスペースが利用不可能であると判断した場合、無人飛行体が着陸可能であり航路との距離が航路と第１のスペースとの距離よりも遠く、着陸した無人飛行体の受電部へ第１の送電部がマイクロ波を送電できる第２のスペースを無人飛行体の着陸場所として選択する判断部とを備えたものである。

【0007】

この発明に係る無線電力伝送方法は、無人飛行体に搭載されたバッテリの充電残量が予め設定した値よりも低下した場合、無人飛行体が航行する航路に対応して設けられ無人飛行体が着陸可能であり、着陸した無人飛行体の受電部に航路に対応して設けられた第１の送電部が送電できる第１のスペースが利用可能であるか否かを判断する第１のステップと、第１のステップで第１のスペースが利用可能であると判断した場合、第１のスペースに無人飛行体が着陸し、第１のスペースが利用不可能であると判断した場合、無人飛行体が着陸可能であり航路との距離が航路と第１のスペースとの距離よりも遠く、着陸した無人飛行体の受電部へ第１の送電部が送電できる第２のスペースに無人飛行体が着陸する第２のステップと、第２のステップで無人飛行体が第１のスペースに着陸した場合、第１の送電部から無人飛行体の受電部へ送電する第３のステップとを備えたものである。

【発明の効果】

【0008】

この発明によれば、航路を航行している無人飛行体を、航路に対応して設けられた第１のスペースに着陸させて給電しようとする際に、第１のスペースが使用不可能な場合であっても、他の決められた場所である第２のスペースに無人飛行体を着陸させることが可能であり、第２のスペースに着陸後の処置が容易であるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】この発明の実施の形態１に係る無線電力伝送システムの模式図である

【図2】この発明の実施の形態１に係る無線電力伝送システムの構成を示す機能ブロック図である。

【図3】この発明の実施の形態１に係る無線電力伝送システムの動作を示すフローチャートである。

【図4】この発明の実施の形態１に係る無線電力伝送システムの運用方法を説明するフローチャートである。

【図5】この発明の実施の形態１に係る無線電力伝送システムの運用方法を説明するフローチャートである。

【図6】この発明の実施の形態２に係る無線電力伝送システムの模式図である。

【図7】この発明の実施の形態２に係る無線電力伝送システムの構成を示す機能ブロック図である。

【図8】この発明の実施の形態２に係る無線電力伝送システムの運用方法を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示し、それらについての詳細な説明は省略する。

【0011】

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る無線電力伝送システム１００の模式図である。無線電力伝送システム１００は、受電部７とバッテリ９とを有する無人飛行体６に電力を送信するシステムである。無線電力伝送システム１００は、第１の送電部１と、第１のスペース２と、判断部３と、第２のスペース４と、機上装置８とを備える。無人飛行体６は主に物流などを目的として、予め決められた航路を航行する。第２のスペース４と、機上装置８とは、無線電力伝送システム１００の外部に設けてもよい。

【0012】

第１の送電部１と第１のスペース２と判断部３とは、無人飛行体６が航行する航路に対応してそれぞれ少なくとも１つ設けられる。第１のスペース２と第１の送電部１と判断部３とは、無人飛行体６が航行する航路に沿って設けられた構造物に設けられる。構造物とは鉄塔、ビルなどの人工物、又は樹木などの自然物を意味する。第１のスペース２は、１つ以上の無人飛行体６が着陸可能な場所である。第１のスペース２は、同時に無人飛行体６が着陸可能な最大数が予め設定されている。

【0013】

第１の送電部１は、無人飛行体６へ電力を送電する。詳しくは、第１の送電部１は、第１のスペース２に着陸した無人飛行体６の受電部７へマイクロ波を送電する。第１の送電部１は、第１のスペース２の方向に向けて設置されている。第１の送電部１を複数設ける場合は、複数の第１の送電部１それぞれに対応する第１のスペース２が設けられる。

