JP6969315B2 - 無線送電システム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、無線送電システムに関する。

従来から、車両には、電力で動作する電気部品（センサ、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）、モータ等）が多く設置されている。

特開２００９−２９２２３０号公報 特開２０１３−１６２６０９号公報 国際公開第２０１６／１２９４５０号

車両内の電気部品に対して、電力を簡易かつ高効率で供給することが求められている。

上記課題を解決するため、実施形態の無線送電システムは、車両内に設置される無線送電装置および１つ以上の無線受電装置を有する無線送電システムである。前記無線送電装置は、ビームフォーミングにより指向性のある送電波を生成する送電波生成部と、前記車両内の複数の方向に質問波を送信するとともに、前記無線受電装置から受信強度最大の質問波の識別情報を含むパイロット信号を受信した場合に、当該無線受電装置に対して前記受信強度最大の質問波の方向に前記送電波生成部を用いて前記送電波を送信する制御部と、を備える。前記無線受電装置は、前記無線送電装置から受信した複数の質問波のうち、受信強度最大の質問波を判定する受信強度判定部と、前記受信強度判定部によって判定された受信強度最大の質問波の識別情報を含むパイロット信号を前記無線送電装置に送信する制御部と、前記無線送電装置から送信された送電波を受信する受信部と、を備える。この構成によれば、例えば、無線送電装置は、無線受電装置から受信したパイロット信号に含まれる情報である受信強度最大の質問波の方向に、指向性のある送電波を送信することで、無線受電装置に対して電力を簡易かつ高効率で供給することができる。

また、実施形態の無線送電システムは、車両内に設置される無線送電装置および１つ以上の無線受電装置を有する無線送電システムである。前記無線受電装置は、自身の識別情報を含むパイロット信号を前記無線送電装置に送信する制御部と、前記無線送電装置から送信された送電波を受信する受信部と、を備える。前記無線送電装置は、前記無線受電装置から送信されたパイロット信号を受信する複数のアンテナと、ビームフォーミングにより指向性のある送電波を生成する送電波生成部と、前記複数のアンテナによって受信したパイロット信号、および、所定の到来方向推定アルゴリズムに基づいて前記無線受電装置の方向を算出し、当該無線受電装置に対して前記算出した方向に前記送電波生成部を用いて前記送電波を送信する制御部と、を備える。この構成によれば、例えば、無線送電装置は、複数のアンテナによって受信した無線受電装置からのパイロット信号、および、所定の到来方向推定アルゴリズムに基づいて算出した方向に、指向性のある送電波を送信することで、無線受電装置に対して電力を簡易かつ高効率で供給することができる。

また、上述の無線送電システムにおいて、前記無線受電装置の制御部は、前記無線受電装置に接続されているセンサが検出したセンサ情報を属性情報として前記パイロット信号に含めて前記無線送電装置に送信する。この構成によれば、例えば、無線受電装置は自身に接続されているセンサが検出したセンサ情報を属性情報としてパイロット信号に含めて無線送電装置に送信することができるので、効率のよい処理を実現することができる。

また、上述の無線送電システムにおいて、前記無線受電装置は、前記車両内の可動部に設置されている。この構成によれば、例えば、無線受電装置が設置されている可動部が移動した場合でも、無線送電装置から無線受電装置に正確な方向に送電波を送信することができる。

また、上述の無線送電システムにおいて、前記無線受電装置は、自身に接続されているセンサ、ＥＣＵおよびモータの少なくともいずれかに電力を供給する。この構成によれば、例えば、具体的に、無線受電装置に接続されているセンサ、ＥＣＵおよびモータの少なくともいずれかに電力を供給することができる。

また、上述の無線送電システムにおいて、前記無線受電装置は、前記受信部によって受信した送電波によって充電される充電部を、さらに備える。この構成によれば、例えば、無線受電装置は、充電部における充電や放電を任意のタイミングで行うことができる。

図１は、第１実施形態の無線送電システムが設置された車両の模式図である。 図２は、第１実施形態の無線送電装置の構成図である。 図３は、第１実施形態の無線受電装置の構成図である。 図４は、第１実施形態の無線送電システムの処理を示すフローチャートである。 図５は、第２実施形態の無線送電装置の構成図である。 図６は、第２実施形態の無線受電装置の構成図である。 図７は、第２実施形態の無線送電システムの処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の例示的な実施形態（第１実施形態、第２実施形態）が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用、結果、および効果は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能であるとともに、基本的な構成に基づく種々の効果や、派生的な効果のうちの少なくとも一つを得ることが可能である。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態の無線送電システムについて説明する。図１は、第１実施形態の無線送電システムが設置された車両１（乗用車等）の模式図である。無線送電システムは、車両１内に設置された無線送電装置５、および、１つ以上（本実施形態では４つ）の無線受電装置７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）により構成される。

