JP7461818B2

JP7461818B2 - Power supply device and power supply method

Info

Publication number: JP7461818B2
Application number: JP2020117894A
Authority: JP
Inventors: 正明藤井
Original assignee: MinebeaMitsumi Inc
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2020-07-08
Filing date: 2020-07-08
Publication date: 2024-04-04
Anticipated expiration: 2040-07-08
Also published as: JP2022015204A

Description

本発明は、給電装置、及び、給電方法に関する。 The present invention relates to a power supply device and a power supply method.

従来より、受電機器の方向を検出する第１の検出手段と、第１の検出手段によって検出された受電機器の方向に無線で給電電力を放射する第１の放射、及び、給電電力を放射する方向を定められた範囲で変更しながら無線で給電電力を放射する第２の放射を行うよう、給電電力を放射する放射部を制御する制御手段とを有する給電機器がある（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, there is a power supply device having a first detection means for detecting the direction of a power receiving device, and a control means for controlling a radiation unit that radiates the power supply so as to perform a first radiation that radiates the power supply wirelessly in the direction of the power receiving device detected by the first detection means, and a second radiation that radiates the power supply wirelessly while changing the radiation direction of the power supply within a specified range (for example, see Patent Document 1).

特開２０１９－０８３６４８号公報JP 2019-083648 A

ところで、従来の給電機器は、複数の受電装置に対して給電する場合に、多くの受電量が必要な特定の受電装置への給電と、特定の受電装置以外の受電装置への給電とを両立することを行っていない。 However, when supplying power to multiple power receiving devices, conventional power supply devices are not able to simultaneously supply power to a specific power receiving device that requires a large amount of power and to power receiving devices other than the specific power receiving device.

そこで、多くの受電量が必要な特定の受電装置への給電と、特定の受電装置以外の受電装置への給電とを両立可能な給電装置、及び、給電方法を提供することを目的とする。 Therefore, the objective is to provide a power supply device and a power supply method that can supply power to a specific power receiving device that requires a large amount of power and to power receiving devices other than the specific power receiving device.

本発明の実施形態の給電装置は、電力を送電可能な複数のアンテナのうち、第１受電装置の周囲に位置する複数の第１アンテナの送電信号の位相を制御する第１送電制御部と、前記複数のアンテナのうち、前記複数の第１アンテナ以外の１又は複数の第２アンテナの送電信号の位相を制御する第２送電制御部とを含み、前記第１送電制御部は、前記複数の第１アンテナから前記第１受電装置が受電する信号の位相が揃うように前記複数の第１アンテナの送電信号の位相関係を保持しながら前記複数の第１アンテナの送電信号の位相を時系列的に変化させ、前記第２送電制御部は、前記１又は複数の第２アンテナが１又は複数の第２受電装置に送電する送電信号の位相を時系列に変化させる。 The power supply device according to an embodiment of the present invention includes a first power transmission control unit that controls the phase of a power transmission signal from a plurality of first antennas located around a first power receiving device among a plurality of antennas capable of transmitting power, and a second power transmission control unit that controls the phase of a power transmission signal from one or more second antennas other than the plurality of first antennas among the plurality of antennas, the first power transmission control unit changes the phase of the power transmission signal from the plurality of first antennas in a time series while maintaining the phase relationship of the power transmission signals from the plurality of first antennas so that the phases of the signals received by the first power receiving device from the plurality of first antennas are aligned, and the second power transmission control unit changes the phase of the power transmission signal transmitted by the one or more second antennas to one or more second power receiving devices in a time series.

多くの受電量が必要な特定の受電装置への給電と、特定の受電装置以外の受電装置への給電とを両立可能な給電装置、及び、給電方法を提供することができる。 It is possible to provide a power supply device and a power supply method that can supply power to a specific power receiving device that requires a large amount of power, and also supply power to power receiving devices other than the specific power receiving device.

実施形態の給電装置１００を示す図である。1 is a diagram illustrating a power supply device 100 according to an embodiment. 制御装置１４０の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a control device 140. アンテナサブセット１１０Ａの一例を示す図である。A diagram showing an example of an antenna subset 110A. 特定デバイス５０Ａの受電信号の位相を説明する図である。11 is a diagram illustrating the phase of a power reception signal of a specific device 50A. FIG. サブセットモードで複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相関係を決定する方法を説明する図である。11A and 11B are diagrams illustrating a method for determining the phase relationship of transmission signals of multiple antenna elements 111 in subset mode. 位相インデックスを説明する図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a phase index. アンテナサブセット１１０Ａのアンテナ素子に割り当てる位相インデックスＰＩの一例を示す図である。A figure showing an example of phase indexes PI assigned to antenna elements of antenna subset 110A. サブセットモードでアンテナサブセット１１０Ａのアンテナ素子１１１に設定する位相インデックスの一例を示す図である。A figure showing an example of a phase index set to antenna elements 111 of antenna subset 110A in subset mode. 制御装置１４０が実行する処理を表すフローチャートを示す図である。FIG. 4 is a flowchart showing the process executed by the control device 140. 受電電力の累積分布関数のシミュレーション結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a simulation result of a cumulative distribution function of received power. アンテナサブセット１１０Ａ１、１１０Ａ２を示す図である。A diagram showing antenna subsets 110A1 and 110A2.

以下、本発明の給電装置、及び、給電方法を適用した実施形態について説明する。 The following describes an embodiment in which the power supply device and power supply method of the present invention are applied.

＜実施形態＞
図１は、実施形態の給電装置１００を示す図である。以下では、ＸＹＺ座標系を用いて説明する。平面視とはＸＹ平面視のことである。 <Embodiment>
1 is a diagram showing a power supply device 100 according to an embodiment. In the following, an XYZ coordinate system is used for explanation. A plan view refers to an XY plan view.

給電装置１００は、一例として、スマート工場、大規模プラント、物流センタ、倉庫等の大規模な施設の領域１０に配置される。給電装置１００は、アレイアンテナ１１０、フェーズシフタ１２０、ＩＣチップ１２５、マイクロ波発生源１３０、及び制御装置１４０を含み、領域１０内に存在する複数のデバイス５０に非接触で給電（マイクロ波給電）を行う。実施形態の給電方法は、給電装置１００によって実現される給電方法であり、特に制御装置１４０が実行する処理によって実現される。 The power supply device 100 is placed in an area 10 of a large facility such as a smart factory, a large-scale plant, a logistics center, or a warehouse, for example. The power supply device 100 includes an array antenna 110, a phase shifter 120, an IC chip 125, a microwave generating source 130, and a control device 140, and supplies power (microwave power) to a plurality of devices 50 present in the area 10 in a non-contact manner. The power supply method of the embodiment is a power supply method realized by the power supply device 100, and is particularly realized by the processing executed by the control device 140.

給電装置１００は、不特定多数のデバイス５０に給電を行う際に、アレイアンテナ１１０にビームフォーミングでの送電を行わせる。アレイアンテナ１１０の複数のアンテナ素子１１１は、後述する送電制御部が指定した送電位相で送信可能である。複数のアンテナ素子１１１が出力する送電信号の位相を固定すると、複数のアンテナ出力信号から形成されるビームによって領域１０内に定在波が生じ、定在波の節の位置に存在するデバイス５０には電力が殆ど供給されなくなる。このような事態を避けるために、給電装置１００は、複数のアンテナ素子１１１から出力される複数の送電信号の位相を時系列的にランダムにシフトさせて、定在波の節が特定の場所に長時間にわたり生じないようにしている。換言すれば、定在波の節が領域１０内で移動するようにしている。送電信号の位相は、タイムスロットに従ってシフトされる。なお、送電信号とは、アンテナ素子１１１から送電（送信）される信号であり、所定の電力を有する信号である。 When feeding power to an unspecified number of devices 50, the power supply device 100 causes the array antenna 110 to transmit power by beamforming. The multiple antenna elements 111 of the array antenna 110 can transmit with a transmission potential phase specified by a power transmission control unit described later. When the phase of the power transmission signal output by the multiple antenna elements 111 is fixed, a standing wave is generated in the area 10 by the beam formed from the multiple antenna output signals, and almost no power is supplied to the device 50 located at the node position of the standing wave. In order to avoid such a situation, the power supply device 100 randomly shifts the phases of the multiple power transmission signals output from the multiple antenna elements 111 in a time series so that the node of the standing wave does not occur in a specific location for a long time. In other words, the node of the standing wave is moved within the area 10. The phase of the power transmission signal is shifted according to the time slot. Note that the power transmission signal is a signal transmitted (transmitted) from the antenna element 111 and has a predetermined power.

このように複数のアンテナ素子１１１から出力される複数の送電信号の位相をタイムスロットに従ってランダムにシフトさせて形成するビームでの送電を行うことを以下ではランダムビームフォーミングと称す。 In the following, the transmission of power using beams formed by randomly shifting the phases of multiple power transmission signals output from multiple antenna elements 111 according to time slots is referred to as random beamforming.

また、複数のデバイス５０の中には、内部のバッテリ５３を充電するためにより多くの受電電力を必要とするデバイス５０が存在しうる。例えば、他のデバイス５０よりも多くの電力を消費して内部のバッテリ５３の残量が少なくなっているデバイス５０である。このようにより多くの受電電力を必要とするデバイス５０を特定デバイス５０Ａと称す。図１には、ある時点における１つのデバイス５０を特定デバイス５０Ａとして示す。特定デバイス５０Ａは、第１受電装置の一例である。 Furthermore, among the multiple devices 50, there may be a device 50 that requires more receiving power to charge its internal battery 53. For example, this is a device 50 that consumes more power than the other devices 50 and has a low remaining charge in its internal battery 53. A device 50 that requires more receiving power in this way is referred to as a specific device 50A. In FIG. 1, one device 50 at a certain point in time is shown as a specific device 50A. The specific device 50A is an example of a first power receiving device.

