JP7321849B2 - 電子装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は電磁波を用いて電力伝送を行う電子装置及び方法に関する。

給電装置は、給電エリア内に位置する１つ以上の受電装置へ給電するための電磁波のビーム（以下、給電ビームと呼ぶ）を形成して給電を行う。効率的な給電を行うためには、給電装置は、給電装置と受電装置との間の無線伝搬路を推定し、伝搬路特性を考慮したビームパターンの給電ビームを形成する必要がある。そのためには、給電装置は無線伝搬路を正しく推定する必要がある。給電装置と受電装置との間の無線伝搬路を推定するための手法として、給電ビームと同じ周波数帯の連続波（Continuous Wave）（無変調信号とも称される）を使うことが知られている。このような伝搬路推定用の無変調信号はビーコン信号とも呼ばれる。

ビーコン信号は給電ビームの周波数帯の少なくとも一部で送信されるため、複数の給電装置が存在し、第１給電装置から第１受電装置に給電する場合、第１受電装置からのビーコン信号を受信する第１給電装置は隣接する第２給電装置からの給電ビームあるいはその反射波も受信することがある。この場合、第１給電装置は隣接する第２給電装置からの給電ビームあるいはその反射波とビーコン信号とを混信して、両者を区別できなくなることがある。その結果、無線伝搬路の推定が不正確となり、効率的な給電を行えないことがある。

これを解決するためには、隣接する給電装置が異なる周波数帯を使用して給電ビームを送信することも考えられるが、この場合、給電システム全体が占有する周波数帯域が拡大して周波数帯利用効率が低下する。さらに、複数の給電装置間で周波数帯域をどれだけ異ならせるか、給電装置を何処に配置するか、給電装置間をどれだけ離間させるか等の調整が煩雑である。

特許第５７３８４１６号公報

本発明の目的は、無線伝搬路の特性を推定し、推定結果に基づき効率的な給電を行うことができる電子装置及び方法を提供することである。

実施形態による電子装置は、受電装置へ第１周波数帯の電磁波により給電するための電子装置であり、前記受電装置から、少なくとも一部に無変調信号を含み第１時間長を有するビーコン信号を含む電磁波を、前記第１周波数帯の少なくとも一部を介して受信する受信機と、前記ビーコン信号に基づき、前記受電装置へ給電するための第２時間長を有する第１電磁波を、前記第１周波数帯を介して送信する送信機と、を具備する。前記ビーコン信号の時間長は第１時間長である。前記第１電磁波の時間長は第２時間長である。前記第２時間長は前記第１時間長とは異なる。前記受信機が受信した前記電磁波の時間長が前記第１時間長と一致する場合、または前記受信機が受信した前記電磁波の時間長が第２時間長と一致しない場合、前記送信機は前記第１電磁波を送信する。

第１実施形態による電子装置を含む無線給電システムの一例を示すブロック図である。 第１実施形態による無線給電システムにおける給電装置の一例を示すブロック図である。 第１実施形態による無線給電システムにおける受電装置の一例を示すブロック図である。 給電装置の動作例を示すフローチャートである。 第１実施形態による無線給電の一態様を示す図である。 第１実施形態による無線給電の他の態様を示す図である。 第２実施形態による電子装置を含む無線給電システムの一例を示すブロック図である。 第２実施形態による無線給電システムにおける給電装置の一例を示すブロック図である。 第２実施形態による無線給電システムにおける受電装置の一例を示すブロック図である。 第２実施形態による無線給電の一例を示すシーケンスチャートである。 第２実施形態による無線給電システムにおける給電装置の動作例を示すフローチャートである。 第２実施形態による無線給電システムにおける受電装置の動作例を示すフローチャートである。 第３実施形態による電子装置を含む無線給電システムにおける給電装置の一例を示すブロック図である。 第３実施形態による無線給電システムにおける受電装置の一例を示すブロック図である。 第３実施形態による無線給電システムにおける給電装置の動作例を示すフローチャートである。 第３実施形態による無線給電システムにおける受電装置の動作例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、実施形態を説明する。以下の説明は、実施形態の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、実施形態の技術的思想は、以下に説明する構成要素の構造、形状、配置、材質等に限定されるものではない。当業者が容易に想到し得る変形は、当然に開示の範囲に含まれる。説明をより明確にするため、図面において、各要素のサイズ、厚み、平面寸法又は形状等を実際の実施態様に対して変更して模式的に表す場合もある。複数の図面において、互いの寸法の関係や比率が異なる要素が含まれることもある。複数の図面において、対応する要素には同じ参照数字を付して重複する説明を省略する場合もある。いくつかの要素に複数の呼称を付す場合があるが、これら呼称の例はあくまで例示であり、これらの要素に他の呼称を付すことを否定するものではない。また、複数の呼称が付されていない要素についても、他の呼称を付すことを否定するものではない。なお、以下の説明において、接続は直接的な接続のみならず、他の要素を介して間接的に接続されることも意味する。

（第１実施形態）
（無線給電システム）
図１は、第１実施形態による電子装置の一例である給電装置を含む無線給電システムの一例を示すブロック図である。無線給電システムは、複数の給電装置１０と複数の受電装置１２からなる。各給電装置１０－１、１０－２、…（代表する場合は給電装置１０と称される）には給電可能な給電エリアＡ１、Ａ２、…（代表する場合は給電エリアＡと称される）が定められている。各給電装置１０－１、１０－２、…は給電エリアＡ１、Ａ２、…内に位置する受電装置１２－１、１２－２、…（代表する場合は受電装置１２と称される）に給電ビームにより電力を送信できる。なお、各給電エリアＡ内に複数の受電装置が存在してもよい。この場合、各給電エリアＡ内の複数の受電装置は、決められた期間に決められた順番でビーコン信号を送信し、給電装置はビーコン信号の受信後、決められた期間に決められた順番で複数の受電装置に給電ビームを送信してもよい。

給電ビームの周波数帯としては、例えば、マイクロ波帯が用いられる。マイクロ波帯とは、広義では３００ＭＨｚ～３ＴＨｚ（波長が０．１ｍｍ～１ｍ）、狭義では３～３０ＧＨｚ（波長が１～１０ｃｍ）の周波数帯であり、一例として５．７ＧＨｚの周波数帯がある。このため、本実施形態の給電装置１０はマイクロ波給電装置とも称される。例えば、給電装置１０の送信電力は最大で１０Ｗ、ｅ．ｉ．ｒ．ｐ．（等価等方放射電力）は１ｋＷであり、給電ビームは少なくとも一部に連続波の無変調信号を含み、例えば、給電ビームの帯域幅は１００ｋＨｚ未満である。

受電装置１２は、給電ビームの周波数帯の少なくとも一部を介してビーコン信号を給電装置１０へ送信する。ビーコン信号も少なくとも一部に連続波の無変調信号を含む。給電エリアＡ内に複数の受電装置１２が存在する場合、複数の受電装置１２毎にビーコン信号送信のタイミング、受電のタイミングが決まっていてもよい。複数の受電装置１２に均等に給電ビームを送信してもよいし、各受電装置１２が必要とする電力に応じた比率で給電ビームの送信先の割り当て比率を変更してもよい。

給電装置１０は受信したビーコン信号から無線伝搬路を推定し、伝搬路特性を考慮したビームパターンを有する給電ビームを形成する。

第１実施形態では、給電ビームとビーコン信号の混信を防止するために、給電ビームの送信時間長（以下、単に時間長と称される）とビーコン信号の送信時間長（以下、単に時間長と称される）は異なる。給電ビームの時間長は第１時間以上で第２時間未満に設定され、ビーコン信号の時間長は第１時間未満もしくは第２時間以上に設定される。例えば、第１時間は１ミリ秒、第２時間は１００ミリ秒に設定される。給電ビームの時間長はこれらの範囲内であれば、固定である必要はなく、送信毎に変わってもよい。ビーコン信号の時間長もこれらの範囲内であれば、固定である必要はなく、送信毎に変わってもよい。

給電装置１０は、ビーコン信号と給電ビームの周波数帯が同じであっても、電磁波の受信の時間長に基づいて、ビーコン信号を受信したのか、隣接する給電装置１０からの給電ビーム又はその反射波を受信したのかを識別することができる。このため、電波の受信時間長に基づいて給電ビームとビーコン信号の混信を防止することができるので、隣接する給電装置１０間の給電ビームの周波数帯は同一でもよいし、異なっていてもよい。

