CN110086266A - 受电设备和输电设备及其控制方法以及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及受电设备和输电设备及其控制方法以及存储介质。在电力传送系统中,输电设备包括:输电部件,用于向预定输电范围内所配置的受电设备进行无线输电;发送部件,用于使用所述输电部件所进行的脉冲输电来发送所述输电设备特有的输电设备标识符;以及输电设备通信部件,用于与所述受电设备进行无线通信,以及受电设备包括:受电部件,用于接收来自所述输电设备的无线输电;提取部件,用于从所述受电部件接收到的脉冲输电中提取输电设备标识符;以及受电设备通信部件,用于与用以发送包含所述提取部件所提取出的输电设备标识符的通信包的输电设备进行无线通信。
Description
(本申请是申请日为2014年7月25日、申请号为201480043200.3、发明名称为“电力传送系统以及受电设备和输电设备及其控制方法”的发明专利申请的分案申请)
技术领域
本发明涉及用于无线地传输电力的技术。
背景技术
近年来,无线电力传送系统所用的技术的发展已变得普遍。在无线电力传送系统中,需要执行用于向受电设备正确地进行输电的控制。因此,例如,日本特开2012-110199提出了用于经由与输电单元/受电单元分开设置的专用通信单元来执行用以控制输电/受电的通信的技术。
然而,根据日本特开2012-110199所公开的技术,在输电设备的通信单元无线地连接至位于该输电设备可以进行输电的范围外的受电设备的通信单元的情况下,存在无法执行正确的输电控制的情形。换句话说,存在如下情况:尽管由于受电设备位于输电设备能够进行输电的范围外因而该受电设备不能进行受电,但输电设备仍开始输电。
发明内容
根据本发明的方面,一种电力传送系统,包括受电设备和用于向该受电设备进行无线输电的输电设备,其中,所述输电设备包括:输电部件,用于向预定输电范围内所配置的受电设备进行无线输电;发送部件,用于使用所述输电部件所进行的输电脉冲来发送所述输电设备特有的输电设备标识符;以及输电设备通信部件,用于与所述受电设备进行无线通信,以及所述受电设备包括:受电部件,用于接收来自所述输电设备的无线输电;提取部件,用于从所述受电部件所接收到的所述输电脉冲中提取所述输电设备标识符;以及受电设备通信部件,用于与用以发送包含所述提取部件所提取出的输电设备标识符的通信包的输电设备进行无线通信。
根据本发明的另一方面,一种电力传送系统,包括受电设备和用于向该受电设备进行无线输电的输电设备,其中,所述受电设备包括:受电部件,用于接收来自所述输电设备的无线输电;负载调制部件,用于使用针对来自所述输电设备的输电脉冲的负载调制,来将所述受电设备特有的受电设备标识符发送至所述输电设备;以及受电设备通信部件,用于与所述输电设备进行无线通信,以及所述输电设备包括:输电部件,用于向预定输电范围内所配置的受电设备进行无线输电;检测部件,用于从负载调制后的输电脉冲中检测所述受电设备标识符;以及输电设备通信部件,用于与用以发送包含所述检测部件所检测到的受电设备标识符的通信包的受电设备进行无线通信。
根据本发明的又一方面,一种受电设备,包括:受电部件,用于接收来自输电设备的无线输电;提取部件,用于在所述受电部件从所述输电设备所接收到的输电脉冲中,提取利用所述输电设备已嵌入在所述输电脉冲中的所述输电设备特有的输电设备标识符;以及通信部件,用于与用以发送包含所述提取部件所提取出的输电设备标识符的通信包的输电设备进行无线通信。
根据本发明的还一方面,一种输电设备,包括:输电部件,用于与受电设备进行无线通信;提取部件,用于在对来自所述输电部件的输电脉冲进行负载调制所得到的负载调制后的输电脉冲中,提取利用所述受电设备已嵌入在该输电脉冲中的所述受电设备特有的受电设备标识符;以及通信部件,用于与用以发送包含所述提取部件所提取出的受电设备标识符的通信包的受电设备进行无线通信。
根据本发明的还一方面,一种受电设备的控制方法,所述受电设备包括:受电部件,用于接收来自输电设备的无线输电;以及通信部件,用于与所述输电设备进行无线通信,所述控制方法包括以下步骤:提取步骤,用于在所述受电部件从所述输电设备所接收到的输电脉冲中,提取利用所述输电设备已嵌入在所述输电脉冲中的所述输电设备特有的输电设备标识符;以及通信步骤,用于经由所述通信部件来与用以发送包含所述提取步骤中所提取出的输电设备标识符的通信包的输电设备进行无线通信。
根据本发明的还一方面,一种输电设备的控制方法,所述输电设备包括:输电部件,用于向受电设备进行无线输电;以及通信部件,用于与所述受电设备进行无线通信,所述控制方法包括以下步骤:提取步骤,用于在对来自所述输电部件的输电脉冲进行负载调制所得到的负载调制后的输电脉冲中,提取利用所述受电设备已嵌入在该输电脉冲中的所述受电设备特有的受电设备标识符;以及通信步骤,用于经由所述通信部件来与用以发送包含所述提取步骤中所提取出的受电设备标识符的通信包的受电设备进行无线通信。
本发明提供了使得能够在电力传送系统中进行更良好的输电控制的技术。
通过以下(参考附图)对典型实施例的说明,本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
包含在说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本发明的实施例,并和说明书一起用来解释本发明的原理。
图1是示出根据第一实施例的电力传送系统的整体结构的图。
图2是示出电力传送系统中的输电范围附近的状态的示例的图。
图3是示出检测单元的操作的图。
图4是示出E级放大器的结构的示例的图。
图5是示出输电单元和检测单元的操作的时序图。
图6A~6C是示出输电设备的操作的时序图。
图7是示出系统状态存储单元中所存储的标志的示例的图。
图8是示出输电设备的ID存储单元中所存储的信息的示例的图。
图9是示出受电设备的ID存储单元中所存储的信息的示例的图。
图10是示出阻抗存储单元中所存储的信息的示例的图。
图11A~11C是示出控制单元所进行的操作的流程图。
图12A和12B是示出检测单元所进行的操作的流程图。
图13A和13B是示出输电设备的通信单元所进行的操作的流程图。
图14是示出错误处理单元所进行的操作的流程图。
图15A和15B是示出无线连接处理中的受电设备所进行的操作的流程图。
图16A~16C是示出受电设备的通信单元所进行的操作的流程图。
图17是示出错误处理中的受电设备所进行的操作的流程图。
图18是示出BT停止处理中的输电设备所进行的操作的流程图。
图19是示出应答ID存储单元中所存储的信息的示例的图。
图20A和20B是示出根据第一变形例的输电设备的通信单元所进行的操作的流程图。
图21是根据第一变形例的输电设备的输电单元和检测单元所用的时序图。
图22是示出根据第二变形例的输电设备的通信单元所进行的操作的流程图。
图23A和23B是示出根据第二变形例的受电设备所进行的操作的流程图。
图24是示出根据第一变形例的电力传送系统的整体结构的图。
图25是根据第三变形例的电力传送系统中所进行的无线连接处理所用的序列图。
图26A和26B是示出根据第三变形例的电力传送系统中的受电设备所进行的操作的流程图。
具体实施方式
以下应参考附图来详细说明本发明的示例性优选实施例。然而,应当注意,以下实施例仅应被视为示例;本发明的范围并不意图受以下所述的各个实施例所限制。
第一实施例
以下将说明包括用于进行无线输电的输电设备100以及受电设备101的无线电力传送系统作为根据本发明的电力传送系统的第一实施例的示例。
设备结构
图1是示出根据第一实施例的电力传送系统的整体结构的图。输电设备100和受电设备101经由介质102进行电力传送。尽管后面将给出详情,但输电设备100和受电设备101经由各个设备中所设置的通信单元来交换用于控制输电天线114和受电天线123之间的电力传输的控制信息。以下说明假定了电力传送使用频率为6.78MHz的电磁波,并且通信单元经由采用2.4GHz带的电磁波的蓝牙(Bluetooth,注册商标)标准(以下简称为“BT”)来进行通信。
首先,将说明输电设备100的结构。检测单元103是用于检测构成输电单元112的E级放大器中的DC(直流)电压源401的输出阻抗(以下将该操作称为“Z检测”)的功能单元,并且后面将进行详细说明。控制单元104是用于控制输电设备100整体的功能单元,并且后面将进行详细说明。系统状态存储单元105是用于存储电力传送系统的状态的功能单元,并且后面将参考图7进行详细说明。ID存储单元106是用于存储受电设备101的标识符(ID)的功能单元,并且后面将参考图8进行详细说明。
第一计时器107和第二计时器108是根据系统状态而选择性地使用的计时器,并且后面将进行详细说明。阻抗存储单元110存储检测单元103所进行的检测的结果。显示单元111显示系统错误状态。输电单元112将经由介质102要传送的电力供给至输电天线114。输电天线114是主要发射磁场的天线,并且作为一个示例,这里输电天线114将被描述为螺旋形状的天线。输电单元112将被描述为包括E级放大器。谐振控制单元113是用于控制包括输电天线114、受电天线123和介质102的传送路径的特性阻抗的功能单元。
通信单元115(输电设备通信部件)是用于经由通信天线(未示出)来发送和接收与输电天线114和受电天线123之间的电力有关的控制信号的功能单元。基准阻抗存储单元133是用于存储用作在检测异物或受电设备时的基准的阻抗的功能单元。另一方面,如上所述,通信单元115是与BT标准兼容的通信单元,并且假定通信单元115的BT地址是“aa aa aaaa aa aa”。此外,这里假定通信单元115用作BT关系中的主装置。
尽管后面将给出详情,但输电设备100被配置为使用服务发现协议(SDP)来将自身提供的服务通知至附近的装置。这里假定输电设备通知提供名称为“无线充电器(wirelesscharger)”的服务作为自身提供的服务。注意,在BT标准中的认证处理中,采用被称为“PIN码”的认证码。此外假定在可以提供无线充电器服务的输电设备100和可以利用无线充电器服务的受电设备之间共享PIN码(后面将给出该操作的详情)。
应答ID存储单元109是如下的功能单元,其中该功能单元用于存储响应于通信单元115所发送的作为BT标准中的一种查询消息(包)的询问(Inquiry)消息而做出了询问应答消息的装置的BT地址。错误处理单元132是用于执行输电设备100禁止输电时的处理的功能单元,并且后面将参考图14进行说明。
接着,将说明受电设备101的结构。受电单元116是用于接收输电设备100所传输的电力的功能单元。负载117是指消耗受电单元116所接收到的电力的电路的概念,并且这里假定负载117包括充电电路和电池。通信单元118(受电设备通信部件)以与输电设备100的通信单元115相同的方式与BT标准兼容,并且假定通信单元118的BT地址是“bb bb bb bbbb bb”。这里假定受电设备101用作BT关系中的从装置。ID存储单元119是用于存储受电天线123所接收到的BT地址和通信单元115所接收到的BT地址的功能单元,并且后面将进行详细说明。后面将说明第三计时器120和第四计数器121所进行的操作。
显示单元122是用于显示无线电力传送系统的充电状态和错误信息的功能单元。受电天线是用于与输电天线114电磁耦合并且进行受电的功能单元。切换单元124是用于使受电天线连接至谐振电路126或高电阻125的功能单元。
高电阻125例如是约数兆欧的恒定电阻,并且是用于通过使受电天线123和高电阻125相连接来将如从输电天线114所观看到的受电天线123的阻抗设置为高阻抗(以下称为“Hi-Z”)的单元。注意,设置为Hi-Z会导致几乎没有电流流经受电天线123。
