JP2015104306A - 制御装置、受電装置、送電装置及び制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 送電装置の負荷を低減する制御装置、受電装置、送電装置及び制御システムを提供する。【解決手段】 送電装置１０は、受電装置２０の動作状態が変更した場合において予測される受電装置２０の消費電力である予測消費電力を算出する制御部１３Ｂを備える。制御部１３Ｂは、予測消費電力が閾値を上回る場合に、受電装置２０の予測消費電力が閾値を上回らないようによう受電装置２０の動作状態を制御する。【選択図】 図２

Description

本発明は、送電装置と、送電装置から磁界共鳴方式で供給された電力を消費する受電装置とを含む給電システムで用いる制御装置、受電装置、送電装置及び制御システムに関する。

従来、送電装置から受電装置に対して無線で電力を供給する技術が検討されている。例えば、このような無線給電方式として、磁界共鳴方式が提案されている。具体的には、送電装置の共振回路及び受電装置の共振回路が特定周波数で共振するように各共振回路のキャパシタンス（Ｃ）及びインダクタンス（Ｌ）を調整することによって、送電装置から受電装置に対して無線で電力が供給される（例えば、特許文献１）。受電装置は、送電装置から供給された電力を消費する負荷を含む。

特開２０１１−１６６８８３号公報

受電装置の消費電力が大きくなることで、当該消費電力に応じた送電装置の送電電力が送電許容容量を上回ると、送電装置の負荷が大きくなる。

そこで、本発明は、送電装置の負荷を低減する制御装置、受電装置、送電装置及び制御システムを提供することを目的とする。

第１の特徴に係る制御装置は、送電装置と、前記送電装置から無線で供給された電力を消費する受電装置とを含む給電システムで用いる制御装置である。制御装置は、前記受電装置の動作状態が変更した場合において予測される前記受電装置の消費電力である予測消費電力を算出する制御部を備える。前記制御部は、前記予測消費電力が閾値を上回る場合に、前記予測消費電力が閾値を上回らないように前記受電装置の動作状態を制御する。

第１の特徴において、前記制御部は、前記受電装置から当該受電装置の動作状態が変更した場合において予測される前記受電装置の消費電力である予測消費電力に関する情報を受信することによって、前記予測消費電力を算出する。

第１の特徴において、前記予測消費電力が前記閾値を上回り、かつ、前記送電装置と前記受電装置との磁気的結合度が、前記送電装置の送電効率が最大となる磁気的結合度よりも大きい場合に、前記制御部は、前記受電装置の消費電力が増加しないよう前記受電装置の動作状態を制御する。

第１の特徴において、前記予測消費電力が前記閾値を上回り、かつ、前記送電装置と前記受電装置との間の距離が、前記送電装置の送電効率が最大となる距離よりも小さい場合に、前記制御部は、前記受電装置の消費電力が増加しないよう前記受電装置の動作状態を制御する。

第１の特徴において、前記受電装置の動作状態を所定の動作状態に変更することを要求する動作状態変更要求を前記受電装置から受信する受信部と、前記動作状態変更要求に対する拒否通知を前記受電装置に送信する送信部と、をさらに備え、前記制御部は、前記受信部が前記動作状態変更要求を受信した場合に、前記予測消費電力を算出し、前記送信部は、前記予測消費電力が前記閾値を上回る場合に、前記拒否通知を前記受電装置に送信する。

第１の特徴において、前記受電装置の動作状態を所定の動作状態に変更することを禁止する禁止通知を、前記受電装置に送信する送信部をさらに備え、前記制御部は、前記予測消費電力を算出し、前記送信部は、前記算出した予測消費電力が前記閾値を上回る場合に、前記禁止通知を前記受電装置に送信する。

第１の特徴において、前記送信部は、前記算出した予測消費電力が前記閾値を上回らない場合には、前記受電装置の動作状態を前記所定の動作状態に変更することを許可する許可通知を前記受電装置に送信する。

第１の特徴において、前記送信部は、前記予測消費電力が第１の閾値を上回り、かつ、第２の閾値を下回る場合には、前記受電装置の動作状態を前記所定の動作状態よりも消費電力の少ない動作状態に変更することを許可する制限付き許可通知を、前記受電装置に送信する。

第１の特徴において、前記閾値は、前記送電装置の送電容量に基づいて定められる。

第２の特徴に係る受電装置は、送電装置から無線で供給された電力を消費する。受電装置は、無線通信手段によって、送電装置に対して動作状態毎の消費電力を示す情報を含む消費電力通知を通知する送信部を備え、前記送信部によって、送信した消費電力通知に対して送電装置から自装置の動作状態の変更の可否についての通知を受信した場合、当該受信した動作状態の変更の可否についての通知の内容に応じて、動作を制御する。

第２の特徴において、前記受信部が、前記変更要求に対する拒否通知を前記送電装置から受信した場合、前記制御部は、動作状態の変更を制限する。

第２の特徴において、前記受信部が、前記送電装置から動作状態の変更を制限する通知を受信した場合、前記制御部は、動作状態の変更を制限する。

第３の特徴に係る送電装置は、受電装置に無線で電力を供給する。送電装置は、前記受電装置の動作状態が変更した場合において予測される前記受電装置の消費電力である予測消費電力を算出する制御部を備える。前記制御部は、前記予測消費電力が閾値を上回る場合に、前記予測消費電力が閾値を上回らないように前記受電装置の動作状態を制御する。

第４の特徴に係る制御システムは、送電装置と、前記送電装置から無線で供給された電力を消費する受電装置と、前記受電装置を制御する制御装置とを含む。前記制御装置は、前記受電装置の動作状態が変更した場合において予測される前記受電装置の消費電力である予測消費電力を算出する制御部を備える。前記制御部は、前記予測消費電力が閾値を上回る場合に、前記予測消費電力が閾値を上回らないように前記受電装置の動作状態を制御する。

