特許ウォッチ

公開番号2025095776
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-26
出願番号2023212064
出願日2023-12-15
発明の名称移動体間給電システム及び移動体間給電方法
出願人個人
代理人弁理士法人楓国際特許事務所
主分類H02J 50/15 20160101AFI20250619BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】監視位置の変更許容やマイクロ波の分散などの限界要因を回避するとともに、障害物の侵入による問題を解消し、移動体間でエネルギーの伝送を高効率で行い、移動体の飛行時間又は飛行距離を長くできるようにしたシステムを構成する。
【解決手段】移動体間給電システム301は、第1移動体101及び第2移動体201を含む。第2移動体201のマイクロ波送電部200でのレトロディレクティブ動作と第1移動体101でのマイクロ波受電部100でのレトロディレクティブ動作とが繰り返されることで、送電部側アレーアンテナ210と受電部側アレーアンテナ110との間からの漏洩エネルギーを常に最少状態に保ち、送電部側アレーアンテナ210と受電部側アレーアンテナ110との間に入る、電力伝送に対する障害物を避けるように、送電部側アレーアンテナ210と受電部側アレーアンテナ110との間に自己収束ビームを形成する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
少なくとも第１移動体及び第２移動体を含んで構成され、
前記第１移動体は、マイクロ波を移動状態で受電するマイクロ波受電部と、当該マイクロ波受電部による受電電力を入力する受電部と、を備え、
前記第２移動体は、発電部と、当該発電部による発電電力を移動状態でマイクロ波を送電するマイクロ波送電部と、を備え、
前記マイクロ波送電部は、複数の素子アンテナが配列された送電部側アレーアンテナを有し、
前記マイクロ波受電部は、複数の素子アンテナが配列された受電部側アレーアンテナを有し、
前記マイクロ波送電部は、前記マイクロ波受電部から送信された電波を受信することによる、前記マイクロ波送電部の素子アンテナの受信信号から、当該受信信号の位相共役の関係にある位相共役信号を生成し、当該位相共役信号で前記マイクロ波送電部の素子アンテナを駆動することで、前記マイクロ波受電部から送信された電波をパイロット信号とするレトロディレクティブ動作で送電電力を前記マイクロ波受電部へ送電する、送電部側素子アンテナ回路を備え、
前記マイクロ波受電部は、前記マイクロ波送電部から送信された電波を受信することによる、前記マイクロ波受電部の素子アンテナの受信信号から、当該受信信号の位相共役の関係にある位相共役信号を生成し、当該位相共役信号で前記マイクロ波受電部の素子アンテナを駆動することで、前記マイクロ波送電部から送電された電波をパイロット信号とするレトロディレクティブ動作で送信信号を前記マイクロ波送電部へ送信する、受電部側素子アンテナ回路を備え、
前記マイクロ波送電部でのレトロディレクティブ動作と前記マイクロ波受電部でのレトロディレクティブ動作とが繰り返されることで、前記送電部側アレーアンテナから送電される電波及び前記受電部側アレーアンテナから送信される電波のいずれも、漏洩エネルギーを常に最少状態に保ち、前記送電部側アレーアンテナと前記受電部側アレーアンテナとの間に入る、電力伝送に対する障害物を避けるように、前記送電部側アレーアンテナと前記受電部側アレーアンテナとの間に自己収束ビームを形成して、前記マイクロ波送電部から前記マイクロ波受電部へ給電する、
移動体間給電システム。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記送電部側アレーアンテナと前記受電部側アレーアンテナとの間隔は、速やかに前記自己収束ビームを形成させるために、前記送電部側アレーアンテナ又は前記受電部側アレーアンテナの幅の数倍から２００倍の範囲内である、
請求項１に記載の移動体間給電システム。
【請求項３】
前記送電部側アレーアンテナと前記受電部側アレーアンテナとの間隔は、数１０ｍから数１００ｍの範囲内で、前記第１移動体と前記第２移動体との間隔がほぼ一定に保たれている、
請求項１に記載の移動体間給電システム。
【請求項４】
前記送電部側アレーアンテナと前記受電部側アレーアンテナとの対向によって前記マイクロ波送電部でのレトロディレクティブ動作と前記マイクロ波受電部でのレトロディレクティブ動作との繰り返しが開始され、前記送電部側アレーアンテナと前記受電部側アレーアンテナとの非対向によって前記マイクロ波送電部でのレトロディレクティブ動作と前記マイクロ波受電部でのレトロディレクティブ動作との繰り返しが停止され、前記マイクロ波送電部から前記マイクロ波受電部への給電が瞬時に停止する、
請求項１から３のいずれかに記載の移動体間給電システム。
【請求項５】