谐振电路126是用于使电力传送路径以特定阻抗进行谐振的功能单元。这里,电力传送路径包括谐振控制单元113、输电天线114、用作传送路径的介质102、以及受电天线123。还注意,特性阻抗127不必作为实际组件进行安装,并且表示如从负载切换单元128所观看到的谐振电路126的特性阻抗为Zo。
负载切换单元是用于在电阻值约等于Zo的匹配电阻130、负载控制单元131和中间电阻129之间进行切换的功能单元。中间电阻129与高电阻125相比电阻值较低,但与匹配电阻130相比电阻值较高。中间电阻129是用于通过连接至负载切换单元128来将如从输电天线114所观看到的受电天线123的阻抗设置为比Hi-Z低的中间阻抗(以下称为“Md-Z”)的单元。设置为Md-Z会导致极低的电流流经受电天线123和中间电阻129。负载控制单元131是为了使基于负载117所消耗的电力量而改变的负载阻抗与特性阻抗Zo相匹配而进行工作的阻抗转换电路,并且包括DC-DC转换器等。注意,“负载阻抗”是指如从负载控制单元131所观看到的负载117的阻抗。负载控制单元131的操作确保了即使负载117所消耗的电力量发生改变,如从输电天线114所观看到的受电天线123的阻抗也为Zo。以下将负载控制单元131的操作称为“负载阻抗控制”。
输电范围附近的状态下的阻抗
图2是示出电力传送系统中的输电范围附近的状态的示例的图。注意,通信范围200表示输电设备100的通信单元115可以进行通信的范围。输电范围201(预定的输电范围)表示输电天线114可以进行输电的范围。如图2所示,结构如下:通信范围200比输电范围201宽,并且通信范围200包含输电范围201整体。
状态200a示出在输电范围201内什么也没有配置的状态。换句话说,在输电范围201中不存在受电设备101和异物202。状态200b示出在输电范围201内仅存在异物202的状态。状态200c示出在输电范围201内仅存在受电设备101的状态。然而,在状态200c中,输电设备100没有向受电设备101进行输电。状态200d在输电范围201内存在受电设备101方面与状态200b相同,但不同之处在于输电设备100正向受电设备101进行输电。注意,箭头概念性地示出进行输电。状态200e示出在输电范围201内存在受电设备101和异物202这两者的状态。
在输电范围201中所存在的物体是异物202的情况下(即,状态200b),输电设备100需要执行控制使得不进行输电。输电设备100要执行的具体处理如下所述。
·判断为输电范围201中所存在的物体是异物202;
·判断为在输电范围201中不存在受电设备;以及
·判断为由于存在异物202而不进行输电。
另一方面,在输电范围201中所存在的物体是受电设备的情况下(即,状态200c),输电设备100需要执行控制使得进行输电。输电设备100要执行的具体处理如下所述。
·判断为输电范围201中所存在的物体是受电设备;
·判断为在输电范围201中不存在异物202;以及
·与输电范围201中所存在的受电设备建立BT连接。
此外,在输电范围201中存在受电设备和异物这两者的情况下(即,状态200e),输电设备100需要执行控制使得不进行输电。输电设备100要执行的具体处理如下所述。
·判断为在输电范围201中所存在的物体是异物202和受电设备101这两者;
·判断为由于存在异物202而不进行输电;以及
·向建立了BT连接的受电设备通知将不进行输电。
图3是示出检测单元的操作的图。除输电设备100和受电设备101外,图3还示出异物202以及在输电范围201外的另一受电设备304。将输电天线114的两端的电压表示为V1。电流I1是流经受电天线123的电流,而电流I2是流经异物202的电流。阻抗(Z)303是受电天线123的阻抗。
电压V1的值根据电流I1和电流I2而改变。因此,如状态200a那样在输电范围201中不存在异物202和受电设备101的状态下的电压V1与如状态200b那样在输电范围201中存在异物202的状态下的电压V1具有不同的值。换句话说,如果输电设备100预先存储了在输电范围201中不存在异物202和受电设备101的状态下的电压V1(这里称为“V_init”),则可以通过在与状态200b相对应的状态下检测电压V1并且将该电压V1与V_init进行比较来检测异物202。
另一方面,在如状态200c那样在输电范围201中存在受电设备101的情况下,电压V1具有与V_init不同的值。换句话说,输电设备100可以通过将V_init和电压V1进行比较来检测到在输电范围201中存在异物202或受电设备101。
顺便提及,可以通过改变阻抗303来控制流经受电天线123的电流I1的大小。如果将阻抗303设置为Hi-Z(例如,无限大),则电流I1下降为0。如前面所述,在如状态200c那样在输电范围201中存在受电设备的情况下,电压V1具有与V_init不同的值。如果受电设备将阻抗303设置为Hi-Z、或者换句话说将电流I1控制为0,则电压V1将等于V_init。
然而,在与状态200c相对应的状态下,尽管输电设备100可以基于电压V1的变化检测到在输电范围201中存在异物202或受电设备101,但输电设备100无法判断该变化的原因是异物202还是受电设备101。这里,假定受电设备101将阻抗303控制为Hi-Z。结果,电流I1下降为0并且电压V1变为V_init。在V1不同于V_init的情况下,输电设备100可以通过将输电范围201中的受电设备设置为Hi-Z并且检查V1的变化,来判断为该变化的原因是受电设备。
同样,在与状态200e相对应的状态下,如果对阻抗303进行控制以使得受电设备101变为Hi-Z,则电压V1将与状态200b时的电压V1相同(即,将不等于V_init)。因此,输电设备100可以检测到异物202和受电设备101这两者都在输电范围201中。
在状态200b和状态200e这两者的情况下对阻抗303进行控制以使得输电范围201中所存在的受电设备101变为Hi-Z,这很重要。换句话说,即使对不是存在于输电范围201中的另一受电设备304的阻抗303进行了控制,由于受电设备304的受电天线123与输电天线114没有耦合,因此电压V1也没有改变。换句话说,输电设备100无法区分异物202和受电设备。
如通过上述说明可以理解,在无线电力传送系统中,以下两点很重要。
·输电设备100可以识别(指定)输电范围201中所存在的受电设备101;
以及
·输电设备100控制阻抗303以使得输电范围201中所存在的受电设备101变为Hi-Z。
另一方面,如果在状态200c中对阻抗303进行控制以使得受电设备变为Md-Z,则极小的电流流经受电天线123和阻抗303。受电设备可以通过检测该极小的电流来检测输电设备100。注意,还可以将电压V1的变化表示为通过将电压V1除以流经输电天线114的电流(未示出)所获得的输电天线114的输入阻抗的变化。
图4是示出构成输电设备100的输电单元112的E级放大器的结构的示例的图。E级放大器包括N沟道MOSFET 405、两个电感器和两个电容器。403表示栅极端子,402表示漏极端子,并且404表示源极端子。401表示输入至N沟道MOSFET 405的DC电压源。由于输电单元112经由谐振控制单元113连接至输电天线114,因此输电天线114的输入阻抗的变化呈现为E级放大器的输出阻抗的变化。此外,E级放大器的输出阻抗的变化呈现为DC电压源401的输出阻抗的变化。
换句话说,输电设备100预先存储了与状态200a相对应的状态下、或者换句话说不存在与输电天线114耦合的受电天线123和异物202的状态下的DC电压源401的输出阻抗作为Z_init。因此,可以基于阻抗的变化来检测异物202或受电设备。这里,将与状态200a相对应的状态下的DC电压源401的输出阻抗表示为Z_init。输电设备100将Z_init存储在基准阻抗存储单元133中。
现在将说明被设置为受电设备101的阻抗的三个阻抗值(Hi-Z、Md-Z和Zo)的用途。
Hi-Z是检测受电设备所使用的阻抗值。如前面所述,尽管输电设备100可以通过检测DC电压源401的输出阻抗的变化来检测到在输电范围201中存在异物202和受电设备101中的至少一个,但输电设备100无法识别这些项中的哪个实际存在。此时将受电设备101的阻抗设置为Hi-Z使得输电设备100能够识别出该设备。
Md-Z是检测输电设备所使用的阻抗值。如上所述,将阻抗设置为Md-Z使得受电设备101能够检测到输电设备100。另一方面,由于DC电压源401的输出阻抗因极小的电流流经受电天线123而改变,因此将受电设备101的阻抗设置为Md-Z也使得输电设备100能够检测到受电设备101。
Zo是在求出传输效率时所使用的阻抗值。在输电天线114和受电天线123之间的传输效率低(例如,小于预定阈值)的情况下,优选不进行输电。因此,期望在输电设备100开始向受电设备101进行输电之前计算输电天线114和受电天线123之间的传输效率。然而,在Hi-Z和Md-Z的情况下,在受电天线和负载之间无法实现阻抗匹配,这导致产生高水平的反射,而这使得无法正确地计算输电天线114和受电天线123之间的传输效率。因此,在求出传输效率时,将受电设备101的阻抗设置为Zo以使得能够与受电天线123的输出阻抗Zo匹配。当然,在从输电设备100接收电力时也将受电设备101的阻抗设置为Zo,从而提高传输效率。
输电设备的输电单元和检测单元的操作
图5是示出输电单元和检测单元的操作的时序图。这里示出输电单元112和检测单元103所用的时序图,其中横轴表示时间。输电单元112在时间T1~时间T2内经由输电天线114传输少量电力502,并且在时间T2~时间T3内传输作为通信单元115特有的地址(输电设备标识符)的BT地址503。
检测单元103在时间T1~T3内通过脉冲输电(预定的检测信号)检测DC电压源401的阻抗。方形504表示检测单元103正执行Z检测。图5示出检测单元103在时间T1~T3内所执行的Z检测504得到Z_init的阻抗。注意,以下将表示少量电力502和BT地址503的组合的505称为“脉冲”。
图6A~6C是示出输电设备的操作的时序图。后面将给出详情。图6A示出在输电范围201内仅存在异物202的情况。另一方面,图6B示出在输电范围201中存在受电设备101和异物202这两者的情况,而图6C示出在输电范围201中存在受电设备101和受电设备150的情况。后面将更详细地说明该情况。
图7是示出系统状态存储单元中所存储的标志的示例的图。禁止标志在检测单元103检测到异物202且禁止进行输电的情况下被设置为”1”,并且在其它情况下被设置为”0”。确认标志在检测单元103需要确认在输电范围201中是否存在异物202的情况下被设置为”1”,并且在其它情况下被设置为”0”。输电标志在输电设备100正进行输电的情况下被设置为”1”,并且在停止进行输电的情况下被设置为”0”。变化标志在检测单元103检测到阻抗变化的情况下被设置为”1”,并且在其它情况下被设置为”0”。
图8是示出输电设备的ID存储单元中所存储的信息的示例的图。在输电设备100与能够提供“无线充电器”功能的受电设备建立了BT连接(即,执行了认证并且共享了加密密钥)的情况下,ID存储单元存储该受电设备的BT地址。图8示出输电设备100与BT地址是“bbbb bb bb bb bb”的受电设备和BT地址是“cc cc cc cc cc cc”的受电设备建立了BT连接的状态。
图9是示出受电设备的ID存储单元中所存储的信息的示例的图。在受电设备101经由受电天线123接收到脉冲并且提取了该脉冲中所包含的BT地址503的情况下,BT地址900保持BT地址503。在受电设备101所接收到的电力下降为0的情况下,受电设备101删除该BT地址900。
BT地址901是受电设备101的通信单元118经由输电设备100的通信单元115所接收到的输电设备100的BT地址。在受电设备101接收到后面将说明的询问消息(通信包)的情况下,受电设备101从该询问消息的头信息获得发送了该消息的输电设备100的BT地址,并且保持该BT地址作为BT地址901。