本発明によれば、送電装置の負荷を低減する制御装置、受電装置、送電装置及び制御システムを提供することができる。

図１は、第１実施形態に係る送電システム１００を示す図である。 図２は、第１実施形態に係る送電装置１０を示す図である。 図３は、第１実施形態に係る受電装置２０を示す図である。 図４は、第１実施形態に係る送電システム１００の適用シーンを示す図である。 図５は、第１実施形態に係る送電システム１００の適用シーンを示す図である。 図６は、第１実施形態に係る送電システム１００の適用シーンを示す図である。 図７は、第１実施形態に係る送電方法を示すシーケンス図である。

以下において、本発明の実施形態に係る送電システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。

ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［実施形態の概要］
実施形態に係る制御装置は、送電装置と、前記送電装置から無線で供給された電力を消費する受電装置とを含む給電システムで用いる制御装置である。制御装置は、前記受電装置の動作状態が変更した場合において予測される前記受電装置の消費電力である予測消費電力を算出する制御部を備える。前記制御部は、前記予測消費電力が閾値を上回る場合に、前記予測消費電力が閾値を上回らないように前記受電装置の動作状態を制御する。

実施形態では、受電装置の動作状態が変更した場合において予測される前記受電装置の消費電力である予測消費電力が閾値を上回らないように受電装置の動作状態を制御するため、送電装置の負荷を低減することができる。

［第１実施形態］
（送電システム）
以下において、第１実施形態に係る送電システムについて説明する。図１は、第１実施形態に係る送電システム１００を示す図である。図２は、第１実施形態に係る送電装置１０を示す図である。図３は、第１実施形態に係る受電装置２０を示す図である。

図１に示すように、送電システム１００は、送電装置１０及び受電装置２０を備えており、送電装置１０から受電装置２０に対して磁界共鳴方式で電力を供給するシステムである。図１では、１つの受電装置２０が例示されているが、複数の受電装置２０が送電システム１００に設けられていてもよい。受電装置２０は、例えば、部屋内の各位置に設けられるセンサ類（人感センサ、温度センサ、照度センサ）を有しており、送電装置１０によって供給される電力によって動作する。送電装置１０は、例えば、各センサ類に電力を供給するために、部屋の天井や床下等に埋め込まれる。

第１実施形態において、送電システム１００は、特に限定されるものではないが、需要家の電力を制御するＥＭＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）を有していてもよい。ＥＭＳとしては、ＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、ビルに設けられるＢＥＭＳ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、工場に設けられるＦＥＭＳ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、店舗に設けられるＳＥＭＳ（Ｓｔｏｒｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）等が挙げられる。

図２に示すように、送電装置１０は、送電側共振器１１と、送電モジュール１２と、通信モジュール１３とを有する。

送電側共振器１１は、特定周波数で共振するように調整された共振器である。具体的には、図２に示すように、送電側共振器１１は、コンデンサＣ及びインダクタンスＬ（コイル）によって構成される。例えば、コンデンサＣの容量を調整することによって、送電側共振器１１の共振周波数を特定周波数に調整することができる。

送電モジュール１２は、電力を送出するモジュールである。具体的には、図２に示すように、送電モジュール１２は、商用電源に直接的に接続されるか、若しくは、ＡＣアダプタを介して商用電源に接続される。

ここで、送電モジュール１２が商用電源に直接的に接続される場合には、送電モジュール１２は、コンバータ１２Ａ及びインバータ１２Ｂを有する。コンバータ１２Ａ及びインバータ１２Ｂは、特定周波数の交流電力を生成する。このようなケースでは、コンバータ１２Ａは、ＡＣ／ＤＣコンバータであって、商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換し、インバータ１２Ｂは、コンバータ１２Ａから出力される直流電力を特定周波数の交流電力に変換する。

一方で、送電モジュール１２がＡＣアダプタを介して商用電源に接続される場合には、送電モジュール１２は、インバータ１２Ｂのみを有する。インバータ１２Ｂは、特定周波数の交流電力を生成する。このようなケースでは、インバータ１２Ｂは、コンバータ１２Ａから出力される直流電力を特定周波数の交流電力に変換する。

これらのケースにおいては、送電装置１０の送電電力の大きさは、インバータ１２Ｂから出力される交流電力の大きさによって決定される。

通信モジュール１３は、受電装置２０と通信を行うモジュールである。通信モジュール１３は、上述したＥＭＳと通信を行ってもよい。具体的には、通信モジュール１３は、通信部１３Ａと、制御部１３Ｂとを有する。

通信部１３Ａは、無線又は有線で受電装置２０と接続されており、受電装置２０に対して信号を送信し、受電装置２０から信号を受信する。例えば、後述するように、通信部１３Ａは、受電装置２０を探索するためのサーチ信号を送信する。通信部１３Ａは、サーチ信号と共に、サーチ信号に含めて若しくはサーチ信号とは別に受電装置２０の種類を特定するための情報の送信を要求する情報要求を送信する。ここで、受電装置２０の種類を特定するための情報とは、例えば、受電装置の消費電力を分類化したカテゴリ（例えば、消費電力小、消費電力中、消費電力大）や受電装置の種類（例えば、携帯端末、センサー、家電）であってもよい。一方で、通信部１３Ａは、受電装置２０の認証ＩＤを受信する。認証ＩＤは、サーチ信号に応じて受電装置２０から返信される。通信部１３Ａは、サーチ信号と共に、サーチ信号に含めて若しくはサーチ信号とは別に受電装置２０の種類を特定するための情報を受信する。受電装置２０の種類を特定するための情報は、情報要求に応じて受電装置２０から返信される。

通信部１３Ａは、受電装置２０に対して、消費電力通知要求を送信する。また、通信部１３Ａは、受電装置２０から、受電装置２０の動作状態毎の消費電力を示す消費電力通知を受信する。通信部１３Ａは、受電装置２０から、受電装置２０の受電電圧又は受信信号強度（ＲＳＳＩ）を受信してもよい。