【0014】

第２のスペース４は、図１に示す通り無人飛行体６が着陸可能な場所であり、例えば、航路に近い地上に設けられる。第２のスペース４は、航路との距離が航路と第１のスペース２との距離よりも遠い場所である。また、第２のスペース４は、第１の送電部１との距離が第１の送電部１と第１のスペース２との距離よりも遠い場所である。第２のスペース４に着陸した無人飛行体６の受電部７は、第１の送電部１からマイクロ波を受電する。また第２のスペース４には、受電部７へ電力を送電する送電部として電力供給部５をさらに備える構成としてもよい。電力供給部５は、第２のスペース４に着陸した無人飛行体６の受電部７へ電力を送電する。電力供給部５は、例えばマイクロ波、電磁誘導方式、または電界結合方式により受電部７へ電力を送電する。以上により、第２のスペースに着陸した無人飛行体６の受電部７は、第１の送電部１と電力供給部５の両方から電力を受電することが可能である。

【0015】

判断部３は、無人飛行体６のバッテリ９の充電残量が予め設定した値よりも低下した場合、第１のスペース２と第２のスペース４とから、無人飛行体６の着陸場所を選択する。また、第１の送電部１が複数である場合は、受電部７へ送電する第１の送電部１を選択する。判断部３の詳細な構成は後述する。

【0016】

判断部３は、ここでは航路に沿って設けられた構造物に設けられるが、機上装置８に設けられる構成としてもよい。または、航路に沿って設けられた構造物と機上装置８との両方に設けられていてもよい。

【0017】

以下に、無線電力伝送システム１００のより詳細な構成を説明する。図２は、この発明の実施の形態１に係る無線電力伝送システム１００の構成を示す機能ブロック図である。

【0018】

無人飛行体６には、機上装置８が搭載される。機上装置８は、受電部７、バッテリ９、負荷１０及び第１の通信用アンテナ１１を有する。受電部７は、第１の送電部１からのマイクロ波１２のＲＦ信号を受信し、ＲＦ信号を直流電流に変換することにより電力を受信する。バッテリ９は、受信部が受信した電力を貯蔵することができる。負荷１０は、バッテリ９に貯蔵された電力を消費するものであり、例えば、無人飛行体６を駆動させるモータなどである。第１の通信用アンテナ１１は、受電部７からの受電情報、バッテリ９の充電残量の情報を第２の通信用アンテナ１４に送信する。

【0019】

第１の送電部１は、受電部７へマイクロ波１２を送電する。第１の送電部１は、送電装置１３、第２の通信用アンテナ１４、制御部１５、電源１６、冷却部１７、及び熱輸送部１８を有する。送電装置１３は、マイクロ波１２のビームを形成して放射する。第２の通信用アンテナ１４は、第１の通信用アンテナ１１から、受電部７の受電情報及びバッテリ９の充電残量の情報を受信する。制御部１５は、受電部７の受電情報及び判断部３の判断情報を取得し、送電装置１３に対してビーム形成や送電電力の切り替えを指示する。電源１６は、送電装置１３に電力を供給する。

【0020】

冷却部１７は、送電装置１３を冷却するものであり、例えば、ラジエータまたはファンである。また、冷却部１７には、熱輸送部１８が設けられる。熱輸送部１８は、機器全体の熱を冷却部１７に輸送するものであり、例えば、ヒートパイプまたは熱交換器である。送電装置１３では、直流電流をＲＦ信号に変換する際にアンプなどによる増幅を行う。この増幅の際に、送電装置１３が発熱し高温になる場合があるが、冷却部１７により冷却することができるため機器の故障を防ぐことができる。

【0021】

また、送電装置１３、受電部７、第１の通信用アンテナ１１、及び第２の通信用アンテナ１４は、それぞれレドーム１９の内部に設けられる。レドーム１９は内部に設けられた装置を覆うカバーであり、防水性能と、電波を透過する特性とを有するものである。