車両１の床２の下に、無線送電装置５が設置されている。また、床２の上には、前部座席３（可動部）と後部座席４（可動部）が設けられている。後部座席４は、後部座席背面部４１と後部座席座面部４２を備えている。後部座席背面部４１には、無線受電装置７ａが埋め込まれて設置されている。後部座席座面部４２には、無線受電装置７ｂが埋め込まれて設置されている。

前部座席３は、前部座席背面部３１と前部座席座面部３２を備えている。前部座席背面部３１には、無線受電装置７ｃが埋め込まれて設置されている。前部座席座面部３２には、無線受電装置７ｄが埋め込まれて設置されている。以下、無線受電装置７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄについて、区別しないときは「無線受電装置７」と称する。

無線送電装置５には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６が接続されている。ＥＣＵ６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等を有する。ＣＰＵは、車両１の制御や画像処理等の各種の演算処理および制御を実行する。ＣＰＵは、ＲＯＭ等の不揮発性の記憶装置にインストールされ記憶されたプログラムを読み出し、当該プログラムにしたがって演算処理を実行する。ＲＡＭは、ＣＰＵでの演算で用いられる各種のデータを一時的に記憶する。ＳＳＤは、書き換え可能な不揮発性の記憶部であって、ＥＣＵ６の電源がオフされた場合にあってもデータを記憶することができる。

次に、無線送電システムにおける動作の概要について説明する。無線送電装置５は、無線受電装置７に対して電力を供給するための送電波を送信するが、その前に、それぞれの無線受電装置７の方向を探索するために、質問波を、少しずつ（例えば５°ずつ）ずらしながら車両１内に送信する。なお、この図１を用いた説明では、質問波を、図１の右方（０°）から図１の左方（１８０°）まで反時計回りに一次元的に少しずつずらしながら車両１内に送信するものとして説明する。実際には、このような一次元的なずらしをこの一次元方向に垂直な方向等にずらしながら複数回行うことで、質問波を二次元的にずらすが、以下ではその二次元的なずらしの説明は省略する。なお、この質問波は、送信する方向があるものの、特に指向性を持たせたものではないため、球面波として空間内で拡散する。

そして、例えば、無線受電装置７ａは、このような質問波を順次受信するが、質問波の方向によって、その受信強度が異なる。無線受電装置７ａは、質問波ごとに受信強度を算出し、受信強度最大の質問波の識別番号を含むパイロット信号を無線送電装置５に送信する。そうすると、無線送電装置５は、無線受電装置７ａから受信したパイロット信号における受信強度最大の質問波の識別番号から、無線受電装置７ａの方向を特定することができる。そして、無線送電装置５から無線受電装置７ａの方向に指向性のある送電波を送信することで、無線受電装置７ａは効率よく充電することができる。無線受電装置７ｂ、７ｃ、７ｄについても同様である。

なお、パイロット信号とは、無線受電装置７から無線送電装置５に送信される信号のうち、起動完了信号のような単純で形式的な信号以外の信号を指す。

次に、図２を参照して、無線送電装置５について説明する。図２は、第１実施形態の無線送電装置５の構成図である。無線送電装置５は、アンテナ５１と、送電回路５２と、アンテナ５３と、送受信回路５４と、演算回路５５と、を備える。

アンテナ５１と送電回路５２は、無線受電装置７に対して送電波を送信するための手段である。

アンテナ５３と送受信回路５４は、無線受電装置７との間で通信（質問波送信、パイロット信号受信等）をするための手段である。

演算回路５５は、ビーム生成回路５６（送電波生成部）と、制御部５７と、記憶部５８と、を備える。ビーム生成回路５６は、送電回路５２を用いてビームフォーミングにより指向性のある送電波を生成してアンテナ５１から無線受電装置７に送信する。ビームフォーミングの機能は、例えば、アダプティブアレイアンテナによって実現できるが、これに限定されず、指向性アンテナの機械的回転等の他の手段によって実現してもよい。

制御部５７は、質問波送信制御部５７１と、送電波送信制御部５７２と、方向決定部５７３と、を備える。なお、以下において、制御部５７における質問波送信制御部５７１、送電波送信制御部５７２、方向決定部５７３以外の動作については、動作主体を「制御部５７」と表記する。

