以下に、本発明の実施の形態による給電システムの一例について図面を参照して説明する。
[実施例1]
図1は、実施例1による給電システムの一例を示す図である。
図1の給電システムは、電力を無線により受け取る受電装置である電子機器200及び給電装置100を有する。例えば、電子機器200が給電装置100上に載置されると、給電装置100は、給電アンテナ107を介して電子機器200に無線によって給電を開始する。この際、電子機器200が給電装置100からの所定の範囲内にあると、電子機器200は受電アンテナ201を介して給電装置100から送られる電力を受電する。そして、電子機器200は、受電アンテナ201を介して受電した電力によって、電子機器200に接続される電池210を充電する。
なお、電子機器200が給電装置100からの所定の範囲内に存在しないと、電子機器200は受電アンテナ201を介して給電装置100から電力を受電することはできない。ここで、所定の範囲とは、電子機器200が給電装置100から供給される電力によって通信を行うことができる範囲である。また、給電装置100は複数の電子機器に対して並行して電力を無線で供給することができる。
電子機器200は、電池によって動作する電子機器であればよく、例えば、デジタルスチルカメラ、カメラ付き携帯電話、デジタルビデオカメラなどの撮像装置であっても良い。さらには、電子機器200は音声データ及び映像データの再生を行うプレイヤなどの再生装置であってもよく、電池によって駆動する車などの移動装置であってもよい。
なお、電子機器200は、電池が装着されていない場合には、給電装置100から供給される電力によって動作を行う電子機器であってもよい。
図2は、給電システムにおける給電装置100及び電子機器200の構成の一例を示すブロック図である。
給電装置100は、発振器101、電力送信回路102、整合回路103、変復調回路104、CPU105、メモリ106、給電アンテナ107、タイマー108、及び変換部109を有している。
発振器101は、電力送信回路102を制御するための所定の周波数を発振する。そして、電力送信回路102は、AC電源(図示せず)から変換部109を介して供給される電力を、CPU105によって設定された目標値に対応する電力に変換する。
ここでは、電力送信回路102は、変換部109から供給される電力と発振器101にから供給される発振周波数とに応じて、給電アンテナ107を介して電子機器200に供給するための電力を生成する。そして、電力送信回路102によって生成された電力は整合回路103に供給される。
電力送信回路102によって生成される電力には、第1の電力及び第2の電力がある。第1の電力は、給電装置100が電子機器200を制御するためのコマンドを電子機器200に供給する際に用いられる。第2の電力は、給電装置100が電子機器200に対して給電を行う場合に電子機器200に供給するための電力である。例えば、第1の電力は0.1W〜1W以下の電力であり、第2の電力は2W〜10Wまでの電力であるものとする。なお、第1の電力<第2の電力である。
給電装置100が第1の電力を電子機器200に供給している場合、給電装置100は給電アンテナ107を介してコマンドを電子機器200に送信することができる。一方、給電装置100が第2の電力を電子機器200に供給している場合、給電装置100は、給電アンテナ107を介してコマンドを電子機器200に送信することができない。
第1の電力は、給電装置100が電子機器200の他の機器に対しても給電アンテナ107を介してコマンドを供給できるように、CPU105によって設定される。
CPU105は、電子機器200に供給するための電力を、第1の電力及び第2の電力のいずれか一つに切り替えるように電力送信回路102を制御する。整合回路103は、発振器101の発振周波数に応じて、給電アンテナ107と、CPU105により選択された給電の対象となる装置(ここでは、電子機器200)が有する受電アンテナ201との間で共振を行うための共振回路である。
CPU105は、発振器101の発振周波数を共振周波数fに設定する。なお、共振周波数fは、給電装置100と給電装置100の給電の対象となる装置とが共振を行うための周波数である。なお、共振周波数fは、商用周波数である50/60Hzであってもよく、10〜数百kHzであってもよい。さらには、共振周波数fは、13.56MHz前後の周波数であってもよい。
発振器101の発振周波数が、共振周波数fに設定された状態で、電力送信回路102によって生成された電力は整合回路103を介して給電アンテナ107に供給される。
