JP2015012633A - 受電装置、制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 無線電力伝送において、受電装置の内部に過大な電圧が入力されるのを防ぐこと。
【解決手段】 電力を受電するアンテナを有し、無線により、送電装置から電力を受電する受電装置が提供される。受電装置は、アンテナと受電した電力が供給される負荷との間の回路に入力される電圧を検出し、その電圧が所定の閾値より大きい場合、その電圧を下げるようにアンテナと負荷との間のインピーダンスを調整する。
【選択図】 図５

Description

本発明は無線電力伝送技術に関する。

近年、無線電力伝送システムの技術開発が広く行われている。特許文献１には、受電アンテナと直流電力を生成する電力生成部のインピーダンス整合をとることで、電力を高効率に伝送する技術が記載されている。

特開２０１２-１３９０１０号公報

無線電力伝送システムの実際の運用について、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、１つの送電装置から複数台の受電装置への送電を行う場合について考える。図１０は一般的な送電装置の内部構成の一例を示すブロック図である。図１０において、１０００はＥ級アンプ１００１の電源となる定電圧源である。１００２はＥ級アンプ１００１によってＡＣ変換された電力が直流の定電圧源１０００に戻らないようにするチョークコイルであり、１００３及び１００４は共振コイル１００５と共振する共振キャパシタである。１００６及び１００７は送電アンテナコイル１００８に対する整合素子である。１００９は定電圧源や、Ｅ級アンプの発振源１０１０を制御する機能を有するＣＰＵ等の制御部である。このような回路において、ＣＰＵは、定電圧源に含まれる不図示の電圧検出機能と電流検出機能との少なくともいずれかの出力から、Ｅ級アンプに必要な電流を供給できるように、定電圧源１０００の電圧を調整する。

ここで、送電装置１００が２台の受電装置１０１及び１０２に送電している図１（ａ）の状態から、図１（ｂ）に示すように、１台の受電装置１０２が取り去られた場合について検討する。このときの、送電装置１００における定電圧源１０００の出力電圧と送電アンテナコイルの交流電圧の変動、及び取り去られていない受電装置１０１の受電アンテナコイルの交流電圧の変動の一例を図１１に示す。図１１において、点線は送電装置１００の定電圧源１０００の直流出力電圧、細実線は送電アンテナコイルの交流電圧、太実線は取り去られなかった受電装置１０１の受電アンテナコイルの交流電圧を示している。また、（１）は、２台の受電装置１０１及び１０２が受電状態にある期間であり、時刻ｔ０は受電装置１０２が取り去られた時刻を示している。（３）は、受電装置１０２が取り去られた後に受電装置１０１に安定的に電力が供給されている期間であり、（２）は、（１）の状態から（３）の状態への遷移期間を示している。

送電装置１００の送電アンテナコイル及びＥ級アンプは、２台の受電装置１０１及び１０２に送電中に、１台の受電装置１０２が取り去られた時刻ｔ０の直後に、取り去られた受電装置１０２へ供給されるはずだった電力が過剰分となり、過電圧状態になる。ＣＰＵは、取り去られた受電装置１０２への送電分と、余剰電力により送電電流が低下するため、定電圧源１０００の電圧を低下させる（時刻ｔ１）。ＣＰＵは、その後、取り去られていない受電装置１０１への送電に必要な電流値に合わせ、定電圧源１０００の電圧を調整する（時刻ｔ２）。

この時、送電アンテナコイルにおける交流電圧は、細実線で示すように過電圧で電圧上昇した後、定電圧源１０００の出力の降下とともに降下を始め、（３）の定常状態の電圧に調整される。取り去られていない受電装置１０１の受電アンテナコイルの電圧は、受電装置１０２が取り去られた直後、送電装置の送電アンテナコイルと１対１の状態になり、相互インダクタンスｍで結合されるため、過電圧状態になる。特に、取り去られた受電装置１０２の受電電力が大きく、取り去られていない受電装置１０１の受電電力が小さかった場合には、受電装置１０２を取り去った後の過電圧状態における電圧が大きくなる。この場合、取り去られていない受電装置１０１の受電アンテナコイル、整合素子、整流回路等、さらには整流回路に接続される定電圧源が、過電圧により破壊される可能性があった。なお、複数の受電装置に送電中に受電されている受電装置が取り去られた場合だけでなく、位置制御を行っているモータ等の駆動装置の駆動状態から停止状態への変化等によっても、送電装置からの送電電力量が急激に変化しうる。したがって、このような装置へ給電している場合においても、他の受電装置は過電圧によって破壊される可能性があった。

