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技術 マルチホップ型ワイヤレス給電対応情報伝達システム

出願人 株式会社ナカヨ
発明者 齋藤隆猪野仁葉梨修弘
出願日 2012年2月6日 (8年9ヶ月経過) 出願番号 2012-022622
公開日 2013年8月19日 (7年3ヶ月経過) 公開番号 2013-162630
状態 特許登録済
技術分野 電磁波による給配電方式
主要キーワード 給電タイミング 給電デバイス 受電デバイス 各中継段 センサ機器 中継段 ワイヤレス給電 自ユニット
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (5)

課題

伝達情報中継する複数の情報伝達ユニットワイヤレス給電機能を付与し、伝達情報と動作電力マルチホップ式多段中継するマルチホップ型ワイヤレス給電対応情報伝達システムを提供する。

解決手段

情報伝達ユニットは、ワイヤレス受電手段と、ワイヤレス給電手段と、他情報伝達ユニットから伝達情報を受信する伝達情報受信手段と、他情報伝達ユニットへ伝達情報を送信する伝達情報送信手段を有し、伝達情報管理装置は、前記マルチホップ式に多段接続された複数の情報伝達ユニットの初段の情報伝達ユニットへワイヤレス給電する装置側給電手段と、前記マルチホップ式に多段接続された複数の情報伝達ユニットの最終段の情報伝達ユニットから伝達情報を受信する装置側伝達情報受信手段を有する。

概要

背景

屋内外に各種センサ機器を設置する場合、各種センサ機器と各種センサ機器とデータを授受する管理機器との通信は、配線が不要な無線通信技術により実現することが多い。ただし、各種センサ機器の近傍にコンセントが無い場合や、電源ケーブルの新たな敷設が困難な場合が多く、各種センサ機器を電池で動作させることが多い。その場合、電池の寿命,電池残量のバラツキ電池交換が必要という問題点がある。

これを改善する技術として、電磁波、超音波共鳴する磁場や電場レーザー光等を介して、電力無線給電するワイヤレス給電技術がある(例えば、特許文献1)。特許文献1に記載された技術は、携帯電話機のような移動する被電力供給装置への給電に係わり、被電力供給装置の位置情報を取得し、給電側から電力供給可能な範囲内に位置する装置へ無線で電力を供給する無線通信装置に関する。特に、被電力供給装置の位置が範囲外で、電力を中継する第2の無線通信装置の存在している場合に、第2の無線通信装置14を中継装置として被電力供給装置へ電力を供給することが記載されている。

しかしながら、特許文献1に記載された技術は、マルチホップ式バケツリレー式とも言う)に電力を多段中継して、遠方無線端末へ電力を伝達することは考慮していない。

概要

伝達情報を中継する複数の情報伝達ユニットにワイヤレス給電機能を付与し、伝達情報と動作電力をマルチホップ式に多段中継するマルチホップ型ワイヤレス給電対応情報伝達システムを提供する。情報伝達ユニットは、ワイヤレス受電手段と、ワイヤレス給電手段と、他情報伝達ユニットから伝達情報を受信する伝達情報受信手段と、他情報伝達ユニットへ伝達情報を送信する伝達情報送信手段を有し、伝達情報管理装置は、前記マルチホップ式に多段接続された複数の情報伝達ユニットの初段の情報伝達ユニットへワイヤレス給電する装置側給電手段と、前記マルチホップ式に多段接続された複数の情報伝達ユニットの最終段の情報伝達ユニットから伝達情報を受信する装置側伝達情報受信手段を有する。

目的

本発明の課題は、伝達情報を中継する複数の情報伝達ユニットにワイヤレス給電に対応する機能を付与し、伝達情報と動作電力をマルチホップ式に多段中継するマルチホップ型ワイヤレス給電対応情報伝達システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