変復調回路104は、電子機器200を制御するためのコマンドを電子機器200に送信するため、予め定められたプロトコルに応じて電力送信回路102によって生成された電力の変調を行う。予め定められたプロトコルとは、例えば、RFID(Radio Frequency IDentification)などのISO/IEC 18092規格に準拠した通信プロトコルである。また、予め定められたプロトコルは、NFC(Near Field Communication)規格に準拠した通信プロトコルであってもよい。電力送信回路102によって生成された電力には、変復調回路104の変調によって電子機器200と通信を行うためのコマンドが重畳され、給電アンテナ107を介して電子機器200に送信される。
変復調回路104は、振幅変位を用いたASK(Amplitude Shift Keying)変調を行うことによって、コマンドを電力送信回路102によって生成された電力に対して重畳する。コマンドの重畳された第1の電力は、給電アンテナ107を介して電子機器200に送信される。
さらに、変復調回路104は、所定の符合化方式を用いた符合化回路を有する。変復調回路104は、整合回路103において検出される給電アンテナ107に流れる電流の変化に応じて、電子機器200に送信したコマンドに対する電子機器200からの応答信号を符号化回路によって復調する。これによって、変復調回路104は、電子機器200に送信したコマンドに対する応答信号を電子機器200から給電アンテナ107を介して受信する。また、変復調回路104は、電子機器200から応答信号及び情報を受信した際、CPU105に供給する。
CPU105は、AC電源と給電装置100とが接続されている場合、AC電源から変換部109を介して供給される電力を用いて、給電装置100を制御する。また、CPU105は、メモリ106に記憶されたコンピュータプログラムを実行することによって、給電装置100の動作を制御する。
メモリ106には、給電装置100の動作を制御するコンピュータプログラム及び、給電装置100の動作に関するパラメータなどの情報が記憶される。
給電アンテナ107は、電力送信回路102によって生成された電力を外部に出力するためのアンテナである。給電装置100は、給電アンテナ107を介して電子機器200に電力を供給するとともに、給電アンテナ107を介して電子機器200にコマンドを送信する。また、給電装置100は、給電装置100から送信したコマンドに対する応答及び電子機器200から送信された情報を給電アンテナ107を介して受信する。
タイマー108は、現在の時刻を示すとともに、給電装置100で行われる動作及び処理に関する時間を計測する。また、タイマー108によって計測された時間に関する閾値は、メモリ106に予め記録されている。
変換部109は、AC電源と給電装置100とが接続されている場合、AC電源から供給される交流電力を直流電力に変換して、直流電力を給電装置100全体に供給する。
電子機器200は、受電アンテナ201、整合回路202、整流平滑回路203、変復調回路204、CPU205、メモリ206、電流・電圧検出回路207、電源制御部208、充電制御部209、電池210、及びタイマー211を有する。さらに、電子機器200は、撮像部212を有する。
受電アンテナ201は、給電装置100から供給される電力を受電するためのアンテナである。電子機器200は、受電アンテナ201を介して、給電装置100から電力を受電して、コマンドを受信する。また、電子機器200は、給電装置100から受信したコマンドに対応する応答や情報を送信する。
整合回路202は、給電装置100における共振周波数fと同一の周波数で受電アンテナ201が共振するように、インピーダンスマッチングを行うための共振回路である。そして、整合回路202は、受電アンテナ201によって受電された電力を整流平滑回路203に供給する。
整流平滑回路203は、受電アンテナ201によって受電された電力からコマンド及びノイズを取り除き、直流電力を生成する。そして、整流平滑回路203は、生成した直流電力を電源制御部208に供給する。さらに、整流平滑回路203は、受電アンテナ201によって受電された電力から取り除いたコマンドを変復調回路204に供給する。
変復調回路204は、整流平滑回路203から供給されたコマンドを予め定められた通信プロトコルに応じて解析し、当該コマンドの解析結果をCPU205に供給する。
CPU205は、給電装置100を制御するためのコマンド、給電装置100から受信したコマンドに対する応答、または情報を給電装置100に送信するために、変復調回路204に負荷変調を行うように制御する。変復調回路204によって負荷変調が行われると、給電アンテナ107に流れる電流が変化する。給電装置100は、給電アンテナ107に流れる電流の変化を検出して、給電装置100を制御するためのコマンド、給電装置100から受信したコマンドに対する応答、または所定の情報の少なくとも一つを受信する。