（給電装置）
図２は、給電装置１０の一例を示すブロック図である。発振器２２から出力された高周波信号（ＲＦ信号）は、移相器２４－１、２４－２、…２４－ｎ（代表する場合は移相器２４と称される）に入力され、移相器２４－１、２４－２、…２４－ｎの位相はコントローラ３６からの制御信号によりそれぞれ制御される。移相器２４－１、２４－２、…２４－ｎの出力は、増幅器２６－１、２６－２、…２６－ｎ（代表する場合は増幅器２６と称される）に入力され、増幅器２６－１、２６－２、…２６－ｎの増幅率はコントローラ３６からの制御信号によりそれらの振幅がそれぞれ制御される。増幅器２６－１、２６－２、…２６－ｎの出力が、アレイアンテナを構成するアンテナ３０－１、３０－２、…３０－ｎ（代表する場合はアンテナ３０と称される）にセレクタ２８－１、２８－２、…２８－ｎ（代表する場合はセレクタ２８と称される）をそれぞれ介して供給される。例えば、８×８の６４個のアンテナ３０が二次元的に配列され、フェーズドアレイアンテナが構成される。アンテナ３０－１、３０－２、…３０－ｎそれぞれに供給される高周波信号の振幅と位相はコントローラ３６によりそれぞれ制御され、アンテナ３０から所望のビームパターンの給電ビームが放射される。

コントローラ３６は、セレクタ２８の送信／受信切替も制御する。コントローラ３６がセレクタ２８を送信側に切り替え、発振器２２、移相器２４、増幅器２６を制御することにより、給電装置１０は受電装置１２に対して効率的なビームパターンの給電ビームを放射することができる。さらに、コントローラ３６は、発振器２２の発振周波数帯、動作時間を制御して、給電ビームの周波数帯、給電ビームの時間長等を制御してもよい。

コントローラ３６がセレクタ２８を受信側に切り替えると、アンテナ３０で受信した信号がビーコン信号受信部３２－１、３２－２、…３２－ｎ（代表する場合はビーコン信号受信部３２と称される）に入力される。ビーコン信号受信部３２とコントローラ３６は互いに接続され、相互に信号が供給される。ビーコン信号受信部３２はコントローラ３６により動作が制御される。

ビーコン信号受信部３２の出力が伝搬路推定部３４とコントローラ３６に入力される。伝搬路推定部３４は、アンテナ３０－１、３０－２、…３０－ｎで受信したビーコン信号の振幅及び位相の少なくとも一方から、アンテナ３０－１、３０－２、…３０－ｎそれぞれと受電装置１２との間の無線伝搬路を推定することができる。推定された伝搬路特性はコントローラ３６に入力される。

アンテナ３０から放射される給電ビームのパターンはアンテナ３０に供給される信号の位相及び振幅の少なくとも一方に基づいている。そのため、コントローラ３６は、推定された伝搬路特性に基づき、移相器２４－１、２４－２、…２４－ｎそれぞれの位相シフト量、又は増幅器２６－１、２６－２、…２６－ｎそれぞれの増幅率の少なくとも一方を制御することにより伝搬路特性に応じたビームパターンの給電ビームを受電装置１２に向けて送信することができる。

例えば、アンテナ３０－ｉ（ｉ＝１～ｎ）で受電したビーコン信号をＡ_ｉｅ^ｊθｉ×ＣＷ（Ａ_ｉは振幅、θ_ｉは位相、ＣＷは連続波を示す）とし、振幅Ａ_ｉと位相θ_ｉが判ると、伝搬路の特性を打ち消すようなビームパターンの給電ビームを形成することができる。

アンテナ３０は給電ビーム送信とビーコン信号受信に共用されるが、給電ビーム送信とビーコン信号受信にそれぞれ専用のアンテナを用いてもよい。両者の専用のアンテナを用いる場合、給電とビーコン信号受信を同時に行うこともできる。

（受電装置）
図３は、受電装置１２の一例を示すブロック図である。ビーコン信号生成部４２は、発振器を含み、給電ビームの周波数帯と同じ周波数帯の連続波のビーコン信号を生成する。ビーコン信号はビーコン信号送信部４４、セレクタ４６を介してアンテナ４８から放射される。ビーコン信号は無指向性（全方位に照射される）でもよいし、給電ビームのように特定の方向へのビームパターンでもよい。第１実施形態では、ビーコン信号送信部４４は変調機能を備えず、ビーコン信号は無変調信号である。コントローラ５８は、ビーコン信号生成部４２、ビーコン信号送信部４４、セレクタ４６の動作を制御する。

受電装置１２はビーコン信号を周期的に送信してもよいし、自律的に送信タイミングを判断してもよい。例えば、受電装置１２が給電装置１０からの給電量と自分のバッテリ残量とを比較する機能を備え、給電量が足りていないと判断した場合、給電装置１０と受電装置１２との間の無線伝搬路が変化した可能があるので、給電ビームのパターンを変更してもらうべくビーコン信号を給電装置１０に送信するようにしてもよい。

アンテナ４８が給電ビームを受信すると、受信部５２から電源部／充電部５４に電力が供給される。図示しない負荷（例えば、センサ）又は充電池が電源部／充電部５４に接続され、負荷に電力が供給されたり、充電電池が充電される。充電部ではなく、電源部のみの場合は、受信部５２が整流機能を備え、間欠的な給電ビームによる交流電力を直流電力に変換し、負荷に上記電力が供給されるようにしてもよい。コントローラ５８は、受信部５２、電源部／充電部５４の動作も制御する。

アンテナ４８は給電ビーム受信とビーコン信号送信に共用されるが、給電ビーム受信とビーコン信号送信にそれぞれ専用のアンテナを用いてもよい。両者の専用のアンテナを用いる場合、給電ビーム受信とビーコン信号送信を同時に行うこともできる。

（給電動作例）
図４を参照して給電の一例を説明する。図４は、給電装置１０の処理の流れの一例を示すフローチャートである。ここで、給電システムの適用例としては、製造工場の製造ラインに取り付けられたバッテリで動作する温度センサ、圧力センサ、等の各種センサが受電装置１２であり、天井等に設けた給電装置１０から各種センサを無線により充電する例を想定する。受電装置１２がバッテリの残量を計測又は予測する機能を備え、給電を受けたい時にビーコン信号を給電装置１０に送信してもよいし、受電装置１２の状態とは無関係に定期的にビーコン信号を給電装置１０に送信してもよい。後者の場合、受電装置１２の電源部／充電部５４が安全回路を備え、必要以上の電力を受信しても受電装置１２が故障しないようにしても良い。

コントローラ３６は、ステップ２０２で、セレクタ２８を受信側に切り替え、セレクタ２８を受信側に切り替えをビーコン信号受信部３２に通知する。この後、受電装置１２からビーコン信号が放射されれば、ビーコン信号受信部３２はビーコン信号を受信するとともに、隣接する給電装置１０からの連続波である給電ビームが放射され及び／又はその反射波が存在すると、ビーコン信号受信部３２はそれらも受信する。

ステップ２０３で、ビーコン信号受信部３２は、セレクタ２８が受信側に切り替えられてから一定時間内に連続波の電磁波を受信したか否かを判定する。

セレクタ２８を受信側に切り替えてから一定時間以内にビーコン信号受信部３２が連続波の電磁波を受信しない（ステップ２０３の判定結果がノーである）場合、処理は終了する。その後、適宜なタイミングでステップ２０２が実行される。

セレクタ２８を受信側に切り替えてから所定時間以内にビーコン信号受信部３２が電磁波を受信した（ステップ２０３の判定結果がイエスである）場合、ビーコン信号受信部３２は、ステップ２０４で、受信した電磁波の時間長を測定する。

ビーコン信号受信部３２は、ステップ２０６で、受信電磁波の時間長は給電ビームの時間長と一致するかを判定する。受信電磁波の時間長が給電ビームの時間長と一致する（ステップ２０６の判定結果がイエスである）場合、ビーコン信号受信部３２は、電磁波は給電ビームであると判定し、ステップ２１３で、ビーコン信号を受信しなかった旨をコントローラ３６へ通知する。ビーコン信号を受信しなかった旨の通知を受けたコントローラ３６は、ステップ２１４で、給電ビームのビームパターンを決めるパラメータ（位相及び振幅）を維持する。すなわち、伝搬路推定部３４には信号が入力されず、無線伝搬路の推定は行われない。以前に推定された無線伝送路の特性に基づき形成されたビームパターンが維持される。