質問波送信制御部５７１は、車両１内の複数の方向に質問波を送信する。例えば、質問波送信制御部５７１は、無線受電装置７の方向を探索するために、送受信回路５４を用いて質問波を生成し、生成した質問波を少しずつ（例えば５°ずつ）ずらしながらアンテナ５３から車両１内に送信する制御を行う。

方向決定部５７３は、無線受電装置７から受信強度最大の質問波の識別情報を含むパイロット信号を受信した場合に、その質問波の方向をその無線受電装置７の方向と決定する。方向決定部５７３によって決定された方向は、記憶部５８に方向情報として格納される。つまり、記憶部５８に格納される方向情報は、無線受電装置７の識別情報と方向とが紐付けられた情報である。また、記憶部５８は、制御部５７の動作に必要なデータや、制御部５７の動作によって得られたデータ等を格納する。

送電波送信制御部５７２は、無線受電装置７に対して送電波を送信する際に、ビーム生成回路５６によって生成される指向性のある送電波を、方向決定部５７３によって決定された方向に送信するように制御を行う。

次に、図３を参照して、無線受電装置７について説明する。図３は、第１実施形態の無線受電装置７の構成図である。無線受電装置７は、アンテナ７１（受信部）と、整流回路７２と、アンテナ７３と、送受信回路７４と、演算回路７５と、充電部７８と、を備える。

アンテナ７１と整流回路７２は、無線送電装置５から送信された送電波（高周波）を受信して直流電流に変換（整流）する手段である。

アンテナ７３と送受信回路７４は、無線送電装置５との間で通信（質問波受信、パイロット信号送信等）をするための手段である。

演算回路７５は、制御部７６と、記憶部７７と、を備える。制御部７６は、充放電制御部７６１と、受信強度判定部７６２と、パイロット信号送信制御部７６３と、を備える。なお、以下において、制御部７６における充放電制御部７６１、受信強度判定部７６２、パイロット信号送信制御部７６３以外の動作については、動作主体を「制御部７６」と表記する。

充放電制御部７６１は、整流回路７２によって整流された直流電流を用いて充電部７８に充電を行ったり、充電部７８に充電されている電力をアプリケーション回路８に提供したりする制御を行う。

受信強度判定部７６２は、無線送電装置５から受信した複数の質問波それぞれの受信強度を算出し、それらの複数の質問波のうち受信強度最大の質問波を判定する。受信強度判定部７６２によって判定された受信強度最大の質問波の識別情報は、記憶部７７に受信強度情報として格納される。

パイロット信号送信制御部７６３は、記憶部７７に格納されている受信強度情報やパイロット信号情報に基づいて、送受信回路７４を用いてパイロット信号を生成し、生成したパイロット信号をアンテナ７３から無線送電装置５に送信する制御を行う。ここで、パイロット信号情報は、例えば、自身の無線受電装置７の識別情報、位置情報や、温度センサ９が検出したセンサ情報（属性情報）等である。例えば、パイロット信号送信制御部７６３は、受信強度最大の質問波の識別情報を含むパイロット信号を生成し、生成したパイロット信号をアンテナ７３から無線送電装置５に送信する。

充電部７８は、充放電制御部７６１からの指示により、充電や放電を行う手段であり、例えば、蓄電池やキャパシタにより実現することができる。充電部７８の充電に関する情報（時間帯ごとの充電量、放電量や、充電残量等）は、記憶部７７に充電情報として格納される。また、記憶部７７は、制御部７６の動作に必要なデータや、制御部７６の動作によって得られたデータ等を格納する。

また、無線受電装置７には、アプリケーション回路８が図示のように電力線とデータ通信線の二本の線によって接続されている。温度センサ９は、車両１内に設置されるセンサの一例であり、検出した温度の情報をセンサ信号として出力する。制御部７６は、温度センサ９からアプリケーション回路８を介して受信したセンサ情報を記憶部７７にパイロット信号情報として格納する。また、アプリケーション回路８は、温度センサ９からのセンサ信号と充放電制御部７６１による指示に基づいて温度センサ９に電源（電力）供給を行う場合の電力の中継の役割を果たす。なお、アプリケーション回路８は、仕様によっては無線受電装置７の内部に設けてもよい。

なお、図３では、無線受電装置７からの電力供給の対象がセンサの一例である温度センサ９の場合について示しているが、電力供給の対象はこれに限定されず、他のセンサや、ＥＣＵ（ＥＣＵ６とは別）や、モータ等であってもよい。

次に、図４を参照して、無線送電システムの処理について説明する。図４は、第１実施形態の無線送電システムの処理を示すフローチャートである。なお、以下では、説明や図４の図示を簡潔にするために、無線受電装置７として「無線受電装置Ａ」と「無線受電装置Ｂ」の２つがあるものとする。