通信部１３Ａは、受電装置２０から、受電装置２０の動作状態を所定の動作状態に変更することを要求する動作状態変更要求を受信する。ここで、所定の動作状態とは、例えば、待機状態、通話状態、特定のアプリ（動画再生アプリ等）を実行する状態、ブラウザによってウェブページを表示する状態等を指す。動作状態変更要求には、変更する所定の動作状態及び所定の動作状態の消費電力を含んでいてもよい。通信部１３Ａは、動作状態変更要求を拒否する拒否通知、又は許可する許可通知を、受電装置２０に送信する。あるいは、通信部１３Ａは、受電装置２０の動作状態を所定の動作状態に変更することを禁止する禁止通知を、受電装置２０に送信する。

制御部１３Ｂは、送電モジュール１２及び通信モジュール１３を制御する。また、制御部１３Ｂは、通信部１３Ａによって取得された情報に基づいて、送電モジュール１２を制御することによって、送電装置１０の送電電力を制御する。なお、制御部１３Ｂは、通信モジュール１３に備えられる代わりに、送電モジュール１２に備えられていてもよい。また、制御部１３Ｂは、通信モジュール１３及び送電モジュール１２とは別の制御装置に設けられていてもよく、制御装置が通信モジュール１３及び送電モジュール１２を制御してもよい。

ここで、送電対象の受電装置２０は、送電装置１０（制御装置）によって認証された受電装置２０であることが好ましい。従って、送電対象の受電装置２０の数は、送電装置１０（制御装置）によって認証された受電装置２０の数であることが好ましい。

制御部１３Ｂは、通信部１３Ａを介して取得した受電装置２０の情報を記憶する。具体的には、制御部１３Ｂは、受電装置２０の動作状態毎の消費電力を記憶する。

制御部１３Ｂは、受電装置２０の動作状態が変更した場合において予測される受電装置２０の消費電力である予測消費電力を算出する。具体的には、制御部１３Ｂは、受電装置２０から動作状態が変更した場合において予測される受電装置２０の消費電力である予測消費電力に関する情報を受信することによって、受電装置２０の動作状態が変更した場合において予測される前記受電装置の消費電力である予測消費電力を算出する。制御部１３Ｂは、受電装置２０の動作状態が変更した場合において予測される受電装置２０の消費電力である予測消費電力に関する情報として、例えば、受電装置２０の動作状態毎の消費電力と、後述する動作状態変更要求通知に含まれる情報とを用いる。具体的には、制御部１３Ｂは、受電装置２０の動作状態毎の消費電力に基づいて、受電装置２０の動作状態を所定の動作状態に変更した場合において予測される消費電力を算出する。動作状態変更通知に含まれる情報には、変更する動作状態の情報（例えば、動画アプリの実行等）が少なくとも含まれ、これに加えて、当該動作状態における消費電力の情報が含まれていてもよい。

また、制御部１３Ｂは、受電装置２０の動作状態が変更した場合において予測される受電装置２０の消費電力である予測消費電力が閾値を上回る場合に、予測消費電力が閾値を上回らないように受電装置２０の動作状態を制御する。具体的には、制御部１３Ｂは、受電装置２０の動作状態が所定の動作状態に変更された場合において予測される受電装置２０の消費電力である予測消費電力が閾値を上回る場合に、受電装置２０の動作状態を所定の動作状態に変更することを禁止する禁止通知を生成する。あるいは、制御部１３Ｂは、受電装置２０の動作状態が変更した場合において予測される受電装置２０の消費電力である予測消費電力が閾値を上回る場合に、受電装置２０から受信した動作状態変更要求を拒否する拒否通知を生成する。閾値は、例えば、送電装置の送電容量に基づいて定められる。また、禁止通知の生成の契機として、受電装置２０が複数存在する場合に、当該複数の受電装置において予測される総消費電力が閾値を上回る場合であってもよい。

図１に示すように、受電装置２０は、受電側共振器２１と、受電モジュール２２と、通信モジュール２３とを有する。

受電側共振器２１は、特定周波数で共振するように調整された共振器である。具体的には、図３に示すように、受電側共振器２１は、コンデンサＣ及びインダクタンスＬ（コイル）によって構成される。例えば、コンデンサＣの容量を調整することによって、受電側共振器２１の共振周波数を特定周波数に調整することができる。

受電モジュール２２は、電力を受けるモジュールである。具体的には、図３に示すように、受電モジュール２２は、整流回路２２Ａと、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２Ｂと、負荷２２Ｃと、蓄電ユニット２２Ｄとを有する。

整流回路２２Ａは、受電側共振器２１から供給される電力を整流する。言い換えると、整流回路２２Ａは、受電側共振器２１から供給される交流電力を直流電力に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２２Ｂは、整流回路２２Ａから供給される電力の昇圧変換又は降圧変換を行う。負荷２２Ｃは、送電装置１０によって送電され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２Ｂから供給される電力によって動作するものであり、例えば、上述したセンサ類である。蓄電ユニット２２Ｄは、送電装置１０によって送電され、整流回路２２Ａから供給される電力を蓄積する。蓄電ユニット２２Ｄは、例えば、電気二重層キャパシタや二次電池等である。

図３においては、受電モジュール２２が蓄電ユニット２２Ｄを有するケースを例示しているが、実施形態は、これに限定されるものではない。すなわち、受電モジュール２２は、蓄電ユニット２２Ｄを有していなくてもよい。

通信モジュール２３は、送電装置１０と通信を行うモジュールである。通信モジュール２３は、上述したＥＭＳと通信を行ってもよい。通信モジュール２３は、送電装置１０によって供給される電力によって動作することに留意すべきである。具体的には、通信モジュール２３は、通信部２３Ａと、制御部２３Ｂとを有する。なお、通信モジュール２３は、送電装置１０によって供給される電力によって動作されることに限られず、別に蓄電池等の供給電力源を有しており、送電装置１０以外から電力の供給を受けてもよい。