特許文献１にはインピーダンス整合をとることにより無線電力伝送の高効率化を図っているが、このような、受電装置の内部に過大な電圧が入力されうることについては考慮されていなかった。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、無線電力伝送において、受電装置の内部に過大な電圧が入力されるのを防ぐことを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明による受電装置は、無線により、送電装置から電力を受電する受電装置であって、電力を受電するアンテナと、前記アンテナと受電した電力が供給される負荷との間の回路に入力される電圧を検出する検出手段と、前記電圧が所定値より大きい場合、当該電圧を下げるように前記アンテナと前記負荷との間のインピーダンスを調整する調整手段と、を有する。

本発明によれば、無線電力伝送において、受電装置の内部に過大な電圧が入力されるのを防ぐことができる。

無線電力伝送を行うシステムの構成例を示す図。 受電装置の構成例を示すブロック図。 送電装置と２つの受電装置とが実行する処理を示すシーケンス図。 受電装置の制御部の処理を示すフローチャート。 受電装置の検出部の処理を示すフローチャート。 受電装置の整合部の処理を示すフローチャート。 第一記憶部に記憶される情報を概略的に示す図。 第二記憶部に記憶される情報を概略的に示す図。 第三記憶部に記憶される情報を概略的に示す図。 従来の送電装置の構成の一例を示すブロック図。 従来の無線電力伝送システムにおける、送電アンテナコイルの交流電圧と、送電装置の定電圧源の出力直流電圧と、取り残された受電装置の受電アンテナコイルの交流電圧の変化の一例を示す図。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

（システム構成）
図１（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係る無線電力伝送を行うシステムの構成例を示す図である。図１（ａ）及び（ｂ）において、１００は送電装置であり、１０１は第一の受電装置、１０２は第二の受電装置である。図１（ａ）は、送電装置１００は第一の受電装置１０１および第二の受電装置１０２に無線により電力を送信し、第一の受電装置１０１および第二の受電装置１０２は、送電装置１００から無線により電力を受電している状態にあることを示している。一方、図１（ｂ）は、第二の受電装置１０２が、そのユーザによって取り去られるなどによって、送電装置１００の送電範囲（不図示）の外に移動した状態を示している。

（受電装置の構成）
図２は、本実施形態の受電装置の構成例を示すブロック図である。２００は受電アンテナである。２０１は整合回路であり、受電アンテナのインピーダンスと整流回路２０２から負荷２０４を見たインピーダンス（以後、負荷インピーダンスという）を整合させる機能を有する。整合回路はコンデンサなどの素子によって構成され、受電装置は、このような整合回路を複数保持し、これを負荷インピーダンスや、入力電圧に応じて切り替えてインピーダンスを調整する能力を有する。例えば、本実施形態では、整合回路は１０組の素子の組み合わせを有し、負荷インピーダンスに応じて、１０組の組み合わせから、適切な１組を設定できるものとする。

２０３は定電圧回路であり、整流回路の出力である直流電圧を、負荷２０４が動作する直流電圧のレベルに変換し、供給する。本実施形態では、定電圧回路２０３は負荷２０４に５ボルトの直流電圧を供給するものとする。２０５は整合部である。整合部２０５は後述する処理によって、上述の１０組の組み合わせから１つを選択することで、受電アンテナのインピーダンスを調整し、例えば、負荷インピーダンスに整合させる機能を持つ。２０６は検出部であり、整流回路と定電圧回路２０３との間の電圧である、定電圧回路２０３への入力電圧を検出する。また検出部２０６は定電圧回路２０３と負荷２０４の間の電圧値、電流値（以後、出力電圧、出力電流という）を検出する機能をも有する。

２０７は通信部であり、送電装置の不図示の通信部との間で、電力伝送に関する制御信号の送信と受信との少なくともいずれかを行う。本実施形態では、通信部２０７はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）４．０規格（以後ＢＴ４．０という）に対応しているものとする。２０８は第一記憶部であり、検出部２０６が検出する入力電圧に関する所定値を記憶する。２０９は第二記憶部であり、複数の負荷インピーダンスと、それらに最適な整合回路のＩＤとを記憶する。２１０は第三記憶部であり、受電装置の動作状態を記憶する。２１１は第一タイマであり、受電装置が現在受電している受電電力を送電装置に通知する時間間隔を規定する。２１２は第二タイマであり、整合部２０５が、整合回路が保持する整合素子の組み合わせを選択する時間間隔を規定する。なお、第二タイマのタイムアウト値は、例えば、第一タイマのタイムアウト値よりも小さい値に設定される。２１３は制御部であり、受電装置全体の制御を行う。