特定デバイス５０Ａは、複数のアンテナ素子１１１のうちのアンテナサブセット１１０Ａに含まれる複数のアンテナ素子１１１から主に受電する。ランダムビームフォーミングよりも、より集中的に送電を行うことにより、特定デバイス５０Ａのバッテリ５３を早期に充電するためである。アンテナサブセット１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１は、第１アンテナの一例である。アンテナサブセット１１０Ａに含まれないアンテナ素子１１１は、第２アンテナの一例である。 The specific device 50A mainly receives power from the multiple antenna elements 111 included in the antenna subset 110A among the multiple antenna elements 111. This is because the battery 53 of the specific device 50A is charged more quickly by transmitting power more intensively than with random beamforming. The antenna elements 111 included in the antenna subset 110A are an example of a first antenna. The antenna elements 111 not included in the antenna subset 110A are an example of a second antenna.

アンテナサブセット１１０Ａに含まれる複数のアンテナ素子１１１から特定デバイス５０Ａへの送電もタイムスロットに従って位相がシフトされる。図１では、アンテナサブセット１１０Ａに４つのアンテナ素子１１１が含まれている。アンテナサブセット１１０Ａ、及び、特定デバイス５０Ａへの送電信号の位相シフトについては後述する。 The power transmission from the multiple antenna elements 111 included in the antenna subset 110A to the specific device 50A is also phase shifted according to the time slot. In FIG. 1, the antenna subset 110A includes four antenna elements 111. The antenna subset 110A and the phase shift of the power transmission signal to the specific device 50A will be described later.

複数のデバイス５０のうち、特定デバイス５０Ａ以外を非特定デバイス５０Ｂと称す。非特定デバイス５０Ｂは、第２受電装置の一例である。すべてのデバイス５０は、状況に応じて特定デバイス５０Ａになり得る。特定デバイス５０Ａは、バッテリ５３の充電量が十分な量になれば、アンテナサブセット１１０Ａからの集中的な電力供給が行われなくなり、非特定デバイス５０Ｂになる。非特定デバイス５０Ｂは、アンテナサブセット１１０Ａを含むアンテナ素子１１１からランダムビームフォーミングによる送電を受ける。 Of the multiple devices 50, devices other than the specific device 50A are referred to as non-specific devices 50B. The non-specific device 50B is an example of a second power receiving device. All devices 50 can become specific devices 50A depending on the situation. When the battery 53 is sufficiently charged, the specific device 50A no longer receives concentrated power supply from the antenna subset 110A, and becomes a non-specific device 50B. The non-specific device 50B receives power transmission by random beamforming from the antenna elements 111 including the antenna subset 110A.

給電装置１００は、非特定デバイス５０Ｂへのランダムビームフォーミングによる送電と、特定デバイス５０Ａへのアンテナサブセット１１０Ａからの送電とを両立する給電装置である。なお、以下では、特定デバイス５０Ａと非特定デバイス５０Ｂとを特に区別しない場合には、単にデバイス５０と称す。 The power supply device 100 is a power supply device that can transmit power to the non-specific device 50B by random beamforming and transmit power from the antenna subset 110A to the specific device 50A. In the following description, when there is no particular distinction between the specific device 50A and the non-specific device 50B, they are simply referred to as devices 50.

デバイス５０は、図１の下側に拡大して示すように、アンテナ５１、制御部５２、及びバッテリ５３を有する。 As shown enlarged at the bottom of Figure 1, the device 50 has an antenna 51, a control unit 52, and a battery 53.

アンテナ５１は、１又は複数のアンテナ素子１１１から電力を受電するためのアンテナである。アンテナ５１は、受電した電力を制御部５２及びバッテリ５３に出力する。 The antenna 51 is an antenna for receiving power from one or more antenna elements 111. The antenna 51 outputs the received power to the control unit 52 and the battery 53.

制御部５２は、アンテナ５１を介してアンテナ素子１１１から電力を受電しているときに受電電力をバッテリ５３に充電する充電制御を行うとともに、バッテリ５３の充電量が所定値以下になるとアラームを制御装置１４０に送信する。制御部５２は、一例としてＢＬＥ(Bluetooth Low Energy(登録商標))等の近距離無線通信部を含んでおり、ＢＬＥのビーコン信号にアラームを表すデータを書き込んで制御装置１４０に送信する。また、制御部５２は、制御装置１４０から送電コマンドを受信すると、アンテナ５１から所定電力で送電を行う。この送電は、ビーコン信号の送信によるものであってもよい。また、制御部５２は、送電を行った後に制御装置１４０から後述するタイムスロットインデックス検出コマンドを受信すると、所定期間にわたって受電した後に、受電電力が最も大きいタイムスロットインデックス（タイムスロットの番号）を表すインデックスデータを制御装置１４０に送信する。制御部５２が制御装置１４０から送電コマンドを受信するのは、バッテリ５３の充電量が所定値以下になったときである。制御装置１４０からデバイス５０への送電コマンドとタイムスロットインデックス検出コマンドの送信は、一例としてＢＬＥによる通信で行えばよい。なお、インデックスデータは、タイムスロットを特定する情報の一例である。 The control unit 52 performs charging control to charge the battery 53 with the received power when receiving power from the antenna element 111 via the antenna 51, and transmits an alarm to the control device 140 when the charge amount of the battery 53 falls below a predetermined value. The control unit 52 includes a short-range wireless communication unit such as BLE (Bluetooth Low Energy (registered trademark)) as an example, and writes data indicating an alarm in a BLE beacon signal and transmits it to the control device 140. When the control unit 52 receives a power transmission command from the control device 140, it transmits power at a predetermined power from the antenna 51. This power transmission may be by transmitting a beacon signal. When the control unit 52 receives a time slot index detection command (described later) from the control device 140 after transmitting power, it transmits index data indicating the time slot index (time slot number) with the largest received power to the control device 140 after receiving power for a predetermined period. The control unit 52 receives a power transmission command from the control device 140 when the charge amount of the battery 53 falls below a predetermined value. The power transmission command and the time slot index detection command may be transmitted from the control device 140 to the device 50 by, for example, communication using BLE. Note that the index data is an example of information that identifies a time slot.

バッテリ５３は、一例として二次電池又はキャパシタであり、アンテナ５１から供給される電力を充電する。バッテリ５３には、電力を消費する負荷が接続されていてもよい。例えば、負荷は、温度や湿度等を検出するセンサであってもよく、この場合にはデバイス５０をセンサデバイスとして取り扱うことができる。また、負荷は、モータやアクチュエータ等の動力源であってもよく、デバイス５０は動的な作業を行うデバイスであってもよい。 The battery 53 is, for example, a secondary battery or a capacitor, and is charged with power supplied from the antenna 51. A load that consumes power may be connected to the battery 53. For example, the load may be a sensor that detects temperature, humidity, etc., in which case the device 50 can be treated as a sensor device. The load may also be a power source such as a motor or actuator, and the device 50 may be a device that performs dynamic work.

また、デバイス５０が移動可能な移動体に取り付けられている場合には、バッテリ５３が充電する電力は、負荷としての移動体のモータ等の動力源や制御部等を駆動するための電力として利用することができる。 In addition, when the device 50 is attached to a movable body, the power charged by the battery 53 can be used as power to drive a power source such as a motor of the movable body as a load, or a control unit, etc.

アレイアンテナ１１０は、２次元アンテナグリッドの一例であり、一例としてマトリクス状に配置されるアンテナ素子１１１を含む。アンテナ素子１１１は、一例として、Ｘ方向に１６個、Ｙ方向に１６個で２５６個ある。２５６個のアンテナ素子１１１は、ＸＹ平面上に位置する。 The array antenna 110 is an example of a two-dimensional antenna grid, and includes antenna elements 111 arranged in a matrix, for example. For example, there are 256 antenna elements 111, with 16 in the X direction and 16 in the Y direction. The 256 antenna elements 111 are positioned on the XY plane.

各アンテナ素子１１１は、送電ケーブル１３０Ａを介してマイクロ波発生源１３０に接続されており、マイクロ波帯の電力が供給される。制御装置１４０によって制御されることにより、２５６個のアンテナ素子１１１のうちのアンテナサブセット１１０Ａを構成するアンテナ素子１１１として選択された４つのアンテナ素子１１１は、特定デバイス５０Ａに向けて送電を行うが特定デバイス５０Ａの近傍に位置する非特定デバイス５０Ｂにも副次的に給電がなされる。アンテナサブセット１１０Ａに含まれないアンテナ素子１１１は、ランダムビームフォーミングによって非特定デバイス５０Ｂに送電を行うが特定デバイス５０Ａの比較的近傍に位置するアンテナ素子１１１からも副次的に給電がなされる。なお、アンテナサブセット１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１の数は複数であれば幾つであってもよい。アンテナ素子１１１は、平面視で矩形状のパッチアンテナである。アンテナ素子１１１は、－Ｚ方向側にグランド電位に保持されるグランド板を有していてもよい。 Each antenna element 111 is connected to the microwave generating source 130 via a power transmission cable 130A, and is supplied with microwave power. Four antenna elements 111 selected as antenna elements 111 constituting the antenna subset 110A out of the 256 antenna elements 111 under the control of the control device 140 transmit power to the specific device 50A, but also feed power to the non-specific device 50B located near the specific device 50A in a secondary manner. The antenna elements 111 not included in the antenna subset 110A transmit power to the non-specific device 50B by random beamforming, but also feed power from the antenna elements 111 located relatively close to the specific device 50A in a secondary manner. The number of antenna elements 111 included in the antenna subset 110A may be any number as long as it is plural. The antenna element 111 is a patch antenna having a rectangular shape in a plan view. The antenna element 111 may have a ground plate on the -Z direction side that is held at ground potential.

各アンテナ素子１１１は、上述したスマート工場等の大規模な施設の天井や柱等に取り付けられている。各アンテナ素子１１１の間の間隔は、一例として、アンテナ素子１１１の通信周波数における波長の数波長に相当する。アンテナ素子１１１の通信周波数は、一例としてマイクロ波帯を想定しており、一例として９１５ＭＨｚである。 Each antenna element 111 is attached to a ceiling, a pillar, or the like of a large facility such as the smart factory described above. The distance between each antenna element 111 corresponds, as an example, to several wavelengths at the communication frequency of the antenna element 111. The communication frequency of the antenna element 111 is assumed to be, as an example, in the microwave band, and is, as an example, 915 MHz.