マルチホップ式伝達情報中継する複数の情報伝達ユニットと前記情報伝達ユニットへ伝達情報を送信するまたは前記情報伝達ユニットから伝達情報を受信する伝達情報管理装置を少なくとも含む情報伝達システムであって、前記情報伝達ユニットは、前記伝達情報管理装置または前段の他情報伝達ユニットから変動する磁場もしくは変動する電場により非接触で電力受電するワイヤレス受電手段と、後段の他情報伝達ユニットへ変動する磁場もしくは変動する電場により非接触で電力を給電するワイヤレス給電手段と、前記伝達情報管理装置または前段の他情報伝達ユニットから所定の伝達情報を受信する伝達情報受信手段と、後段の他情報伝達ユニットへ所定の伝達情報を送信する伝達情報送信手段と、を有し、前記伝達情報管理装置は、前記マルチホップ式に伝達情報を中継する複数の情報伝達ユニットの初段の情報伝達ユニットへ変動する磁場もしくは変動する電場により非接触で電力を給電する装置側ワイヤレス給電手段と、前記マルチホップ式に伝達情報を中継する複数の情報伝達ユニットの最終段の情報伝達ユニットから伝達情報を受信する装置側伝達情報受信手段と、を有することを特徴とするマルチホップ型ワイヤレス給電対応情報伝達システム

請求項2

請求項1に記載の情報伝達システムであって、前記装置側ワイヤレス給電手段は、前記装置側伝達情報受信手段が前記最終段の情報伝達ユニットから伝達情報を受信した場合または給電開始してから所定の時間が経過した場合に前記初段の情報伝達ユニットへの給電を停止することを特徴とするマルチホップ型ワイヤレス給電対応情報伝達システム。

請求項3

請求項1または2のいずれかに記載の情報伝達システムであって、前記情報伝達ユニットは、自情報伝達ユニットと接続されたローカル機器との間で所定の情報を入出力する情報入出力手段をさらに有し、前記情報入出力手段が情報を入力した場合に、前記伝達情報送信手段は前記受信した伝達情報に前記情報入出力手段が入力した情報を追加して他情報伝達ユニットへ送信することを特徴とするマルチホップ型ワイヤレス給電対応情報伝達システム。

請求項4

請求項1から3のいずれかに記載の情報伝達システムであって、前記伝達情報送信手段は、前記ワイヤレス給電手段が出力する変動する磁場もしくは変動する電場に前記伝達情報を重畳し、前記伝達情報受信手段は、前記ワイヤレス受電手段に入力する変動する磁場もしくは変動する電場に重畳された前記伝達情報を抽出することを特徴とするマルチホップ型ワイヤレス給電対応情報伝達システム。

請求項5

請求項1から4のいずれかに記載の情報伝達システムであって、前記伝達情報管理装置は前記マルチホップ式に伝達情報を中継する複数の情報伝達ユニットの最終段の情報伝達ユニットから電力を受電する装置側受電手段をさらに有し、前記装置側受電手段が受電する電力の電圧値に応じて、前記装置側給電手段は前記初段の情報伝達ユニットへ給電する電力の出力電圧を制御することを特徴とするマルチホップ型ワイヤレス給電対応情報伝達システム。

技術分野

0001

本発明は、マルチホップ式伝達情報中継するマルチホップ型情報伝達システムにおいて、電源ケーブルが不要な情報伝達システムに関する。

背景技術

0002

屋内外に各種センサ機器を設置する場合、各種センサ機器と各種センサ機器とデータを授受する管理機器との通信は、配線が不要な無線通信技術により実現することが多い。ただし、各種センサ機器の近傍にコンセントが無い場合や、電源ケーブルの新たな敷設が困難な場合が多く、各種センサ機器を電池で動作させることが多い。その場合、電池の寿命,電池残量のバラツキ電池交換が必要という問題点がある。

0003

これを改善する技術として、電磁波、超音波共鳴する磁場や電場レーザー光等を介して、電力無線給電するワイヤレス給電技術がある(例えば、特許文献1)。特許文献1に記載された技術は、携帯電話機のような移動する被電力供給装置への給電に係わり、被電力供給装置の位置情報を取得し、給電側から電力供給可能な範囲内に位置する装置へ無線で電力を供給する無線通信装置に関する。特に、被電力供給装置の位置が範囲外で、電力を中継する第2の無線通信装置の存在している場合に、第2の無線通信装置14を中継装置として被電力供給装置へ電力を供給することが記載されている。

