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JP5310659B2 - Wireless power transmission system, rectenna base station, and power transmission apparatus - Google Patents

Wireless power transmission system, rectenna base station, and power transmission apparatus Download PDF

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JP5310659B2 JP2010147794A JP2010147794A JP5310659B2 JP 5310659 B2 JP5310659 B2 JP 5310659B2 JP 2010147794 A JP2010147794 A JP 2010147794A JP 2010147794 A JP2010147794 A JP 2010147794A JP 5310659 B2 JP5310659 B2 JP 5310659B2
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Description

この発明は、太陽光を受けて光電変換し、得られた電力をもとに生成したマイクロ波を複数の送信装置から送信し、これを受信装置により受信して電力を生成する無線電力伝送システム、レクテナ基地局及び電力送信装置に関するものである。   The present invention relates to a wireless power transmission system that receives sunlight and performs photoelectric conversion, transmits microwaves generated based on the obtained power from a plurality of transmitting devices, and receives the received power by receiving devices to generate power. The present invention relates to a rectenna base station and a power transmission device.

例えば、特許文献1には、複数の電力送信装置からレクテナ基地局にマイクロ波を送信し、レクテナ基地局で受信して電力を生成する従来の無線電力伝送システムが記載されている。この従来の無線電力伝送システムでは、レクテナ基地局が、マイクロ波を受信するレクテナと、電力送信装置へパイロット信号を送信するパイロット信号送信アンテナと、レクテナにより受信した電力値が増大するように、電力送信装置の識別符号を指定して電力送信装置の位相を変更するコマンド信号を生成する位相監視制御部とにより構成されている。また、電力送信装置は、マイクロ波をレクテナ基地局へ送信する複数の送信アンテナ素子と、パイロット信号を受信するパイロット信号受信アンテナと、このパイロット信号受信アンテナにより受信したパイロット信号の到来方向を検出する追尾受信機と、この追尾受信機により検出したパイロット信号の到来方向に、複数の送信アンテナ素子から送信するマイクロ波の方向が向くように位相調整を行うビーム駆動制御部と、位相監視制御部からのコマンド信号に基づいて、識別符号が記憶する識別符号と一致する場合に、マイクロ波の位相変更を行う位相制御器とにより構成されているものである。   For example, Patent Document 1 describes a conventional wireless power transmission system in which microwaves are transmitted from a plurality of power transmission apparatuses to a rectenna base station and received by the rectenna base station to generate power. In this conventional wireless power transmission system, the rectenna base station has a rectenna that receives microwaves, a pilot signal transmission antenna that transmits a pilot signal to the power transmission device, and a power value received by the rectenna so that the power value received by the rectenna increases. The phase monitoring control unit generates a command signal for changing the phase of the power transmission device by designating the identification code of the transmission device. Further, the power transmission device detects a plurality of transmission antenna elements that transmit microwaves to the rectenna base station, a pilot signal reception antenna that receives a pilot signal, and an arrival direction of a pilot signal received by the pilot signal reception antenna. From a tracking receiver, a beam drive control unit that adjusts the phase so that the directions of microwaves transmitted from a plurality of transmission antenna elements are directed in the direction of arrival of pilot signals detected by the tracking receiver, and a phase monitoring control unit And a phase controller that changes the phase of the microwave when the identification code matches the stored identification code.

特開2010−004324号公報JP 2010-004324 A

特許文献1に記載された従来の無線電力伝送システムは、レクテナ基地局で受信されるマイクロ波の電力が閾値を下回る場合に、電力送信装置の位相を再設定する手順が開示されているが、その手法は、各電力送信装置のすべてを順次位相変更し、最良な電力量が得られるまで繰り返していくというものであり、位相調整に時間がかかってしまうことにより、結果的に送電効率を劣化させてしまうという問題点や、周波数の高い位相変動要素には対応することができないという問題点もあった。また、各電力送信装置の位相調整において、各電力送信装置をすべて同等と扱うのではなく、一定の基準を設けることによって、位相調整の安定さを増し、マイクロ波ビームの収束性を高めることのできる位相調整方法を案出することが課題となっていた。また、電力送信装置側で受ける太陽光エネルギーの変化によっても位相調整精度が変化してしまうという問題点もあった。   The conventional wireless power transmission system described in Patent Document 1 discloses a procedure for resetting the phase of the power transmission device when the power of the microwave received by the rectenna base station is lower than the threshold. The method is to sequentially change the phase of all the power transmission devices and repeat until the best amount of power is obtained, and phase adjustment takes time, resulting in degradation of transmission efficiency. There is also a problem that it is not possible to cope with a phase fluctuation element having a high frequency or a phase having a high frequency. In addition, in the phase adjustment of each power transmission device, not all the power transmission devices are treated as equivalent, but by providing a certain reference, the stability of the phase adjustment is increased and the convergence of the microwave beam is increased. It has been a problem to devise a phase adjustment method that can be used. In addition, there is a problem in that the phase adjustment accuracy changes due to a change in solar energy received on the power transmission device side.

この発明は、上記のような問題点や課題を解決するためになされたもので、電力送信装置での位相調整を短時間で行うことにより送電効率が良く、比較的高周波の変動要素にも対応することができ、また、マイクロ波ビームの収束性の良い無線電力伝送システム、レクテナ基地局及び電力送信装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems and problems, and by performing phase adjustment in the power transmission device in a short time, the power transmission efficiency is good, and it also supports relatively high-frequency fluctuation elements. It is another object of the present invention to provide a wireless power transmission system, a rectenna base station, and a power transmission apparatus that can perform the microwave beam convergence.

この発明に係る無線電力伝送システムは、電力送信装置からレクテナ基地局にマイクロ波を送信し、上記レクテナ基地局で受信して電力を生成する無線電力伝送システムにおいて、上記電力送信装置は、送信するマイクロ波の位相の基準となる基準送電パネルと、この基準送信パネル以外の複数の送電パネルとを具備し、上記レクテナ基地局は、上記基準送電パネル及び上記複数の送電パネルから送信されたマイクロ波を受信整流して電力を生成するレクテナと、上記複数の送電パネルの位相を変更する位相制御信号を生成する位相制御部とを具備し、上記位相制御部は、上記複数の送電パネルのうちの1の送電パネルについて、送信マイクロ波の位相を1段分変更させ、上記基準送電パネル及び上記送信マイクロ波の位相を1段分変更させた送電パネルを含む上記複数の送電パネルから送信されたマイクロ波の送電効率が改善される場合には上記送信マイクロ波の位相を1段分変更させた送電パネルの位相をのままとし、上記基準送電パネル及び上記送信マイクロ波の位相を1段分変更させた送電パネルを含む上記複数の送電パネルから送信されたマイクロ波の送電効率が改善されない場合には変更前の位相に戻す位相調整を行い、その後、上記位相調整を上記複数の送電パネルのうちの2の送電パネルについて行うことで、順次、上記複数の送電パネルに対して上記位相調整を実施するものである。また、上記位相制御部を上記電力送信装置側に設けることもできるものである。 A wireless power transmission system according to the present invention is a wireless power transmission system in which a microwave is transmitted from a power transmission device to a rectenna base station, and is received by the rectenna base station to generate power. The power transmission device transmits A reference power transmission panel serving as a reference for the phase of the microwave, and a plurality of power transmission panels other than the reference transmission panel, wherein the rectenna base station transmits the microwaves transmitted from the reference power transmission panel and the plurality of power transmission panels. And a phase control unit that generates a phase control signal for changing the phase of the plurality of power transmission panels. The phase control unit includes: About 1 of the power transmission panel, the phase of the transmission microwave is changed one stage, the reference transmission panel and the transmission phases of microwaves is changed one stage The phase of the transmission panel is changed one stage the phase of the transmitted microwaves in the case of power transmission efficiency of the microwave transmitted from the plurality of power transmission panel is improved and remains fully including power panel, the reference When the power transmission efficiency of the microwaves transmitted from the plurality of power transmission panels including the power transmission panel and the power transmission panel in which the phase of the transmission microwave is changed by one stage is not improved, phase adjustment is performed to return to the phase before the change. Then, the phase adjustment is sequentially performed on the plurality of power transmission panels by performing the phase adjustment on two power transmission panels among the plurality of power transmission panels. In addition, the phase control unit can be provided on the power transmission device side.