また、図１には、一例として、特定デバイス５０Ａがアレイアンテナ１１０に含まれる２５６個のアンテナ素子１１１のうちの４個のアンテナ素子１１１から電力を受電している状態を示す。このように、特定デバイス５０Ａに送電するために制御装置１４０によって選択された複数のアンテナ素子１１１の集合をアンテナサブセット１１０Ａと称す。アンテナサブセット１１０Ａに含まれないアンテナ素子１１１は、タイムスロットに従って送信信号の位相をシフトさせながらランダムビームフォーミングによって送電を行い、ランダムビームフォーミングによって送電される電力は、非特定デバイス５０Ｂによって受電されるが特定デバイス５０Ａにも副次的に受電される。 Also, FIG. 1 shows, as an example, a state in which a specific device 50A receives power from four antenna elements 111 out of the 256 antenna elements 111 included in the array antenna 110. In this way, a collection of multiple antenna elements 111 selected by the control device 140 to transmit power to the specific device 50A is called an antenna subset 110A. The antenna elements 111 not included in the antenna subset 110A transmit power by random beamforming while shifting the phase of the transmission signal according to the time slot, and the power transmitted by random beamforming is received by the non-specific device 50B but is also received secondarily by the specific device 50A.

フェーズシフタ１２０は、各アンテナ素子１１１に１個ずつ接続されており、各アンテナ素子１１１と送電ケーブル１３０Ａとの間に挿入されている。図１では、説明の便宜上、１個のアンテナ素子１１１、フェーズシフタ１２０、及びＩＣチップ１２５を拡大して示す。 The phase shifters 120 are connected to each antenna element 111 and inserted between each antenna element 111 and the power transmission cable 130A. For ease of explanation, FIG. 1 shows an enlarged view of one antenna element 111, phase shifter 120, and IC chip 125.

フェーズシフタ１２０は、マイクロ波発生源１３０から送電ケーブル１３０Ａを介して伝送される電力の送信位相をシフトしてアンテナ素子１１１に出力する。フェーズシフタ１２０は、位相調節部の一例である。ＩＣチップ１２５は、受電電力のＲＳＳＩ(Received Signal Strength Indicator)を測定する測定部と、ＢＬＥの通信部とを含み、測定したＲＳＳＩ値を表すデータを含むビーコン信号を制御装置１４０に送信する。ＩＣチップ１２５の通信部は、ＢＬＥ通信用のアンテナを有する。 The phase shifter 120 shifts the transmission phase of the power transmitted from the microwave generating source 130 via the power transmission cable 130A and outputs it to the antenna element 111. The phase shifter 120 is an example of a phase adjustment unit. The IC chip 125 includes a measurement unit that measures the RSSI (Received Signal Strength Indicator) of the received power and a BLE communication unit, and transmits a beacon signal that includes data representing the measured RSSI value to the control device 140. The communication unit of the IC chip 125 has an antenna for BLE communication.

マイクロ波発生源１３０は、２５６個のフェーズシフタ１２０に接続されており、所定の電力のマイクロ波を供給する。マイクロ波発生源１３０は、電波発生源の一例である。マイクロ波の周波数は、一例として９１５ＭＨｚである。なお、ここでは給電装置１００がマイクロ波発生源１３０を含む形態について説明するが、マイクロ波に限られるものではなく、所定の周波数の電波であればよい。 The microwave generating source 130 is connected to 256 phase shifters 120 and supplies microwaves of a specified power. The microwave generating source 130 is an example of a radio wave generating source. The microwave frequency is, for example, 915 MHz. Note that, although a form in which the power supply device 100 includes the microwave generating source 130 will be described here, it is not limited to microwaves, and any radio waves of a specified frequency will do.

制御装置１４０は、制御部の一例であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び不揮発性メモリ等を有するマイクロコンピュータであり、一例として、離散型ウェーブレット・マルチトーン(DWMT)を用いることができる。 The control device 140 is an example of a control unit, and is a microcomputer having a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), and non-volatile memory, and as an example, a discrete wavelet multitone (DWMT) can be used.

制御装置１４０は、アンテナ１４０Ａを有し、デバイス５０からアラームが書き込まれたビーコン信号を受信するとともに、各アンテナ素子１１１に接続されたＩＣチップ１２５からＲＳＳＩ値を含むビーコン信号を受信する。また、制御装置１４０は、特定デバイス５０Ａからタイムスロットインデックスを表すインデックスデータを受信する。インデックスデータは、アンテナサブセット１１０Ａに含まれる複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相の関係を決定する際に、特定デバイス５０Ａの受電電力が最大になるときのタイムスロットインデックスを表すデータである。特定デバイス５０Ａから受信するインデックスデータによって、アンテナサブセット１１０Ａに含まれる複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相の関係（位相関係）が決定される。この詳細については後述する。 The control device 140 has an antenna 140A, and receives a beacon signal with an alarm written therein from the device 50, and also receives a beacon signal including an RSSI value from the IC chip 125 connected to each antenna element 111. The control device 140 also receives index data representing a time slot index from the specific device 50A. The index data is data representing a time slot index when the received power of the specific device 50A is maximum when determining the phase relationship of the power transmission signals of the multiple antenna elements 111 included in the antenna subset 110A. The index data received from the specific device 50A determines the phase relationship (phase relationship) of the power transmission signals of the multiple antenna elements 111 included in the antenna subset 110A. This will be described in detail later.

制御装置１４０は、アンテナサブセット１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１の選択制御、２５６個のフェーズシフタ１２０における位相の制御、及び、マイクロ波発生源１３０の電力の出力制御を行う。アンテナサブセット１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１の送電信号の位相制御と、アンテナサブセット１１０Ａに含まれないアンテナ素子１１１のランダムビームフォーミングによる送電信号の位相制御とは、フェーズシフタ１２０における位相の制御によって実現される。 The control device 140 controls the selection of the antenna elements 111 included in the antenna subset 110A, controls the phase in the 256 phase shifters 120, and controls the power output of the microwave generating source 130. Phase control of the transmission signal of the antenna elements 111 included in the antenna subset 110A and phase control of the transmission signal by random beamforming of the antenna elements 111 not included in the antenna subset 110A are realized by controlling the phase in the phase shifter 120.

図２は、制御装置１４０の構成を示す図である。制御装置１４０は、主制御部１４１、サブセット選択部１４２、送電制御部１４３、及びメモリ１４４を有する。主制御部１４１、サブセット選択部１４２、及び送電制御部１４３は、制御装置１４０が実行するプログラムの機能を機能ブロックとして示したものである。また、メモリ１４４は、制御装置１４０のメモリを機能的に表したものである。 Figure 2 is a diagram showing the configuration of the control device 140. The control device 140 has a main control unit 141, a subset selection unit 142, a power transmission control unit 143, and a memory 144. The main control unit 141, the subset selection unit 142, and the power transmission control unit 143 are functional blocks showing the functions of the programs executed by the control device 140. In addition, the memory 144 is a functional representation of the memory of the control device 140.

主制御部１４１は、制御装置１４０の処理を統括する処理部であり、サブセット選択部１４２及び送電制御部１４３が実行する処理以外の処理を実行する。 The main control unit 141 is a processing unit that manages the processing of the control device 140, and performs processing other than the processing performed by the subset selection unit 142 and the power transmission control unit 143.

サブセット選択部１４２は、いずれかのデバイス５０からアラームを含むビーコン信号を受信すると、そのデバイス５０に送電コマンドを送信する。アラームを含むビーコン信号を送信したデバイス５０は、充電量が所定値以下になっているデバイス５０であり、特定デバイス５０Ａの候補になっているデバイス５０である。サブセット選択部１４２は、送電コマンドの送信後にすべてのアンテナ素子１１１の受電電力を監視し、受電電力の強度（ＲＳＳＩ）が所定値以上の複数のアンテナ素子１１１をアンテナサブセット１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１として選択する。また、アンテナサブセット１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１が選択されると、特定デバイス５０Ａの候補になっているデバイス５０は、特定デバイス５０Ａとして扱われることになる。 When the subset selection unit 142 receives a beacon signal including an alarm from any of the devices 50, it transmits a power transmission command to that device 50. The device 50 that transmitted the beacon signal including the alarm is a device 50 whose charge level is below a predetermined value and is a candidate for the specific device 50A. After transmitting the power transmission command, the subset selection unit 142 monitors the received power of all antenna elements 111, and selects multiple antenna elements 111 whose received power strength (RSSI) is equal to or greater than a predetermined value as antenna elements 111 included in the antenna subset 110A. Furthermore, when the antenna elements 111 included in the antenna subset 110A are selected, the devices 50 that are candidates for the specific device 50A are treated as the specific device 50A.

送電制御部１４３は、すべてのアンテナ素子１１１から送電を行う送電制御を行う。送電制御部１４３は、すべてのアンテナ素子１１１から送電を行う際には、すべてのアンテナ素子１１１の送電信号の位相をランダムに設定し、かつ、タイムスロット毎に位相をランダムにシフトさせるランダムビームフォーミングによる送電制御を行う（ランダムモード）。これにより、領域１０（図１参照）で送電信号の定在波が生じる位置が時間的に固定されないようにすることができ、すべてのデバイス５０が比較的均等に受電することができる。 The power transmission control unit 143 performs power transmission control to transmit power from all antenna elements 111. When transmitting power from all antenna elements 111, the power transmission control unit 143 randomly sets the phase of the power transmission signal of all antenna elements 111, and performs power transmission control using random beamforming that randomly shifts the phase for each time slot (random mode). This makes it possible to prevent the position where the standing wave of the power transmission signal occurs in the area 10 (see FIG. 1) from being fixed in time, and allows all devices 50 to receive power relatively evenly.