まず、無線送電装置５の制御部５７は送電回路５２を用いて起動用送電波をアンテナ５１から車両１内に送信し（ステップＳ１）、無線受電装置Ａ、Ｂは、その起動用送電波を受信する（ステップＳ２、Ｓ３）。なお、起動用送電波は、指向性の無い送電波であるが、起動するための微弱な電力を無線受電装置Ａ、Ｂに生じさせればよいので、指向性が無くても問題は無い。

無線受電装置Ａは、ステップＳ２の後、起動し（ステップＳ４）、制御部７６は、送受信回路７４を用いて起動完了信号を生成して、生成した起動完了信号をアンテナ７３から無線送電装置５に送信する（ステップＳ６）。無線送電装置５はその起動完了信号を受信する（ステップＳ７）。

同様に、無線受電装置Ｂは、ステップＳ３の後、起動し（ステップＳ５）、制御部７６は、送受信回路７４を用いて起動完了信号を生成して、生成した起動完了信号をアンテナ７３から無線送電装置５に送信する（ステップＳ８）。無線送電装置５はその起動完了信号を受信する（ステップＳ９）。

ステップＳ９の後、無線送電装置５の質問波送信制御部５７１は、無線受電装置Ａ、Ｂの方向を探索するために、送受信回路５４を用いて質問波を生成し、生成した質問波を少しずつ（例えば５°ずつ）ずらしながらアンテナ５３から車両１内に送信する（ステップＳ１０）。

これを受けて、ステップＳ１１において、無線受電装置Ａでは、アンテナ７３によって無線送電装置５から送信された複数の質問波を逐次受信し、受信強度判定部７６２は、複数の質問波のうち受信強度最大の質問波を判定する。

ステップＳ１１の後、無線受電装置Ａのパイロット信号送信制御部７６３は、受信強度最大の質問波ＩＤ（質問波の識別情報）を含むパイロット信号を生成し、生成したパイロット信号をアンテナ７３から無線送電装置５に送信する（ステップＳ１３）。無線送電装置５は、このパイロット信号を受信し（ステップＳ１４）、制御部５７は受信完了信号を無線受電装置Ａに送信する（ステップＳ１５）。無線受電装置Ａはこの受信完了信号を受信する（ステップＳ１６）。なお、ステップＳ１３で送信されるパイロット信号には、温度センサ９等のセンサが検出したセンサ情報が属性情報として含まれていてもよい。

同様に、ステップＳ１２において、無線受電装置Ｂでは、アンテナ７３によって無線送電装置５から送信された複数の質問波を逐次受信し、受信強度判定部７６２は、複数の質問波のうち受信強度最大の質問波を判定する。

ステップＳ１２の後、無線受電装置Ｂのパイロット信号送信制御部７６３は、受信強度最大の質問波ＩＤ（質問波の識別情報）を含むパイロット信号を生成し、生成したパイロット信号をアンテナ７３から無線送電装置５に送信する（ステップＳ１７）。無線送電装置５は、このパイロット信号を受信し（ステップＳ１８）、制御部５７は受信完了信号を無線受電装置Ｂに送信する（ステップＳ１９）。無線受電装置Ｂはこの受信完了信号を受信する（ステップＳ２０）。

次に、ステップＳ２１において、無線送電装置５の制御部５７は、無線受電装置Ａへの送電タイミングが到来したか否かを判定し、Ｙｅｓの場合はステップＳ２２に進み、Ｎｏの場合はステップＳ２４に進む。なお、無線受電装置Ａへの送電タイミングは、無線受電装置Ａに接続されている電気部品（センサ、ＥＣＵ、モータ）の仕様や使用状況等に応じて予め決定されている（無線受電装置Ｂも同様）。

ステップＳ２２において、無線送電装置５は、無線受電装置Ａの方向にビームフォーミングにより送電波を送信する。つまり、無線送電装置５の送電波送信制御部５７２は、無線受電装置Ａに対して送電波を送信する際に、ビーム生成回路５６によって生成される指向性のある送電波を、無線受電装置Ａからのパイロット信号に含まれていた受信強度最大の質問波の方向に送信する。そして、無線受電装置Ａでは、アンテナ７１はその送電波を受信し、整流回路７２はその送電波を整流し、充放電制御部７６１はその整流された直流電流を用いて充電部７８に充電を行う（ステップＳ２３）。ステップＳ２３の後、ステップＳ１１に戻る。ただし、ステップＳ１１に戻った後、ステップＳ１１、Ｓ１３、Ｓ１６を行うことなくステップＳ２３を行ってもよい。

