JP2014155304A - 送電装置、送電システム、送電方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】受電装置が受電したことを示す受電通知を、受電装置から受信する受電通知受信手段と、受電通知を受信した場合に、受電装置へ送電する送電電力値を第1の電力に決定し、受電通知を受信しない場合に、受電装置への送電電力値を第1の電力に比べて小さい第2の電力に決定する電力決定手段と、電力決定手段により決定された電力を、無線により受電装置に送電する送電手段とを有することによって課題を解決する。
【選択図】図8
Description
特許文献1の技術においては、送電装置は、送電を行っていないスタンバイモード時に一定のパルス信号を発信することにより、数メートル以内に無線電力受信装置が存在するか否かを探索する。送電装置は、受電装置により送信された受電装置の固有IDに基づいて、給電対象の無線電力受信装置であるか否かを判別する。そして、送電装置は、給電対象の受電装置に電力信号を送る。
通信エリアが給電エリアより広い例については、ISO/IECの標準化団体より、1対Nの無線給電規格の標準化が進行している(非特許文献1,2参照)。この場合、送電装置は、無線電力受信装置に電力信号を伝送した後、無線電力受信装置から給電状態を通知してもらうことにより、無線電力受信装置が給電エリア内に位置しているか否かを判断することができる。
送電装置10は、受電装置20に無線で電力を送る。また、送電装置10は、受電装置20との間で給電のために必要なデータ通信を行う。受電装置20は、送電装置10から無線で電力を受ける。また、受電装置20は、送電装置10との間で給電のために必要なデータ通信を行う。
通信エリア40は、送電装置10と受電装置20の間においてデータ通信が実行可能なエリアである。通信エリア40は、給電エリア30よりも広い範囲であり、通信エリア40は、給電エリア30を包含している。
制御部110は、送電装置10全体を制御する。制御部110は、CPU111、ROM112、RAM113、HDD114及びUI115を含む。制御部110は、無線送信部120及び無線受信部130と内部バスで接続される。
なお、後述する送電装置10の機能や処理は、CPU111がROM112又はHDD114に格納されているプログラムを読み出し、このプログラムを実行することにより実現されるものである。
無線受信部130は、受電装置20からデータを受信する。無線受信部130は、受電コイル131及び復調回路132を含む。受電コイル131は、通信を行うための変調信号を受電装置20から受信する。復調回路132は、受電コイル131が受信した変調信号を復調する。
AC電源140は、交流電圧を送電コイル124及び電源供給部150に供給する。電源供給部150は、AC電源140が供給する交流電圧を直流電圧へ変換し、直流電圧を制御部110、無線送信部120及び無線受信部130に供給する。
制御部210は、受電装置20全体を制御する。制御部210は、CPU211、ROM212、RAM213、HDD214及びUI215を含む。制御部210は、無線送信部220及び無線受信部230と内部バスで接続される。
なお、後述する受電装置20の機能や処理は、CPU211がROM212又はHDD214に格納されているプログラムを読み出し、このプログラムを実行することにより実現されるものである。
無線受信部230は、電力を送電装置10から無線で受信する。無線受信部230は、受電コイル231、ダイプレクサー232、復調回路233、整流回路234、電圧安定化回路235及びバッテリー236を含む。受電コイル231は、送電装置10から変調信号を受信する。ダイプレクサー232は、受電コイル231が受信した変調信号を、通信を行うための変調信号と電力を送信するための変調信号に分ける。復調回路233は、ダイプレクサー232が分けた通信を行うための変調信号を復調する。整流回路234は、ダイプレクサー232が分けた電力を送信するための変調信号を整流して直流電圧を生成する。電圧安定化回路235は、整流回路234が生成した直流電圧を安定化する。
無線受信部230は、受電装置20が給電エリア30の内部に位置する場合に電力を受信する。無線受信部230は、受電装置20が給電エリア30の外側に位置する場合には、電力を受信しない。制御部210は、検出信号237の変化を監視することで、受電装置20が給電エリア30の内部に位置するか否かを検出する。
なお、本実施形態においては、無線受信部230が、送電装置10からの受電の有無を検出したが、送電の有無を検出する処理は、実施形態に限定されるものではない。例えば、電圧安定化回路235以外の回路が検出回路238を備えてもよい。また、他の例としては、検出回路238は、送電装置10からの受電電流の変化や、バッテリー236の充電容量の変化に基づいて、受電の有無を検出してもよい。
