JP7850652B2 - Power transmission equipment and power supply system - Google Patents
Power transmission equipment and power supply systemInfo
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Description
本発明の実施形態は、送電装置および給電システムに関する。 Embodiments of the present invention relate to power transmission equipment and power supply systems.
近年、利用者が操作するショッピングカートなどのカート（移動台車）に電子機器を搭載して様々なサービスを提供するシステムが考案されている。カートには、電子機器に電力を供給するバッテリが搭載されている。カートに搭載されたバッテリを充電するための電力を供給する給電システムとしては、収納位置に収納したカートに非接触で給電する非接触電力伝送技術が採用される。 In recent years, systems have been devised that provide various services by equipping shopping carts and other mobile carts operated by users with electronic devices. These carts are equipped with batteries to supply power to the electronic devices. For the power supply system that provides power to charge the batteries mounted on the carts, contactless power transmission technology is employed, which supplies power to the carts without contact when they are stored in their designated storage locations.
従来、カートに非接触で電力を給電する給電システムは、電磁誘導や磁界共振などの磁界結合によって電力を伝送するシステムが採用されていることが多い。磁界結合によって非接触で電力を伝送する給電システムでは、送電側のコイルとカートに取り付ける受電側のコイルとを精度良く正対させる必要がある。従来の給電システムは、送電側のコイルと受電側のコイルとの位置を合わせるために、カートの車輪をガイドすることでカートを所定位置に導くガイドレールが設けられる。しかしながら、カートの車輪をガイドレールに沿って移動させる場合、カートの車輪とガイドレールの側壁とが干渉し、カートの出し入れがし難くなるという問題がある。 Conventionally, power supply systems that provide power to carts without contact often employ systems that transmit power through magnetic field coupling, such as electromagnetic induction or magnetic field resonance. In power supply systems that transmit power without contact through magnetic field coupling, it is necessary to precisely align the transmitting coil and the receiving coil attached to the cart. Conventional power supply systems are equipped with guide rails that guide the cart's wheels to a predetermined position in order to align the transmitting and receiving coils. However, when moving the cart's wheels along the guide rails, there is a problem in that the cart's wheels interfere with the side walls of the guide rails, making it difficult to move the cart in and out.
本発明が解決しようとする課題は、非接触による送電のための高精度な位置合わせが不要となる送電装置および給電システムを提供することである。 The problem that this invention aims to solve is to provide a power transmission device and power supply system that eliminate the need for high-precision alignment for contactless power transmission.
実施形態によれば、送電装置は、送電アンテナと送電回路とを有する。送電アンテナは、収納場所において所定方向に並べて収納される複数の筐体のそれぞれに設けた受電装置の受電アンテナに対してマイクロ波を出力する複数のアンテナ素子を前記所定方向に配置した。送電回路は、収納場所に収納された筐体に設けた受電装置のうち給電対象とする受電装置に電力を供給するための給電用のマイクロ波を送電アンテナから出力させる。 According to one embodiment, the power transmission device includes a power transmission antenna and a power transmission circuit. The power transmission antenna has multiple antenna elements arranged in the predetermined direction to output microwaves to the power receiving antennas of power receiving devices provided in each of a plurality of housings that are arranged in a predetermined direction in a storage location. The power transmission circuit outputs power supply microwaves from the power transmission antenna to supply power to the power receiving devices that are to be powered, which are provided in the housings stored in the storage location.
以下、実施形態に係る送電装置を含む給電システムについて図面を参照しつつ説明する。
図１は、実施形態に係る送電装置３を含む給電システム１の構成例を示す斜視図である。また、図２は、実施形態に係る給電システム１における受電装置２の構成例を示す斜視図である。
実施形態に係る給電システム１は、受電装置２と送電装置３とを備える。送電装置３は、非接触でマイクロ波により受電装置２へ電力を送電する。ここで、マイクロ波は、例えば、９２０ＭＨｚ帯、２．４ＧＨｚ帯、或いは、５．７ＧＨｚ帯の電磁波である。
The following description of the power supply system, including the power transmission device according to the embodiment, will be given with reference to the drawings.
Figure 1 is a perspective view showing an example configuration of a power supply system 1 including a power transmission device 3 according to the embodiment. Figure 2 is a perspective view showing an example configuration of a power receiving device 2 in the power supply system 1 according to the embodiment.
The power supply system 1 according to this embodiment comprises a power receiving device 2 and a power transmitting device 3. The power transmitting device 3 transmits power to the power receiving device 2 via microwaves in a non-contact manner. Here, the microwaves are, for example, electromagnetic waves in the 920 MHz band, the 2.4 GHz band, or the 5.7 GHz band.
受電装置２は、送電装置３からマイクロ波で送電される電力を受電する。受電装置２は、受電した電力を電子機器４へ供給する。電子機器４は、受電装置２から供給される電力により二次電池を充電する構成を有する。以下の実施形態において、給電システム１は、受電装置２がカート５に設けられ、送電装置３がカート５に設置された受電装置２に電力を送電するように設置されるものとする。 The power receiving device 2 receives power transmitted via microwave from the power transmitting device 3. The power receiving device 2 supplies the received power to the electronic device 4. The electronic device 4 is configured to charge a secondary battery using the power supplied from the power receiving device 2. In the following embodiment, the power supply system 1 is configured such that the power receiving device 2 is installed on the cart 5, and the power transmitting device 3 is installed to transmit power to the power receiving device 2 located on the cart 5.
図１に示すように、受電装置２を取り付けたカート５は、カートベース６が形成する収納場所内に収納される。カートベース６には、複数台以上のカート５が所定方向に入れ子状に連なって収納される。図１に示す構成例において、送電装置３は、受電装置２を取り付けたカート５を収容するカートベース６に設置される。 As shown in Figure 1, the cart 5 with the power receiving device 2 attached is housed within the storage area formed by the cart base 6. Multiple carts 5 are stored in the cart base 6 in a nested arrangement in a predetermined direction. In the configuration example shown in Figure 1, the power transmission device 3 is installed in the cart base 6 that houses the carts 5 with the power receiving device 2 attached.
カートベース６は、フロントバー３２、ポール３３、サイドバー３４および上方フレーム３５を備える。フロントバー３２、ポール３３およびサイドバー３４は、複数のカート５を収納する収納場所を形成する。 The cart base 6 comprises a front bar 32, a pole 33, side bars 34, and an upper frame 35. The front bar 32, pole 33, and side bars 34 form a storage area for multiple carts 5.
フロントバー３２は、ポール３３に接続され、収納場所に収納される先頭のカート５の先端位置を規定する。ポール３３は、収納場所における両側部から立設する一対のポールである。サイドバー３４は、収納場所に収納される各カート５の両サイドの位置を規定する。 The front bar 32 is connected to the pole 33 and defines the leading position of the front cart 5 that is stored in the storage area. The pole 33 is a pair of poles erected from both sides of the storage area. The side bars 34 define the positions of both sides of each cart 5 stored in the storage area.
サイドバー３４は、収納場所の両側縁において所定高さに配される。サイドバー３４は、収納場所におけるカート５の移動方向（カートの前後への移動方向）に延びる構造物である。すなわち、カート５は、収納場所において、サイドバー３４の延びる方向に沿って前後に移動する。 The side bars 34 are positioned at a predetermined height on both edges of the storage area. The side bars 34 are structures that extend in the direction of movement of the cart 5 within the storage area (the direction of forward and backward movement of the cart). That is, the cart 5 moves forward and backward within the storage area along the direction in which the side bars 34 extend.
上方フレーム３５は、送電アンテナ３１を支持する支持部材である。上方フレーム３５は、収納場所における上方に設けられる。上方フレーム３５は、ポール３３におけるカート５の高さに応じた所定の高さの位置に接合され、ポール３３との接合部から収納場所の上方に伸びるように形成される。上方フレーム３５には、図１に示すように、送電アンテナ３１を備える送電装置３および人感センサ３６が設置される。送電装置３は、送電アンテナ３１が受電装置２に向けてフレーム３５等に設置されれば良い。このため、送電装置３の回路部は、送電アンテナ３１とは別の場所（例えば床上など）に配置しても良い。また、送電アンテナ３１と送電装置３の回路部とを別に設置する構成は、それぞれを同軸ケーブルなどで接続することで実現できる。 The upper frame 35 is a support member that supports the power transmission antenna 31. The upper frame 35 is installed above the storage area. The upper frame 35 is joined to the pole 33 at a predetermined height corresponding to the height of the cart 5, and is formed to extend upward from the joint with the pole 33 to the storage area. As shown in Figure 1, the power transmission device 3, which includes the power transmission antenna 31, and the motion sensor 36 are installed on the upper frame 35. The power transmission device 3 only needs to be installed on the frame 35, etc., with the power transmission antenna 31 facing the power receiving device 2. Therefore, the circuit section of the power transmission device 3 may be located in a different location from the power transmission antenna 31 (for example, on the floor). Furthermore, a configuration in which the power transmission antenna 31 and the circuit section of the power transmission device 3 are installed separately can be achieved by connecting them with a coaxial cable or the like.