通信部２３Ａは、無線又は有線で送電装置１０と接続されており、送電装置１０に対して信号を送信し、送電装置１０から信号を受信する。例えば、後述するように、通信部２３Ａは、受電装置２０を探索するためのサーチ信号を受信する。通信部２３Ａは、受電装置２０の種類を特定するための情報の送信を要求する情報要求を受信する。一方で、通信部２３Ａは、サーチ信号の受信に応じて、受電装置２０の認証ＩＤを送信する。通信部２３Ａは、情報要求の受信に応じて、受電装置２０の種類を特定するための情報を送信する。

通信部２３Ａは、送電装置１０から、消費電力通知要求を受信する。また、通信部２３Ａは、送電装置１０に対して、受電装置２０の動作状態毎の消費電力を示す消費電力通知を送信する。ここで、通信部２３Ａは、受電装置２０の動作状態毎の消費電力を示す消費電力通知を送信する代わりに、現在の受電装置２０の動作状態の消費電力を示す消費電力通知を送信してもよい。

通信部２３Ａは、受電装置２０の動作状態を所定の動作状態に変更することを要求する動作状態変更要求を、送電装置１０に送信する。また、通信部２３Ａは、動作状態変更要求に対する許可通知又は禁止通知を、送電装置１０から受信する。

制御部２３Ｂは、通信部２３Ａが動作状態変更要求に対する許可通知を受信すると、当該動作状態変更要求に応じた動作状態に変更し、一方で、通信部２３Ａが動作状態変更要求に対する禁止通知を受信すると、当該動作状態変更要求に応じた動作状態への変更を行わず、現在の動作状態を維持する。ここで、制御部２３Ｂは、現在の動作状態を維持する場合、所定時間（例えば、１０分）以内は、動作状態変更要求を送電装置１０に対して送信することを禁止するよう、通信部２３Ａを制御してもよい。

また、通信部２３Ａは、送電装置１０から供給された電力の受電電圧を、送電装置１０に送信してもよい。あるいは、通信部２３Ａは、送電装置１０から受信した信号の強度（ＲＳＳＩ）を、送電装置１０に送信してもよい。

制御部２３Ｂは、受電モジュール２２及び通信モジュール２３を制御する。例えば、制御部２３Ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２Ｂの制御によって、適切な電力を負荷２２Ｃに供給する。或いは、制御部１３Ｂは、ＥＭＳから受信する指示に応じて、負荷２２Ｃを制御する。

（適用シーン）
以下において、第１実施形態に係る送電システムの適用シーンについて説明する。図４は、第１実施形態に係る送電システム１００の適用シーンを示す図である。

図４に示すように、第１実施形態において、送電システム１００は、送電装置１０と、複数の受電装置２０と、ＥＭＳ３０とを備える。図４において、受電装置２０は、複数のセンサ（温湿度センサ、人感センサ）として示される。送電装置１０及び受電装置２０は、室内の壁又は天井に取り付けられている。送電装置１０は、複数の受電装置２０に対して、磁界共鳴方式で電力を供給する。

磁界共鳴方式では、送電装置１０と受電装置２０との間の距離（送電距離）に応じて送電効率が変化する。ここで、送電効率は、送電装置１０の送電電力に対する受電装置２０の受電電力の比率をいう。

磁界共鳴方式では、送電距離が所定距離である場合に、送電装置１０の共振回路と受電装置２０の共振回路との磁気的結合度が最適となり、最大の送電効率が得られる。

しかしながら、送電距離が所定距離よりも小さい場合には、送電装置１０の共振回路と受電装置２０の共振回路との磁気的結合度が過大となる。この場合に、受電装置２０の動作状態が変化して受電装置２０の消費電力が増加すると、送電装置１０は、受電装置２０の消費電力に追従して送電電力を増加させる。受電装置２０の消費電力が送電装置１０の送電容量を上回ると、送電装置１０が過負荷状態となり、破壊されるおそれがある。

そこで、制御部１３Ｂは、以下の判定を行った上で、受電装置２０の動作状態を制御することが好ましい。例えば、受電装置２０の動作状態が変更した場合において予測される受電装置２０の消費電力である予測消費電力が閾値を上回り、かつ、送電装置１０と受電装置１０との磁気的結合度が、送電装置１０の送電効率が最大となる磁気的結合度よりも大きい場合に、制御部１３Ｂは、受電装置２０の消費電力が増加しないよう受電装置の動作状態を制御する。送電装置１０と受電装置２０との磁気的結合度は、例えば、送電装置１０の送電電圧又は受電装置２０の受電電圧から推定することが可能である。送電装置１０の送電電圧は、送電距離が長くなると高くなり、反対に、受電装置２０の受電電圧は、送電距離が長くなると低くなる。そこで、制御部１３Ｂは、送電装置１０の送電効率が最大となる場合の送電装置１０の送電電圧を記憶し、それよりも送電電圧が低い場合には、送電装置１０と受電装置２０との磁気的結合度が、送電装置１０の送電効率が最大となる磁気的結合度よりも大きいと判定する。あるいは、制御部１３Ｂは、送電装置１０の送電効率が最大となる場合の受電装置２０の受電電圧の電圧値を記憶し、当該電圧値よりも実際の受電電圧が高い場合には、送電装置１０と受電装置２０との磁気的結合度が、送電装置１０の送電効率が最大となる磁気的結合度よりも大きいと判定する。

また、制御部１３Ｂは、受電装置２０の複数の動作状態のうちの各動作状態における送電装置１０の送電効率が最大となる場合の受電装置２０の受電電圧の電圧値を記憶し、受電装置２０の動作状態に応じて、当該動作状態に対応して記憶された受電電圧の電圧値と、実際の受電電圧とを対比してもよい。