ここで、無線通信部は、WiFi(登録商標)やBluetooth(登録商標)等の無線規格に対応し、外部の装置との間でネットワーク通信を行う制御回路である。無線通信部による通信可能な距離は、無線送信部120や無線受信部130、無線受信部230や無線送信部220で行う通信エリア40よりも広いことを想定するが、通信距離には限定されないものとする。
1つのスーパーフレームは、S101(関連付け期間)、S102(電力伝送準備期間)及びS103(電力伝送期間)を含んでいる。なお、それぞれの期間は可変である。
S101において、送電装置10は、受電装置20へ受電要求の有無を確認する。受電装置20が受電を要求する場合には、処理はS102へ移行する。なお、S101からS102へ移行する期間も可変である。
S103において、送電装置10は、受電装置20へ電力を伝送する。S103において、受電装置20は、送電装置10からのリクエストフレームがなくても、フレームを送電装置10へ送信することができる。
フレームヘッダー310は、データ転送時の宛先等を示すものである。フレームヘッダー310は、ID311、フレームコントロール312、発信元アドレス313、行先アドレス314及びシーケンスナンバー315を含む。ID311は、無線給電システムでデータ通信を行うときに使われるIDである。
S201において、送電装置10は、受電装置20に対してデバイスIDを要求する。このとき、図5に示すフレームフォーマットのID311が利用される。これに対し、S202において、送電装置10は、受電装置20からデバイスIDを受信する。このとき、図5に示すフレームフォーマットのデバイスID3210が利用される。
次に、S205において、送電装置10は、電力伝送の準備を行う。次に、S206において、送電装置10は、受電装置20へ電力伝送を行う。S206における電力伝送後は、S207において、受電装置20は、適宜電力伝送状態を送電装置10に送信する。なお、S206における電力伝送後は、受電装置20は、送電装置10からのリクエストフレームがなくても送電装置10に情報を送信することができる。
なお、詳細については後述するが、本実施形態にかかる送電装置10は、受電装置20に電力伝送する電力レベルを、S207における受電装置20からの電力伝送状態により変動させる。
次に、S703において、CPU211は、無線送信部220を介して、電力を要求する場合には(S703でYes)、無線送信部220を介して、送電装置10に電力要求通知を送信する(S704)。一方、S703において、CPU211は、電力を要求しない場合には(S703でNo)、無線送信部220を介して、送電装置10に電力不要通知を送信し(S720)、処理を終了する。
例えば、受電装置20が給電エリア30内に存在するとする。この場合には、受電装置20は、送電装置10からの電力供給を受けることができる。したがって、この場合には、S705において、CPU211は、受電を検出することができる。一方で、受電装置20が給電エリア30の外側に存在するとする。この場合には、受電装置20は、送電装置10からの電力供給を受けることができない。したがって、この場合には、S705において、CPU211は、受電を検出することができない。
一定時間が経過している場合には(S708でYes)、CPU211は、送電装置10からの受電の有無を検出する(S709)。S709において、受電を検出した場合には、CPU211は、処理をS710へ進める。S710において、CPU211は、無線送信部220を介して、受電継続通知を送電装置10に送信する。ここで、受電継続通知は、受電を継続していることを通知するための情報であり、受電通知の一例である。また、S710の処理は、受電通知送信処理の一例である。
そこで、本実施形態の無線給電システムにおいては、受電装置20が継続して受電していることの送電装置10による確認を可能とすべく、受電装置20は、S708〜S710の処理により、定期的に継続受電通知を送電装置10に送信する。
このように、受電装置20は、送電装置10からの受電を検出した場合には、送電装置10に対して、受電していることを通知することができる。
S804において、CPU111は、無線受信部130を介して、受電装置20から、受電を要求することを示す電力要求通知を受信すると(S804でYes)、電力伝送の準備を行う(S805)。S804において、受電装置20から電力不要通知を受信した場合には(S804でNo)、CPU111は、電力伝送処理を終了する。
S807において、CPU111は、無線受信部130を介して、受電装置20から電力伝送開始通知を受信すると(S807でYes)、CPU111は、処理をS808へ進める。電力伝送開始通知は、受電通知の一例であり、S807において、電力伝送開始通知を受信する処理は、受電通知受信処理の一例である。
