JP2009178001A - 送電装置及び受電装置、並びにエネルギー伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電磁波の送信方向の精度を向上させることができる、受電装置及び送電装置、並びにエネルギー伝送システムの提供を目的とする。
【解決手段】電磁波によって路側装置から車両１００に向けて無線でエネルギーを伝送するエネルギー伝送システムであって、路側装置から車両１００に向けて前記電磁波を偏光させて送信する送電機２００と、前記電磁波とその偏光方向の車両１００での受信結果に基づいて生成された前記電磁波の送信方向を補正するための補正情報を送信する信号発信機４０とを備えることを特徴とする、エネルギー伝送システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁波によって移動体に向けて無線でエネルギーを伝送する送電装置、電磁波によって路側装置から無線でエネルギーを受給する移動体に搭載された受電装置、電磁波によって路側装置から移動体に向けて無線でエネルギーを伝送するエネルギー伝送システムに関する。

近年、電磁波によって路側装置から移動体に向けて無線でエネルギーを伝送するシステムの開発が進んでいる（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１には、自車の電力が不足している場合には車両外部から電力の供給を受け、自車の電力に余裕がある場合には電力を車両外部に供給する電力供給システムであって、電磁波を媒介にして電力の送電又は受電を行うことを特徴とする電力供給システムが開示されている。

特許文献２には、受電アンテナを介して受電したマイクロ波により電力の供給を受ける車両搭載の受電装置と、路面側からマイクロ波を照射する送電アンテナを備えた送電装置とを有し、受電装置は、受電アンテナと所定の相対的位置関係を有する基準位置情報と、この基準位置に基づいて定義された受電アンテナの敷設領域情報とを含む情報を送電装置に向けて送出する受電側通信手段を備え、送電装置は、受信した基準位置情報及び敷設領域情報に基づいて照射領域を設定する照射領域設定部と設定した照射領域内の送電アンテナにマイクロ波を照射させる送電制御部とを有する制御手段を備えた、路車間電力供給システムが知られている。
特開２００５−２１０８４３号公報 特開２００６−１６６５７０号公報

ところで、電磁波によって無線でエネルギーを伝送するシステムでは、受信側に正確にエネルギーを伝送できるように、その送信方向の更なる精度向上が求められている。

この点、従来技術では、受電側と送電側との間の相対関係に基づいて電磁波の送信を行っていないため（例えば、特許文献２の開示技術では、受電側の基準位置情報のみを基準に照射範囲を設定しているため）、要求される送信方向の精度を満たすことができない場合がある。

そこで、本発明は、電磁波の送信方向の精度を向上させることができる、受電装置及び送電装置、並びにエネルギー伝送システムの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る送電装置は、
電磁波によって移動体に向けて無線でエネルギーを伝送する送電装置であって、
前記電磁波を送信する電磁波送信手段と、
前記電磁波の送信方向を特定するための送信条件情報を送信する情報送信手段と、
前記電磁波と前記送信条件情報の前記移動体での受信結果に基づいて生成された前記電磁波の送信方向を補正するための補正情報を受信する補正情報受信手段とを備え、
前記電磁波送信手段は、前記補正情報受信手段によって受信された前記補正情報に基づいて、前記電磁波の送信方向を補正する、ものである。

ここで、前記情報送信手段は、前記電磁波の偏光方向の情報を前記送信条件情報として送信するとよく、前記電磁波の偏光方向自体を前記送信条件情報として送信するとさらに好適である。

また、前記電磁波送信手段は、前記補正情報に基づく前記電磁波の送信方向のずれの大きさに応じて、前記電磁波の強度を変えると好適である。特に、前記電磁波送信手段は、前記送信方向のずれが基準値より小さい場合に比べ前記基準値より大きい場合のほうが強度の小さい電磁波を送信するとよい。更には、前記送信方向のずれが前記基準値より大きい場合に送信される前記電磁波の強度は、人体や他機器に対する影響度に基づいて、決定されるとよい。