前記第１移動体及び前記第２移動体はいずれも空中を飛行する飛行体であり、
前記第１移動体は上面方向を向く前記受電部側アレーアンテナを備え、前記第２移動体は下面方向を向く前記送電部側アレーアンテナを備え、
前記第１移動体は、飛行中に前記マイクロ波受電部で前記マイクロ波を受電し、
前記第２移動体は、飛行中に前記マイクロ波送電部が前記マイクロ波を送電し、
前記第１移動体及び前記第２移動体は上下関係で並行飛行中に前記給電を行う、
請求項１から３のいずれかに記載の移動体間給電システム。
【請求項６】
前記第１移動体は飛行中に前記マイクロ波受電部が受電した電力で空中を飛行する飛行体であり、前記第２移動体は海上を航行する船舶であり、
前記第１移動体は下面方向を向く前記受電部側アレーアンテナを備え、前記第２移動体は上面方向を向く前記送電部側アレーアンテナを備え、
前記第１移動体は、飛行中に前記マイクロ波受電部で前記マイクロ波を受電し、
前記第２移動体は、航行中に前記マイクロ波送電部が前記マイクロ波を送電し、
前記第１移動体が前記第２移動体の上空を飛行中に前記給電を行う、
請求項１から３のいずれかに記載の移動体間給電システム。
【請求項７】
前記受電部側アレーアンテナの面は前記第１移動体の飛行による気流が流れる方向に沿った面である、
請求項５に記載の移動体間給電システム。
【請求項８】
前記第１移動体は複数存在し、各第１移動体が有する前記受電部側アレーアンテナと前記送電部側アレーアンテナとで、それぞれ前記自己収束ビームを形成する、
請求項１から３のいずれかに記載の移動体間給電システム。
【請求項９】
前記第１移動体の前記受電部側アレーアンテナは、折り曲げにより、前記受電部側アレーアンテナに対する平面視での面積を縮小化する折り曲げ部を有する、
請求項１から３のいずれかに記載の移動体間給電システム。
【請求項１０】
前記受電部側アレーアンテナは前記送電部側アレーアンテナより小さい、
請求項１から３のいずれかに記載の移動体間給電システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は移動体と移動体との間で電気エネルギーを伝送する移動体間給電システムに関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
電動の飛行体は、充電電池をエネルギー源としてモーターでプロペラを回転させる。この充電電池は陸地に駐機している状態で充電される。当然のことながら、充電量及びモーターの消費電力に応じて、飛行体の飛行距離、飛行時間、飛行時間等が定まる。上記モーターの消費電力は飛行体の本体及び積載物の合計重量に相関する。
【０００３】
上記電動飛行体の運用方法は、モーター及びプロペラによる推進力並びに充電電池のエネルギー密度及び充電速度に大きく依存する。
【０００４】
特許文献１には、無人の飛行体を所定の位置に制御する係留型飛行体及びその利用システムが開示されている。このシステムは、例えば、比較的高度位置に係留型飛行体（飛行船）を係留した状態で、目的場所における画像等の情報を取得するシステムとして利用される。
【０００５】
特許文献２には、無人給電車から無線で送電される電力波を無人飛行体で受電するように構成し、複数の無人飛行体を給電場所に移動させずに給電することができる無人飛行体用給電システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０００－２８９６９５号公報
特開２０２０－１３８６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現在の充電電池のエネルギー密度や充電速度の性能は次第に向上してきている。しかし、充電電池をエネルギー源とする飛行体の運用内容によっては、その性能がまだまだ足りない。特に、大電力を使用する飛行体においてその運用方法は、モーター及びプロペラによる推進力並びに充電電池のエネルギー密度及び充電速度に制限される。
【０００８】
例えば無人航空機（無人ドローン）を用いて、航空機の飛行高度から陸地、海洋、空中の状態を監視するためには、静粛性及び安全性の面で、その無人航空機が電動飛行体であることが必須である。しかし、既述どおり、電動飛行体はモーター及びプロペラによる推進力並びに充電電池のエネルギー密度及び充電速度に制限されるので、その監視時間や監視範囲が定まってしまう。
【０００９】
また、一般に、航空機の性能として、航続距離、巡航速度、離陸速度、着陸速度、高度などが挙げられるが、無人の電動飛行体の運用においては、特に飛行時間又は飛行距離が重要である。
【００１０】
特許文献１に示されているように、比較的高高度の位置から監視を行うシステムの場合、固定位置から監視を行うこととなるので、監視位置を変更したり、例えば移動しつつ監視を行ったりするようなことはできない。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許