【0022】

判断部３は、バッテリ９の充電残量が予め設定した値よりも低下したか否かを判断する。具体的には、第１の通信用アンテナ１１から受信した受電情報またはバッテリ９の充電残量の情報を基にバッテリ９の充電残量が予め設定した値よりも低下したか否かを判断する。なお、この判断には第１の通信用アンテナ１１から受信した情報を用いなくてもよい。例えば、バッテリ９の充電残量が予め設定した値よりも低下した場合、無人飛行体６が空中で一定時間ホバリングを行う等の所定の動作を行うように予め設定しておく。カメラ等のセンサにより無人飛行体６の画像データを取得する。そして判断部３が、カメラ等のセンサが取得した画像データを用いて無人飛行体６の所定の動作を検知した場合に、バッテリ９の充電残量が予め設定した値よりも低下したと判断してもよい。

【0023】

判断部３は、無人飛行体６のバッテリ９の充電残量が予め設定した値よりも低下した場合、第１のスペース２が利用可能であるか否かを判断する。判断部３は、第１のスペース２が利用可能であると判断した場合、第１のスペース２を無人飛行体６の着陸場所として選択する。判断部３は、第１のスペース２が利用不可能であると判断した場合、第２のスペース４を無人飛行体６の着陸場所として選択する。具体的には、第１のスペース２に着陸している無人飛行体６の数が予め決められた最大数の場合、第１のスペース２が利用不可能であると判断し、第１のスペース２に着陸している無人飛行体６の数が最大数よりも小さい場合、第１のスペース２が利用可能であると判断する。また、その他の理由で第１のスペース２が利用不可能である場合においても、第１のスペース２が利用不可能であると判断してもよい。このとき判断部３は、第１のスペース２に着陸している無人飛行体６の数を、カメラ又は接触センサなどのセンサにより取得する。第１のスペース２に着陸している無人飛行体６の予め決められた最大数は、判断部３に登録されている。判断部３は、第１のスペース２を無人飛行体６の着陸場所として選択後に、無人飛行体６に対して第１のスペース２に着陸するように動作指示を行う。また、判断部３は、第２のスペース４を無人飛行体６の着陸場所として選択後に、無人飛行体６に対して第２のスペース４に着陸するように動作指示を行う。

【0024】

なお、第１のスペース２が利用不可能であると判断した場合、第２のスペース４が利用可能であるか否かの判断を行ってもよい。判断部３は、第２のスペース４が利用可能であると判断した場合、第２のスペース４を無人飛行体６の着陸場所として選択する。判断部３は、第２のスペース４が利用不可能であると判断した場合、無人飛行体６が不時着することを選択する。具体的には、第２のスペース４に着陸している無人飛行体６の数が予め決められた最大数の場合、第２のスペース４が利用不可能であると判断し、第２のスペース４に着陸している無人飛行体６の数が最大数よりも小さい場合、第２のスペース４が利用可能であると判断する。また、その他の理由で第２のスペース４が利用不可能である場合においても、第２のスペース４が利用不可能であると判断してもよい。このとき判断部３は、第２のスペース４に着陸している無人飛行体６の数を、カメラ又は接触センサなどのセンサにより取得する。第２のスペース４に着陸している無人飛行体６の予め決められた最大数は、判断部３に登録されている。判断部３は、第２のスペース４を無人飛行体６の着陸場所として選択後に、無人飛行体６に対して第２のスペース４に着陸するように動作指示を行う。判断部３は、無人飛行体６が不時着することを選択後に、無人飛行体６に対して安全な場所に不時着するように動作指示を行う。

【0025】

なお、判断部３は、第２のスペース４が利用可能であると判断した場合において、第１の送電部１が複数の場合、第２のスペースの位置情報、複数の第１の送電部１の位置情報、及び複数の第１の送電部１が利用可能であるか否かの情報を用いて複数の第１の送電部１から受電部７へ送電する第１の送電部１を選択する。第２のスペース４の位置情報は、判断部３に予め登録されている。また、第２のスペース４に電力供給部５を備える場合は、判断部３は、電力供給部５から受電部７へ送電することを選択してもよい。