図７は第一記憶部２０８に記憶される情報を概略的に示す図である。第一記憶部２０８は、定電圧回路２０３が安定して動作する入力電圧の電圧範囲、すなわち所定の閾値を記憶する。なお、図７の数値の単位はボルトである。図７において、７００は第一閾値であり、定電圧回路２０３が安定動作するための入力電圧の上限値である。また、７０１は第二閾値であり、定電圧回路２０３が安定動作するための入力電圧の下限値である。図７によれば、定電圧回路２０３は、入力電圧が３０ボルトから５ボルトの間であれば、上述の出力電圧（５ボルト）を安定して出力できることを示している。

図８は第一の受電装置の第二記憶部２０９に記憶される情報を概略的に示す図である。第二記憶部２０９では、負荷２０４の消費電力に対応した負荷インピーダンスと、最適な整合回路ＩＤを記憶している。本実施形態では第一の受電装置１０１は最大消費電力が１０ワットであるとする。よって、第二記憶部２０９には、消費電力が１０ワット以下の場合について、付加インピーダンスと最適な整合回路ＩＤとの組み合わせが記憶される。

図８において、８００は受電電力であり、本実施形態では負荷２０４の消費電力を示す。８０１は負荷インピーダンスの範囲であり、８０２は各負荷インピーダンスの範囲に対応付けられた整合回路ＩＤである。ここでは、複数の負荷インピーダンスの範囲のそれぞれに対して、最適な整合回路の組み合わせに関する識別情報が整合回路ＩＤとして記憶されている。

ここで、具体例として、受電電力が９ワット以上で１０ワットより小さい場合を例に、図８に示される、第二記憶部２０９が記憶する情報について説明する。受電電力が９ワットの場合、出力電圧が５ボルトであるため、負荷インピーダンスは５ボルトの２乗を９ワットで除算した２．８オームである。また、受電電力が１０ワットの場合、同様に、負荷インピーダンスは５ボルトの２乗を１０ワットで除算した２．５オームである。したがって、負荷インピーダンスが２．５オームより大きく２．８オーム以下の場合、インピーダンス整合がとれる整合回路ＩＤは「１」となる。このとき、受電アンテナと整流回路とのインピーダンス整合がとれた状態であり、電圧および電力の反射がないため、高効率な電力伝送が可能となる。また、インピーダンス整合が取れない場合の入力電圧は、受電アンテナのインピーダンスと負荷インピーダンスとの差に応じて変化するが、本実施形態では、負荷インピーダンスが小さいほど入力電圧は小さくなるとする。すなわち、負荷インピーダンスを小さくすることで、入力電圧を小さくすることができる。

図９は第三記憶部２１０に記憶される情報を概略的に示す図である。図９において、９００は整合回路ＩＤであり、設定すべき整合回路の識別子を記憶する。本実施形態では、入力電圧と第一記憶部２０８に記憶された電力の閾値との比較結果により、整合部２０５の動作モードが決定されるようにする。ここで、例えば、第一の動作モードは、インピーダンス整合を取り、高効率な電力伝送を実行するためのモードであり、第二の動作モードは入力電圧を小さくし、過剰な入力電圧が定電圧回路２０３に印加されないようにするモードである。なお、第二の動作モードでは入力電圧を小さくすることが目的であるため、インピーダンス整合という観点では整合はとれていないことに留意すべきである。

第三記憶部２１０において、動作モードを示す値が「０」の場合は第一の動作モードを示し、「１」の場合は第二の動作モードを示すものとする。９０２は次の動作モードであり、この値は、入力電圧と第一記憶部２０８に記憶された電力の閾値との比較結果から導かれる。９０１は現在の動作モードであり、これは、例えば、その前の周期における入力電圧と第一記憶部２０８に記憶された電力の閾値との比較結果に応じて決定されたものである。９０３は負荷インピーダンスを示す。図９には、第一の受電装置の第三記憶部２１０に処理の進行と共に逐次的に記憶された情報が示されている。すなわち、状態９０４において、次の動作モードが第一の動作モードであり、その第一の動作モードにしたがってインピーダンス整合が取られた結果、状態９０５に示すように、整合回路ＩＤが４から５に変更されたことを示している。同様に、状態９０５で動作した後に、状態９０６になり、状態９０６の後に状態９０７に、それぞれ移行したことを示している。なお、本実施形態では、説明の簡単のために過去の状態について第三記憶部２１０に記憶されているように説明するが、過去の状態については記憶されている必要はなく、状態は上書き更新されてもよい。