また、送電制御部１４３は、サブセット選択部１４２によってアンテナサブセット１１０Ａが構築されると、アンテナサブセット１１０Ａに含まれる複数のアンテナ素子１１１の送電制御をランダムモードからサブセットモードに切り替えるために特定デバイス５０Ａでの受電電力をモニタリングする受電電力モニタリングモードを実行する。受電電力モニタリングモードでは、ランダムモードと同様に、複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相をランダムに設定し、かつ、タイムスロット毎に位相をランダムにシフトさせる処理を所定期間にわたって行う。所定期間は、例えば２５６個のタイムスロット分の期間である。送電制御部１４３は、所定期間の経過後に特定デバイス５０Ａからタイムスロットインデックスを表すインデックスデータを受信すると、サブセットモードに移行し、インデックスデータが表すタイムスロットにおける複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相の関係（位相関係）を保持したまま、タイムスロット毎に複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相セット（複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相のセット）をランダムにシフトさせながら送電を行う送電制御を実行する。位相関係とは、複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相同士の関係であり、複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相差の関係である。送電制御部１４３は、特定デバイス５０Ａから充電完了を表すデータを含むビーコン信号を受信すると、サブセットモードを終了し、アンテナサブセット１１０Ａに含まれる複数のアンテナ素子１１１の送電モードをランダムモードに復帰させる。 In addition, when the antenna subset 110A is constructed by the subset selection unit 142, the power transmission control unit 143 executes a received power monitoring mode in which the received power at the specific device 50A is monitored in order to switch the power transmission control of the multiple antenna elements 111 included in the antenna subset 110A from the random mode to the subset mode. In the received power monitoring mode, similar to the random mode, the phase of the power transmission signal of the multiple antenna elements 111 is set randomly, and the process of randomly shifting the phase for each time slot is performed for a predetermined period. The predetermined period is, for example, a period of 256 time slots. When the power transmission control unit 143 receives index data representing a time slot index from the specific device 50A after the predetermined period has elapsed, it transitions to the subset mode, and executes power transmission control in which the phase set of the power transmission signals of the multiple antenna elements 111 (the set of phases of the power transmission signals of the multiple antenna elements 111) is randomly shifted for each time slot while maintaining the phase relationship (phase relationship) of the power transmission signals of the multiple antenna elements 111 in the time slot represented by the index data. The phase relationship is the relationship between the phases of the power transmission signals of the multiple antenna elements 111, and the relationship between the phase differences of the power transmission signals of the multiple antenna elements 111. When the power transmission control unit 143 receives a beacon signal including data indicating completion of charging from the specific device 50A, it ends the subset mode and returns the power transmission mode of the multiple antenna elements 111 included in the antenna subset 110A to the random mode.

メモリ１４４は、主制御部１４１、サブセット選択部１４２、及び送電制御部１４３が処理を実行する際に用いるデータやプログラム等を格納する。各タイムスロットにおける送電信号の位相を表すデータもメモリ１４４に格納される。 The memory 144 stores data, programs, etc. used by the main control unit 141, the subset selection unit 142, and the power transmission control unit 143 when they execute processing. Data representing the phase of the power transmission signal in each time slot is also stored in the memory 144.

図３は、アンテナサブセット１１０Ａの一例を示す図である。図３には、２５６個のアンテナ素子１１１のうちの２０個を示す。一例として、アンテナサブセット１１０Ａに４つのアンテナ素子１１１が含まれており、アンテナグリッドインデックスは（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）である。アンテナグリッドインデックスとは、領域１０（図１参照）内におけるアンテナ素子１１１の位置を示すインデックスである。アンテナサブセット１１０Ａの略中心付近には特定デバイス５０Ａが位置している。 Figure 3 is a diagram showing an example of antenna subset 110A. Figure 3 shows 20 of the 256 antenna elements 111. As an example, antenna subset 110A includes four antenna elements 111, and the antenna grid indexes are (4, 4), (4, 5), (5, 4), and (5, 5). The antenna grid index is an index indicating the position of the antenna elements 111 within region 10 (see Figure 1). A specific device 50A is located approximately near the center of antenna subset 110A.

図４は、特定デバイス５０Ａの受電信号の位相を説明する図である。Ｉ軸は実軸、Ｑ軸は虚軸である。（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）で示す４つのベクトルは、アンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１から特定デバイス５０Ａが受電する信号をベクトルで表したものである。 Figure 4 is a diagram explaining the phase of the power receiving signal of a specific device 50A. The I axis is the real axis, and the Q axis is the imaginary axis. The four vectors indicated by (4,4), (4,5), (5,4), and (5,5) are vector representations of the signals received by the specific device 50A from the antenna elements 111 with antenna grid indexes (4,4), (4,5), (5,4), and (5,5).

特定デバイス５０Ａが４つのアンテナ素子１１１から受電する信号の位相が揃っていれば、アンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１から受電する信号を足し合わせると直線状のベクトルＡが得られる。ベクトルＡは、アンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１から特定デバイス５０Ａが受電する信号の位相が揃っていることによって、最大化された受電電力を表す。 If the phases of the signals received by the specific device 50A from the four antenna elements 111 are aligned, adding up the signals received from the antenna elements 111 with antenna grid indexes (4,4), (4,5), (5,4), and (5,5) results in a linear vector A. Vector A represents the maximized received power due to the phases of the signals received by the specific device 50A from the antenna elements 111 with antenna grid indexes (4,4), (4,5), (5,4), and (5,5) being aligned.

このように、アンテナサブセット１１０Ａに含まれるアンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１から特定デバイス５０Ａが受電する信号の位相を揃えれば、４つの受電信号の合成ベクトルを最大化することができる。ここで、位相が揃っていることは、位相が完全に同一である場合に限らず、完全に同一である状態に略等しい状態も含む。厳密な意味で位相を揃えるのは容易ではない場合もあり、例えば位相のずれが±５％程度であれば、位相が揃っていると考えて問題ないからである。 In this way, by aligning the phases of the signals received by the specific device 50A from the antenna elements 111 with antenna grid indexes (4,4), (4,5), (5,4), and (5,5) included in the antenna subset 110A, the composite vector of the four received signals can be maximized. Here, being in phase does not only mean that the phases are completely identical, but also includes a state that is almost equivalent to being completely identical. In the strict sense, it may not be easy to align the phases, and if the phase shift is around ±5%, for example, it is acceptable to consider the phases to be in phase.

アンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１から送電される送電信号の位相関係を保持しながら、４つの送電信号の位相をシフトさせると、ベクトルＡはＩ軸及びＱ軸に対して回転する。４つの送電信号の位相関係を保持しながら４つの送電信号の位相をシフトさせれば、特定デバイス５０Ａの受電電力が最大化された状態を保持でき、より短い時間で効率的に特定デバイス５０Ａを充電することができる。 When the phases of the four transmission signals transmitted from antenna elements 111 with antenna grid indexes of (4,4), (4,5), (5,4), and (5,5) are shifted while maintaining the phase relationship of the four transmission signals, vector A rotates about the I-axis and Q-axis. If the phases of the four transmission signals are shifted while maintaining the phase relationship of the four transmission signals, the power received by the specific device 50A can be maximized, and the specific device 50A can be charged efficiently in a shorter time.

また、アンテナサブセット１１０Ａの周囲では、アンテナサブセット１１０Ａに含まれない多数のアンテナ素子１１１がランダムモードで送電しているため、特定デバイス５０Ａはランダムモードによる送電信号を受電する。特定デバイス５０Ａが受電するランダムモードによる受電電力は、アンテナサブセット１１０Ａに含まれる複数のアンテナ素子１１１から受電する受電電力よりも小さい。特定デバイス５０Ａは、アンテナサブセット１１０Ａ外のアンテナ素子１１１よりもアンテナサブセット１１０Ａ内のアンテナ素子１１１に近い位置に存在するからである。ここでは、特定デバイス５０Ａが受電するランダムモードによる電力をベクトルＢで表す。ランダムモードによってタイムスロット毎に位相がシフトされるため、ベクトルＢは、破線の矢印で示すようにランダムに３６０度回転する。 In addition, since many antenna elements 111 not included in the antenna subset 110A are transmitting power in random mode around the antenna subset 110A, the specific device 50A receives a transmission signal in random mode. The power received by the specific device 50A in random mode is smaller than the power received from the multiple antenna elements 111 included in the antenna subset 110A. This is because the specific device 50A is located closer to the antenna elements 111 in the antenna subset 110A than the antenna elements 111 outside the antenna subset 110A. Here, the power received by the specific device 50A in random mode is represented by vector B. Since the phase is shifted for each time slot by the random mode, vector B rotates randomly 360 degrees as shown by the dashed arrow.

すなわち、領域１０（図１参照）内でランダムモードとサブセットモードによる送電を行うと、特定デバイス５０Ａの受電電力は、図４に示すベクトルＡとベクトルＢとの合成ベクトルで表される受電電力になり、ランダムモードの変動分が含まれることになるが特定デバイス５０Ａが受電する信号はベクトルＡによる寄与が支配的となり受電電力の増大が図られる。 In other words, when power transmission is performed in random mode and subset mode within area 10 (see Figure 1), the received power of specific device 50A is represented by the composite vector of vector A and vector B shown in Figure 4, and although it includes the fluctuation of the random mode, the contribution of vector A is dominant in the signal received by specific device 50A, and an increase in the received power is achieved.

図５は、サブセットモードで複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相関係を決定する方法を説明する図である。図５の上側の表は、横方向にタイムスロットに分けられており、一例としてタイムスロットインデックスは、１～Ｌである。Ｌは、例えば２５６である。また、表の縦方向には、アンテナグリッドインデックスが示されており、（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１の送電信号の位相を示す。４つの送電信号の位相は各タイムスロットにおいてアンテナ素子１１１間でランダムに設定されており、かつ、タイムスロット毎にランダムにシフトしている。 Figure 5 is a diagram explaining a method for determining the phase relationship of the transmission signals of multiple antenna elements 111 in subset mode. The table at the top of Figure 5 is divided horizontally into time slots, and as an example, the time slot index is 1 to L. L is, for example, 256. In addition, the antenna grid index is shown vertically in the table, indicating the phases of the transmission signals of antenna elements 111 at (4,4), (4,5), (5,4), and (5,5). The phases of the four transmission signals are set randomly between antenna elements 111 in each time slot, and are shifted randomly for each time slot.