送電アンテナ３１は、収納場所に入れ子状態に連なって収納される各カート５に設けた受電装置２に向けて電力を送出するように設置される。送電装置３は、送電アンテナ３１から収納場所に収納されたカート５の受電装置２に電力を供給できるように設置されるものであれば良い。例えば、送電アンテナ３１は、収納場所に収納されたカート５の上方に設置されるものに限定されず、収納場所に収納されたカート５の下方（例えば、床面）に設置しても良い。また、送電アンテナ３１は、収納場所に収納されたカート５の側方に設置しても良い。 The power transmission antenna 31 is installed to transmit power to the power receiving devices 2 installed on each cart 5, which are stored in a nested arrangement within the storage area. The power transmission device 3 only needs to be installed in a way that allows it to supply power from the power transmission antenna 31 to the power receiving devices 2 on the carts 5 stored in the storage area. For example, the power transmission antenna 31 is not limited to being installed above the carts 5 stored in the storage area; it may also be installed below the carts 5 (for example, on the floor). Furthermore, the power transmission antenna 31 may also be installed on the side of the carts 5 stored in the storage area.
人感センサ３６は、収納場所および収納場所の周辺に存在する人物を検知する。人感センサ３６は、収納場所にカート５を収納しようとする人物および収納場所からカート５を取り出そうとする人物を検知する。人感センサ３６は、人物を検知できるセンサであれば良い。例えば、人感センサ３６は、赤外線等の光学式のセンサであっても良いし、収納場所および収納場所に周囲の床面において人物の重さを検知するセンサなどであっても良い。また、カメラを使用し、人物の検知に画像処理を活用するセンサシステムであっても良い。 The motion sensor 36 detects people present in and around the storage area. It also detects people attempting to store the cart 5 in the storage area and those attempting to remove the cart 5 from the storage area. The motion sensor 36 can be any sensor capable of detecting people. For example, the motion sensor 36 could be an optical sensor such as an infrared sensor, or a sensor that detects the weight of a person on the floor surface surrounding the storage area. Alternatively, it could be a sensor system that uses a camera and utilizes image processing for person detection.
カート５は、移動体であり、例えばショッピングカートである。カート５は、図１に示すように、フレーム１１、かご部１２、前輪キャスタ１３、後輪キャスタ１４、電子機器４を有する。また、図２に示す構成例では、カート５に設けた電子機器４は、受電装置２および受電アンテナ２１が取り付けられる。電子機器４は、充電回路および二次電池を備え、受電装置２から供給される電力により二次電池を充電する機器である。 Cart 5 is a mobile device, such as a shopping cart. As shown in Figure 1, Cart 5 has a frame 11, a basket section 12, front casters 13, rear casters 14, and electronic equipment 4. In the configuration example shown in Figure 2, the electronic equipment 4 installed on Cart 5 includes a power receiving device 2 and a power receiving antenna 21. Electronic equipment 4 comprises a charging circuit and a secondary battery, and charges the secondary battery using power supplied from the power receiving device 2.
フレーム１１は、異なる複数の方向に延びる複数のフレーム部材が組みつけられて構成される。フレーム１１は、かご部１２、前輪キャスタ（１対の前輪キャスタ）１３、後輪キャスタ（１対の後輪キャスタ）１４、および、電子機器４をそれぞれ所定箇所に支持する。 The frame 11 is constructed by assembling multiple frame members extending in multiple different directions. The frame 11 supports the cage section 12, the front wheel casters (a pair of front wheel casters) 13, the rear wheel casters (a pair of rear wheel casters) 14, and the electronic equipment 4 at predetermined locations.
フレーム１１は、例えば、左右一対の縦フレーム部１１１と、下フレーム部１１２と、横フレーム部１１３と、ハンドル部１１４と、取付フレーム１１５と、を備える。縦フレーム部１１１、下フレーム部１１２および横フレーム部１１３は、互いに交差する方向に延びる。 The frame 11 comprises, for example, a pair of left and right vertical frame sections 111, a lower frame section 112, a horizontal frame section 113, a handle section 114, and a mounting frame 115. The vertical frame sections 111, the lower frame section 112, and the horizontal frame section 113 extend in directions that intersect each other.
縦フレーム部１１１は、後輪キャスタ１４から上方に延びる一対のメインフレームとメインフレームの後ろ側と前側とにそれぞれ設けられたサブフレームとを備える。縦フレーム部１１１は、かご部１２の後方において上下方向に延び、下端部に後輪キャスタ１４が配置される。 The vertical frame section 111 comprises a pair of main frames extending upward from the rear wheel caster 14, and subframes provided on the rear and front sides of the main frames, respectively. The vertical frame section 111 extends vertically behind the basket section 12, with the rear wheel caster 14 positioned at its lower end.
下フレーム部１１２は、床面に沿って配される複数のフレーム部材を備える。下フレーム部１１２は、例えば、一対のメインフレームとサポートフレームと前連結部とを備える。下フレーム部１１２のメインフレームは、後輪キャスタ１４から前輪キャスタ１３に向けて前方に延びる。
下フレーム部１１２の前連結部は、カート５の下端の前端部において幅方向に延び、一対のメインフレームの前端を連結する。
The lower frame section 112 comprises a plurality of frame members arranged along the floor surface. The lower frame section 112 comprises, for example, a pair of main frames, a support frame, and a front connecting section. The main frames of the lower frame section 112 extend forward from the rear wheel caster 14 toward the front wheel caster 13.
The front connecting portion of the lower frame 112 extends in the width direction at the front end of the lower end of the cart 5 and connects the front ends of the pair of main frames.
下フレーム部１１２のサポートフレームは、横フレーム部１１３から下方に延び、所定の高さで前方に屈曲し、前方に向けて延び、前端部が上方に向けて屈曲する。下フレーム部１１２のサポートフレームは、例えば、前方で湾曲して折り返すＵ字状のフレーム部材で構成される。下フレーム部１１２において、サポートフレームは、メインフレームの内側において床面と平行な面に沿って延びる。また、下フレーム部１１２のサポートフレームは、その上側にバスケット置場を構成する。 The support frame of the lower frame section 112 extends downward from the horizontal frame section 113, bends forward at a predetermined height, extends forward, and its front end bends upward. The support frame of the lower frame section 112 is composed of, for example, a U-shaped frame member that curves and folds back at the front. In the lower frame section 112, the support frame extends along a plane parallel to the floor surface inside the main frame. Furthermore, the support frame of the lower frame section 112 forms a basket storage area on its upper side.
横フレーム部１１３は、左右の縦フレーム部１１１間に渡されて幅方向に延びる複数本のリンクフレームを備える。
ハンドル部１１４は、カート５の後端部の上方に配置される。ハンドル部１１４は、縦フレーム部１１１の上端部に連続して配される。一例として、ハンドル部１１４は、幅方向に延びる。
取付フレーム１１５は、縦フレーム部１１１に接続される。取付フレーム１１５は、例えば、一方の縦フレーム部１１１の上方に延び、電子機器４を支持する。
The horizontal frame section 113 comprises multiple link frames that extend in the width direction, spanning between the left and right vertical frame sections 111.
The handle portion 114 is positioned above the rear end of the cart 5. The handle portion 114 is positioned continuously with the upper end of the vertical frame portion 111. For example, the handle portion 114 extends in the width direction.
The mounting frame 115 is connected to the vertical frame portion 111. The mounting frame 115 extends, for example, above one of the vertical frame portions 111 and supports the electronic device 4.
フレーム１１において、縦フレーム部１１１には、かご部１２が支持される。かご部１２の下方に配される下フレーム部１１２の前端部及び後端部には、前輪キャスタ１３および後輪キャスタ１４がそれぞれ設けられる。 In the frame 11, the basket section 12 is supported by the vertical frame section 111. Front wheel casters 13 and rear wheel casters 14 are provided at the front and rear ends of the lower frame section 112, which is located below the basket section 12.
かご部１２は、例えば、有孔のパネル部材やメッシュ状のワイヤ部材により、上方に開口する箱状に構成される。かご部１２は、商品を収容可能か、又は、商品を収容する買い物かごを載置可能に形成される。かご部１２は、縦フレーム部１１１の前方において、床面から上方に離間した高さに配される。かご部１２は、その後端部の左右両側が縦フレーム部１１１に支持される。 The basket section 12 is constructed in a box shape with an upward opening, for example, using perforated panel members or mesh-like wire members. The basket section 12 is designed to accommodate goods or to accommodate a shopping basket for goods. The basket section 12 is positioned in front of the vertical frame section 111, at a height above the floor. The left and right sides of the rear end of the basket section 12 are supported by the vertical frame section 111.
また、下フレーム部１１２における一対のメインフレームは、前側の幅方向の間隔が狭くなるように、前方が中央に向けて斜めに延びている。したがって、フレーム１１は、カート５の前進方向において前側の幅が狭く、後方の幅が広く、形成される。 Furthermore, the pair of main frames in the lower frame section 112 extend diagonally towards the center at the front, such that the spacing between them in the width direction at the front is narrower. Therefore, the frame 11 is formed with a narrower width at the front and a wider width at the rear in the forward direction of the cart 5.
前輪キャスタ１３および後輪キャスタ１４は、移動方向に回転する車輪と車輪を回転可能に軸支するブラケット部とをそれぞれ備える。ブラケット部は、フレーム１１に対して回動可能に取り付けられている。前輪キャスタ１３および後輪キャスタ１４の車輪が床面上で回転することによりカート５が移動する。また、前輪キャスタ１３および後輪キャスタ１４のブラケット部が回転することにより、カート５の走行方向が変更可能である。 The front caster 13 and rear caster 14 each consist of a wheel that rotates in the direction of movement and a bracket that rotatably supports the wheel. The bracket is rotatably mounted to the frame 11. The cart 5 moves as the wheels of the front caster 13 and rear caster 14 rotate on the floor surface. Furthermore, the direction of travel of the cart 5 can be changed by rotating the brackets of the front caster 13 and rear caster 14.