连接标志902在与同BT地址900和BT地址901中所保持的BT地址相对应的输电设备100建立了BT连接的情况下被设置为”1”,并且在其它情况下被设置为”0”。
尽管后面将给出详情,但在受电设备101自身存在于输电设备100的输电范围201内的情况下,受电设备101被配置为连接至输电设备100。
在记录903中,在BT地址900中保持有输电设备100的BT地址,BT地址901为空白,并且连接标志为”0”。换句话说,受电设备101接收到脉冲,并且可以识别出受电设备101自身存在于输电设备100的输电范围201中,但没有接收到输电设备100所发送的询问消息。也就是说,没有建立BT连接。在该状态下,受电设备101存在于输电范围201中,因而在接收到询问消息时将建立BT连接。
在记录904中,在BT地址900和BT地址901这两者中都保持有输电设备100的BT地址,并且连接标志为”0”。换句话说,受电设备101识别出受电设备101自身存在于输电设备100的输电范围201中,并且还接收到输电设备100所发送的询问消息。然而,受电设备101尚未通过与输电设备100执行认证并且共享加密密钥来建立BT连接。
在记录905中,在BT地址900和BT地址901这两者中都保持有输电设备100的BT地址,并且连接标志为”1”。换句话说,受电设备101识别出受电设备101自身存在于输电设备100的输电范围201中,接收到输电设备100所发送的询问消息,并且与输电设备100建立了BT连接。在该状态下,受电设备101在识别出受电设备101自身存在于输电范围201中之后建立BT连接。因此,由于受电设备101建立了BT连接,因此输电设备100识别出受电设备101存在于输电范围201中。
在记录906中,BT地址900为空白,在BT地址901中保持有输电设备100的BT地址,并且连接标志902为”1”。换句话说,受电设备101所接收到的电力下降为0,因而如前面所述,受电设备101删除BT地址900。在该状态下,受电设备101并不知晓自身是否存在于输电范围201中。因此,受电设备101需要接收脉冲,获得输电设备100的BT地址,并且实现记录904中所示出的状态,以识别出受电设备101自身在输电范围201中。注意,此时,需要确保输电设备100没有进行输电。
图10是示出阻抗存储单元中所存储的信息的示例的图。Z_now保持检测单元103执行Z检测的结果。Z_before保持前次Z检测的结果。检测单元103通过将Z_now和Z_before进行比较来判断阻抗是否改变。
图19是示出应答ID存储单元中所存储的信息的示例的图。在接收到询问应答消息时,输电设备100从该询问应答消息的头信息获得发送源的BT地址并且存储该BT地址。图19示出从分别具有BT地址“cc cc cc cc cc cc”、“bb bb bb bb bb bb”和“dd dd dd dd dddd”的三个BT兼容装置接收到询问应答消息的情况。
图11A~11C是示出控制单元所进行的操作的流程图。图12A和12B是示出检测单元所进行的操作的流程图。图13A和13B是示出输电设备的通信单元所进行的操作的流程图。图14是示出错误处理单元所进行的操作的流程图。图15A和15B是示出无线连接处理中的受电设备所进行的操作的流程图。图16A~16C是示出受电设备所进行的操作的流程图。图17是示出错误处理中的受电设备所进行的操作的流程图。图18是示出BT停止处理中的输电设备所进行的操作的流程图。
用于判断输电范围中所存在的异物的操作
首先,将使用图6A所示的时序图来说明在与状态200a和状态200b相对应的状态中的无线电力传送系统的操作。
首先,控制单元104使检测单元103进行工作(S1100)。检测单元103参考系统状态存储单元中的禁止标志。利用记录704示出此时的系统状态存储单元的内容。根据记录704,禁止标志是“0”(S1200中为“否”)并且输电标志也是“0”(S1201中为“否”)。因此,检测单元103将Z_init存储在阻抗存储单元的Z_before中(S1202)。由于确认标志是“0”(S1214中为“否”),因此检测单元103选择第一计时器(S1204)并且在时间Ta1重置该计时器(S1205)。第一计时器是具有用以定义脉冲传输所用的时间间隔的功能的计时器。
在时间Ta2计时器超时的情况下(S1206中为“是”),检测单元103在时间Ta2~Ta3内从输电单元112传输脉冲。然后,在时间Ta2和时间Ta3之间执行Z检测之后,检测单元103更新Z_now(S1208)。根据图6A,在时间Ta2和时间Ta3之间在输电范围201中不存在异物202。因此,时间Ta2~Ta3中的Z检测的结果是Z_init(S1209中为“是”)。利用记录1002示出在时间Ta3阻抗存储单元的内容。
接着,检测单元103比较阻抗存储单元的内容以确认阻抗的变化。根据记录1002,Z_now和Z_before这两者都等于Z_init(S1209中为“是”)。另一方面,根据记录704,确认标志是“0”(S1210中为“否”),因而检测单元103将变化标志更新为“0”(S1211)并且结束这些操作。
在检测单元103的操作结束的情况下,控制单元104参考变化标志。根据记录704,变化标志是“0”(S1101中为“否”),因而控制单元104使检测单元103再次进行工作。检测单元103再次选择第一计时器并且在时间Ta3重置该计时器。然后,在时间Ta5计时器超时的情况下,检测单元103传输脉冲,并且在时间Ta5~Ta6内执行Z检测。
这里,假定在时间Ta4异物202进入了输电范围201。因此,时间Ta5~Ta6内的Z检测的结果是作为与Z_init不同的值的Z1(方形603)。如此,检测单元103将Z_now更新为Z1。利用记录1003示出在时间Ta6阻抗存储单元的内容。根据记录1003,Z_now不等于Z_before(S1209中为“否”)。在记录704中确认标志是“0”(S1215中为“否”),因而检测单元103将变化标志更新为“1”(S1217)。这样,检测单元103在Z_now和Z_before不同的情况下将变化标志更新为“1”并且记录阻抗的变化。利用记录705示出在时间Ta6系统状态存储单元的内容。
在检测单元103的操作结束的情况下,控制单元104参考变化标志。根据记录705,变化标志是“1”(S1011中为“是”),并且输电标志是“0”(S1102中为“否”)。另一方面,根据记录1003,Z_now是Z1而不是Z_init(S1103中为“否”)。因此,控制单元104使通信单元115进行工作(S1104)。由于变化标志是“1”并且存在阻抗的变化,因此控制单元104可以掌握异物202或受电设备101进入了输电范围201。然后,控制单元104通过后面将说明的处理来判断阻抗变化的原因是异物202还是受电设备101。
在该时间点,BT没有启动(S1300中为“是”),因而通信单元115作为BT主装置而启动(S1301)。然后,用作主装置的通信单元115发送作为用于与附近所存在的从装置建立同步的询问的询问消息605(S1302)。然而,在时间Ta6在通信范围200中不存在BT兼容装置,因而通信单元115没有接收到针对询问消息的应答(S1303中为“否”)。在该时间点,控制单元104识别出上述原因是异物202而不是受电设备101。
然后,为了避免由于流经异物202的高频电流而导致发热的风险,通信单元115将禁止标志更新为“1”(S1302),并且结束该处理。利用记录706示出此时系统状态存储单元的内容。在通信单元115的操作结束的情况下,控制单元104参考禁止标志。根据记录706,禁止标志是“1”(S1105中为“是”),因而控制单元104使错误处理单元进行工作(S1107)。
根据记录706,禁止标志是“1”(S1400中为“是”),因而错误处理单元将表示不能向受电设备进行输电的错误显示显示在显示单元中。然后,错误处理单元132参考ID存储单元106。由于在该时间点输电设备100没有经由BT连接至受电设备101,因此在ID存储单元106中没有存储BT地址(S1402中为“否”);因而,错误处理单元停止BT(S1805)并且结束该处理。在错误处理单元的操作结束的情况下,控制单元104使检测单元103再次进行工作。
根据记录1006,禁止标志是“1”(S1200中为“是”),因而检测单元103参考阻抗存储单元并且将记录1003中的Z_now(在这种情况下为Z1)存储在记录1004中的Z_before中。然后,检测单元103在时间Ta7~Ta8内传输脉冲并且执行Z检测。根据图6A,以与时间Ta5~时间Ta6相同的方式,在时间Ta7~Ta8内仅异物202存在于输电范围201中。因此,以与时间Ta5~时间Ta6相同的方式,时间Ta7~Ta8内的Z检测的结果为Z1。如此,检测单元103将记录1004中的Z_now更新为Z1。由于在记录1004中Z_now和Z_before相等(“是”),因此检测单元103将变化标志更新为“0”并且结束该处理。此时系统状态存储单元的内容是记录706并且变化标志是“0”,因而控制单元104使检测单元103再次进行工作。
然后,检测单元103在时间Ta10~Ta11内传输脉冲并且执行Z检测。这里,假定在时间Ta9异物202已从输电范围201移除。在时间Ta10~Ta11内,在输电范围201中异物202和受电设备101均不存在。因此,以与时间Ta2~时间Ta3相同的方式,时间Ta10~Ta11内的Z检测的结果是Z_init。在时间Ta11阻抗存储单元的内容如记录1005所示。根据记录1005,Z_now不等于Z_before。因此,检测单元103将变化标志更新为“1”并且结束该处理。此时系统状态存储单元的内容如记录707所示。根据记录1005,当前的阻抗Z_now是Z_init。换句话说,在时间Ta11,即使输电设备100进行输电也不存在异物202发热的风险。
由于Z_now是Z_init(S1103中为“是”)并且不存在异物202发热的风险,因此将禁止标志更新为“0”并且使错误处理单元进行工作。此时系统状态存储单元的内容如记录704所示。禁止标志是“0”(S1400中为“否”),因而错误处理单元清除显示单元中已显示的错误显示(S1406)。
如迄今为止所述,检测单元103被配置为将针对在异物202和受电设备都没有存在于输电范围201中的状态下进行输电的情况的E级放大器的DC电压源的输出阻抗预先作为Z_init存储在基准阻抗存储单元133中。然后,检测单元103经由输电天线114定期地传输脉冲,并且将此时的输出阻抗与Z_init进行比较。然后,通过检测阻抗的变化,输电设备100可以识别出异物202或受电设备存在于输电范围201中,并且还可以在没有接收到针对询问消息的应答的情况下识别出异物。
另一方面,尽管检测单元103被配置为检测DC电压源的输出阻抗,但可以采用由于输电天线114和异物202之间的电磁耦合而发生改变的其它物理量,只要该物理量使得输电设备100能够进行检测即可。例如,可以使用输电天线114的电压V1。可选地,可以通过在输电天线114和谐振控制单元113之间设置驻波比(SWR)检测电路并且检测该SWR来实现相同的效果。此外,输电单元112可以具有除E级放大器以外的结构,只要该结构是用于使用切换元件来将DC电压转换成AC电压的切换模式电源即可。
在上述说明中,如果禁止标志是“1”,则错误处理单元在显示单元中显示错误显示。然而,错误处理单元可以使用用于示出输电设备100不能进行输电的任何其它指示。例如,错误处理单元可以从扬声器(未示出)生成警报声音、或者可以利用振动器(未示出)生成振动。
另外,这里的结构如下:在检测到阻抗的变化时,输电设备100发送询问消息,然后基于随后是否接收到询问应答消息来识别异物。如此,基于缺少询问应答消息,可以识别出在输电设备201中存在异物202但不存在受电设备;这样使得可以通过禁止输电来避免风险。