この発明によれば、位相制御部によって、複数の送電パネルのうちの1の送電パネルについて、送信マイクロ波の位相を1段分変更させ、基準送電パネル及び送信マイクロ波の位相を1段分変更させた送電パネルを含む複数の送電パネルから送信されたマイクロ波の送電効率が改善される場合には位相をそのままとし、送電効率が改善されない場合には変更前の位相に戻す位相調整を行い、その後、位相調整を複数の送電パネルのうちの2の送電パネルについて行うことで、順次、複数の送電パネルに対して位相調整を実施するので、位相調整を短時間に行うことができ、このことにより、送電パネルのより高い周波数の位相ずれの補正に有効である。 According to the present invention, the phase control unit changes the phase of the transmission microwave by one stage and changes the phase of the reference power transmission panel and the transmission microwave by one stage with respect to one of the plurality of power transmission panels. If the transmission efficiency of microwaves transmitted from a plurality of transmission panels including the transmitted transmission panel is improved, leave the phase as it is, and if the transmission efficiency is not improved, adjust the phase to return to the phase before the change, After that, by performing phase adjustment on two of the plurality of power transmission panels, the phase adjustment is sequentially performed on the plurality of power transmission panels, so that the phase adjustment can be performed in a short time. Therefore, it is effective for correcting a phase shift of a higher frequency of the power transmission panel.

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全体構成を表す構成図である。It is a block diagram showing the whole structure of the wireless power transmission system which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る無線電力伝送システムにおける位相制御処理を表す処理フローチャートである。It is a process flowchart showing the phase control process in the wireless power transmission system concerning Embodiment 1 of this invention. 送電パネルの1つのモデルとそのビームパターンを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one model of the power transmission panel, and its beam pattern. 付与するランダムな位相誤差と位相調整による送電強度改善を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the random phase error to provide and power transmission intensity improvement by phase adjustment. 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全体構成を表す構成図である。It is a block diagram showing the whole structure of the wireless power transmission system which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2に係る無線電力伝送システムにおける位相制御処理を表す処理フローチャートである。It is a process flowchart showing the phase control process in the wireless power transmission system concerning Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3に係る無線電力伝送システムの全体構成を表す構成図である。It is a block diagram showing the whole structure of the wireless power transmission system which concerns on Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4に係る無線電力伝送システム内に設ける位相制御部の構成を表す構成図である。It is a block diagram showing the structure of the phase control part provided in the wireless power transmission system which concerns on Embodiment 4 of this invention.

実施の形態1   Embodiment 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、レクテナ基地局及び電力送信装置について図1乃至図4を用いて説明する。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の全体構成を表す構成図である。図1(a)は電力送信装置が結合して配置されるものであり、図1(b)は電力送信装置が離散的に配置されるものである。図1(a)において、1は電力送信装置であり、2はレクテナ基地局である。電力送信装置1において、3は基準送電パネル、4は基準送電パネル3以外の送電パネルであり、5は基準送電パネル3及び送電パネル4が結合される構造体、6はレクテナ基地局2との通信部、7は制御部である。制御部7は、基準信号源を有しており各基準送電パネル3及び送電パネル4へ基準信号を供給し、通信部6を介して送受信する制御信号の信号処理回路などを有する。また、電力送信装置1は人工衛星や飛行船などの飛翔体に搭載され、飛翔体の位置姿勢制御回路8から制御部7へ位置姿勢情報を入力する。なお、図1(a)において、送電パネルは基準送電パネルとそれ以外の送電パネルを合わせて4台としているが、この台数は4台に限られるものではない。図1(b)の離散配置型では、宇宙空間に配置される複数の発電衛星にそれぞれ基準送電パネル3と送電パネル4が搭載され、また統制衛星に通信部6や制御部7が搭載され、統制衛星から各発電衛星へ基準信号や制御信号が供給される構成の電力送信装置となっている。以下、主として図1(a)の構成に基づき各実施の形態についての説明を行うが、図1(b)の構成でも同様である。   A wireless power transmission system, a rectenna base station, and a power transmission apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a wireless power transmission system according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1A shows a configuration in which power transmission apparatuses are combined and FIG. 1B shows a configuration in which power transmission apparatuses are discretely arranged. In FIG. 1 (a), 1 is a power transmission device and 2 is a rectenna base station. In the power transmission apparatus 1, 3 is a reference power transmission panel, 4 is a power transmission panel other than the reference power transmission panel 3, 5 is a structure to which the reference power transmission panel 3 and the power transmission panel 4 are coupled, and 6 is a rectenna base station 2. A communication unit 7 is a control unit. The control unit 7 includes a reference signal source, supplies a reference signal to each reference power transmission panel 3 and the power transmission panel 4, and includes a signal processing circuit for a control signal transmitted and received via the communication unit 6. The power transmission device 1 is mounted on a flying object such as an artificial satellite or an airship, and inputs position and orientation information from the position and orientation control circuit 8 of the flying object to the control unit 7. In FIG. 1A, the power transmission panel includes four reference power transmission panels and other power transmission panels, but this number is not limited to four. In the discrete arrangement type of FIG. 1B, the reference power transmission panel 3 and the power transmission panel 4 are mounted on a plurality of power generation satellites arranged in outer space, respectively, and the communication unit 6 and the control unit 7 are mounted on the control satellite. The power transmission device is configured to supply a reference signal and a control signal from the control satellite to each power generation satellite. Hereinafter, each embodiment will be described mainly based on the configuration of FIG. 1A, but the same applies to the configuration of FIG.

レクテナ基地局2において、9は電力送信装置1の基準送電パネル3及び送電パネル4からのマイクロ波を受信し、整流合成して電力を生成するレクテナであり、10はレクテナ9で受信したマイクロ波のRF信号の振幅及び位相や、受信電力値などの受電電力情報に基づき、基準送電パネル3及び送電パネル4の位相を制御するための制御信号を生成する位相制御部である。また、11は電力送信装置1との間で制御信号の送受信を行う通信部である。   In the rectenna base station 2, 9 is a rectenna that receives microwaves from the reference power transmission panel 3 and the power transmission panel 4 of the power transmission device 1 and generates power by rectifying and synthesizing. 10 is a microwave received by the rectenna 9. It is a phase control part which produces | generates the control signal for controlling the phase of the reference | standard power transmission panel 3 and the power transmission panel 4 based on received power information, such as an amplitude and phase of RF signal of this, and received power value. Reference numeral 11 denotes a communication unit that transmits and receives control signals to and from the power transmission device 1.

つぎに動作について説明する。基準送電パネル3及び各送電パネル4では、それぞれ制御部7からの制御信号に基づき、各パネルごとに設けられた移相器により高周波基準信号を位相調整する。位相調整された高周波信号は、各パネル内の分配回路により分配された後、増幅器により増幅し、パネル前面にアレイ状に配置したアンテナ素子から空間へ放射される。増幅器を駆動する電力は、図示しない光電変換部により太陽光のエネルギーを電力変換して得られる。基準送電パネル3及び各送電パネル4からレクテナ基地局2へ向けて送信されるマイクロ波の位相を揃えることにより、送電電磁波のエネルギーが収束してマイクロ波ビームが形成され、レクテナ基地局2へ有効に送電することができる。   Next, the operation will be described. In the reference power transmission panel 3 and each power transmission panel 4, the phase of the high-frequency reference signal is adjusted by a phase shifter provided for each panel based on the control signal from the control unit 7. The phase-adjusted high-frequency signal is distributed by a distribution circuit in each panel, then amplified by an amplifier, and radiated into the space from antenna elements arranged in an array on the front surface of the panel. Electric power for driving the amplifier is obtained by converting solar energy into electric power by a photoelectric conversion unit (not shown). By aligning the phases of the microwaves transmitted from the reference power transmission panel 3 and each power transmission panel 4 to the rectenna base station 2, the energy of the transmitted electromagnetic waves converges to form a microwave beam, which is effective for the rectenna base station 2. Can be transmitted.

