Realization of new power supply method to wearable devices using wireless power transmission between garments

利用服装之间的无线电力传输实现可穿戴设备的新供电方式

基本信息

批准号：
20H04175
负责人：
大村廉
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2022年度は，１）曲げ半径をより網羅的に調査し衣類上での無線電力伝送における性質を明らかにすること，２）人体の影響（電力伝送時に人体が受ける影響，および，人体が近くに存在することによる伝送効率への影響）を明らかにすること，３）統合的なウェアラブルシステム作成への着手，を目標として研究を遂行した．１）について，これまでスマートウォッチ等を想定した曲げ半径2cmの他，人体データを参考に，曲げ半径2cmから20cmまでバリエーションを増やし，コイル組合わせやズレについても考慮しながらシミュレーションにて効率の測定を行った．結果，殆どの場合，曲げが強くなると効率が低下するものの，5cm×5cmでズレがない場合においては曲げが強い方が効率が上昇する結果が得られた．また，高さ方向のずれが生じる場合には曲げ半径にかかわらず正方形同士の組合わせが最も効率が良いのに対し，横方向のずれが生じる場合にはズレの大きさによって正方形と正六角形の組合わせの方が効率が髙い場合があることが解った．２）の実施として，人体モデルをシミュレーション上に配置し，腰部，腕，足部分にコイルを設置して，コイル電送効率の変化，および，人体への比吸収率(SAR)基準に基づく最大電送電力の評価を行った．結果から，伝送効率としては最大で25％程度電送効率が低下すること，および，一般環境で12W程度，管理環境では60W程度の電力電送まで可能であることが解った．３）については，これまでの研究でズレ・曲げに対して髙い耐性が認められた5cm×5cmサイズの正方形コイルの作成を行った．これらのコイルを衣類上，トレーナーの腰部，ズボンの腰部・裾，靴下に設置して実機での評価環境を作成した．また，人体モデルに装着させて各姿勢での伝送効率を測定を行い，座位や歩行姿勢では大幅に伝送効率が低下する場合があることがわかった．

在2022财政年度，进行了研究，其目标是1）1）更全面地研究弯曲半径，以阐明无线功率传输在服装上的特性，2）2）2）3）3）3）3）开发一个集成的可穿戴系统。关于1），除了智能手表等2厘米的弯曲半径外，我们还使用人体数据将弯曲半径从2厘米的弯曲半径增加到20厘米，并使用模拟来测量效率，同时考虑了线圈组合和偏差。结果，在大多数情况下，当弯曲变得更强时，效率会降低，但是如果在5cm x 5cm处没有偏差的情况下，当弯曲更强时，效率会提高。此外，发现当高度发生偏差时，无论弯曲半径如何，正方形的组合都是最有效的，而当发生横向方向的偏差时，正方形和常规的六角形的组合可能会根据偏差的大小而更有效。在2）中，将人体模型放置在模拟上，并将线圈放在腰部，手臂和腿部，以根据人体的特定吸收率（SAR）标准评估线圈传输效率的变化和最大传输功率。结果表明，传输效率降低了25％，并且在一般环境中可以传输大约12W，在管理环境中大约传输大约60W。关于3），我们创建了一个5厘米x 5厘米尺寸的方形线圈，在先前的研究中，人们发现对偏差和弯曲具有很高的抵抗力。这些线圈被放在衣服上，在教练的腰上，裤子的腰部和下摆，以及袜子上，以创建实际机器的评估环境。此外，通过在人体模型上佩戴将传输效率在每个位置测量，并且发现坐着或行走时可以大大降低传输效率。