| Project/Area Number |
22K17867
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 60040:Computer system-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
Shirai Ryo 京都大学, 情報学研究科, 助教 (70910834)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 無線給電 / 無線通信 / バックスキャッタ / 磁界結合 / 電流チョッパ / 金属異物検知 / 水中無線給電 / 電磁理論 / 磁界 |
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| Outline of Research at the Start |
我が国の科学技術政策の一つであるSociety 5.0構想は，サイバー空間とリアル空間をシームレスに融合することで，我々の住環境改善を目指すものである．そのために，電子機器やセンサデバイスがいつでもどこでも動作する基盤を整備する必要がある．本研究では，こうした多数の電子デバイスに対して，安全かつユビキタスな無線電力伝送を行う技術の実現を目指す．ユビキタス無線給電技術の実現のために，電磁理論に基づいた理論解析と，実機検証の両方を実施する．
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| Outline of Final Research Achievements |
This study addressed the development of two essential technologies for realizing ubiquitous wireless power transfer. First, this work developed an analytical method capable of approximating the physical behavior of foreign metallic objects, which can compromise the safety of wireless power transfer systems, with low computational cost. The proposed method achieved up to 931 times faster computation and reduced RAM usage to 1/3850 compared to conventional methods. Second, this work clarified the optimal circuit structure for wireless power transfer to small-volume devices, and showed that efficient power transfer is possible without switching circuits even under conditions where the coupling coefficient is extremely small. Furthermore, this work demonstrated that ultra-low-power communication at the class of 0.36 pJ/bit can be achieved by applying current switching in the receiver circuit to wireless communication.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究の学術的意義は，金属異物による無線給電の安全性低下という課題の解決に必須となる金属異物の電磁的振る舞いについて，回路モデルに基づく高速解析手法を世界で初めて提案・実証し，電磁理論に基づく設計指針を確立した点にある．また，極小結合係数下でも高効率な給電を可能とする回路設計や，給電磁界を通信にも活用する統合的手法を開発したことで，無線給電の新たな応用領域を開拓したと考える．社会的には，IoTやインフラモニタリング，スマートシティ構想等において，バッテリ交換が不要な小型センサの普及を促進し，持続可能かつ省メンテナンスな情報基盤構築に貢献することが期待される．
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