各送電パネルの位相制御は、レクテナ9から位相制御部10へ出力される受電電力情報に基づき実施され、位相制御部10から出力される位相制御信号は、通信部11から送信され、電力送信装置1側の通信部6により受信される。レクテナ9から出力される受電電力情報には、電力送信装置1での太陽光からの発電電力の変動成分が重乗される。この発電電力の変動成分が大きい場合には、受電電力が各送電パネルの位相設定による成分が支配的となるよう、電力送信装置1での発電電力情報を通信部6によって、電力送信装置1側からレクテナ基地局2側へ送信する。位相制御部10は発電電力情報から受電電力情報を差引くことで、送電に関わる損出量を算出し、送電効率=レクテナ受電量/発電量が最大と成るように、各送電パネルの位相を調整する。発電電力の変動成分が小さい場合には、受電電力を以って送電効率に換えても良い。   The phase control of each power transmission panel is performed based on the received power information output from the rectenna 9 to the phase control unit 10, and the phase control signal output from the phase control unit 10 is transmitted from the communication unit 11, and the power transmission device Received by the communication unit 6 on the first side. The received power information output from the rectenna 9 is multiplied by a fluctuation component of the generated power from sunlight in the power transmission device 1. When the fluctuation component of the generated power is large, the generated power information in the power transmission device 1 is transmitted to the power transmission device 1 side by the communication unit 6 so that the received power becomes dominant due to the phase setting of each power transmission panel. To the rectenna base station 2 side. The phase control unit 10 subtracts the received power information from the generated power information to calculate a loss amount related to power transmission, and sets the phase of each power transmission panel so that power transmission efficiency = rectenna received power / power generation amount is maximized. adjust. When the fluctuation component of the generated power is small, the power transmission efficiency may be changed using the received power.

次に、位相制御部10にて実施される位相制御の方式について説明する。まず、電力送信装置1の各送電パネルは、基準送電パネル3とそれ以外の送電パネル4とに分類して位相制御を行うことになる。電力送信装置1が搭載される人工衛星やその他の飛翔体の運動を考えると、その飛翔体が全体として姿勢変動して回転変位を生じ、この回転変位に伴って各送電パネルの位置が変化し、各送電パネルから送信されるマイクロ波の位相がずれてしまうことが考えられる。そこで、電力送信装置1が搭載される飛翔体の重心位置に近い場所に位置し、他のパネルに比して構造的により強固に支持し得る送電パネルを基準送電パネル3とする。この基準送電パネル3を送電するマイクロ波の位相の基準とし、他の送電パネルパネル4を基準送電パネル3に対して位相調整することによって、安定した位相制御が可能になる。ただし、全ての送電パネルがそれぞれ独立した飛翔体に搭載される場合には、何れのパネルを基準送電パネルとして定義しても良い。   Next, a phase control method performed by the phase control unit 10 will be described. First, each power transmission panel of the power transmission device 1 is classified into the reference power transmission panel 3 and the other power transmission panels 4 to perform phase control. Considering the motion of an artificial satellite or other flying object on which the power transmission device 1 is mounted, the attitude of the flying object changes as a whole to cause rotational displacement, and the position of each power transmission panel changes with this rotational displacement. It is conceivable that the phases of the microwaves transmitted from each power transmission panel are shifted. Therefore, a power transmission panel that is located near the center of gravity of the flying object on which the power transmission device 1 is mounted and that can be structurally and more firmly supported than other panels is referred to as a reference power transmission panel 3. By using this reference power transmission panel 3 as a reference for the phase of the microwaves and adjusting the phase of the other power transmission panel 4 with respect to the reference power transmission panel 3, stable phase control can be performed. However, when all the power transmission panels are mounted on independent flying bodies, any panel may be defined as the reference power transmission panel.

位相の基準としての基準送電パネル3は位相調整のために位相を変更する必要は無いが、飛翔体が具備する位置姿勢制御回路8からの位置姿勢情報により、全送電パネルの位相更新周期よりも短い周期で変動する基準送電パネル3のレクテナ9との相対的な位置変化量を位相制御部10にて演算し、基準送電パネル3からの送電マイクロ波が位相変動しないように基準送電パネル3の位相調整を実施する。この基準送電パネル3の位相調整によって、他の送電パネル4の位相調整の誤差を抑え、位相調整精度を向上することが出来る。ここで、基準送電パネル3の位置変化量を送電マイクロ波の位相に換算するためには、位置変化量をマイクロ波の波長で割算すればよい。なお、位置姿勢情報は、電力送信装置1の通信部6から送信され、レクテナ基地局2の通信部11にて受信し、位相制御部10へ入力する。また、基準送電パネル3以外の送電パネル4においても同様に短い周期の変動を補償することにより、位相調整の誤差を抑え、位相調整精度を向上することができる。位置姿勢制御回路8の情報が得られない場合、或いは位置や姿勢の変動が少ない場合には、位置姿勢情報を用いず補償制御しなくても良い。   The reference power transmission panel 3 as a phase reference does not need to be changed in phase for phase adjustment, but the position and orientation information from the position and orientation control circuit 8 included in the flying object is longer than the phase update period of all the power transmission panels. The phase control unit 10 calculates a relative position change amount of the reference power transmission panel 3 that fluctuates in a short cycle with the rectenna 9 so that the transmission power microwaves from the reference power transmission panel 3 do not fluctuate in phase. Perform phase adjustment. By adjusting the phase of the reference power transmission panel 3, errors in phase adjustment of other power transmission panels 4 can be suppressed and the phase adjustment accuracy can be improved. Here, in order to convert the position change amount of the reference power transmission panel 3 into the phase of the power transmission microwave, the position change amount may be divided by the wavelength of the microwave. The position and orientation information is transmitted from the communication unit 6 of the power transmission device 1, received by the communication unit 11 of the rectenna base station 2, and input to the phase control unit 10. Similarly, in the power transmission panels 4 other than the reference power transmission panel 3, by compensating for short cycle fluctuations, it is possible to suppress phase adjustment errors and improve phase adjustment accuracy. When the information of the position / orientation control circuit 8 cannot be obtained, or when the variation of the position and orientation is small, the compensation control may not be performed without using the position / orientation information.

図2は、実施の形態1に係る無線電力伝送システムにおける位相制御処理を表す処理フローチャートである。ここで、基準送電パネル3以外の送電パネル4の台数をnとし、送電パネルごとに識別符号を有するものとする。また、各送電パネル4の位相調整は高周波基準信号を移相する移相器によって行うものとする。例えば5ビット移相器を用いる場合には32段階の位相設定が可能であり、このような多段設定可能な移相器の1段分を、指定する極性方向(+か−方向)に変更する制御信号を位相制御部10にて生成する。この極性方向は、位相制御部10において送電パネル4ごとに記憶しているものとし、位相制御処理の中で適宜設定変更されていくが、まったくの初期状態においては、プリセットしたデフォルト極性方向(例えば一律に+方向)が記憶されているものとする。   FIG. 2 is a process flowchart showing a phase control process in the wireless power transmission system according to the first embodiment. Here, the number of power transmission panels 4 other than the reference power transmission panel 3 is n, and each power transmission panel has an identification code. The phase adjustment of each power transmission panel 4 is performed by a phase shifter that shifts the phase of the high-frequency reference signal. For example, when a 5-bit phase shifter is used, 32 stages of phase setting are possible, and one stage of such a multistage settable phase shifter is changed to a designated polarity direction (+ or-direction). A control signal is generated by the phase controller 10. This polarity direction is assumed to be stored for each power transmission panel 4 in the phase control unit 10 and is appropriately set and changed in the phase control process. However, in a completely initial state, a preset default polarity direction (for example, It is assumed that + direction is uniformly stored.