また、上記目的を達成するため、本発明に係る受電装置は、
電磁波によって路側装置から無線でエネルギーを受給する移動体に搭載された受電装置であって、
前記電磁波を受信する電磁波受信手段と、
前記電磁波の送信方向を特定するための送信条件情報を取得する情報取得手段と、
前記電磁波の受信結果と前記送信条件情報の取得結果に基づいて、前記電磁波の送信方向を補正するための補正情報を生成する補正情報生成手段と、
前記補正情報生成手段によって生成された補正情報を前記路側装置に送信する補正情報送信手段とを備える、ものである。

ここで、前記情報取得手段は、前記電磁波の偏光方向の情報を前記送信条件情報として取得するとよく、前記電磁波の偏光方向自体を前記送信条件情報として取得するとさらに好適である。

また、前記電磁波受信手段として、前記電磁波を受電する受電素子と、前記電磁波を２つの方向成分に分けて検出するセンサとを備えると好ましい。また、前記センサが前記受電素子の配置領域を囲うように複数配置されるとよい。

また、前記補正情報生成手段は、前記電磁波の送信方向のずれに関する情報を前記補正情報として生成すると好適である。また、前記補正情報生成手段は、前記路側装置側から見た前記ずれに関する情報を生成するとよい。

また、上記目的を達成するため、本発明に係るエネルギー伝送システムは、
電磁波によって路側装置から移動体に向けて無線でエネルギーを伝送するエネルギー伝送システムであって、
前記路側装置から前記移動体に向けて、前記電磁波を送信する電磁波送信手段と、
前記前記電磁波の送信方向を特定するための送信条件情報を取得する情報取得手段と、
前記電磁波の前記移動体での受信結果と前記送信条件情報の取得結果に基づいて、前記電磁波の送信方向を補正するための補正情報を生成する補正情報生成手段と、
前記移動体から前記路側装置に向けて、前記補正情報生成手段によって生成された補正情報を送信する補正情報送信手段とを備える、ものである。

本発明によれば、電磁波の送信方向の精度を向上させることができる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。本発明に係るエネルギー伝送システムとは、マイクロ波等の電磁波（エネルギービーム）を移動体に向けて無配線で送信することによってエネルギーを移動体に伝送するシステムである。図１は、本発明に係るエネルギー伝送システムの実施形態を示す図である。電磁波送信手段である送電機２００が移動体である車両１００の右斜め後方から電磁波を送信している状態が図示されている。

車両１００は、受電素子３０を備える受電機５０を電磁波受信手段として搭載する。受電素子３０は、送電機２００が送信したマイクロ波を受信し、受信したマイクロ波を電気エネルギーに変換し、マイクロ波のエネルギーを直流電流に整流変換する素子である。レクテナとも呼ばれる。変換された電気エネルギーは、バッテリやキャパシタなどの車載の蓄電装置に充電され、車両１００に搭載される各電気負荷の電力供給源となる。受電素子３０は、車両１００の上方からのマイクロ波を受信しやすいように、例えば、車両１００のルーフ等の車体上面に配置される。

図２は、受電機５０の構成を示した図である。図２は、複数の受電素子３０が車両１００のルーフに取り付けられた場合の受電機５０を車両１００の上方から見た図である。受電機５０は、信号発信機４０と、複数の受電素子３０と、複数の偏光センサ６０とを備える。

信号発信機４０は、送電機２００に対して通信信号を送信する。信号発信機４０は、受電素子３０及び偏光センサ６０と離れて車両１００に搭載されてよい。図１，２では、送電機２００に対して通信信号を送信しやすいように、車両１００の後部に取り付けた一例を示している。

また、受電機５０は、平面上に配置された複数の受電素子３０と、それらの受電素子３０を取り囲むように配置された複数の偏光センサ６０とを備える。受電素子３０と偏光センサ６０は、路面に対して略平行な面に配置される。図２では、四角形の領域内に受電素子３０が複数配置され、マイクロ波が受電素子３０の配置領域からずれて照射されることを防ぐために、その四角形の各辺の外側に偏光センサ６０が各辺に沿って複数配置されている。マイクロ波が受電素子３０の配置領域からずれると偏光センサ６０に当たるため、それによる偏光センサ６０の出力の変化に基づいて、マイクロ波が当該配置領域からずれているか否かを判断することが可能となる。その判断は、例えば、車載のマイクロコンピュータ等の演算装置によって行われるとよい。

