JP2010239781A

JP2010239781A - 無線電力伝送システム、電力受信局装置、および電力送信局装置

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Publication number: JP2010239781A
Application number: JP2009085326A
Authority: JP
Inventors: Satoru Kazama; 哲風間; Yoshiyasu Nakajima; 善康中島; Kiyomi Shibata; 清己柴田; Yuki Tamura; 勇樹田村
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2010-10-21
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: US8786134B2; US20100264746A1; JP5556044B2

Abstract

【課題】電力送信局における送信電力を節減できるようにする。
【解決手段】無線送電システム(10,20)は、受電アンテナを介して受電した電力の電力レベルを取得する、受電電力測定部(206)と、受電アンテナを介して受電した電力の供給を受けて駆動するデバイス(250)において消費される消費電力の電力レベルを取得する、消費電力測定部(210)と、受電電力測定部により取得した電力レベルと、消費電力測定部により取得した電力レベルとの差分に基づいて、送電アンテナを介して送電する電力の電力レベルを制御する送電制御部(102)と、を含んでいる。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線電力供給に関し、特に、無線電力送信の制御に関する。

既知の無線電力送信システムでは、電力送信装置は電力受信装置に電磁波で電力を送信する。受電装置は、その受信した電力を変換して、電力を消費するそのデバイスまたは回路に供給する。

既知の無線給電システムにおいて、位置・向き検出部が、受電アンテナの位置及び向きを検出し、その検出した位置・向き情報を送電装置の制御部へ伝達する。その制御部は、受電アンテナの位置・向きで発生・受信する磁界強度が最適化されるように、送電コイルに流す電流の大きさ・位相・周波数等の制御目標値を決定し、駆動回路部を介して、制御目標値と等しい電流が送電コイルに流れるよう制御する。それによって、受電アンテナに対する常に効率の良い電力供給が可能となる。

ワイヤレス・センサ・ユニットとセンサ信号受信機とを備えるワイヤレス・センサ・システムが知られている。そのワイヤレス・センサ・ユニットは、検出対象を検出するセンサ部と、そのセンサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部と、電源部とを有する。電源部は、発電手段と、ワイヤレス送信された駆動電力を受信する電力受信部とを有する。ワイヤレス・センサ・ユニットは、電源監視部を有し、電力不足信号を送信して発電による電力が不十分な場合に、ワイヤレス給電を行わせる。

送電アンテナを有する体外ユニットと、この送電アンテナにより送電した電力を受電するための受電アンテナ、受電回路部及びカプセル内視鏡機能部を有するカプセル内視鏡と、を有するカプセル内視鏡システムが知られている。そのカプセル内視鏡システムは、カプセル内視鏡に、受電アンテナが受電した電力を検出する受電電力検出ユニット部と、カプセル内視鏡の撮像レートを変化させる撮像レート制御ユニット部とを含んでいる。撮像レート制御ユニット部は、受電電力検出ユニット部によって検出した受電電力が予め設定された設定閾値を下回った場合に、撮像レートを低速にするように制御する。それによって、無線給電システムから給電される電力の受電効率が低下した場合でも、カプセル内視鏡の駆動を停止させないように制御することができる。

既知の被検体内情報取得システムにおいて、カプセル型内視鏡の電源残量をカプセル型内視鏡内に設けた電源残量認識回路で認識して、この電源残量の情報を送信信号に重畳して、カプセル型内視鏡のＲＦ送信ユニットから被検体外部の受信装置に送信し、受信装置内に設けた電源残量検出回路において、この電源残量の情報を検出して、外部装置の表示ユニットに表示させる。

特開２００８−２８３７８９号公報特開２００５−１００１６４号公報特開２００８−２８４１６０号公報特開２００７− ６１１９１号公報

既知の無線電力送信システムにおいて、電力送信装置は一定の電力を電力受信装置に送信する。

発明者は、電力受信装置において消費電力が変化し消費電力が低下したとき、その受信した電力の一部は消費されず無駄になることがある、と認識した。また、発明者は、電力送信装置から電力受信装置までの距離が或る想定された距離よりも短い場合、電力受信装置において受信した電力の一部が無駄になることがある、と認識した。

さらに、発明者は、電力受信局における消費電力の変化に応じて電力送信装置における送信電力を調整することによって、送信電力のための供給電力を節減できる、と認識した。

本発明の目的は、電力送信局における送信電力を節減できるようにすることである。

本発明の観点（特徴）によれば、無線方式により送電アンテナから受電アンテナに電力を送電する無線送電システムは、その受電アンテナを介して受電した電力の電力レベルを取得する、受電電力測定部と、その受電アンテナを介して受電した電力の供給を受けて駆動するデバイスにおいて消費される消費電力の電力レベルを取得する、消費電力測定部と、その受電電力測定部により取得した電力レベルと、その消費電力測定部により取得した電力レベルとの差分に基づいて、その送電アンテナを介して送電する電力の電力レベルを制御する送電制御部と、を含んでいる。

本発明の特徴によれば、電力送信局における送信電力を節減できる。

発明の目的および利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素および組み合わせによって実現され達成される。
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、典型例および説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない、と理解すべきである。