まず、図2のステップS1において送電パネル4に対応するループ値kを1に設定し、ステップS2において、位相制御部10にてk番目の識別符号(k)、極性方向(k)を読み込む。つぎにステップS3において、位相制御部10にて識別符号(k)、極性方向(k)を記述した位相制御信号を生成し、通信部11より送信する。ステップS4において、電力送信装置1側では、通信部6により位相制御信号を受信して識別符号(k)及び極性方向(k)を再生し、制御部7にて識別符号(k)の送電パネル4について再生された極性方向(k)に位相を1段分変更する。   First, in step S1 of FIG. 2, the loop value k corresponding to the power transmission panel 4 is set to 1, and in step S2, the k-th identification code (k) and the polarity direction (k) are read by the phase controller 10. Next, in step S <b> 3, the phase control unit 10 generates a phase control signal describing the identification code (k) and the polarity direction (k), and transmits it from the communication unit 11. In step S4, on the power transmission device 1 side, the communication unit 6 receives the phase control signal to reproduce the identification code (k) and the polarity direction (k), and the control unit 7 transmits the identification code (k) power transmission panel. The phase is changed by one stage in the polarity direction (k) reproduced for 4.

つぎに、ステップS5により、レクテナ9にて受信した電力を測定し(位相変更の前後で測定されているものとする)、送電効率が改善されたかどうかを位相制御部10にて判定する。送電効率が改善されていない場合には、ステップS6に移行して極性方向(k)を反転し、続いて、ステップS7において、位相制御部10にて識別符号(k)、極性方向(k)を記述した位相制御信号を生成し、通信部11より送信する。さらに、ステップS8において、電力送信装置1側では、通信部6により位相制御信号を受信して識別符号(k)及び極性方向(k)を再生し、制御部7にて識別符号(k)の送電パネル4について再生された極性方向(k)に位相を1段分変更する。これらの処理により、送電効率が改善されていない場合に、識別符号(k)の送電パネル4の位相が元に戻ったことになる。その後、ステップS9に移行してループ値kを1つ進める。   Next, in step S5, the power received by the rectenna 9 is measured (measured before and after the phase change), and the phase control unit 10 determines whether or not the power transmission efficiency has been improved. If the power transmission efficiency is not improved, the process proceeds to step S6 to reverse the polarity direction (k), and then in step S7, the phase control unit 10 identifies the identification code (k) and the polarity direction (k). Is generated and transmitted from the communication unit 11. Further, in step S8, on the power transmission device 1 side, the communication unit 6 receives the phase control signal, reproduces the identification code (k) and the polarity direction (k), and the control unit 7 sets the identification code (k). The phase is changed by one stage in the polarity direction (k) regenerated for the power transmission panel 4. By these processes, when the power transmission efficiency is not improved, the phase of the power transmission panel 4 of the identification code (k) is restored. Thereafter, the process proceeds to step S9 to advance the loop value k by one.

また、ステップS5において送電効率が改善されていると判定した場合にもステップS9に移行してループ値kを1進め、ステップS9の後、ステップS10に移行し、ループ値kが送電パネル4の台数nを超えていれば、ステップS11にてループ値kを1に再設定する。ステップS10及びステップS11の後、ステップS2に戻ることにより、順次送電パネル4の位相制御が繰り返される。なお、この図2の処理フローチャートは無限にループしているが、適宜割り込み処理を入れて中断することができる。   In addition, when it is determined in step S5 that the power transmission efficiency is improved, the process proceeds to step S9 and the loop value k is advanced by 1. After step S9, the process proceeds to step S10, and the loop value k is equal to that of the power transmission panel 4. If it exceeds the number n, the loop value k is reset to 1 in step S11. After step S10 and step S11, the phase control of the power transmission panel 4 is sequentially repeated by returning to step S2. Note that the processing flowchart of FIG. 2 loops infinitely, but can be interrupted with appropriate interrupt processing.

以上のように、送電パネル4の位相を1段分調整した後、直ぐに次の送電パネルに位相制御を移行するため、送電パネル4の位相制御1回当たりの位相調整量は少ないが、送電パネル4全数の位相制御は短時間に完了する。このことにより、送電パネルのより高い周波数の位相ずれの補正に有効であり、位相補正精度がよくなる。また、位相の操作量を1段に抑えているため、位相調整を実施していても送電ビームに与える影響が少なく、送電しながら同時に位相調整を実施しても送電効率を大きく損なうことが無い。また、目標受電設備以外への干渉強度も同時に抑えることが出来る。さらに、この位相制御処理によれば、各送電パネル4に対して、前回の位相制御の結果から位相が改善する可能性が高い位相制御方向を記憶しているため、無作為に位相を変更する場合よりも確実に位相調整が可能である。   As described above, after adjusting the phase of the power transmission panel 4 by one stage, the phase control is immediately shifted to the next power transmission panel, so that the amount of phase adjustment per phase control of the power transmission panel 4 is small. 4 Phase control of all numbers is completed in a short time. This is effective for correcting a phase shift of a higher frequency of the power transmission panel, and improves the phase correction accuracy. In addition, since the phase operation amount is suppressed to one stage, even if phase adjustment is performed, there is little effect on the transmission beam, and even if phase adjustment is performed simultaneously with power transmission, power transmission efficiency is not significantly impaired. . Moreover, the interference intensity other than the target power receiving equipment can be suppressed at the same time. Furthermore, according to this phase control process, since the phase control direction with a high possibility that a phase will improve from the result of the last phase control is memorize | stored with respect to each power transmission panel 4, a phase is changed at random. Phase adjustment can be performed more reliably than in the case.

なお、複数の送電パネル4を1つの組として、送電パネル4の全体を複数の組に分け、1つの組ごとに送電パネル4の位相を同時に1段分変更していく位相調整を行うこともできる。   In addition, the plurality of power transmission panels 4 may be set as one group, and the entire power transmission panel 4 may be divided into a plurality of groups, and phase adjustment may be performed by simultaneously changing the phase of the power transmission panel 4 by one stage for each group. it can.

図3は送電パネルの1つのモデルとそのビームパターンを示す模式図である。図3(a)に示す送電パネル4は、8パネル×8パネルの正方配列を有する全64台の送電パネルからなる。図3(b)はこの送電パネル4のビームパターンを示す模式図であり、実線太線で示されるDATA0は、64台の送電パネルからの放射マイクロ波の位相が完全に一致している状態のビームパターンを示している。また、図3(b)の実線細線で示されるDATA1は、左下隅の4台の送電パネルのみ位相をずらした状態でのビームパターンを示している。このモデルでは、任意の送電パネルの位相をずらした状態でのビームパターンを求めることができるものである。   FIG. 3 is a schematic diagram showing one model of the power transmission panel and its beam pattern. The power transmission panel 4 shown in FIG. 3A is composed of a total of 64 power transmission panels having a square arrangement of 8 panels × 8 panels. FIG. 3B is a schematic diagram showing a beam pattern of the power transmission panel 4, and DATA 0 indicated by a solid line is a beam in a state where the phases of the radiated microwaves from the 64 power transmission panels are completely matched. The pattern is shown. Further, DATA1 indicated by a solid thin line in FIG. 3B indicates a beam pattern in a state where only four power transmission panels in the lower left corner are shifted in phase. In this model, the beam pattern in a state where the phase of an arbitrary power transmission panel is shifted can be obtained.