図５の下側には、タイムスロットインデックス１～Ｌにおける特定デバイス５０Ａの受電電力（ｄＢｍ）を示す。特定デバイス５０Ａは、各タイムスロットでの受電電力を制御部５２内のメモリに記憶させてもよいし、受電電力を比較して現時点までにおいて受電電力が最大となったタイムインデックスに更新してもよい。図５は、一例として、タイムスロットインデックス１からＬまでの受電において受電電力が最大になったのはタイムスロットインデックスが４のときであり、アンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１の送電信号の位相インデックスが２９、１１、３、２４であったことを表している。この場合に、特定デバイス５０Ａは、タイムスロットインデックスが４であることを表すインデックスデータを制御装置１４０に送信する。位相インデックスは、位相を規格化した値で示すものであり、値が大きいほど位相の値が大きいことを表す。なお、特定デバイス５０Ａは、ビーコン信号を送信するタイミング、又は、アレイアンテナ１１０から送電が行われていない期間を利用してタイムスロットのカウントを開始すればよい。このようなタイミングであれば、タイムスロットのカウントを開始するトリガとして特定デバイス５０Ａが利用しやすいからである。また、特定デバイス５０Ａ及び制御装置１４０でタイムスロットの情報を共有している場合には、例えば、１～Ｌのタイムスロットインデックスを含むフレームのフレームヘッダを検出したタイミングでタイムスロットのカウントを開始すればよい。 The lower part of FIG. 5 shows the power received by the specific device 50A (dBm) at the time slot indexes 1 to L. The specific device 50A may store the power received at each time slot in the memory in the control unit 52, or may compare the power received and update it to the time index at which the power received is the maximum up to the present time. As an example, FIG. 5 shows that the power received is the maximum at the time slot index 4 in the power received from the time slot indexes 1 to L, and the phase indexes of the power transmission signal of the antenna elements 111 with the antenna grid indexes (4,4), (4,5), (5,4), and (5,5) are 29, 11, 3, and 24. In this case, the specific device 50A transmits index data indicating that the time slot index is 4 to the control device 140. The phase index indicates a value that normalizes the phase, and the larger the value, the larger the phase value. The specific device 50A may start counting the time slots by using the timing of transmitting a beacon signal or a period during which no power is being transmitted from the array antenna 110. This is because such timing makes it easy for the specific device 50A to be used as a trigger for starting the time slot count. Also, if the specific device 50A and the control device 140 share time slot information, the time slot count can be started, for example, when the frame header of a frame containing a time slot index of 1 to L is detected.

このように、インデックスデータで特定デバイス５０Ａの受電電力が最大のときのタイムスロットインデックスを制御装置１４０に通知することにより、受電電力が最大のときの送信信号の位相の関係を特定デバイス５０Ａから制御装置１４０に通知でき、効率的な受電を可能にする位相関係での送電を実現することができる。インデックスデータは、２５６個のタイムスロットインデックスのうちの１つを特定可能なデータであればよいため、８ビットのデータサイズで済む。 In this way, by notifying the control device 140 of the time slot index when the receiving power of the specific device 50A is at its maximum using the index data, the specific device 50A can notify the control device 140 of the phase relationship of the transmission signal when the receiving power is at its maximum, and power transmission with a phase relationship that enables efficient power reception can be realized. The index data only needs to be data that can identify one of the 256 time slot indexes, so a data size of 8 bits will suffice.

アンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１の送電信号の位相が２９、１１、３、２４の位相差を有する位相関係を維持する場合に、特定デバイス５０Ａの受電電力は最大になっていることになる。このような位相差の関係を保持すれば、特定デバイス５０Ａの受電電力は、図４に示すように４つの受電電力のベクトルが揃った状態（又は揃った状態に近い状態）が得られていることになり、効率的な受電が可能になる。 When the phase relationship of the transmission signal of antenna elements 111 with antenna grid indexes (4,4), (4,5), (5,4), and (5,5) with phase differences of 29, 11, 3, and 24 is maintained, the received power of the specific device 50A is maximized. If such a phase difference relationship is maintained, the received power of the specific device 50A is in a state where the vectors of the four received powers are aligned (or close to being aligned) as shown in FIG. 4, enabling efficient power reception.

このため、給電装置１００は、この位相関係を保持しながら、タイムスロット毎にアンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１の送電信号の位相をランダムにシフトさせて、アンテナサブセット１１０Ａから特定デバイス５０Ａに給電を行う。 Therefore, while maintaining this phase relationship, the power supply device 100 randomly shifts the phase of the transmission signal of the antenna elements 111 with antenna grid indexes (4,4), (4,5), (5,4), and (5,5) for each time slot, and supplies power from the antenna subset 110A to the specific device 50A.

図６は、位相インデックスを説明する図である。図６では、一例として３６０度を６４分割して得る位相インデックスを示す。位相インデックスが１のときには位相は０度であり、位相インデックスが増える度に、３６０度／６４ずつ位相が増大する。このような位相インデックスは、ＰＳＫ(Phase Shift Keying)で得られるものである。 Figure 6 is a diagram explaining the phase index. As an example, Figure 6 shows a phase index obtained by dividing 360 degrees by 64. When the phase index is 1, the phase is 0 degrees, and each time the phase index increases, the phase increases by 360 degrees/64. Such a phase index is obtained by PSK (Phase Shift Keying).

図７は、アンテナサブセット１１０Ａのアンテナ素子１１１に割り当てる位相インデックスＰＩの一例を示す図である。アンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１の送電信号の送電位相インデックスＰＩは、２９、１１、３、２４に設定されている。給電装置１００は、この位相関係を保持しながら、タイムスロット毎に送電信号の位相をランダムにシフトさせながら、アンテナサブセット１１０Ａから特定デバイス５０Ａに給電を行う。 Figure 7 is a diagram showing an example of phase indexes PI assigned to antenna elements 111 of antenna subset 110A. The transmission potential phase indexes PI of the transmission signal of antenna elements 111 with antenna grid indexes of (4,4), (4,5), (5,4), and (5,5) are set to 29, 11, 3, and 24. While maintaining this phase relationship, the power supply device 100 randomly shifts the phase of the transmission signal for each time slot to supply power from antenna subset 110A to a specific device 50A.

図８は、サブセットモードでアンテナサブセット１１０Ａのアンテナ素子１１１に設定する位相インデックスの一例を示す図である。図８に示すように、タイムスロットインデックスが１のときには、アンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１の送電信号の位相インデックスＰＩは、２９、１１、３、２４に設定されている。また、タイムスロットインデックスが２以降のアンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１の送電信号の位相インデックスＰＩは、タイムスロットインデックスが１のときの位相関係を保持しながら、ランダムにシフトしている。 Figure 8 is a diagram showing an example of phase indexes set to antenna elements 111 of antenna subset 110A in subset mode. As shown in Figure 8, when the time slot index is 1, the phase indexes PI of the transmission signals of antenna elements 111 with antenna grid indexes (4,4), (4,5), (5,4), and (5,5) are set to 29, 11, 3, and 24. In addition, the phase indexes PI of the transmission signals of antenna elements 111 with antenna grid indexes (4,4), (4,5), (5,4), and (5,5) with time slot indexes 2 and later are randomly shifted while maintaining the phase relationship when the time slot index is 1.

タイムスロットインデックスが１のときには、アンテナグリッドインデックスが（４，４）と（４，５）のアンテナ素子１１１の送電信号の位相インデックスＰＩは２９と１１で、その差は１８である。タイムスロットインデックスが１のときには、アンテナグリッドインデックスが（４，４）と（５，４）のアンテナ素子１１１の送電信号の位相インデックスＰＩは２９と３で、その差は２６である。タイムスロットインデックスが１のときには、アンテナグリッドインデックスが（４，４）と（５，５）のアンテナ素子１１１の送電信号の位相インデックスＰＩは２９と２４で、その差は５である。 When the time slot index is 1, the phase indexes PI of the transmission signals of antenna elements 111 with antenna grid indexes (4,4) and (4,5) are 29 and 11, and the difference between them is 18. When the time slot index is 1, the phase indexes PI of the transmission signals of antenna elements 111 with antenna grid indexes (4,4) and (5,4) are 29 and 3, and the difference between them is 26. When the time slot index is 1, the phase indexes PI of the transmission signals of antenna elements 111 with antenna grid indexes (4,4) and (5,5) are 29 and 24, and the difference between them is 5.

タイムスロットインデックスが２以降のアンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１の送電信号の位相インデックスＰＩは、上述のような位相差を保持しながら、ランダムにシフトしている。一例として、タイムスロットインデックスが１から２に遷移すると、４つの位相インデックスは、３０ずつ増加している。タイムスロットインデックスが２から３に遷移すると、４つの位相インデックスは、４０ずつ減少している。なお、ここでは一例として位相インデックスを１～６４の数値で示しているため、アンテナグリッドインデックスが（５，４）のアンテナ素子１１１の送電信号の位相インデックスＰＩは、タイムスロットインデックスが２から３に遷移したときに、３３－４０＝－７であり、－７に６４を加えた５７で示されている。このような４つの位相インデックスの位相関係は、タイムスロットインデックスが３から４に遷移した以後も同様である。 The phase index PI of the transmission signal of the antenna element 111 with the antenna grid indexes (4,4), (4,5), (5,4), and (5,5) after the time slot index 2 is randomly shifted while maintaining the phase difference as described above. As an example, when the time slot index transitions from 1 to 2, the four phase indexes increase by 30 each. When the time slot index transitions from 2 to 3, the four phase indexes decrease by 40 each. Note that, since the phase indexes are shown as numbers from 1 to 64 as an example here, the phase index PI of the transmission signal of the antenna element 111 with the antenna grid index (5,4) is 33-40=-7 when the time slot index transitions from 2 to 3, and is shown as 57, which is 64 added to -7. The phase relationship of the four phase indexes remains the same even after the time slot index transitions from 3 to 4.

図９は、制御装置１４０が実行する処理を表すフローチャートを示す図である。処理がスタートすると、送電制御部１４３は、ランダムモードですべてのアンテナ素子１１１から送電を行う（ステップＳ１）。ランダムモードでは、送電制御部１４３は、すべてのアンテナ素子１１１の送電信号の位相をランダムに設定し、かつ、タイムスロット毎に位相をランダムにシフトさせるランダムビームフォーミングによる送電制御を行う。 Figure 9 is a diagram showing a flowchart showing the processing executed by the control device 140. When the processing starts, the power transmission control unit 143 transmits power from all antenna elements 111 in random mode (step S1). In random mode, the power transmission control unit 143 randomly sets the phase of the power transmission signal of all antenna elements 111, and performs power transmission control using random beamforming that randomly shifts the phase for each time slot.