フレーム１１およびかご部１２の形状と同様に、前方の前輪キャスタ１３は、後方の後輪キャスタ１４よりも左右の幅が狭くなるように配置されている。したがって、カート５は、複数のカート５を前後に連ねて収納する場合に、後ろのカート５のフレーム１１が、前のカート５のフレーム１１に沿って重なるように収納できる。 Similar to the shape of the frame 11 and basket section 12, the front casters 13 are positioned so that their width is narrower from side to side than the rear casters 14. Therefore, when multiple carts 5 are stored in a row, the frames 11 of the rear carts 5 can be stored so that they overlap with the frames 11 of the front carts 5.
電子機器４は、利用者に情報を提供するためのタブレット端末などの情報端末である。また、電子機器４としては、利用者が選択した商品の情報を取得する商品リーダを取り付けても良い。電子機器４は、例えば、二次電池（バッテリ）４２（図３参照）を備える。電子機器４は、二次電池４２からの電力によって駆動する。また、電子機器４は、二次電池４２からの電力を利用者が所持する電子機器（例えば、携帯電話機、スマートフォン、デジタルカメラなど）に供給する構成を備えるものであっても良い。 Electronic device 4 is an information terminal, such as a tablet, for providing information to the user. Electronic device 4 may also be equipped with a product reader to acquire information on products selected by the user. Electronic device 4 includes, for example, a secondary battery 42 (see Figure 3). Electronic device 4 is powered by the secondary battery 42. Furthermore, electronic device 4 may be configured to supply power from the secondary battery 42 to electronic devices owned by the user (e.g., mobile phones, smartphones, digital cameras, etc.).
図１および図２に示す構成例において、受電装置２および受電アンテナ２１は、電子機器４に取り付けるものとする。図２に示す構成例において、受電アンテナ２１は、電子機器４としてのタブレット端末の裏面（ディスプレイの表示面とは反対側の面）に貼り付けられる。受電装置２は、電子機器４としてのタブレット端末の裏面に取り付けられ、受電アンテナ２１に接続される。さらに、受電装置２は、電子機器４に接続され、受電アンテナ２１が受信する電波（マイクロ波）から生成する電力を電子機器４へ供給する。 In the configuration examples shown in Figures 1 and 2, the power receiving device 2 and the power receiving antenna 21 are attached to the electronic device 4. In the configuration example shown in Figure 2, the power receiving antenna 21 is attached to the back of the tablet terminal (the side opposite the display surface) of the electronic device 4. The power receiving device 2 is attached to the back of the tablet terminal (the electronic device 4) and connected to the power receiving antenna 21. Furthermore, the power receiving device 2 is connected to the electronic device 4 and supplies power generated from the radio waves (microwaves) received by the power receiving antenna 21 to the electronic device 4.
なお、受電装置２および受電アンテナ２１は、カート５に取り付けられるものであれば良く、電子機器４に取り付ける構成に限定されるものではない。例えば、受電アンテナ２１は、送電装置３の送電アンテナから出力されるマイクロ波を受信しやすい位置および向きでカート５に取り付けられる。例えば、受電アンテナ２１は、カート５の下方に設けても良いし、カートの側方に設けても良い。受電装置２は、受電アンテナ２１および電子機器４に接続するものであればカート５のどこに設置しても良い。 Furthermore, the power receiving device 2 and the power receiving antenna 21 can be attached to the cart 5, and are not limited to being attached to the electronic equipment 4. For example, the power receiving antenna 21 can be attached to the cart 5 in a position and orientation that facilitates the reception of microwaves output from the power transmitting antenna of the power transmitting device 3. For example, the power receiving antenna 21 may be installed below the cart 5 or on the side of the cart. The power receiving device 2 can be installed anywhere on the cart 5 as long as it is connected to the power receiving antenna 21 and the electronic equipment 4.
次に、実施形態に係る送電装置３、受電装置２および電子機器４の構成について説明する。
図３は、実施形態に係る送電装置３、受電装置２および電子機器４における制御系の構成例を示すブロック図である。
まず、送電装置３の構成例について説明する。
図３に示す構成例において、送電装置３は、プロセッサ（制御部）５１、送電回路５２、通信回路５３、および、インターフェース（I/F）５４を備える。例えば、送電装置３は、各回路およびインターフェースを構成する電子部品とそれらを電気的に接続する配線パターンが実装された基板を収容する筐体を備える。
Next, the configurations of the power transmission device 3, power receiving device 2, and electronic equipment 4 according to this embodiment will be described.
Figure 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the control system in the power transmission device 3, power receiving device 2, and electronic device 4 according to the embodiment.
First, let's describe an example of the configuration of the power transmission device 3.
In the configuration example shown in Figure 3, the power transmission device 3 comprises a processor (control unit) 51, a power transmission circuit 52, a communication circuit 53, and an interface (I/F) 54. For example, the power transmission device 3 includes a housing that accommodates a circuit board on which the electronic components constituting each circuit and interface, and the wiring patterns electrically connecting them, are mounted.
送電回路５２は、送電アンテナ３１に接続される。本実施形態において、送電装置３は、複数の送電回路５２を有し、各送電回路５２がそれぞれ送電アンテナ３１に接続される。各送電回路５２は、外部電源などから供給される電力に基づいて送出する送電電力を生成する。送電回路５２は、生成した送電電力を送電アンテナ３１からマイクロ波として出力させる。送電アンテナ３１は、送電回路５２から供給される送電電力に応じて、受電装置２に対してマイクロ波を出力する。 The power transmission circuit 52 is connected to the power transmission antenna 31. In this embodiment, the power transmission device 3 has a plurality of power transmission circuits 52, and each power transmission circuit 52 is connected to the power transmission antenna 31. Each power transmission circuit 52 generates power to be transmitted based on power supplied from an external power source or the like. The power transmission circuit 52 outputs the generated power as microwaves from the power transmission antenna 31. The power transmission antenna 31 outputs microwaves to the power receiving device 2 according to the power supplied from the power transmission circuit 52.
また、送電回路５２は、制御部５１からの情報に従って送電アンテナ３１から出力する電波の位相および振幅を制御することにより受電アンテナへビームを向ける。例えば、送電回路５２は、制御部５１が特定する給電対象とする受電アンテナ２１の位置に応じて、受電装置２が受電する電力が大きくなるように、送電アンテナ３１から出力するマイクロ波の位相および振幅を制御する。これにより、制御部５１は、送電回路５２が送電アンテナ３１から送出するマイクロ波（給電用のビーム）の向きを受電アンテナ２１の位置や向きなどに応じて設定できる。なお、送電アンテナ３１の構成例については、後で詳細に説明する。 Furthermore, the power transmission circuit 52 directs the beam toward the receiving antenna by controlling the phase and amplitude of the radio waves output from the power transmission antenna 31 according to information from the control unit 51. For example, the power transmission circuit 52 controls the phase and amplitude of the microwaves output from the power transmission antenna 31 so that the power received by the power receiving device 2 is increased, depending on the position of the receiving antenna 21, which is the target of the power supply specified by the control unit 51. This allows the control unit 51 to set the direction of the microwaves (power supply beam) transmitted from the power transmission circuit 52's power transmission antenna 31 according to the position and orientation of the receiving antenna 21. The configuration example of the power transmission antenna 31 will be described in detail later.
通信回路５３は、受電装置２と通信するための通信インターフェースである。通信回路５３は、受電装置２とデータ通信できるものであれば良い。例えば、通信回路５３は、近距離無線通信を行う通信インターフェースであっても良いし、無線ＬＡＮによる無線通信を行う通信インターフェースであっても良い。また、通信回路５３は、送電回路５２に含まれるものであっても良く、送電アンテナ３１を用いてデータの送受信を行うようにしても良い。 The communication circuit 53 is a communication interface for communicating with the power receiving device 2. The communication circuit 53 only needs to be capable of data communication with the power receiving device 2. For example, the communication circuit 53 may be a communication interface for short-range wireless communication, or a communication interface for wireless LAN wireless communication. Furthermore, the communication circuit 53 may be included in the power transmission circuit 52, and data transmission and reception may be performed using the power transmission antenna 31.
インターフェース５４は、人感センサ３６を接続する。インターフェース５４に接続する人感センサ３６は、人物を検知するセンサである。人感センサ３６は、所定の検知範囲に人物が存在するか否かを示す信号を出力する。ここで、所定の検知範囲としては、送電装置３からのマイクロ波の送電を停止すべき領域を設定する。例えば、人感センサ３６は、送電アンテナ３１から送出されるマイクロ波の強さが所定値以上の強さとなり得るエリアを検知範囲として設定できる。本実施形態において、人感センサ３６は、受電装置２を取り付けるカート５が収納される収納場所および収納場所の近傍を検知範囲として設定するものとする。 Interface 54 connects to a human presence sensor 36. The human presence sensor 36 connected to interface 54 is a sensor that detects people. The human presence sensor 36 outputs a signal indicating whether or not a person is present within a predetermined detection range. Here, the predetermined detection range is defined as the area where microwave power transmission from the power transmission device 3 should be stopped. For example, the human presence sensor 36 can be set as the detection range of an area where the strength of microwaves emitted from the power transmission antenna 31 can exceed a predetermined value. In this embodiment, the human presence sensor 36 is set as the detection range of the storage area where the cart 5 to which the power receiving device 2 is attached is stored, and the vicinity of the storage area.