あるいは、受電装置２０の動作状態が変更した場合において予測される受電装置２０の消費電力である予測消費電力が閾値を上回り、かつ、送電装置１０と受電装置２０との間の距離（送電距離）が、送電装置１０の送電効率が最大となる距離よりも小さい場合に、制御部１３Ｂは、受電装置２０の消費電力が増加しないよう受電装置１０の動作状態を制御する。送電距離は、例えば、送電装置１０又は受電装置２０における通信モジュール１３又は２３が受信した信号の受信信号強度（ＲＳＳＩ）から推定することが可能である。制御部１３Ｂは、送電装置１０の送電効率が最大となる場合の送電距離における通信モジュール１３又は２３が受信する信号のＲＳＳＩを記憶し、それよりも実際に通信モジュール１３又は２３が受信した信号のＲＳＳＩが大きい場合に、送電距離が、送電装置１０の送電効率が最大となる距離よりも小さいと判定する。

図４において、ＥＭＳ３０が設けられていることに留意すべきである。このようなケースにおいて、送電装置１０（制御部１３Ｂ）に代えて、ＥＭＳ３０が、上述の判定を行い、受電装置２０の動作状態を制御してもよい。また、送電装置１０（又はＥＭＳ３０）と各受電装置２０との間の距離は一定であることに留意すべきである。このようなケースにおいて、送電装置１０（又はＥＭＳ３０）は、送電装置１０の送電効率が最大となる距離よりも、送電装置１０との間の距離が短い受電装置２０についてのみ、上述の判定を行ってもよく、全ての受電装置２０について、上述の判定を行ってもよい。

次に、図５を参照して、送電装置１０が起動された初期状態において、送電装置１０が、受電装置２０の動作状態の変更の可否を判定するケースについて説明する。図５において、受電装置２０（受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）は、スマートフォン又はタブレット端末等のモバイル機器として示される。このようなケースにおいて、送電装置１０と受電装置２０（受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）との間の距離は可変であるため、送電装置１０は、全ての受電装置２０（受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）について、図４について上述した判定を行うことが好ましい。

図５において、送電装置１０は、起動され、受電装置２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）から消費電力通知（２０Ａ：１Ｗ、２０Ｂ：１Ｗ、２０Ｃ：１Ｗ）を受信し、受電装置２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）に対して動作状態変更可能通知を送信した状態を示す。送電装置１０の送電容量（許容送電電力）は、２０Ｗである。また、受電装置２０（受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）の動作状態として、消費電力が少ない（１Ｗ）待機状態、又は消費電力が多い（１０Ｗ）消費状態のいずれかがある。待機状態とは、負荷２２Ｃが停止し、通信モジュール２３のみが動作して電力を消費する状態をいう。消費状態とは、負荷２２Ｃ及び通信モジュール２３が動作して電力を消費する状態をいう。ここで、消費状態とは、具体的には、通話状態、特定のアプリ（動画再生アプリ等）を実行する状態等、消費電力の大きい動作を実行する状態を意味してもよい。図５において、受電装置２０（受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）の動作状態は、待機状態である。

以下、送電装置１０が起動してから受電装置２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）から消費電力通知を受信し、受電装置２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）に対して動作状態変更可能通知を送信した状態に到るまでを説明する。

送電装置１０は、受電装置２０を探索するためのサーチ信号を送信する。サーチ信号を受信した受電装置２０（受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）は、受電装置２０（受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）の認証ＩＤを送電装置１０に送信する。送電装置１０は、予め記憶された認証ＩＤと受電装置２０から受信する認証ＩＤとが一致する場合に、送信元の受電装置２０を送電対象として認証する。ここでは、受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、送電対象の受電装置２０として認証されたものとする。

送電装置１０は、受電装置２０（受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）に対して、受電装置２０の動作状態毎の消費電力を示す情報を要求する消費電力通知要求を送信する。消費電力通知要求を受信した受電装置２０（受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）は、送電装置１０に対して、動作状態毎の消費電力を示す情報を含む消費電力通知を送信する。ここで、受電装置２０は、送電装置１０に対して、動作状態毎の消費電力を示す情報を含む消費電力通知を送信すると共に、現状の受電装置２０の動作状態を示す情報を送信する。

送電装置１０は、受電装置２０（受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）から受信した消費電力通知に基づいて、受電装置２０（受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）の動作状態変更の可否を判定する。具体的には、送電装置１０は、受電装置２０（受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）の動作状態が変更した場合において予測される受電装置２０の消費電力である予測消費電力を算出し、閾値と対比する。閾値は、送電装置１０の許容電力（２０Ｗ）とする。

なお、閾値は、送電装置１０と受電装置２０との距離に応じて変動してもよい。例えば、閾値は、送電装置１０と受電装置２０との距離が所定の距離（例えば、送電効率が最大となる距離）より小さい場合には２０Ｗとし、送電装置１０と受電装置２０との距離が所定の距離（例えば、送電効率が最大となる距離）より大きい場合には、２０Ｗより小さい値とする。また、これによって、送電装置１０と受電装置２０との距離が所定の距離（例えば、送電効率が最大となる距離）より大きい場合には、当該距離が大きくなるほど、閾値を小さくしてもよい。

まず、図５において、受電装置２０Ａの動作状態が待機状態から、受電装置２０Ａの動作状態が消費状態に変更される場合における、受電装置２０（受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）の消費電力の合計値を算出する。この場合、受電装置２０Ａの消費電力が１０Ｗとなるため、受電装置２０の消費電力の合計値は１２Ｗとなり、閾値（２０Ｗ）を下回る。そこで、送電装置１０は、受電装置２０（受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）の動作状態が変更した場合において予測される受電装置２０の消費電力である予測消費電力が、閾値を下回ると判定する。送電装置１０は、受電装置２０Ａに対して、動作状態変更を許可する動作状態変更許可通知を送信し、受電装置２０Ａは、受信した動作状態変更許可通知に応じて、動作状態変更が可能であることをディスプレイ等に表示する。また、受電装置２０Ａは、受信した動作状態変更許可通知に応じて、動作状態変更要求を送信可能なように制御する。