用于判断输电范围中所存在的受电设备/异物的操作
接着,将参考图6B和6C的时序图来说明状态200c、状态200d和状态200e。注意,在图6B中,直到时间Tb6为止的时间段与状态200c相对应,时间Tb6~Tb7的时间段与状态200d相对应,并且时间Tb7~Tb13的时间段与状态200e相对应。
这里将说明受电设备的第三计时器和第四计时器的功能。第三计时器定义受电设备处于Hi-Z的时间,而第四计时器定义受电设备处于Md-Z的时间。换句话说,如果受电设备没有正接收脉冲(后面所述的S1307中为“否”),则受电设备在Hi-Z和Md-Z之间重复地改变。
如果受电设备的剩余电池电力小于或等于预定阈值(例如,95%)(S1500中为“是”),则在时间Tb1启动第三计时器(S1501),并且将受电设备101设置为Hi-Z(S1502)。在时间Tb2第三计时器超时的情况下(S1503),切换单元连接至谐振电路(S1504)。然后,受电设备使负载切换单元连接至中间电阻129,将受电设备设置为Md-Z(S1505),然后受电设备启动第四计时器(S1506)。
然后,控制单元104在时间Tb2~Tb3内传输脉冲并且执行Z检测。在时间Tb2~Tb3内,受电设备经由受电天线123接收包含输电设备100的BT地址的脉冲(S1507中为“是”)。然后,从该脉冲获得输电设备100的BT地址(S1508)并且将该BT地址存储在ID存储单元119的BT地址900中(S1509)。然后,受电设备将BT作为从装置启动(S1510)。利用记录903示出此时ID存储单元119的内容。根据记录903,BT地址900是输电设备100的BT地址、即“aa aa aa aaaa aa”。在该时间点,受电设备101可以识别出受电设备101自身在输电设备100的输电范围201内。另外,在该时间点,经由通信单元115没有获得输电设备100的BT地址,因而BT地址901为空白。此外,输电设备100的通信单元115和受电设备101的通信单元115没有经由BT相连接,因而连接标志是“0”。
接着将说明时间Tb2~Tb3内检测单元103的操作。在时间Tb2~Tb3内在输电范围201中存在受电设备,并且该受电设备的阻抗不是Hi-Z。因此,检测单元103在时间Tb2~Tb3内检测到与Z_init不同的阻抗(在这种情况下表示为Z2)。利用记录1006示出在时间Tb3阻抗存储单元的内容。根据记录1006,Z_now不同于Z_before,因而控制单元104在S1104中使通信单元115进行工作并且发送询问消息(S1302)。
在接收到询问消息时(S1511中为“是”),受电设备101从该询问消息的头信息获得作为发送源的输电设备100的BT地址,并且将该BT地址存储在ID存储单元119的BT地址901中。利用记录904示出此时ID存储单元119的内容。根据记录904,BT地址900和BT地址901这两者都是输电设备100的BT地址。受电设备将该地址与ID存储单元119中的BT地址进行比较(S1513),并且获知这些地址一致(S1514中为“是”)。在该时间点,受电设备101可以识别出受电设备101自身在输电设备100的输电范围201中并且在通信范围200中。
由于在记录904中连接标志是“0”(S1515中为“否”),因此受电设备101通过BT连接与输电设备100同步并且进入认证处理。因而,受电设备101响应于输电设备100所发送的询问消息来发送询问应答消息(S1516)。
在接收到询问应答消息时(S1303中为“是”),输电设备100的通信单元115从该询问应答消息的头信息获得作为发送源的所有装置的BT地址。然后,将询问应答消息的源的所有BT地址都存储在应答ID存储单元109中(S1304)。这里,存储了受电设备101的BT地址、即“bb bb bb bb bb bb”。
然后,选择应答ID存储单元109中所存储的受电设备101的BT地址(S1305),并且确认了该地址已作为BT地址存储在ID存储单元106中。在时间Ta3之前,通信单元115没有连接至任何BT装置,并且在ID存储单元106中没有存储BT地址(S1306中为“否”)。因此,通信单元115判断与应答ID存储单元109中所存储的BT地址相对应的装置(在这种情况下为受电设备)通过后续的处理是否能够使用“无线充电器”服务。这里,假定在能够提供“无线充电器”服务的输电设备100和能够接受该服务的受电设备之间共享脉冲中所存在的输电设备100的BT地址作为PIN码。
首先,通信单元115使用输电设备100自身的BT地址作为PIN码(S1307)并且生成初始化密钥(S1308)。然后,通信单元115将随机数发送至受电设备以生成后续的信号应答(SRES)(S1309)。
受电设备101使用在S1514中确认为一致的输电设备100的BT地址作为PIN码(S1517),并且生成初始化密钥。然后,受电设备101基于所生成的初始化密钥以及S1309中输电设备100所发送的随机数和输电设备100的BT地址来生成信号应答(SRES),并且将该SRES发送至输电设备100。
在接收到SRES时(S1311),通信单元115将该SRES消息与自身所生成的SRES消息进行比较。这里,输电设备100和受电设备101使用相同的项作为PIN码(输电设备100的BT地址),因而SRES一致(S1311中为“是”);结果,BT连接认证成功(S1312和S1518中为“是”)。由于认证成功,因此通信单元115获知受电设备101能够接受“无线充电器”服务。如果认证不成功(S1518中为“否”),则受电设备101断开BT并且清除BT地址(S1528)。
接着,通信单元115根据BT标准所定义的过程生成加密密钥,并且与受电设备101共享加密密钥(S1313)。另一方面,受电设备发送SDP_询问(SDP_Inquires),并且通过服务发现协议(SDP)搜索输电设备100当前能够提供的服务(S1520)。在接收到SDP_询问时(S1310),输电设备100的通信单元115发送作为服务信息的表示“无线充电器”的信息作为SDP_应答(SDP_response)(S1315)。
如前面所述,“无线充电器”与受电设备101所期望的服务一致(S1522和S1523中为“是”),因而受电设备101将与输电设备100的BT地址相对应的连接标志更新为“1”(S1519)。
在接收到SDP_询问时,通信单元115通过将S1312中认证后的受电设备的BT地址存储在ID存储单元106中来更新ID存储单元106(S1316)。然后,通信单元115确认是否处理了应答ID存储单元109中所存储的所有BT地址(S1317)。这里,将考虑不能接受服务的BT装置存在于输电范围201中且返回询问应答消息、并且将该BT装置的BT地址存储在应答ID存储单元109中的情况。由于BT装置并不知晓基于PIN码的定义,因此SRES不一致(S1311中为“否”),因而通信单元115将禁止标志更新为“1”。
利用图6B的箭头614来表示输电设备100和受电设备101所执行的BT认证和加密密钥生成处理。作为箭头614所示的处理的结果,在输电设备100和受电设备101之间建立BT连接。在BT认证和连接处理结束的情况下,控制单元104将确认标志更新为“1”(S1106)并且使检测单元103进行工作(S1109)。然后确认异物202是否存在于输电范围201中。这是因为,在时间Tb2~Tb3内,控制单元104成功确认了受电设备存在于输电范围201中,但尚未确认出不存在异物202。在存在异物202的情况下,输电设备100需要禁止输电。
利用记录708示出此时系统状态存储单元的内容。根据记录708,确认标志是“1”(S1106中为“是”)。因此,检测单元103向ID存储单元106中所存储的所有受电设备(这里为受电设备101)发出指示如从输电设备100所观看到的受电设备的阻抗变为Hi-Z的Hi-Z指示(S1219)。
在接收到Hi-Z指示时(S1600中为“是”),受电设备101将阻抗设置为Hi-Z(607、S1601),并且将表示阻抗被设置为Hi-Z的Hi-Z指示应答发送至输电设备100(S1602)。
在接收到应答时(S1602中为“是”),检测单元103在时间Tb3~Tb4内传输脉冲并且执行Z检测。由于在时间Tb3~Tb4内在输电范围201中不存在异物202,因此Z检测的结果是Z_init。此时阻抗存储单元的内容如记录1002所示。根据记录1002,Z_now和Z_before相等,因而确认标志是“1”(S1210中为“是”)。这表示确认完成,因而检测单元103将确认标志更新为“0”(S1218)并且结束该处理。此时系统状态存储单元的内容如记录704所示。根据记录704,禁止标志是“0”(S1110中为“是”)。在该时间点,控制单元104获知在时间Tb3~Tb4内在输电范围201中不存在异物202。
接着,为了求出输电天线114和受电天线123之间的传输效率,控制单元向ID存储单元106中所存储的受电设备101发出指示将阻抗设置为Zo的Zo指示(S1111、615)。在接收到Zo指示时(S1603中为“是”),受电设备在时间Tb4将受电设备101的阻抗设置为Zo(609、S1604),并且将表示阻抗已被设置为Zo的Zo指示应答发送至输电设备100(S1606)。在接收到Zo指示应答时(S1606中为“是”),控制单元104传输脉冲(S1113)。
在接收到脉冲时(S1606中为“是”),受电设备测量匹配电阻130的两端的电压,并且发送将该电压反馈至输电设备100的受电应答(S1607)。由于控制单元104没有接收到表示受电设备没有接收到S1113中所传输的脉冲的不能受电通知(S1114中为“否”)、而是接收到受电应答(S1115),因此控制单元104求出传输效率(S1116)。这里,在用于计算效率的处理之前,在S1109中确认出不存在异物;因此,没有发生由于输电天线114与异物电磁耦合因而不能正确地测量传输效率的情形。
控制单元104基于传输效率使谐振控制单元113进行工作,从而执行输电天线和受电天线123之间的阻抗匹配以使得可以进行更高效的传输。控制单元104在时间Tb4~Tb5的时间段内执行S1113~S1118的处理。在达到峰值效率的情况下(S1118中为“是”),控制单元104将所计算出的效率与预先存储的阈值(例如,80%)进行比较(S1119)。如果效率大于或等于阈值(S1120中为“是”),则控制单元104向受电设备101发出表示传输效率高于阈值的效率通知(效率高)(S1122)。在接收到表示受电设备接收到效率通知的效率通知应答时(S1123中为“是”),向受电设备请求表示受电设备101所请求的请求电力量和负载117内的受电电路可以处理的峰值电压等的受电参数(S1124)。
受电设备接收到效率通知(S1608中为“是”),并且该效率通知表示高效率(S1609中为“是”)。在接收到受电参数请求时(S1610),受电设备将诸如受电设备自身所请求的请求电力量和负载117内的受电电路可以处理的峰值电压等的受电参数作为受电参数应答发送至输电设备100(S1611)。
在接收到受电参数应答时(S1125中为“是”),控制单元104考虑到其自身的输电能力等,执行用于判断是否可以进行输电的输电能力判断(S1126)。如果输电能力判断的结果表示可以向受电设备101进行输电(S1127中为“是”),则进行输电能力判断通知(能够输电)(S1130)。受电设备101接收到输电能力判断通知(S1612中为“是”),并且将输电能力判断应答发送至输电设备100(S1613)。在接收到输电能力判断应答时(S1131中为“是”),控制单元104将确认标志更新为“1”(S1132)并且使检测单元103进行工作(S1133)。然后,在后面将说明的输电之前,确认异物202是否存在于输电范围201中。这是为了确认在时间Tb4~Tb5内异物202没有进入输电范围201。在时间Tb4受电设备接收到Hi-Z指示的情况下(S1614中为“是”),受电设备变为Hi-Z(S1615)并且发出Hi-Z指示应答(S1616)。