つぎに図3に示した送電パネルモデルにランダムな位相誤差を与えて、この発明による位相調整を行う。図4は、付与するランダムな位相誤差と位相調整による送電強度改善を示す模式図である。図4(a)には、64台の各パネルにランダムに位相誤差を与えた5ケースの位相誤差(絶対値)の平均値を示す。この5ケースにおいて、各パネルを5ビット移相器(位相設定32段階)を用いて位相調整すると、図4(b)に示すように、位相調整回数ごとに送電強度が改善されていくことがわかる。ここで、64台のパネルのうち1台を基準送電パネルとして位相調整を行わず、他の63台の送電パネルにつき図2に示した位相調整フローにより位相調整を行っていく。図4(b)に示す位相調整回数とは、ループ値kが1から63まで一巡したときに1回と数えるものである。図4(b)によれば、位相調整15回目でほぼ位相調整が完了することがわかる。なお、図4(b)で用いる送電強度指標とは、送電パネルの位相が揃っている状態でのビーム強度の中心最大値に対する、送電パネルに位相誤差が生じている状態でのビーム強度(最大値)の劣化値をdBで表したものであり、送電強度指標が0dBになると送電パネルの位相が揃っている状態に戻っていることを表すものである。   Next, a random phase error is given to the power transmission panel model shown in FIG. 3, and phase adjustment according to the present invention is performed. FIG. 4 is a schematic diagram showing transmission phase improvement by random phase error to be applied and phase adjustment. FIG. 4A shows an average value of phase errors (absolute values) in 5 cases in which phase errors are randomly given to 64 panels. In these 5 cases, if each panel is phase-adjusted using a 5-bit phase shifter (32 stages of phase setting), as shown in FIG. 4B, the power transmission intensity may be improved for each number of phase adjustments. Recognize. Here, one of the 64 panels is used as a reference power transmission panel, and phase adjustment is not performed, but phase adjustment is performed on the other 63 power transmission panels according to the phase adjustment flow shown in FIG. The number of phase adjustments shown in FIG. 4B is counted as one when the loop value k makes a round from 1 to 63. According to FIG. 4B, it can be seen that the phase adjustment is almost completed at the 15th phase adjustment. Note that the transmission intensity index used in FIG. 4B is the beam intensity (maximum of the beam intensity when the phase error occurs in the transmission panel with respect to the center maximum value of the beam intensity when the phases of the transmission panel are aligned. Value) is expressed in dB, and when the transmission intensity index becomes 0 dB, it indicates that the phase of the power transmission panel is restored.

実施の形態2   Embodiment 2

この発明の実施の形態2に係る無線電力伝送システム、レクテナ基地局及び電力送信装置について図5及び図6を用いて説明する。図5は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全体構成を表す構成図である。図5において、12は電力送信装置1側に設けた位相制御部であり、13はレクテナ基地局2側においてレクテナ9の受電電力情報を信号処理して通信部11へ出力する信号処理部である。図2において、図1と同一の符号を付した回路及び部分は、図1におけるそれらの回路及び部分と同一又は相当する回路及び部分である。   A wireless power transmission system, a rectenna base station, and a power transmission apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 is a block diagram showing the overall configuration of a wireless power transmission system according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 5, 12 is a phase control unit provided on the power transmission apparatus 1 side, and 13 is a signal processing unit that performs signal processing on received power information of the rectenna 9 on the rectenna base station 2 side and outputs it to the communication unit 11. . 2, circuits and portions having the same reference numerals as those in FIG. 1 are the same or corresponding circuits and portions as those circuits and portions in FIG.

この発明の実施の形態2に係る無線電力伝送システムにおける位相制御処理について図6により説明する。図6は実施の形態2に係る無線電力伝送システムにおける位相制御処理を表す処理フローチャートである。   A phase control process in the wireless power transmission system according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a process flowchart showing a phase control process in the wireless power transmission system according to the second embodiment.

まず、図6のステップS12において送電パネル4に対応するループ値kを1に設定し、ステップS13において、位相制御部12にてk番目の識別符号(k)、極性方向(k)を読み込む。つぎにステップS14において、位相制御部12にて識別符号(k)、極性方向(k)を記述した位相制御指令を生成して制御部7へ出力し、制御部7にて識別符号(k)の送電パネル4について極性方向(k)に位相を1段分変更する。   First, in step S12 of FIG. 6, the loop value k corresponding to the power transmission panel 4 is set to 1, and in step S13, the phase control unit 12 reads the kth identification code (k) and the polarity direction (k). In step S14, the phase control unit 12 generates a phase control command describing the identification code (k) and the polarity direction (k), and outputs the phase control command to the control unit 7. The control unit 7 generates the identification code (k). The phase of the power transmission panel 4 is changed by one step in the polarity direction (k).

つぎに、ステップS15により、レクテナ9での受電電力情報を通信部6にて受信する。ここで、受電電力情報は、一定の時間間隔でレクテナ基地局2の通信部11から送信されているものとしている。受信した受電電力情報に基づき、ステップS16により、受電効率が改善されたかどうかを位相制御部12にて判定する。送電効率が改善されていない場合には、ステップS17に移行して極性方向(k)を反転し、続いて、ステップS18において、位相制御部12にて識別符号(k)、極性方向(k)を記述した位相制御指令を生成して制御部7へ出力し、制御部7にて識別符号(k)の送電パネル4について極性方向(k)に位相を1段分変更する。これらの処理により、送電効率が改善されていない場合に、識別符号(k)の送電パネル4の位相が元に戻ったことになる。その後、ステップS19に移行してループ値kを1つ進める。   Next, received power information in the rectenna 9 is received by the communication unit 6 in step S15. Here, it is assumed that the received power information is transmitted from the communication unit 11 of the rectenna base station 2 at regular time intervals. Based on the received power information, the phase control unit 12 determines whether the power receiving efficiency has been improved in step S16. If the power transmission efficiency is not improved, the process proceeds to step S17 to reverse the polarity direction (k), and then in step S18, the phase control unit 12 identifies the identification code (k) and the polarity direction (k). Is output to the control unit 7, and the control unit 7 changes the phase of the power transmission panel 4 with the identification code (k) by one stage in the polarity direction (k). By these processes, when the power transmission efficiency is not improved, the phase of the power transmission panel 4 of the identification code (k) is restored. Thereafter, the process proceeds to step S19 to advance the loop value k by one.

また、ステップS16において送電効率が改善されていると判定した場合にもステップS19に移行してループ値kを1進め、ステップS19の後、ステップS20に移行し、ループ値kが送電パネル4の台数nを超えていれば、ステップS21にてループ値kを1に再設定する。ステップS20及びステップS21の後、ステップS13に戻ることにより、順次送電パネル4の位相制御が繰り返される。なお、この図6の処理フローチャートは無限にループしているが、適宜割り込み処理を入れて中断することができる。   In addition, when it is determined in step S16 that the power transmission efficiency is improved, the process proceeds to step S19 to advance the loop value k by 1, and after step S19, the process proceeds to step S20. If the number n is exceeded, the loop value k is reset to 1 in step S21. By returning to step S13 after step S20 and step S21, the phase control of the power transmission panel 4 is sequentially repeated. Note that the processing flowchart of FIG. 6 loops infinitely, but can be interrupted with appropriate interrupt processing.

無線電力伝送システムの位相制御処理が、単純な処理フローチャートで記述され、複雑な計算を必要としないことから、小規模な信号処理回路系で実現することが可能である。この実施の形態2では、そのような小規模な処理回路系からなる位相制御部12を電力送信装置1側に配置するものであり、飛翔体の搭載制限範囲内での装置の構築が十分に可能である。位相制御部12が電力送信装置1側にあることによって、レクテナ基地局2側と電力送信装置1側との間の通信は、この発明の位相制御に関する限り、受電電力情報のみで良く、通信情報量を少なくすることができるとともに、通信部6及び通信部11もより簡易な機器で構成することができる。   Since the phase control processing of the wireless power transmission system is described by a simple processing flowchart and does not require complicated calculation, it can be realized by a small signal processing circuit system. In the second embodiment, the phase control unit 12 composed of such a small processing circuit system is arranged on the power transmission device 1 side, and it is sufficient to construct the device within the mounting limit range of the flying object. Is possible. Since the phase control unit 12 is on the power transmission device 1 side, the communication between the rectenna base station 2 side and the power transmission device 1 side may be only the received power information as far as the phase control of the present invention is concerned. The amount can be reduced, and the communication unit 6 and the communication unit 11 can also be configured with simpler devices.