サブセット選択部１４２は、いずれかのデバイス５０からアラームを含むビーコン信号を受信したかどうかを判定する（ステップＳ２）。バッテリ５３の充電量が所定値以下になったデバイス５０は、ＢＬＥのビーコン信号にアラームを表すデータを書き込んで制御装置１４０に送信する。ステップＳ２の処理は、このようなアラームを含むビーコン信号を受信したかどうかを判定する処理である。ビーコン信号は各デバイス５０のＩＤ(Identifier)を含むため、ビーコン信号によって送信元のデバイス５０を識別することができる。サブセット選択部１４２は、アラームを含むビーコン信号を受信すると、充電量が所定値以下になったデバイス５０があることを検知する。 The subset selection unit 142 determines whether a beacon signal including an alarm has been received from any of the devices 50 (step S2). A device 50 whose battery 53 has a charge level below a predetermined level writes data representing the alarm into a BLE beacon signal and transmits the signal to the control device 140. The process of step S2 is a process for determining whether such a beacon signal including an alarm has been received. Since the beacon signal includes an ID (identifier) of each device 50, the device 50 that sent the beacon signal can be identified by the beacon signal. When the subset selection unit 142 receives a beacon signal including an alarm, it detects that there is a device 50 whose charge level has fallen below a predetermined level.

サブセット選択部１４２は、アラームを含むビーコン信号を受信した（Ｓ２：ＹＥＳ）と判定すると、該当するデバイス５０に送電コマンドを送信し、送電を行わせる（ステップＳ３）。 When the subset selection unit 142 determines that a beacon signal including an alarm has been received (S2: YES), it transmits a power transmission command to the corresponding device 50 and causes it to transmit power (step S3).

サブセット選択部１４２は、すべてのアンテナ素子１１１の受電電力を監視し、受電信号のＲＳＳＩ値が所定値以上の複数のアンテナ素子１１１があるかどうかを判定する（ステップＳ４）。 The subset selection unit 142 monitors the received power of all antenna elements 111 and determines whether there are multiple antenna elements 111 whose RSSI value of the received signal is equal to or greater than a predetermined value (step S4).

サブセット選択部１４２は、受電信号のＲＳＳＩ値が所定値以上の複数のアンテナ素子１１１がある（Ｓ４：ＹＥＳ）と判定すると、ＲＳＳＩ値が所定値以上の複数のアンテナ素子１１１を選択し、その複数のアンテナ素子１１１でアンテナサブセット１１０Ａを構築する（ステップＳ５）。 When the subset selection unit 142 determines that there are multiple antenna elements 111 whose RSSI values of the received power signal are equal to or greater than a predetermined value (S4: YES), it selects multiple antenna elements 111 whose RSSI values are equal to or greater than a predetermined value, and constructs an antenna subset 110A with the multiple antenna elements 111 (step S5).

送電制御部１４３は、サブセット選択部１４２によってアンテナサブセット１１０Ａが設定されると、特定デバイス５０Ａにタイムスロットインデックス検出コマンドを送信する（ステップＳ６）。タイムスロットインデックス検出コマンドは、所定期間にわたって図５に示すようにアンテナサブセット１１０Ａの複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相をランダムに設定し、かつ、タイムスロット毎に送電信号の位相をランダムにシフトさせる処理を所定期間にわたって行い、特定デバイス５０Ａに受電電力が最大になるタイムスロットインデックスを検出させるコマンドである。 When the antenna subset 110A is set by the subset selection unit 142, the power transmission control unit 143 transmits a time slot index detection command to the specific device 50A (step S6). The time slot index detection command is a command that randomly sets the phase of the power transmission signal of the multiple antenna elements 111 of the antenna subset 110A as shown in FIG. 5 for a predetermined period of time, and performs a process of randomly shifting the phase of the power transmission signal for each time slot for a predetermined period of time, thereby causing the specific device 50A to detect the time slot index at which the received power is maximized.

送電制御部１４３は、アンテナサブセット１１０Ａの複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相をランダムに設定し、かつ、タイムスロット毎にランダムに位相をシフトさせて送電を行う処理を所定期間にわたって行う受電電力モニタリングモードを実行する（ステップＳ７）。これにより、図５に示すような位相インデックスの送電信号がアンテナサブセット１１０Ａの複数のアンテナ素子１１１から送電される。 The power transmission control unit 143 executes a received power monitoring mode in which the phase of the power transmission signal of the multiple antenna elements 111 of the antenna subset 110A is set randomly, and the process of transmitting power by randomly shifting the phase for each time slot is performed for a predetermined period of time (step S7). As a result, a power transmission signal with a phase index as shown in FIG. 5 is transmitted from the multiple antenna elements 111 of the antenna subset 110A.

送電制御部１４３は、特定デバイス５０Ａからタイムスロットインデックスを表すインデックスデータを受信したかどうかを判定する（ステップＳ８）。特定デバイス５０Ａは、ステップＳ７の所定期間において検出した受電電力が最大になるタイムスロットインデックスをインデックスデータとして送電制御部１４３に送信する。 The power transmission control unit 143 determines whether index data representing a time slot index has been received from the specific device 50A (step S8). The specific device 50A transmits the time slot index at which the received power detected during the predetermined period of step S7 is maximized as index data to the power transmission control unit 143.

送電制御部１４３は、インデックスデータを受信した（Ｓ８：ＹＥＳ）と判定すると、インデックスデータが表すタイムスロットにおける位相関係を保持したまま、タイムスロット毎にアンテナサブセット１１０Ａの複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相をシフトさせながら送電を行う送電制御を実行する（ステップＳ９）。これにより、図８に示すような受電電力が最大になる位相関係を保持したまま、タイムスロット毎にアンテナサブセット１１０Ａの複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相をシフトさせるサブセットモードを実行する。 When the power transmission control unit 143 determines that the index data has been received (S8: YES), it executes power transmission control to transmit power while shifting the phase of the power transmission signals of the multiple antenna elements 111 of the antenna subset 110A for each time slot while maintaining the phase relationship in the time slot represented by the index data (step S9). This executes a subset mode in which the phase of the power transmission signals of the multiple antenna elements 111 of the antenna subset 110A is shifted for each time slot while maintaining the phase relationship that maximizes the received power as shown in FIG. 8.

送電制御部１４３は、特定デバイス５０Ａの充電が完了したかどうかを判定する（ステップＳ１０）。送電制御部１４３は、特定デバイス５０Ａから充電完了を表すデータを含むビーコン信号を受信すると、特定デバイス５０Ａの充電が完了したと判定する。 The power transmission control unit 143 determines whether charging of the specific device 50A is complete (step S10). When the power transmission control unit 143 receives a beacon signal including data indicating that charging is complete from the specific device 50A, it determines that charging of the specific device 50A is complete.

送電制御部１４３は、特定デバイス５０Ａの充電が完了した（Ｓ１０：ＹＥＳ）と判定すると、サブセットモードを終了し、アンテナサブセット１１０Ａに含まれる複数のアンテナ素子１１１の送電モードをランダムモードに復帰させる（ステップＳ１１）。以上で一連の処理が終了する（エンド）。 When the power transmission control unit 143 determines that charging of the specific device 50A is complete (S10: YES), it ends the subset mode and returns the power transmission mode of the multiple antenna elements 111 included in the antenna subset 110A to the random mode (step S11). This completes the series of processes (END).

なお、サブセット選択部１４２は、ステップＳ２において、アラームを含むビーコン信号を受信していない（Ｓ２：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ１にリターンしてランダムモードを継続させる。アンテナサブセット１１０Ａを構築して充電すべきデバイス５０が存在しないからである。 If the subset selection unit 142 determines in step S2 that a beacon signal including an alarm has not been received (S2: NO), the flow returns to step S1 and the random mode continues. This is because there is no device 50 to be charged by constructing the antenna subset 110A.

また、サブセット選択部１４２は、ステップＳ４において、受電信号のＲＳＳＩ値が所定値以上の複数のアンテナ素子１１１がない（Ｓ４：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ３にリターンする。該当するデバイス５０に送電を行わせて、アンテナサブセット１１０Ａを構築するアンテナ素子１１１の探索を再度行うためである。なお、フローをステップＳ３にリターンした後のステップＳ４でサブセット選択部１４２が受電信号のＲＳＳＩ値が所定値以上の複数のアンテナ素子１１１がない（Ｓ４：ＮＯ）と判定した場合には、一連の処理を終了してもよい（エンド）。初めから再度やり直すためである。 If the subset selection unit 142 determines in step S4 that there are no antenna elements 111 whose RSSI value of the received power signal is equal to or greater than the predetermined value (S4: NO), the flow returns to step S3. This is to cause the corresponding device 50 to transmit power and to search again for antenna elements 111 that will form the antenna subset 110A. Note that if the subset selection unit 142 determines in step S4 after returning the flow to step S3 that there are no antenna elements 111 whose RSSI value of the received power signal is equal to or greater than the predetermined value (S4: NO), the series of processes may end (END). This is to start over again from the beginning.

また、送電制御部１４３は、ステップＳ８において、インデックスデータを受信していない（Ｓ８：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ６にリターンする。ステップＳ６、Ｓ７の処理を再度行うためである。なお、ステップＳ６、Ｓ７の処理を再度行った後に再びステップＳ８でインデックスデータを受信していない（Ｓ８：ＮＯ）と判定した場合には、一連の処理を終了してもよい（エンド）。初めから再度やり直すためである。 If the power transmission control unit 143 determines in step S8 that index data has not been received (S8: NO), it returns the flow to step S6. This is to perform the processes of steps S6 and S7 again. Note that if it is determined again in step S8 that index data has not been received (S8: NO) after performing the processes of steps S6 and S7 again, the series of processes may end (END). This is to start over again from the beginning.

また、送電制御部１４３は、ステップＳ１０において、特定デバイス５０Ａの充電が完了していない（Ｓ１０：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ９にリターンする。引き続き充電を行うためである。 If the power transmission control unit 143 determines in step S10 that charging of the specific device 50A is not complete (S10: NO), the flow returns to step S9 to continue charging.