なお、送電装置10が受電装置20から電力伝送開始通知を受信するのは、受電装置20が給電エリア内に存在する場合に限られる。送電装置10は、上記処理により、受電装置20が給電エリア30内に存在することを確認するまでは、低電力レベルでの電力供給を行う。しがって、送電装置10による、受電装置20が受電できない状況における不要な電力伝送を抑制することができる。
図9は、送電装置10による送電電力の電力レベル(送電設定値)の切り替えタイミングを示す図である。図9において、横軸及び縦軸は、それぞれ時間及び送電電力の電力レベルを示している。図9に示すように送電装置10のCPU111は、電力伝送準備期間が完了すると、低電力レベルでの電力伝送を開始する。そして、CPU111は、電力伝送開始通知を受信すると、送電設定値を低電力レベルから通常電力レベルに切り替え、通常電力レベルでの電力伝送を開始する。
一方で、S809において、CPU111は、電力伝送終了通知を受信しない場合には(S809でNo)、処理をS810へ進める。S810において、CPU111は、前回の通知受信から一定時間内に受信継続通知を受信したか否かを確認する。ここで、一定時間は、送電装置10に予め設定されているものとする。なお、この一定時間は、受電装置20において、図7に示すS708にいて考慮する一定時間に基づいて決定されるのが好ましい。また、前回の通知受信とは、S810において確認する受電継続通知である。
このように、CPU111は、低電力レベルの電力の送電中において、一定時間の間受電継続通知を受信しない場合には、送電電力値を低電力レベルに変更する。なお、このとき、無線送信部120は、低電力レベルでの送電を行う。
次に、S812において、CPU111は、受電継続通知を受信した場合には(S812でYes)、処理をS808へ進める。S812において、CPU111は、受電継続通知を受信しない場合には(S812でNo)、処理をS813へ進める。S813において、CPU111は、電力伝送終了通知を受信した場合には(S813でYes)、処理をS814へ進める。一方、S813において、電力伝送終了通知を受信しない場合には(S813でNo)、処理をS812へ進める。
以上のように、本実施の形態にかかる送電装置10は、受電装置20が給電エリア30内に存在する場合に通常電力レベルの給電を行う一方、受電装置20が給電エリア30の外側に存在する場合には低電力レベルの給電を行う。これにより、無線給電システムにおいては、無線による給電において、送電装置から受電装置への不要な電力伝送を抑制することができる。
次に、無線給電システムの第1の変更例について説明する。図10は、第1の変更例にかかる送電装置10による電力伝送のタイミングチャートを示す図である。実施形態にかかる無線給電システムにおいては、送電装置10の無線送信部120は、給電エリア30の外側の受電装置20に対し、低電力レベルの送電を行うこととしたが、これに限定されるものではない。例えば、無線送信部120は、給電エリア30の外側に存在する受電装置20に対し、通常電力レベルの送電を間欠的に行うこととしてもよい。
具体的には、CPU111は、S808において、無線送信部120の送電電力値を、通常電力レベルに決定する。そして、CPU111は、間欠時間Tにおいて送電を停止することにより、無線送信部120に所定時間おきに間欠的に送電させる(送電制御処理)。ここで、間欠時間Tは、送電装置10に予め設定されているものとする。
図10に示すように、送電装置10のCPU111は、電力伝送準備が完了すると、通常電力レベルでの間欠伝送を開始する。そして、CPU111は、電力伝送開始通知を受信すると、通常電力レベルでの継続的な電力供給である継続伝送を開始する。
なお、本例においては、間欠時間Tが長くなる程、不要な電力伝送を抑制する効果が大きくなる。しかしながら、間欠時間Tが長くなると、受電装置20が給電エリア30内への移動タイミングと、送電装置10が電力伝送開始通知の受信タイミングのタイムラグが大きくなる。そこで、受電装置20が給電エリア30内に移動したことの検知後速やかに継続伝送を開始可能な時間間隔とするのが好ましい。
次に、第2の変更例について説明する。本実施の形態にかかる無線給電システムにおいては、送電装置10は、受電装置20から電力要求を受信した場合には、電力伝送開始通知を受信するまで、低電力レベルの電力伝送を継続する(図8のS807、S808)。このため、送電装置10は、受電装置20が給電エリア30内に移動するまで、他の受電装置20への送電を行うことができない。
これに対し、本変更例にかかる無線給電システムにおいては、送電装置10は、S808及びS811において、低電力レベルの電力伝送を継続する時間に対し、時間閾値を設定してもよい。ここで、時間閾値は、送電装置10に予め設定されているものとする。