本実施形態では、初期状態で第一の受電装置の受電電力は６．５ワットであるとする。第三記憶部２１０はこの初期状態（９０４）について記憶している。第三記憶部２１０に記憶された情報（９０４）によれば、負荷インピーダンスは出力電圧である５ボルトの２乗を受電電力６．５ワットで除算した３．８オームである。第二記憶部２０９を参照すれば、負荷インピーダンス３．８オームに適した整合回路ＩＤは「４」であるため、第三記憶部２１０に記憶された情報（９０４）の整合回路ＩＤも「４」となる。これは負荷インピーダンスが３．８オームの時は整合回路ＩＤが「４」を設定すべきであることを示している。

（システム及び受電装置の動作）
続いて、図３から図６を用いて、システム、特に受電装置の動作について説明する。図３はシステムの動作を示すシーケンス図を、図４は受電装置の制御部２１３の処理例のフローチャートを、図５は受電装置の検出部２０６の処理例のフローチャートを、図６は受電装置の整合部２０５の処理例のフローチャートを、それぞれ示している。

まず、最初に、第一の受電装置の受電電力を６．５ワット、第二の受電装置の受電電力を１３．５ワットとし、送電装置はその合計である２０ワットを送電しているものとする（Ｆ３０１）。制御部２１３は第一タイマを起動し（Ｓ４０１）、続いて第二タイマを起動する（Ｓ４０２）。第二タイマがタイムアウトすると（Ｓ４０２でＹＥＳ）、制御部２１３は検出部２０６を動作させる（Ｓ４０４）。

検出部２０６は、Ｓ４０２でタイムアウトしたのは第一タイマではない（Ｓ５００でＮＯ）ため、現在の状態（初期状態、図９の９０４）から、次の状態へ動作モードを更新する（Ｓ５０１）。具体的には、現在の状態９０４における次の動作モード９０２は「０」であるため、更新後の状態９０５における現在の動作モード９０１が「０」に設定される。そして、検出部２０６は、更新後の状態９０５における次の動作モードを決定するために、定電圧回路２０３へ入力される入力電圧を検出する（Ｓ５０２）。

そして、検出部２０６は、Ｓ５０２で検出した入力電圧値と、第一記憶部２０８に記憶された第一閾値とを比較する。負荷２０４が充電回路と充電地で構成されるような、負荷の変動が比較的緩やかなアプリケーションの場合は、通常、急激にインピーダンスの不整合が発生することはない。よってここでは入力電圧は第一記憶部２０８に記憶した安定して動作する電圧範囲（第一閾値以下で第二閾値以上）であるとする（Ｓ５０３及びＳ５０５でＮＯ）。このとき、検出部２０６は、定電圧回路２０３が安定動作しており、整合部２０５を第一の動作モードで動作させてインピーダンス整合をとることで、伝送効率を向上させることができると判断する。したがって、検出部２０６は、更新後の状態９０５における次の動作モード９０２を「０」として（Ｓ５０４）、処理を終了する。

図４に戻り、制御部２１３は、続いて、整合部２０５を動作させる。整合部２０５は、第三記憶部２１０に記憶された情報の動作モードを参照する（Ｓ６００）。第三記憶部２１０に記憶された情報９０５によれば、次の動作モードは「０」である（Ｓ６０１でＮＯ）。したがって、整合部２０５は、インピーダンス整合が取れるように整合回路を選択すると判断し（Ｓ６０２）、続いて、現在の動作モードを参照する。第三記憶部２１０に記憶された情報９０５によれば、現在の動作モードは「０」である（Ｓ６０３でＮＯ）。このため、整合部２０５は、定電圧回路２０３の出力電圧と受電電力とから負荷インピーダンスを算出する（Ｓ６０４）。ここで、負荷２０４の状態が変化したこと等によって、受電電力（消費電力）が上述の６．５ワットから５．５ワットに減少したものとする。このとき、負荷インピーダンスは５ボルトの２乗を５．５ワットで除算した４．５オームである。そして整合部２０５は、第三記憶部２１０に記憶された状態９０５における負荷インピーダンスを「４．５」に更新する。

そして、整合部２０５は、第二記憶部２０９の整合回路ＩＤを参照し（Ｓ６０５）、負荷インピーダンスが４．５オームの時に最適な整合回路ＩＤを検索する。図８によれば、負荷インピーダンスが４．２オーム以上で５オームより小さい場合は、整合回路ＩＤは「５」が適していることがわかる。続いて、整合部２０５は、現在の整合回路ＩＤを把握するために第三記憶部２１０に記憶された情報９０４における、整合回路ＩＤを参照する（Ｓ６０６）。