受信電磁波の時間長が給電ビームの時間長と一致しない（ステップ２０６の判定結果がノーである）場合、ビーコン信号受信部３２は、ステップ２０８で、受信電磁波の時間長はビーコン信号の時間長と一致するかを判定する。受信電磁波の時間長がビーコン信号の時間長と一致する（ステップ２０８の判定結果がイエスである）場合、ビーコン信号受信部３２は、受信した電磁波はビーコン信号であると推定し、ステップ２０９で、受信したビーコン信号のパラメータのうち伝搬路推定に必要なパラメータである振幅と位相を伝搬路推定部３４に供給する。ステップ２１０で、伝搬路推定部３４は伝搬路特性を推定し、推定結果をコントローラ３６へ供給する。ステップ２１２で、コントローラ３６は、給電ビームのパターンを決めるパラメータ（位相及び振幅の少なくとも一方）を推定結果に基づき設定する。

受信電磁波の時間長がビーコン信号の時間長と一致しない（ステップ２０８の判定結果がノーである）場合、ビーコン信号受信部３２は、受信した電磁波はビーコン信号ではないと推定し、ステップ２１３で、ビーコン信号を受信しなかった旨をコントローラ３６へ通知し、ステップ２１４で、コントローラ３６は、給電ビームのビームパターンを決めるパラメータ（位相及び振幅）を維持する。

ステップ２１２又はステップ２１４の後で、コントローラ３６は、ステップ２１６で、セレクタ２８を送信側に切り替える。コントローラ３６は、ステップ２１８で、移相器２４－１、２４－２、…２４－ｎそれぞれの位相シフト量、又は増幅器２６－１、２６－２、…２６－ｎそれぞれの増幅率の少なくとも一方を給電ビームのパターンを決めるパラメータに基づき制御することにより、推定した伝搬路特性に応じたビームパターンの給電ビームあるいは以前のビームパターンと同じビームパターンの給電ビームを形成し、電力を受電装置１２に向けて送信する。

なお、図４のビーコン信号の識別は、給電ビームの時間長とビーコン信号の時間長の両方が既知である前提で、両者を用いて行ったが、いずれか一方しか既知でない場合は既知である時間長を用いる判定ステップ２０６又はステップ２０８の一方のみを行う。また、給電ビームの時間長とビーコン信号の時間長の両方が既知であっても、いずれか一方の時間長を用いて識別してもよい。

ステップ２０６のみを行う場合は、受信電磁波の時間長が給電ビームの時間長と一致しないと、受信電磁波がビーコン信号であると判定し、ステップ２０９が実行される。ステップ２０８のみを行う場合は、受信電磁波の時間長がビーコン信号の時間長と一致すると、受信電磁波がビーコン信号であると判定し、ステップ２０９が実行される。

また、ビーコン信号が他の給電装置の給電ビームによって干渉を受けていると判断した場合、すなわち、ステップ２０６の判定結果がイエスの場合又はステップ２０８の判定結果がノーの場合、ステップ２１４に示すように、それまでの給電パターン（振幅、位相）を変えずに給電するとしたが、それ以外の所定のビームパターンの給電ビームにより給電してもよいし、給電を行わないようにしてもよい。

図５は実施形態の給電の一態様を示す。図５（ａ）に示すように、給電装置１０－１は受電装置１２－１からのビーコン信号を受信して、給電装置１０－１と受電装置１２－１との間の無線伝搬路を推定する。その推定結果に基づき、図５（ｂ）に示すように、給電装置１０－１は受電装置１２－１に向けて給電ビームのビームパターンを制御する。

給電装置１０－１からの給電ビームの放射は、所定の時間長に渡って継続した後、放射を停止する。所定の時間長は第１時間以上第２時間未満であり、固定の時間であってもよいし、第１時間以上第２時間未満を満たす予め決められた複数の候補時間の中の１つであってもよい。このように給電ビームの時間長を限定することにより、ビーコン信号との混信が防止できるとともに、給電ビームが他の既存の無線通信システムに与える干渉も軽減することができる。

給電は第１周波数帯の電磁波によって行われるため、第１周波数帯、あるいは第１周波数帯の近傍の周波数帯を利用する他の無線通信システムが存在する場合、給電ビームによって他の無線通信システムの通信特性が劣化してしまう可能性がある。給電ビームによる給電処理が長時間に亘って連続すると、共存する他の無線通信システムが通信できなくなってしまう可能性がある。

しかし、実施形態のように、給電装置が連続して給電ビームを送信できる時間長を所定の時間長に限定すると、他の無線通信システムは、所定の時間長以外の時間に無線通信を行うことができ、給電システムと他の無線通信システムの共存が可能となる。なお、給電ビームは所定の時間長で周期的に送信される場合、給電ビームの１回の送信と次回の送信の間の停止期間に、他の無線通信システムは、周期的に無線通信を行うことができる。

給電時間（所定の時間長）および給電を停止する給電停止間隔をどの値に設定するかは、想定する共存相手の無線通信システムの仕様に基づいて決めてもよいし、給電システムの仕様に基づいて決めてもよい。さらに、給電装置が給電エリアの無線環境をモニタリングし、他の無線信号の有無や通信状況等を判断する機能を備えて、所定の時間長および給電停止間隔を適応的に制御してもよい。

給電装置１０－１のビーコン信号受信部３２は、受電装置１２－１から送信されたビーコン信号を受信するが、隣接する他の給電装置１０－２からの給電ビーム又はその反射波も誤って受信してしまう可能性がある。これは、ビーコン信号と給電ビームとが同じ第１周波数帯の連続波であるためである。この様子を図６に示す。図６（ａ）に示すように、受電装置１２－１からのビーコン信号と他の給電装置１０－２からの給電ビームの反射波が同じタイミングあるいは短い時間差で給電装置１０－１に入射されることがある。

しかし、実施形態では、給電装置１０－１のビーコン信号受信部３２は、受信した連続波の電磁場の時間長を測定し、その結果に基づいて受信電磁波がビーコン信号なのか、他の給電装置から放射された給電ビームなのかを判定する。給電ビームの給電時間が既知の場合、ビーコン信号受信部３２は、受信した第１周波数帯の電磁波の時間長を測定すれば、受信電磁波がビーコン信号であるか給電ビームであるかを識別できる。受信した第１周波数帯の電磁波の時間長が既知の給電時間長と一致した場合は、受信電磁波は他の給電装置から放射された給電ビームであると判断され、この受信電磁波は伝搬路推定に利用されない。逆に、ビーコン信号受信部３２は、受信した第１周波数帯の電磁波の時間長が既知の給電時間長と一致しない場合は、受信電磁波は受電装置から送信されたビーコン信号であると判断され、この受信電磁波は伝搬路推定に利用される。

このような制御を行うことで、給電装置１０はビーコン信号を正しく受信したかどうかを判断することができ、給電ビームによる誤った伝搬路推定に基づく不正確なビームパターンの給電ビーム形成を回避することができる。

あるいは、図４のフローチャートに示したように、給電装置１０が、給電ビームの時間長とともにビーコン信号の時間長も認識している場合、ビーコン信号を正しく受信できたかどうかを更に正確に判断することができる。ビーコン信号受信部３２は、受信した電磁波の時間長が予め定められた給電ビームの時間長と一致しなくても、受信した電磁波の時間長が予め定められたビーコン信号の給電ビームの時間長とも一致しなければ、他の給電装置からの給電ビームの干渉を受けている可能性があると判断し、伝搬路推定は行なわれない。ビーコン信号受信部３２は、受信電磁波の時間長がビーコン信号の時間長と一致する場合のみ、ビーコン信号を正しく受信したと判断し、伝搬路推定が行われ、推定結果に基づいて給電ビームが形成される。

例えば、給電装置１０は、送受信が同時にできないとすると、給電期間と受信期間が交互に設定される。すなわち、給電装置１０は、ビーコン信号を受信している時は、給電できないし、給電している時は、ビーコン信号を受信できない。このため、隣の給電装置１０－２の給電ビームが常に全部検知されるとは限らず、給電途中から給電終了までしか検知されないことがあり、給電ビームの時間長のみに基づいては正確な判断ができない。この場合、ビーコン時間の送電時間長が既知であれば、ビーコン信号の受信をより正確に判定できる。

給電ビームの時間長や、ビーコン信号の時間長については、無線給電システムの仕様や、あるいは共存する可能性のある無線通信システムの仕様に基づいて決めてもよい。無線給電システムの仕様とは、所要給電効率、給電送信電力、給電周波数帯、給電距離、受電装置数等である。給電送信電力・給電周波数帯・給電距離が決まれば、受電装置に給電できるエネルギーが計算できるため、所要給電効率を満たすように給電ビームの時間長と給電間隔を決めることができる。また、給電装置が半二重通信（Half duplex）方式を採用する場合、即ち給電中は受信ができず、受信中は給電ができない仕様である場合、ビーコン信号受信中は給電ができなくなるため、所要給電効率を満たすようにビーコン信号の時間長を決めてもよい。