0004

しかしながら、特許文献1に記載された技術は、マルチホップ式(バケツリレー式とも言う)に電力を多段中継して、遠方無線端末へ電力を伝達することは考慮していない。

先行技術

0005

特開2009−261157号公報

発明が解決しようとする課題

0006

そこで、本発明の課題は、伝達情報を中継する複数の情報伝達ユニットにワイヤレス給電に対応する機能を付与し、伝達情報と動作電力をマルチホップ式に多段中継するマルチホップ型ワイヤレス給電対応情報伝達システムを提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

上記課題を解決するために、本発明は、マルチホップ式に伝達情報を中継する複数の情報伝達ユニットと前記情報伝達ユニットへ伝達情報を送信するまたは前記情報伝達ユニットから伝達情報を受信する伝達情報管理装置を少なくとも含む情報伝達システムであって、 前記情報伝達ユニットは、前記伝達情報管理装置または前段の他情報伝達ユニットから変動する磁場もしくは変動する電場により非接触で電力を受電するワイヤレス受電手段と、後段の他情報伝達ユニットへ変動する磁場もしくは変動する電場により非接触で電力を給電するワイヤレス給電手段と、前記伝達情報管理装置または前段の他情報伝達ユニットから所定の伝達情報を受信する伝達情報受信手段と、後段の他情報伝達ユニットへ所定の伝達情報を送信する伝達情報送信手段と、を有し、前記伝達情報管理装置は、前記マルチホップ式に伝達情報を中継する複数の情報伝達ユニットの初段の情報伝達ユニットへ変動する磁場もしくは変動する電場により非接触で電力を給電する装置側ワイヤレス給電手段と、前記マルチホップ式に伝達情報を中継する複数の情報伝達ユニットの最終段の情報伝達ユニットから伝達情報を受信する装置側伝達情報受信手段と、を有することを特徴とする。

発明の効果

0008

本発明によれば、電源ケーブルの敷設や電池交換が不要なマルチホップ型のワイヤレス給電対応情報伝達システムを提供できる。

図面の簡単な説明

0009

本発明による情報伝達システムの全体構成図
伝達情報管理装置1および情報伝達ユニット2の内部ブロック構成図
伝達情報管理装置1の動作フローチャート
情報伝達ユニット2の動作フローチャート図

実施例

0010

以下、図面を併用して本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明による情報伝達システム(以下、本システム)の全体構成の例である。

0011

図1により、まず、本システムの構成および本システムを構成する機器の機能について説明する。1は本発明による伝達情報管理装置、2は本発明による情報伝達ユニット、3はローカル機器(例えば、各種状態の変化を検知するセンサ機器や情報を表示するディスプレイ装置)、4は伝達情報を入出力するパーソナルコンピュータ等の情報機器である。

0012

伝達情報管理装置1は、商用電源からの交流100Vを受電して動作し、初段の情報伝達ユニット2−1へワイヤレス給電により電力を給電すると共に、情報伝達ユニット2−1へ情報機器4から入力された情報をワイヤレス給電の高周波電力重畳して送信する。また最終段の情報伝達ユニット2−3からワイヤレス給電により電力を受電すると共に、ワイヤレス給電の高周波電力に重畳された伝達情報を抽出し、抽出した伝達情報を情報機器4へ出力する。

0013

伝達情報管理装置1が最終段の情報伝達ユニット2−3からワイヤレス給電により電力を受電するのは、最終段の情報伝達ユニット2−3に伝達された電力の状況をモニタするためであり、そのモニタ結果に応じて、初段の情報伝達ユニット2−1へワイヤレス給電する給電電圧フィードバック制御することが可能である。ただし、フィードバック制御をしない場合、この最終段の情報伝達ユニット2−3からの受電は不要である。

0014

情報伝達ユニット2は、伝達情報管理装置1または前段の情報伝達ユニット2(以下、単に前段と略すこともある)からワイヤレス給電により電力を受電して動作し、受電したワイヤレス給電の高周波電力に重畳された伝達情報を抽出し、後段の情報伝達ユニット2または伝達情報管理装置1(以下、単に後段と略すこともある)へ伝達情報を中継する。