図１は、本発明の実施形態による、電力送信局装置と、電力受信局としての情報端末または電子装置とを含む無線電力伝送システムを示している。を示している。図２は、マージン決定部の装置構成を示している。図３は、動作状態にあるデバイス（要素）とマージン電力の関係の例を示している。図４は、複数のデバイスにおけるデバイスの動作状態に応じたマージン電力の例を示している。図５は、図１の電力送信局装置と情報端末との間の送受信および処理の手順の例を示している。図６は、判定部による、電力送信局装置の判定部による送信電力の変化分または増減分の判定のための処理のフローチャートを示している。図７は、図１の無線電力伝送システムの変形を示しており、本発明の別の実施形態による、電力送信局装置と、電力受信局としての情報端末または電子装置とを含む無線電力伝送システムを示している。図８は、図５の手順の変形であり、図７の電力送信局装置と情報端末との間の送受信および処理の手順の例を示している。図９は、図１の無線電力伝送システムの別の変形を示しており、本発明のさらに別の実施形態による、電力送信局装置と、電力受信局としての情報端末または電子装置とを含む無線電力伝送システムを示している。図１０は、充放電回路によって実行される、バッテリの充電制御のための手順を示している。図１１は、図９の無線電力伝送システムの変形を示しており、本発明のさらに別の実施形態による、電力送信局装置と、電力受信局としての情報端末または電子装置とを含む無線電力伝送システムを示している。

本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図面において、同様のコンポーネントおよび素子には同じ参照番号が付されている。

図１は、本発明の実施形態による、電力送信局装置１０と、電力受信局としての情報端末または電子装置２０とを含む無線電力伝送システムを示している。

電力送信局装置１０は、制御部１０２、電力供給用の無線電力送信機１０４、メモリ１０６、無線通信用の送受信機（ＴＸ／ＲＸ）１６０、および電源回路１８０、等を含んでいる。無線電力送信機１０４は、送信用のアンテナＡＮＴを含んでいる。送受信機１６０は、無線通信用のアンテナＡＮＴに結合されている。電力送信局装置１０は、例えば、送受信機１６０を用いた無線ＬＡＮの基地局（ＡＰ）であってもよい。

情報端末２０は、制御部２０２、受電用の無線電力受信機２０４、受信電力測定器２０６、交流（ＡＣ）を直流（ＤＣ）に変換する電力変換器２０８、消費電力測定器２１０、マージン決定部２２０、判定部２３０、受信電力を利用または消費する複数のデバイス（コンポーネント、要素）または回路２５０、通信用の送受信機（ＴＸ／ＲＸ）２６０、等を含んでいる。要素２０４、２０６、２０８および２１０は、ユニットとしての電力受信部２８であってもよい。情報端末２０は、例えばパーソナル・コンピュータまたはＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）であってもよい。無線電力受信機２０４は、電力受信用のアンテナＡＮＴを含んでいる。送受信機２６０は、通信用のアンテナＡＮＴに結合されている。複数のデバイス２５０は、例えば、ＣＰＵ、ハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）、光ディスク・ドライブ（ＯＤＤ）、オーディオ装置（Ａｕｄｉｏ）、ＵＳＢポート（ＵＳＢｐｏｒｔ）、等のデバイス（要素）を含んでいる。制御部２０２、マージン決定部２２０および判定部２３０は、ＣＰＵによって実現される一部の機能であってもよい。

制御部１０２は、電力送信局装置１０の無線電力送信機１０４および送受信機１６０等の要素に制御信号ＣＴＬを供給する。制御部１０２は、情報端末２０から受信した判定結果、フィードバック情報または制御信号に従って無線電力送信機１０４の送信電力ｐｔを制御する。制御部１０２または送受信機１６０は、無線電力送信機１０４のターンオン／ターンオフを制御してもよい。

無線電力送信機１０４は、制御部１０２または送受信機１６０によってターンオンされて、制御部１０２の制御信号ＣＴＬに従って制御された例えば０．３ＧＨｚ〜１００ＧＨｚの周波数帯域の無変調の電磁波による電力をアンテナＡＮＴで送信または供給する。無線電力送信機１０４の最大送信出力電力は、例えば６０Ｗである。送受信機１６０と送受信機２６０は、無線電力送信機１０４の電力送信用の周波数とは異なる１つまたは２つの送受信用の無線周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚまたは２．４ＧＨｚ）で、例えば無線ＬＡＮ規格、ブルートゥース規格、ＮＦＣ（Near Field Communication）規格のような近距離通信規格に従って、互いに所要情報を搬送するＲＦ信号を送受信する。

制御部２０２は、情報端末２０の無線電力受信機２０４、受信電力測定器２０６、電力変換器２０８、消費電力測定器２１０、判定部２３０、複数のデバイス２５０および送受信機２６０等の要素に制御信号ＣＴＬを供給する。制御部２０２または送受信機２６０は、無線電力受信機２０４のターンオン／ターンオフを制御してもよい。

電力送信局１０の送受信機１６０は、制御部１０２から供給される送信電力レベルＰｔを表す情報を搬送するＲＦ信号を送信する。

情報端末２０の送受信機２６０は、電力送信局装置１０から送信電力レベルＰｔを表す情報を搬送するＲＦ信号を受信し、判定部２３０へ送信電力レベルＰｔを供給する。無線電力受信機２０４は、無線電力送信機１０４からの無変調の電磁波による電力をアンテナＡＮＴで受信し、そのアンテナＡＮＴを用いて受信した受信電力ｐｒを受信電力測定部２０６へ供給する。受信電力測定器２０６は無線電力受信機２０４からの受信電力ｐｒの強度を測定し、その受信電力レベルＰｒを判定部２３０に供給する。電力変換器２０８は、無線電力送信機１０４からの受信電力測定器２０６を介した受信交流（ＡＣ）電流を整流し平滑して直流（ＤＣ）電力を生成して、その電力ｐｄを複数のデバイス２５０に供給する。