同様に、受電装置２０Ｂ又は受電装置２０Ｃの動作状態が消費状態に変更される場合も、受電装置２０（受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）の消費電力の合計値は閾値を下回るため、送電装置１０は、受電装置２０Ｂ，２０Ｃに対して、動作状態変更許可通知を送信し、受電装置２０Ｂ、２０Ｃは、受信した動作状態変更許可通知に応じて、動作状態変更が可能であることをディスプレイ等に表示する。

次に、図６を参照して、送電装置１０から受電装置２０への送電時において、送電装置１０が、受電装置２０の動作状態の変更の可否を判定するケースについて説明する。図６では、図５と同様に、受電装置２０（受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）がモバイル機器として示されている。図６において、全ての受電装置２０（受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）の動作状態が待機状態である場合に、受電装置２０Ａが動作状態を変更した状態を示すケースである。

受電装置２０Ａは、動作状態を待機状態から消費状態に変更することを要求する動作状態変更要求を、送電装置１０に送信する。送電装置１０は、受電装置２０Ａについて、動作状態変更の可否を判定する。図５において説明したように、全ての受電装置２０（受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）の動作状態が待機状態である場合、受電装置２０Ａの動作状態が待機状態から消費状態に変更されても、受電装置２０の動作状態が変更した場合において予測される受電装置２０の消費電力である予測消費電力は閾値を下回るため、送電装置１０は、受電装置２０Ａに対して、動作状態変更許可通知を送信する。受電装置２０Ａは、受信した動作状態変更許可通知に応じて、動作状態を待機状態から消費状態へ変更する。

ここで、受電装置２０Ａの動作状態が消費状態となったことにより、受電装置２０（受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）の消費電力の合計値は１２Ｗとなり、閾値（２０Ｗ）との差は８Ｗとなる。

送電装置１０は、受電装置２０（受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）の動作状態変更の可否を判定する。まず、図６の状態から、受電装置２０Ｂの動作状態が消費状態に変更される場合における、受電装置２０（受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）の消費電力の合計値を算出する。この場合、受電装置２０Ｂの消費電力が１０Ｗとなるため、受電装置２０の消費電力の合計値は２１Ｗとなり、閾値（２０Ｗ）を上回る。そこで、送電装置１０は、受電装置２０（受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）の動作状態が変更した場合において予測される受電装置２０の消費電力である予測消費電力が、閾値を上回ると判定する。送電装置１０は、受電装置２０Ｂに対して、動作状態変更を禁止する動作状態禁止許可通知を送信し、受電装置２０Ｂは、受信した動作状態変更禁止通知に応じて、動作状態変更が不可能であることをディスプレイ等に表示する。

同様に、受電装置２０Ｃの動作状態が消費状態に変更される場合も、受電装置２０（受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）の消費電力の合計値は閾値を上回るため、送電装置１０は、受電装置２０Ｃに対して、動作状態変更禁止通知を送信し、受電装置２０Ｂ、２０Ｃは、受信した動作状態変更禁止通知に応じて、動作状態変更が不可能であることをディスプレイ等に表示する。

なお、図６の状態から、受電装置２０Ａの動作状態が変更される場合、すなわち、受電装置２０Ａの動作状態が消費状態から待機状態に変更される場合には、受電装置２０（受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）の消費電力の合計値は当然ながら減少し、閾値を下回る。上述したように、送電装置１０は、受電装置２０Ａの動作状態を消費状態に変更することを要求する動作状態変更許可通知に対して、動作状態変更許可通知を受電装置２０Ａに送信するので、受電装置２０Ａの動作状態を消費状態から待機状態に変更することを許可する動作状態変更許可通知の送信は、省略してもよい。ただし、受電装置２０Ａの動作状態が、消費状態よりも消費電力の大きい高消費状態をさらに含む場合には、受電装置２０Ａの動作状態を消費状態に変更することを要求する動作状態変更許可通知に対して、動作状態変更許可通知を受電装置２０Ａに送信した後、高消費状態への変更を禁止する動作変更禁止通知を、受電装置２０Ａに対してさらに送信する。

なお、受電装置２０（受電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）は、送電装置１０から動作状態変更許可通知を受信した場合においては、動作状態変更が可能であることの表示を省略してもよい。

（送電方法）
以下において、第１実施形態に係る送電方法について説明する。図７は、第１実施形態に係る送電方法を示すシーケンス図である。

第１に、送電装置１０が起動され、送電対象の受電装置２０が検知されていない初期状態において行われる処理について説明する。図７に示すように、ステップＳ１０において、送電装置１０は、受電装置２０を探索するためのサーチ信号を送信する。

ステップＳ１１において、サーチ信号を受信した受電装置２０は、受電装置２０の認証ＩＤを送電装置１０に送信する。送電装置１０は、予め記憶された認証ＩＤと受電装置２０から受信する認証ＩＤとが一致する場合に、送電対象として受電装置２０を認証する。以下、受電装置２０は、送電対象として認証された１つ以上の受電装置２０を意味するものとする。ステップＳ１１において、受電装置２０は、認証ＩＤと併せて、受電装置２０の種類を特定するための情報を送電装置１０に送信してもよい。

ステップＳ１２において、送電装置１０は、受電装置２０に対して、受電装置２０の動作状態毎の消費電力の通知を要求する消費電力通知要求を送信する。

ステップＳ１３において、消費電力通知要求を受信した受電装置２０は、送電装置１０に対して、動作状態毎の消費電力を示す消費電力通知を送信する。ここで、受電装置２０は、送電装置１０に対して、動作状態毎の消費電力を示す情報を含む消費電力通知を送信すると共に、現状の受電装置２０の動作状態（例えば、待機状態若しくは消費状態）を示す情報を送信する。