図３は、偏光センサ６０の構成を示した図である。偏光センサ６０は、路面に対して略平行な面上の第１の方向成分の電磁波強度を検出する第１の偏光センサ６１と、その平行面上で第１の方向に直角な第２の方向成分の電磁波強度を検出する第２の偏光センサ６２とを備える。例えば、第１の偏光センサ６１は、第１の方向を車両の車幅方向とする横偏光センサであり、第２の偏光センサ６２は、第２の方向を車両の前後方向とする縦偏光センサである。

一方、車両１００に向けてマイクロ波を送信する送電機２００は、マイクロ波送信アンテナとマイクロ波生成器（不図示）を備える。マイクロ波送信アンテナは、マイクロ波生成器が生成したマイクロ波を車両１００に向けて送信可能なアンテナである。マイクロ波送信アンテナは、車両１００の上方からマイクロ波を送信できるように地面から所定の高さ（例えば、地面から１０ｍ）の位置に設置される。例えば、マイクロ波送信アンテナは、家屋やビル等の建物、高架、電柱、塔、信号機などの地上設備に取付けられたり、飛行機、人工衛星、宇宙ステーションなどに取り付けられたりする。マイクロ波生成器は、直流または交流の電力をマイクロ波に変換して生成する。マイクロ波生成器の具体例として、電子レンジにも使用されるマグネトロンが挙げられる。

送電機２００は、マイクロ波を所定の偏光方向に偏光する偏光手段を備える。すなわち、送電機２００は、マイクロ波を偏光させて送信する。送電機２００は、例えば、図１に示されるように、偏光子によって、路面に対して垂直方向に偏光したビーム、すなわち路面に対して垂直方向成分のみを持った直線偏光を送信する。

ところで、マイクロ波などの電磁波によるエネルギー伝送は空間を介して無配線で行われるため、電磁波の受信側の受信部分にその電磁波を精度良く送信できなければ、車両１００に対するエネルギー伝送を確実に行うことができなくなる。また、電磁波が精度良く送信できなければ、車両１００以外の人や物などの本来電磁波を照射すべきでない対象物に電磁波が当たってしまうおそれがある。そこで、送電機２００から伝送されるビームの送信方向の精度を向上すべく、図１に示される本発明に係るエネルギー伝送システムの実施形態は、以下のような特徴を有している。

［ビーム方向の演算］
例として、ビームが車両１００の後方から送信される図４の状況を考える。例えば、送電機２００は、受電機５０（移動体１００）の基準方向（例えば、前方方向）とビームの送信方向との角度関係（例えば、ビーム角度φ）を特定するためのリファレンス情報（送信条件情報）を送信する送信手段を有し、受電機５０はそのリファレンス情報を受信する受信手段を有している。本実施例では、リファレンス情報の送信手段と電磁波の送信手段を兼用して効率化を図るために、リファレンス情報を電磁波自体に含ませている。すなわち、ビームそのものの偏光方向をリファレンス情報としている。ビームの偏光は、各偏光センサ６０上では図５の矢印方向に進行する。車両１００の基準方向と偏光とがなす角度をφとした場合、各偏光センサ６０の出力について、
縦偏光センサの出力Ｓｘｎ＝Ｓｎ・cosφ・・・（１）
横偏光センサの出力Ｓｙｎ＝Ｓｎ・sinφ・・・（２）
となる。ここで、Ｓｎは各偏光センサ６０に当たっているビームの強度で、ｎは偏光センサ６０のそれぞれに付与された通し番号である。各偏光センサ６０についてのビーム角度φの推定値φｎは、
φｎ＝tan^−１（Ｓｙｎ／Ｓｘｎ）・・・（３）
に従って演算可能である。

理論的には、推定値φｎは各ｎの値において同じ値をとるはずだが、様々な誤差によって多少ばらつくので、φｎの平均値をとることによって、φの値を十分な精度で推定することができる。なお、この演算では、ビーム角度がφの場合の方向からのビームであるのかビーム角度が（φ＋１８０）の場合の方向からのビームであるのかの判別がつかないが、適切な方向特定手段を用いて、ビームの送信元が存在する方向をはじめビーム角度φの値を特定することが可能である。