情報９０４によれば、現在設定されている整合回路ＩＤは「４」であり、Ｓ６０５で検索した「５」とは異なる。したがって、整合部２０５は、現在の負荷インピーダンスと現在の整合回路ＩＤの関係から受電インピーダンス整合がとれていないと判断し（Ｓ６０７でＮＯ）、第二記憶部２０９から適した整合回路ＩＤである「５」を選択する（Ｓ６０８）。そして、整合部２０５は第三記憶部２１０の更新後の状態９０５における整合回路ＩＤを「５」に設定した（Ｓ６０９）後に、整合回路を設定し（Ｓ６１０）、処理を終了する。

一方、Ｓ６０７において、現在の負荷インピーダンスと現在の整合回路ＩＤとでインピーダンス整合がとれていると判断した場合は（Ｓ６０７でＹＥＳ）、整合回路を変更する必要がないため、そのまま処理を終了する。このように、整合部２０５は、第一の動作モードでは、負荷の消費電力が変化したことによる負荷インピーダンスの変化に対してインピーダンス整合のとれる整合回路を選択することで、電力伝送の高効率化を図る。

図４に戻り、制御部２１３は、整合部２０５の処理が終了すると、第一タイマがタイムアウトしたかを判断する（Ｓ４０６）。第一タイマがタイムアウトしていなければ（Ｓ４０６でＮＯ）、上述のＳ４０２からＳ４０５の処理を再度実行し、整合回路を選択及び設定する。

一方、制御部２１３は、第一タイマがタイムアウトした場合（Ｓ４０６でＹＥＳ）、検出部２０６を動作させる（Ｓ４０７）。この場合、検出部２０６は、第一タイマがタイムアウトしたため（Ｓ５００でＹＥＳ）、定電圧回路２０３の出力電圧および出力電流を検出し、それらを乗算して受電電力を算出する（Ｓ５０６）。ここでは、出力電圧は５ボルト、出力電流は１．１アンペアを検出し、受電電力として５．５ワットを検出したとする。

続いて、検出部２０６は、通信部２０７を起動する（Ｓ５０７）。そして、検出部２０６は、送電装置１００の不図示の通信部と無線接続を行った後、送電装置１００に対して検出した受電電力を通知する（Ｓ５０８）。具体的には、受電装置１０１から送電装置１００へ、ＢＴ４.０規格において規定されているＡｄｖｅｒｔｉｓｉｎｇパケットの一種であるＡＤＶ＿ＩＮＤパケットを送信する（Ｆ３０２）。ＡＤＶ＿ＩＮＤパケットは、ＢＴ４.０に対応した機器のアドレス情報、上位アプリケーションがサポートするサービスなどの情報が格納されている。送電装置１００は、ＡＤＶ＿ＩＮＤパケットに応答して、第一の受電装置と無線接続を行うためのＣＯＮＮＥＣＴ＿ＲＥＱパケットを送信する。この時点で、送電装置１００の不図示の通信部と第一の受電装置１０１の通信部２０７とが、ＢＴ４．０で無線接続され、ＢＴ４．０を使用した通信が可能となる。

無線接続を行った後、通信部２０７は、Ｓ５０６で検出した受電電力として、５．５ワットという値を含む情報を送電装置１００に通知し（Ｆ３０４、Ｓ５０８）、処理を終了する。同様に第二の受電装置１０２は、送電装置１００と無線接続を行い、受電電力の情報を送電装置１００に通知する（Ｆ３０５）。この時、第二の受電装置１０２は、受電電力として１２．５ワットを通知したとする。

送電装置１００は、受電電力の情報を受信すると、送電電力を調整して、受電装置１０１及び１０２にその送電電力の情報を通知する。具体的には、第一の受電装置１０１には５．５ワットを送電する旨の通知を行い（Ｆ３０６）、第二の受電装置１０２には１２．５ワットを送電する旨の通知を行う（Ｆ３０７）。結果として、送電装置１００は、それまで送電していた送電電力を、２０ワットから、通知した送電電力の合計である１８ワットに調整して、調整後の電力を第一の受電装置１０１および第二の受電装置１０２に送電する（Ｆ３０８）。このように、複数の受電装置は第一タイマがタイムアウトする度に送電装置１００に接続処理を行い、受電電力を通知することで、送電装置１００は受電電力に基づいて定期的に送電電力を調整することができる。そうすることで、送電電力と受電電力とのバランスを取ることができ、バランスの不一致により送電装置１００へ戻る電力がなくなり、システムとしての電力伝送の効率を高めることができる。また、第二タイマのタイムアウト値を第一タイマのタイムアウト値よりも小さくすることで、送電装置１００は、受電装置内での反射による効率低下がない状態で送電電力制御を行うことができるため、送電装置１００は、適切な電力を送電することができる。