プロセッサ（制御部）５１は、送電装置３の制御を司る。制御部５１は、送電回路５２および通信回路５３の動作を制御する。また、制御部５１は、インターフェース５４を介して接続される人感センサ３６による検知信号を取得する。制御部５１は、プロセッサ、メモリおよびインターフェースなどで構成される。制御部５１において、プロセッサは、メモリに記憶されているプログラムを実行することにより種々の処理を行う。メモリは、プログラムおよび制御データなどを記憶する。 The processor (control unit) 51 controls the power transmission device 3. The control unit 51 controls the operation of the power transmission circuit 52 and the communication circuit 53. The control unit 51 also acquires detection signals from the human presence sensor 36 connected via the interface 54. The control unit 51 consists of a processor, memory, and interface. In the control unit 51, the processor performs various processes by executing programs stored in the memory. The memory stores programs and control data, etc.
例えば、制御部５１は、通信回路５３により受電装置２から受信する情報に基づいて給電対象とする受電アンテナ２１を選定する。また、制御部５１は、通信回路５３により受電装置２から受信する情報に基づいて受電装置２における電力の受電状況を推定する。制御部５１は、給電対象とする受電アンテナ２１および受電装置２における電力の受電状況に応じて送電回路５２を制御する。また、制御部５１は、受電装置２が正規の受電装置２であるか否かを確認する認証処理を行うようにしても良い。 For example, the control unit 51 selects the receiving antenna 21 to be powered based on information received from the power receiving device 2 via the communication circuit 53. The control unit 51 also estimates the power reception status at the power receiving device 2 based on the information received from the power receiving device 2 via the communication circuit 53. The control unit 51 controls the power transmission circuit 52 according to the power receiving antenna 21 to be powered and the power reception status at the power receiving device 2. The control unit 51 may also perform authentication processing to verify whether the power receiving device 2 is a legitimate power receiving device 2.
また、制御部５１は、インターフェース５４を介して取得する人感センサ３６による検知信号に基づいて所定領域に人物が存在するか否かを判定する。例えば、制御部５１は、人感センサ３６による検知信号に基づいてカート５の収納場所および収納場所の近傍に人物が存在するか否かを判断する。制御部５１は、収納場所を含む所定の検知範囲に人物が存在する場合、送電回路５２による送電アンテナ３１からの送電用のマイクロ波の出力を停止させる。 Furthermore, the control unit 51 determines whether a person is present in a predetermined area based on the detection signal from the human presence sensor 36 acquired via the interface 54. For example, the control unit 51 determines whether a person is present in or near the storage location of the cart 5 based on the detection signal from the human presence sensor 36. If a person is present in a predetermined detection range including the storage location, the control unit 51 stops the output of microwaves for power transmission from the power transmission antenna 31 by the power transmission circuit 52.
次に、受電装置２の構成例について説明する。
受電装置２は、受電アンテナ２１に接続される。図３に示す構成例において、受電装置２は、プロセッサ（制御部）６１、整流回路６２、電圧変換回路６３、通信回路６４、および、表示部６５を備える。例えば、受電装置２は、各回路およびインターフェースを構成する電子部品とそれらを電気的に接続する配線パターンが実装された基板を収容する筐体を備える。
Next, we will describe an example of the configuration of the power receiving device 2.
The power receiving device 2 is connected to the power receiving antenna 21. In the configuration example shown in Figure 3, the power receiving device 2 includes a processor (control unit) 61, a rectifier circuit 62, a voltage conversion circuit 63, a communication circuit 64, and a display unit 65. For example, the power receiving device 2 includes a housing that accommodates a circuit board on which electronic components constituting each circuit and interface and wiring patterns electrically connecting them are mounted.
整流回路６２および電圧変換回路６３は、受電アンテナ２１によって受電するマイクロ波から電力（受電電力）を生成する受電回路を構成する。整流回路６２は、受電アンテナ２１に接続される。整流回路６２は、受電アンテナ２１が受信したマイクロ波を整流することで、直流電力に変換する。整流回路６２は、電圧変換回路６３に接続される。整流回路６２は、受電アンテナ２１が受信したマイクロ波から生成した受電電力を直流電圧として電圧変換回路６３へ出力する。 The rectifier circuit 62 and the voltage conversion circuit 63 constitute a power receiving circuit that generates power (received power) from microwaves received by the power receiving antenna 21. The rectifier circuit 62 is connected to the power receiving antenna 21. The rectifier circuit 62 converts the microwaves received by the power receiving antenna 21 into DC power by rectifying them. The rectifier circuit 62 is connected to the voltage conversion circuit 63. The rectifier circuit 62 outputs the received power generated from the microwaves received by the power receiving antenna 21 as a DC voltage to the voltage conversion circuit 63.
電圧変換回路６３は、整流回路６２から出力された直流電圧を所望の直流電圧に変換する。例えば、電圧変換回路６３は、電子機器４の充電回路４１へ出力する電圧と制御部６１に出力する電圧とを生成する。電圧変換回路６３は、整流回路６２から供給される直流電圧を充電処理に適した直流電圧に変換する回路を含む。電圧変換回路６３は、充電処理に適した直流電圧を電子機器４の充電回路４１へ出力する。また、電圧変換回路６３は、整流回路６２から供給される直流電圧を制御部６１が動作するのに適した直流電圧に変換する回路を含む。電圧変換回路６３は、制御部６１が動作するのに適した直流電圧を制御部６１へ出力する。 The voltage conversion circuit 63 converts the DC voltage output from the rectifier circuit 62 into a desired DC voltage. For example, the voltage conversion circuit 63 generates a voltage to be output to the charging circuit 41 of the electronic device 4 and a voltage to be output to the control unit 61. The voltage conversion circuit 63 includes a circuit that converts the DC voltage supplied from the rectifier circuit 62 into a DC voltage suitable for charging. The voltage conversion circuit 63 outputs a DC voltage suitable for charging to the charging circuit 41 of the electronic device 4. Furthermore, the voltage conversion circuit 63 includes a circuit that converts the DC voltage supplied from the rectifier circuit 62 into a DC voltage suitable for the operation of the control unit 61. The voltage conversion circuit 63 outputs a DC voltage suitable for the operation of the control unit 61 to the control unit 61.
通信回路６４は、送電装置３と通信するための通信インターフェースである。通信回路６４は、送電装置３とデータ通信できるものであれば良い。例えば、通信回路６４は、近距離無線通信を行う通信インターフェースであっても良いし、無線ＬＡＮによる無線通信を行う通信インターフェースであっても良い。また、通信回路６４は、送電回路５２に含まれるものであっても良く、受電アンテナ２１を用いて送電装置３とのデータの送受信を行うようにしても良い。 The communication circuit 64 is a communication interface for communicating with the power transmission device 3. The communication circuit 64 only needs to be capable of data communication with the power transmission device 3. For example, the communication circuit 64 may be a communication interface for short-range wireless communication, or a communication interface for wireless LAN wireless communication. Furthermore, the communication circuit 64 may be included in the power transmission circuit 52, and data transmission and reception with the power transmission device 3 may be performed using the receiving antenna 21.
表示部６５は、受電装置２又は電子機器４の状態を表示する。表示部６５は、制御部６１により表示内容が制御される。例えば、表示部６５は、ＬＥＤなどの発光装置または液晶などの表示装置により構成される。表示部６５は、電力の受電状態又は電子機器における二次電池４２の受電状態を表示する。 The display unit 65 displays the status of the power receiving device 2 or the electronic device 4. The display content of the display unit 65 is controlled by the control unit 61. For example, the display unit 65 is composed of a light-emitting device such as an LED or a display device such as a liquid crystal. The display unit 65 displays the power receiving status or the power receiving status of the secondary battery 42 in the electronic device.
制御部６１は、受電装置２の制御を司る。制御部６１は、通信回路６４に接続され、送電装置３とのデータ通信を行う。また、制御部６１は、表示部６５に接続され、表示部６５の表示状態を制御する。また、制御部６１は、電子機器４と接続するインターフェースを備え、電子機器４とのデータ通信を行う機能を備える。制御部６１は、プロセッサおよびメモリなどを含む処理回路などで構成される。制御部６１において、プロセッサは、メモリに記憶されているプログラムを実行することにより種々の処理を行う。メモリは、プログラムおよび制御データなどを記憶する。 The control unit 61 controls the power receiving device 2. The control unit 61 is connected to the communication circuit 64 and performs data communication with the power transmitting device 3. The control unit 61 is also connected to the display unit 65 and controls the display state of the display unit 65. Furthermore, the control unit 61 has an interface for connecting to the electronic device 4 and has the function of performing data communication with the electronic device 4. The control unit 61 is composed of processing circuits including a processor and memory. In the control unit 61, the processor performs various processes by executing programs stored in the memory. The memory stores programs and control data.