例えば、ビームの送信方向に発光する発光手段を送電機２００に備えるとともに、所定の方向領域毎に受光手段を受電機５０や車両１００などの受電側に備えることによって、各受光手段の受光結果に基づいて、ビーム角度がφか（φ＋１８０）かのいずれかに特定することができる。

また、方位磁石により得られる方位情報に基づいて、ビーム角度φの値を特定することができる。例えば、送電機２００に搭載された方位磁石によりビームの送信方向を示す方位情報を検出し、その検出された方位情報が車両１００に送信される。一方、車両１００に搭載された方位磁石により車両１００の基準方向を示す方位情報を検出し、その検出された方位情報を送電機２００から送信された方位情報と比較することによって、ビーム角度φの値を特定することができる。

また、ＧＰＳ装置により得られる位置情報（座標情報）に基づいて、ビーム角度φの値を特定することができる。例えば、送電機２００に搭載されたＧＰＳ装置により送電機２００の位置情報を検出し、その検出された位置情報が車両１００に送信される。一方、車両１００に搭載されたＧＰＳ装置により車両１００の位置情報を検出し、その検出された位置情報を送電機２００から送信された位置情報と比較することによって、ビーム角度φの値を特定することができる。

また、カメラ等により得られる画像認識情報に基づいて、ビーム角度φの値を特定することができる。例えば、車両１００に搭載されたカメラによって送電機２００のマイクロ波送信アンテナや送電面の傾きの画像認識結果を取得することによって、ビームの送信方向を推定する。車両１００の基準位置情報とその推定されたビームの送信方向とに基づいて、ビーム角度φの値を特定してもよい。また、送電機２００に搭載されたカメラ等により得られる画像認識情報に基づいて、ビームの送信方向を推定してもよい。この場合、画像認識情報又はその画像認識情報に基づき得られるビームの送信方向の推定情報が車両１００に送信されるとよい。

［ビームずれの演算］
例として、図６の状況を考える。偏光センサ６０は、１〜２８の２８個のセンサから構成される（ｎ＝１〜２８）。送電機２００から送信されるビームは、受電素子３０の配置領域（四角形の領域）内に収束するように照射制御される。図６は、ビームの目標照射領域である受電素子３０の配置領域からずれた照射領域Ａに、ビームが照射されている状況を示している。すなわち、センサ１０〜２０にビームが当たっており、センサ１〜９及び２１〜２８にビームは当たっていない。

図６において、車両の前後方向の基準線Ｙと車両の車幅方向の基準線Ｘとの交点を原点Ｏとする。基準線Ｙは偏光センサの数が車両の車幅方向で等分されるように設けられ、基準線Ｘは偏光センサの数が車両の前後方向で等分されるように設けられる。また、各センサの位置と原点Ｏとを結ぶ各センサの位置方向と基準線Ｙの前方方向とのなす反時計回りの角度を位置角θｎと定義する（センサ２の位置角は、θ_２と表すことができる）。位置角θｎは、設計上、既知の値である。

各センサの出力絶対値Ｓｎは、式（１）（２）に基づいて、
Ｓｎ＝√（Ｓｘｎ^２＋Ｓｙｎ^２）・・・（４）
に従って算出することができる。

いま、各センサをθｎが０°以上１８０°以下のセンサ群と１８０°以上３６０°以下のセンサ群に分ける。例えば、図６の２８個のセンサを右半分と左半分に分けるとするならば、センサ１〜１１及び２６〜２８を第１のセンサ群に属するものとし、センサ１２〜２５を第２のセンサ群に属するものとする。そして、それぞれのセンサ群における出力平均Ｓｍ_１，Ｓｍ_２及び位置角θｎの重み平均Θ_１，Θ_２、並びに全センサの出力の総和の平均値Ｓｍ及び分布ΔＳ^２は、
Ｓｍ_１＝ΣＳｎ^２／Ｎ_１・・・（５）
Ｓｍ_２＝ΣＳｎ^２／Ｎ_２・・・（６）
Ｓｍ＝（Ｓｍ_１＋Ｓｍ_２）／２・・・（７）
ΔＳ^２＝Σ（Ｓｎ^２−Ｓｍ）^２・・・（８）
Θ_１＝Σ｛θｎ・Ｓｎ^２｝／（Ｓｍ_１・Ｎ_１）・・・（９）
Θ_２＝Σ｛θｎ・Ｓｎ^２｝／（Ｓｍ_２・Ｎ_２）・・・（１０）
に従って算出することができる。ここで、総和Σは各群に属するｎの値で行う。また、Ｎ_１，Ｎ_２はそれぞれの群に属するセンサの数で、図６の場合、共に１４である。