その後、第一の受電装置１０１の通信部２０７は、Ｆ３０９において、Ｆ３０４と同様に受電電力を通知する。この時の受電電力はＦ３０５と変化はなく５．５ワットであるとする。一方、ここで、第二の受電装置１０２が、図１（ｂ）に示すように、送電装置１００の送電範囲外に移動したとする（Ｆ３１０）。このとき、第二の受電装置１０２の検出部２０６は、この移動によって定電圧回路２０３への入力電圧が低下して第二閾値より小さくなる（Ｓ５０５でＹＥＳ）ことを検出し、定電圧回路２０３が安定して動作できる状態でないことを検出する。そこで、第二の受電装置１０２は、送電装置１００に対して受電電力が０である旨の通知を行う（Ｆ３１１）。

Ｆ３１１の通知は、送電装置１００に対して、今後第二の受電装置１０２へは送電しなくてもよい旨を通知する情報であれば、どのような通知であってもよい。例えば、第二の受電装置１０２が、自身が受電しないことを通知する、自身への送電停止要求を通知する、自身が安定して動作出来る状態にないことを通知する、などであってもよい。

移動により、第一の受電装置１０１と、送電装置１００との間のインピーダンス整合がずれるため、第一の受電装置１０１に対する入力電圧が大きく変化する。すると、第一の受電装置１０１の検出部２０６は、定電圧回路２０３への入力電圧が第一閾値より大きくなったことを検出する（Ｓ５０３でＹＥＳ）。すなわち、この時点で、第一の受電装置１０１は、定電圧回路２０３が安定動作できない過電圧が印加されたことを検出する（Ｆ３１２）。この場合、第一の受電装置１０１は、整合回路を第二の動作モードで動作させ、定電圧回路２０３への入力電圧を下げる必要があると判断する。このため、検出部２０６は、更新後の状態９０６において、次の動作モードを「１」に設定し（Ｓ５０９）、処理を終了する。

整合部２０５は、次の動作モードが「１」であるため（Ｓ６０１でＹＥＳ）、入力電圧を下げるように整合回路を選択すると判断する（Ｓ６１１）。そして第三記憶部２１０の整合回路ＩＤを参照する（Ｓ６１２）。ここで、現時点の状態９０５によれば、この時点で、整合回路ＩＤは「５」である。したがって、整合部２０５は整合回路ＩＤが「５」の時よりも入力電圧が小さくなる整合回路を選択することになる。既に説明したように、本実施形態では負荷インピーダンスが小さいほど（整合回路ＩＤが小さいほど）、入力電圧が小さくなる。

そこで、整合部２０５は、第二記憶部２０９の整合回路ＩＤを参照し、入力電圧が小さくなる整合回路を選択する（Ｓ６１３）。具体的には、整合部２０５は、例えば、現在の整合回路ＩＤである「５」より入力電圧が小さくなる整合回路ＩＤ「１」を選択する。そして、整合部２０５は更新後の状態９０６における第三記憶部２１０の整合回路ＩＤを「１」に設定した後（Ｓ６０９）、整合回路を設定してインピーダンスを調整し（Ｓ６１０）、処理を終了する。

送電装置１００は、Ｆ３０９およびＦ３１１において受信した情報により、送電電力を調整する。具体的には、送電装置１００は、第一の受電装置１０１には５．５ワットを送電する旨の通知を行い（Ｆ３１４）、第二の受電装置１０２には送電電力に関する通知を行わない。なお、送電装置１００は、第二の受電装置１０２から受電電力が０である旨の通知を受信したことに応答して、送電しない旨の通知を行うようにしてもよい。そして、送電装置１００は、通知した送電電力の合計である５．５ワットの送電を開始する（Ｆ３１５）。この時点で、送電装置は送電電力を１８ワットから５．５ワットに低下させたことになる。

一方、この時点で、第一の受電装置１０１において、整合部２０５の動作モードが、第一の動作モードから第二の動作モードに変化し、入力電圧が小さくなっている。このとき、整合回路ＩＤが「１」である整合回路が設定されており、送電装置１００による送電電力も低下したため、第一の受電装置１０１の検出部２０６は、定電圧回路２０３への入力電圧が第一閾値以下となったことを検出する（Ｓ５０３でＮＯ）。このため、検出部２０６は、更新後の状態９０７における次の動作モードを「０」に設定する（Ｓ５０４）。