ステップＳ２４において、無線送電装置５の制御部５７は、無線受電装置Ｂへの送電タイミングが到来したか否かを判定し、Ｙｅｓの場合はステップＳ２５に進み、Ｎｏの場合はステップＳ２７に進む。

ステップＳ２５において、無線送電装置５は、無線受電装置Ｂの方向にビームフォーミングにより送電波を送信する。つまり、無線送電装置５の送電波送信制御部５７２は、無線受電装置Ｂに対して送電波を送信する際に、ビーム生成回路５６によって生成される指向性のある送電波を、無線受電装置Ｂからのパイロット信号に含まれていた受信強度最大の質問波の方向に送信する。そして、無線受電装置Ｂでは、アンテナ７１はその送電波を受信し、整流回路７２はその送電波を整流し、充放電制御部７６１はその整流された直流電流を用いて充電部７８に充電を行う（ステップＳ２６）。ステップＳ２６の後、ステップＳ１２に戻る。ただし、ステップＳ１２に戻った後、ステップＳ１２、Ｓ１７、Ｓ２０を行うことなくステップＳ２６を行ってもよい。

ステップＳ２７において、無線送電装置５の制御部５７は、方向探索タイミングが到来したか否かを判定し、Ｙｅｓの場合はステップＳ１０に戻り、Ｎｏの場合はステップＳ２１に戻る。この方向探索タイミングは、例えば、３０分おきや、毎日の所定時刻や、車両１から乗員が降りたと推定された直後等、任意のタイミングをユーザが設定しておけばよい。

このようにして、第１実施形態の無線送電システムによれば、車両１内の電気部品に対して、電力を簡易かつ高効率で供給することができる。例えば、無線送電装置５が、それぞれの無線受電装置７に関して、無線受電装置７から受信したパイロット信号に含まれる情報である受信強度最大の質問波の方向に、指向性のある送電波を送信することで、その無線受電装置７に対して電力を簡易かつ高効率で供給することができる。

また、例えば、無線受電装置７は自身に接続されている温度センサ９等のセンサが検出したセンサ情報を属性情報としてパイロット信号に含めて無線送電装置５に送信することができるので、効率のよい処理を実現することができる。つまり、無線受電装置７に従来のＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグの動作を行わせることができる。

また、無線受電装置７が設置されている可動部（前部座席３や後部座席４）が移動した場合でも、無線送電装置５から無線受電装置７に正確な方向に送電波を送信することができる。例えば、無線送電装置５は、可動部が動いた後に無線受電装置７への電力供給を行う場合は、方向探索タイミングが到来したものとして（ステップＳ２７でＹｅｓ）、無線受電装置７の方向探索を必ず行うようにしてもよい。

また、無線受電装置７に充電部７８を設けたことによって、充電部７８における充電や放電を任意のタイミングで行うことができる。例えば、車両１内に乗員がいないときに、無線送電装置５から無線受電装置７に電力を伝送して無線受電装置７を充電することができる。また、無線受電装置７は、接続されているセンサ等から電力供給の要求があったとき等、任意のタイミングで、充電部７８に充電されている電力を用いてそのセンサ等に電力を供給することができる。

また、無線送電装置５は、座席（前部座席３や後部座席４）に埋め込まれた無線受電装置７の位置や、無線受電装置７から受信する電波の電波強度等によって、座席の状況（スライド状態、折り畳み状態）を判定することができる。そして、例えば、ＥＣＵ６は、この座席の状況の判定結果に基づいて、乗員がいるか否かの推定や、座席を自動で動かしてよいか否かの判定等を行うことができる。

また、無線送電装置５と無線受電装置７の間で無線により電力や情報を伝送することによって、電力線ケーブルや通信用ハーネス等の有線を用いた場合の可動部（前部座席３や後部座席４）が動くことによる断線や故障の問題を回避することができる。

以下、第１実施形態の無線送電システムを上述の特許文献１〜３と比較した場合の作用や効果等について述べる。まず、特許文献１の技術では、車室内の座席に、直列に複数接続されたＲＦＩＤタグとアンテナを設けることで、座席が移動してもいずれかのＲＦＩＤとアンテナでＥＣＵと無線通信することができる。しかし、この特許文献１の技術では、無線通信可能にするために多くのＲＦＩＤタグを使用しなければならず、部品点数の増加が故障の増加につながってしまう。また、ＲＦＩＤタグは、無線通信には使用できるが、その仕様により大きな電力の伝送には使用できない。一方、本実施形態の無線送電システムによれば、無線受電装置７は１つの電気部品に対して１つでよいため部品点数の増加は無く、また、無線送電装置５と無線受電装置７によって電力伝送を行うことができるため、そのような問題は起きない。