在检测单元103的操作结束的Tb6时系统状态存储单元的内容如记录704所示。由于禁止标志是“0”(S1134中为“是”),因此控制单元104向受电设备发出输电许可通知(S1135)。在接收到输电许可通知时(S1617中为“是”),受电设备发送输电许可应答(S1618)。
在接收到输电许可应答时(S1136中为“是”),控制单元104向受电设备发出充电电路连接指示,从而指示受电设备进入可以进行受电的状态(S1137)。在接收到充电电路连接指示时(S1619中为“是”),受电设备使负载切换单元连接至负载控制单元131,启动负载控制单元131(S1622),并且将充电电路连接应答发送至输电设备100(S1623)。
在接收到充电电路连接应答时(S1138中为“是”),控制单元104向受电设备发出输电开始通知(S1139)。在接收到输电开始通知时(S1620中为“是”),受电设备101将输电开始应答发送至输电设备100(S1624)。在接收到输电开始应答时(S1140中为“是”),控制单元104在时间Tb6开始输电(616、S1217)并且将输电标志更新为“1”(S1143)。利用记录704示出此时系统状态存储单元的内容。
受电设备101开始受电(S1625),执行负载阻抗控制(S1626),并且在显示单元中进行表示充电进行中的充电显示(S1627)。注意,由于负载阻抗控制,因此如从输电设备100所观看到的,受电期间受电设备的阻抗保持处于Zo。另一方面,一旦在时间Tb6开始输电,则在剩余电池电力小于阈值(S1628中为“否”)期间,受电设备继续进行受电。
在开始输电的情况下,控制单元104使检测单元103进行工作(S1144)。利用记录709示出此时系统状态存储单元的内容。根据记录709,输电标志是“1”(S1201中为“是”),因而检测单元103将Z_now记录在Z_before中(S1203)并且选择第二计时器(S1213)。这里,第二计时器被设置成在与第一计时器相比极短的时间量(例如,数毫秒)内超时。结果,与没有进行输电的情况相比,在输电期间Z检测周期变短。
这里,输电单元112采用E级放大器,因而如果受电设备的阻抗恒定处于Zo,则检测单元103所检测到的DC电压源的阻抗也将恒定。这里,将输电设备100正进行输电时的DC电压源的阻抗取为Z_tx。
检测单元103在时间Tb6重置第二计时器,并且第二计时器在经过了其超时值之后(这里未示出)超时。然后,检测单元103执行Z检测。此时阻抗存储单元的内容如记录1007所示。根据记录1007,Z检测表示Z_now和Z_before这两者相对于Z_tx均未改变。
这里,假定在时间Tb7异物202进入了输电范围201。如果第二计时器被设置为极短的时间量,则检测单元103在时间Tb7可以执行Z检测并且设置变化标志。利用记录1008示出在时间Tb7阻抗存储单元的内容。Z_before是Z_tx。Z_now是Z3(612),并且由于异物202的影响因而是与Z_tx不同的值。在该时间点,控制单元104获知异物202或者状态200d中没有示出的新的受电设备150进入了输电范围201、或者受电设备101移动到输电范围201外,结果阻抗发生改变。然后,控制单元104通过后面将说明的处理来判断记录1008中的阻抗变化的原因是异物202、新的受电设备150还是受电设备的移动。
由于记录709中的输电标志是“1”(S1102中为“是”),因此控制单元104考虑到风险而在时间Tb8停止输电(S1145),并且将输电标志更新为“0”(S1146)。然后,控制单元104向受电设备发出表示输电将暂时停止直到判断完成为止的输电暂停通知(S1147)。
向受电设备的输电在时间Tb8停止,并且受电量下降为0(S1629中为“是”)。在该时间点,由于受电量下降为0,因此受电设备获知输电设备100暂停了输电以进行判断、或者受电设备101自身已移动到输电范围201外。在受电量下降为0的情况下,受电设备不再知晓受电设备自身是否在输电范围201中,因而清除ID存储单元119中的BT地址900(S1630)。利用记录906示出时间Tb8时ID存储单元119的内容。
在接收到输电暂停通知时(S1631中为“是”),受电设备将输电暂停通知应答发送至输电设备100(S1632)。在该时间点,受电设备获知受电量下降为0的原因是输电暂停。在接收到输电暂停通知时,尽管受电量为0,但受电设备没有关闭充电显示(S1633)。
在接收到输电暂停通知应答时(S1148中为“是”),控制单元104向ID存储单元106中所存储的受电设备发出指示如从输电设备100所观看到的受电设备101的阻抗变为Md-Z的Md-Z指示(617、S1149)。在接收到Md-Z指示时(S1634中为“是”),受电设备将受电设备101的阻抗设置为Md-Z并且将表示阻抗已被设置为Md-Z的Md-Z指示应答发送至输电设备100(S1635)。在接收到Md-Z指示应答时(S1150中为“是”),控制单元104使检测单元103进行工作。
然后,检测单元103在时间Tb8~时间Tb9内传输脉冲并且执行Z检测。利用记录1009示出在时间Tb9阻抗存储单元的内容。Z_before是Z_init。Z_now是Z4(613),并且由于异物202和被设置为Md-Z的受电设备的影响因而是与Z_init不同的值。由于阻抗发生改变,因此检测单元103将变化标志更新为“1”。
控制单元104根据S1100~S1103的流程,在S1104中使通信单元115进行工作。然后,在S1302中,通信单元115发送询问消息。在受电设备在时间Tb8~Tb9内接收到输电设备100所传输的脉冲的情况下(S1636中为“是”),处理进入S1508。从所接收到的脉冲中获得的BT地址与询问消息的源的BT地址一致。因此,受电设备101确认了连接标志,并且由于连接标志是“1”,因此等待后续的Hi-Z指示。在该时间点,受电设备知晓受电设备自身在输电范围201中。
通信单元115已将发送了询问应答消息的受电设备的BT地址存储在ID存储单元106中(S1306中为“是”)。另外,由于仅发送了询问应答消息的装置是受电设备,因此针对应答ID存储单元109中的所有BT地址,S1305~S1307的处理完成。仅从受电设备101返回了询问应答消息,因而输电设备100在该时间点识别出仅受电设备101存在于输电范围201中。输电设备还识别出新的受电设备150不在输电范围201中。
在通信单元115所进行的处理结束的情况下,控制单元104将确认标志更新为“1”,并且在时间Tb9~Tb10内确认异物202是否存在于输电范围201中;检测单元103的操作与前面所述的时间Tb3~Tb4内所执行的处理相同。检测单元103在时间Tb9向受电设备101发出Hi-Z指示(619、S1219),因而Tb9~Tb10内检测单元103所执行的Z检测仅受到异物202影响。换句话说,Z检测的结果与前面所述的在时间Ta5~Ta6内检测到的值Z1相同。确认标志是“1”(S1215中为“是”),因而检测单元103将禁止标志更新为“1”(S1216)。
由于禁止标志是“1”(S1105中为“是”),因此控制单元104使错误处理单元进行工作。错误处理单元进行错误显示,然后参考ID存储单元106。存储受电设备的BT地址(S1402中为“是”),因而错误处理单元向受电设备发出错误通知(618、S1403)。
在接收到错误通知时(S1700中为“是”),受电设备发送错误通知应答(S1701)。然后,在关闭显示单元中的充电显示之后(1702),在显示单元中显示表示由于异物202存在于输电范围201中因此不能进行受电的错误显示(S1703)。
在上述说明中,如果从输电设备100接收到错误通知,则受电设备101在显示单元中显示错误显示。然而,受电设备101可以使用用于表示从输电设备100接收到错误通知的任何其它指示。例如,受电设备101可以从扬声器(未示出)生成警报声音、或者可以利用振动器(未示出)生成振动。
在控制单元104在时间Tb10重置第一计时器、然后该计时器在时间Tb11超时的情况下,在时间Tb11~时间Tb12内执行Z检测;此时受电设备101的阻抗是Hi-Z,因而Z检测结果是Z1。
这里,假定在时间Tb13异物202已从输电范围201移除。因而时间Tb14~Tb15内的Z检测的结果是Z_init。此时阻抗存储单元的内容如记录1005所示。由于Z_now是Z_init(S1103中为“是”),因此控制单元104将禁止标志更新为“0”并且使错误处理单元进行工作。
将受电设备101的BT地址存储在ID存储单元106中(S1407中为“是”),因而错误处理单元向受电设备发出错误清除通知(S1408)。在接收到错误清除通知时(S1704中为“是”),受电设备101将错误清除通知应答发送至输电设备100(S1705),并且关闭错误显示(S1706)。在接收到错误清除通知应答时(S1409中为“是”),错误处理单元在时间Tb15向受电设备发出Md-Z指示(605、S1410),并且在从受电设备101接收到Md-Z指示应答的情况下(S1411中为“是”),处理结束。
然后,控制单元104在时间Tb15~Tb16内再次使检测单元103进行工作。根据图6B,时间Tb15~Tb16内发生的状态与时间Tb2~时间Tb3内发生的状态相同,因而输电设备100可以通过已经说明的处理来重新开始输电。
新的受电设备进入输电范围的情况
以上说明了在图6B的Tb7异物202进入了输电范围201的情况。以下将参考图6C来说明在Tb7与受电设备101不同的新的受电设备150进入了输电范围201的情况。这里假定新的受电设备150的BT地址是“cc cc cc cc cc”。
此外,假定在输电期间,在时间Tc3新的受电设备150以Md-Z阻抗进入了输电范围201。检测单元103检测到在时间Tc3阻抗改变为Z3并且停止输电。此时,由于S1633的处理,因此受电设备没有关闭充电显示。检测单元103在时间Tc4向受电设备101发出Md-Z指示,在时间Tc4~时间Tc5内传输脉冲,并且执行Z检测。然后,控制单元104使通信单元115进行工作并且在时间Tc5发送询问消息。
受电设备101和新的受电设备150在时间Tc4~Tc5内阻抗为Md-Z,因而接收脉冲。换句话说,受电设备101和新的受电设备150可以识别出这两者在输电范围201中。因此,受电设备101和新的受电设备150响应于询问消息来发送询问应答消息。
如上所述,新的受电设备150通过步骤S1515~S1519的处理连接至输电设备100。另一方面,受电设备101已连接至输电设备100(S1515中为“是”)。因此,处理进入S1600。
通信单元115从受电设备和新的受电设备150接收询问应答消息,因而对这两个受电设备执行S1305~S1317的处理。将受电设备的BT地址存储在ID存储单元106中(S1306中为“是”)。然而,尚未处理应答ID存储单元109中的所有BT地址(S1317中为“否”),因而通信单元115与新的受电设备150执行BT认证和连接处理。时间Tc5在连接处理结束的时间点的ID存储单元106的内容如图8所示。
接着,在S1219中,检测单元103向ID存储单元106中所存储的所有受电设备、或者换句话说向受电设备101和新的受电设备150发出Hi-Z指示。然后,检测单元103在时间Tc5~Tc6内执行Z检测,并且如从图6C可以看到,这两个受电设备在时间Tc5~Tc6内处于Hi-Z,因而检测结果表示Z_init。控制单元104在S1111中向ID存储单元106中所存储的所有受电设备发出Zo指示。在该时间点,控制单元104知晓新的受电设备150是在时间Tc3所检测到的阻抗变化的原因。