0015

また、情報伝達ユニット2は、ローカル機器3と情報を授受し、自ユニットに接続されたローカル機器3がディスプレイ装置であれば、伝達されてきた伝達情報をローカル機器3に表示させ、自ユニットに接続されたローカル機器3がセンサ機器であれば、前段から伝達されてきた伝達情報にローカル機器3から入力した情報を付加して、後段への伝達情報とする。なお、図1は、情報伝達ユニット2−1〜2−3による3段中継を例示しているが、この中継段数は任意である。

0016

ローカル機器3は、情報伝達ユニット2と無線または有線ローカル接続される機器であり、情報伝達ユニット2との間で情報を入出力する。情報伝達ユニット2へ情報を出力するローカル機器3としては、例えば、人の存在,人の侵入振動),温湿度等を検知する各種センサ機器や、動画または静止画撮像する監視カメラである。また、情報伝達ユニット2から情報を入力するローカル機器3としては、伝達されてきた伝達情報を表示するディスプレイ装置や情報処理装置である。なお、ローカル機器3の動作電力は、商用電源からの交流100Vを受電してもよいし、軽微な電力であれば情報伝達ユニット2から受電してもよい。

0017

情報機器4は、パーソナルコンピュータ等の情報機器であって、伝達情報管理装置1との間で伝達情報を入出力する。なお、情報機器4と伝達情報管理装置1の接続は有線または無線によるローカル接続でもよいし、ネットワークを介した接続であってもよい。

0018

次に、図1において、情報機器4が伝達情報の発信源となる場合の情報および電力の流れについて説明する。

0019

情報機器4は伝達情報管理装置1へ伝達情報(例えば、社内周知情報)を送信すると、伝達情報管理装置1は、初段の情報伝達ユニット2−1へワイヤレス給電による給電を開始して情報伝達ユニット2−1を起動する。そして、起動した情報伝達ユニット2−1へ入力された伝達情報を無線通信技術により送信する。

0020

伝達情報管理装置1から電力を受電して起動した情報伝達ユニット2−1は、受電した電力で動作し、伝達情報管理装置1からの伝達情報を受信する。また、自ユニット2−1とローカル接続されたローカル機器3−1(センサ)からセンサ情報を入力する。さらに伝達情報管理装置1から受電した余剰電力蓄積する。そして、蓄積した電力が所定値(例えば、後段以降へ伝達すべき電力量)を超えたら、ワイヤレス給電による後段の情報伝達ユニット2−2への給電を開始し、情報伝達ユニット2−2を起動する。そして、伝達情報管理装置1から受信した伝達情報に、ローカル機器3−1から入力したセンサ情報を付加した新たな伝達情報を、起動した情報伝達ユニット2−2へ送信する。

0021

情報伝達ユニット2−1から電力を受電して起動した情報伝達ユニット2−2は、同様に、受電した電力で動作し、情報伝達ユニット2−1から伝達情報を受信する。また、自ユニット2−2とローカル接続されたローカル機器3−2(センサ)からセンサ情報を入力する。さらに情報伝達ユニット2−1から受電した余剰電力を蓄積する。そして、蓄積した電力が所定値を超えたら、ワイヤレス給電による後段の情報伝達ユニット2−3への給電を開始し、情報伝達ユニット2−3を起動する。そして、情報伝達ユニット2−1から受信した伝達情報に、ローカル機器3−2から入力したセンサ情報を付加した新たな伝達情報を、起動した情報伝達ユニット2−3へ送信する。

0022

情報伝達ユニット2−2から電力を受電して起動した情報伝達ユニット2−3は、同様に、受電した電力で動作し、情報伝達ユニット2−2から伝達情報を受信する。また、自ユニット2−3とローカル接続されたローカル機器3−3(ディスプレイ)へ受信した伝達情報を表示させる。さらに情報伝達ユニット2−2から受電した余剰電力を蓄積する。そして、蓄積した電力が所定値を超えたら、ワイヤレス給電による後段の伝達情報管理装置1への給電を開始すると共に、情報伝達ユニット2−2から受信した伝達情報を、伝達情報管理装置1へ送信する。