共存する無線通信システムの仕様を考慮する場合、例えばＩＥＥＥ８０２．１１規格に従う無線ＬＡＮと共存することを考えると、無線ＬＡＮの最大パケット長はミリ秒オーダであるため、給電ビームの時間長を数ミリ秒から数１０ミリ秒としてもよい。これにより、給電装置が無線チャネルを利用する時間と、無線ＬＡＮが無線チャネルを利用する時間をほぼ同じオーダにできるため、無線チャネルの利用時間という観点で公平（時間的、スループット的、チャネルが無線電波を使う時間）な共存が実現できる。なお、無線ＬＡＮはキャリアセンス機能を備えることが多く、無線チャネルが空いている（他の信号が無い）時だけ、送信する。同様に、給電装置もキャリアセンス機能を備え、他の信号が無い時だけ、給電するようにしてもよい。この場合、ビーコン信号の時間長は給電ビームの時間長とは異なるオーダ、即ち１ミリ秒未満あるいは１００ミリ秒以上とすると、ビーコン信号と給電ビームとの識別を容易にすることができる。

以上説明したように、第１実施形態によれば、給電ビームの時間長とビーコン信号の時間長を異なる時間長に設定しているので、給電装置は受信した第１周波数帯の電磁波の時間長を測定し、既知の給電時間長、ビーコン時間長の少なくとも一方と比較することにより、受信した電磁波がビーコン信号なのか他の給電装置の給電ビームなのかを識別することができる。このため、同じ周波数帯を使う給電ビームとビーコン信号が同時又は非常に短い時間差で給電装置に到来した場合でも、給電ビームとビーコン信号の衝突の有無を検知できるため、互いの干渉の影響を軽減できる。その結果、ビーコン信号をより正しく受信することができ、伝搬路を正確に推定し、効率的なビームパターンの給電ビームを形成することが可能となる。

給電ビームの時間長は複数の時間長の候補の中から選んでもよい。ビーコン信号の時間長はこれらの複数の時間長候補のいずれとも異なるように設定される。給電ビームの時間長の候補が複数あれば、給電システムと共存する他の無線システムがある場合、他の無線システムへの影響を少なくするために給電ビームの時間長を短くすることができ、共存する他の無線システムが無い場合、給電効率を高くするために給電ビームの時間長を長くするように、給電エリアの電波環境に基づき給電を最適化することができる。

また、受電装置の設置場所によって無線伝搬路が変化するので、給電ビームの時間長を受電装置毎に変えてもよい。給電装置と受電装置の設置環境が既知であれば、給電ビームの時間長は長くてもよいが、未知であれば、他のシステムとの干渉の可能性を考えて、給電ビームの時間長の最大値、例えば〇〇ミリ秒までを制限してもよい。給電装置がキャリアセンス機能を備え、共存する無線チャンネルの有無を調べることができる場合、他の無線チャンネルの存在を検知すると、給電ビームの時間長を短くし、検知しない場合は長くしてもよい。

（第２実施形態）
第１実施形態では、受電装置が、ビーコン信号の送信タイミング（給電装置においてはビーコン信号の受信タイミング）を管理し、給電装置は、受信した電磁波の時間長に基づき、ビーコン信号と給電ビームを識別する。第２実施形態では、給電装置が、ビーコン信号の受信タイミングを管理する。そのため、給電装置は、ビーコン要求信号を受電装置へ送信し、受電装置はビーコン要求信号を受信後一定時間以内にビーコン信号を給電装置へ返信する。これにより、給電装置は、電磁波の受信タイミングに基づき、ビーコン信号と給電信号を識別することができる。

（無線給電システム）
図７は、第２実施形態による電子装置の一例である給電装置を含む無線給電システムの一例を示すブロック図である。無線給電システムは、複数の給電装置７０－１、７０－２、…（代表する場合は給電装置７０と称される）と複数の受電装置７２－１、７２－２、…（代表する場合は受電装置７２と称される）、７４－１、７４－２、…（代表する場合は受電装置７４と称される）からなる。各給電装置７０－１、７０－２、…には給電可能な給電エリアＡ１、Ａ２、…（代表する場合は給電エリアＡと称される）が定められている。給電装置７０－１は給電エリアＡ１内に位置する複数の受電装置７２に給電ビームにより電力を送信する。給電装置７０－２は給電エリアＡ２内に位置する複数の受電装置７４に給電ビームにより電力を送信する。なお、給電エリアＡ内に単数の受電装置のみが存在してもよい。

給電ビームとビーコン信号の周波数帯は第１実施形態と同じである。

第２実施形態では、電磁波の受信タイミングに基づき、ビーコン信号と給電信号が識別されるので、給電ビームとビーコン信号の時間長は第１実施形態と異なる任意の時間長でもよいが、第１実施形態と同様に互いに異なる時間長に設定すれば、受信タイミングと時間長とに基づいてビーコン信号と給電信号を識別できるので、識別の精度はさらに向上する。

（給電装置）
図８は、給電装置７０の一例を示すブロック図である。第２実施形態の給電装置７０が第１実施形態の給電装置１０と異なる点は、ビーコン要求信号送信部８０を具備する点である。ビーコン要求信号送信部８０とコントローラ３６は互いに接続され、相互に信号が供給される。給電装置７０は、ビーコン要求信号送信部８０においてビーコン要求信号を生成し、セレクタ２８、アンテナ３０を介して受電装置７２又は７４へ放射する。なお、ビーコン要求信号は給電用のアンテナ３０を介して照射する代わりに、専用のアンテナを備えて照射してもよい。その場合、ビーコン要求信号送信部８０は図８のように複数ある必要はなく、１つでよい。また、給電用のアンテナ４８とは別の専用のアンテナがビーコン信号を受信してもよい。

給電装置７０において、給電ビームの送信とビーコン信号の受信は同じ周波数帯（第１周波数帯と称される）を使うが、ビーコン要求信号は第２周波数帯を使う。ビーコン要求信号の周波数帯を給電ビームとビーコン信号の周波数帯と異ならせることにより、ビーコン要求信号が給電ビームやビーコン信号と干渉することを回避できる。

第２周波数帯を使う無線通信方式としては、給電システムのために専用無線通信システムを構築してもよいし、市場に普及している汎用無線通信システムを利用してもよい。給電装置７０は、ビーコン要求信号送信部８０の代わりに又はビーコン要求信号送信部８０に加えて第２周波数帯の信号受信部を備えてもよい。その場合、給電装置７０は、受電装置７２又は７４との間で第２周波数帯の無線通信を介してビーコン信号要求に関するパラメータ（受電装置の識別情報（以下、受電装置ＩＤと称される）、ビーコン信号の時間長、受電装置がビーコン要求信号を受信してからビーコン信号を返信するまでの遅延時間（最小値と最大値の少なくとも一方）、ビーコン信号の符号化方式等）のやり取りができるようになるため、それらに基づいて伝送路を推定することにより、さらに効率的な給電制御が実現できる。

（受電装置）
図９は、受電装置７２又は７４の一例を示すブロック図である。第２実施形態の受電装置７２又は７４が第１実施形態の受電装置１２と異なる点は、ビーコン要求信号受信部８２を具備する点である。また、図９ではアンテナ４８が受電用とビーコン要求信号受信用とで共通となっているが、別々のアンテナを設けてもよい。また、図９ではセレクタ４６から受信部５２とビーコン要求信号受信部８２とで分岐した接続となっているが、セレクタ４６から受信部５２とビーコン要求信号受信部８２へ共通の信号が接続される構成であってもよい。

給電装置７０が第２周波数帯の信号受信部を備える場合、受電装置７２又は７４は、第２周波数帯を介して、ビーコン信号要求に関するパラメータ（受電装置、ビーコン信号の時間長、受電装置がビーコン要求信号を受信してからビーコン信号を返信するまでの遅延時間（最小値と最大値の少なくとも一方）等）を給電装置７０とやり取りしてもよい。

（給電動作例）
第２実施形態の給電動作の一例を図１０を参照して説明する。

給電装置７０は時刻ｔ１において受電装置７２又は７４に対して第２周波数帯のビーコン要求信号を送信する。時刻ｔ１は、給電装置７０が周期的に決めた時刻でもよいし、第１実施形態の受電装置１２がビーコン信号を出す時刻でもよいし、給電装置７０が何かを判断して決定した時刻でもよい。例えば、受電装置７２又は７４が第２周波数帯の無線通信を介して、受電量を給電装置７０へフィードバックしてもよい。給電装置７０は、同じ給電量なのに受電量が少ない受電装置７２又は７４があると、その受電装置７２又は７４との間の無線伝搬路が変化した可能性があると判断し、当該受電装置７２又は７４へビーコン要求信号を送信してもよい。さらに、給電装置７０がモーションセンサ、温度センサ等を備えており、何かの変化を検出すると、伝搬路が変化した可能があると判断し、ビーコン要求信号を送信してもよい。