消費電力測定器２１０は、複数のデバイス２５０の現在の消費電力ｐｄを測定し、その測定された消費電力ｐｄのレベルＰｄを判定部２３０に供給する。ここで、消費電力測定器２１０において測定される消費電力ｐｄは、デバイス２５０の短期間における消費電力平均値を示す。複数のデバイス２５０は、電力変換器２０８から消費電力測定器２１０を介して直流電力ｐｄの供給を受ける。マージン決定部２２０は、複数のデバイス２５０の各デバイス（要素）の動作状態とマージン電力レベルＰｍの関係を表すテーブルに従って複数のデバイス２５０の動作状態に応じて消費電力ｐｄの変動マージンを表すマージン電力レベル（値）Ｐｍを決定し、その決定されたマージン電力レベルＰｍを判定部２３０に供給する。ここで、マージンとはデバイス２５０の消費電力の変動分を吸収するための余裕分の電力を表す。

判定部２３０は、受け取った受信電力レベルＰｒ、消費電力レベルＰｄおよびマージン電力レベルＰｍと、電力伝送効率Ｅｔｒ（または送信電力レベルＰｔ）とに基づいて、電力送信局装置１０における送信電力レベルＰｔの所要の変化分（差分）または増減分ΔＰｔを計算し、その変化分ΔＰｔを送受信機２６０に供給する。送受信機２６０は、さらに、送信電力レベルＰｔの所要の変化分ΔＰｔを表す情報をフィードバック情報として電力送信局装置１０に送信する。

送受信機２６０の記憶領域またはメモリ・デバイス（２５０）は認証情報または識別情報（例えば、ＩＤ、パスワード）を保持している。送受信機２６０は、その認証情報を所要の情報とともに電力送信局装置１０へ送信する。

図２は、マージン決定部２２０の装置構成（configuration）を示している。図３は、動作状態にあるデバイス（要素）とマージン電力Ｐｍの関係の例を示している。図３に示されているマージン電力レベルＰｍは、ＣＰＵ以外のデバイスに対するマージン電力を示す。なお、ＣＰＵに対するマージン電力は、他のデバイスの動作状態に関係なく、例えば１０Ｗとする。

マージン決定部２２０は、デバイス動作検出部２２２および決定部２２４を含んでいる。デバイス動作検出部２２２は、複数のデバイス２５０の各デバイスの動作状態を検出し、動作状態にあるデバイスの種類に関する情報を決定部２２４に供給する。決定部２２４は、動作状態にあるデバイスに関する情報に従って、各デバイスの動作状態とマージン電力レベルＰｍの関係を表すテーブルに基づいて、マージン電力レベルＰｍを判定または算出する。

図４は、複数のデバイス２５０におけるデバイスの動作状態に応じたマージン電力レベルＰｍの例を示している。図４に示されているマージン電力レベルＰｍは、ＣＰＵ以外のデバイスに対するマージン電力を示す。なお、ＣＰＵに対するマージン電力は、他のデバイスの動作状態に関係なく、例えば１０Ｗとする。

図４の左側に示されているように、複数のデバイス２５０の中のＣＰＵのみが動作している場合、デバイス２５０全体は、ＣＰＵのマージン電力１０Ｗとその他のデバイスのマージン電力０．１Ｗとの合計Ｐｍ＝１０．１Ｗを必要とする。図４の右側に示されているように、ＣＰＵに加えて複数のデバイス２５０の中のハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）およびオーディオ装置が動作中である場合、デバイス２５０全体は、ＣＰＵのマージン電力１０Ｗとハードディスク・ドライブおよびオーディオ装置のマージン電力２Ｗとの合計Ｐｍ＝１２Ｗを必要とする。

図５は、図１の電力送信局装置１０と情報端末２０との間の送受信および処理の手順の例を示している。

図５に示されている処理手順は、例えば、ユーザの電源投入に応答して、電力送信局装置１０の制御部１０２が起動されることによって開始される。まず、電力送信局装置１０の制御部１０２は、送受信機１６０を起動またはイネーブルする。ステップ５０２において、制御部１０２または送受信機１６０は、無線電力送信機１０４を起動し初期化し、最小の送信電力ｐｔｍｉｎを送信するよう無線電力送信機１０４を制御する。無線電力送信機１０４は、最初、情報端末２０の送受信機２６０の動作に必要な最小の電力供給のための電力を送信する。一方、情報端末２０の受信電力測定器２０６、電力変換部２０８、消費電力測定器２１０および送受信機２６０は、常に動作可能状態になっている。無線電力受信機２０４は、最初、送受信機２６０の送受信に必要な最小の送信電力Ｐｔｍｉｎを電力送信局装置１０から受信して、その受信電力ｐｒにより動作を継続する。代替構成として、ユーザの電源投入に応答して、情報端末２０の制御部２０２または送受信機２６０は、最初、複数のデバイス２５０中の再充電可能なバッテリ（図示せず）からの給電を受けて起動してもよい。

ステップ５０４において、電力送信局装置１０の送受信機１６０は、制御部１０２からの要求に従って、電力受信局の認証情報または識別情報の要求のデータでＲＦキャリアを変調して、その認証情報の要求を搬送するＲＦ信号を周期的に送信する。情報端末２０の送受信機２６０は、認証情報の要求を搬送するＲＦ信号を受信し復調する。送受信機２６０はその要求を制御部２０２に供給してもよい。ステップ５３６において、情報端末２０の送受信機２６０は、制御部２０２の制御の下で、その要求に応答して情報端末２０の認証情報または識別情報（例えば、ＩＤ）を搬送するＲＦ信号を送信する。電力送信局装置１０の送受信機１６０は、認証情報を搬送するＲＦ信号を受信し復調し、その受信した認証情報を制御部１０２に供給する。制御部１０２は、その認証情報または識別情報をメモリ１０６に格納された認証情報または識別情報と比較することによって、情報端末１０を認証する。