0023

伝達情報管理装置1が最終段の情報伝達ユニット2−3から電力を受電するのは、最終段の情報伝達ユニット2−3からの電力を監視することで、必要とする電力量が各情報伝達ユニット2に供給されたか否かを判定するためである。例えば、情報伝達ユニット2−3から受電した電力の電圧が所定値以下な場合、伝達情報が最終段まで伝達されていない可能性があるので、伝達情報管理装置1は、初段の情報伝達ユニット2−1へのワイヤレス給電による給電電圧を高くする。

0024

また、伝達情報管理装置1が最終段の情報伝達ユニット2−3から伝達情報を受信するのは、自身が発信した伝達情報が最終段の情報伝達ユニット2−3まで正確に伝達されたか否かを監視すると共に、各ローカル機器3からの情報を収集して、収集した情報を情報機器4へ出力するためである。もし、最終段の情報伝達ユニット2−3から受信した伝達情報の内、自身が発信した伝達情報の部分にエラーがあった場合は、例えば、給電する電圧を高くして、以上説明した動作を再度実行すればよい。

0025

なお、伝達情報管理装置1から初段の情報伝達ユニット2−1への給電は、各情報伝達ユニット2が動作するのに充分な所定の電力を供給した時点で停止するようにして、各情報伝達ユニット2間でバケツリレー式に電力を順次伝達するようにしてもよいし、最終段の情報伝達ユニット2−3から受電する電力が所定値以上になった場合、または最終段の情報伝達ユニット2−3から受信した伝達情報が正常であった場合に、初段の情報伝達ユニット2−1への給電を停止するようにしてもよい。

0026

図2は、伝達情報管理装置1および情報伝達ユニット2の内部ブロック構成の例である。まず、伝達情報管理装置1の内部ブロック構成および機能について説明する。

0027

電流計101は、高周波電源部102に流入する電流値を測定して給電制御部100へ通知する。給電制御部100は、この電流値から情報伝達ユニット側へ給電した電力量を管理すると共に、過電流カット等の保護機能も実行する。

0028

高周波電源部102は、商用電源からの交流100Vの入力電圧磁界共鳴用の高周波電力(例えば、13.56MHz)に変換する手段であって、給電制御部100からの指示で起動/停止する。

0029

マッチング回路部103は、磁界共鳴用の電力を給電デバイス104から給電するためのマッチング回路である。

0030

給電デバイス104は、給電用コイルであって、磁界共鳴により、情報伝達ユニット2の受電デバイス201へワイヤレス給電する。

0031

受電デバイス110は、最終段の情報伝達ユニット2−3からワイヤレス給電される電力を受電するコイルであり、磁界共鳴により電力を受電する。

0032

マッチング回路部111は、磁界共鳴用の電力を受電デバイス110から受電するためのマッチング回路である。

0033

受電側監視部112は、この受電デバイス110が受電した電力を監視し、情報伝達ユニット2に給電した電力,最終段の情報伝達ユニット2−3から受電した電力,給電開始してからの経過時間等から、情報伝達ユニット2に蓄えられている電力量を推定する。

0034

タイマー113は、給電停止時刻あるいは復帰させる時刻を計測する時計手段であり、定期的または非定期な給電タイミング到来すると、その旨を給電制御部100に通知する。

0035

表示部114は、LCDやLED等による表示手段であり、伝達情報管理装置1の動作状況や操作部114による操作内容に係る情報を表示する。

0036

操作部114は、テンキーキーボード等による操作手段である。例えば、ワイヤレス給電を手動で起動する、情報機器4から情報を入力する等の際に、操作者はこの操作部114を操作する。

0037

伝達情報送受信部120は、情報機器4と情報を送受信する手段であり、情報機器4から受信した伝達情報を多重化部121へ出力する。また、情報抽出122から入力した伝達情報を情報機器4へ送信する。