ビーコン要求信号には受電装置ＩＤが含まれる。受電装置ＩＤは給電装置７０に予め入力された既知のＩＤ（例えば、受電装置７２又は７４を設置する際に給電装置７０にＩＤを設定する）でもいいし、ビーコン要求信号の送信前に、給電装置７０と受電装置７２又は７４との間で第２周波数帯の無線通信を介してＩＤ交換を実施してもよい。

受電装置７２又は７４は、ビーコン要求信号受信部８２で第２周波数帯のビーコン要求信号を受信する。受電装置７２又は７４は、受信したビーコン要求信号に含まれる受電装置ＩＤが自身のＩＤと一致する場合、ビーコン要求信号の受信完了時刻ｔ２から所定の遅延時間が経過するまでに第１周波数帯のビーコン信号を送信する。

所定の遅延時間には最小遅延時間τ０と最大遅延時間τ１が定められている。すなわち、受電装置７２又は７４は、ビーコン要求信号の受信完了時刻ｔ２からτ０以上τ１以下の遅延時間が経過するまでにビーコン信号を送信する。最小遅延時間τ０と最大遅延時間τ１は給電装置７０と受電装置７２又は７４の間で予め決めておいた値でもよいし、ビーコン要求信号によって給電装置７０から受電装置７２又は７４に通知される値であってもよい。

遅延時間は最小値と最大値の範囲により規定されるのではなく、いずれか一方により規定されてもよい。最小遅延時間τ０のみが定められた場合は、受電装置７２又は７４は、ビーコン要求信号の受信完了時刻ｔ２からτ０以上経過してからビーコン信号を送信する。最大遅延時間τ１のみが定められた場合は、受電装置７２又は７４は、ビーコン要求信号の受信完了時刻ｔ２からτ１以下が経過するまでにビーコン信号を送信する。ただし、最小遅延時間τ０と最大遅延時間τ１の両方を既定することにより、ビーコン信号と給電ビームの識別の誤判定のリスクをさらに軽減することができる。

受電装置７２又は７４は、受信したビーコン要求信号に含まれる受電装置ＩＤが自身のＩＤと一致しない場合、ビーコン信号を送信しない。これにより、給電装置７０が給電対象と意図した受電装置７２又は７４のみからビーコン信号が送信されるので、給電装置７０の意図に沿わない受電装置７２又は７４にて給電ビームが照射されることが無い。

給電装置７０は、時刻ｔ３で電磁波の受信を開始する。給電装置７０は、電磁波の受信開始時刻ｔ３がビーコン要求信号の送信終了時刻ｔ２から最小遅延時間τ０以降であり、且つ最大遅延時間τ１より前である場合、受信した電磁波をビーコン信号と判定する。給電装置７０は、ビーコン要求信号の送信終了時刻ｔ２から最小遅延時間τ０経過する以前に受信した電磁波又はｔ２から最大遅延時間τ１経過以降に受信した電磁波はビーコン信号以外の信号であると判定する。

このような処理によってビーコン信号の到来タイミングを限定することで、給電装置７０は、検出した信号が指定した受電装置７２又は７４からのビーコン信号なのか又は他の給電装置７０からの給電ビームなのかをより正しく識別でき、伝搬路特性の誤推定のリスクが低減する。

給電装置７０側では、ビーコン信号の時間長Ｌ１が未知であってもよいし、既知であってもよい。ビーコン信号の時間長Ｌ１が既知の場合は、給電装置７０は、電磁波の受信開始時刻ｔ３がビーコン要求信号の送信終了時刻ｔ２から最小遅延時間τ０以降であり、且つ最大遅延時間τ１より前であっても、時間長がＬ１以外の電磁波はビーコン信号以外であると判定し、電磁波の受信開始時刻ｔ３がビーコン要求信号の送信終了時刻ｔ２から最小遅延時間τ０以降であり、且つ最大遅延時間τ１より前であり、時間長がＬ１の電磁波はビーコン信号であると判定することができる。これにより、ビーコン信号の検出精度が向上する。

ビーコン信号の時間長Ｌ１は、給電装置７０、受電装置７１又は７４に予め設定してもよいし、給電装置７０がビーコン要求信号によって受電装置７２又は７４に通知してもよい。

さらに、第１実施形態と同様に、給電装置７０がビーコン信号を受信したと判定する条件として、ビーコン信号の時間長Ｌ１の代わりに給電ビームの時間長Ｌ２を利用してもよい。給電装置７０は、電磁波の受信開始時刻ｔ３がビーコン要求信号の送信終了時刻ｔ２から最小遅延時間τ０以降であり、且つ最大遅延時間τ１より前であっても、時間長がＬ２の電磁波は給電ビームであると判定し、電磁波の受信開始時刻ｔ３がビーコン要求信号の送信終了時刻ｔ２から最小遅延時間τ０以降であり、且つ最大遅延時間τ１より前であり、時間長がＬ２以外の電磁波はビーコン信号と解釈してもよい。

さらに、第１実施形態と同様に、給電装置７０が、ビーコン信号を受信したと判定する条件として、電磁波の受信タイミング、ビーコン信号の時間長Ｌ１及び給電ビームの時間長Ｌ２も利用してもよい。

給電装置７０がビーコン要求信号を送信完了後、上述したような受信開始タイミングや時間長等の条件を満たす電磁波を受信できなかった場合、給電装置７０はビーコン要求信号を再度送信してもよい。その際、ビーコン要求信号の送信タイミングを調整してもよいし、あるいはビーコン要求信号によって通知する遅延時間・時間長等の情報を調整してもよい。

ビーコン要求信号の再送タイミングの調整の一例は、例えば給電装置７０が隣接する給電装置７０からの給電ビームの有無をモニタリングする機能を備え、給電ビームが無いと判断した場合のみビーコン要求信号を送信するようにしてもよい。ビーコン信号と給電信号が同じ周波数帯であると、給電ビームの有無を正確には区別できないが、信号が有ると判断した場合は、給電ビームが有る可能性も有るので、ビーコン要求信号を送信しないようにしてもよい。

ビーコン信号が受信できない場合は、それまで設定した遅延時間、時間長ではビーコン信号を正しく受信できる可能性が低いが、遅延時間、時間長の少なくとも一方を変更すると、ビーコン信号を正しく受信できる可能性を高くできる場合がある。

図１１は給電装置７０の処理の流れの一例を示すフローチャートである。給電装置７０のコントローラ３６は、ステップ２３２で、ビーコン要求信号を送信するビーコン要求タイミング（図１０の時刻ｔ１）であるか否かを判定する。ビーコン要求タイミングになるまで、ステップ２３２の判定が繰り返される。

ビーコン要求タイミングになると、コントローラ３６は、ステップ２３４で、セレクタ２８を送信側に切り替えるとともに、切り替えをビーコン要求信号送信部８０に通知する。

ビーコン要求信号送信部８０は、ステップ２３６で、ビーコン信号要求に関する情報（受電装置ＩＤ、ビーコン信号の時間長、最小遅延時間τ０、最大遅延時間τ１等）を含むビーコン要求信号をセレクタ２８、アンテナ３０を介して送信し、ビーコン信号の送信をコントローラ３６に通知する。ビーコン要求信号を受信してからビーコン信号を返信するまでの遅延時間（最小値τ０と最大値τ１の少なくとも一方）は予め定められている。なお、給電エリアＡ内に単数の受電装置しか存在しない場合は、受電装置ＩＤは含まれなくてもよい。

コントローラ３６は、ビーコン信号の送信が通知されると、ステップ２３８で、セレクタ２８を受信側に切り替えるとともに、切り替えをビーコン信号受信部３２に通知する。この後、ビーコン信号受信部３２は連続波である電磁波を受信することができるので、受電装置７２又は７４からビーコン信号が送信されれば、ビーコン信号受信部３２はビーコン信号を受信する。とともに、隣接する給電装置７０からの連続波である給電ビーム又はその反射波があれば、ビーコン信号受信部３２はそれも受信する。

ステップ２４０で、ビーコン信号受信部３２は、ビーコン要求信号の送信終了から一定時間内に連続波を受信開始したか否かを判定する。

ビーコン要求信号の送信終了から一定時間内に連続波を受信開始した（ステップ２４０の判定結果がイエスである）場合、ビーコン信号受信部３２は、ステップ２４２で、ビーコン要求信号の送信終了から連続波受信開始までの時間は規定の遅延時間（最小遅延時間τ０以上最大遅延時間τ１以下）であるか否かを判定する。