【0026】

なお、判断部３は、第２のスペース４が利用不可能であると判断した場合において、第１の送電部１が複数の場合、複数の第１の送電部１の位置情報、及び複数の第１の送電部１が利用可能であるか否かの情報を用いて複数の第１の送電部１から受電部７へ送電する第１の送電部１を選択する。

【0027】

なお、判断部３は、無人飛行体６のバッテリ９の充電残量が予め設定した値よりも低下した場合において、第１の送電部１が複数である場合には、まず、複数の第１の送電部１の位置情報と無人飛行体６の現在地の位置情報に基づいて、複数の第１の送電部１のうち受電部７に送電する第１の送電部１を選択する。例えば、無人飛行体６の現在位置から最も近くに位置する第１の送電部１の場所を選択する。無人飛行体６の位置情報は例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）により取得する。第１の送電部１の位置情報は、判断部３に予め登録されている。ここで、選択した第１の送電部１に対応している第１のスペース２について、利用可能であるか否かを判断する。

【0028】

無線電力伝送システム１００の送電の動作を説明する。図３は、この発明の実施の形態１に係る無線電力伝送システム１００の送電の動作を示すフローチャートである。

【0029】

送電装置１３から受電部７に送電する場合には、図３において、通信開始ステップにおいて、送電開始前に制御部１５は受電部７との通信を開始する（ステップＳ１）。次に、システムの各装置の状態を監視する（ステップＳ２）。次に、送電装置１３は、送電開始に際して、制御部１５の指示に基づいて受電部７の方向にビームを形成する（ステップＳ３）。

【0030】

次に、送電装置１３は定常出力よりも低い低出力のマイクロ波１２（校正マイクロ波）で送電を開始する（ステップＳ４）。制御部１５は受電部７からの受電情報を入手し、受電電力またはマイクロ波受信レベルからシステムに異常の有無を確認する（ステップＳ５）。ステップ５にて、「異常あり」と確認された場合（「ＹＥＳ」の場合）は、制御部１５は校正マイクロ波１２の送電停止を送電装置１３に指示する（ステップ８）。

【0031】

ステップ５にて、「異常なし」と確認された場合（「ＮＯ」の場合）は、制御部１５は、定常出力である高出力のマイクロ波送電への移行を送電装置１３に指示する（ステップ６）。制御部１５は受電部７からの受電情報を監視し、十分な受電電力量が蓄積されたか否かを判断する（ステップ７）。なお、ステップ７では制御部１５がバッテリ９の充電残量を監視してもよい。ステップ７にて、受電電力が十分でない場合（「ＮＯ」の場合）は、ステップ６に戻る。ステップ７にて、受電電力が十分と判断された場合（「ＹＥＳ」の場合）は、制御部１５は、送電装置１３に対してマイクロ波１２の送電停止を指示する（ステップ８）。

【0032】

図４は、この発明の実施の形態１に係る無線電力伝送システム１００の運用方法を説明するフローチャートである。ここで、ステップＳ９に入るトリガーは、判断部３がバッテリ９の充電残量が予め設定した値よりも低下したと判断した場合である。

【0033】

無人飛行体６が航路を航行中にバッテリ９の充電残量が予め設定した値よりも低下した場合、判断部３が、第１のスペース２が利用可能であるか否かを判断する（ステップＳ９）。第１のスペース２が利用可能であると判断した場合、第１のスペース２に無人飛行体６が着陸する（ステップＳ１０）。第１のスペース２が利用不可能であると判断した場合、判断部３は第２のスペース４が利用可能であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。