CPU205は、変復調回路204から送られた解析結果に応じて、変復調回路204が給電装置100から受信したコマンドがどのようなコマンドであるかを判定する。そして、CPU205は、給電装置100から受信したコマンドに対応するコマンドコードによって指定された処理及び動作を行うように電子機器200を制御する。
さらに、CPU205は、メモリ206に記憶されたコンピュータプログラムを実行することによって、電子機器200の動作を制御する。
メモリ206には、電子機器200の動作を制御するコンピュータプログラム及び電子機器200の動作に関するパラメータなどの情報が記憶されている。また、メモリ206には、電子機器200の識別情報などが記録される。ここで、電子機器200の識別情報とは、例えば、電子機器200のIDであり、加えて、識別情報には電子機器200のメーカー名、電子機器200の装置名、及び電子機器200の製造年月日などが含まれている。
電流・電圧検出回路207は、整流平滑回路203から供給される直流電力の電流値及び電圧値を検出する。
電源制御部208は、整流平滑回路203から供給される直流電力の電圧及び電池210から供給される電力の電圧のいずれか一つをCPU205によって設定された電圧値に変換するように制御する。なお、電源制御部208は、リニアレギュレータ(例えば、LDOレギュレータ:Low Drop Out レギュレータ)208a及びスイッチングレギュレータ(例えば、DC/DCコンバータ)208bを有している。少なくともCPU205、メモリ206及びタイマー211には、リニアレギュレータ208aから必要な電圧が供給される。充電制御部209、電池210及び撮像部212の少なくとも一つには、スイッチングレギュレータ208bから必要な電圧が供給される。
電源制御部208は、電池210から電力が供給されていないが、給電装置100から第1の電力及び第2の電力のいずれか一つが供給されている場合、整流平滑回路203から供給される直流電力を電子機器200全体に供給する。この場合、電源制御部208は、整流平滑回路203から供給される直流電力を、充電制御部209を介して電池210に供給する。
電源制御部208は、CPU205及び電流・電圧検出回路207のいずれか一つからの制御命令に応じて、スイッチングレギュレータ208bを用いて電力供給を行うか否かを制御する。
充電制御部209は、電源制御部208から電力を供給される場合には、電源制御部208から供給される電力によって電池210を充電する。ここでは、充電制御部209は、例えば、定電圧定電流方式により電池210の充電を行う。充電制御部209は、電子機器200に装着された電池210の充電に関する情報を定期的に検出して、CPU205に供給する。なお、電池210の充電に関する情報を「充電情報」と呼ぶことにする。
CPU205は、充電情報をメモリ206に記録する。この充電情報には、電池210の残りの容量を示す残容量情報の他に、電池210が満充電であるか否かを示す情報が含まれるようにしてよい。さらには、充電情報には、充電制御部209によって電池210の充電が開始されてから経過した時間を示す時間情報を含むようにしてもよい。
また、充電情報には、充電制御部209が電池210を定電圧制御に応じて充電を行っていることを示す情報、充電制御部209が電池210を定電流制御に応じて充電を行っていることを示す情報等を含むようにしてもよい。そして、充電情報には、充電制御部209が電池210に対してトリクル充電を行っていることを示す情報、充電制御部209が電池210に対して急速充電を行っていることを示す情報などを含むようにしてもよい。
加えて、充電制御部209は、電池210の充電を行う場合、電池210に流れる電流及び電池210に印加される電圧を検出して、CPU205に供給する。CPU205は、充電制御部209から送られた電流及び電圧に係る情報をメモリ206に記録する。CPU205は、充電制御部209によって検出された電流及び電圧に係る情報に応じて、電池210の充電に関するエラーを検出する。
電池210は、電子機器200に着脱可能な電池である。また、電池210は、例えば、リチウムイオン電池等である。
タイマー211は、現在の時刻を示すとともに、電子機器200で行われる動作及び処理に関する時間を計測する。また、タイマー211によって計測される時間に対する閾値はメモリ206に予め記録されている。
