特許ウォッチ

公開番号2024118524
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-02
出願番号2023024841
出願日2023-02-21
発明の名称移動体
出願人株式会社国際電気通信基礎技術研究所
代理人個人,個人
主分類H02J 50/90 20160101AFI20240826BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】マイクロ波のビームに対して、受電アンテナが適切な位置となるように位置合わせを行うことができる移動体を提供する。
【解決手段】送電方向を中心として軸対称な電力密度を有するマイクロ波のビームによって給電される移動体2は、面状に配置された複数のアンテナ素子を有する平面アレイアンテナである受電アンテナ21と、受電アンテナ21で受信されたビームの受信電力を測定する測定部24と、受電アンテナ21で受電されたマイクロ波の電力によって駆動される、移動体2を移動させるための移動機構25と、測定部24による測定結果を用いて、ビームの送電方向に対して垂直な面方向における移動体2の位置が、受電アンテナ21による受信電力が大きくなる位置となるように移動機構25を制御する移動制御部26とを備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
送電方向を中心として軸対称な電力密度を有するマイクロ波のビームによって給電される移動体であって、
面状に配置された複数のアンテナ素子を有する平面アレイアンテナである受電アンテナと、
前記受電アンテナで受信された前記ビームの受信電力を測定する測定部と、
前記受電アンテナで受電されたマイクロ波の電力によって駆動される、前記移動体を移動させるための移動機構と、
前記測定部による測定結果を用いて、前記ビームの送電方向に対して垂直な面方向における前記移動体の位置が、前記受電アンテナによる受信電力が大きくなる位置となるように前記移動機構を制御する移動制御部と、を備えた移動体。
続きを表示（約 740 文字）【請求項２】
前記測定部は、前記ビームの送電方向に対して垂直な面方向における３個以上の領域の受信電力を測定し、
前記移動制御部は、前記測定部によって測定された前記３個以上の領域の受信電力を用いて、前記ビームの中心軸の位置を特定し、前記受電アンテナの中心が、前記ビームの中心軸上になるように前記移動機構を制御する、請求項１記載の移動体。
【請求項３】
前記３個以上の領域は、前記受電アンテナの受電面における領域である、請求項２記載の移動体。
【請求項４】
前記３個以上の領域は、前記ビームの送電方向に対して垂直な面方向における前記移動体の３個以上の位置にそれぞれ対応した領域である、請求項２記載の移動体。
【請求項５】
前記３個以上の領域は、前記ビームの送電方向に対して垂直な面方向における前記移動体の２個以上の位置または方向ごとの、前記受電アンテナの受電面における２個以上の領域である、請求項２記載の移動体。
【請求項６】
前記移動体は飛行体である、請求項１から請求項５のいずれか記載の移動体。
【請求項７】
前記移動体の高度を取得する高度取得部をさらに備え、
前記ビームの送電方向は、鉛直方向であり、
前記移動制御部は、前記高度取得部によって取得された高度が、あらかじめ決められた値となるように前記移動機構を制御する、請求項６記載の移動体。
【請求項８】
前記ビームの送電方向は、鉛直方向であり、
前記移動制御部は、前記移動体の高度が、前記受電アンテナによる受信電力が大きくなる高度となるように前記移動機構を制御する、請求項６記載の移動体。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線で給電される移動体に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ドローンなどの飛行体への給電は、飛行体が地上に着陸してから行われていた（例えば、特許文献１，２参照）。このように、飛行体が給電のたびに地上に着陸した場合には、連続した飛行時間が制限されることになり、また、着陸及び離陸のための時間が余分に掛かることになる。
【０００３】
また、有線ケーブルを介して地上から飛行中の飛行体に給電することも考えられるが、この場合には、飛行高度や飛行の範囲が制限されることになり、飛行の自由度が損なわれるという問題がある。
【０００４】
上記問題を解決するために、飛行体に対して、地上の無線給電装置から飛行中の飛行体にマイクロ波によって無線で電力を伝送することが考えられる。この場合には、飛行を中断することなく飛行中の飛行体に給電することができるというメリットがある。
【０００５】
また、そのような無線電力伝送において、フェーズドアレイアンテナ（あるいはレトロディレクティブシステム）の技術を用いて、複数のアンテナ素子を有する送電アンテナにおける各アンテナ素子の振幅位相分布を適切に制御することにより、所望の方向に無線電力伝送を行うこともできる（例えば、特許文献３参照）。そのため、動き回るターゲットに向けて電子的にマイクロ波のビームを追従させることもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２０－２０２７３４号公報
特開２０２０－１２５０２１号公報
特開２０１９－１４６４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、電力信号を高効率で伝送するためには、高周波・長距離になるほど多くのアンテナ素子が必要となり、それぞれに可変移相器（あるいはミキサー）や、電力増幅器を取り付けた場合には、高コストになるという問題がある。一方、形状が固定されているマイクロ波のビームに対する飛行体の位置合わせをカメラやＧＰＳなどを用いて行う場合には、ビームと飛行体の受電アンテナとを所望の相対的な位置関係にすることは難しく、効率的な無線電力伝送を実現することができないという問題があった。
【０００８】
一般的に言えば、飛行体などの移動体にマイクロ波のビームを介して無線給電を行う際に、ビームフォーミングを行うことなく、ビームと移動体の受電アンテナとの位置合わせを適切に行いたいという要望があった。
【０００９】
本発明は、上記事情に応じてなされたものであり、無線電力伝送のためのマイクロ波のビームに対して適切な位置合わせを行うことができる移動体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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の一態様による移動体は、送電方向を中心として軸対称な電力密度を有するマイクロ波のビームによって給電される移動体であって、面状に配置された複数のアンテナ素子を有する平面アレイアンテナである受電アンテナと、受電アンテナで受信されたビームの受信電力を測定する測定部と、受電アンテナで受電されたマイクロ波の電力によって駆動される、移動体を移動させるための移動機構と、測定部による測定結果を用いて、ビームの送電方向に対して垂直な面方向における移動体の位置が、受電アンテナによる受信電力が大きくなる位置となるように移動機構を制御する移動制御部と、を備えたものである。
このような構成により、測定部による測定結果を用いることによって、マイクロ波のビームに対して、受電アンテナが適切な位置となるように位置合わせを行うことができる。その結果、効率のよい無線電力伝送を実現することができる。また、追加のセンサ等を設ける必要がないため、低コストで位置合わせを行うことができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許