すなわち、式（５）の総和Σは、第１のセンサ群に属する１４個のセンサ（１〜１１及び２６〜２８）についての総和であり、式（６）の総和Σは、第２のセンサ群に属する１４個のセンサ（１２〜２５）についての総和である。

また、式（７）のＳｍは、受電素子３０の配置領域（目標照射領域）からはみ出たビームの強度（ビーム量）を表す（ビームの照射が目標照射領域に収まれば、Ｓｍはほぼ零となる）。

式（８）のΔＳ^２は、各センサの出力Ｓｎと全センサの出力の平均値Ｓｍとの差の２乗をｎ＝１〜２８について総和したものである。例えば、すべてのセンサが同じ出力値を出していたとするとΔＳ^２は零になるが、図６のようにビームがずれていると各センサの出力値が変化するためΔＳ^２は大きくなる。すなわち、ΔＳ^２は、ビームのずれを表す指標であり、ΔＳ^２が所定値以下であればビームは受電素子３０の配置領域に収まっていると考えることができる。また、ΔＳ^２が小さいにもかかわらずＳｍが大きければ、送電機２００に何らかの異常（例えば、ビームを受電素子３０の配置領域に収束させる送電機２００のビーム収束機能の故障）が起こってビームが拡散していると考えられる。すなわち、ビームの送信方向のずれは生じていないにもかかわらずビームの照射面積が広がることによって、Ｓｍの値が大きくなっていることを示す。

式（９），（１０）は、Ｓｎで重みを付けた、位置角θｎの重み平均を表す。ビームの照射領域の中心Ｃに近いほどセンサの出力値は大きくなるため、ビームがずれて照射されている方向に存在するセンサほどその出力値は大きくなると考えられる。したがって、式（９）（１０）のように、センサの出力Ｓｎとそのセンサの位置角θｎとの乗算値をセンサ群に含まれる全センサについて加算した総和値の平均をとることによって、出力値の大きいセンサの位置角θｎが大きく反映された値（すなわち、Θ_１，Θ_２）が得られる。

その結果、ビームのずれている方向を示す角度Θ（推定値）は、センサの平均値Ｓｍで重み付けする以下の演算処理で算出（推定）することが可能である。Θは、例えば、ビームの照射領域の中心Ｃと原点Ｏとを結ぶ方向と基準線Ｙの前方方向とのなす反時計回りの角度である。

Θ_１が９０°以上でΘ_２が２７０°以下の場合（ビームが図６上で下半分側にずれたと推定可能な場合）、
Θ＝（Ｓｍ_１・Θ_１＋Ｓｍ_２・Θ_２）／２Ｓｍ・・・（１１）
Θ_１が９０°以下でΘ_２が２７０°以上の場合（ビームが図６上で上半分側にずれたと推定可能な場合）、
Θ＝（Ｓｍ_１・Θ_１＋Ｓｍ_２・（Θ_２−３６０°））／２Ｓｍ・・・（１２）
上記以外の場合、
Ｓｍ_１＞Ｓｍ_２のときは Θ＝Θ_１・・・（１３ａ）
Ｓｍ_１＜Ｓｍ_２のときは Θ＝Θ_２・・・（１３ｂ）
とする。

図６に例示した場合であれば、図の右下側にずれて照射されているので、式（１１）に従って、Θ_１に比べΘ_２のほうが強く反映された値（すなわち、Θ）が算出され得る。一方、ビームが図の上側にずれて照射されている場合、式（１１）のままでは、Θ_１とΘ_２を単純に加算してその平均値をとることによってビームの方向Θを推定する式（１１）のままでは、ビームのずれ方向についての正しい演算結果が得られない。そこで、ビームが図の上側にずれて照射されている場合には、Θ_２から３６０°を予め減算して平均値Ｓｍで重み付けを行った式（１２）に従って、ビームの方向Θを推定すればよい。式（１３ａ）（１３ｂ）は、ビームが図６上で上下方向にはずれずに完全に右側又は左側にずれているような状況では、演算誤差等の影響によって、式（１１）又は（１２）のいずれかの演算式を選択するための選択条件に当てはまらない場合も考えられ得るために、規定されている。