情報端末１０の認証に成功した場合には、ステップ５０８において、制御部１０２は、初期の制御状態として最大送信電力ｐｔｍａｘを送信するよう無線電力送信機１０４を制御する。無線電力受信機２０４は、電力送信局装置１０から最大送信電力を受信して、その受信電力ｐｒによりデバイス２５０を動作させる。

一方、情報端末１０の認証に成功した場合には、情報端末１０から受信した情報は無視され処理されない。このように、電力送信局装置１０は情報端末１０の認証の結果に従って無線電力送信機１０４を制御する。それによって、権限のない装置によって不正に電力送信局装置１０が制御されるのを防止することができる。

ステップ５１０において、電力送信局装置１０の制御部１０２は、無線電力送信機１０４の現在の送信電力レベルＰｔに関する情報を送受信機１６０に供給する。送受信機１６０は、無線電力送信機１０４の現在の送信電力レベルＰｔに関する情報を搬送するＲＦ信号を情報端末２０に送信する。情報端末２０の送受信部２６０は、無線電力送信機１０４の送信電力レベルＰｔに関する情報を搬送するＲＦ信号を受信し復調し、その送信電力レベルＰｔの情報を判定部２３０に供給する。

ステップ５４２において、情報端末２０の判定部２３０は、消費電力測定器２１０からのデバイス２５０の消費電力レベルＰｄ、およびマージン決定部２２０からのマージン電力レベルＰｍに基づいて、情報端末２０における所要の電力レベル（Ｐｄ＋Ｐｍ）を決定する。次いで、判定部２３０は、受信電力測定器２０６の受信電力レベルＰｒ、情報端末２０の所要の電力レベル（Ｐｄ＋Ｐｍ）、受信した無線電力送信機１０４の送信電力レベルＰｔ、および電力受信効率Ｅｔｒに基づいて、無線電力送信機１０４の送信電力レベルＰｔの所要の変化または増減を判定する。ここで、伝送効率Ｅｔｒは、受信電力レベルＰｒを送信電力レベルＰｔで除算した値であり（Ｅｔｒ＝Ｐｒ／Ｐｔ）、情報端末２０と電力送信局装置１０との間の距離が例えば１〜２ｍの場合、例えば効率Ｅｔｒ＝０．５〜０．３３である。それによって、判定部２３０はその所要の変化分ΔＰｔの値を決定する（ΔＰｔ＝（Ｐｄ＋Ｐｍ−Ｐｒ）／Ｅｔｒ）。その変化分ΔＰｔの値は、正、負または０（０）の値を有する。次いで、判定部２３０は、その決定された所要の変化分ΔＰｔの値を判定結果または制御信号として送受信機２６０に供給する。

ステップ５４６において、情報端末２０の送受信機２６０は、その変化分ΔＰｔの値をフィードバック情報または判定結果として、その変化分ΔＰｔを搬送するＲＦ信号を電力送信局装置１０に送信する。電力送信局装置１０の送受信機１６０は、判定結果としての所要の変化分ΔＰｔの値を搬送するＲＦ信号を受信し復調し、変化分ΔＰｔの値を制御部１０２に供給する。

ステップ５１８において、電力送信局装置１０の制御部１０２は、その所要の変化分ΔＰｔの値に従って、無線電力送信機１０４の送信電力ｐｔの増減を制御する。

ステップ５２０において、電力送信局装置１０の無線電力送信機１０４は制御された送信電力レベルＰｔに従って送信電力ｐｔを送信する。ステップ５２２において、制御部１０２は、現在の送信電力レベルＰｔに関する情報を送受信機１６０に供給する。送受信機１６０は、無線電力送信機１０４の現在の送信電力レベルＰｔに関する情報を搬送するＲＦ信号を情報端末２０に送信する。

ステップ５２４において、電力送信局装置１０の送受信機１６０は、制御部１０２からの要求に従って、電力受信局の認証情報の要求を搬送するＲＦ信号を周期的に送信する。ステップ５４８において、情報端末２０の送受信機２６０は、認証情報の要求を搬送するＲＦ信号を受信し復調し、その要求に応答して情報端末２０の認証情報を搬送するＲＦ信号を送信する。電力送信局装置１０の送受信機１６０は、認証情報を搬送するＲＦ信号を受信し復調し、その受信した認証情報を制御部１０２に供給する。制御部１０２は、その認証情報をメモリ１０６に格納された認証情報と比較することによって、情報端末１０を認証する。

ステップ５５６において、情報端末２０の制御部２０２または送受信機２６０は、認証情報の要求を受信したかどうかを判定する。認証情報を受信したと判定された場合は、手順はステップ５４２に戻る。ステップ５２６において、電力送信局装置１０の制御部１０２は、認証情報を受信したかどうかを判定する。認証情報を受信したと判定された場合は、手順はステップ５４６に戻る。即ち、制御部１０２は変化分ΔＰｔの値の受信待ち状態になる。

電力送信局装置１０および情報端末２０は、図５のステップ５１８〜５２６およびステップ５４２〜５５６を繰り返す。

ステップ５２６において認証情報を受信しなかったと判定された場合は、ステップ５２８において、電力送信局装置１０の制御部１０２または送受信機１６０は、無線電力送信機１０４を初期化し、最小の送信電力ｐｔｍｉｎを送信するよう無線電力送信機１０４を制御する。ステップ５３０において、無線電力送信機１０４は、情報端末２０の送受信機２６０の送受信に必要な最小の送信電力ｐｔｍｉｎを送信する。

