面電流を用いたユビキタスな磁界共振結合型無線電力伝送に関する研究

• Project/Area Number: 18J22537
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Communication/Network engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 笹谷 拓也 東京大学, 情報理工学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000); Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2019: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2018: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 無線電力伝送 / ユビキタスコンピューティング / Internet of Things / マルチモード準静空洞共振器 / 準静空洞共振器 / 負荷変調 / 省電力無線通信

Outline of Annual Research Achievements

ユビキタスな無線電力伝送の実現に向けて，前年度までに①広範囲に磁界を生成する共振器構造の提案や，②部屋スケールの無線電力伝送システムの実装，③給電効率の簡易的な評価を行った．これらの成果は部屋スケールの無線電力伝送システムが実現可能であることを示唆した．その一方で人体防護指針の範囲内で送電可能な電力の上限や，送電範囲内に異物がある場合のシステムへの影響，送電システムの設計指針といった詳細の検討は行ってこなかった．そのため，本年度は (a) 部屋スケール無線電力伝送システム内の生体への影響や (b) 金属物体によるシステムへの影響の評価， (c) 無線電力伝送システムの構成や向きによる給電性能への影響についての評価など，実用を見据えた評価を中心に研究を行った．
(a)については提案した無線電力伝送システムの中に人体モデルを配置して電磁界シミュレーションを行い，数十W程度の電力であれば人体防護指針の規定値の範囲内で伝送が可能であることを明らかにした．また，(b) については空間内に1 m以下程度の金属板が存在する場合でもシステムへの影響が限定的であることを明らかにした．(c) については受電器の大きさや向きの給電効率への影響を解析し，評価した．また部屋スケール無線電力伝送システムの開口部の大きさがシステムの特性に及ぼす影響についても評価を行った．
以上の成果は，前年度までの成果である部屋スケール無線電力伝送システムの理論や実証実験の詳細，解析とともに論文にまとめ，国際ジャーナルへの投稿を行った．