0038

多重化部121は、ワイヤレス給電する電力に伝達情報を重畳して多重化する手段であり、例えば、高周波電源部102からの高周波電力(例えば、13.56MHz)を伝達情報送受信部120から入力した伝達情報で変調する。これにより、給電デバイス104を介して、初段の情報伝達ユニット2−1へ伝達情報を送信することが可能となる。

0039

情報抽出部122は、受電デバイス110およびマッチング回路部111を介して、最終段の情報伝達ユニット2−3からワイヤレス給電により受電した電力に重畳された伝達情報を抽出する手段であり、例えば、ワイヤレス給電の高周波を阻止し、低い帯域の伝達情報のみを通過させるフィルタ回路で実現できる。情報抽出部122を介して受信した最終段の情報伝達ユニット2−3からの伝達情報は伝達情報送受信部120へ出力される。

0040

なお、本実施例では、ワイヤレス給電する電力に伝達情報を多重化して、伝達情報を送信しているが、ワイヤレス給電とは独立の無線通信方式を適用してもよい(図示せず)。

0041

次に、情報伝達ユニット2の内部ブロック構成および機能について説明する。電力中継制御部200は、前段からワイヤレス給電により受電した電力をワイヤレス給電により後段へ中継する制御手段である。

0042

受電デバイス201は、先に説明した伝達情報管理装置1が備える受電デバイス110と同様のデバイスであり、説明は繰り返さない。

0043

マッチング回路部202は、先に説明した伝達情報管理装置1が備えるマッチング回路部111と同様の回路部であり、説明は繰り返さない。

0044

電力変換部203は、受電した高周波電力を所定の直流電圧に変換し、変換した直流電圧を電力中継制御部200および伝達情報送受信部220に出力する。

0045

電力中継制御部200は、電力変換部203からの直流電圧を蓄電部10へ出力して蓄電し、蓄電した電力または電圧に応じて、高周波電源部211への出力を制御する。

0046

蓄電部210は電力中継制御部200を介して、前段から受電した電力を蓄積する手段であり、例えば、大容量キャパシタ充放電可能な二次バッテリが適用可能である。

0047

高周波電源部211は、先に説明した伝達情報管理装置1が備える高周波電源部102と同様の電源部であり、説明は繰り返さない。

0048

マッチング回路部212は、先に説明した伝達情報管理装置1が備えるマッチング回路部103と同様の回路部であり、説明は繰り返さない。

0049

給電デバイス213は、先に説明した伝達情報管理装置1が備える給電デバイス104と同様のデバイスであり、説明は繰り返さない。

0050

伝達情報中継部220は、ローカル機器3と情報を送受信すると共に、前段から受信した伝達情報にローカル機器3から受信した情報を付加して、多重化222へ出力する。また、情報抽出部221から入力した伝達情報をローカル機器3へ送信する。

0051

情報抽出部221は、先に説明した伝達情報管理装置1が備える情報抽出部122と同様の機能を有し、受電デバイス201およびマッチング回路部202を介して、前段から受電した高周波電力に重畳された伝達情報を抽出する手段であり、抽出した伝達情報を伝達情報中継部220へ出力する。

0052

多重化部222は、先に説明した伝達情報管理装置1が備える多重化部121と同様の機能を有し、後段への高周波電力に伝達情報中継部220からの伝達情報を重畳して多重化し、給電デバイス213へ出力する。

0053

図3は、伝達情報管理装置1の動作フローチャート図である。以下、図1図2を併用して、伝達情報管理装置1の動作フローを説明する。

0054

フローは、伝達情報管理装置1に商用電源から交流100Vが供給されていて、複数の情報伝達ユニット2とマルチホップする接続環境構築された状態でスタートする(S300)。

0055

給電制御部105は、現在、情報伝達ユニット2へ給電を開始するタイミングか否かを判定し(S301)、給電開始タイミングであると判定すると(S301,YES)、高周波電源部102を起動し、マッチング回路部103,多重化部121,給電デバイス104を介して、初段の情報伝達ユニット2−1へのワイヤレス給電を開始する(S302)。