ステップ５３２において、電力送信局装置１０の送受信機１６０は、制御部１０２からの要求に従って、電力受信局の認証情報の要求を搬送するＲＦ信号を周期的に送信する。

図６は、判定部２３０によって実行される、送信電力レベルＰｔの変化分または増減分ΔＰｔの判定のための処理のフローチャートを示している。

図６を参照すると、ステップ６０２において、判定部２３０は、無線電力送信機１０４の送信電力レベルＰｔの変化分または増減分ΔＰｔを次の式で求める。
変化分ΔＰｔ＝（消費電力Ｐｄ＋マージンＰｍ−受信電力Ｐｒ）／効率Ｅｔｒ
効率Ｅｔｒ＝受信電力Ｐｒ／送信電力Ｐｔ

ステップ６０４において、判定部２３０は、変化分ΔＰｔが正の値か（＞０）どうかを判定する。それが正の値でないと判定された場合は、ステップ６０６において、判定部２３０は、変化分ΔＰｔが負の値か（＜０））または負の許容誤差Δより小さいか（＜−Δ）どうかを判定する。

ステップ６０４において変化分ΔＰｔが正の値であると判定された場合は、ステップ６１２において、判定部２３０は、送信電力Ｐｔの変化分ΔＰｔを増加分と判定する。ステップ６０６において変化分ΔＰｔが負の値であるまたは負の許容誤差−Δより小さいと判定された場合は、ステップ６１４において、判定部２３０は、送信電力Ｐｔの変化分ΔＰｔを減少分と判定する。許容誤差Δは、送信電力Ｐｔを不必要に頻繁に変更することを回避するためのもので、例えば０．１Ｗである。ステップ６０６において変化分ΔＰｔが負の値でないまたは負の許容誤差Δより小さくないと判定された場合は、ステップ６１６において、判定部２３０は、送信電力Ｐｔの変化分ΔＰｔを無変化（０）と判定する。

図７は、図１の無線電力伝送システムの変形を示しており、本発明の別の実施形態による、電力送信局装置１２と、電力受信局としての情報端末または電子装置２２とを含む無線電力伝送システムを示している。

図７において、電力送信局装置１２は、図１の構成要素１０２〜１０６、１６０および１８０に加えて、判定部１３０を含んでいる。情報端末２２は、図１の構成要素２０２〜２２０、および２５０〜２６０を含んでいる。この場合、情報端末２２は判定部２３０を含まない。判定部１３０は、判定部２３０と同様の形態で判定を行う。

情報端末２２の送受信機２６０は、受信電力測定器２０６、消費電力測定器２１０およびマージン決定部２２０から、受信電力レベルＰｒ、消費電力レベルＰｄおよびマージン電力レベルＰｍを表す情報を受け取って、それらの情報を搬送するＲＦ信号を電力送信局装置１２に送信する。電力送信局装置１２の送受信機１６０は、そのＲＦ信号を受信し復調し、受信電力レベルＰｒ、消費電力レベルＰｄおよびマージン電力レベルＰｍを表す情報を判定部１３０に供給する。判定部１３０は、制御部１０２から送信電力レベルＰｔを表す情報を受け取る。

判定部１３０は、受信電力レベルＰｒ、消費電力レベルＰｄおよびマージン電力レベルＰｍと、電力伝送効率Ｅｔｒ（または送信電力レベルＰｔ）とに基づいて、電力送信局装置１２における送信電力Ｐｔの所要の変化分ΔＰｔを計算し、その変化分ΔＰｔを判定結果、フィードバック情報または制御信号として制御部１０２に供給する。制御部１０２は、判定部１３０から受け取った変化分ΔＰｔに従って無線電力送信機１０４の送信電力ｐｔを制御する。

図７のその他の要素および動作は図１のものと同様である。

図８は、図５の手順の変形であり、図７の電力送信局装置１２と情報端末２２との間の送受信および処理の手順の例を示している。

図８を参照すると、ステップ５０２〜５０８および５２０〜５２４、およびステップ５３６および５４６は、図５のものと同様である。図８に示された処理手順において、図５のステップ５１０、５２０および５２２の実行を省略することができる。

ステップ５４３において、情報端末２２の送受信機２６０は、受信電力測定器２０６から受信電力レベルＰｒ、消費電力測定器２１０から消費電力レベルＰｄ、およびマージン決定部２２０からマージン電力レベルＰｍを受け取り、それらの情報を送信情報として決定する。

ステップ５４４において、情報端末２２の送受信機２６０は、受信電力レベルＰｒ、消費電力レベルＰｄおよびマージン電力レベルＰｍを表す情報を搬送するＲＦ信号を送信局装置１２に送信する。電力送信局装置１２の送受信機１６０は、それらの情報を搬送するＲＦ信号を受信し復調し、その情報を判定部１３０に供給する。

ステップ５１９において、電力送信局装置１２の判定部１３０は、消費電力レベルＰｄ、マージン電力レベルＰｍ、受信電力レベルＰｒ、送信電力レベルＰｔおよび電力受信効率Ｅｔｒに基づいて、無線電力送信機１０４の送信電力レベルＰｔの所要の変化を判定しその所要の変化分ΔＰｔの値を決定する（ΔＰｔ＝（Ｐｄ＋Ｐｍ−Ｐｒ）／Ｅｔｒ）。次いで、判定部１３０は、その決定された所要の変化分ΔＰｔの値を判定結果または制御信号として制御部１０２に供給する。制御部１０２は、その変化分ΔＰｔの値に従って、無線電力送信機１０４の送信電力の増減を制御する。