ここで、Θは、車両１００の基準方向（基準線Ｙを基準とする方向）を基準としてみた場合のビームのずれの方向であり、送電機２００側からみたずれの方向とは異なる。そこで、送電機２００側からみたずれの方向の推定値Θ’は、
Θ’＝Θ−φ・・・（１４）
によって補正することができる。

上述のビームずれの演算は、受電機５０に内蔵のマイクロコンピュータ等の演算装置によって演算される。受電機５０は、信号発信機４０を介して、ビームずれの演算結果の情報Θ’，Ｓｍ，ΔＳ^２をビームの送信方向を補正するための補正情報として送電機２００に向けて送信する。

信号発信機４０は、例えば、光通信に係る通信光を発光する発光手段でもよく、可視光や赤外線等に相当する光を信号波として発光してもよい。この場合、信号発信機４０は、発光ダイオードや半導体レーザーなどの発光素子によって形成される。信号発信機４０は、エンコーダの駆動によって通信光（信号波）を点滅させる。信号発信機４０は、受電機５０の演算装置からの制御指令に従って、通信相手に伝達すべき情報に応じた通信光を発光する。その演算装置は、所定の光通信フォーマットに従い、通信相手に伝達すべき情報に、その情報の送信元を特定するための送信元ＩＤや送信先を特定するための送信先ＩＤなどを付与して、エンコード処理を行って、信号発信機４０を発光させる。

［送電機５０の動作］
送電機２００は、信号受信機７０を介して、信号発信機４０の発信情報を受信する。送電機５０は、その受信情報Θ’，Ｓｍ，ΔＳ^２に基づいて、ビームの送信方向を修正する。

ところで、Θ’は受電機５０を垂直に見下ろした面（路面に対して平行な平行面）内でのビームのずれの方向を示しているが、その平行面と送電機２００のビームの送信方向との間には角度Ωが実際には存在するため（図７参照）、推定値Θ’は送電機２００からみたビームのずれの方向Θ’’との間にずれがある（図８参照）。図６の場合、図８に示されるように、受電機５０から見るとビームは右下に大きくずれているが、送電機２００から見ると右へのずれは同じままであるが下方向のずれは小さい。したがって、送電機２００は、そのずれを補正するため、Θ’とΩに基づいて、送電機２００からみたビームのずれの方向Θ’’を
Θ’’＝tan^−１（sinΘ’／（cosΘ’cosΩ））・・・（１５）
に従って、演算することができる。角度Ωは、ビームの送信方向を制御するために必要な情報のため、送電機２００にとって既知の値である（送電機２００は、角度センサの出力に基づいて、角度Ωを認識可能である）。式（１５）の演算は、送電機２００に内蔵のマイクロコンピュータ等の演算装置によって行われる。送電機２００は、式（１５）に基づいて演算されたΘ’’に従って、ビームの送信方向を調整する。

送電機２００は、ビームのずれの大きさに応じて、送信ビームの強度を変化させる。例えば、送電機２００は、ビームのずれが大きいほど送信ビームの強度を小さくする。これによって、ビームがずれることによって車両１００以外の人や物にビームが当たったとしても、ビームが当たることによる人や物への影響を抑えることができる。また、送電機２００は、例えば、強度の弱いビームから送信し始め、ビームのずれが所定値以内になってからビームの強度を上げ、その後ビームのずれが所定値を超えた場合にはビームの強度を下げてもよい。