ここで、検出部２０６により、更新後の状態９０７において、現在の動作モードは「１」に設定されている（Ｓ５０１）。このため、整合部２０５は、この現在の動作モードに基づいて動作し（Ｓ６０１でＮＯ、Ｓ６０３でＹＥＳ）、送電装置からの送電電力通知を受信するまで動作を待機する（Ｓ６０４）。これは、送電装置１００による送電電力が低下していないにも関わらず第一の動作モードに復帰した場合は、再び過電圧を検出する可能性があるためである。受電装置は、送電装置１００が送電電力を下げ、過電圧を検出しない状態であることを確認した上で、第二の動作モードから第一の動作モードに復帰する必要がある。

整合部２０５は、Ｆ３１４において、送電電力が５．５ワットに低下する旨の通知を送電装置１００から受け取ると（Ｓ６０４でＹＥＳ）、動作モードを第一の動作モードに復帰させる。そして、整合部２０５は、第三記憶部２１０の負荷インピーダンスを参照し、第二記憶部２０９から適した整合回路ＩＤを選択する（Ｓ６１５）。具体的には、整合部２０５は、状態９０７を参照し、４．５オームの負荷インピーダンスに適した整合回路ＩＤである「５」を選択する。そして整合部２０５は、状態９０７における整合回路ＩＤを「５」に更新した後（Ｓ６０９）、整合回路を設定してインピーダンスを調整し（Ｓ６１０）、処理を終了する。このようにして、整合部２０５は、動作モードを第一の動作モードに戻す。

なお、ここでは、整合部２０５は、Ｆ３１４の通知の後に動作モードを第一の動作モードに戻したが、これは再び過電圧を検出しないようにするためのものである。したがって、他の方法で再び過電圧とならないことを検知できれば、その方法を用いてもよい。例えば、整合部２０５は、実際に送電電力が低下したことを、検出部２０６による定電圧回路２０３への入力電圧の低下の検出により検知し、その低下が生じた後に、動作モードを第一の動作モードへ戻すようにしてもよい。

以上のように、受電装置は、検出部２０６による入力電圧の検出結果が第一閾値より大きい場合に第二の動作モードで動作することによって、定電圧回路に過電圧が印加され続け回路が破損するというリスクを低減できる。また、第二の動作モードに移行して定電圧回路２０３への入力電圧を調整することによって、定電圧回路２０３が安定動作できる状態を維持することができる。これにより、第二の受電装置１０２が取り去られた場合のように、急激なインピーダンス変化があったとしても、第一の受電装置１０１は負荷に対して安定した電圧を供給できる。

また、受電装置は、第二の動作モードで動作した後、過電圧が印加されない状態になることを確認した上で、動作モードを第一の動作モードに戻すようにすることで、過電圧状態に戻ってしまうことを防ぐことができる。この結果、負荷に対して安定した電圧を供給し続けることが可能となる。また、受電装置が、第一タイマがタイムアウトする度に送電装置に接続処理を行い、受電電力を通知するようにすることで、送電装置は受電電力に基づいて定期的に送電電力を変更することができる。この結果、送電電力と受電電力とのバランスをとることができ、システムとしての電力伝送の効率を向上させることができる。さらに、第二タイマのタイムアウト値を第一タイマのタイムアウト値よりも小さくすることで、受電装置内で反射による効率低下がない状態で送電装置は送電電力制御を行うことができる。このため、送電装置は損失の少ない高効率な状態で送電電力を制御することができる。

また、上記の構成に加え、以下の複数の構成またはそれらの組み合わせによっても同等の効果を得ることができる。

上述の説明では、負荷インピーダンスは、出力電圧と受電電力とから算出したが、出力電圧と出力電流とから算出してもよい。

また、上述の説明では、Ａｄｖｅｒｔｉｓｉｎｇパケットは、ＡＤＶ＿ＩＮＤパケット、ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＲＥＱパケットとしたが、これはＢＴ４.０規格で規定される他のＡｄｖｅｒｔｉｓｉｎｇパケットであってもよい。また、通信部はＢＴ４．０規格に対応しているものとして説明したが、これは他の通信規格に対応していてもよい。例えば、他のＢＴ規格、無線ＬＡＮ、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、ＮＦＣなどであってもよい。

また、上述の説明では、第二の動作モードにおいて、整合部２０５は、第三記憶部２１０の整合回路ＩＤと第二記憶部２０９の整合回路ＩＤとを比較し、設定すべき整合回路を選択した。しかしながら、これに代えて、第二の動作モード用の整合回路を予め実装しておき、第二の動作モードへ移行した場合は、比較を行わずに予め実装した整合回路が選択されるようにしてもよい。具体的には、例えば、第二記憶部２０９に整合回路ＩＤ「０」として、受電電力が１０ワットを超える（負荷インピーダンスが２．５オームより小さい）場合の整合回路を実装しておいてもよい。これにより、例えば、整合回路ＩＤが「１」の整合回路を設定している場合においても、受電電圧を小さくするための整合回路「０」を選択することが可能となる。