例えば、制御部６１は、受電装置２の状態を判定（推定）し、通信回路６４により受電装置２の状態を示す情報を送電装置３へ送信する。また、制御部６１は、電子機器４と通信し、二次電池４２の充電状態などの電子機器４の状態を判定（推定）する。制御部６１は、通信回路６４により充電状態などの電子機器４の状態を示す情報を送電装置３へ送信する。 For example, the control unit 61 determines (estimates) the state of the power receiving device 2 and transmits information indicating the state of the power receiving device 2 to the power transmitting device 3 via the communication circuit 64. The control unit 61 also communicates with the electronic device 4 and determines (estimates) the state of the electronic device 4, such as the charge state of the secondary battery 42. The control unit 61 then transmits information indicating the state of the electronic device 4, such as the charge state, to the power transmitting device 3 via the communication circuit 64.
次に、電子機器４の構成例について説明する。
図３に示す構成例において、電子機器４は、充電回路４１、二次電池４２、制御部４３および表示部４４などを備える。電子機器４は、受電装置２から電力が供給される機器である。例えば、電子機器４は、電力伝送および制御情報などの送受信を行うためのケーブルを介して受電装置２に接続される。
Next, we will describe an example configuration of the electronic device 4.
In the configuration example shown in Figure 3, the electronic device 4 includes a charging circuit 41, a secondary battery 42, a control unit 43, and a display unit 44. The electronic device 4 is powered by a power receiving device 2. For example, the electronic device 4 is connected to the power receiving device 2 via a cable for transmitting and receiving power and control information.
充電回路４１は、受電装置２から供給される電力によって二次電池４２を充電する。充電回路４１は、受電装置２の電圧変換回路６３から供給される電力を充電用の電力（充電電力）として二次電池４２へ供給する。例えば、充電回路４１は、受電装置２から供給される電力を二次電池４２の充電に用いる充電用の電流値および電圧値の充電電力に変換して二次電池４２に供給する。 The charging circuit 41 charges the secondary battery 42 using power supplied from the power receiving device 2. The charging circuit 41 supplies the power supplied from the voltage conversion circuit 63 of the power receiving device 2 to the secondary battery 42 as charging power. For example, the charging circuit 41 converts the power supplied from the power receiving device 2 into charging power with current and voltage values used for charging the secondary battery 42, and supplies it to the secondary battery 42.
二次電池４２は、充電回路４１から供給される充電電力により充電される。二次電池４２は、充電回路４１から供給される電力を蓄電する。二次電池４２は、蓄電した電力を電子機器４の各部や電子機器４に接続される機器へ供給する。例えば、二次電池４２は、蓄積した電力および充電回路４１から供給される電力の一部を制御部４３へ供給する。また、電子機器４がタブレット端末であれば、二次電池４２は、電力をタブレット端末の表示部４４へ供給する。 The secondary battery 42 is charged by the charging power supplied from the charging circuit 41. The secondary battery 42 stores the power supplied from the charging circuit 41. The secondary battery 42 supplies the stored power to various parts of the electronic device 4 and to devices connected to the electronic device 4. For example, the secondary battery 42 supplies the stored power and a portion of the power supplied from the charging circuit 41 to the control unit 43. Furthermore, if the electronic device 4 is a tablet terminal, the secondary battery 42 supplies power to the tablet terminal's display unit 44.
制御部４３は、電子機器４の制御を司る。制御部４３は、プロセッサ、メモリおよび各種のインターフェースを備えるコンピュータである。また、制御部４３は、受電装置２と通信するインターフェースを備えるものとする。制御部４３は、電子機器４の動作を制御するとともに、二次電池４２の状態（充電量）などを検出したり、受電装置２と通信したりする機能を有する。
表示部４４は、電子機器４の状態の他、カート５を使って店舗内で買い物を行う際のアプリケーション等の情報を表示する。表示部４４は、制御部４３により表示内容が制御される。例えば、表示部４４は液晶などの表示装置により構成される。
The control unit 43 is responsible for controlling the electronic device 4. The control unit 43 is a computer equipped with a processor, memory, and various interfaces. The control unit 43 also has an interface for communicating with the power receiving device 2. The control unit 43 controls the operation of the electronic device 4, and also has the function of detecting the state (charge level) of the secondary battery 42 and communicating with the power receiving device 2.
The display unit 44 displays information such as the status of the electronic device 4 and applications used when shopping in a store using the cart 5. The display content of the display unit 44 is controlled by the control unit 43. For example, the display unit 44 is composed of a display device such as a liquid crystal.
本実施形態において、電子機器４は、図１および図２に示すようなタブレット端末であるものとする。電子機器４としてのタブレット端末は、充電回路４１、二次電池４２および制御部４３などを備え、表示部４４としてタッチパネルを設けたディスプレイを有するコンピュータである。電子機器４としてのタブレット端末は、ハンドル部１１４側に位置する利用者にディスプレイの表示面を向けて設置される。 In this embodiment, the electronic device 4 is assumed to be a tablet terminal as shown in Figures 1 and 2. The tablet terminal, as the electronic device 4, is a computer equipped with a charging circuit 41, a secondary battery 42, a control unit 43, etc., and a display with a touch panel as the display unit 44. The tablet terminal, as the electronic device 4, is installed with the display surface facing the user located on the handle unit 114 side.
電子機器４としてのタブレット端末は、商品の情報を読取る商品リーダを接続したものであっても良い。商品リーダを接続したタブレット端末は、商品リーダによって読み取った商品の情報を表示する。また、タブレット端末は、商品リーダにより読取った商品に対する精算処理を行うものであっても良い。商品リーダは、例えば、かご部１２に出し入れする商品に添付されたＲＦＩＤタグなどを読み取るＲＦＩＤタグリーダである。また、商品リーダは、商品に添付されたバーコードなどの商品識別情報を読み取るスキャナであっても良い。 The tablet terminal, as electronic device 4, may be connected to a product reader that reads product information. The tablet terminal connected to the product reader displays the product information read by the product reader. The tablet terminal may also perform payment processing for the products read by the product reader. The product reader is, for example, an RFID tag reader that reads RFID tags attached to products being placed in and out of the shopping basket 12. Alternatively, the product reader may be a scanner that reads product identification information such as barcodes attached to products.
なお、電子機器４は、充電回路４１、二次電池４２および制御部４３などを備えるものであれば良く、タブレット端末に限定されるものではない。例えば、電子機器４は、充電回路４１、二次電池４２および制御部４３などを備えるバッテリ（電源装置）であっても良い。 Furthermore, the electronic device 4 may be any device equipped with a charging circuit 41, a secondary battery 42, and a control unit 43, and is not limited to a tablet device. For example, the electronic device 4 may be a battery (power supply device) equipped with a charging circuit 41, a secondary battery 42, and a control unit 43.
また、電子機器４は、利用者が所持する機器（スマートフォン、タブレット端末、携帯電話機など）を接続するためのインターフェース機器であっても良い。電子機器４としてのインターフェース機器に接続する携帯端末は、上述したタブレット端末と同様な処理を行うようにしても良い。また、電子機器４としてのインターフェース機器は、利用者が所持する機器が具備するバッテリを充電するものであっても良い。また、電子機器４としてのインターフェース機器は、別途設けた二次電池（外部バッテリ）に充電用の電力を供給するものであっても良い。 Furthermore, the electronic device 4 may also be an interface device for connecting devices owned by the user (such as smartphones, tablet devices, or mobile phones). The mobile device connected to the interface device (electronic device 4) may perform the same processing as the tablet device described above. Additionally, the interface device (electronic device 4) may charge the battery of the device owned by the user. Furthermore, the interface device (electronic device 4) may supply power for charging a separately provided secondary battery (external battery).
次に、実施形態に係る送電装置３に接続される送電アンテナ３１の構成について説明する。
図４は、実施形態に係る送電装置３に接続される送電アンテナ３１の構成例を示す図である。図５は、実施形態に係る送電装置３に接続される送電アンテナ３１から出力されるビームの向きを説明するための図である。
図４に示す構成例において、送電アンテナ３１は、複数のアンテナ素子３１１、３１２、３１３、３１４で構成される。複数のアンテナ素子で構成する送電アンテナ３１は、基板で構成したマイクロストリップパッチアンテナであっても良い。また、複数のアンテナ素子で構成する送電アンテナ３１は、グランドパターンと放射素子とを板金で構成したアンテナ等であっても良い。
Next, the configuration of the power transmission antenna 31 connected to the power transmission device 3 according to this embodiment will be described.
Figure 4 shows an example of the configuration of a power transmission antenna 31 connected to a power transmission device 3 according to the embodiment. Figure 5 is a diagram illustrating the direction of the beam output from the power transmission antenna 31 connected to the power transmission device 3 according to the embodiment.
In the configuration example shown in Figure 4, the power transmitting antenna 31 is composed of multiple antenna elements 311, 312, 313, and 314. The power transmitting antenna 31 composed of multiple antenna elements may be a microstrip patch antenna made of a substrate. Alternatively, the power transmitting antenna 31 composed of multiple antenna elements may be an antenna in which the ground pattern and radiating element are made of sheet metal.