また、特許文献２の技術では、電磁結合方式を用いて車両のスイングドアおよびスライドシートへ非接触で電力伝送を行う。しかし、この特許文献２の技術では、ドアの開閉角度を計測するためにレーザーや機械的センサによる手法が必要となり、システムの大規模化を招く。また、スライドシートにおいて電極間が対向する必要があるため、スライド量が座面長の制約を受け、車室空間内における座席配置の自由度が低下する。一方、本実施形態の無線送電システムによれば、無線送電装置５と無線受電装置７の相対的位置関係を簡易に判定することができ、また、座席配置の自由度を低下させる要因が無いため、そのような問題は起きない。

また、特許文献３の技術では、周期的に動作するＦＡ（ファクトリオートメーション）装置に対して、無線で指向性のある効率的な電力伝送を行う。しかし、この特許文献３の技術では、ＦＡ装置が周期的に動作することを前提としており、車両内の動作を予測できない座席等の場合には適用できない。一方、本実施形態の無線送電システムによれば、無線送電装置５と、座席等に設けられた無線受電装置７の相対的位置関係を定期的等の任意のタイミングで判定することができるので、そのような問題は起きない。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の無線送電システムについて説明する。この第２実施形態の無線送電システムでは、第１実施形態のように無線送電装置５から無線受電装置７に質問波を送信するのではなく、無線送電装置５が無線受電装置７からのパイロット信号を受信した場合に到来方向推定アルゴリズムに基づいて無線受電装置７の方向を算出する。以下、第１実施形態と同様の事項については、説明を適宜省略する（図１は共通）。

図５を参照して、第２実施形態の無線送電装置５について説明する。図５は、第２実施形態の無線送電装置５の構成図である。図５の無線送電装置５は、図２の無線送電装置５と比較して、アンテナ５３が１つではなく複数（例えば３つ）設けられている点と、制御部５７から質問波送信制御部５７１と方向決定部５７３が無くなって方向算出部５７４が追加されている点と、記憶部５８に到来方向推定アルゴリズム情報が格納されている点で相違している。

ここでの到来方向推定アルゴリズムとは、複数のアンテナ５３によって電波を受信した場合に、電波の経路長差による位相差に基づいて、その電波の到来方向を算出（推定）するアルゴリズムである。この到来方向推定アルゴリズムは既知であるので、これ以上の説明を省略する。

方向算出部５７４は、複数のアンテナ５３によって受信した無線受電装置７からのパイロット信号、および、記憶部５８に格納されている到来方向推定アルゴリズムに基づいて、そのパイロット信号を送信した無線受電装置７の方向を算出する。また、送電波送信制御部５７２は、その無線受電装置７に対して、ビーム生成回路５６を用いて、方向算出部５７４によって算出された方向に送電波を送信する。

次に、図６を参照して、第２実施形態の無線受電装置７について説明する。図６は、第２実施形態の無線受電装置７の構成図である。図６の無線受電装置７は、図３の無線受電装置７と比較して、制御部７６に受信強度判定部７６２が無い点と、記憶部７７に受信強度情報が格納されていない点で相違している。

次に、図７を参照して、第２実施形態の無線送電システムの処理について説明する。図７は、第２実施形態の無線送電システムの処理を示すフローチャートである。なお、図４のフローチャートと比較して、同様の処理には同様のステップ番号を付し、重複する説明を適宜省略する。

ステップＳ１〜ステップＳ９は、図４と同様である。ステップＳ９の後、ステップＳ１０１において、無線受電装置Ａのパイロット信号送信制御部７６３は、送受信回路７４を用いて無線受電装置Ａの識別情報を含むパイロット信号を生成し、生成したパイロット信号をアンテナ７３から無線送電装置５に送信する。無線送電装置５はそのパイロット信号を受信する（ステップＳ１０２）。

次に、無線送電装置５の方向算出部５７４は、複数のアンテナ５３によって受信した無線受電装置Ａからのパイロット信号、および、記憶部５８に格納されている到来方向推定アルゴリズムに基づいて、そのパイロット信号を送信した無線受電装置Ａの方向を算出する（ステップＳ１０３）。

次に、無線送電装置５の制御部５７は方向算出完了信号を無線受電装置Ａに送信し（ステップＳ１０４）、無線受電装置Ａはその方向算出完了信号を受信する（ステップＳ１０５）。