ビーコン要求信号の送信終了から連続波受信開始までの時間は規定の遅延時間である（ステップ２４２の判定結果がイエスである）場合、ビーコン信号受信部３２は、第１実施形態と同様にステップ２０８で、受信した電磁波の時間長はビーコン信号の時間長Ｌ１と一致するか否かを判定する。受信電磁波の時間長がビーコン信号の時間長Ｌ１と一致する（ステップ２０８の判定結果がイエスである）場合、第１実施形態と同様な処理（ステップ２０９、ステップ２１０、ステップ２１２、ステップ２１６、ステップ２１８）が実行される。

受信電磁波の時間長が給電ビームの時間長Ｌ１と一致しない（ステップ２０８の判定結果がノーである）場合、ビーコン要求信号の送信終了から連続波受信開始までの時間は規定の遅延時間でない（ステップ２４２の判定結果がノーである）場合又はビーコン要求信号の送信終了から一定時間内に連続波を受信開始しない（ステップ２４０の判定結果がノーである）場合、コントローラ３６は、ステップ２４６で、ビーコン要求信号の再送回数が所定回数に達した否かを判定する。

ビーコン要求信号の再送回数が所定回数に達していない（ステップ２４６の判定結果がノーである）場合、コントローラ３６は、ステップ２４８で、ビーコン要求信号送信部８０にビーコン要求信号に関するパラメータ（例えば遅延時間と時間長の少なくとも一方）の変更を指示する。その後、ステップ２３６が実行され、変更されたパラメータのビーコン要求信号が再送信される。

ビーコン要求信号を再送信する場合は、それまで設定されていた遅延時間、時間長等が原因でビーコン信号が正しく受信できなかった可能性があり、遅延時間と時間長の少なくとも一方を変更することにより、ビーコン信号を受信できる確率を高めることができる。

ビーコン要求信号の再送回数が所定回数に達した（ステップ２４６の判定結果がイエスである）場合、コントローラ３６は、ステップ２１４で、給電ビームのビームパターンを決めるパラメータ（位相及び振幅）を維持する。

第１実施形態と同様に、図１１のステップ２０８の前に図４に示すステップ２０６が実行され、受信した電波の時間長と給電ビームの時間長との比較も行ってもよい。

なお、図１１のフローチャートは時間長及び受信タイミングの両者に基づいてビーコン信号と給電ビームを識別しているが、時間長には基づかず、受信タイミングのみに基づいて識別を行ってもよい。

図１２は受電装置７２又は７４の処理の流れの一例を示すフローチャートである。ステップ２５２で、コントローラ５８はセレクタ４６を受信側に切り替え、切り替えをビーコン要求信号受信部８２に通知する。ビーコン要求信号受信部８２は、ステップ２５４で、一定時間内にビーコン要求信号を受信したか否かを判定する。一定時間内にビーコン要求信号が受信されない（ステップ２５４の判定結果がノーである）場合、処理は終了する。

一定時間内にビーコン要求信号を受信する（ステップ２５４の判定結果がイエスである）場合、ビーコン要求信号受信部８２は、ステップ２５６で、ビーコン要求信号に含まれる受電装置ＩＤは自身のＩＤと一致するか否かを判定し、判定結果をコントローラ５８に供給する。

ビーコン要求信号に含まれる受電装置ＩＤが自身のＩＤと一致する（ステップ２５６の判定結果がイエスである）場合、コントローラ５８は、ステップ２５８で、セレクタ４６を送信側に切り替え、切り替えをビーコン信号生成部４２、ビーコン信号送信部４４に通知する。ビーコン信号送信部４４は、ステップ２６０で、ビーコン要求信号の受信完了から既定の遅延時間（τ０以上τ１以下）が経過する前にビーコン信号を送信する。

ビーコン要求信号に含まれる受電装置ＩＤが自身のＩＤと一致しない（ステップ２５６の判定結果がノーである）場合、処理は終了し、ビーコン信号は送信されない。
なお、図１２の処理は繰り返し行われてよい。
また、前述した通り、受電装置７２又は７４はビーコン要求信号を受信するための独立したアンテナを備えてもよい。その場合、ビーコン要求信号受信部８２は、セレクタ４６の切り替え動作とは独立に、受信処理を行うことができる。

上述したように、第２実施形態によれば、給電装置７０がビーコン要求信号を受電装置７２又は７４に送信し、受電装置７２又は７４はビーコン要求信号の受信後、所定の遅延時間以内にビーコン信号を返送する。これにより、給電装置７０はビーコン信号が到来すタイミングを予測でき、ビーコン信号が他の給電装置からの給電電磁波と衝突するリスクを軽減でき、受信タイミングに基づいてビーコン信号と給電ビームを正しく識別することができ、無線伝搬路の正確な推定、ならびに効率的なビームパターンの給電ビームの形成が可能となる。

（第３実施形態）
第１実施形態では、時間長に基づいてビーコン信号と給電ビームが識別され、第２実施形態では、受信タイミングにも基づいてビーコン信号と給電ビームが識別されるが、第３実施形態では、信号が無変調信号か変調信号かによってビーコン信号と給電ビームが識別される。第１、第２実施形態では、ビーコン信号は給電ビームと同様に連続波（無変調波信号）が用いられているが、第３実施形態では、ビーコン信号は変調波信号が用いられる。そのため、他の給電装置からの無変調信号である給電ビームと、変調信号であるビーコン信号の識別が容易である。さらに、第３実施形態では、給電装置と受電装置の間で第２周波数帯の無線通信が行われる。第２周波数帯の無線通信でやり取りされる信号はビーコン要求信号を含んでもよい。

給電システム全体のブロック図は図７に示す第２実施形態のブロック図と同じである。

（給電装置）
第３実施形態の給電装置のブロック図を図１３に示す。第３実施形態の給電装置は、図８に示す第２実施形態の給電装置に対して情報通信部９０とアンテナ９２が追加されている。情報通信部９０は、第２周波数帯で無線通信を行う。ビーコン信号受信部３２ａはビーコン信号受信部３２の機能に加えて変調ビーコン信号を受信し、変調ビーコン信号を復調する機能を備える。

（受電装置）
第３実施形態の受電装置のブロック図を図１４に示す。第３実施形態の給電装置は、図９に示す第２実施形態の受電装置に対して変調器９４、情報通信部９６及びアンテナ９８が追加されている。変調器９４はビーコン信号生成部４２とビーコン信号送信部４４の間に接続され、ビーコン信号生成部４２から出力されたビーコン信号を変調してビーコン信号送信部４４へ供給する。情報通信部９６は、給電装置の情報通信部９０と第２周波数帯で無線通信を行い、給電装置と種々のデータを交換する。

ビーコン信号の変調方式は給電装置と受電装置の間で予めルール化された既知の方式であってもよいし、給電装置から送信されるビーコン要求信号によって受電装置へ通知してもよい。ビーコン信号を変調するのは、無変調信号の給電ビームと識別するためであり、複雑な変調方式を用いる必要はない。変調方式の例としては、ＯＯＫ（On-Off-Keying）やＢＰＳＫ（Binary-Phase-Shift-Keying）といった簡易な変調方式を採用することができる。このため、変調器９４、ビーコン信号受信部３２ａのハードウェアは簡易なものとすることができ、給電装置７０、受電装置７２又は７４への負荷が軽減される。さらに、ビーコン信号は符号化されていてもよい。

（給電動作例）
図１５は第３実施形態の給電装置の処理の流れの一例を示すフローチャートである。第２実施形態と同様に、ステップ２３２でビーコン要求タイミングになると、ステップ２３４でセレクタ２８が送信側に切り替えられ、ビーコン要求信号が送信される。第２実施形態のステップ２３６とは異なり、ステップ２８２で、ビーコン要求信号送信部８０は、ビーコン信号要求に関する情報（受電装置ＩＤ、ビーコン信号の時間長、最小遅延時間τ０、最大遅延時間τ１、変調方式、変調データ、識別データ、符号化方式等）を含むビーコン要求信号をセレクタ２８、アンテナ３０を介して送信する。なお、給電エリアＡ内に単数の受電装置しか存在しない場合は、受電装置ＩＤは含まれなくてもよい。

この後、第２実施形態と同様な処理（ステップ２３８、ステップ２４０、ステップ２４２、ステップ２０８、ステップ２０９、ステップ２１０、ステップ２１２、ステップ２１６、ステップ２１８）が実行される。

ビーコン要求信号又はビーコン信号を受信できなかった場合、第２実施形態と同様に、コントローラ３６は、ステップ２４６で、ビーコン要求信号の再送回数が所定回数に達した否かを判定する。