ステップ５２６〜５３２およびステップ５５６は図５のものと同様である。

電力送信局装置１２および情報端末２２は、図８のステップ５１９〜５２６およびステップ５４３〜５５６を繰り返す。

図１および７の情報端末２０、２２の複数のデバイス２５０の消費電力の変動が比較的緩やかでその変動分がマージンによって吸収される場合は、図１および７の実施形態によって、電力送信局装置１０および１２の送信電力が節電形態で制御される。

また、情報端末２０、２２に小容量の再充電可能なバッテリを設けてもよい。回路２５０の消費電力Ｐｄが瞬間的に急激に増大した場合または電力変換器２０８の供給電圧が瞬間的に閾値より低くなった場合に、そのようなバッテリの供給電力Ｐｂによってその瞬間的電力不足または電圧低下を補償することができる。例えば、電力送信局装置１０および１２が送信電力の変化分ΔＰｔに追従できない程度に、情報端末２０、２２の複数のデバイス２５０において消費電力レベルＰｄが急激に大きく変動した場合においても、情報端末２０の複数のデバイス２５０の誤動作を防止することができる。

図６のフローチャートは、判定部１３０によっても実行される。

図９は、図１の無線電力伝送システムの別の変形を示しており、本発明のさらに別の実施形態による、電力送信局装置１０と、電力受信局としての情報端末または電子装置２４とを含む無線電力伝送システムを示している。

図９において、情報端末２４は、図１の構成要素２０２〜２６０に加えて、充放電回路２７２、電力残量検出器２７４および再充電可能なバッテリ２７６を含んでいる。再充電可能なバッテリ２７６は小容量のバッテリであってもよい。電力残量検出器２７４は、バッテリ２７６の電力残量レベルＰｂｌをその出力電圧値に基づいて検出する。充放電回路２７２は、受信電力測定器２０６から受信電力レベルＰｒに関する情報を受け取り、消費電力測定器２１０から消費電力レベルＰｄに関する情報を受け取り、電力残量検出部２７４からバッテリ２７６の電力残量レベルＰｂｌに関する情報を受け取る。充放電回路２７２は、それらの情報に従って、バッテリ２７６への充電電力ｐｃまたは電流の供給を制御し、バッテリ２７６から複数のデバイス２５０への直流供給電力ｐｂの供給を制御する。

それによって、受信電力レベルＰｒと消費電力レベルＰｄの差（Ｐｒ−Ｐｄ）が閾値以下またはゼロ（０）になって、無線電力受信機２０４の受信電力ｐｒによってデバイス２５０の消費電力ｐｄを瞬間的に満たせない場合が生じても、バッテリ２７６からの供給電力ｐｂによってそれを瞬間的に補償することができる。

バッテリ２７６の電力残量レベルＰｂｌが閾値Ｐｂｔｈ以下になったとき、充放電回路２７２は、バッテリ２７６の充電に必要な充電電力レベルＰｃを決定し、その充電電力レベルＰｃに関する情報を判定部２３０に供給する。

判定部２３０は、受信電力レベルＰｒ、消費電力レベルＰｄおよびマージン電力レベルＰｍと、充電電力レベルＰｃと、電力伝送効率Ｅｔｒ（または送信電力レベルＰｔ）とに基づいて、電力送信局装置１０における送信電力レベルＰｔの所要の変化分ΔＰｔを計算する（ΔＰｔ＝（Ｐｄ＋Ｐｍ＋Ｐｃ−Ｐｒ）／Ｅｔｒ）。判定部２３０は、その変化分ΔＰｔを送受信機２６０に供給する。送受信機２６０は、さらに、送信電力レベルＰｔの所要の変化分ΔＰｔを表す情報をフィードバック情報として電力送信局装置１０に送信する。

充放電回路２７２は、受信電力Ｐｒの変化分ΔＰｒを判定し、その変化分ΔＰｒが増加であり、受信電力レベルＰｒと充電電力レベルＰｃに基づいて充電電力ｐｃが確保できる（Ｐｒ−Ｐｄ＞Ｐｃ）と判定された場合に、バッテリ２７６の充電を開始する。電力残量検出部２７４によって検出されたバッテリ２７６の充電量が満杯になるかまたは充電に必要な電力Ｐｃ（受信電力測定器２０６の受信電力レベルＰｒと消費電力測定器２１０の消費電力レベルＰｄの差）が閾値Ｐｃｔｈ以下になったとき、充放電回路２７２はバッテリ２７６の充電を停止する。

図９のその他の要素および動作は図１のものと同様である。

図１０は、充放電回路２７２によって実行される、バッテリ２７６の充電制御のための手順を示している。

図１０を参照すると、ステップ７０２において、充放電回路２７２は、電力残量検出器２７４によって検出されたバッテリ２７６の電力残量レベルＰｂｌが閾値Ｐｂｔｈ以下であるかどうかを判定する。閾値以下であると判定されるまで、ステップ７０２が繰り返される。

ステップ７０２において電力残量レベルＰｂｌが閾値以下であると判定された場合、充放電回路２７２は、ステップ７０４において、バッテリ２７６を充電するのに必要な充電電力レベルＰｃを判定部２３０に供給する。

