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2014 年度 実施状況報告書

磁界結合を利用したマルチホップ無線電力伝送に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 26820142
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

宮路 祐一  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50712923)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードマルチホップ無線電力伝送 / 磁界結合 / 位置推定 / 伝送経路制御
研究実績の概要

本研究は、磁界結合による無線電力伝送の伝送エリア拡大のために、受電器の高精度な位置推定を行い、その位置情報にもとづいて中継用結合器の伝送経路を制御するマルチホップ無線電力伝送システムの開発を目的としている。同時に、家庭内の快適な給電環境を実現するために、複数の受電器への給電に対応することを目指している。初年度の本年はまず、複数受電器の位置推定方式と位置情報にもとづく伝送経路制御方式の設計開発を進めた。これまでに申請者らの研究グループが開発した単一受電器の位置推定方式を拡張し、受電器が二つの場合に反射係数を位置指紋として用いる新たな位置推定方式を開発した。電磁界シミュレーションによる結果では、コイル直径30cmに対して位置ずれ3cmまでは推定精度100パーセントを得た。また、位置推定や伝送経路制御をより効率よく行うために、反射係数だけでなくコイル間の結合係数を推定する手法についても検討を行った。本手法は入力インピーダンスを測定し、あらかじめ知ることのできるコイルパラメータを用いることでコイル間の結合係数の算出を可能とするものである。回路シミュレーションにより3ホップの電力伝送システムにおいて、入力インピーダンスの比較的小さい範囲の推定誤差が1パーセント以内になることが示された。コイル構造については、入れ子コイルを用いることで、伝送距離が変化しても高効率な電力伝送が可能となる機構を開発した。回路シミュレーション・電磁界シミュレーション・実験で評価した結果、0.5cm~5cmの範囲で伝送効率70パーセント以上を達成した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度の実施計画としていた、3×3の2次元マルチホップ無線電力伝送システム上での2つの受電器の位置推定が軸ずれ3cmにおいて正確に行えることを確認している。また実証実験においても位置推定の性能を評価するシステムの構築を完了している。また位置情報にもとづいて2つの受電器に対して伝送経路を構築するアルゴリズムの開発もほぼ完了している。これら二つの項目から次年度のための基礎データを取得できた。この他にも入れ子構造のコイル形状の検討や結合係数の推定方法の研究も順調に進んでおり、以上のことから、本年度の目標を概ね達成できたと判断できる。

今後の研究の推進方策

今年度の成果を受け、当初の実施計画通りに、まず中継器のオン・オフ制御回路の試作を進める。また、オン・オフ制御回路が、位置推定と伝送経路制御に対して与える影響を評価する。更に、購入したネットワークアナライザと接続したPC上に開発した位置推定と伝送経路制御を実装し、中継器にオン・オフ制御回路を搭載したマルチホップ無線電力伝送システムを用いて伝送効率の評価も進める。これらの研究成果を学会や展示会などで広く発信する。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Location Estimation Based on Fingerprinting Technique for Two-Dimensional Multihop Wireless Power Transfer System2014

    • 著者名/発表者名
      Shinsuke Ohtake, Akiro Shimada, Yuichi Miyaji, Hideyuki Uehara, and Takashi Ohira
    • 雑誌名

      Journal of Signal Processing

      巻: 18 ページ: 185-188

    • DOI

      http://doi.org/10.2299/jsp.18.185

    • 査読あり
  • [学会発表] 磁界共振結合型二次元マルチホップ無線電力システムにおける2つの受電器の位置推定2015

    • 著者名/発表者名
      HUY LAM HUYNH、大竹晋資、宮路祐一、上原秀幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      立命館大学 びわこ・くさつキャンパス(滋賀県草津市)
    • 年月日
      2015-03-10 – 2015-03-13
  • [学会発表] 磁界共振結合型3ホップWPTにおける結合係数の測定2015

    • 著者名/発表者名
      小山田圭佑、宮路祐一、上原秀幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      立命館大学 びわこ・くさつキャンパス(滋賀県草津市)
    • 年月日
      2015-03-10 – 2015-03-13
  • [学会発表] 磁界共鳴型ワイヤレス電力伝送における入れ子コイルを用いた伝送範囲の拡大2014

    • 著者名/発表者名
      中田貴大、宮路祐一、上原秀幸、大平 孝
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      徳島大学 常三島キャンパス(徳島県徳島市)
    • 年月日
      2014-09-23 – 2014-09-26
  • [学会発表] 磁界共鳴結合型ワイヤレス電力伝送における入れ子コイルを用いた電力伝送効率改善手法の検討2014

    • 著者名/発表者名
      中田貴大、宮路祐一、上原秀幸
    • 学会等名
      電気関係学会東海支部連合大会
    • 発表場所
      中京大学 名古屋キャンパス(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-09
  • [備考] ワイヤレス通信研究室ホームページ

    • URL

      http://www.comm.ee.tut.ac.jp/wc/

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公開日: 2016-06-01  

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