ビーコン要求信号の再送回数が所定回数に達していない（ステップ２４６の判定結果がノーである）場合、第２実施形態と同様に、ステップ２４８で、ビーコン要求信号のパラメータが変更され、ステップ２８２が実行される。ここでは、ビーコン要求信号の再送信に際して、受電装置ＩＤ、変調方式、符号、遅延時間の少なくとも１つが変更される。受電装置ＩＤを変える意図は、あるＩＤの受電装置７２又は７４からのビーコン信号が受信しにくい環境にあると判断した場合に、別のＩＤの受電装置７２又は７４へ給電対象を切り替えるためである。変調方式や符号を変える意図は、より雑音や干渉に強い変調方式や符号に変更することでビーコン信号を受信しやすくするためである。このようにビーコン要求信号の送信タイミングや送信データを調整することにより、ビーコン信号を正しく受信する確率を向上させることが可能となる。

ビーコン要求信号を再送信の際、第２実施形態と同様に、ビーコン要求信号の送信タイミングを調整してもよいし、送信データを調整してもよい。

ビーコン要求信号の再送回数が所定回数に達した（ステップ２４６の判定結果がイエスである）場合、第２実施形態のステップ２１４の代わりのステップ２８４で、コントローラ３６は、情報通信部９０を用いて受電装置の情報通信部９６と第２周波数帯で無線通信を行い、ビーコン信号生成に関するデータ交換を行う。コントローラ３６は、ステップ２８６で、交換したデータに基づき給電ビームのビームパターンを決めるパラメータ（位相及び振幅の少なくとも一方）を設定する。

ステップ２８４では、受電装置の位置情報が給電装置に通知されてもよい。位置情報は、絶対座標情報でもよいし、給電装置に対する受電装置の相対座標でもよいし、角度（方位）情報でもよい。給電装置は、受信した位置情報にしたがって、その位置あるいは方位にビームが向くように給電ビームを形成する。位置情報をダイレクトに受電装置から給電装置に通知する代わりに、受電装置から第１周波数帯または第２周波数帯の電磁波を送信し、給電装置がその受信情報に基づいて受電装置の存在する位置・方位を推定してもよい。このように、給電装置が推定した位置・方位に向かって給電ビームを形成することにより、ビーコン信号が受信できない場合でも、受電装置に向けて効率的な給電を行うことが可能となる。

ステップ２８６の後、ステップ２１６でセレクタ２８が送信側に切り替えられ、ステップ２１８で給電ビームが形成され、電力が送信される。

なお、図１５のフローチャートは時間長、受信タイミング及び変調／無変調の違いに基づいてビーコン信号と給電ビームを識別しているが、時間長及び受信タイミングには基づかず、変調／無変調の違いのみに基づいて識別を行ってもよい。

図１６は受電装置７２又は７４の処理の流れの一例を示すフローチャートである。第２実施形態と異なる点の一つは、一定時間内にビーコン要求信号が受信されない（ステップ２５４の判定がノーである）場合、処理が終了するのではなく、ステップ２８８で、ビーコン要求信号受信部８２は、受信不可をコントローラ５８に通知する。通知を受けたコントローラ５８は、ステップ２９０で、情報通信部９６を用いて給電装置の情報通信部９０と第２周波数帯で無線通信を行い、ビーコン要求信号に関するデータ交換を行う点である。

第３実施形態の受電装置の処理が第２実施形態の受電装置の処理と異なる他の点は、ステップ２６０でビーコン信号が送信される前のステップ２９２で、変調器９４は、コントローラ５８からの指示により、ビーコン信号を変調することである。

変調器９４は、予め定められた変調方式でビーコン信号を変調してもよいが、給電装置が変調方式を指定してもよい。給電装置が変調方式を指定する場合、給電装置は、ビーコン要求信号に変調方式、変調データを含める。

ビーコン要求信号に含まれる識別データは、ビーコン信号がどの受電装置からのビーコン信号であるかを識別するための情報である。変調器９４は、識別データを用いてビーコン信号を変調する。識別データの情報を含むビーコン信号を受信する給電装置は、ビーコン信号受信部３２ａがビーコン信号を復調することにより、どの受電装置からのビーコン信号であるかを認識できる。そのため、ビーコン信号を受信して直ぐに給電ビームを送信しなくてもよく、複数のビーコン信号を受信した後に複数の給電ビームを送信することができ、給電装置が給電タイミングを遅らせることができる。

第３実施形態では、ビーコン信号が符号化されてもよい。符号化方式は誤り訂正符号化方式又は拡散符号化方式を含むことができる。誤り訂正符号化方式が採用されると、ビーコン信号が誤りに強くなる。拡散符号化方式では、例えば０１０が０１００１０のようにビーコン信号のデータビット長が伸ばされ、その分だけビーコン信号が雑音に強くなる。給電装置は、このような符号化方式に関する情報をビーコン要求信号に含めて受電装置に通知する。受電装置のビーコン信号送信部４４は、ビーコン信号を変調後、さらに符号化して送信し、給電装置は受信した符号化変調ビーコン信号を復号、復調する。受電装置のビーコン信号送信部４４における符号化は、ビーコン信号の変調前であってもよい。このように符号化ビーコン信号を送受信することにより、誤り耐性の向上、雑音耐性、干渉耐性の向上が期待でき、給電装置はビーコン信号をより正確に検出することが可能となる。

さらに、第２実施形態と同様に、ビーコン要求信号に遅延時間の情報を格納してもよい。受電装置は、通知された遅延時間の条件に合致するように、変調ビーコン信号を給電装置に対して返送する。

ビーコン要求信号の送信タイミングや送信データを調整してもビーコン信号の受信に失敗し続ける場合、ステップ２８４、２８６に示すように、給電ビームのビームパターンを決定するために第２周波数帯の無線通信によるデータ交換を行っているが、無線通信環境が良くなるまで給電を停止してもよいし、第１、第２実施形態のように給電ビームのビームパターンを維持してもよいし、予め設定された複数のビームパターンのいずれかを使ってもよい。

また、図１５に示す給電装置のフローチャートにおけるステップ２８４、２８６に示すような給電ビームのビームパターンを決定するための第２周波数帯の無線通信によるデータ交換は第１、第２実施形態と組み合わせてもよい。

ビーコン信号は伝搬路の推定が目的であり、第２実施形態のように変調してもビーコン信号が搬送するデータ量は少なく、受電装置ＩＤ程度しか搬送できない。しかし、第２周波数帯の無線通信は、バッテリ状況、給電量等の多くのデータを搬送することができる。ビーコン信号が送信されるとともに、受電装置IDが無線通信されれば、このビーコン信号がどの受電器から送信されたのかが判る。

また、ビーコン信号が受信できない場合、以下のようにして給電ビームのビームパターンを決定してもよい。給電装置は、予め定めた複数のピームパターンで給電を行ってみる。受電装置は、それぞれのビームパターンでの給電時に得られた受電量を、第２周波数帯の無線通信を介して給電装置７０にフィードバックする。給電装置７０は、フィードバックされてきた情報に基づいて、最も効率のよい給電パターンを決定してもよい。

以上説明したように、第３実施形態によれば、ビーコン信号返送に関する情報を格納するビーコン要求信号に基づいて受電装置が受電装置の識別情報に基づいて変調したビーコン信号を返信することにより、給電装置は変調ビーコン信号を受信し、復調することにより、他の給電装置からの無変調信号である給電ビームの干渉がある環境においても、変調信号であるビーコン信号を正しく受信し、効率的な給電ビームで受電装置へエネルギー供給を行うことが可能となる。

実施形態の適用例として、製造工場の製造ラインに取り付けられたバッテリで動作する各種センサの給電する例を説明したが、適用例はこれに限らず、無線により電力を送信する装置であれば、何でもよい。例えば、電気的な接点の代わりに無線チャンネルを介してポータブルな電気装置のバッテリを充電する充電器等でもよい。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１０…給電装置、１２…受電装置、２２…発振器、２４…移相器、２６…増幅器、３０…アンテナ、３２、３２ａ…ビーコン信号受信部、３４…伝搬路推定部、３６…コントローラ、４２…ビーコン信号生成部、４４…ビーコン信号送信部、４８…アンテナ、５２…受信部、５４…電源部／充電部、５８…コントローラ。

Claims (20)