【0034】

ステップ１１で、第２のスペース４が利用可能であると判断した場合、第２のスペース４に無人飛行体６が着陸する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２で、無人飛行体６が第２のスペース４に着陸した場合において、電力供給部５を備える場合は、第１の送電部１と電力供給部５との何れかから受電部７へ送電するものを選択する（ステップＳ１３）。第２のスペース４が利用不可能であると判断した場合、現在飛行している近辺の安全な場所に無人飛行体６が不時着する（ステップＳ１４）。無人飛行体６が不時着した場合、第１の送電部１が利用可能であるか否かを判断する（ステップＳ１５）。

【0035】

ステップ１０及びステップＳ１３の後、ステップＳ１６に移行する。また、ステップＳ１５にて受電部７へ第１の送電部１が利用可能であると判断した場合、ステップＳ１６に移行する。ステップ１６では、ステップ１０にて無人飛行体６が第１のスペース２に着陸した場合、上記のステップＳ１に移行し、第１の送電部１から受電部７への送電を実行する。また、無人飛行体６が第２のスペース４に着陸した場合において、ステップ１３にて受電部７へ送電する第１の送電部１を選択した場合、上記のステップＳ１に移行し、第１の送電部１から受電部７への送電を実行する。また、ステップＳ１５にて受電部７へ第１の送電部１が利用可能であると判断した場合、上記のステップＳ１に移行し、第１の送電部１から受電部７への送電を実行する。無人飛行体６が第２のスペース４に着陸した場合において、ステップ１３にて電力供給部５を選択した場合、電力供給部５から受電部７への送電を実行する（ステップＳ１６）。

【0036】

ステップＳ８にて、制御装置８が第１の送電部１に対してマイクロ波１２の送電停止を指示した場合、無人飛行体６が飛行に復帰する。ステップ１６にて電力供給部５から受電部７への送電が停止した場合、無人飛行体６が飛行に復帰する（ステップＳ１７）。

【0037】

図５は、この発明の実施の形態１に係る無線電力伝送システム１００の第１の送電部１を複数備える場合の運用方法を説明するフローチャートである。ここで、ステップＳ１８に入るトリガーは、判断部３がバッテリ９の充電残量が予め設定した値よりも低下したと判断した場合である。

【0038】

判断部３が、無人飛行体６が航路を航行中にバッテリ９の充電残量が予め設定した値よりも低下した場合において、判断部３は、複数の第１の送電部１から受電部７へ送電する第１の送電部１を選択する（ステップＳ１８）。

【0039】

ステップ１８において選択した第１の送電部１において、判断部３は選択した第１の送電部１に対応している第１のスペース２が利用可能であるか否かを判断する（ステップＳ９）。第１のスペース２が利用可能であると判断した場合、無人飛行体６が第１のスペース２に着陸する（ステップＳ１０）。第１のスペース２が利用不可能であると判断した場合、判断部３は第２のスペース４が利用可能であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。

【0040】

ステップ１１で、第２のスペース４が利用可能であると判断した場合、無人飛行体６が第２のスペース４に着陸する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２で、無人飛行体６が第２のスペース４に着陸した場合において、複数の第１の送電部１から受電部７へ送電する第１の送電部１を選択する。電力供給部５を備える場合は、複数の第１の送電部１と電力供給部５との何れかから受電部７へ送電するものを選択する（ステップＳ１３）。第２のスペース４が利用不可能であると判断した場合、現在飛行している近辺の安全な場所に無人飛行体６が不時着する（ステップＳ１４）。無人飛行体６が不時着した場合、受電部７へ送電可能な第１の送電部１があるか否かを判断する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５にて受電部７へ送電可能な第１の送電部１があると判断した場合、複数の第１の送電部１から受電部７へ送電する第１の送電部１を選択する（ステップＳ１９）。