撮像部212は、例えば、撮像素子、画像処理回路、及び圧縮伸長回路などを有している。撮像素子は撮影レンズを介して入射した光学像に応じた画像信号を出力する。画像処理回路は撮像素子の出力である画像信号に対して所定の画像処理を行って画像データを生成する。圧縮伸長回路は画像データを圧縮処理するとともに、圧縮された画像データを伸長処理する。なお、撮像部212は、画像データ(例えば、圧縮処理後の画像データ)を記録する記録部を備えるようにしてもよい。
なお、給電アンテナ107及び受電アンテナ201は、ヘリカルアンテナ又はループアンテナであってもよく、さらには、メアンダラインアンテナなどの平面状のアンテナであってもよい。
図2に示す給電システムでは、無線によって電力が給電装置100から電子機器200に送られているが、電磁界結合、電界結合及び電磁誘導の少なくとも一つによって給電装置100から電子機器200に電力が送られるようなものであれば良いものとする。また、「無線」を「非接触」又は「無接点」と言い換えてもよい。
給電装置100は、電子機器200に第2の電力を供給する際、第1の電力を出力して電子機器200から充電情報を取得する。そして、給電装置100は充電情報に応じて第2の電力の出力を制御する。このため、給電装置100は、電池210が満充電になるまで、第1の電力を出力する処理と、第2の電力を出力する処理とを交互に行うことになる。
図3は、給電装置100が無線給電を行う際の負荷安定時間Ta及び無変調期間Tuの関係を説明するための図である。
図3において、給電期間は、給電装置100が第2の電力を出力する期間であり、通信期間は、給電装置100が第1の電力を出力する期間である。図3のように、給電期間が終了したタイミングから給電装置100から出力される電力が低下する。そして、給電期間が終了したタイミングから変復調回路104によってコマンドの重畳された第1の電力の送信を開始するまでの間の期間を、「無変調期間Tu」と呼ぶ。
無変調期間Tuには、後述の負荷安定時間Taが含まれている。ここでは、変復調回路104によって第1の電力にコマンドが重畳されて電子機器200に送信される期間を変調期間Tmと呼ぶ。なお、図3のように、給電期間と通信期間とは時分割で行われることになる。
(給電装置100の給電制御処理)
図4は、給電装置100によって行われる給電制御処理を説明するためのフローチャートである。図4のフローチャートに係る処理は、給電装置100の電源がオンであり、かつ給電装置100が給電を行う状態になった場合にCPU105によって行われる処理である。なお、図4のフローチャートに係る処理は、CPU105がメモリ106に記憶されたコンピュータプログラムを実行することによって行われる。
S401において、CPU105は、電子機器200が給電装置100からの所定の範囲内に存在するか否かを検出するために、第1の電力を出力するように発振器101、電力送信回路102、及び整合回路103を制御する。なお、CPU105は、第1の電力を電子機器200に出力する場合、第1の電力の値を示す情報を電子機器200に給電アンテナ107を介して送信するようにしてもよい。
その後、S402において、CPU105は、電子機器200が無線給電に対応した機器であるかを確認するための第1のコマンドを、変復調回路104によって給電アンテナ107を介して送信する。そして、CPU105は、変復調回路104によって給電アンテナ107に流れる電流を復調し、第1のコマンドに対する応答を電子機器200から受信する。その後、CPU105は、第1のコマンドに対する応答をメモリ106に保存する。
次に、CPU105は、第1のコマンドに対する応答に応じて、電子機器200が無線給電に対応するか否かを判定する。ここでは、CPU105は識別可能な機器を検出できたか否かを判定することになる(S403)。電子機器200が無線給電に対応していると判定すると(S403でYES)、S404において、CPU105は、通信時間と給電時間とを通知するための第2のコマンドを給電アンテナ107を介して電子機器200に送信させる。電子機器200が無線給電に対応していないと判定すると(S403でNO)、CPU105は、S414を行う。
第2のコマンドが変復調回路204によって受信された場合、CPU205は、第2のコマンドに対する応答として、負荷安定時間Taを給電装置100に送信する。
その後、CPU105は、給電アンテナ107を介して第2のコマンドに対する応答を電子機器200から受信する。その後、CPU105は、第2のコマンドに対する応答をメモリ106に保存する。CPU105は、第2のコマンドに対する応答に応じて、負荷安定時間Taをメモリ106に保存する。