実施の形態3   Embodiment 3

この発明の実施の形態1及び2においては、基準送電パネル3及びそれ以外の送電パネル4がそれぞれ構造的に分離して配置するような構成で図1及び図5に記述しているが、図7に示すように1つの送電パネル構造14の部分領域として、基準送電パネル3及びそれ以外の送電パネル4を構成してもよい。このような基準送電パネル3及びそれ以外の送電パネル4を領域としてもつ送電パネル構造14であっても、基準送電パネル3及びそれ以外の送電パネル4部分のそれぞれに移相機能を持たせることによって、実施の形態1及び2において説明した無線電力伝送システムの位相制御処理を行うことができる。この場合、送電パネルの分割パターンは固定である必要は無く運用中に制御器で変更することが可能である。   In the first and second embodiments of the present invention, the reference power transmission panel 3 and the other power transmission panels 4 are described in FIGS. 1 and 5 in such a configuration that they are structurally separated from each other. 7, the reference power transmission panel 3 and other power transmission panels 4 may be configured as a partial region of one power transmission panel structure 14. Even in the power transmission panel structure 14 having the reference power transmission panel 3 and other power transmission panels 4 as regions, the reference power transmission panel 3 and the other power transmission panel 4 portions have a phase shift function. The phase control processing of the wireless power transmission system described in Embodiments 1 and 2 can be performed. In this case, the division pattern of the power transmission panel does not need to be fixed and can be changed by the controller during operation.

実施の形態4   Embodiment 4

この発明の実施の形態4に係る無線電力伝送システム、レクテナ基地局及び電力送信装置について図8を用いて説明する。図8はこの発明の実施の形態4に係る無線電力伝送システム内に設ける位相制御部の構成を表す構成図である。図8において15は位相制御部であり、実施の形態1及び実施の形態2における図1及び図5に示した位相制御部10及び位相制御部12に代替されるものである。位相制御部15において、16は送電パネル4の位相を変更する制御信号(指令)を生成して図1の場合には通信部11へ、図5の場合には制御部7へ出力し、レクテナ9からの受電電力情報に基づき送電効率が良好となるように位相制御する位相制御回路部である。17は位相制御を行う送電パネル4の順序を制御する位相制御順序制御部、18は位相制御の時間間隔及び位相制御量の制御を行う位相制御時間/制御量制御部、19は位相調整時の送電パネル4からの送信電力を制御する送信電力制御部、20は送電パネルをグループ化して送電効率改善の時間短縮を行う位相制御単位制御部である。これらの位相制御順序制御部17、位相制御時間/制御量制御部18、送信電力制御部19及び位相制御単位制御部20は、位相制御の精度や収束性を高めるための制御を行うものであり、個別にそれらの機能をON/OFFすることができるものとする。   A wireless power transmission system, a rectenna base station, and a power transmission apparatus according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the phase control unit provided in the wireless power transmission system according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 8, reference numeral 15 denotes a phase control unit, which is substituted for the phase control unit 10 and the phase control unit 12 shown in FIGS. 1 and 5 in the first and second embodiments. In the phase control unit 15, 16 generates a control signal (command) for changing the phase of the power transmission panel 4 and outputs it to the communication unit 11 in the case of FIG. 1 and to the control unit 7 in the case of FIG. 9 is a phase control circuit unit that performs phase control based on received power information from 9 so that power transmission efficiency is good. 17 is a phase control sequence control unit that controls the order of the power transmission panels 4 that perform phase control, 18 is a phase control time / control amount control unit that controls the time interval and phase control amount of phase control, and 19 is a phase adjustment time control unit. A transmission power control unit 20 that controls transmission power from the power transmission panel 4, and 20 is a phase control unit control unit that groups the power transmission panels and shortens the time for improving transmission efficiency. The phase control order control unit 17, the phase control time / control amount control unit 18, the transmission power control unit 19, and the phase control unit control unit 20 perform control for improving the accuracy and convergence of the phase control. These functions can be individually turned ON / OFF.

位相制御順序制御部17は、前回までの送電パネル4の位相制御において、各送電パネル4の位相制御量に対する送電効率の変化量を記憶しておき、次回の位相制御では、前回までの電力効率の改善効果が高い送電パネル4から位相制御を行えるように、識別符号(k)の順序を入れ替えるものである。また、位相変更の前後における電力量の変化が設定した閾値以下であり電力効率の改善効果が期待できない送電パネル4や、位相を正負いずれの方向へ制御しても送電効率が改善しない送電パネル4について、設定した回数だけ位相制御を実施しないように位相制御回路部16へ指令する。このように、送電パネル4の位相制御順序を制御することで、より高速な送電効率の改善が図られる。   The phase control sequence control unit 17 stores the amount of change in power transmission efficiency with respect to the phase control amount of each power transmission panel 4 in the phase control of the power transmission panel 4 until the previous time, and in the next phase control, the power efficiency up to the previous time is stored. The order of the identification code (k) is changed so that phase control can be performed from the power transmission panel 4 having a high improvement effect. In addition, the power transmission panel 4 in which the change in the amount of power before and after the phase change is equal to or less than the set threshold and cannot be expected to improve the power efficiency, or the power transmission panel 4 in which the power transmission efficiency is not improved even if the phase is controlled in either positive or negative direction. , The phase control circuit unit 16 is instructed not to perform the phase control for the set number of times. In this way, by controlling the phase control sequence of the power transmission panel 4, faster power transmission efficiency can be improved.

位相制御時間/制御量制御部18は、前回までの送電パネル4の位相制御において、受電側での電力効率計測時の測定周波数での測定ノイズ成分を記憶しておく。次回の位相制御では、各パネルの位相制御量に対する位相変化量がノイズ成分より大きく、電力効率の変化量が判別可能となるように、電力量の計測時間を調整し、計測値を平均化処理することでノイズ成分を低減する。また、前回までの位相変化に対する電力効率の変化量を記憶しておき、電力効率測定値のノイズ成分を低減するのに指定の閾値以上の長時間を要する場合は、指定の量だけ位相制御量を拡大する。あるいは、指定の閾値以下の短時間である場合は、指定の量位相制御量を縮小する。指定の時間以上電力効率を測定しても電力効率の変化量がノイズ成分以下で改善の判定ができない場合は、位相制御に対して電力変化が無しとする。なお、受電側の測定ノイズ成分に関しては事前に求めた値を使用しても良い。制御に使用する指定量はその送電システムにおいて最適値を決める。また、送電効率が指定の値より低い場合は、位相制御量をより大きくすることで送電効率改善の時間短縮を図る。   The phase control time / control amount control unit 18 stores the measurement noise component at the measurement frequency at the time of power efficiency measurement on the power receiving side in the phase control of the power transmission panel 4 until the previous time. In the next phase control, the amount of power change is adjusted so that the amount of phase change relative to the phase control amount of each panel is greater than the noise component, and the amount of change in power efficiency can be determined, and the measured values are averaged. This reduces the noise component. In addition, when the amount of change in power efficiency with respect to the previous phase change is stored, and it takes a long time longer than the specified threshold to reduce the noise component of the power efficiency measurement value, the phase control amount is increased by the specified amount. To enlarge. Alternatively, if the time is shorter than the specified threshold, the specified amount phase control amount is reduced. Even if the power efficiency is measured for a specified time or more and the change amount of the power efficiency is less than the noise component and improvement cannot be determined, it is determined that there is no power change with respect to the phase control. Note that a value obtained in advance may be used for the measurement noise component on the power receiving side. The specified amount used for control determines the optimum value in the power transmission system. When the power transmission efficiency is lower than the specified value, the phase control amount is increased to shorten the time for improving the power transmission efficiency.