0056

S301において、給電を開始するタイミングか否かは、例えば、各ローカル機器3からの情報を各情報伝達ユニット2を介して収集する定期的なタイミングが到来した場合、情報機器4から各情報伝達ユニット2へ伝達すべき伝達情報が入力された場合、または、操作部114から手動でワイヤレス給電を起動する操作が為されたか場合等に、給電を開始するタイミングである判定する。

0057

ワイヤレス給電を開始した後、伝達情報送受信部120に伝達情報が有れば(S303,YES)、給電制御部105は伝達情報を多重化部121に転送する。そして、多重化部121は、マッチング回路部103からのワイヤレス給電の高周波電力を伝達情報で変調し(S304)、伝達情報が多重化されたワイヤレス給電の高周波電力を給電デバイス104から出力させて、S305に進む。伝達情報が無ければ(S303,NO)、S304をスキップし、伝達情報が多重化されていないワイヤレス給電の高周波電力が給電デバイス104から出力された状態で、S305に進む。

0058

S305において、受電側監視部112は、最終段の情報伝達ユニット2−3からのワイヤレス給電を受電したか否かを判定し、受電したと判定した場合(S305,YES)、ワイヤレス給電を停止し(S307)、次の給電開始タイミングを待つ(S301)。

0059

最終段の情報伝達ユニット2−3からのワイヤレス給電を受電しない、または受電した電圧が所定の閾値以下のまま(S305,NO)、タイムアウトした場合(S306,YES)、ワイヤレス給電が失敗したと判定し、ワイヤレス給電を停止し(S307)、次の給電開始タイミングを待つ(S301)。このタイムアウトの時間は、各情報伝達ユニット2がワイヤレス給電を順次受電し、最終段の情報伝達ユニット2−3まで伝達情報が届く時間を規準に設定すればよい。図1のように中継段数(ホップ数)が3で、各情報伝達ユニット2が前段から受電して後段に中継するのに1分を要するとすれば、タイムアウトの時間は3分以上(例えば5分)に設定すればよい。

0060

なお、本フローでは表現していないが、タイムアウトした場合(S306,YES)や、ワイヤレス給電または伝達情報の伝達に失敗したと判定した場合に、S302〜S307のフローを所定回数(例えば、3回)、リトライするようにしてもよい。その際、最終段の情報伝達ユニット2−3から受電した電圧に応じて、またはリトライする回数に応じて、初段の情報伝達ユニット2−1へのワイヤレス給電の電圧を増大するようにしてもよい。

0061

図4は、情報伝達ユニット2の動作フローチャート図である。以下、図1図2を併用して、情報伝達ユニット2の動作フローを説明する。

0062

本フローは、情報伝達ユニット2が、伝達情報管理装置1または隣接の情報伝達ユニット2との接続環境が構築された状態でスタートする(S400)。

0063

S401において、電力中継制御部200は、前段からのワイヤレス給電を待つ。ただし、この待機状態(S401,NO)では、情報伝達ユニット2が消費する電力は0であり、蓄電部210が空でもよい。即ち、情報伝達ユニット2内の各ブロックは停止状態にある。

0064

前段からのワイヤレス給電があると(S401,YES)、待機電力が不要な受動的なデバイスである受電デバイス201およびマッチング回路部202を介して、前段から受電したワイヤレス給電の高周波電力が電力変換部203に入力する。この段階で電力変換部203が起動し、起動した電力変換部203は、入力してくる高周波電力を直流電圧に変換して、所定の電圧を情報伝達ユニット2内の各ブロックに供給し、情報伝達ユニット2の全体が動作開始する。

0065

そして、情報抽出部122は、受電した高周波電力に多重化されている伝達情報を抽出する(S402)。この伝達情報の抽出は、情報信号を搬送するための搬送波としての高周波成分を除去して、変調された情報信号を元に復元する通常の復調方式が適用可能である。

0066

なお、本フロー図では省略しているが、自情報伝達ユニット2に接続されたローカル機器3が情報を表示する機器の場合、伝達情報中継部220は、抽出された伝達情報をローカル機器3へ送信し、ローカル機器3の表示部(図示せず)に伝達情報を表示させる。