【0041】

ステップ１０にて無人飛行体６が第１のスペース２に着陸した場合、上記のステップＳ１に移行し、第１の送電部１から受電部７への送電を実行する。また、無人飛行体６が第２のスペース４に着陸した場合において、ステップ１３にて受電部７へ送電する第１の送電部１を選択した場合、上記のステップＳ１に移行し、第１の送電部１から受電部７への送電を実行する。また、ステップＳ１９にて受電部７へ送電する第１の送電部１を選択した場合、上記のステップＳ１に移行し、第１の送電部１から受電部７への送電を実行する。無人飛行体６が第２のスペース４に着陸した場合において、ステップ１３にて電力供給部５を選択した場合、電力供給部５から受電部７への送電を実行する（ステップＳ１６）。

【0042】

ステップＳ８にて、制御装置８が第１の送電部１に対してマイクロ波１２の送電停止を指示した場合、無人飛行体６が飛行に復帰する。ステップ１６にて電力供給部５から受電部７への送電が停止した場合、無人飛行体６が飛行に復帰する（ステップＳ１７）。

【0043】

以上、この発明の実施の形態１に係る無線電力伝送システム及び無線電力伝送方法では、航路を航行している無人飛行体６を、航路に対応して設けられた第１のスペース２に着陸させて給電しようとする際に、第１のスペース２が使用不可能な場合であっても、他の決められた場所である第２のスペース４に無人飛行体を着陸させることが可能であり、第２のスペースに着陸後の処置が容易である。

【0044】

例えば、無人飛行体６が主に物流などを目的として、予め決められた航路を航行する場合では、複数の無人飛行体６が同時に航路を航行するような運用が想定される。このような運用では、無人飛行体６が第１のスペース２に着陸して給電を行いたい場合において、既に他の無人飛行体６によって第１のスペース２が使用されている場合がある。この発明の実施の形態１に係る無線電力伝送システム及び無線電力伝送方法では、そのような場合でも、他の充電可能な場所である第２のスペース４を設けることで複数の無人飛行体６に対して滞りなく無人飛行体６への給電を行うことができる。また、第１の送電部１を複数設ける場合では、第２のスペース４に無人飛行体６が着陸した際に複数の第１の送電部１の中からそれぞれの利用状況に応じて使用する第１の送電部１を選択することができ、複数の無人飛行体６に対して効率よく送電を行うことができる。

【0045】

実施の形態２．
図６は、実施の形態２に係る無線電力伝送システム２００を説明する説明図である。無線電力伝送システム２００は、第２の送電部２０を備える点が上述の実施の形態と異なる。その他の構成は、実質的に同様である。以下、上述の実施の形態で説明した構成と同一又は対応する構成については同一符号を付し、それらの構成の説明を繰り返し行わない。

【0046】

第２の送電部２０は、無人飛行体６が航行する航路に沿って設けられた構造物に設けられる。ここでは、図５に示すように１つの第１の送電部１と同じ構造物に設けられるが、他の構造物に設けられてもよい。第２の送電部２０は、無人飛行体６が航行する航路に対応して複数設けてもよい。第２の送電部２０は、航路に向けて設置されており、離陸した無人飛行体６へマイクロ波により送電する。ここで離陸した状態とは、空中を移動している状態やホバリングしている状態等、無人飛行体６が浮遊している状態である。

【0047】

第２の送電部２０から受電部７が電力を受電する場合、第１の送電部１から電力を受電する場合と比較して、無人飛行体６の飛行の中断時間と航路からの離脱する距離を小さくすることができる。しかし、離陸した状態で電力を受電するため、給電中にも浮遊するためのエネルギを消費する。そのため、充電残量が少なく離陸した状態での給電ができない場合は適さない。よって、第１の送電部１と第２の送電部２０とを選択する優先順位は、送電の効率を考慮した場合、バッテリ９の充電残量に基づき離陸した状態での給電が可能な場合は、第２の送電部２０、第１の送電部１の順とすることが好ましい。