図１０は、受電電力の累積分布関数（ＣＤＦ(Cumulative Distribution Function)）のシミュレーション結果を示す図である。図１０において、破線の特性は、アンテナサブセット１１０Ａのアンテナ素子１１１の数を４に設定して受電電力モニタリングモードにおけるタイムスロットインデックスＬの数を２５６に設定して受電電力が最大となったタイムスロットインデックスを帰還した後のサブセットモードにおいて特定デバイス５０Ａが受電した場合の分布を示す。なお、アンテナサブセット１１０Ａのアンテナ素子１１１以外の周辺のランダムモードでのアンテナ素子１１１からの影響も受けている。一点鎖線の特性は、アンテナサブセット１１０Ａのアンテナ素子１１１の数を１２、受電電力モニタリングモードにおけるタイムスロットインデックスＬの数を１０２４に設定して受電電力が最大となったタイムスロットインデックスを帰還した後のサブセットモードにおいて特定デバイス５０Ａが受電した場合の分布を示す。実線の特性は、サブセットモードにおいて、アンテナサブセット１１０Ａのアンテナ素子１１１の数を４に設定し、従来技術による送電信号の位相の完全な最適化を行って特定デバイス５０Ａが受電した場合の分布を示す。また、二点鎖線の特性は、ランダムモードですべてのアンテナ素子１１１から送電して特定デバイス５０Ａが受電した場合の分布を示す。 Figure 10 is a diagram showing the simulation results of the cumulative distribution function (CDF) of the received power. In Figure 10, the dashed line characteristic shows the distribution when a specific device 50A receives power in the subset mode after the number of antenna elements 111 of the antenna subset 110A is set to 4, the number of time slot indexes L in the received power monitoring mode is set to 256, and the time slot index at which the received power is maximized is returned. Note that the antenna elements 111 in the random mode surrounding the antenna elements 111 of the antenna subset 110A are also affected. The dashed line characteristic shows the distribution when a specific device 50A receives power in the subset mode after the number of antenna elements 111 of the antenna subset 110A is set to 12, the number of time slot indexes L in the received power monitoring mode is set to 1024, and the time slot index at which the received power is maximized is returned. The characteristics of the solid line show the distribution when the number of antenna elements 111 of the antenna subset 110A is set to 4 in the subset mode, and the phase of the power transmission signal is fully optimized according to the conventional technology, and the specific device 50A receives power. The characteristics of the two-dot chain line show the distribution when the specific device 50A receives power by transmitting power from all antenna elements 111 in the random mode.

二点鎖線のランダムモードは、受電電力が－４０ｄＢｍから－５ｄＢｍの間で大きく変動している。一方、破線のサブセットモードは、ＣＤＦが０．５において、受電電力が約５ｄＢｍ増加するとともに受電電力の変動を小さくすることができる。サブセットモードは、アンテナサブセット１１０Ａに含まれる複数のアンテナ素子１１１が配置される所定の領域内において、ランダムモードより送電信号の定在波が生じる位置が時間的に固定さることを犠牲にして受電電力を増加させることができる。 In the random mode indicated by the two-dot dashed line, the received power fluctuates greatly between -40 dBm and -5 dBm. On the other hand, in the subset mode indicated by the dashed line, the received power increases by about 5 dBm at a CDF of 0.5, while the fluctuations in the received power are reduced. In the subset mode, within a specified area in which the multiple antenna elements 111 included in the antenna subset 110A are arranged, the received power can be increased at the expense of fixing the position in time where the standing wave of the transmission signal occurs, as compared to the random mode.

また、一点鎖線のサブセットモードのように破線のサブセットモードと比してタイムスロットインデックスＬを１０２４に増加させた場合は、受電電力が増加しているが改善はわずかである。サブセットモードは、タイムスロットインデックスＬが小さい場合であっても受電電力を増加させることができる。すなわち、サブセットモードは、タイムスロットインデックスＬが小さい場合でも受電電力を増加させることができる。また、タイムスロットインデックスＬが小さくなる短い探索時間（または試行回数）で受電電力を増加させる最適な送電信号の位相関係を検知する事ができる。 In addition, when the time slot index L is increased to 1024 in the subset mode shown by the dashed line compared to the subset mode shown by the dotted line, the received power increases, but the improvement is slight. The subset mode can increase the received power even when the time slot index L is small. In other words, the subset mode can increase the received power even when the time slot index L is small. Also, it is possible to detect the optimal phase relationship of the transmission signal that increases the received power with a short search time (or number of trials) in which the time slot index L is small.

実線のサブセットモードも同様に破線のサブセットモードと比して受電電力の改善はわずかである。実線のサブセットモードにおける送電信号の位相の最適化はチャネル状態情報(CSI: channel state information)帰還法に代表される各アンテナアレイに特定デバイスから送信されたパイロット信号の給電装置のアンテナアレイにおける受電信号の位相に基づいて送電信号の位相を最適化する従来技術である。従来技術は各アンテナアレイが受電信号の位相を検知するためのハードが必要であり、給電装置の装置規模が大きくなる。すなわち、サブセットモードは給電装置を小型化することができる。 Similarly, the subset mode indicated by the solid line also provides a slight improvement in received power compared to the subset mode indicated by the dashed line. Optimization of the phase of the transmission signal in the subset mode indicated by the solid line is a conventional technique that optimizes the phase of the transmission signal based on the phase of the received signal in the antenna array of the power supply device, which is a pilot signal transmitted from a specific device to each antenna array, as typified by the channel state information (CSI) feedback method. Conventional techniques require hardware for each antenna array to detect the phase of the received signal, which increases the size of the power supply device. In other words, the subset mode makes it possible to miniaturize the power supply device.

以上のように、給電装置１００は、アンテナサブセット１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１からはサブセットモードで特定デバイス５０Ａに送電し、アンテナサブセット１１０Ａに含まれないアンテナ素子１１１からはランダムモードで非特定デバイス５０Ｂに送電する。サブセットモードは、特定デバイス５０Ａで受電電力が最大となった送電信号の位相関係を保持しながら、アンテナサブセット１１０Ａに含まれる複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相セットをタイムスロット毎にランダムにシフトさせる。また、ランダムモードは、非特定デバイス５０Ｂに送電する送電信号の位相をアンテナ素子１１１毎に、かつ、タイムスロット毎にランダムにシフトさせる。 As described above, the power supply device 100 transmits power to the specific device 50A in subset mode from the antenna elements 111 included in the antenna subset 110A, and transmits power to the non-specific device 50B in random mode from the antenna elements 111 not included in the antenna subset 110A. The subset mode randomly shifts the phase set of the power transmission signals of the multiple antenna elements 111 included in the antenna subset 110A for each time slot while maintaining the phase relationship of the power transmission signals that maximizes the received power at the specific device 50A. In addition, the random mode randomly shifts the phase of the power transmission signal transmitted to the non-specific device 50B for each antenna element 111 and for each time slot.

したがって、多くの受電量が必要な特定デバイス５０Ａへの給電と、非特定デバイス５０Ｂへの給電とを両立可能な給電装置１００、及び、給電方法を提供することができる。また、サブセットモードにおいても、アンテナサブセット１１０Ａに含まれる複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相関係を保持しながらタイムスロット毎に複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相をランダムにシフトさせているので、アンテナサブセット１１０Ａ外のアンテナ素子１１１のランダムモードによる送電に与えるランダム効果を減ずることなく、アンテナサブセット１１０Ａ内におけるサブセットモードと、アンテナサブセット１１０Ａ外におけるランダムモードとを効率的に両立できる。 Therefore, it is possible to provide a power supply device 100 and a power supply method that can supply power to a specific device 50A that requires a large amount of power reception and to a non-specific device 50B at the same time. Also, in the subset mode, the phases of the power transmission signals of the multiple antenna elements 111 included in the antenna subset 110A are randomly shifted for each time slot while maintaining the phase relationship of the power transmission signals of the multiple antenna elements 111 included in the antenna subset 110A. This makes it possible to efficiently achieve both the subset mode within the antenna subset 110A and the random mode outside the antenna subset 110A without reducing the random effect on the power transmission by the random mode of the antenna elements 111 outside the antenna subset 110A.

なお、以上では、特定デバイス５０Ａ及びアンテナサブセット１１０Ａが１つずつである形態について説明したが、特定デバイス５０Ａ及びアンテナサブセット１１０Ａは複数個ずつあってもよい。図１１は、アンテナサブセット１１０Ａ１、１１０Ａ２を示す図である。図１１において、特定デバイス５０Ａ１とアンテナサブセット１１０Ａ１は、図３に示す特定デバイス５０Ａとアンテナサブセット１１０Ａに相当する。 In the above, a configuration in which there is one specific device 50A and one antenna subset 110A has been described, but there may be multiple specific devices 50A and multiple antenna subsets 110A. Figure 11 is a diagram showing antenna subsets 110A1 and 110A2. In Figure 11, the specific device 50A1 and antenna subset 110A1 correspond to the specific device 50A and antenna subset 110A shown in Figure 3.

図１１では、２つ目の特定デバイス５０Ａ２があり、アンテナサブセット１１０Ａ２が構築されている。アンテナサブセット１１０Ａ２は、アンテナグリッドインデックスが（５，５）、（５，６）、（６，５）、（６，６）のアンテナ素子１１１を含む。アンテナサブセット１１０Ａ１、１１０Ａ２では、アンテナグリッドインデックスが（５，５）のアンテナ素子１１１が共通である。 In FIG. 11, there is a second specific device 50A2, and an antenna subset 110A2 is constructed. The antenna subset 110A2 includes antenna elements 111 with antenna grid indexes (5,5), (5,6), (6,5), and (6,6). The antenna subsets 110A1 and 110A2 share the antenna element 111 with antenna grid index (5,5).

このような場合には、アンテナサブセット１１０Ａ１におけるアンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１の送電信号の位相関係と同様に、アンテナサブセット１１０Ａ２におけるアンテナグリッドインデックスが（５，５）、（５，６）、（６，５）、（６，６）のアンテナ素子１１１の送電信号についても位相関係を設定すればよい。 In such a case, the phase relationship of the transmission signals of the antenna elements 111 with antenna grid indexes (5,5), (5,6), (6,5), and (6,6) in antenna subset 110A2 can be set in the same manner as the phase relationship of the transmission signals of the antenna elements 111 with antenna grid indexes (4,4), (4,5), (5,4), and (5,5) in antenna subset 110A1.