以与图6B中从时间Tb5起的处理相同的方式,从时间Tc6起执行用于向受电设备和新的受电设备150进行输电的处理。另一方面,由于受电设备在S1633中不关闭充电显示,因此在每次新的受电设备150进入了输电范围201时不关闭充电显示,从而避免了受电设备的用户担心设备没有被成功充电。
如迄今为止所述,输电设备100区分受电设备和异物,在受电设备的情况下进行输电,并且在异物的情况下不进行输电。如果在S1134中禁止标志是“1”(S1134中为“否”),则控制单元104使错误处理单元进行工作(S1107)并且禁止进行输电。如此,在时间Tb4~Tb5内异物202进入输电范围201的情况下可以禁止进行输电。
此外,在S1311中SRES不一致的情况下(S1311中为“否”),通信单元115将禁止标志更新为“1”。这与不能接受“无线充电器”服务的BT装置进入了输电范围201并且执行了认证处理的情况相对应。在这种情况下,通信单元115以与异物202相同的方式应对BT装置,并且不进行输电。
此外,在受电设备没有返回预期应答的情况下,输电设备100根据图18所示的流程停止通信单元115。首先,在从受电设备没有接收到BT断开通知并且BT连接仍建立的情况下(S1807中为“是”),向受电设备发出BT断开通知(S1809)并且断开BT(S1802)。然后,将该受电设备的BT地址从ID存储单元106清除(S1803)。如果不存在连接的受电设备(S1801中为“是”),则输电设备100停止BT(S1805)。在存在连接的受电设备的情况下,处理返回至检测单元103所进行的操作(S1806)。
上述的没有返回预期应答的情况包括以下情况。例如,可以考虑受电设备由于某些原因而移动到通信范围200外、受电设备发生故障和输电设备100的通信单元115发生故障等。
·从受电设备没有接收到Zo指示应答(S1112中为“否”);
·没有接收到受电参数应答(S1125中为“否”);
·没有接收到输电能力判断应答(S1131中为“否”);
·没有接收到输电许可应答(S1136中为“否”);
·没有接收到Md-Z指示应答(S1150中为“否”);
·没有接收到充电电路连接应答(S1138中为“否”);
·没有接收到输电开始应答(S1140中为“否”);
·没有接收到Hi-Z指示应答(S1220中为“否”);
·没有接收到错误通知应答(S1404中为“否”);
·没有接收到错误清除通知应答(S1409中为“否”);以及
·没有接收到效率通知应答(S1123中为“否”)。
在BT由于信号环境的恶化因而断开的情况下(S1807中为“是”),输电也停止(S1808)。这是因为,在无法交换控制信号的情况下继续进行输电很危险。
在输电设备100无法执行下一预期处理的情况下,受电设备断开BT(S1640),清除ID存储单元119中的BT地址901(S1641),并且停止BT(S1642)。
上述的输电设备100无法执行预期处理的情况包括以下情况。例如,一个这种情况是输电范围201中所存在的受电设备被携带或移动到输电范围201和通信范围200这两者外的情况。这种情况也与受电设备或输电设备100发生故障的情况相对应。
·没有接收到输电能力判断(S1612中为“否”);
·没有接收到Hi-Z指示(S1614中为“否”、S1600中为“否”);
·没有接收到Zo指示(S1603中为“否”);
·没有接收到输电许可通知(S1617中为“否”);
·没有接收到充电电路连接指示(S1619中为“否”);
·没有接收到输电开始通知(S1620中为“否”);
·尽管受电量下降为0(S1629中为“是”),但没有接收到输电暂停通知(S1631中为“否”);
·尽管受电量下降为0,但没有接收到Md-Z指示(S1634中为“否”);
·尽管受电量下降为0,但没有接收到脉冲(S1636中为“否”);
·在S1606中没有接收到脉冲(S1606中为“否”);以及
·没有接收到错误清除通知(S1704中为“否”)。
另一方面,受电设备可以设置有用于向输电设备100通知当前的受电量的结构、诸如用于通信电力值、电压值或电流值等的结构等。在这种情况下,如果输电设备100检测到阻抗的变化、并且受电量的通知表示“0”或极小的值,则输电设备100判断为受电设备已移动到输电范围201外但在通信范围200内。由于不能以高效率进行输电,因此输电设备100还可以执行用于停止输电的处理。该结构还具有如下效果:减轻尽管阻抗发生改变但输电设备100仍传输大量电力的情况下施加于输电单元112的压力。
另一方面,在S1606中没有接收到脉冲的情况下(S1606中为“否”),受电设备将表示没有进行受电的不能受电通知发出至输电设备100(S1647),并且断开BT(S1640)。
另一方面,如果效率小于阈值(S1120中为“否”),则控制单元104将表示传输效率低于阈值(该效率低)的效率通知发出至受电设备101(S1121)。如果接收到效率通知(效率低)(S1609中为“否”),则受电设备断开BT(S1640)。
效果
如迄今为止所述,在检测到阻抗的变化时,输电设备100指示受电设备101变为受电天线123和输电天线114之间的电磁耦合弱的Hi-Z状态。然后通过在非耦合状态下执行Z检测,确认了异物202的存在。如此使得可以识别出在输电范围201中存在异物202和受电设备这两者并且禁止进行输电。即使在当前正进行输电的情况下,也可以检测到异物202并且可以禁止进一步的输电。
另外,通过采用将第二计时器设置为极短的时间量的结构,可以立即检测到异物202进入输电范围201,并且可以快速停止输电。另一方面,通过将第一计时器设置为与第二计时器相比更长的时间量,在没有进行输电并且BT没有启动的状态下,可以降低输电设备100所消耗的电力量。
另外,通过在输电设备100接收到询问应答消息的情况下(S1303中为“是”)将受电设备设置为Hi-Z来确认在输电范围201中是否存在异物。如此使得可以在存在异物的情况下向受电设备发出错误通知并且向受电设备通知禁止进行输电。
另外,输电设备100在S1116中所进行的效率计算之前执行确认。如此使得可以正确地执行效率计算。另一方面,输电设备100在时间Tb4~时间Tb5内执行效率计算,并且在该时间内异物202进入了输电范围201的情况下,输电设备100无法识别出异物202进入了输电范围201。然而,由于输电设备100在S1140的输电开始之前在S1132中执行确认,因此可以在开始输电之前识别出异物的进入,由此使得可以避免风险。
另外,即使在受电设备在S1631中接收到暂停通知并且暂时停止受电的情况下,充电显示也没有关闭,直到接收到错误通知为止。如此使得可以在受电暂时停止之后能够进行受电的情况下,保持充电显示开启。此外,在每次多个受电设备进入输电范围201时,充电显示没有关闭。
另外,受电设备在识别出受电设备自身存在于输电范围201中(S1514中为“是”)之后,执行BT认证处理。如此使得输电设备100可以识别出BT认证处理成功的受电设备存在于输电范围201中。
另外,在另一输电设备存在于输电范围201中的情况下,可以避免受电设备101连接至输电设备100并且从其它输电设备进行受电的情形。
此外,在受电暂时停止并且受电设备自身无法识别是否存在于输电范围201中的情况下,受电设备没有返回询问应答消息。如此,即使在检测到阻抗变化并且输电频繁地停止的状态下,输电设备100也可以正确地识别受电设备是否存在于输电范围201中,从而使得输电设备100可以与期望的受电设备实现通信控制。
另外,输电设备100经由比通信范围200窄的输电范围201中所使用的输电天线114来通知其自身的BT地址。此外,受电设备仅与具有通过受电天线123所获得的BT地址的输电设备100执行认证处理,因而可以避免与附近的其它输电设备建立BT连接的问题。
另外,如果剩余电池电力大于阈值(S1500中为“否”),则受电设备101变为Hi-Z。如此,不需要充电的受电设备不会影响输电设备100所执行的Z检测。另外,如果剩余电池电力大于阈值,则受电设备101没有与输电设备100建立BT连接,从而使得受电设备101和输电设备100可以节省电力。另外,如果剩余电池电力大于阈值(S1628中为“是”),则受电设备101将输电停止请求发送至输电设备100(S1644)。然后,在充电显示已关闭之后(S1645),向输电设备100发出充电应用将结束的通知(S1646),并且BT连接终止(S1640)。如此使得可以在受电设备满充电的情况下抑制BT消耗电力,并且不再需要交换控制信号,而这使得可以节省电力。
另外,在受电量下降为0(S1629中为“是”)并且没有接收到输电暂停通知(S1631中为“否”)的情况、没有接收到Md-Z指示(S1634中为“否”)的情况、以及没有接收到脉冲(S1636中为“否”)的情况下,受电设备在S1646中向输电设备100通知充电应用将结束。如此使得可以在受电设备已移动到输电范围外并且无法继续充电应用的情况下,结束充电应用并且防止系统进行误操作。
另外,在从输电设备100没有接收到下一预期指示或通知的情况下,受电设备停止通信单元115。如此使得可以防止系统进行误操作。此外,如果从受电设备没有接收到预期应答,则输电设备100停止通信单元115并且停止输电序列。如此使得可以防止系统进行误操作。
另外,在清除了错误并且重新开始输电(S1408)的情况、或者在暂时停止之后重新开始输电(S1148中为“是”)的情况下,输电设备100向受电设备发出Md-Z指示。如此使得受电设备可以在重新开始输电之前识别受电设备自身是否存在于输电范围中,而这样使得可以防止系统进行误操作。
另外,输电设备100在S1219中向ID存储单元106中所存储的所有受电设备发出Hi-Z指示。如此使得即使在存在多个受电设备的情况下输电设备100也可以检测异物。另外,在检测到阻抗的变化之后输电设备100启动通信单元115。如此消除了向通信单元115的浪费电力供给,而这样可以实现消耗电力的降低。
注意,上述的高电阻125可以包括与受电天线123中生成的高频电压相对应的频率中展现高阻抗的电容器。另外,还可以考虑省略与负载117相对应的高电阻125,其中在这种情况下,受电天线123处于开放状态并且没有电流流经受电天线123。换句话说,可以将受电天线123的阻抗设置得极高。
此外,结构可以如下:省略了高电阻125、中间电阻129和匹配电阻130,并且负载控制单元131实现这三者的功能。在这种情况下,负载控制单元131将根据负载117所消耗的电力而改变的负载阻抗(也就是说,在从负载控制单元131观看负载117的情况下的阻抗)转换成Hi-Z、Md-Z和Zo。此外,Z_init不必是给定的固定值,并且可以是针对这种固定值包含误差的值。例如,即使在该值是100欧姆±3%的情况下也可以实现相同的效果。
另外,受电设备在614的认证和加密密钥生成处理中,例如可以将表示受电设备自身能够接受“无线充电器”服务的“无线受电器(wireless power receiver)”的信息元素添加至询问应答消息,并且将该消息返回至输电设备100。具体地,可以存储表示“无线受电器”的信息作为用作BT标准中所定义的扩展询问应答(Extended Inquiry Response)信息元素其中之一的通用唯一标识符(UUID)。
通过仅与在所接收到的询问应答消息中包含该信息元素的应答的源执行认证处理,输电设备100可以避免与不能接受“无线充电器”服务的其它BT装置执行不必要的认证处理。UUID中所存储的信息元素可以是除“无线受电器”以外的元素,只要该元素表示设备与无线电力传送功能兼容即可。
以上说明了输电设备100作为主装置进行工作、并且受电设备基于询问消息的源的地址来判断是否发出询问应答消息。然而,作为代替,可以使用在S1313中生成加密密钥之前所交换的其它消息或者暗示来自从装置的应答的其它消息等。例如,可以使用在寻呼期间所交换的ID消息。即使在这种情况下,输电设备100也可以与输电范围201中所存在的受电设备101建立BT连接。