ステップ７０６において、充放電回路２７２は、受信電力測定器２０６の受信電力レベルＰｒと消費電力測定器２１０の消費電力レベルＰｄの差に基づいて、バッテリ２７６を充電するのに必要な充電電力Ｐｃは確保できるかどうか（Ｐｒ−Ｐｄ＞Ｐｃ）を判定する。必要な充電電力Ｐｃが確保できると判定されるまで、ステップ７０２が繰り返される。

ステップ７０６において必要な充電電力Ｐｃが確保できると判定された場合は、ステップ７０８において、充放電回路２７２は、バッテリ２７６の充電を開始し、充電期間において判定部２３０への充電電力レベルＰｃの供給を停止する。デバイス２５０およびバッテリ２７６の消費電力レベルＰｄは、消費電力測定器２１０によって測定される。

ステップ７１０において、充放電回路２７２は、受信電力測定器２０６の受信電力レベルＰｒと消費電力測定器２１０の消費電力レベルＰｄの差に基づいて、バッテリ２７６を充電するのに必要な充電電力レベルＰｃは確保できているかどうかを判定する。受信電力レベルＰｒと消費電力レベルＰｄの差（Ｐｒ−Ｐｄ）が閾値以下またはゼロ（０）になった場合は、必要な充電電力レベルＰｃが確保できないと判定される。必要な充電電力レベルＰｃが確保できないと判定された場合は、手順はステップ７１４に進む。

ステップ７１０において必要な充電電力レベルＰｃが確保できていると判定された場合は、ステップ７１２において、充放電回路２７２は、電力残量検出器２７４によって検出されたバッテリ２７６の電力残量レベルＰｂｌに基づいて、バッテリ２７６の電力残量レベルＰｂｌが満杯かどうかを判定する。満杯でないと判定された場合は、手順はステップ７１０に戻る。満杯であると判定された場合は、手順はステップ７１４に進む。必要な充電電力レベルＰｃが確保できなくなるまで、またはバッテリ２７６の電力残量レベルＰｂｌが満杯になるまで、ステップ７１０および７１２は繰り返される。

ステップ７１４において、充放電回路２７２は、バッテリ２７６の充電を停止する。その後、手順はステップ７０２へ戻る。

このようにしてデバイス２５０の消費電力レベルＰｄが瞬間的に増大した場合または電力変換器２０８の供給電圧ｐｄが瞬間的に閾値より低くなった場合に、そのようなバッテリ２７６の供給電力レベルＰｂによってその瞬間的電力不足を補償することができ、情報端末２０の複数のデバイス２５０の誤動作を防止することができる。

図５の手順は、図９の無線電力伝送システムにも適用される。
この場合、図５のステップ５４２において、情報端末２４の判定部２３０は、バッテリ２７６を含むデバイス２５０の消費電力レベルＰｄ、マージン電力レベルＰｍ、および充放電回路２７２からの所要の充電電力レベルＰｃに基づいて、情報端末２０における所要の電力レベル（Ｐｄ＋Ｐｍ＋Ｐｃ）を決定する。次いで、判定部２３０は、受信電力レベルＰｒ、情報端末２０の所要の電力レベル（Ｐｄ＋Ｐｍ＋Ｐｃ）、無線電力送信機１０４の送信電力レベルＰｔ、および電力受信効率Ｅｔｒに基づいて、無線電力送信機１０４の送信電力レベルＰｔの所要の変化または増減を判定する。次いで、判定部２３０は、その決定された変化分ΔＰｔの値を判定結果として送受信機２６０に供給する。

図６のフローチャートは、判定部２３０によっても実行される。
この場合、図６のステップ６０２において、判定部２３０は、無線電力送信機１０４の送信電力レベルＰｔの変化分または増減分ΔＰｔを次の式で求める。
変化分ΔＰｔ＝（消費電力Ｐｄ＋マージンＰｍ＋充電電力Ｐｃ−受信電力Ｐｒ）／効率Ｅｔｒ
効率Ｅｔｒ＝受信電力Ｐｒ／送信電力Ｐｔ

図１１は、図９の無線電力伝送システムの変形を示しており、本発明のさらに別の実施形態による、電力送信局装置１６と、電力受信局としての情報端末または電子装置２６とを含む無線電力伝送システムを示している。

図１１において、電力送信局装置１６は、図１の構成要素１０２〜１０６、１６０および１８０に加えて、判定部１３０を含んでいる。情報端末２６は、図９の構成要素２０２〜２２０、および２５０〜２７６を含んでいる。この場合、情報端末２６は判定部２３０を含まない。判定部１３０は、図９の判定部２３０と同様の形態で判定を行う。

情報端末２６の送受信機２６０は、受信電力測定器２０６、消費電力測定器２１０、マージン決定部２２０および充放電回路２７２から、受信電力レベルＰｒ、消費電力レベルＰｄ、マージン電力レベルＰｍ、および所要の充電電力レベルＰｃを表す情報を受け取って、それらの情報を搬送するＲＦ信号を電力送信局装置１６に送信する。電力送信局装置１６の送受信機１６０は、そのＲＦ信号を受信し復調し、受信電力レベルＰｒ、消費電力レベルＰｄ、マージン電力レベルＰｍおよび所要の充電電力レベルＰｃを表す情報を判定部１３０に供給する。判定部１３０は、さらに、制御部１０２から送信電力レベルＰｔを表す情報を受け取る。

判定部１３０は、受信電力レベルＰｒ、消費電力レベルＰｄ、マージン電力レベルＰｍおよび充電電力レベルＰｃと、電力伝送効率Ｅｔｒ（または送信電力レベルＰｔ）と、に基づいて、電力送信局装置１６における送信電力レベルＰｔの所要の変化分ΔＰｔを計算し、その変化分ΔＰｔを制御部１０２に供給する。制御部１０２は、その変化分ΔＰｔに従って無線電力送信機１０４の送信電力ｐｔの増減を制御する。