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Michigan(米国)
• [Int'l Joint Research] University of Michigan(米国)
• [Int'l Joint Research] University of Michigan(米国)
• [Journal Article] Ramus: A Frequency-Multiplexed Power Bus for Powering, Sensing and Controlling Robots (2020)
  • Author(s): Nishizawa Yuki、Sasatani Takuya、Ishige Matthew、Narusue Yoshiaki、Umedachi Takuya、Kawahara Yoshihiro
  • Journal Title: IEEE Robotics and Automation Letters Volume: 5 Issue: 3 Pages: 4126-4132
  • DOI: 10.1109/lra.2020.2988176
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genetic Algorithm-Based Receiving Resonator Array Design for Wireless Power Transfer (2020)
  • Author(s): Sasatani Takuya、Narusue Yoshiaki、Kawahara Yoshihiro
  • Journal Title: IEEE Access Volume: 8 Pages: 222385-222396
  • DOI: 10.1109/access.2020.3044224
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Alvus: A Reconfigurable 2-D Wireless Charging System (2019)
  • Author(s): Sumiya Kazunobu、Sasatani Takuya、Nishizawa Yuki、Tsushio Kenji、Narusue Yoshiaki、Kawahara Yoshihiro
  • Journal Title: Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies Volume: 3 Issue: 2 Pages: 1-29
  • DOI: 10.1145/3332533
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Room-Wide Wireless Charging and Load-Modulation Communication via Quasistatic Cavity Resonance (2018)
  • Author(s): Sasatani Takuya、Yang Chouchang Jack、Chabalko Matthew J.、Kawahara Yoshihiro、Sample Alanson P.
  • Journal Title: Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies Volume: 2 Issue: 4 Pages: 1-23
  • DOI: 10.1145/3287066
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A Cuttable Wireless Power Transfer Sheet (2018)
  • Author(s): Takahashi Ryo、Sasatani Takuya、Okuya Fuminori、Narusue Yoshiaki、Kawahara Yoshihiro
  • Journal Title: Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies Volume: 2 Issue: 4 Pages: 1-25
  • DOI: 10.1145/3287068
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 電動パーソナルモビリティのシェアリング事業に向けた無線充電システムのシミュレーションによる解析 (2020)
  • Author(s): 林寛将，笹谷拓也，畑勝裕，山村亮介，川原圭博
  • Organizer: マルチメディア，分散，協調とモバイル (DICOMO2020) シンポジウム
• [Presentation] 準静空洞共振器を用いた無線給電の自動車技術への応用可能性 (2020)
  • Author(s): 笹谷拓也，川原圭博
  • Organizer: 自動車技術会2020年春季大会
• [Presentation] Effect of Body Materials on Transmission Efficiency and Resonant Frequency in Wirelessly Powered Personal Mobility Devices (2020)
  • Author(s): Hayashi Hiromasa、Hata Katsuhiro、Sasatani Takuya、Sato Hiroki、Yamamura Ryosuke、Seong Young ah、Niiyama Ryuma、Kawahara Yoshihiro
  • Organizer: 2020 IEEE Wireless Power Transfer Conference (WPTC)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Wireless Power Transfer for Internet of Things (2020)
  • Author(s): Kawahara Yoshihiro、Sasatani Takuya
  • Organizer: 2020 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Topology Construction Protocol for Wireless Power Transfer System with a 2-D Relay Resonator Array (2020)
  • Author(s): Masahiro Morita、Takuya Sasatani、Ryo Takahashi、Yoshihiro Kawahara
  • Organizer: 2020 IEEE International Conference on Consumer Electronics (ICCE)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 部屋全域への無線電力伝送に向けたマルチモード準静空洞共振器 (2019)
  • Author(s): 笹谷拓也、川原圭博
  • Organizer: 情報処理学会 研究報告ユビキタスコンピューティングシステム（UBI）
• [Presentation] マルチモード準静空洞共振器を用いた無線給電における中継器の構成についての検討 (2019)
  • Author(s): 平井雄太、笹谷拓也、高橋亮、川原圭博
  • Organizer: 電子情報通信学会 総合大会
• [Presentation] マルチモード準静空洞共振器を用いた無線電力伝送における中継共振器の配置についての一検討 (2019)
  • Author(s): 平井雄太、笹谷拓也、川原圭博
  • Organizer: 電子情報通信学会 ソサイエティ大会
• [Presentation] 三次元無線給電システムにより駆動する空中浮遊デバイスに向けたペイロードと給電効率の検証 (2019)
  • Author(s): 黒澤蓮、笹谷拓也、鳴海紘也、川原圭博
  • Organizer: 電子情報通信学会 ソサイエティ大会
• [Presentation] Design of Wireless Power Transfer Systems for Personal Mobility Devices in City Space (2019)
  • Author(s): Hiromasa Hayashi、Takuya Sasatani、Yoshiaki Narusue、Yoshihiro Kawahara
  • Organizer: 2019 IEEE 90th Vehicular Technology Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 三次元無線電力伝送のための面電流を用いたマルチモード共振器についての一検討 (2019)
  • Author(s): 笹谷拓也、川原圭博
  • Organizer: 電子情報通信学会 総合大会
• [Presentation] センサフィードバックの統合が可能な周波数選択性電力バスによる多数アクチュエータの独立駆動システム (2019)
  • Author(s): 西澤勇輝、笹谷拓也、成末義哲、川原圭博
  • Organizer: 電子情報通信学会 総合大会
• [Presentation] パーソナルモビリティの走行中無線電力伝送に向けた送電コイル設計に関する一検討 (2019)
  • Author(s): 林寛将、笹谷拓也、成末義哲、川原圭博
  • Organizer: 情報処理学会 第81回全国大会
• [Presentation] Dynamic Complex Impedance Tuning Method Using a Multiple-Input DC/DC Converter for Wireless Power Transfer (2018)
  • Author(s): Sasatani Takuya、Narusue Yoshiaki、Kawahara Yoshihiro
  • Organizer: 2018 IEEE Wireless Power Transfer Conference (WPTC)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 3-D Wireless Charging for Indoor Electronics Using Multimode Quasistatic Cavity Resonators (2018)
  • Author(s): Sasatani Takuya、Sample Alanson P.、Kawahara Yoshihiro
  • Organizer: UbiComp '18 Proceedings of the 2018 ACM International Joint Conference and 2018 International Symposium on Pervasive and Ubiquitous Computing and Wearable Computers
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Multimode Quasistatic Cavity Resonators for Wireless Power Transfer: Towards Empowering Freely Moving Animal Experiments in 3-D Environments (2018)
  • Author(s): Sasatani Takuya、Kawahara Yoshihiro
  • Organizer: International Symposium on Systems Science of Bio-Navigation 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A Reconfigurable 2-D Wireless Charging System (2018)
  • Author(s): Sumiya Kazunobu、Sasatani Takuya、Nishizawa Yuki、Tsushio Kenji、Narusue Yoshiaki、Kawahara Yoshihiro
  • Organizer: UbiComp '18 Proceedings of the 2018 ACM International Joint Conference and 2018 International Symposium on Pervasive and Ubiquitous Computing and Wearable Computers
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Design of Cuttable Wireless Power Transfer Sheet (2018)
  • Author(s): Takahashi Ryo、Sasatani Takuya、Okuya Fuminori、Narusue Yoshiaki、Kawahara Yoshihiro
  • Organizer: UbiComp '18 Proceedings of the 2018 ACM International Joint Conference and 2018 International Symposium on Pervasive and Ubiquitous Computing and Wearable Computers
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 三次元無線電力伝送のためのMultimode Quasistatic Cavity Resonatorの実装 (2018)
  • Author(s): 笹谷拓也、川原圭博
  • Organizer: 電子情報通信学会 ソサイエティ大会
• [Presentation] [依頼講演] 1MHz磁界共振結合方式を用いた無線給電プラレールの設計と製作 (2018)
  • Author(s): 角谷和宣、西澤勇輝、笹谷拓也、高橋亮、成末義哲、川原圭博
  • Organizer: 電子情報通信学会 技術研究報告
• [Presentation] Ramus: 周波数選択性電力バスによる多数アクチュエータの独立駆動システムの検討 (2018)
  • Author(s): 西澤勇輝、成末義哲、笹谷拓也、川原圭博
  • Organizer: 電子情報通信学会 ソサイエティ大会
• [Presentation] パーソナルモビリティへの磁界共振結合型無線電力伝送における位置ずれの影響評価 (2018)
  • Author(s): 林寛将、笹谷拓也、成末義哲、川原圭博
  • Organizer: 電子情報通信学会 ソサイエティ大会
• [Presentation] Coil Design for Wireless Power Transfer through Walls with Metallic Lattice (2018)
  • Author(s): Li Zhehao、Sasatani Takuya、Nishizawa Yuki、Kawahara Yoshihiro
  • Organizer: 電子情報通信学会 ソサイエティ大会
• [Remarks] 研究内容および研究成果に関するWebページ
  • URL: https://www.takuyasasatani.com/
• [Remarks] 研究成果に関するWebページ
  • URL: https://www.takuyasasatani.com