CPU105は、第2のコマンドに対する応答から負荷安定時間Taを取得できたか否かを判定する(S405)。負荷安定時間Taが取得できると(S405でYES)、CPU105は、給電開始を通知するための第3のコマンドを、変復調回路104によって給電アンテナ107を介して送信する(S406)。負荷安定時間Taを取得できない場合(S405でNO)、CPU105は、S414を行う。
次に、S407において、CPU105は、第3のコマンドに対する応答が受信できたか否かを判定する。
第3のコマンドに対する応答が変復調回路104によって受信されると(S407でYES)、CPU105は、第3のコマンドに対応する応答をメモリ106に保存し、S408を行う。第3のコマンドに対する応答が受信されていない場合(S407でNO)、CPU105は、S414を行う。
S408において、CPU205は、電子機器200の動作に必要な電力及び電池210を充電するために必要な電力の少なくとも一つを供給するため、第2の電力を発振器101、電力送信回路102、及び整合回路103に出力させる。その後、CPU105は、第2の電力が出力されてから経過した時間を測定するようにタイマー108を制御する。
S409において、CPU105は、タイマー108によって計測された時間が給電時間である所定の時間に達したか否かを判定する。タイマー108によって計測された時間が所定の時間に達していない場合、所定の時間が経過していないので(S409でNO)、CPU105は、所定の時間が経過するまで待機する。タイマー108によって計測された時間が所定の時間に達した場合、所定の時間が経過したので(S409でYES)、CPU105はS401の処理と同様にして第1の電力を送信する(S410)。
所定の時間が経過した後(S409でYES)、CPU105は、所定の時間が経過した後に経過した時間をタイマー108によって計測し、タイマー108によって計測された時間が無変調期間Tuに達したか否かを判定する。タイマー108によって計測された時間が無変調期間Tuに達した場合、CPU105は、ステータス情報を取得するために、変復調回路104によって第4のコマンドを、給電アンテナ107を介して送信する(S411)。ステータス情報には、電池210の残量を示す情報、電流・電圧検出回路207を介して受電した電力の電流値を示す情報及び電流・電圧検出回路207を介して受電した電力の電圧値を示す情報が含まれる。タイマー108によって計測された時間が無変調期間Tuに達していない場合、CPU105は、タイマー108によって計測された時間が無変調期間Tuに達するまで待機する。タイマー108によって計測された時間が無変調期間Tuに達するまでの間、CPU105は、変復調回路104にコマンドを送信させないように制御する。
これは、所定の時間が経過した後から無変調期間Tuが経過するまでの間は、変復調回路104によってコマンドを電子機器200に送信したとしても、変復調回路204が正常な応答を給電装置100に送信することができない可能性があるからである。さらに、所定の時間が経過した後から無変調期間Tuが経過するまでの間は、給電装置100と電子機器200との間の通信がスイッチングレギュレータ208bの動作などの影響を受ける可能性があるからである。
なお、CPU105は、負荷安定時間Ta及び給電アンテナ107を介して出力する電力を第2の電力から第1の電力に切替えるまでにかかる切替え時間を含む無変調期間Tuを設定する。
S412において、CPU105は、第4のコマンドに対する応答が受信できたか否かを判定する。第4のコマンドに対する応答が変復調回路104によって受信されると(S412でYES)、CPU105は、第4のコマンドに対する応答から得られたステータス情報をメモリ106に保存する。第4のコマンドに対する応答が受信されていない場合(S412でNO)、CPU105は、S414を行う。
その後、CPU105は、S413において、ステータス情報に応じて、電子機器200への給電を終了するか否かを判定する。ここでは、CPU105は、ステータス情報から電子機器200の電池210が満充電であることを検出した場合、給電を終了すると判定する(S413でYES)。その後、CPU105は、S414において、給電アンテナ107を介した電力の出力を停止するように、発振器101、電力送信回路102、及び整合回路103を制御する(S414)。
一方、CPU105が給電を終了しないと判定すると(S413でNO)、CPU105はS408の処理に戻る。
(電子機器200のコマンド受信処理)