ステップＳ１４において、送電装置１０は、受電装置２０から受信した消費電力通知に基づいて、動作状態変更の可否を判定する。具体的には、送電装置１０は、受電装置２０の動作状態が所定の動作状態に変更された場合において予測される消費電力である予測消費電力を算出し、予測消費電力が閾値を上回るか否かを判定する。ここで、複数の受電装置２０が送電対象として認証されている場合には、受電装置２０の動作状態が変更した場合において予測される受電装置２０の消費電力である予測消費電力とは、送電対象として認証された全ての受電装置２０の予測消費電力の合計値をいう。

ステップＳ１５において、送電装置１０は、受電装置２０に対して、動作状態変更可否通知を送信する。具体的には、受電装置２０の動作状態が変更されても、受電装置２０の動作状態が変更した場合において予測される受電装置２０の消費電力である予測消費電力が閾値を下回る場合には、送電装置１０は、受電装置２０に対して動作変更許可通知を送信する。受電装置２０の動作状態が所定の動作状態に変更されることにより、受電装置２０の動作状態が変更した場合において予測される受電装置２０の消費電力である予測消費電力が閾値を上回る場合には、送電装置１０は、所定の動作状態への変更を禁止する動作変更禁止通知を、受電装置２０に対して送信する。

ステップＳ１６において、受電装置２０は、受信した動作状態変更可否通知に応じて、動作状態変更の可否を表示する。

第２に、送電装置１０から受電装置２０に対して送電が行われている状態で、受電装置２０が動作状態を変更しようとする場合の処理について説明する。ステップＳ１７において、受電装置２０は、動作状態を所定の動作状態に変更することを要求する動作状態変更要求を、送電装置１０に送信する。

ステップＳ１８において、送電装置１０は、受電装置２０の動作状態変更の可否を判定する。ここで、送電装置１０は、動作状態変更要求を送信した受電装置２０のみならず、送電対象として認証された全ての受電装置２０について、動作状態変更の可否を判定する。すなわち、各受電装置２０の動作状態が所定の動作状態に変更された場合において予測される受電装置２０の消費電力である予測消費電力を算出し、受電装置２０の今後の消費電力が閾値を上回るか否かを判定する。

ステップＳ１９において、送電装置１０は、受電装置２０に対して、動作状態変更可否通知を送信する。具体的には、受電装置２０の動作状態が変更されても、受電装置２０の動作状態が変更した場合において予測される受電装置２０の消費電力である予測消費電力が閾値を下回る場合には、送電装置１０は、受電装置２０に対して動作変更許可通知を送信する。受電装置２０の動作状態が所定の動作状態に変更されることにより、受電装置２０の動作状態が変更した場合において予測される受電装置２０の消費電力である予測消費電力が閾値を上回る場合には、送電装置１０は、動作状態変更要求を拒否する動作変更拒否通知を、受電装置２０に対して送信する。ここで、送電装置１０は、動作状態変更要求を送信した受電装置２０のみならず、送電対象として認証された全ての受電装置２０に対して、動作状態変更可否通知を送信することに留意すべきである。

ステップＳ２０において、受電装置２０は、受信した動作状態変更可否通知に応じて、動作状態変更の可否を表示する。

（作用及び効果）
第１実施形態では、受電装置２０の動作状態が変更した場合において予測される受電装置２０の消費電力である予測消費電力が閾値を上回らないように受電装置２０の動作状態を制御するため、送電装置１０の負荷を低減することができる。

詳細には、送電装置１０は、受電装置２０の動作状態が所定の動作状態である場合において予測される受電装置２０の消費電力である予測消費電力を算出し、予測消費電力と閾値とを対比する。予測消費電力が送電装置１０の送電容量を上回る場合、送電装置１０は、過負荷により破壊されるおそれがある。そこで、受電装置２０の今後の消費電力が閾値を上回る場合、送電装置１０は、所定の動作状態への動作状態変更を禁止する動作状態変更禁止通知を受電装置２０に送信し、送電装置１０が過負荷状態になることを回避する。

［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

実施形態では、送電装置１０と受電装置２０との間の通信は、通信モジュール（通信モジュール１３及び通信モジュール２３）を用いて行われる。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、送電装置１０と受電装置２０との間の通信は、送電モジュール１２及び受電モジュール２２を用いて行われてもよい（インバンド通信）。

実施形態では、送電装置１０の送電電力を制御する電力制御部が送電装置１０に設けられるケースについて例示した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。送電装置１０の送電電力を制御する電力制御部は、ＨＥＭＳ等のＥＭＳに設けられていてもよい。

実施形態では、受電装置２０の今後の消費電力と、１つの閾値とを対比して、送電装置１０が、受電装置２０の動作状態変更の可否を判定するケースについて説明した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、受電装置２０の今後の消費電力が第１の閾値を上回り、かつ、第２の閾値を下回る場合には、送電装置１０は、受電装置２０の動作状態を所定の動作状態に変更することを禁止しつつ、所定の動作状態よりも消費電力の少ない動作状態への変更を許可する制限付き許可通知を、受電装置２０に送信してもよい。例えば、受電装置２０が動画再生装置であり、受電装置２０の動作状態が、待機状態、動画を低画質で再生する低画質再生状態、及び動画を高画質で再生する高画質再生状態を含むとする。受電装置２０の動作状態が高画質再生状態に変更されると、受電装置２０の動作状態が変更した場合において予測される受電装置２０の消費電力である予測消費電力が第２の閾値を上回るが、受電装置２０の動作状態が低画質再生状態に変更されると、受電装置２０の動作状態が変更した場合において予測される受電装置２０の消費電力である予測消費電力が第１の閾値以上、第２の閾値以下であるという場合、送電装置１０は、高画質再生状態への変更を禁止しつつ、低画質再生状態を許可する制限付き許可通知を、受電装置２０に送信する。