【0048】

以下に、無線電力伝送システム２００のより詳細な構成を説明する。図７は、無線電力伝送システム２００の構成を示す機能ブロック図である。

【0049】

無線電力伝送システム２００は、無線電力伝送システム１００に第２の送電部２０をさらに設ける構成である。第２の送電部２０は、送電装置１３、第２の通信用アンテナ１４、制御部１５、電源１６、冷却部１７、熱輸送部１８、及びレドーム１９を有する。なお、第２の通信用アンテナ１４、制御部１５、電源１６、冷却部１７、熱輸送部１８のうち可能なものは、第１の送電部１と共用する構成としてもよい。図７では、第２の通信用アンテナ１４を共用している場合である。

【0050】

以下、判断部３の実施の形態１と異なる構成を説明する。判断部３は、バッテリ９の充電残量が予め設定した値よりも低下したと判断した場合、第１のスペース２が利用可能であるか否かを判断する前に、第２の送電部２０と第１の送電部１とから受電部７へ送電するものとして何れか１つを選択する。具体的には、バッテリ９の充電残量に基づいて、離陸した無人飛行体６の受電部７への送電が可能であるか否かを判断する。離陸した無人飛行体６の受電部７への送電が可能であると判断した場合、受電部７へ送電する送電部として第２の送電部２０を選択し、無人飛行体６に対して第２の送電部２０が送電するマイクロ波を受信可能な範囲内に移動するように動作指示を行う。離陸した無人飛行体６の受電部７への送電が不可能であると判断した場合、第１の送電部１を選択する。そして、判断部３は、第１の送電部１を選択した場合、第１のスペース２が利用可能であるか否かを判断する。

【0051】

図８は、無線電力伝送システム２００の運用方法を説明するフローチャートである。図８では、第１の送電部１を複数備え、第２の送電部２０を１つ備える場合を示す。ここで、ステップＳ２０に入るトリガーは、判断部３がバッテリ９の充電残量が予め設定した値よりも低下したと判断した場合である。

【0052】

無人飛行体６が航路を航行中にバッテリ９の充電残量が予め設定した値よりも低下した場合、判断部３は、第２の送電部２０と第１の送電部１とから何れか１つを選択する。（ステップＳ２０）。

【0053】

ステップ２０にて、第２の送電部２０を選択した場合、無人飛行体６が第２の送電部２０が送電するマイクロ波を受信可能な範囲内に移動する（ステップＳ２１）。

【0054】

ステップ２０にて、第１の送電部１を選択した場合、判断部３は、複数の第１の送電部１から受電部７へ送電する第１の送電部１を選択する（ステップＳ１８）。

【0055】

ステップ１８において選択した第１の送電部１において、判断部３は選択した第１の送電部１に対応している第１のスペース２が利用可能であるか否かを判断する（ステップＳ９）。第１のスペース２が利用可能であると判断した場合、無人飛行体６が第１のスペース２に着陸する（ステップＳ１０）。第１のスペース２が利用不可能であると判断した場合、判断部３は第２のスペース４が利用可能であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。

【0056】

ステップ１１で、第２のスペース４が利用可能であると判断した場合、無人飛行体６は第２のスペース４に着陸する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２で、無人飛行体６が第２のスペース４に着陸した場合において、複数の第１の送電部１から受電部７へ送電する第１の送電部１を選択する。電力供給部５を備える場合は、複数の第１の送電部１と電力供給部５との何れかから受電部７へ送電するものを選択する（ステップＳ１３）。第２のスペース４が利用不可能であると判断した場合、現在飛行している近辺の安全な場所に無人飛行体６が不時着する（ステップＳ１４）。無人飛行体６が不時着した場合、受電部７へ送電可能な第１の送電部１があるか否かを判断する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５にて受電部７へ送電可能な第１の送電部１があると判断した場合、複数の第１の送電部１から受電部７へ送電する第１の送電部１を選択する（ステップＳ１９）。