図5は、電子機器200で行われるコマンド受信処理を説明するためのフローチャートである。図5のフローチャートに係る処理は、給電装置100から第1の電力が電子機器200に供給される場合に行われる処理である。また、CPU205が図5のフローチャートに係る処理を行っている間、リニアレギュレータ208aから少なくともCPU205、メモリ206及びタイマー211には電力供給が行われているものとする。そして、CPU205は、図5に示すコマンド受信処理を定期的に行うようにしてもよい。なお、図5のフローチャートに係る処理は、CPU205がメモリ206に記憶されたコンピュータプログラムを実行することによって行われる。
S501において、CPU205は、変復調回路204が給電装置100からコマンドを受信したか否かを判定する。変復調回路204が給電装置100からコマンドを受信していないと(S501でNO)、CPU205はコマンド受信処理を終了する。
一方、変復調回路204が給電装置100からコマンドを受信すると(S501でYES)、CPU205は、給電装置100から受信したコマンドを解析するように変復調回路204を制御する(S502)。そして、CPU205は、コマンドの解析によって得られた解析結果をメモリ206に保存する。
続いて、CPU205は、メモリ206に保存した解析結果に応じて正常なコマンドであるか否かを判定する(S502)。例えば、CRCなどのエラーチェックコードがある場合には、CPU205はCRCチェックを行って、コマンドが正常であるか否かを判定することになる。
受信したコマンドの解析結果からエラーを検出すると(S503でYES)、CPU205は、受信したコマンドに対してエラーを通知するための応答信号(エラーレスポンス)を送信するように変復調回路204を制御する(S504)。そして、CPU205はコマンド受信処理を終了する。
受信したコマンドの解析結果からエラーを検出しないと(S503でNO)、CPU205は、受信したコマンドの解析結果に応じて、受信したコマンドが第1のコマンドであるか否かを判定する(S505)。受信したコマンドが第1のコマンドを受信である場合(S505でYES)、CPU205は、S506の処理を行う。CPU205は、メモリ206に保持された電子機器200が無線給電に対応していること示す識別情報(ID情報)を、変復調回路204によって給電装置100に送信する。そして、CPU205は、コマンド受信処理を終了する。
受信したコマンドが第1のコマンドでない場合(S505でNO)、CPU205は、受信したコマンドの解析結果に応じて受信したコマンドが第2のコマンドであるか否かを判定する(S507)。受信したコマンドが第2のコマンドである場合(S507でYES)、CPU205は、第2のコマンドから給電期間を示す情報及び通信期間を示す情報を取得してメモリ206に保存する。
その後、CPU205は、スイッチングレギュレータ208bの動作を停止し、スイッチングレギュレータ208bから充電制御部209、電池210及び撮像部212への電力供給を停止された後、電子機器200が安定するまでの負荷安定時間Taを計測する。例えば、CPU205は、電流・電圧検出回路207及びタイマー211を用いて負荷安定時間Taを計測するものとする。なお、CPU205は、メモリ206に負荷安定時間Taを予め格納しておいてもよい。なお、撮像部212、充電制御部209及び電池210をまとめて負荷と呼ぶものとする。
その後、CPU205は、負荷安定時間Taを、変復調回路204によって給電装置100に送信する(S508)。そして、CPU205は、コマンド受信処理を終了する。
受信したコマンドが第2のコマンドでない場合(S507でNO)、CPU205は、受信したコマンドの解析結果に応じて受信したコマンドが第3のコマンドであるか否かを判定する(S509)。受信したコマンドが第3のコマンドである場合(S509でYES)、CPU205は、第3のコマンドを正常に受信したことを通知する応答信号を変復調回路204によって送信する(S510)。
続いて、CPU205は、電源制御部208のスイッチングレギュレータ208bを制御するための負荷制御処理を行う(S511)。そして、CPU205は、負荷制御処理を行った後、コマンド受信処理を終了する。負荷制御処理については後述する。
受信したコマンドが第3のコマンドでない場合(S509でNO)、CPU205は、受信したコマンドの解析結果に応じて受信したコマンドが第4のコマンドであるか否かを判定する(S512)。受信したコマンドが第4のコマンドである場合(S512でYES)、CPU205はステータス情報を取得してメモリ206に保存する。
CPU205は、変復調回路204によってステータス情報を通知する応答信号を変復調回路204によって送信する(S513)。そして、そして、CPU205はコマンド受信処理を終了する。一方、受信したコマンドが第4のコマンドを受信でない場合(S512でNO)、CPU205はコマンド受信処理を終了する。