例えば、各アンテナ素子３１１、３１２、３１３、３１４は、それぞれ送電回路５２に接続される。送電装置３の制御部５１は、各送電回路５２から各アンテナ素子３１１、３１２、３１３、３１４に供給する電力の振幅および位相を制御する。これにより、送電装置３の制御部５１は、送電アンテナ３１全体として出力するマイクロ波（ビーム）の方向を制御する。 For example, each antenna element 311, 312, 313, and 314 is connected to the power transmission circuit 52. The control unit 51 of the power transmission device 3 controls the amplitude and phase of the power supplied from each power transmission circuit 52 to each antenna element 311, 312, 313, and 314. This allows the control unit 51 of the power transmission device 3 to control the direction of the microwave (beam) output by the entire power transmission antenna 31.
図４および図５に示す構成例において、複数のアンテナ素子３１１、３１２、３１３、３１４は、収納場所に連なって収納されるカート５の収納方向（収納場所におけるカートの移動方向）ａに沿って並べて配置される。これにより、制御部５１は、図５に示すように、カートの収納方向ａにおいて送電アンテナ３１から出力するビームの向きを変更できる。 In the configuration example shown in Figures 4 and 5, the multiple antenna elements 311, 312, 313, and 314 are arranged in a line along the storage direction (the direction of movement of the cart in the storage location) a of the carts 5 that are stored in a series in the storage location. This allows the control unit 51 to change the direction of the beam output from the power transmission antenna 31 in the cart storage direction a, as shown in Figure 5.
例えば、制御部５１は、収納場所に複数のカート５が収納された場合、何れかのカートに取り付けられた１つの受電装置２を給電対象とする。制御部５１は、給電対象とする受電装置２が最大電力を受信できるように、送電アンテナ３１から出力するビームの向きを制御する。これにより、制御部５１は、送電アンテナ３１を用いて特定の受電装置２に対して大きな電力を送電できる。この結果、収納場所に複数のカート５を高精度に位置合わせをしなくても、各カート５に取り付けた受電装置２は、送電装置３から二次電池４２の充電に必要な電力を効率よく受電できる。 For example, when multiple carts 5 are stored in the storage area, the control unit 51 will select one power receiving device 2 attached to any of the carts as the power supply target. The control unit 51 controls the direction of the beam output from the power transmitting antenna 31 so that the power receiving device 2 receives maximum power. This allows the control unit 51 to transmit a large amount of power to a specific power receiving device 2 using the power transmitting antenna 31. As a result, even without precisely aligning multiple carts 5 in the storage area, the power receiving devices 2 attached to each cart 5 can efficiently receive the power necessary to charge the secondary battery 42 from the power transmitting device 3.
ただし、給電システム１の運用よっては、送電装置３は、送電アンテナ３１から複数の受電装置２へ一斉に電力を送信するようにしても良い。例えば、中央のアンテナ素子３１２、３１３の２個のみを使って送電すると、４つのアンテナ素子を使った場合よりもビームを広げることができ、複数の受電装置２への一斉送電が可能となる。この場合、送電装置３から個々の受電装置２に供給される電力が小さくなる。このため、給電システムとしては、電子機器４の二次電池４２が充電可能となる電力を各受電装置２が受電できるような仕様とする必要がある。
なお、図４の例では、カートの収納方向ａに沿ってアンテナ素子を４個並べる場合を示したが、４個に限定するものではない。例えば２×４の計８個を並べることも可能だが、主にカートの収納方向ａに沿ってビームを振ることを考慮し、収納方向ａに沿って多くのアンテナ素子を並べることが望ましい。
However, depending on the operation of the power supply system 1, the power transmission device 3 may transmit power simultaneously from the power transmission antenna 31 to multiple power receiving devices 2. For example, if power is transmitted using only the two central antenna elements 312 and 313, the beam can be widened more than when four antenna elements are used, making it possible to transmit power simultaneously to multiple power receiving devices 2. In this case, the power supplied from the power transmission device 3 to each power receiving device 2 will be smaller. Therefore, the power supply system needs to be designed so that each power receiving device 2 can receive enough power to charge the secondary battery 42 of the electronic device 4.
Note that while Figure 4 shows an example where four antenna elements are arranged along the storage direction a of the cart, it is not limited to four. For example, it is possible to arrange a total of eight elements in a 2x4 configuration, but considering that the beam will primarily swing along the storage direction a of the cart, it is desirable to arrange many antenna elements along the storage direction a.
次に、本実施形態に係る給電システム１における送電装置３から受電装置２への電力送電の動作について説明する。
図６は、実施形態に係る送電装置３と受電装置２とを有する給電システム１の動作例を説明するためのシーケンスである。
カート５は、図１に示すように、収納場所（カート置き場）に収納される。収納場所に収納されたカート５に搭載された受電装置２の制御部６１は、通信回路６４により送電装置３と通信する。例えば、送電装置３の制御部５１は、収納場所を含む通信エリアに通信回路５３により所定周期で受電装置２からの応答を要求する信号を出力する。受電装置２の制御部６１は、通信回路６４により送電装置３からの応答要求を受信すると、応答要求に対する応答を送信することにより送電装置３との通信が確立する。
Next, the operation of power transmission from the power transmission device 3 to the power receiving device 2 in the power supply system 1 according to this embodiment will be described.
Figure 6 is a sequence illustrating an example of operation of a power supply system 1 having a power transmission device 3 and a power receiving device 2 according to this embodiment.
As shown in Figure 1, cart 5 is stored in a storage area (cart storage area). The control unit 61 of the power receiving device 2 mounted on cart 5 stored in the storage area communicates with the power transmitting device 3 via a communication circuit 64. For example, the control unit 51 of the power transmitting device 3 outputs a signal via a communication circuit 53 at a predetermined interval to the communication area including the storage area, requesting a response from the power receiving device 2. When the control unit 61 of the power receiving device 2 receives a response request from the power transmitting device 3 via the communication circuit 64, it establishes communication with the power transmitting device 3 by transmitting a response to the response request.
受電装置２の制御部６１は、電子機器４の二次電池４２の充電が必要であれば、通信回路６４により送電装置３に対して送電（給電）要求を送信する（ＡＣＴ１１）。
送電装置３の制御部５１は、受電装置２からの送電要求を受信すると、当該受電装置２へ送電を開始するか否かを判断し、送電対象の受電装置を選出する（ＡＣＴ１２）。送電装置３の制御部５１は、送電中又は送電待ちの他の受電装置２がない場合、当該受電装置２を送電対象として送電処理を開始する。
If the control unit 61 of the power receiving device 2 needs to charge the secondary battery 42 of the electronic device 4, it sends a power transmission (power supply) request to the power transmission device 3 via the communication circuit 64 (ACT 11).
When the control unit 51 of the power transmission device 3 receives a power transmission request from the power receiving device 2, it determines whether or not to start transmitting power to the power receiving device 2 and selects the power receiving device to be transmitted to (ACT 12). If there are no other power receiving devices 2 that are currently transmitting power or waiting to be transmitted, the control unit 51 of the power transmission device 3 starts the power transmission process with the power receiving device 2 as the target.
また、送電装置３の制御部５１は、送電中又は送電待ちの他の受電装置２がある場合、当該受電装置２への送電順序を決定する。例えば、制御部５１は、他の受電装置２への送電中である場合、送電待ちの他の受電装置２があるか否かを判断する。制御部５１は、送電待ちの他の受電装置２がなければ。送電中の受電装置２への送電が終了次第、当該受電装置２への送電処理を開始する。また、制御部５１は、送電待ちの他の受電装置２があれば、当該受電装置２に対する送電処理を実行する送電順序を決める。制御部５１は、送電順序を決めると、送電順序に従って当該受電装置２に送電する番になったら当該受電装置２に対する送電処理を開始する。 Furthermore, the control unit 51 of the power transmission device 3 determines the power transmission order to other power receiving devices 2 if there are other power receiving devices 2 that are currently receiving power or waiting to receive power. For example, if the control unit 51 is currently supplying power to another power receiving device 2, it determines whether there are other power receiving devices 2 waiting to receive power. If there are no other power receiving devices 2 waiting to receive power, the control unit 51 starts the power transmission process to that power receiving device 2 as soon as the power transmission to the currently receiving device 2 is completed. If there are other power receiving devices 2 waiting to receive power, the control unit 51 determines the power transmission order for which to perform the power transmission process to that power receiving device 2. Once the power transmission order is determined, the control unit 51 starts the power transmission process to that power receiving device 2 when it is its turn to receive power according to the power transmission order.
なお、送電順番は、予め設定したルールに従って決定すれば良い。例えば、収納場所に後に収納されたカート５の受電装置２が優先して先に給電（電子機器の二次電池の充電）されるようにしても良い。例えば、図１に示す構成では、収納場所に収納されたカートは、後に収納されたものから順に再使用される。この場合、先に再使用されるカート５の受電装置２を優先して給電することで、再使用されるカート５の電子機器４の二次電池を優先的に充電できるようになる。また、夜間などのカート５が使用されない時間帯で各カート５の電子機器４の二次電池４２を充電する場合、カート５の収納順番に関わらずに送電順番を設定しても良い。 The power supply order can be determined according to pre-set rules. For example, the power receiving device 2 of the cart 5 that was stored later in the storage area may be given priority in receiving power (charging the secondary battery of the electronic device) first. For example, in the configuration shown in Figure 1, the carts stored in the storage area are reused in the order they were stored. In this case, by prioritizing the power receiving device 2 of the cart 5 that will be reused first, the secondary battery of the electronic device 4 in the reused cart 5 can be charged preferentially. Also, when charging the secondary batteries 42 of the electronic device 4 in each cart 5 during times when the carts 5 are not in use, such as at night, the power supply order can be set regardless of the storage order of the carts 5.