また、上述の説明では、整合部２０５は、Ｓ６１３において、現在の整合回路ＩＤである「５」に対して、受電電圧が最も小さくなるように整合回路ＩＤ「１」を選択したが、これ以外の整合回路ＩＤが選択されてもよい。

例えば、整合部２０５は、整合回路ＩＤが「５」よりも小さいもの、すなわち「４」以下の整合回路ＩＤを選択し、定電圧回路２０３への入力電圧が第一閾値を超えなくなるまで、段階的に整合回路を選択、調整するようにしてもよい。例えば、整合部２０５は、Ｓ６１３において整合回路ＩＤ「４」を選択し、その後に検出部２０６は、Ｓ５０３において定電圧回路２０３への定電圧回路２０３への入力電圧が第一閾値より大きいと判定する。すると、整合部２０５は、再度Ｓ６１３において、整合回路ＩＤ「３」を選択し、その後、検出部２０６は、Ｓ５０３において定電圧回路２０３への入力電圧が第一閾値を超えたかを判定する。これを繰り返すことにより、定電圧回路２０３への入力電圧が第一閾値以下となる整合回路ＩＤを特定することが可能となる。

別の例では、整合部２０５は、Ｓ６１３において、整合回路ＩＤ「２」を選択する。検出部２０６は、Ｓ５０３において定電圧回路２０３への入力電圧が第一閾値を超えないと判定する。この場合、整合部２０５は、再びＳ６１３において整合回路ＩＤ「３」を選択する。そして、検出部２０６は、Ｓ５０３において定電圧回路２０３への入力電圧は第一閾値を超えるかを判定する。そして、定電圧回路２０３への入力電圧が第一閾値を超えるまで整合回路ＩＤの選択を繰り返す。これにより、整合部２０５は、例えば、定電圧回路２０３への入力電圧が第一閾値を超えない整合回路ＩＤとして「２」を選択することが可能となる。

これにより、受電電圧を下げながらも、インピーダンス整合のずれを最低限に抑え、過電圧の印加を防ぎながら、システムにおける電力伝送の効率の低下を最低限に抑えることが可能となる。

＜＜その他の実施形態＞＞
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し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（または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)

1. 無線により、送電装置から電力を受電する受電装置であって、
   電力を受電するアンテナと、
   前記アンテナと受電した電力が供給される負荷との間の回路に入力される電圧を検出する検出手段と、
   前記電圧が所定の閾値より大きい場合、当該電圧を下げるように前記アンテナと前記負荷との間のインピーダンスを調整する調整手段と、
   を有することを特徴とする受電装置。
2. 前記調整手段は、さらに、前記電圧が前記閾値以下である場合、前記アンテナと前記負荷との間の前記インピーダンスを整合させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の受電装置。
3. 前記送電装置によって送電電力が下げられたことを検知する検知手段をさらに有し、
   前記調整手段は、さらに、前記電圧を下げるように前記インピーダンスが調整されている場合は、前記送電電力が下げられたことを検知した場合に、前記アンテナと前記負荷との間の前記インピーダンスを整合させる、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の受電装置。
4. 前記検知手段は、前記送電装置から、前記送電電力を下げることを示す通知を受け取ることにより、前記送電電力が下げられたことを検知する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の受電装置。
5. 前記調整手段は、さらに、前記電圧を下げるように前記インピーダンスが調整されている場合は、前記検出手段において前記電圧が下がったことが検出された場合に、前記アンテナと前記負荷との間の前記インピーダンスを整合させる、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の受電装置。
6. 前記調整手段は、異なる複数の回路を切り替えることにより、前記インピーダンスを調整する、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の受電装置。
7. 電力を受電するアンテナを有し、無線により、送電装置から電力を受電する受電装置の制御方法であって、
   検出手段が、前記アンテナと受電した電力が供給される負荷との間の回路に入力される電圧を検出する検出工程と、
   調整手段が、前記電圧が所定の閾値より大きい場合、当該電圧を下げるように前記アンテナと前記負荷との間のインピーダンスを調整する調整工程と、
   を有することを特徴とする制御方法。
8. 電力を受電するアンテナを有し、無線により、送電装置から電力を受電する受電装置が有するコンピュータに、
   前記アンテナと受電した電力が供給される負荷との間の回路に入力される電圧を検出する検出工程と、
   前記電圧が所定の閾値より大きい場合、当該電圧を下げるように前記アンテナと前記負荷との間のインピーダンスを調整する調整工程と、
   を実行させるためのプログラム。

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