此外,尽管以上说明了通信单元115和通信单元118与BT标准兼容,但作为代替,可以使用诸如无线LAN或NFC等的其它通信标准。还可以使用利用与电力相同的频带来经由输电天线114和受电天线123交换控制信号的所谓的“带内(in-band)”通信。
如迄今为止所述,根据第一实施例的无线电力传送系统,可以以良好的方式识别输电范围中所存在的异物。据此,可以以更适当的方式控制输电。
第一变形例
第一实施例说明了输电设备100通过发送其自身的BT地址503来进行通知的结构。然而,第一变形例说明受电设备还使用负载调制来向输电设备100通知受电设备自身的BT地址(受电设备标识符)的结构。具体地,受电设备例如通过使天线拨动开关与谐振单元连接和断开来对输电设备100所传输的脉冲进行负载调制。据此,可以改变如从输电设备100所观看到的受电设备101的阻抗,因而受电设备可以将其自身的BT地址发送(通信)至输电设备。注意,在这种情况下,受电设备101在Md-Z状态期间发送其自身的BT地址。
图24是示出根据第一变形例的电力传送系统的整体结构的图。根据图24,输电设备100被配置成包括ID存储单元2400。注意,由于整体结构与第一实施例中的整体结构(图1)大致相同,因此以下将仅说明与图1中的部分有所不同的部分。将经由输电单元所检测到的受电设备的BT地址存储在ID存储单元2400中。
图20A和20B是示出根据第一变形例的输电设备的通信单元所进行的操作的流程图。注意,由于操作流程与第一实施例中的操作流程(图13A和13B)大致相同,因此以下将仅说明与图13A和13B中的部分有所不同的部分。
首先,输电设备100通过经由Z检测进行阻抗的变化的检测来获得受电设备的BT地址(S2000)。输电设备100将作为经由输电天线114所获得的受电设备的BT地址的BT地址900与应答ID存储单元109中所存储的BT地址进行比较(S2003),并且选择一致的BT地址(S2001)。应答ID存储单元109中所存储的BT地址是从经由通信单元115接收到的询问应答消息的头信息所获得的BT地址。
然后,输电设备100对所有一致的BT地址执行认证和加密密钥生成处理。如果在步骤S1514中不存在一致,则处理进入BT结束处理(S1800)。即使利用这种结构,输电设备100也可以识别出在输电范围201中存在受电设备。然后,输电设备100必定可以仅与输电范围201中所存在的受电设备建立BT连接。此外,在这种情况下,仅与输电范围201中所存在的受电设备执行从S1307起的认证处理,因而SRES必定一致(S2004)。
图21是根据第一变形例的输电设备的输电单元和检测单元所用的时序图。2100是受电设备的BT地址。具体地,在输电设备100在时间T3完成了传输其自身的BT地址503之后,受电设备101发送该受电设备的BT地址。输电单元112所传输的脉冲是向第一实施例的脉冲505(图5)添加了受电设备的BT地址2100的脉冲2101。检测单元103可以在时间T3~T4内经由受电单元中的负载调制电路来检测阻抗。通过采用这种结构,受电设备101可以识别出自身存在于输电设备100的输电范围201中。此外,输电设备100还可以识别出受电设备101存在于输电范围201中。因此,受电设备101可以仅向与输电范围201相对应的输电设备100发出询问应答消息。由于输电设备100以与图20A和20B所示相同的方式仅与输电范围201中所存在的受电设备执行认证处理,因此存在不会发生诸如与不能接受“无线充电器”服务的BT装置执行认证处理等的不必要处理的效果。
即使利用如下的结构也可以实现相同的效果,其中在该结构中,传输BT地址、公共密钥和随机数,其中BT地址、公共密钥和随机数是用作根据BT标准的一种安全简单配对(Secure Simple Pairing)的带外(OOB)的信息元素。
尽管以上说明了输电设备100传输电力502和BT地址503的结构,但作为代替,可以仅传输BT地址503。此外,尽管将输电设备100描述为间歇地传输脉冲,但即使在采用连续地传输脉冲的结构的情况下也可以实现相同的效果。
此外,以上将输电设备100描述为将其自身的BT地址经由输电天线114通信至受电设备。该通知可以通信执行了特定计算的BT地址。在输电设备100和受电设备之间共享特定计算不仅实现了与上述相同的效果,而且还提高了安全性。作为上述的特定计算的示例,可以给出用于求出BT地址和具有与该BT地址相同的6字节(48位)的位串的异或(XOR)的方法。此外,除BT地址外,还可以连同脉冲一起传输PIN码。采用可以适当改变PIN码的结构增加了加密密钥的强度并由此提高了安全性。
此外,以上将输电设备100描述为将其自身的BT地址经由输电天线114通知至受电设备。然而,结构还可以如下:代替BT地址,而是通信使得能够识别出输电设备100的其它信息。例如,可以传输随机生成的数字。在这种情况下,在时间Tb2~Tb3内传输随机数,并且输电设备100在箭头615所示的认证和加密密钥生成处理中将该随机数添加至询问消息。即使受电设备在S1513中将时间Tb2~Tb3内所接收到的随机数与添加至询问消息的随机数进行比较,也可以实现相同的效果。
以上将输电天线114和受电天线123描述为螺旋天线作为主要发出磁场的天线的示例;然而,作为代替,天线可以是盘旋状的,或者可被配置为螺旋形状和盘旋形状的组合。输电天线114和受电天线123还可以是主要发出电场的弯折天线。最后,尽管以上将输电天线114和受电天线123描述成被配置为施加频率为6.78MHz的电磁波,但作为代替,还可以采用诸如kHz带或13.56MHz等的其它频率。
第二变形例
即使通信单元115例如与除BT标准以外的诸如Wi-Fi等的通信标准兼容,也可以实现相同的效果。以下将说明在这种情况下所进行的操作。特别地,第二变形例说明了输电设备100和受电设备101的通信单元代替BT标准而采用Wi-Fi无线通信的结构。
以下说明将代替BT地址而参考MAC地址并且将代替询问消息而参考探测请求(ProbeRequest)消息。此外,关于ID存储单元119,这些说明将代替BT地址900而参考MAC地址900并且将代替BT地址901而参考MAC地址901。此外,假定在认证和连接处理中使用Wi-Fi联盟所定义的Wi-Fi直连服务(Wi-Fi Direct Service)。Wi-Fi直连服务是在用作接入点(AP)的终端和用作站(STA)的终端之间实现认证和连接处理的协议。
图22是示出根据第二变形例的输电设备的通信单元所进行的操作的流程图。图23A和23B是示出根据第二变形例的受电设备所进行的操作的流程图。该系统结构图与第一变形例中的系统结构图(图24)相同。同样,假定输电设备100和受电设备101以与第一变形例(图21)相同的方式发送各种标识符(在这种情况下为MAC地址)。
首先,通信单元115从脉冲获得受电设备的MAC地址(S2200)并且将该MAC地址存储在ID存储单元2400的MAC地址900中(S2201)。然后,通信单元115启动Wi-Fi(S2203)并且发送探测请求(ProbeRequest)消息(S2204)。
在S1507中接收到脉冲时,受电设备获得输电设备100的MAC地址(S2300),将该MAC地址存储在ID存储单元119的MAC地址900中(S2301),并且启动Wi-Fi(S2302)。然后,在接收到探测请求消息时(S2303中为“是”),受电设备将该地址存储在ID存储单元119的MAC地址901中(S2304)。然后,受电设备比较ID存储单元119中的这些MAC地址(S2305)。如果ID存储单元119中的MAC地址一致,则在S2306中将探测应答(ProbeResponse)消息发送至输电设备100。
在接收到探测应答消息时(S2205中为“是”),通信单元115将从所接收到的探测应答消息中获得的所有MAC地址都存储在应答ID存储单元109中(S2206)。然后,对应答ID存储单元109中所存储的MAC地址和ID存储单元2400中所存储的MAC地址900进行比较(S2207)。如果存在一致的MAC地址(S2208中为“是”),则通信单元115选择一致的MAC地址(S2210)并且将该地址存储在ID存储单元2400的MAC地址901中(S2212)。
注意,在输电设备100经由Wi-Fi来发送和接收控制信号的系统中,输电设备100应用作AP。例如,考虑在输电范围中存在多台受电设备并且输电设备100正向这多台受电设备进行输电的情况。在这些受电设备其中之一正用作AP、但然后该受电设备由于某种原因而移动到通信范围200外的情况下,该受电设备和输电设备100之间的Wi-Fi连接将断开。在这种情况下,正用作STA的输电设备100将不能与同样用作STA的其余受电设备交换控制信号。
然而,在连接处理结束之后,与Wi-Fi直连服务兼容的Wi-Fi终端可以以STA模式和AP模式中的任意模式起作用。因此,需要执行控制以使得输电设备100以AP模式起作用。因此,通信单元115根据Wi-Fi直连服务开始认证和连接处理(S2212)。这里,输电设备100声明其在以下的动作(Action)帧中将用作AP(S2213)。
在S2300中,受电设备可以识别出受电设备自身存在于输电设备100的输电范围201中。另一方面,通过接收探测应答消息,受电设备变得知晓可以进行Wi-Fi通信。因此,受电设备开始根据Wi-Fi直连服务的认证和连接处理(S2307)。然后,受电设备声明在以下的动作(Action)帧中将用作STA(S2308)。
在开始Wi-Fi直连服务之后,通信单元115共享与受电设备建立Wi-Fi连接所需的服务集标识符(SSID)和加密密钥等(以下称为“连接序列”)。这里,通信范围200中所存在的其它Wi-Fi终端还有可能恰好开始Wi-Fi直连服务。然而,输电设备100使用Wi-Fi以在向受电设备101进行输电时交换控制信号,因而除受电设备以外的设备进入同一网络在安全性方面带来了问题。
因此,在S2212中,在并非仅正执行连接序列的MAC地址是一致的MAC地址的情况下(S2214中为“否”),通信单元115使得仅输电范围201中所存在的受电设备能够执行连接序列。具体地,对S2208中一致的MAC地址进行过滤,并且仅与同一致的MAC地址相对应的受电设备执行认证和连接处理(S2216)。
同样,在S2309中,在并非仅正执行连接序列的MAC地址是一致的MAC地址的情况下(S2309中为“否”),受电设备对S1514中一致的MAC地址进行过滤(S2310)以使得仅输电范围201中所存在的受电设备101能够执行连接序列。然后,仅与同一致的MAC地址相对应的输电设备100执行认证和连接处理(S2311)。换句话说,由于在S2214中基于S2200中所获得的MAC地址来执行过滤,因此输电设备100可以仅与特定的受电设备执行认证和连接处理。另外,由于在S2310中基于S2300中所获得的MAC地址来执行发送设备过滤,因此可以仅与特定的单个输电设备100执行认证和连接处理。
尽管已将Wi-Fi直连服务标准作为用于执行认证和连接处理的协议的示例进行了说明,但作为代替,该协议可以是Wi-Fi直连标准。此外,结构如下:在通信单元是Wi-Fi兼容的情况下,如图21所示,输电设备100和受电设备101这两者都通信各自的标识符(MAC地址)。然而,即使在输电设备100和受电设备101中的仅一个进行标识符的通信的情况下,也可以实现相同的效果。
第三变形例
将说明输电设备1000和受电设备101的通信单元与蓝牙低功耗(BluetoothLowEnergy)标准(以下称为“BLE标准”)兼容的情况作为第三变形例。
图25是根据第三变形例的电力传送系统中所进行的无线连接处理所用的序列图。图26A和26B是示出根据第三变形例的电力传送系统中的受电设备所进行的操作的流程图。