1. 受電装置へ第１周波数帯の電磁波により給電するための電子装置であって、
   前記受電装置から、少なくとも一部に無変調信号を含むビーコン信号を、前記第１周波数帯の少なくとも一部を介して受信する受信機と、
   前記ビーコン信号に基づき、前記受電装置へ給電するための所定の給電時間長を有する第１電磁波を、前記第１周波数帯を介して送信する送信機と、を具備し、
   前記受信機が受信したビーコン信号の電磁波の時間長が所定のビーコン時間長と一致する場合、または前記受信機が受信した電磁波の時間長が前記所定の給電時間長と一致しない場合、前記送信機は前記第１電磁波を送信し、
   前記所定のビーコン時間長は、前記所定の給電時間長と異なる、電子装置。
2. 前記所定の給電時間長は、給電するための電磁波の時間長の複数の候補から選択される時間長であり、
   前記所定のビーコン時間長は、前記複数の候補のいずれとも異なる、請求項１記載の電子装置。
3. 前記送信機は、前記ビーコン信号を要求するためのビーコン要求信号を、前記受電装置へ、第２周波数帯を介して送信する、請求項１または請求項２に記載の電子装置。
4. 受電装置へ第１周波数帯の電磁波により給電するための電子装置であって、
   前記受電装置へ給電するための第１電磁波を、前記第１周波数帯を介して送信し、ビーコン要求信号を前記受電装置へ第２周波数帯を介して送信する送信機と、
   前記受電装置から、少なくとも一部に無変調信号を含むビーコン信号を、前記送信機が前記ビーコン要求信号を前記受電装置へ送信してから第１時間後に前記第１周波数帯の少なくとも一部を介して受信する受信機と、を具備し、
   前記送信機は、前記ビーコン信号に基づき前記第１電磁波を送信する、電子装置。
5. 受電装置へ第１周波数帯の電磁波により給電するための電子装置であって、
   前記受電装置へ給電するための第１電磁波を、前記第１周波数帯を介して送信し、ビーコン要求信号を、前記受電装置へ第２周波数帯を介して送信する送信機と、
   前記受電装置から、少なくとも一部に変調信号を含むビーコン信号を、前記第１周波数帯の少なくとも一部を介して受信する受信機と、を具備し、
   前記送信機は、前記ビーコン信号に基づき前記第１電磁波を送信し、
   前記ビーコン要求信号は、前記受電装置の識別情報、前記ビーコン信号の変調方式、前記ビーコン信号の変調データ、前記ビーコン信号の符号化方式、前記ビーコン信号の返送遅延時間の少なくとも１つを含む、電子装置。
6. 前記ビーコン信号はＯＯＫ（Ｏｎ－Ｏｆｆ－Ｋｅｙｉｎｇ）、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ－Ｐｈａｓｅ－Ｓｈｉｆｔ－Ｋｅｙｉｎｇ）のいずれかの変調方式にしたがって変調された信号である、請求項５記載の電子装置。
7. 受電装置へ第１周波数帯の電磁波により給電するための電子装置であって、
   前記受電装置へ給電するための第１電磁波を、前記第１周波数帯を介して送信する送信機と、
   前記受電装置から送信された少なくとも一部に変調信号を含む無線信号を第２周波数帯を介して受信する無線信号受信機と、
   前記受電装置から送信され、少なくとも一部に変調信号を含むビーコン信号を、前記第１周波数帯の少なくとも一部を介して受信するビーコン信号受信機と、を具備し、
   前記送信機は、前記ビーコン信号に基づき前記第１電磁波を送信し、前記ビーコン信号受信機が前記ビーコン信号の受信処理を複数回数失敗した場合、前記無線信号に基づき前記第１電磁波を送信する、電子装置。
8. 前記送信機が送信する前記第１電磁波は、前記受信機が受信した前記ビーコン信号に基づいて設定される位相又は振幅の少なくとも一方を有する、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の電子装置。
9. 前記受信機が受信した前記ビーコン信号の電磁波の時間長が前記所定の給電時間長と一致する場合、前記送信機が送信する前記第１電磁波の位相と振幅は、既に設定されている位相と振幅に維持される、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電子装置。
10. 前記所定の給電時間長は第２時間以上で第３時間未満を表し、前記所定のビーコン時間長は第２時間未満もしくは第３時間以上を表す、請求項１乃至請求項３および請求項９のいずれか一項記載の電子装置。
11. 前記送信機が前記ビーコン要求信号を前記受電装置へ送信してから第１時間の後に前記受信機が前記ビーコン信号を受信しない場合、前記送信機は、再度前記ビーコン要求信号を前記受電装置へ第２周波数帯を介して送信する、請求項４または請求項５に記載の電子装置。
12. 先に送信される前記ビーコン要求信号は前記第１時間と所定のビーコン時間長の少なくとも一方を含み、再度送信される前記ビーコン要求信号は前記第１時間と前記所定のビーコン時間長の少なくとも一方を含み、
    先に送信される前記ビーコン要求信号に含まれる前記第１時間と前記所定のビーコン時間長の少なくとも一方の値は、再度送信される前記ビーコン要求信号に含まれる前記第１時間と前記ビーコン時間長の少なくとも一方の値と異なる、請求項１１に記載の電子装置。
13. 前記受信機は、前記送信機が前記ビーコン要求信号を前記受電装置へ送信してから第１時間後に前記ビーコン信号を受信する、請求項５または請求項６に記載の電子装置。
14. 受電装置へ第１周波数帯の電磁波により給電するための方法であって、
    前記受電装置から、少なくとも一部に無変調信号を含み第１時間長を有するビーコン信号を含む電磁波を、前記第１周波数帯の少なくとも一部を介して受信することと、
    前記ビーコン信号に基づき、前記受電装置へ給電するための第２時間長を有する第１電磁波を、前記第１周波数帯を介して送信することと、を具備し、
    前記ビーコン信号の時間長は第１時間長であり、
    前記第１電磁波の時間長は第２時間長であり、
    前記第２時間長は前記第１時間長とは異なり、
    前記第１電磁波を送信することは、受信した前記電磁波の時間長が前記第１時間長と一致する場合、または受信した前記電磁波の時間長が第２時間長と一致しない場合、前記第１電磁波を送信することを含む、方法。
15. 前記第２時間長は、給電するための電磁波の時間長の複数の候補から選択される時間長であり、
    前記第１時間長は、前記複数の候補のいずれとも異なる、請求項１４記載の方法。
16. 前記ビーコン信号を要求するためのビーコン要求信号を、前記受電装置へ、第２周波数帯を介して送信することをさらに具備する請求項１４または請求項１５に記載の方法。
17. 受電装置へ第１周波数帯の電磁波により給電するための方法であって、
    前記受電装置へ給電するための第１電磁波を、前記第１周波数帯を介して送信し、ビーコン要求信号を前記受電装置へ第２周波数帯を介して送信することと、
    前記受電装置から、少なくとも一部に無変調信号を含むビーコン信号を、前記ビーコン要求信号を前記受電装置へ送信してから第１時間後に前記第１周波数帯の少なくとも一部を介して受信することと、を具備し、
    前記第１電磁波は、前記ビーコン信号に基づき送信される、方法。
18. 受電装置へ第１周波数帯の電磁波により給電するための方法であって、
    前記受電装置へ給電するための第１電磁波を、前記第１周波数帯を介して送信し、ビーコン要求信号を、前記受電装置へ第２周波数帯を介して送信することと、
    前記受電装置から、少なくとも一部に変調信号を含むビーコン信号を、前記第１周波数帯の少なくとも一部を介して受信することと、を具備し、
    前記第１電磁波は、前記ビーコン信号に基づき送信され、
    前記ビーコン要求信号は、前記受電装置の識別情報、前記ビーコン信号の変調方式、前記ビーコン信号の変調データ、前記ビーコン信号の符号化方式、前記ビーコン信号の返送遅延時間の少なくとも１つを含む、方法。
19. 前記ビーコン信号はＯＯＫ（Ｏｎ－Ｏｆｆ－Ｋｅｙｉｎｇ）、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ－Ｐｈａｓｅ－Ｓｈｉｆｔ－Ｋｅｙｉｎｇ）のいずれかの変調方式にしたがって変調された信号である、請求項１８記載の方法。
20. 受電装置へ第１周波数帯の電磁波により給電するための方法であって、
    前記受電装置へ給電するための第１電磁波を、前記第１周波数帯を介して送信することと、
    前記受電装置から送信された少なくとも一部に変調信号を含む無線信号を第２周波数帯を介して受信することと、
    前記受電装置から送信され、少なくとも一部に変調信号を含むビーコン信号を、前記第１周波数帯の少なくとも一部を介して受信することと、を具備し、
    前記第１電磁波を送信することは、前記ビーコン信号に基づき前記第１電磁波を送信し、前記ビーコン信号の受信処理を複数回数失敗した場合、前記無線信号に基づき前記第１電磁波を送信することを含む、方法。

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