送信電力制御部19は、送電装置運用開始時や、保守時において、各送電パネル4の位相調整がまだ実施されておらず、各送電パネル4の位相が殆ど揃っていない状況で、送電出力100%で位相調整するのが困難な場合(目標受電装置以外の地点へ電力が干渉するなどの問題を生じるため)、基準送電パネル3と位相調整中の送電パネル4以外、あるいは、基準送電パネル3と位相調整済みの送電パネル4、位相調整中の送電パネル4以外の送電を低減あるいはOFFすることにより、送電パネル4の位相を初期調整することが可能となる。また、受電レクテナ外への干渉量をより抑えるために、基準送電パネル3、及び位相調整中に電力を出力している送電パネル4を含めた全パネルの電力量を低減することも可能である。また、送信電力制御部19は、位相調整中の送電パネル4の電力に対する影響を顕現させるため、周囲のパネルの電力を調整するようにしてもよい。   The transmission power control unit 19 performs the power transmission output 100 in a situation where the phase adjustment of each power transmission panel 4 is not yet performed at the start of power transmission device operation or maintenance, and the phase of each power transmission panel 4 is almost not aligned. When it is difficult to adjust the phase by% (because a problem such as electric power interferes with a point other than the target power receiving apparatus), other than the reference power transmission panel 3 and the power transmission panel 4 being phase-adjusted, or the reference power transmission panel 3 The phase of the power transmission panel 4 can be initially adjusted by reducing or turning off power transmission other than the power transmission panel 4 whose phase has been adjusted and the power transmission panel 4 whose phase is being adjusted. In addition, in order to further suppress the amount of interference outside the power receiving rectenna, it is also possible to reduce the power amount of all panels including the reference power transmission panel 3 and the power transmission panel 4 that outputs power during phase adjustment. . Further, the transmission power control unit 19 may adjust the power of surrounding panels in order to reveal the influence on the power of the power transmission panel 4 during phase adjustment.

位相制御単位制御部20は、複数の送電パネル4をグループとし1組の送電パネルとして位相制御することで、位相制御回数に関わる位相制御単位を制御するものである。位相制御単位を広くすることで、位相制御回数の増大が抑制され、より短時間での位相調整が可能となる。前回までの位相制御結果、あるいは、先見的な調査により基準パネルに近いなど位相の変動が少ない区画の複数の送電パネルや、位相変化が共通な複数の送電パネルをグループとして纏めることで制御単位を広げることができる。また、送電効率が指定の値より低い場合に、送電パネルをグループ化して位相制御回数を抑制することにより、短時間で送電効率の改善を図ることができる。逆に、送電効率が良好な状態では、送電パネルのグループ化を縮小し、各送電パネルでより詳細な位相制御をすることによって、更に送電効率の改善を図るようにする。   The phase control unit control unit 20 controls a phase control unit related to the number of phase control by phase-controlling a plurality of power transmission panels 4 as a group as a set of power transmission panels. By widening the phase control unit, an increase in the number of phase control operations is suppressed, and phase adjustment can be performed in a shorter time. Control units can be grouped by grouping multiple power transmission panels in sections with little phase fluctuation, such as close to the reference panel based on previous phase control results or a proactive survey, and multiple power transmission panels with common phase changes. Can be spread. Further, when the power transmission efficiency is lower than the specified value, the power transmission efficiency can be improved in a short time by grouping the power transmission panels and suppressing the number of phase control. Conversely, when the power transmission efficiency is good, the grouping of the power transmission panels is reduced, and the power transmission efficiency is further improved by performing more detailed phase control in each power transmission panel.

1 電力送信装置
2 レクテナ基地局
3 基準送電パネル
4 送電パネル
9 レクテナ
10、12、15 位相制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric power transmission apparatus 2 Rectenna base station 3 Reference | standard power transmission panel 4 Power transmission panel 9 Rectenna 10, 12, 15 Phase control part

Claims (14)