ここで、一般にビームの出力は微妙に定常的に変化するためにビームの照射領域のずれが同じであってもΔＳ^２は送電機２００のビームの送信出力Ｓｅに比例するため、ビームのずれの大きさに応じて送信ビームの強度を変化させる場合では、ΔＳ^２と送電機２００のビームの送信出力Ｓｅの２乗「Ｓｅ^２」との比に基づいて、ビームのずれの度合いを推定することができる。なお、受電機５０のばらつきやビームの収束状況の影響を受けるためΔＳ^２とＳｅ^２との関係は完全な比例関係ではないものの、ビームのずれの度合いは、当該比に基づいて簡易的に推定され得る。

送電機２００は、ビームの方向をゆっくりと修正する。ビーム方向を変化させる速度は、予め決められた係数でもってΔＳ^２／Ｓｅ^２に比例した値とするとよい。すなわち、送電機２００は、ビームが小さくずれている場合は大きくずれている場合に比べその送信方向の変化速度が遅くなるように制御し、ビームが大きくずれている場合は小さくずれている場合に比べその送信方向の変化速度が速くなるように制御する。目標とする送信方向に対してオーバーシュートする度合いを抑えることができる。

また、送信機２００は、ΔＳ^２やＳｍの値によってビームが目標照射領域外にどれだけ照射されているのかを把握することが可能であるため、ΔＳ^２／Ｓｅ^２とＳｍ／Ｓｅ^２の値が予め決められた所定値以下になるように出力を調整する。これにより、車両１００周囲の人や物にビームが当たってもその影響を抑えることができる。また、ΔＳ^２／Ｓｅ^２とＳｍ／Ｓｅ^２の値が共に基準値ΔＳ^２ _０，Ｓｍ_０以下になった場合にはビームの送信出力をゆっくり増加させ、基準値ΔＳ^２ _０，Ｓｍ_０のいずれかが超えた場合には直ちに送信出力を減少させる。基準値ΔＳ^２ _０，Ｓｍ_０は、シミュレーションや法規情報等によって決定され、車両１００以外の人や電子機器などの電磁波の照射が不要の対象物に害のない予め決められた値である。このように照射制御することによって、目標照射領域からはみ出たビームの量を小さく抑えつつ可能な限りのエネルギーを伝送することができる。

なお、ΔＳ^２／Ｓｅ^２の値が小さいにもかかわらず、Ｓｍ／Ｓｅ^２の値が大きいということは、前述したように、ビームが拡散していることを示しており、送電機２００に何らかの異常が起きてビームが拡散しているか、あるいは送受電機間の距離が遠すぎてビームが絞れる限界を超えていることが考えられる。送受電機間の距離を計測する距離計測手段を設けることによって、ビームの拡散が検出されても送受電機間の距離が近ければ、送電機２００自体に何らかの異常が発生したと特定することができる。また、送電機２００の故障を警報する警報手段を設けることによって、送電機２００の故障が発生しても、その故障に対する何らかの対処を早急に実行することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例のように電磁波を偏光することによって電磁波の送信条件情報をその電磁波自体に含めて送信してもよいが、送信条件情報（例えば、電磁波の偏光方向の情報、方位情報、位置情報、画像認識情報）を電磁波自体に含めずに無線信号を送信する信号送信機によって送信してもよい。また、送信条件情報が送電機側から受電機側に送信されなくても、受電機側は送電機を受電機側から撮影した画像情報に基づいてマイクロ波の送信方向の情報を取得することができる。

また、例えば、エネルギー伝送の対象となる移動体の具体例として「車両」を挙げて本発明の実施形態を説明したが、本発明に係るエネルギー伝送システムが対象とする移動体は、飛行機、船舶、ロボットなどでもよい。

また、エネルギーを伝送する電磁波の具体例として「マイクロ波」を挙げて本発明の実施形態を説明したが、本発明に係るエネルギー伝送システムにおいてエネルギー伝送に用いられ電磁波は、効率や信号波との干渉などを考慮の上、赤外線等の他の周波数帯の電磁波でもよい。

本発明に係るエネルギー伝送システムの実施形態の全体構成を示す図である。 受電機５０の構成図である。 偏光センサ６０の構成を示した図である。 ビームの送信状況を示す図である。 図４の場合の各偏光センサ６０上での偏光の進行方向を示す図である。 ビームずれを説明するための図である。 角度Ωを説明するための図である。 視点の違いによるビームずれを説明するための図である。