この場合には、送電装置10のCPU111は、低電力レベルでの電力伝送を開始すると、低電力レベルでの電力伝送の送電時間を計測する。そして、送電時間が時間閾値以上となった場合には、CPU111は、無線送信部120に対し、受電装置20への電力伝送の停止を指示する。
なお、送電装置10は、受電装置20への電力伝送を停止した場合には、停止した旨を受電装置20に通知することとする。そして、受電装置20は、この通知を受けた場合に、電力伝送処理(図7)を終了する。これにより、受電装置20は、再度電力伝送処理(図7)を開始することができる。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
Claims (8)
- 受電装置が受電したことを示す受電通知を、前記受電装置から受信する受電通知受信手段と、
前記受電通知を受信した場合に、前記受電装置へ送電する送電電力値を第1の電力に決定し、前記受電通知を受信しない場合に、前記受電装置への送電電力値を第1の電力に比べて小さい第2の電力に決定する電力決定手段と、
前記電力決定手段により決定された電力を、無線により前記受電装置に送電する送電手段と
を有することを特徴とする送電装置。 - 前記送電電力値が前記第1の電力に決定された場合に、前記送電手段に前記第1の電力を継続して送電させ、前記送電電力値が前記第2の電力に決定された場合に、前記送電手段に前記第1の電力を所定時間おきに間欠的に送電させることにより、前記第2の電力を送電させる送電制御手段をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の送電装置。
- 前記送電制御手段は、前記送電手段が前記第2の電力を継続して送電する送電時間が時間閾値以上となった場合に、前記受電装置への送電を停止させることを特徴とする請求項2に記載の送電装置。
- 前記受電通知受信手段は、前記受電装置から定期的に前記受電通知を受信し、
前記電力決定手段は、前記送電手段による前記第1の電力の送電中において、一定時間の間、前記受電通知を受信しない場合に、前記送電電力値を前記第2の電力に変更することを特徴とする請求項1乃至3何れか1項に記載の送電装置。 - 無線により電力を供給する送電装置と、前記送電装置から受電する受電装置とを備える送電システムであって、
前記受電装置は、
前記送電装置から受電する受電手段と、
前記受電手段が受電した場合に、受電通知を前記送電装置に送信する受電通知送信手段と
を有し、
前記送電装置は、
前記受電通知を、前記受電装置から受信する受電通知受信手段と、
前記受電通知を受信した場合に、前記受電装置へ送電する送電電力値を第1の電力に決定し、前記受電通知を受信しない場合に、前記受電装置への送電電力値を第1の電力に比べて小さい第2の電力に決定する電力決定手段と、
前記電力決定手段により決定された電力を、無線により前記受電装置に送電する送電手段と
を有することを特徴とする送電システム。 - 送電装置が実行する送電方法であって、
受電装置が受電したことを示す受電通知を、前記受電装置から受信する受電通知受信ステップと、
前記受電通知を受信した場合に、前記受電装置へ送電する送電電力値を第1の電力に決定し、前記受電通知を受信しない場合に、前記受電装置への送電電力値を第1の電力に比べて小さい第2の電力に決定する電力決定ステップと、
前記電力決定ステップにおいて決定された電力を、無線により前記受電装置に送電する送電ステップと
を含むことを特徴とする送電方法。 - 無線により電力を供給する送電装置と、前記送電装置から受電する受電装置とを備える送電システムが実行する送電方法であって、
前記受電装置が前記受電装置から受電する受電ステップと、
前記受電ステップにおいて前記受電装置が受電した場合に、前記受電装置が受電通知を前記送電装置に送信する受電通知送信ステップと、
前記送電装置が、前記受電通知を、前記受電装置から受信する受電通知受信ステップと、
前記受電装置が、前記受電通知を受信した場合に、前記受電装置へ送電する送電電力値を第1の電力に決定し、前記受電通知を受信しない場合に、前記受電装置への送電電力値を第1の電力に比べて小さい第2の電力に決定する電力決定ステップと、
前記受電装置が、前記電力決定ステップにおいて決定された電力を、無線により前記受電装置に送電する送電ステップと
を含むことを特徴とする送電方法。 - コンピュータを、
受電装置が受電したことを示す受電通知を、前記受電装置から受信する受電通知受信手段と、
前記受電通知を受信した場合に、前記受電装置へ送電する送電電力値を第1の電力に決定し、前記受電通知を受信しない場合に、前記受電装置への送電電力値を第1の電力に比べて小さい第2の電力に決定する電力決定手段と
して機能させるためのプログラム。
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