同様に、ステップＳ１０６において、無線受電装置Ｂのパイロット信号送信制御部７６３は、送受信回路７４を用いて無線受電装置Ｂの識別情報を含むパイロット信号を生成し、生成したパイロット信号をアンテナ７３から無線送電装置５に送信する。無線送電装置５はそのパイロット信号を受信する（ステップＳ１０７）。

次に、無線送電装置５の方向算出部５７４は、複数のアンテナ５３によって受信した無線受電装置Ｂからのパイロット信号、および、記憶部５８に格納されている到来方向推定アルゴリズムに基づいて、そのパイロット信号を送信した無線受電装置Ｂの方向を算出する（ステップＳ１０８）。

次に、無線送電装置５の制御部５７は方向算出完了信号を無線受電装置Ｂに送信し（ステップＳ１０９）、無線受電装置Ｂはその方向算出完了信号を受信する（ステップＳ１１０）。

次に、ステップＳ１１１において、無線送電装置５の制御部５７は、無線受電装置Ａへの送電タイミングが到来したか否かを判定し、Ｙｅｓの場合はステップＳ１１２に進み、Ｎｏの場合はステップＳ１１４に進む。

ステップＳ１１２において、無線送電装置５は、無線受電装置Ａの方向にビームフォーミングにより送電波を送信する。つまり、無線送電装置５の送電波送信制御部５７２は、無線受電装置Ａに対して送電波を送信する際に、ビーム生成回路５６によって生成される指向性のある送電波を、方向算出部５７４によって算出された無線受電装置Ａの方向に送信する。そして、無線受電装置Ａでは、アンテナ７１はその送電波を受信し、整流回路７２はその送電波を整流し、充放電制御部７６１はその整流された直流電流を用いて充電部７８に充電を行う（ステップＳ１１３）。

ステップＳ１１４において、無線送電装置５の制御部５７は、無線受電装置Ｂへの送電タイミングが到来したか否かを判定し、Ｙｅｓの場合はステップＳ１１５に進み、Ｎｏの場合はステップＳ１１９に進む。

ステップＳ１１５において、無線送電装置５は、無線受電装置Ｂの方向にビームフォーミングにより送電波を送信する。つまり、無線送電装置５の送電波送信制御部５７２は、無線受電装置Ｂに対して送電波を送信する際に、ビーム生成回路５６によって生成される指向性のある送電波を、方向算出部５７４によって算出された無線受電装置Ｂの方向に送信する。そして、無線受電装置Ｂでは、アンテナ７１はその送電波を受信し、整流回路７２はその送電波を整流し、充放電制御部７６１はその整流された直流電流を用いて充電部７８に充電を行う（ステップＳ１１６）。

ステップＳ１１７において、無線受電装置Ａの制御部７６は、方向探索タイミングが到来したか否かを判定し、Ｙｅｓの場合はステップＳ１０１に戻り、Ｎｏの場合はステップＳ１１３に戻る。この方向探索タイミングは、例えば、３０分おきや、毎日の所定時刻や、車両１から乗員が降りたと推定された直後等、任意のタイミングをユーザが設定しておけばよい（無線受電装置Ｂも同様）。

また、ステップＳ１１８において、無線受電装置Ｂの制御部７６は、方向探索タイミングが到来したか否かを判定し、Ｙｅｓの場合はステップＳ１０６に戻り、Ｎｏの場合はステップＳ１１６に戻る。

また、ステップＳ１１９において、無線送電装置５の制御部５７は、方向探索タイミングが到来したか否かを判定し、Ｙｅｓの場合はステップＳ１０２に戻り、Ｎｏの場合はステップＳ１１１に戻る。

このようにして、第２実施形態の無線送電システムによれば、無線送電装置５が、複数のアンテナ５３によって受信した無線受電装置７からのパイロット信号、および、到来方向推定アルゴリズムに基づいて算出（推定）した方向に、指向性のある送電波を送信することで、それぞれの無線受電装置７に対して電力を簡易かつ高効率で供給することができる。

また、第１実施形態では無線送電装置５から送信する質問波のずらす角度（例えば５°）の精度でしか無線送電装置５から無線受電装置７への方向を決定できないのに対し、この第２実施形態では到来方向推定アルゴリズムを用いることでより高精度に無線送電装置５から無線受電装置７への方向を算出できる。

一方、第１実施形態の無線送電装置５は、第２実施形態の無線送電装置５と比較して、到来方向推定アルゴリズムを用いないことにより演算量（電力消費量）が少なくて済むという利点がある。

本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、無線受電装置７の数は、４つに限定されず、１つ以上の任意の数であればよい。