送電装置３の制御部５１は、当該受電装置２を受電対象として選出すると、送電準備処理を実行する（ＡＣＴ１３）。送電準備処理は、受電装置２からの情報（受電側の情報）に基づいて送電回路により送電アンテナから出力するビームを調整（設定）する処理である。送電装置３の制御部５１は、送電準備処理として、通信回路５３により受電装置２へ送電開始を通知する。
受電装置２の制御部６１は、送電装置３からの送電開始の通知を受けると、受電設定に関わる受電側の情報を通信回路６４により送電装置３へ供給する情報提供処理を行う（ＡＣＴ１４）。受電装置２の制御部６１は、送電装置３の送電準備処理に対して受電した電力量などの受電側の情報を提供する情報提供処理を実行する。
When the control unit 51 of the power transmission device 3 selects the power receiving device 2 as the recipient of power, it executes a power transmission preparation process (ACT 13). The power transmission preparation process is a process in which the power transmission circuit adjusts (sets) the beam output from the power transmission antenna based on information from the power receiving device 2 (information from the receiving side). As part of the power transmission preparation process, the control unit 51 of the power transmission device 3 notifies the power receiving device 2 of the start of power transmission via the communication circuit 53.
When the control unit 61 of the power receiving device 2 receives notification from the power transmission device 3 that power transmission has started, it performs an information provision process (ACT 14) to supply information on the receiving side related to power receiving settings to the power transmission device 3 via the communication circuit 64. The control unit 61 of the power receiving device 2 then performs an information provision process to provide information on the receiving side, such as the amount of power received, to the power transmission device 3 during its power transmission preparation process.
例えば、送電装置３の制御部５１は、送電準備処理において、送電回路５２により送電アンテナ３１から送電準備（送電設定）用のマイクロ波を受電装置２へ送信する。受電装置２の制御部６１は、受電アンテナ２１で受信するマイクロ波から得られる受電電力（整流回路６２で整流後の電圧）値を取得する。受電装置２の制御部６１は、取得した受電電力値を含む情報を送電装置３へ提供する。 For example, in the power transmission preparation process, the control unit 51 of the power transmission device 3 transmits microwaves for power transmission preparation (power transmission setting) from the power transmission antenna 31 to the power receiving device 2 via the power transmission circuit 52. The control unit 61 of the power receiving device 2 acquires the received power (voltage after rectification by the rectifier circuit 62) value obtained from the microwaves received by the power receiving antenna 21. The control unit 61 of the power receiving device 2 provides information including the acquired received power value to the power transmission device 3.
送電装置３の制御部５１は、受電装置２から取得する受電電力（電圧）値が最大となるように各送電アンテナ３１から出力するビームを調整（設定）する。すなわち、制御部５１は、各送電回路５２により送電アンテナ３１から出力するマイクロ波の振幅および位相を制御することで送電アンテナ３１から出力するビームの向きを調整する。 The control unit 51 of the power transmission device 3 adjusts (sets) the beams output from each power transmission antenna 31 so that the received power (voltage) value acquired from the power receiving device 2 is maximized. Specifically, the control unit 51 adjusts the direction of the beams output from the power transmission antennas 31 by controlling the amplitude and phase of the microwaves output from each power transmission circuit 52.
送電装置３の制御部５１は、受電装置２の受電電力（電圧）値が最大となるように設定すると、送電準備処理を終了する。制御部５１は、送電準備処理を終了すると、送電回路５２により送電アンテナ３１から送電用のマイクロ波を送出する（ＡＣＴ１５）。 The control unit 51 of the power transmission device 3 terminates the power transmission preparation process when it sets the received power (voltage) value of the power receiving device 2 to its maximum. After terminating the power transmission preparation process, the control unit 51 transmits microwaves for power transmission from the power transmission antenna 31 via the power transmission circuit 52 (ACT 15).
受電装置２は、受電アンテナ２１により送電アンテナ３１からの送電用のマイクロ波を受信する。受電装置２は、整流回路６２および電圧変換回路６３により受電アンテナ２１で受信したマイクロ波から電力を受電する（ＡＣＴ１６）。受電装置２の制御部６１は、受電した電力を電子機器４へ供給することにより電子機器４が備える二次電池４２を充電させる（ＡＣＴ１７）。電子機器４は、充電回路４１により受電装置２から供給される電力を充電用の電力として二次電池４２へ供給することにより二次電池４２を充電する。 The power receiving device 2 receives microwaves for power transmission from the power transmitting antenna 31 via the power receiving antenna 21. The power receiving device 2 receives power from the microwaves received by the power receiving antenna 21 via the rectifier circuit 62 and the voltage conversion circuit 63 (ACT 16). The control unit 61 of the power receiving device 2 supplies the received power to the electronic device 4, thereby charging the secondary battery 42 in the electronic device 4 (ACT 17). The electronic device 4 charges the secondary battery 42 by supplying power from the power receiving device 2 to the secondary battery 42 via the charging circuit 41.
また、電子機器４の制御部４３は、充電回路４１により充電される二次電池４２における充電量などの充電状況を監視し、充電量を含む充電状況を受電装置２へ通知する。受電装置２の制御部６１は、電子機器４からの情報に基づいて二次電池４２の充電量が規定値（満充電又は所定の充電量）に達したか否かを判断する。 Furthermore, the control unit 43 of the electronic device 4 monitors the charging status, including the charge amount, of the secondary battery 42, which is charged by the charging circuit 41, and notifies the power receiving device 2 of the charging status, including the charge amount. The control unit 61 of the power receiving device 2 determines, based on the information from the electronic device 4, whether the charge amount of the secondary battery 42 has reached a specified value (fully charged or a predetermined charge amount).
受電装置２および送電装置３は、二次電池４２の充電量が規定値に達するまで、ＡＣＴ１５－１７の処理を継続して実行する。すなわち、送電装置３の制御部５１は、受電装置２から送電停止要求を受信するまで、当該受電装置２への送電を継続して実行する。また、受電装置２の制御部６１は、二次電池４２の充電量が規定値に達するまで、送電アンテナ３１からのマイクロ波による受電および二次電池４２の充電を継続して実行する。なお、送電装置３の制御部５１は、送電中においても受電装置２から受電電力値などの情報を取得し、送電アンテナ３１から送出するビームを調整するようにしても良い。 The power receiving device 2 and the power transmitting device 3 continue to execute ACT 15-17 until the charge level of the secondary battery 42 reaches a specified value. That is, the control unit 51 of the power transmitting device 3 continues to supply power to the power receiving device 2 until it receives a power supply stop request from the power receiving device 2. Furthermore, the control unit 61 of the power receiving device 2 continues to receive power via microwaves from the power transmitting antenna 31 and charge the secondary battery 42 until the charge level of the secondary battery 42 reaches a specified value. Note that the control unit 51 of the power transmitting device 3 may also acquire information such as the received power value from the power receiving device 2 during power transmission and adjust the beam transmitted from the power transmitting antenna 31.
受電装置２の制御部６１は、二次電池４２の充電量が規定値に達した場合（ＡＣＴ１８）、通信回路６４により送電装置３に送電停止要求を通知する（ＡＣＴ１９）。
送電装置３の制御部５１は、送電停止要求の通知を受信すると、当該受電装置２への送電を停止する（ＡＣＴ２０）。送電装置３の制御部５１は、ある受電装置２への送電を終了すると、給電対象とする別の受電装置が存在するか否かを確認する。送電装置３の制御部５１は、給電対象とする別の受電装置があれば、受電待ちの受電装置から１つの給電対象を選出し、選出した受電装置２と上述した処理を実行する。
When the charge level of the secondary battery 42 reaches a specified value (ACT 18), the control unit 61 of the power receiving device 2 notifies the power transmission device 3 of a power transmission stop request via the communication circuit 64 (ACT 19).
When the control unit 51 of the power transmission device 3 receives a notification of a power transmission stop request, it stops supplying power to the power receiving device 2 (ACT 20). After ending the power supply to a power receiving device 2, the control unit 51 of the power transmission device 3 checks whether there is another power receiving device to be supplied with power. If there is another power receiving device to be supplied with power, the control unit 51 of the power transmission device 3 selects one power receiving device from the power receiving devices waiting to receive power and performs the above-described process with the selected power receiving device 2.
以上のように、実施形態に係る給電システムにおいて、送電装置は、収納場所に収納されたカートの上方に設置した送電アンテナから給電用のマイクロ波を送信する。これに対して、収納場所に収納されたカートに設けた受電装置は、受電アンテナにより送電アンテナから送出されたマイクロ波を受信する。受電装置は、受信したマイクロ波から得られる電力をカートに取り付けられた電子機器に供給する。 As described above, in the power supply system according to this embodiment, the power transmission device transmits power-supplying microwaves from a power transmission antenna installed above the cart stored in the storage area. In response, the power receiving device, installed on the cart stored in the storage area, receives the microwaves transmitted from the power transmission antenna using a power receiving antenna. The power receiving device supplies the power obtained from the received microwaves to the electronic equipment attached to the cart.