その際に、アンテナグリッドインデックスが（５，５）のアンテナ素子１１１の送電信号の位相を基準として、アンテナサブセット１１０Ａ１、１１０Ａ２の両方において、特定デバイス５０Ａ１、５０Ａ２で受電電力が最大になる送電信号の位相関係を保持しながら、アンテナサブセット１１０Ａ１、１１０Ａ２に含まれる複数のアンテナ素子１１１の送電信号の位相をタイムスロット毎にランダムにシフトさせればよい。なお、この場合に、特定デバイス５０Ａ２は第３受電装置の一例であり、アンテナサブセット１１０Ａ２に含まれるアンテナ素子１１１は、第３アンテナの一例である。 In this case, the phase of the power transmission signal of the antenna element 111 with antenna grid index (5, 5) is used as a reference, and the phase of the power transmission signal of the multiple antenna elements 111 included in the antenna subsets 110A1 and 110A2 is randomly shifted for each time slot while maintaining the phase relationship of the power transmission signal that maximizes the received power at the specific devices 50A1 and 50A2 in both antenna subsets 110A1 and 110A2. In this case, the specific device 50A2 is an example of a third power receiving device, and the antenna element 111 included in the antenna subset 110A2 is an example of a third antenna.

また、アンテナサブセット１１０Ａに含まれるアンテナ素子１１１から特定デバイス５０Ａに送電する際に、送電信号にＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)のようなデジタル位相変調を施して、送電信号を介してアンテナ素子１１１から特定デバイス５０Ａに情報を通知してもよい。例えば、送電信号の位相の変化量を±π／２又は±πに設定して送電信号の差動符号化を行うことで、アンテナ素子１１１から特定デバイス５０Ａに情報を通知してもよい。 In addition, when transmitting power from the antenna element 111 included in the antenna subset 110A to the specific device 50A, digital phase modulation such as QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) may be performed on the power transmission signal, and information may be notified from the antenna element 111 to the specific device 50A via the power transmission signal. For example, the amount of change in the phase of the power transmission signal may be set to ±π/2 or ±π, and differential encoding of the power transmission signal may be performed, thereby notifying information from the antenna element 111 to the specific device 50A.

また、以上では、特定デバイス５０Ａの受電電力が最大になるときのタイムスロットインデックスを表すインデックスデータを制御装置１４０に送信する形態について説明した。位相の関係は１種類である。 Also, in the above, a form has been described in which index data representing the time slot index when the received power of a specific device 50A is at its maximum is transmitted to the control device 140. There is one type of phase relationship.

しかしながら、受電電力が所定値以上になる複数のタイムスロットインデックスを特定デバイス５０Ａが検出し、複数のタイムスロットインデックスにおける複数の送電信号の位相関係を切り替えながら、送電を行ってもよい。例えば、アンテナグリッドインデックスが（４，４）、（４，５）、（５，４）、（５，５）のアンテナ素子１１１の送電電力の位相インデックスが２９、１１、３、２４であるときと、送電信号の位相インデックスが３２、４６、１５、５９であるときとに特定デバイス５０Ａの受電電力が所定値以上になった場合には、送電信号の位相インデックスが２９、１１、３、２４の位相差を有する位相関係と、送電信号の位相インデックスが３２、４６、１５、５９の位相差を有する位相関係とを時系列的に切り替えて保持しながら送電を行ってもよい。 However, the specific device 50A may detect multiple time slot indexes at which the received power is equal to or greater than a predetermined value, and transmit power while switching the phase relationship of multiple transmission signals at multiple time slot indexes. For example, if the received power of the specific device 50A is equal to or greater than a predetermined value when the phase indexes of the transmission power of the antenna elements 111 with antenna grid indexes (4,4), (4,5), (5,4), and (5,5) are 29, 11, 3, and 24, and when the phase indexes of the transmission signals are 32, 46, 15, and 59, power may be transmitted while switching and maintaining the phase relationship in time series between the phase indexes of the transmission signals having phase differences of 29, 11, 3, and 24 and the phase relationship in which the phase indexes of the transmission signals have phase differences of 32, 46, 15, and 59.

この場合に、送電信号の位相インデックスが２９、１１、３、２４であるときは第１タイミングの一例であり、送電信号の位相インデックスが２９、１１、３、２４の位相差を有する位相関係は第１位相関係の一例である。送電信号の位相インデックスが３２、４６、１５、５９であるときは第２タイミングの一例であり、送電信号の位相インデックスが３２、４６、１５、５９の位相差を有する位相関係は第２位相関係の一例である。 In this case, when the phase index of the power transmission signal is 29, 11, 3, 24, this is an example of the first timing, and the phase relationship in which the phase index of the power transmission signal has a phase difference of 29, 11, 3, 24 is an example of the first phase relationship. When the phase index of the power transmission signal is 32, 46, 15, 59, this is an example of the second timing, and the phase relationship in which the phase index of the power transmission signal has a phase difference of 32, 46, 15, 59 is an example of the second phase relationship.

以上、本発明の例示的な実施形態の給電装置、及び、給電方法について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。 The power supply device and power supply method according to exemplary embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the specifically disclosed embodiments, and various modifications and changes are possible without departing from the scope of the claims.

１０領域
５０デバイス
５０Ａ、５０Ａ１、５０Ａ２特定デバイス
５０Ｂ非特定デバイス
１００給電装置
１１０アレイアンテナ
１１０Ａ、１１０Ａ１、１１０Ａ２アンテナサブセット
１１１アンテナ素子
１２０フェーズシフタ
１３０マイクロ波発生源
１４０制御装置
１４１主制御部
１４２サブセット選択部
１４３送電制御部
１４４メモリ REFERENCE SIGNS LIST 10 Area 50 Device 50A, 50A1, 50A2 Specific device 50B Non-specific device 100 Power supply device 110 Array antenna 110A, 110A1, 110A2 Antenna subset 111 Antenna element 120 Phase shifter 130 Microwave generation source 140 Control device 141 Main control unit 142 Subset selection unit 143 Power transmission control unit 144 Memory

Claims

a first power transmission control unit that controls phases of power transmission signals from a plurality of first antennas located around a first power receiving device among a plurality of antennas capable of transmitting power;
a second power transmission control unit that controls a phase of a power transmission signal of one or more second antennas other than the plurality of first antennas among the plurality of antennas,
the first power transmission control unit changes the phases of the power transmission signals of the first antennas in a time series manner while maintaining a phase relationship between the power transmission signals of the first antennas so that the phases of the signals received by the first power receiving device from the first antennas are aligned;
The second power transmission control unit changes, in a time series manner, a phase of a power transmission signal transmitted by the one or more second antennas to one or more second power receiving devices.

The power supply device according to claim 1, wherein the phase relationship is a phase relationship of the power transmission signals of the first antennas when the first power transmission control unit randomly changes the phases of the power transmission signals of the first antennas in a time series manner and the received power of the first power receiving device becomes equal to or greater than a predetermined threshold.

the first power transmission control unit changes phases of the power transmission signals of the first antennas in a time series manner while maintaining a phase relationship between the power transmission signals of the first antennas for each of one or more time slots;
The first power receiving device notifies the first power transmission control unit of information identifying a time slot when the received power becomes equal to or greater than a predetermined threshold;
The power supply device according to claim 1 , wherein the first power transmission control unit sets, as the phase relationship, phases of the power transmission signals of the first antennas in a time slot specified by the notified information.

the phase relationship includes a first phase relationship when the received power of the first power receiving device becomes equal to or greater than a predetermined threshold at a first timing when the first power transmission control unit randomly changes phases of the power transmission signals of the plurality of first antennas in a time series manner, and a second phase relationship when the received power of the first power receiving device becomes equal to or greater than the predetermined threshold at a second timing,
The power supply device according to claim 2 , wherein the first power transmission control unit switches phases of the power transmission signals of the first antennas between the first phase relationship and the second phase relationship in a time series manner.

The power supply device according to any one of claims 1 to 4, wherein the first antennas are antennas among the plurality of antennas that receive a power equal to or greater than a predetermined value when the first power receiving device transmits a signal.

The first power transmission control unit,
controlling phases of power transmission signals of the plurality of first antennas and controlling phases of power transmission signals of a plurality of third antennas located around a third power receiving device among the plurality of antennas;
6. The power supply device according to claim 1, wherein, when at least one of the plurality of first antennas and the plurality of third antennas is common, the phases of the power transmission signals of the plurality of first antennas are changed in a time series manner while maintaining a phase relationship of the power transmission signals of the plurality of first antennas so that the phases of the signals received by the first power receiving device from the plurality of first antennas are aligned based on a phase of the power transmission signal of the common antenna, and the phases of the power transmission signals of the plurality of third antennas are changed in a time series manner while maintaining a phase relationship of the power transmission signals of the plurality of third antennas so that the phases of the signals received by the third power receiving device from the plurality of third antennas are aligned.

The power supply device according to any one of claims 1 to 5, wherein the first power transmission control unit, when changing the phases of the power transmission signals of the multiple first antennas in a time series manner while maintaining the phase relationship of the power transmission signals of the multiple first antennas, notifies the first power receiving device of information by setting the amount of change in the phase of the power transmission signals of the multiple first antennas to ±π/2 or ±π and performing differential encoding of the power transmission signals.

Controlling phases of power transmission signals from a plurality of first antennas located around a first power receiving device among a plurality of antennas capable of transmitting power;
controlling a phase of a power transmission signal of one or more second antennas other than the plurality of first antennas among the plurality of antennas,
Controlling the phases of the power transmission signals of the multiple first antennas means changing the phases of the power transmission signals of the multiple first antennas in a time series manner while maintaining a phase relationship between the power transmission signals of the multiple first antennas so that the phases of signals received by the first power receiving device from the multiple first antennas are aligned;
A power supply method in which controlling the phase of the power transmission signal of the one or more second antennas means changing the phase of the power transmission signal transmitted by the one or more second antennas to one or more second power receiving devices in a time series manner.