符号の説明

１〜２８ 偏光センサ
３０ 受電素子
４０ 信号発信機
５０ 受電機
６０ 偏光センサ
６１ 横偏光センサ
６２ 縦偏光センサ
７０ 信号受信機
１００ 車両
２００ 送電機

Claims (16)

1. 電磁波によって移動体に向けて無線でエネルギーを伝送する送電装置であって、
   前記電磁波を送信する電磁波送信手段と、
   前記電磁波の送信方向を特定するための送信条件情報を送信する情報送信手段と、
   前記電磁波と前記送信条件情報の前記移動体での受信結果に基づいて生成された前記電磁波の送信方向を補正するための補正情報を受信する補正情報受信手段とを備え、
   前記電磁波送信手段は、前記補正情報受信手段によって受信された前記補正情報に基づいて、前記電磁波の送信方向を補正する、送電装置。
2. 前記情報送信手段は、前記電磁波の偏光方向の情報を前記送信条件情報として送信する、請求項１に記載の送電装置。
3. 前記情報送信手段は、前記電磁波の偏光方向自体を前記送信条件情報として送信する、請求項２に記載の送電装置。
4. 前記電磁波送信手段は、前記補正情報に基づく前記電磁波の送信方向のずれの大きさに応じて、前記電磁波の強度を変える、請求項１から３のいずれか一項に記載の送電装置。
5. 前記電磁波送信手段は、前記送信方向のずれが基準値より小さい場合に比べ前記基準値より大きい場合のほうが強度の小さい電磁波を送信する、請求項４に記載の送電装置。
6. 前記送信方向のずれが前記基準値より大きい場合に送信される前記電磁波の強度は、人体や他機器に対する影響度に基づいて、決定される、請求項５に記載の送電装置。
7. 電磁波によって路側装置から無線でエネルギーを受給する移動体に搭載された受電装置であって、
   前記電磁波を受信する電磁波受信手段と、
   前記電磁波の送信方向を特定するための送信条件情報を取得する情報取得手段と、
   前記電磁波の受信結果と前記送信条件情報の取得結果に基づいて、前記電磁波の送信方向を補正するための補正情報を生成する補正情報生成手段と、
   前記補正情報生成手段によって生成された補正情報を前記路側装置に送信する補正情報送信手段とを備える、受電装置。
8. 前記情報取得手段は、前記電磁波の偏光方向の情報を前記送信条件情報として取得する、請求項７に記載の受電装置。
9. 前記情報取得手段は、前記電磁波の偏光方向自体を前記送信条件情報として取得する、請求項８に記載の受電装置。
10. 前記電磁波受信手段として、
    前記電磁波を受電する受電素子と、
    前記電磁波を２つの方向成分に分けて検出するセンサとを備える、請求項７から９のいずれか一項に記載の受電装置。
11. 前記センサが前記受電素子の配置領域を囲うように複数配置された、請求項１０に記載の受電装置。
12. 前記補正情報生成手段は、前記電磁波の送信方向のずれに関する情報を前記補正情報として生成する、請求項７から１１のいずれか一項に記載の受電装置。
13. 前記補正情報生成手段は、前記路側装置側から見た前記ずれに関する情報を生成する、請求項１２に記載の受電装置。
14. 電磁波によって路側装置から移動体に向けて無線でエネルギーを伝送するエネルギー伝送システムであって、
    前記路側装置から前記移動体に向けて、前記電磁波を送信する電磁波送信手段と、
    前記前記電磁波の送信方向を特定するための送信条件情報を取得する情報取得手段と、
    前記電磁波の前記移動体での受信結果と前記送信条件情報の取得結果に基づいて、前記電磁波の送信方向を補正するための補正情報を生成する補正情報生成手段と、
    前記移動体から前記路側装置に向けて、前記補正情報生成手段によって生成された補正情報を送信する補正情報送信手段とを備えることを特徴とする、エネルギー伝送システム。
15. 前記情報取得手段は、前記電磁波の偏光方向の情報を前記送信条件情報として取得する、請求項１４に記載のエネルギー伝送システム。
16. 前記情報取得手段は、前記電磁波の偏光方向自体を前記送信条件情報として取得する、請求項１５に記載のエネルギー伝送システム。