これにより、実施形態に係る給電システムは、収納場所内での厳密な位置合わせがなくても、移動体が収納場所内の任意の位置でも、受電装置への給電が可能となる。この結果、オペレータは受電装置を取り付けたカートなどの移動体を収納場所に収納したり収納場所から取り出したりする動作が容易になる。 As a result, the power supply system according to this embodiment can supply power to the power receiving device even when the mobile object is at any position within the storage area, without requiring precise positioning within the storage area. Consequently, the operator can easily store or retrieve mobile objects, such as carts equipped with the power receiving device, from the storage area.
また、実施形態に係る給電システムにおいて、送電装置は、人感センサにより収納場所に収納されたカートに人が近づいたことを検出する。送電装置は、収納場所に収納されたカートに人が近づいたことを検出した場合、送電アンテナからのマイクロ波の出力を停止させる。 Furthermore, in the power supply system according to this embodiment, the power transmission device detects when a person approaches a cart stored in the storage area using a motion sensor. When the power transmission device detects that a person is approaching a cart stored in the storage area, it stops the microwave output from the power transmission antenna.
これにより、マイクロ波の強さが所定値以上となる可能性がある領域に人が存在する場合はマイクロ波の出力を停止することができ、マイクロ波による人への影響を排除できる。また、マイクロ波の出力と人の距離とに関する法的な規制がある場合であっても、法的な規制に応じて人感センサを設定することにより規制を遵守した運用が可能となる。 This allows the microwave output to be stopped if a person is present in an area where the microwave intensity may exceed a predetermined value, thereby eliminating the effects of microwaves on people. Furthermore, even if there are legal regulations regarding the relationship between microwave output and the distance to people, compliant operation is possible by setting the motion sensor according to these regulations.
本発明のいくつか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。これら新規な実施形態は、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。これら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。
以下、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載した内容を付記する。
［１］
収納場所において所定方向に並べて収納される複数の筐体のそれぞれに設けた受電装置の受電アンテナに対してマイクロ波を出力する送電アンテナと、
前記収納場所に収納された筐体に設けた受電装置のうち給電対象とする受電装置に電力を供給するための給電用のマイクロ波を前記送電アンテナから出力させる送電回路と、 を有する送電装置。
［２］
さらに、前記収納場所に収納された筐体に設けた受電装置から給電対象とする受電装置を選定し、選定した給電対象とする受電装置に応じて前記送電回路を設定するプロセッサと、を有する、
［１］に記載の送電装置。
［３］
前記送電アンテナは、前記収納場所に収納する複数の筐体を並べる前記所定方向に複数のアンテナ素子を並べたアレイアンテナである、
［２］に記載の送電装置。
［４］
さらに、前記収納場所に接近する人物を検知するセンサを有し、
前記プロセッサは、前記センサにより前記収納場所に接近する人物を検出した場合、前記送電アンテナからの給電用のマイクロ波の出力を停止させる、
［２］に記載の送電装置。
［５］
送電装置と移動体に取り付けた受電装置とを備える給電システムにおいて、
前記送電装置は、
収納場所において所定方向に並べて収納される複数の移動体のそれぞれに設けられた受電装置の受電アンテナに対してマイクロ波を出力する送電アンテナと、
前記収納場所に収納された移動体に設けた受電装置のうち給電対象とする受電装置の受電アンテナに対して給電用のマイクロ波を前記送電アンテナから出力させる送電回路と、を有し、
前記受電装置は、
前記送電アンテナから出力されるマイクロ波を受信する受電アンテナと、
前記受電アンテナが受信するマイクロ波から生成する電力を電子機器へ供給する受電回路と、有する、
給電システム。
While several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples only and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be carried out in a variety of other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their variations are included in the scope and spirit of the invention, as well as in the claims of the invention and its equivalents.
The following is an appendix to the claims originally filed for this application.
[1]
A transmitting antenna that outputs microwaves to the receiving antenna of a power receiving device provided on each of several housings that are arranged in a predetermined direction in a storage location,
A power transmission device having a power transmission circuit that outputs power supply microwaves from the power transmission antenna to supply power to a power receiving device that is to be powered, among the power receiving devices installed in a housing housed in the aforementioned storage location.
[2]
Furthermore, the system includes a processor that selects a power receiving device to be powered from among the power receiving devices installed in the housing housed in the aforementioned storage location, and sets the power transmission circuit according to the selected power receiving device to be powered.
[1] The power transmission device described above.
[3]
The power transmission antenna is an array antenna in which multiple antenna elements are arranged in a predetermined direction that arranges multiple housings to be stored in the storage location.
[2] The power transmission device described below.
[4]
Furthermore, it has a sensor that detects a person approaching the storage location,
When the processor detects a person approaching the storage location using the sensor, it stops the output of microwaves for power supply from the power transmission antenna.
[2] The power transmission device described below.
[5]
In a power supply system comprising a power transmission device and a power receiving device attached to a mobile body,
The aforementioned power transmission device is
A transmitting antenna that outputs microwaves to the receiving antenna of a power receiving device provided on each of several mobile bodies that are stored in a predetermined direction in a storage location,
The mobile body stored in the aforementioned storage location has a power transmission circuit that outputs microwaves for power supply from the power transmission antenna to the power receiving antenna of the power receiving device to be powered, among the power receiving devices installed in the mobile body stored in the aforementioned storage location,
The power receiving device is
A receiving antenna that receives microwaves output from the aforementioned transmitting antenna,
A power receiving circuit that supplies power generated from microwaves received by the power receiving antenna to electronic equipment, and has
Power supply system.
１…給電システム、２…受電装置、３…送電装置、４…電子機器、５…カート、６…カートベース、２１…受電アンテナ、３１…送電アンテナ、３６…人感センサ、４１…充電回路、４２…二次電池（バッテリ）、４２…二次電池、４３…制御部、５１…プロセッサ（制御部）、５２…送電回路、５３…通信回路、５４…インターフェース、６１…プロセッサ（制御部）、６２…整流回路、６３…電圧変換回路、６４…通信回路、６５…表示部、３１１、３１２、３１３、３１４…アンテナ素子。 1…Power supply system, 2…Power receiving device, 3…Power transmitting device, 4…Electronic equipment, 5…Cart, 6…Cart base, 21…Power receiving antenna, 31…Power transmitting antenna, 36…Human presence sensor, 41…Charging circuit, 42…Secondary battery, 42…Secondary battery, 43…Control unit, 51…Processor (control unit), 52…Power transmitting circuit, 53…Communication circuit, 54…Interface, 61…Processor (control unit), 62…Rectifier circuit, 63…Voltage conversion circuit, 64…Communication circuit, 65…Display unit, 311, 312, 313, 314…Antenna elements.
Claims (4)
前記収納場所に収納された筐体に設けた受電装置のうち給電対象とする受電装置に電力を供給するための給電用のマイクロ波を前記送電アンテナから出力させる送電回路と、
を有する送電装置。 A transmitting antenna having multiple antenna elements arranged in the predetermined direction to output microwaves to the receiving antenna of a power receiving device provided on each of the multiple housings that are stored in a predetermined direction in a storage location,
A power transmission circuit that outputs power supply microwaves from the power transmission antenna to supply power to a power receiving device, which is installed in a housing housed in the aforementioned storage location, and which power receiving device is to be powered.
A power transmission device having a power transmission device.
請求項１に記載の送電装置。 Furthermore, the system includes a processor that selects a power receiving device to be powered from among the power receiving devices installed in the housing housed in the aforementioned storage location, and sets the power transmission circuit according to the selected power receiving device to be powered.
The power transmission device according to claim 1.
前記プロセッサは、前記センサにより前記収納場所に接近する人物を検出した場合、前記送電アンテナからの給電用のマイクロ波の出力を停止させる、
請求項２に記載の送電装置。 Furthermore, it has a sensor that detects a person approaching the storage location,
When the processor detects a person approaching the storage location using the sensor, it stops the output of microwaves for power supply from the power transmission antenna.
The power transmission device according to claim 2.
前記送電装置は、
収納場所において所定方向に並べて収納される複数の移動体のそれぞれに設けられた受電装置の受電アンテナに対してマイクロ波を出力する複数のアンテナ素子を前記所定方向に配置した送電アンテナと、
前記収納場所に収納された移動体に設けた受電装置のうち給電対象とする受電装置の受電アンテナに対して給電用のマイクロ波を前記送電アンテナから出力させる送電回路と、を有し、
前記受電装置は、
前記送電アンテナから出力されるマイクロ波を受信する受電アンテナと、
前記受電アンテナが受信するマイクロ波から生成する電力を電子機器へ供給する受電回路と、有する、
給電システム。 In a power supply system comprising a power transmission device and a power receiving device attached to a mobile body,
The aforementioned power transmission device is
A transmitting antenna having multiple antenna elements arranged in the predetermined direction to output microwaves to the receiving antenna of a power receiving device provided on each of the multiple mobile bodies that are stored in a predetermined direction in a storage location,
The mobile body stored in the aforementioned storage location has a power transmission circuit that outputs microwaves for power supply from the power transmission antenna to the power receiving antenna of the power receiving device to be powered, among the power receiving devices installed in the mobile body stored in the aforementioned storage location,
The power receiving device is
A receiving antenna that receives microwaves output from the aforementioned transmitting antenna,
A power receiving circuit that supplies power generated from microwaves received by the power receiving antenna to electronic equipment, and has
Power supply system.
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