図１１のその他の要素および動作は図７または９のものと同様である。

図８の手順は、図１１の無線電力伝送システムにも適用される。
この場合、図８のステップ５４３において、情報端末２６の送受信機２６０は、受信電力測定器２０６から受信電力レベルＰｒ、消費電力測定器２１０から消費電力レベルＰｄ、マージン決定部２２０からマージン電力レベルＰｍを受け取り、充放電回路２７２から所要の充電電力レベルＰｃを受け取り、それらの情報を送信情報として決定する。

ステップ５４４において、情報端末２６の送受信機２６０は、受信電力レベルＰｒ、消費電力レベルＰｄ、マージン電力レベルＰｍおよび所要の充電電力レベルＰｃを表す情報を搬送するＲＦ信号を送信局装置１６に送信する。

ステップ５１９において、電力送信局装置１６の判定部１３０は、受信電力レベルＰｒ、消費電力レベルＰｄ、マージン電力レベルＰｍ、充放電回路２７２の所要の充電電力レベルＰｃ、および無線電力送信機１０４の送信電力レベルＰｔに基づいて、無線電力送信機１０４の送信電力レベルＰｔの変化または増減を判定しその変化分ΔＰｔの値を決定する。次いで、判定部２３０は、その決定された変化分ΔＰｔの値を判定結果として送受信機２６０に供給する。制御部１０２は、その変化分ΔＰｔの値に従って、無線電力送信機１０４の送信電力の増減を制御する。

このように、図１および７の情報端末２４、２６の複数のデバイス２５０の消費電力の変動が比較的急激でその変動分がマージンによって吸収されない場合でも、図９および１１の実施形態によって、電力送信局装置１０および１６の送信電力が節電形態で制御される。

ここで挙げた全ての例および条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明および概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例および条件に限定することなく解釈すべきであり、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換および変形を施すことができると理解すべきである。

１０、１２、１６電力送信局装置
２０、２２、２４、２６情報端末
１０２制御部
１０４無線電力送信機
１０６メモリ
１８０電源
１６０送受信機
２０２制御部
２０４無線電力受信機
２０６受信電力測定器
２０８電力変換器
２１０消費電力測定器
２２０マージン決定部
２３０判定部
２５０複数のデバイス
２６０送受信機

Claims

無線方式により送電アンテナから受電アンテナに電力を送電する無線送電システムであって、
前記受電アンテナを介して受電した電力の電力レベルを取得する、受電電力測定部と、
前記受電アンテナを介して受電した電力の供給を受けて駆動するデバイスにおいて消費される消費電力の電力レベルを取得する、消費電力測定部と、
前記受電電力測定部により取得した電力レベルと、前記消費電力測定部により取得した電力レベルとの差分に基づいて、前記送電アンテナを介して送電する電力の電力レベルを制御する送電制御部と、
を有する無線送電システム。
さらに、前記消費電力測定部により取得した電力レベルから、前記受電電力測定部により取得した電力レベルを減算することにより前記差分を取得する差分取得部を有し、
前記送電制御部は、前記差分取得部により取得された差分が所定の閾値を超える場合に、前記送電アンテナを介して送電する電力の電力レベルを増加させる、
ことを特徴とする、請求項１に記載の無線送電システム。
前記デバイスの所定の動作状態ごとに消費電力の変動分を示すマージン電力の電力レベルを記憶させるマージン記憶部と、
前記デバイスの動作状態を取得する動作状態取得部と、
前記動作状態取得部により取得された動作状態に対応するマージン電力の電力レベルを前記マージン記憶部から取得するマージン取得部と、
を有し、
前記差分取得部は、前記マージン取得部により取得されたマージン電力の電力レベルを前記消費電力測定部により取得した電力レベルに加算して得た合計電力レベルから、前記受電電力測定部により取得した電力レベルを減算することにより前記差分を取得する、
ことを特徴とする、請求項２に記載の無線送電システム。
電力送信機の送電アンテナから無線方式により送電される電力を受電アンテナで受電する無線電力受電装置であって、
前記受電アンテナを介して受電した電力の電力レベルを取得する、受電電力測定部と、
前記受電アンテナを介して受電した電力の供給を受けて駆動するデバイスにおいて消費される消費電力の電力レベルを取得する、消費電力測定部と、
前記受電電力測定部により取得した電力レベルと、前記消費電力測定部により取得した電力レベルとの差分に基づいて、前記送電アンテナを介して送電する電力の電力レベルを制御する制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記制御信号生成部により生成された前記制御信号を、無線送電用の周波数帯域とは異なる周波数帯域を用いて前記電力送信機へ送信する、制御信号送信部と、
を有する無線電力受電装置。
無線方式により送電アンテナから受電アンテナへ電力を送電する電力送信機であって、
無線送電用の周波数帯域とは異なる周波数帯域を用いて、前記受電アンテナを有する無線電力受電装置からＲＦ信号を受信する受信部と、
前記受信部を用いて、前記無線電力受電装置における受電電力の電力レベルを取得する、受電電力取得部と、
前記受信部を用いて、前記無線電力受電装置における受電電力の供給を受けて駆動するデバイスの消費電力の電力レベルを取得する消費電力取得部と、
前記受電電力取得部により取得した電力レベルと、前記消費電力取得部により取得した電力レベルとの差分に基づいて、前記送電アンテナを介して送電する電力の電力レベルを制御する、送電制御部と、
を有する電力送信機。