また、無線送電装置５の設置場所は、床２の下に限定されず、車両１の天井等の別の場所であってもよい。

また、無線受電装置７の設置場所は、座席に限定されず、ドア等の他の可動部であってもよい。

また、図４では、無線受電装置７が無線送電装置５からの起動用送信波によって起動するものとしたが、これに限定されず、無線受電装置７が予め充電されている充電部７８からの電力により無線送電装置５からの質問波を待ち受けるものとしてもよい。

また、図７では、無線受電装置７が無線送電装置５からの起動用送信波によって起動するものとしたが、これに限定されず、無線受電装置７が予め充電されている充電部７８からの電力により無線送電装置５に対して定期的等のタイミングで方向探索のためのパイロット信号を送信するようにしてもよい。

また、無線送電装置５が無線受電装置７からセンサ情報等を受信した場合、そのセンサ情報等の送信先はＥＣＵ６に限定されず、車載カーナビゲーションシステム等の他の装置であってもよい。

また、無線送電装置５が無線受電装置７の方向を認識（決定、算出）したのと同様の手法によって、無線受電装置７が無線送電装置５の方向を認識（決定、算出）するようにしてもよい。そして、それらの２つの認識結果を用いれば、方向の精度がより高くなる。

１…車両、２…床、３…前部座席、４…後部座席、５…無線送電装置、６…ＥＣＵ、７…無線受電装置、８…アプリケーション回路、９…温度センサ、３１…前部座席背面部、３２…前部座席座面部、４１…後部座席背面部、４２…後部座席座面部、５１…アンテナ、５２…送電回路、５３…アンテナ、５４…送受信回路、５５…演算回路、５６…ビーム生成回路、５７…制御部、５８…記憶部、７１…アンテナ、７２…整流回路、７３…アンテナ、７４…送受信回路、７５…演算回路、７６…制御部、７７…記憶部、７８…充電部、５７１…質問波送信制御部、５７２…送電波送信制御部、５７３…方向決定部、５７４…方向算出部、７６１…充放電制御部、７６２…受信強度判定部、７６３…パイロット信号送信制御部

Claims (6)

1. 車両内に設置される無線送電装置および１つ以上の無線受電装置を有する無線送電システムであって、
   前記無線送電装置は、
   ビームフォーミングにより指向性のある送電波を生成する送電波生成部と、
   前記車両内の複数の方向に質問波を送信するとともに、前記無線受電装置から受信強度最大の質問波の識別情報を含むパイロット信号を受信した場合に、当該無線受電装置に対して前記受信強度最大の質問波の方向に前記送電波生成部を用いて前記送電波を送信する制御部と、を備え、
   前記無線受電装置は、
   前記無線送電装置から受信した複数の質問波のうち、受信強度最大の質問波を判定する受信強度判定部と、
   前記受信強度判定部によって判定された受信強度最大の質問波の識別情報を含むパイロット信号を前記無線送電装置に送信する制御部と、
   前記無線送電装置から送信された送電波を受信する受信部と、を備える無線送電システム。
2. 車両内に設置される無線送電装置および１つ以上の無線受電装置を有する無線送電システムであって、
   前記無線受電装置は、
   自身の識別情報を含むパイロット信号を前記無線送電装置に送信する制御部と、
   前記無線送電装置から送信された送電波を受信する受信部と、を備え、
   前記無線送電装置は、
   前記無線受電装置から送信されたパイロット信号を受信する複数のアンテナと、
   ビームフォーミングにより指向性のある送電波を生成する送電波生成部と、
   前記複数のアンテナによって受信したパイロット信号、および、所定の到来方向推定アルゴリズムに基づいて前記無線受電装置の方向を算出し、当該無線受電装置に対して前記算出した方向に前記送電波生成部を用いて前記送電波を送信する制御部と、を備える無線送電システム。
3. 前記無線受電装置の制御部は、
   前記無線受電装置に接続されているセンサが検出したセンサ情報を属性情報として前記パイロット信号に含めて前記無線送電装置に送信する、請求項１または請求項２に記載の無線送電システム。
4. 前記無線受電装置は、前記車両内の可動部に設置されている、請求項１または請求項２に記載の無線送電システム。
5. 前記無線受電装置は、自身に接続されているセンサ、ＥＣＵおよびモータの少なくともいずれかに電力を供給する、請求項１または請求項２に記載の無線送電システム。
6. 前記無線受電装置は、
   前記受信部によって受信した送電波によって充電される充電部を、さらに備える、請求項１または請求項２に記載の無線送電システム。

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