0067

また、S403において、電力中継制御部200は、電力変換部203が直流変換した電力を蓄電部210に蓄積し、蓄積した電力が所定値以上に達した時(S404,YES)、電力変換部203からの電力(直流)または蓄電部210に蓄積した電力(直流)を高周波電源部211へ供給する。すると、高周波電源部211は供給された電力(直流)から高周波電力を生成し、マッチング回路部212,多重化部222,給電デバイス213を介して、後段へのワイヤレス給電を開始する(S405)。S403において、蓄積した電力が所定値未満の場合(S404,NO)、S403に戻る。

0068

さらに、S406において、伝達情報中継部220がローカル機器3からの伝達情報を受信した場合(S407,YES)、S402で抽出した伝達情報にローカル機器3から受信した伝達情報を追加する(S408)。なお、ローカル機器3からの伝達情報が追加された情報は、後段への新たな伝達情報となって、S409へ進む。ローカル機器3からの伝達情報の受信が無ければ(S407,NO)、S408をスキップしてS409へ進む。

0069

S409において、多重化部222は、マッチング回路部212からのワイヤレス給電の高周波電力を、伝達情報中継部220から入力する後段への伝達情報で変調し(S409)、伝達情報が多重化されたワイヤレス給電の高周波電力を給電デバイス213へ出力する。なお、後段の情報伝達ユニット2は、この給電デバイス213から出力されるワイヤレス給電の高周波電力を受電して起動する。以下、各情報伝達ユニット2が本フローを実行して伝達情報が最終段および伝達情報管理装置1まで中継される。

0070

以上、本発明の実施形態の1例を説明した。本発明によれば、電源ケーブルの敷設や電池交換が不要なマルチホップ型のワイヤレス給電対応情報伝達システムを提供できる。

0071

説明した実施形態において、伝達情報管理装置1および各情報伝達ユニット2はワイヤレス給電と伝達情報の中継をほぼ同時に実行しているが、本発明はこれに限定されない。

0072

例えば、各情報伝達ユニット2の蓄電部210の蓄電量が所定値以上になるまで、伝達情報の中継を停止しておき、各情報伝達ユニット2の蓄電部210の蓄電量が所定値以上になった時に、各段のワイヤレス給電を停止し、その後、各情報伝達ユニット2は、蓄電部210に蓄積した電力で動作し、ワイヤレス給電とは別の無線通信方式で伝達情報を中継するようにしてもよい。この場合、伝達情報を中継するタイミングではワイヤレス給電が停止しており、ワイヤレス給電に伴う電源ノイズによる通信エラーが無いので、ノイズに弱い高感度なセンサをローカル機器3とするシステムに適する。

0073

また、各中継段における磁界共鳴式ワイヤレス給電の共鳴周波数を、隣接する中継段で異なる周波数に設定してもよい。この場合、隣接する中継段においてワイヤレス給電またはワイヤレス給電に多重化された伝達情報が干渉する恐れが少ない。

0074

なお、ワイヤレス給電の方式としては、磁界共鳴方式だけでなく、変動する磁場もしくは変動する電場により電力を被接触で給電するワイヤレス給電技術の一般が適用可能であることは言うまでもない。

0075

1・・・伝達情報管理装置
2・・・情報伝達ユニット
3・・・ローカル機器
4・・・情報機器
101・・・電流計
102・・・高周波電源部
103・・・マッチング回路部
104・・・給電デバイス
105・・・給電制御部
110・・・受電デバイス
111・・・マッチング回路部
112・・・受電側監視部
113・・・タイマー
114・・・表示部
114・・・操作部
120・・・伝達情報送受信部
121・・・多重化部
122・・・情報抽出部
200・・・電力中継制御部
201・・・受電デバイス
202・・・マッチング回路部
203・・・電力変換部
210・・・蓄電部
211・・・高周波電源部
212・・・マッチング回路部
213・・・給電デバイス
220・・・伝達情報中継部
221・・・情報抽出部
222・・・多重化部

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