【0057】

ステップ１０にて無人飛行体６が第１のスペース２に着陸した場合、上記のステップＳ１に移行し、第１の送電部１から受電部７への送電を実行する。また、無人飛行体６が第２のスペース４に着陸した場合において、ステップ１３にて受電部７へ送電する第１の送電部１を選択した場合、上記のステップＳ１に移行し、第１の送電部１から受電部７への送電を実行する。また、ステップＳ１９にて受電部７へ送電する第１の送電部１を選択した場合、上記のステップＳ１に移行し、第１の送電部１から受電部７への送電を実行する。無人飛行体６が第２のスペース４に着陸した場合において、ステップ１３にて電力供給部５を選択した場合、電力供給部５から受電部７への送電を実行する（ステップＳ１６）。

【0058】

ステップＳ８にて、制御装置８が第１の送電部１に対してマイクロ波１２の送電停止を指示した場合、無人飛行体６が飛行に復帰する。ステップ１６にて電力供給部５から受電部７への送電が停止した場合、無人飛行体６が飛行に復帰する（ステップＳ１７）。

【0059】

以上、この発明の実施の形態２に係る無線電力伝送システム及び無線電力伝送方法では、航路を航行している無人飛行体を、航路に対応して設けられた第１のスペースに着陸させて給電しようとする際に、第１のスペースが使用不可能な場合であっても、他の決められた場所である第２のスペースに無人飛行体を着陸させることが可能であり、第２のスペースに着陸後の処置が容易である。

【0060】

例えば、無人飛行体６が主に物流などを目的として、予め決められた航路を航行する場合では、複数の無人飛行体６が同時に航路を航行するような運用が想定される。このような運用では、無人飛行体６が第１のスペース２に着陸して給電を行いたい場合において、既に他の無人飛行体６によって第１のスペース２が使用されている場合がある。この発明の実施の形態２に係る無線電力伝送システム及び無線電力伝送方法では、そのような場合でも、他の充電可能な場所である第２のスペース４を設けることで複数の無人飛行体６に対して滞りなく無人飛行体６への給電を行うことができる。また、第１の送電部１を複数設ける場合では、第２のスペース４に無人飛行体６が着陸した際に複数の第１の送電部１の中からそれぞれの利用状況に応じて使用する第１の送電部１を選択することができ、複数の無人飛行体６に対して効率よく送電を行うことができる。

【0061】

また、着陸した無人飛行体６へ送電する第１の送電部１と離陸した無人飛行体６へ送電する第２の送電部２０とから、無人飛行体６の状態に応じて第１の送電部１または第２の送電部２０を選択することができる。よって、異なった状況下でも効率のよい給電方法を選択することができる。例えば、バッテリへの充電量が多い場合、またはバッテリの充電残量が少ない場合においては、無人飛行体６を着陸させて第１の送電部１から受電部７への送電を行うことができる。バッテリへの充電量が少なくてよい場合、またはバッテリに無人飛行体６を浮遊させるエネルギが残っている場合においては、第２の送電部２０から受電部７へ送電を行うことができる。第２の送電部２０から受電部７へ送電を行う場合、第１の送電部１から受電部７へ送電を行う場合と比較して、無人飛行体６の飛行の中断時間と航路からの離脱する距離を小さくすることができる。

【0062】

なお、以上、実施の形態１および実施の形態２に係る無線電力伝送システムを説明したが、各実施の形態に係る構成の一部又は全部を適宜追加または削除することにより無線電力伝送システムを構成してもよいことは言うまでもない。

【符号の説明】

【0063】

１ 第１の送電部、２ 第１のスペース、３ 判断部、４ 第２のスペース、５ 電力供給部、６ 無人飛行体、７ 受電部、８ 機上装置、９ バッテリ、１０ 負荷、１１ 第１の通信用アンテナ、１２ マイクロ波、１３ 送電装置、１４ 第２の通信用アンテナ１４、１５ 制御部、１６ 電源、１７ 冷却部、１８ 熱輸送部、１９ レドーム、２０ 第２の送電部、１００、２００ 無線電力伝送システム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】