また、閾値を、送電距離に応じて変化させてもよい。例えば、送電距離が長い場合には、閾値を小さくし、送電距離が短い場合には、閾値を大きくしてもよい。

実施形態では特に触れていないが、送電装置１０及び受電装置２０が行う各処理をコンピュータに実行させるプログラムが提供されてもよい。また、プログラムは、コンピュータ読取り可能媒体に記録されていてもよい。コンピュータ読取り可能媒体を用いれば、コンピュータにプログラムをインストールすることが可能である。ここで、プログラムが記録されたコンピュータ読取り可能媒体は、非一過性の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体であってもよい。

或いは、送電装置１０及び受電装置２０が行う各処理を実行するためのプログラムを記憶するメモリ及びメモリに記憶されたプログラムを実行するプロセッサによって構成されるチップが提供されてもよい。

１０…送電装置、１１…送電側共振器、１２…送電モジュール、１２Ａ…コンバータ、１２Ｂ…インバータ、１３…通信モジュール、１３Ａ…通信部、１３Ｂ…制御部、２０…受電装置、２１…受電側共振器、２２…受電モジュール、２２Ａ…整流回路、２２Ｂ…ＤＣ／ＤＣコンバータ、２２Ｃ…負荷、２２Ｄ…蓄電ユニット、２３…通信モジュール、２３Ａ…通信部、２３Ｂ…制御部、３０…ＥＭＳ

Claims (14)

1. 送電装置と、前記送電装置から無線で供給された電力を消費する受電装置とを含む給電システムで用いる制御装置であって、
   前記受電装置の動作状態が変更した場合において予測される前記受電装置の消費電力である予測消費電力を算出する制御部を備え、
   前記制御部は、前記予測消費電力が閾値を上回る場合に、前記予測消費電力が閾値を上回らないように前記受電装置の動作状態を制御することを特徴とする制御装置。
2. 前記制御部は、前記受電装置から当該受電装置の動作状態が変更した場合において予測される前記受電装置の消費電力である予測消費電力に関する情報を受信することによって、前記予測消費電力を算出することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記予測消費電力が前記閾値を上回り、かつ、前記送電装置と前記受電装置との磁気的結合度が、前記送電装置の送電効率が最大となる磁気的結合度よりも大きい場合に、前記制御部は、前記受電装置の消費電力が増加しないよう前記受電装置の動作状態を制御することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
4. 前記予測消費電力が前記閾値を上回り、かつ、前記送電装置と前記受電装置との間の距離が、前記送電装置の送電効率が最大となる距離よりも小さい場合に、前記制御部は、前記受電装置の消費電力が増加しないよう前記受電装置の動作状態を制御することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
5. 前記受電装置の動作状態を所定の動作状態に変更することを要求する動作状態変更要求を前記受電装置から受信する受信部と、
   前記動作状態変更要求に対する拒否通知を前記受電装置に送信する送信部と、をさらに備え、
   前記制御部は、前記受信部が前記動作状態変更要求を受信した場合に、前記予測消費電力を算出し、
   前記送信部は、前記予測消費電力が前記閾値を上回る場合に、前記拒否通知を前記受電装置に送信することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
6. 前記受電装置の動作状態を所定の動作状態に変更することを禁止する禁止通知を、前記受電装置に送信する送信部をさらに備え、
   前記制御部は、前記予測消費電力を算出し、
   前記送信部は、前記算出した予測消費電力が前記閾値を上回る場合に、前記禁止通知を前記受電装置に送信することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
7. 前記送信部は、前記算出した予測消費電力が前記閾値を上回らない場合には、前記受電装置の動作状態を前記所定の動作状態に変更することを許可する許可通知を前記受電装置に送信することを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
8. 前記送信部は、前記予測消費電力が第１の閾値を上回り、かつ、第２の閾値を下回る場合には、前記受電装置の動作状態を前記所定の動作状態よりも消費電力の少ない動作状態に変更することを許可する制限付き許可通知を、前記受電装置に送信することを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
9. 前記閾値は、前記送電装置の送電容量に基づいて定められることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
10. 送電装置から無線で供給された電力を消費する受電装置であって、
    無線通信手段によって、送電装置に対して動作状態毎の消費電力を示す情報を含む消費電力通知を通知する送信部を備え、
    前記送信部によって、送信した消費電力通知に対して送電装置から自装置の動作状態の変更の可否についての通知を受信した場合、当該受信した動作状態の変更の可否についての通知の内容に応じて、動作を制御することを特徴とする受電装置。
11. 前記受信部が、前記変更要求に対する拒否通知を前記送電装置から受信した場合、前記制御部は、動作状態の変更を制限することを特徴とする請求項１０に記載の受電装置。
12. 前記受信部が、前記送電装置から動作状態の変更を制限する通知を受信した場合、前記制御部は、動作状態の変更を制限することを特徴とする請求項１０に記載の受電装置。
13. 受電装置に無線で電力を供給する送電装置であって、
    前記受電装置の動作状態が変更した場合において予測される前記受電装置の消費電力である予測消費電力を算出する制御部を備え、
    前記制御部は、前記予測消費電力が閾値を上回る場合に、前記予測消費電力が閾値を上回らないように前記受電装置の動作状態を制御することを特徴とする送電装置。
14. 送電装置と、前記送電装置から無線で供給された電力を消費する受電装置と、前記受電装置を制御する制御装置とを含む制御システムであって、
    前記制御装置は、前記受電装置の動作状態が変更した場合において予測される前記受電装置の消費電力である予測消費電力を算出する制御部を備え、
    前記制御部は、前記予測消費電力が閾値を上回る場合に、前記予測消費電力が閾値を上回らないように前記受電装置の動作状態を制御することを特徴とする制御システム。

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