(電子機器200の負荷制御処理)
図6は、図5のS511において、電子機器200で行われる負荷制御処理を説明するためのフローチャートである。
なお、図6のフローチャートに係る処理は、給電装置100から電力が電子機器200に供給される場合に行われる処理である。そして、CPU205は、図6に示す負荷制御処理を定期的に行うようにしてもよい。なお、図6のフローチャートに係る処理は、CPU205がメモリ206に記憶されたコンピュータプログラムを実行することによって行われる。また、CPU205が図6のフローチャートに係る処理を行っている間、リニアレギュレータ208aから少なくともCPU205、メモリ206及びタイマー211には電力供給が行われているものとする。
S601において、CPU205は、スイッチングレギュレータ208bの動作を開始させ、充電制御部209、電池210及び撮像部212の少なくとも一つに電力供給を行うようにスイッチングレギュレータ208bを制御する。
CPU205は、第3のコマンドを受信した際、第3のコマンドを正常に受信したことを通知する応答信号が送信されてから経過した時間をタイマー211に測定させる。
S602において、CPU205は、第3のコマンドに対応する応答信号が送信されてからタイマー211によって計測された時間が電子機器200から通知された給電期間に達したか否かを判定する(S602)。
タイマー211によって計測された時間が給電期間に達していない場合、給電期間が終了していないので(S602でNO)、CPU205は、給電時間が終了するまで待機する。タイマー211によって計測された時間が給電期間に達した場合、給電期間が終了する(S602でYES)。その後、S603において、CPU205は、充電制御部209、電池210及び撮像部212への電力供給を停止するようにスイッチングレギュレータ208bを制御し、スイッチングレギュレータ208bの動作を停止させる。その後、CPU205は、S603が行われてから経過した時間をタイマー211に測定させる。
S604において、CPU205は、タイマー211によって計測された時間が電子機器200から通知された通信期間に達したか否かを判定する(S604)。
タイマー211によって計測された時間が通信期間に達していない場合(S604でNO)、CPU205は、タイマー211によって計測された時間が通信期間に達するまで待機する。タイマー211によって計測された時間が通信期間に達した場合(S604でYES)、CPU205は、給電装置100から受電した電力がなくなったか否かを判定する(S605)。ここでは、CPU205は、電流・電圧検出回路207によって検出された電流及び電圧から給電装置100から受電した電力を算出し、給電装置100から受電した電力がメモリ206に記憶された所定値よりも低いか否かを比較する。なお、電流・電圧検出回路207によって検出された電流及び電圧から給電装置100から受電した電力を以下、「受電電力」と呼ぶものとする。受電電力が所定値よりも低い場合、給電装置100から受電した電力がなくなったと判定する。また、CPU205は、受電電力が所定値以上である場合、給電装置100から受電した電力があると判定する。
給電装置100から受電した電力がないと判定された場合(S605でYES)、CPU205は、負荷制御処理を終了する。一方、給電装置100から受電した電力があると判定された場合(S605でNO)、CPU205は、S601を再び行う。
このように、実施例1における電子機器200は、給電装置100から第1の電力が供給される期間であるか否かに応じて、給電装置100から受電される電力をスイッチングレギュレータ208bを介して負荷に供給するか否かを制御するようにした。電子機器200は、給電装置100から第1の電力が供給される期間は、スイッチングレギュレータ208bの動作を停止させ、スイッチングレギュレータ208bから負荷への電力供給を行わせないようした。また、電子機器200は、給電装置100から第2の電力が供給される期間は、スイッチングレギュレータ208bの動作を開始させ、スイッチングレギュレータ208bから負荷への電力供給を行うようした。
これにより、電子機器200は、第1の電力が供給される期間は、スイッチングレギュレータ208bの動作による影響や負荷への電力供給による影響を給電装置100に与えないようにすることができる。このため、電子機器200は、電子機器200による負荷変調を給電装置100に適切に検出させることができる。したがって、給電装置100と電子機器200との間の通信が適切に行われるようにすることができる。
