2018 Fiscal Year Research-status Report
フレキシブルコイルを用いた磁界共振結合方式による一括無線給電に関する研究
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18K04085
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| Research Institution | Hosei University |
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Principal Investigator |
中村 壮亮 法政大学, 理工学部, 准教授 (20634695)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 無線送電 / フレキシブルアンテナ / 共振補償 / 制御系設計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁界共振結合方式の無線給電を生活空間に展開するに当たって、剛体コイルを前提とすることによる組み込み先の柔軟性喪失、複数機器への同時給電が困難である事、などがネックとなっている。そこで本研究では、フレキシブルコイルを用いた磁界共振結合方式による複数の給電対象への一括無線給電の方法論を確立することを目的としている。これにより、形状変形を伴う複数のウェアラブル機器を単一の給電装置から一括で給電可能となるため、利便性の向上が期待できる。
本年度は「STEP1：給電システムの開発に向けた下準備」として、「1：様々な実用シーンにおけるコイルの自己・相互インダクタンスの時系列変動の把握」「2：インダクタンス変動を反映したシミュレーションによるシステムの制御系設計」を実施する事となっていた。
そこで、まずは実用シーンを検討した。複数のセンサやアクチュエータを取り付けて個別制御可能とするウェアラブルスーツ（導電性繊維上で電力線通信（電力と信号を伝送）しているもの）を用いて、分散配置された多数の振動子によるVRなどでの触覚提示に取り組んでいる共同研究者がおり、大型のバッテリを背中に搭載している事が問題となっていたため、それを適用先として考える事とした。そして、椅子に座っての利用を想定し、送電側のフレキシブルコイルはクッションへの内臓を想定し、受電側のフレキシブルコイルはスーツに内蔵するものとした。それと並行して、制御系設計を進めた。また、研究を進める中で、現在の容量制御機構が85KHzを想定したものに止まっており13.56MHzまでの高周波対応が必要である事、電力レベルが小電力の範囲に止まっており大電力化が必要である事、信号レベルによってデューティ比が浮動となる事が明らかとなった。そのため、急遽、デューティ比を可制御とするべく回路に改良を施すとともに、高周波化、大電力化についても進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
実用シーンの決定には漕ぎつけたが、検討段階で手間取った。本来であれば現時点で、実用シーンにおけるコイルの自己・相互インダクタンスの時系列変動の把握まで完了している予定であったが、これに関しては来年度に持ち越す事とした。
一方で、制御系設計に関しては、暫定的な値を用いてのシミュレーションベースではあるが、まずは一対の送受電コイル間での無線給電制御系に関して、着々と進めている。今後は、実用シーンを見据えた値での解析に寄せていく予定である。
また、研究を進める中で、今回の実用シーンでの導入に当たっては、新たに容量制御機構の大電力対応、高周波対応、デューティ比の直接制御への対応が不可欠である事が浮上した。そこで、フィードバック回路を付加した構成を新規提案し、デューティ比の直接制御に対応した。また、大電力対応、高周波対応についても現在進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究課題に関して大枠での方針変更はない。当初予定通り、３年計画で実用シーンを見据えた実証実験まで漕ぎ付けたいと考えている。
当初予定では、来年度はすぐにでも一括給電の制御系設計および実機システムの開発に着手する予定であったが、この計画を改め、まずは新たに浮上した課題である容量制御機構の大電力・高周波化への対応を通して全ての要素機能を実用可能な状態に引き上げる事を急ぎ、そのうえでそれらを統合した制御系の設計および実機システムの開発へと進むことにする。
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| Causes of Carryover |
実験システムの構築が予定より後ろにずれ込む事が見込まれた事と、システム構築に向けた各要素機能および制御系を詰め切ってから計測機器などの選定を実施したいとの考えから、主に購入を予定していた計測機器を見合わせた分が、次年度使用額となった。
従って、この次年度使用額と当初から請求した助成金額とを合わせた額を、システム構築に向けた詳細を詰める事で計測器選定を行ったうえで、計測器購入に主に使用したいと考えている。
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