在没有接收到脉冲的情况下,受电设备的通信单元发送作为BLE标准所定义的ADVERTISING(广播)消息的ADV_NONCONN_IND消息(序列2500)。ADV_NONCONN_IND消息通信受电设备所支持的服务的信息,并且是表示不允许经由BLE的连接的消息。另一方面,受电设备向该受电设备自身存在于其通信范围中的输电设备100通知受电设备支持“无线受电器”服务。
在接收到ADV_NONCONN_IND消息时,输电设备100可以识别出“无线充电器”服务可被提供至的受电设备存在于通信范围内。然而,由于ADV_NONCONN_IND消息表示不允许连接,因此不与受电设备执行连接处理。通过以这种方式进行工作,输电设备100可以避免与位于输电范围外的受电设备建立无线连接并且开始输电的情形。
另一方面,在接收到脉冲时(序列2501、S1507中为“是”),受电设备启动通信单元作为BLE标准广播方。然后,受电设备发送保持脉冲中所包含的输电设备100的BT地址的ADV_DIRECT_IND消息(序列2502、S2600)。ADV_DIRECT_IND消息是如下消息,其中该消息用于通信受电设备所支持的服务的信息并且使用地址指定允许进行BLE连接的对方。
换句话说,在受电设备确认出该受电设备自身存在于输电范围201中并且能够进行受电的情况下,受电设备没有发送ADV_NONCONN_IND。通过以这种方式进行工作,允许与输电设备100的连接,因而可以交换用于接收输电设备100所发送的电力的控制信号。此外,在将脉冲中所包含的输电设备100的BT地址存储在2501中的ADV_DIRECT_IND消息中,这样使得受电设备可以仅连接至该受电设备存在于其输电范围中的输电设备100。
然后,受电设备接收表示针对连接的请求的CONNECT_REQ消息(序列2503、S2601中为“是”)。在S1515中受电设备判断为没有连接至接收到脉冲的输电设备100的情况下(S1515中为“否”),受电设备判断为移动至配对处理以及包括用于生成对与输电设备100的通信进行加密所用的加密密钥的处理的认证处理(S2602)。
在受电设备从输电设备100没有接收到CONNECT_REQ消息的情况下(S2601中为“否”)、或者在认证失败的情况下(S1518中为“否”),在显示单元中显示错误消息。如此使得可以向受电设备的用户通知该设备无法进行充电。
注意,受电设备在序列2500中发送的消息可以是表示不允许进行连接的任何消息,并且作为代替,可以使用其它消息。例如,即使在采用可以提供与受电设备所支持的服务有关的信息并且表示不允许进行连接的ADV_SCAN_IND消息的情况下,也可以实现相同的效果。
其它实施例
还可以通过读出并执行记录在存储介质(例如,非瞬态计算机可读存储介质)上的计算机可执行指令以进行本发明的上述实施例中的一个或多个的功能的系统或设备的计算机和通过下面的方法来实现本发明的实施例,其中,该系统或设备的计算机通过例如从存储介质读出并执行计算机可执行指令以进行上述实施例中的一个或多个的功能来进行上述方法。该计算机可以包括中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)或其它电路中的一个或多个,并且可以包括单独计算机或单独计算机处理器的网络。例如可以从网络或存储介质将这些计算机可执行指令提供至计算机。该存储介质可以包括例如硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算机系统的存储器、光盘(诸如致密盘(CD)、数字多功能盘(DVD)或蓝光盘(BD)TM等)、闪速存储装置和存储卡等中的一个或多个。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明,但是应该理解,本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释,以包含所有这类修改、等同结构和功能。
本申请要求2013年7月29日提交的日本专利申请2013-157119的优先权,在此通过引用包含其全部内容。
Claims (28)
1.一种受电设备,包括:
受电部件,用于使用第一天线来从输电设备进行无线受电;
第一通信部件,用于使用所述第一天线来进行通信;以及
第二通信部件,用于使用与所述第一天线不同的第二天线来进行通信,
其中,所述第一通信部件与所述输电设备进行与标识信息有关的通信,
所述第二通信部件发送第一信号,以及
在所述第二通信部件发送了所述第一信号之后,在所述第二通信部件接收到第二信号的情况下,所述第二通信部件与和所述第一通信部件进行了与所述标识信息有关的通信的所述输电设备进行与受电控制有关的通信,其中所述第二信号表示来自与所述第一通信部件进行了与所述标识信息有关的通信的所述输电设备的对经由所述第二通信部件进行通信的请求。
2.根据权利要求1所述的受电设备,其中,
所述第二通信部件符合与蓝牙低功耗有关的标准。
3.根据权利要求2所述的受电设备,其中,
所述第一信号是与蓝牙低功耗有关的标准所定义的ADVERTISING消息其中之一。
4.根据权利要求2所述的受电设备,其中,
所述第一信号是与蓝牙低功耗有关的标准所定义的ADV_DIRECT_IND消息。
5.根据权利要求2所述的受电设备,其中,
所述第二信号是与蓝牙低功耗有关的标准所定义的CONNECT_REQ消息。
6.根据权利要求1所述的受电设备,其中,
所述第一通信部件接收与所述输电设备的标识信息有关的信号。
7.根据权利要求1所述的受电设备,其中,
所述第一信号包括与经由所述第一通信部件接收到的所述输电设备的标识信息有关的信号。
8.根据权利要求1所述的受电设备,其中,
经由所述第一通信部件的通信所使用的电磁波的频率和经由所述第二通信部件的通信所使用的电磁波的频率不同。
9.根据权利要求1所述的受电设备,其中,
在所述第二通信部件发送了所述第一信号之后,在所述第二通信部件接收到第二信号的情况下,所述第二通信部件与和所述第一通信部件进行了与所述标识信息有关的通信的所述输电设备进行认证处理的通信,其中所述第二信号表示来自与所述第一通信部件进行了与所述标识信息有关的通信的所述输电设备的对经由所述第二通信部件进行通信的请求。
10.一种输电设备,包括:
输电部件,用于使用第一天线来向受电设备进行无线输电;
第一通信部件,用于使用所述第一天线来进行通信;以及
第二通信部件,用于使用与所述第一天线不同的第二天线来进行通信,
其中,所述第一通信部件与所述受电设备进行与标识信息有关的通信,
所述第二通信部件从与所述第一通信部件进行了与所述标识信息有关的通信的所述受电设备接收第一信号,以及
在所述第二通信部件接收到所述第一信号之后,所述第二通信部件将表示对经由所述第二通信部件进行通信的请求的第二信号发送至与所述第一通信部件进行了与所述标识信息有关的通信的所述受电设备。
11.根据权利要求10所述的输电设备,其中,
所述第二通信部件符合与蓝牙低功耗有关的标准。
12.根据权利要求11所述的输电设备,其中,
所述第一信号是与蓝牙低功耗有关的标准所定义的ADVERTISING消息其中之一。
13.根据权利要求11所述的输电设备,其中,
所述第一信号是与蓝牙低功耗有关的标准所定义的ADV_DIRECT_IND消息。
14.根据权利要求11所述的输电设备,其中,
所述第二信号是与蓝牙低功耗有关的标准所定义的CONNECT_REQ消息。
15.根据权利要求10所述的输电设备,其中,
所述第一通信部件将与所述输电设备的标识信息有关的信号发送至所述受电设备。
16.根据权利要求10所述的输电设备,其中,
所述第一信号包括与经由所述第一通信部件接收到的所述输电设备的标识信息有关的信号。
17.一种受电设备的控制方法,所述受电设备包括:受电部件,用于使用第一天线来从输电设备进行无线受电;第一通信部件,用于使用所述第一天线来进行通信;以及第二通信部件,用于使用与所述第一天线不同的第二天线来进行通信,所述控制方法包括:
第一通信步骤,用于经由所述第一通信部件与所述输电设备进行与标识信息有关的通信;
发送步骤,用于经由所述第二通信部件发送第一信号;以及
第二通信步骤,用于在经由所述第二通信部件发送了所述第一信号之后,在经由所述第二通信部件接收到第二信号的情况下,与经由所述第一通信部件通信了所述标识信息的所述输电设备进行与受电控制有关的通信,其中所述第二信号表示来自经由所述第一通信部件通信了所述标识信息的所述输电设备的对经由所述第二通信部件进行通信的请求。
18.根据权利要求17所述的控制方法,其中,
所述第二通信部件符合与蓝牙低功耗有关的标准。
19.根据权利要求18所述的控制方法,其中,
所述第一信号是与蓝牙低功耗有关的标准所定义的ADVERTISING消息其中之一。
20.根据权利要求18所述的控制方法,其中,
所述第一信号是与蓝牙低功耗有关的标准所定义的ADV_DIRECT_IND消息。
21.根据权利要求18所述的控制方法,其中,
所述第二信号是与蓝牙低功耗有关的标准所定义的CONNECT_REQ消息。
22.一种计算机可读存储介质,用于存储程序,所述程序用于使计算机执行受电设备的控制方法,所述受电设备包括:受电部件,用于使用第一天线来从输电设备进行无线受电;第一通信部件,用于使用所述第一天线来进行通信;以及第二通信部件,用于使用与所述第一天线不同的第二天线来进行通信;所述控制方法包括:
第一通信步骤,用于经由所述第一通信部件与所述输电设备进行与标识信息有关的通信;
发送步骤,用于经由所述第二通信部件发送第一信号;以及
第二通信步骤,用于在经由所述第二通信部件发送了所述第一信号之后,在经由所述第二通信部件接收到第二信号的情况下,与经由所述第一通信部件通信了所述标识信息的所述输电设备进行与受电控制有关的通信,其中所述第二信号表示来自经由所述第一通信部件通信了所述标识信息的所述输电设备的对经由所述第二通信部件进行通信的请求。
23.一种输电设备的控制方法,所述输电设备包括:输电部件,用于使用第一天线来向受电设备进行无线输电;第一通信部件,用于使用所述第一天线来进行通信;以及第二通信部件,用于使用与所述第一天线不同的第二天线来进行通信,所述控制方法包括:
通信步骤,用于经由所述第一通信部件与所述受电设备进行与标识信息有关的通信;
接收步骤,用于经由所述第二通信部件,从与所述第一通信部件进行了与所述标识信息有关的通信的所述受电设备接收第一信号;以及
发送步骤,用于在接收到所述第一信号之后,将表示对经由所述第二通信部件进行通信的请求的第二信号发送至经由所述第一通信部件通信了所述标识信息的所述受电设备。
24.根据权利要求23所述的控制方法,其中,
所述第二通信部件符合与蓝牙低功耗有关的标准。
25.根据权利要求24所述的控制方法,其中,
所述第一信号是与蓝牙低功耗有关的标准所定义的ADVERTISING消息其中之一。
26.根据权利要求24所述的控制方法,其中,
所述第一信号是与蓝牙低功耗有关的标准所定义的ADV_DIRECT_IND消息。
27.根据权利要求24所述的控制方法,其中,
所述第二信号是与蓝牙低功耗有关的标准所定义的CONNECT_REQ消息。
28.一种计算机可读存储介质,用于存储程序,所述程序用于使计算机执行输电设备的控制方法,所述输电设备包括:输电部件,用于使用第一天线来向受电设备进行无线输电;第一通信部件,用于使用所述第一天线来进行通信;以及第二通信部件,用于使用与所述第一天线不同的第二天线来进行通信;所述控制方法包括:
通信步骤,用于经由所述第一通信部件与所述受电设备进行与标识信息有关的通信;
接收步骤,用于经由所述第二通信部件,从与所述第一通信部件进行了与所述标识信息有关的通信的所述受电设备接收第一信号;以及
发送步骤,用于在接收到所述第一信号之后,将表示对经由所述第二通信部件进行通信的请求的第二信号发送至经由所述第一通信部件通信了所述标识信息的所述受电设备。
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