電力送信装置からレクテナ基地局にマイクロ波を送信し、上記レクテナ基地局で受信して電力を生成する無線電力伝送システムにおいて、上記電力送信装置は、送信するマイクロ波の位相の基準となる基準送電パネルと、この基準送信パネル以外の複数の送電パネルとを具備し、上記レクテナ基地局は、上記基準送電パネル及び上記複数の送電パネルから送信されたマイクロ波を受信整流して電力を生成するレクテナと、上記複数の送電パネルの位相を変更する位相制御信号を生成する位相制御部とを具備し、上記位相制御部は、上記複数の送電パネルのうちの1の送電パネルについて、送信マイクロ波の位相を1段分変更させ、上記基準送電パネル及び上記送信マイクロ波の位相を1段分変更させた送電パネルを含む上記複数の送電パネルから送信されたマイクロ波の送電効率が改善される場合には上記送信マイクロ波の位相を1段分変更させた送電パネルの位相をのままとし、上記基準送電パネル及び上記送信マイクロ波の位相を1段分変更させた送電パネルを含む上記複数の送電パネルから送信されたマイクロ波の送電効率が改善されない場合には変更前の位相に戻す位相調整を行い、その後、上記位相調整を上記複数の送電パネルのうちの2の送電パネルについて行うことで、順次、上記複数の送電パネルに対して上記位相調整を実施することを特徴とする無線電力伝送システム。 In a wireless power transmission system in which a microwave is transmitted from a power transmission device to a rectenna base station and received by the rectenna base station to generate power, the power transmission device is a reference power transmission that serves as a reference for the phase of the microwave to be transmitted. And a plurality of power transmission panels other than the reference transmission panel, wherein the rectenna base station receives and rectifies microwaves transmitted from the reference power transmission panel and the plurality of power transmission panels to generate power. And a phase control unit that generates a phase control signal for changing the phases of the plurality of power transmission panels, wherein the phase control unit is configured to transmit a transmission microwave for one power transmission panel of the plurality of power transmission panels. the phase is changed one stage, the plurality of power transmitting panels comprising the reference power panel and transmission panel was changed one stage phase of the transmitted microwave The phase of the transmission panel is changed one stage the phase of the transmitted microwave and remains fully if the power transmission efficiency et transmitted microwaves is improved, the reference transmission panel and the transmission phases of microwaves If the transmission efficiency of the microwaves transmitted from the plurality of power transmission panels including the power transmission panel that has been changed by one stage is not improved, phase adjustment is performed to return to the phase before the change, and then the phase adjustment is performed for the plurality of phases. A wireless power transmission system, wherein the phase adjustment is sequentially performed on the plurality of power transmission panels by performing the processing on two of the power transmission panels . 電力送信装置から送信されるマイクロ波を受信整流して電力を生成するレクテナ基地局において、上記電力送信装置の基準送電パネル及び複数の送電パネルから送信されたマイクロ波を受信整流して電力を生成するレクテナと、上記複数の送電パネルの位相を変更する位相制御信号を生成する位相制御部とを具備し、上記位相制御部は、上記複数の送電パネルのうちの1の送電パネルについて、送信マイクロ波の位相を1段分変更させ、上記基準送電パネル及び上記送信マイクロ波の位相を1段分変更させた送電パネルを含む上記複数の送電パネルから送信されたマイクロ波の送電効率が改善される場合には上記送信マイクロ波の位相を1段分変更させた送電パネルの位相をのままとし、上記基準送電パネル及び上記送信マイクロ波の位相を1段分変更させた送電パネルを含む上記複数の送電パネルから送信されたマイクロ波の送電効率が改善されない場合には変更前の位相に戻す位相調整を行い、その後、上記位相調整を上記複数の送電パネルのうちの2の送電パネルについて行うことで、順次、上記複数の送電パネルに対して上記位相調整を実施することを特徴とするレクテナ基地局。 In the rectenna base station that generates power by receiving and rectifying microwaves transmitted from the power transmission device, it generates power by receiving and rectifying the microwaves transmitted from the reference power transmission panel and the plurality of power transmission panels of the power transmission device. And a phase control unit that generates a phase control signal for changing the phase of the plurality of power transmission panels. The phase control unit transmits a transmission micro of one power transmission panel of the plurality of power transmission panels. The phase of the wave is changed by one stage, and the power transmission efficiency of the microwaves transmitted from the plurality of power transmission panels including the reference power transmission panel and the power transmission panel in which the phase of the transmission microwave is changed by one stage is improved. the phase of the transmission panel was changed one stage phase of the transmitted microwave and remains fully in the case, the reference power panel and the transmission phases of microwaves When the power transmission efficiency of the microwave transmitted from the plurality of power transmission panel comprising a power panel is changed one stage does not improve performs phase adjustment to return to its pre-change phase, then the phase adjustment of the plurality A rectenna base station characterized in that the phase adjustment is sequentially performed on the plurality of power transmission panels by performing the processing on two of the power transmission panels . 上記位相制御部は、上記電力送信装置での発電電力情報を取得して送電効率を算出することを特徴とする請求項2に記載のレクテナ基地局。   The rectenna base station according to claim 2, wherein the phase control unit obtains power generation information in the power transmission device and calculates power transmission efficiency. 上記位相制御部は、位相調整による送電効率の変化量を記憶し、次回の位相調整を、送電効率の改善効果の高い送電パネル順に行うことを特徴とする請求項2に記載のレクテナ基地局。   The rectenna base station according to claim 2, wherein the phase control unit stores a change amount of the power transmission efficiency due to the phase adjustment, and performs the next phase adjustment in the order of the power transmission panels having a high effect of improving the power transmission efficiency. 上記位相制御部は、位相調整による送電効率の改善量に基づいて、次回の位相調整量を増加させることを特徴とする請求項2に記載のレクテナ基地局。   The rectenna base station according to claim 2, wherein the phase control unit increases a next phase adjustment amount based on an improvement amount of power transmission efficiency by phase adjustment. 上記位相制御部は、上記基準送電パネル及び上記複数の送電パネルから出力するマイクロ波の送電電力を変更する制御を行うことを特徴とする請求項2に記載のレクテナ基地局。   The rectenna base station according to claim 2, wherein the phase control unit performs control to change transmission power of microwaves output from the reference power transmission panel and the plurality of power transmission panels. 上記位相制御部は、上記複数の送電パネルのうち2以上の送電パネルをグループ化して位相調整を行うことを特徴とする請求項2に記載のレクテナ基地局。   The rectenna base station according to claim 2, wherein the phase control unit performs phase adjustment by grouping two or more power transmission panels among the plurality of power transmission panels. 電力送信装置からレクテナ基地局にマイクロ波を送信し、上記レクテナ基地局で受信して電力を生成する無線電力伝送システムにおいて、上記電力送信装置は、送信するマイクロ波の位相の基準となる基準送電パネルと、この基準送信パネル以外の複数の送電パネルと、この複数の送電パネルの位相を変更する位相制御部とを具備し、上記レクテナ基地局は、上記基準送電パネル及び上記複数の送電パネルから送信されたマイクロ波を受信整流して電力を生成するレクテナを具備し、上記位相制御部は、上記複数の送電パネルのうちの1の送電パネルについて、送信マイクロ波の位相を1段分変更させ、上記基準送電パネル及び上記送信マイクロ波の位相を1段分変更させた送電パネルを含む上記複数の送電パネルから送信されたマイクロ波の送電効率が改善される場合には上記送信マイクロ波の位相を1段分変更させた送電パネルの位相をのままとし、上記基準送電パネル及び上記送信マイクロ波の位相を1段分変更させた送電パネルを含む上記複数の送電パネルから送信されたマイクロ波の送電効率が改善されない場合には変更前の位相に戻す位相調整を行い、その後、上記位相調整を上記複数の送電パネルのうちの2の送電パネルについて行うことで、順次、上記複数の送電パネルに対して上記位相調整を実施することを特徴とする無線電力伝送システム。 In a wireless power transmission system in which a microwave is transmitted from a power transmission device to a rectenna base station and received by the rectenna base station to generate power, the power transmission device is a reference power transmission that serves as a reference for the phase of the microwave to be transmitted. A panel, a plurality of power transmission panels other than the reference transmission panel, and a phase control unit that changes the phase of the plurality of power transmission panels, and the rectenna base station includes the reference power transmission panel and the plurality of power transmission panels. A rectenna that generates power by receiving and rectifying the transmitted microwave is provided, and the phase control unit changes the phase of the transmission microwave by one stage for one of the plurality of power transmission panels. , microwaves transmitted from the plurality of power transmission panel comprising a power panel was changed one stage phase of the reference power transmitting panel and the transmission microwave When the power transmission efficiency is improved and remains fully the phase of the transmitted microwave power panel was changed one stage phase was the reference transmission panel and the transmission phases of microwaves is changed one stage When the power transmission efficiency of the microwaves transmitted from the plurality of power transmission panels including the power transmission panel is not improved, the phase adjustment is performed to return to the phase before the change, and then the phase adjustment is performed on two of the plurality of power transmission panels. A wireless power transmission system, wherein the phase adjustment is sequentially performed on the plurality of power transmission panels by performing the power transmission panel . レクテナ基地局のレクテナで受信整流して電力を生成するためのマイクロ波を送信する電力送信装置において、送信するマイクロ波の位相の基準となる基準送電パネルと、この基準送信パネル以外の複数の送電パネルと、この複数の送電パネルの位相を変更する位相制御部とを具備し、上記位相制御部は、上記複数の送電パネルのうちの1の送電パネルについて、送信マイクロ波の位相を1段分変更させ、上記基準送電パネル及び上記送信マイクロ波の位相を1段分変更させた送電パネルを含む上記複数の送電パネルから送信されたマイクロ波の送電効率が改善される場合には上記送信マイクロ波の位相を1段分変更させた送電パネルの位相をのままとし、上記基準送電パネル及び上記送信マイクロ波の位相を1段分変更させた送電パネルを含む上記複数の送電パネルから送信されたマイクロ波の送電効率が改善されない場合には変更前の位相に戻す位相調整を行い、その後、上記位相調整を上記複数の送電パネルのうちの2の送電パネルについて行うことで、順次、上記複数の送電パネルに対して上記位相調整を実施することを特徴とする電力送信装置。 In a power transmission device that transmits microwaves to generate power by receiving and rectifying with a rectenna of a rectenna base station, a reference power transmission panel serving as a reference for the phase of the microwave to be transmitted, and a plurality of power transmissions other than the reference transmission panel A phase control unit that changes the phase of the plurality of power transmission panels, and the phase control unit is configured to set the phase of the transmission microwave to one stage for one power transmission panel of the plurality of power transmission panels. When transmission efficiency of the microwaves transmitted from the plurality of power transmission panels including the power transmission panel that is changed and the phase of the reference power transmission panel and the transmission microwave is changed by one stage is improved, the transmission microwave transmitting panels phase power transmission panel is changed one stage phase and remains fully and the reference power panel and the transmission phases of microwaves is changed one stage of Above for the power transmission efficiency of the plurality of microwaves transmitted from the power transmission panel has not improved performs phase adjustment to return to its pre-change phase, then second power transmission panels of the plurality of power transmitting panels the phase adjustment comprising By performing the above, the phase adjustment is sequentially performed on the plurality of power transmission panels. 上記位相制御部は、発電電力情報に基づいて送電効率を算出することを特徴とする請求項9に記載の電力送信装置。   The power transmission device according to claim 9, wherein the phase control unit calculates transmission efficiency based on generated power information. 上記位相制御部は、位相調整による送電効率の変化量を記憶し、次回の位相調整を、送電効率の改善効果の高い送電パネル順に行うことを特徴とする請求項9に記載の電力送信装置。   The said phase control part memorize | stores the variation | change_quantity of the power transmission efficiency by phase adjustment, and performs the next phase adjustment in order of the power transmission panel with a high effect of a power transmission efficiency improvement, The power transmission device of Claim 9 characterized by the above-mentioned. 上記位相制御部は、位相調整による送電効率の改善量に基づいて、次回の位相調整量を増加させることを特徴とする請求項9に記載の電力送信装置。   The power transmission device according to claim 9, wherein the phase control unit increases a next phase adjustment amount based on an improvement amount of power transmission efficiency by phase adjustment. 上記位相制御部は、上記基準送電パネル及び上記複数の送電パネルから出力するマイクロ波の送電電力を変更する制御を行うことを特徴とする請求項9に記載の電力送信装置。   The power transmission device according to claim 9, wherein the phase control unit performs control to change microwave transmission power output from the reference power transmission panel and the plurality of power transmission panels. 上記位相制御部は、上記複数の送電パネルのうち2以上の送電パネルをグループ化して位相調整を行うことを特徴とする請求項9に記載の電力送信装置。   The power transmission device according to claim 9, wherein the phase control unit performs phase adjustment by grouping two or more power transmission panels among the plurality of power transmission panels.
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