さらに、実施例1における給電装置100は、第2の電力を供給する期間が経過した後から無変調期間Tuが経過するまでの間は、変復調回路104によってコマンドを電子機器200に送信しないようにした。これにより、給電装置100は、変復調回路204が応答を返せないような場合やスイッチングレギュレータ208bの動作による影響や負荷への電力供給による影響を受けると想定される場合に電子機器200にコマンドを送信しないようにすることができる。
したがって、給電装置100と電子機器200との間の通信が適切に行われるようにすることができる。
なお、図6のS602において、CPU205がタイマー211によって計測された時間が電子機器200から通知された給電期間に達したか否かを判定するようにしたが、これに限られないものとする。例えば、S602において、CPU205は、タイマー211によって計測された時間がマージンとなる期間を電子機器200から通知された給電期間に対してさらに加算した期間に達したか否かを判定するようにしても良い。この場合、S602において、タイマー211によって計測された時間がマージンとなる期間を電子機器200から通知された給電期間に対して加算した期間に達した場合(S602でYES)、S603に進むようにする。
また、図6のS604において、CPU205がタイマー211によって計測された時間が電子機器200から通知された通信期間に達したか否かを判定するようにしたが、これに限られないものとする。例えば、S604において、CPU205は、タイマー211によって計測された時間がマージンとなる期間を電子機器200から通知された通信期間に対してさらに加算した期間に達したか否かを判定するようにしても良い。この場合、S602において、タイマー211によって計測された時間がマージンとなる期間を電子機器200から通知された通信期間に対して加算した期間に達した場合(S604でYES)、S605に進むようにする。
[実施例2]
続いて、実施例2による給電システムの一例について説明する。なお、実施例2による給電システムの構成は図1及び図2に示す給電システムと同様であるので、共通する機能や処理については説明を省略する。
実施例1において、電子機器200は、給電装置100から第1の電力が供給される期間は、スイッチングレギュレータ208bの動作を停止させ、スイッチングレギュレータ208bから負荷への電力供給を停止させていた。
これに対して、実施例2では、電子機器200は、給電装置100から第1の電力が供給される期間に給電装置100から受電される電力がスイッチングレギュレータ208bの動作に必要な電力よりも小さくなるように給電装置100を制御する。このため、給電装置100から第1の電力が供給される期間は、スイッチングレギュレータ208bに必要な電力が供給されないので、スイッチングレギュレータ208bの動作が停止し、スイッチングレギュレータ208bから負荷への電力供給が停止される。
(給電装置100の給電制御処理)
図7は、実施例2において給電装置100によって行われる給電制御処理を説明するためのフローチャートである。なお、図7において、図4に示すフローチャートの処理と同一の処理については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
図7のフローチャートに係る処理は、給電装置100の電源がオンであり、かつ給電装置100が給電を行う状態になった場合にCPU105によって行われる処理である。なお、図7のフローチャートに係る処理は、CPU105がメモリ106に記憶されたコンピュータプログラムを実行することによって行われる。
電子機器200が無線給電に対応している場合(S403でYES)、CPU105は、通信期間における第1の電力のレベルを電子機器200に確認させるための第5のコマンドを変復調回路104に給電アンテナ107を介して送信させる(S704)。その後、CPU105は、給電アンテナ107を介して第5のコマンドに対する応答を電子機器200から受信する。その後、CPU105は、第5のコマンドに対する応答をメモリ106に保存する。
S705において、CPU105は、第5のコマンドに対する応答に応じて、通信期間における第1の電力のレベルが適切であると電子機器200によって判定されたか否かを判定する。
通信期間における第1の電力のレベルが適切であると電子機器200によって判定された場合(S705でYES)、CPU105は、前述のS406の処理を行う。
通信期間における第1の電力のレベルが適切でないと電子機器200によって判定された場合(S705でNO)、CPU105は、第5のコマンドに対する応答に応じて、通信期間における第1の電力のレベルが不足しているか否かを判定する(S715)。通信期間における第1の電力のレベルが不足していると判定された場合(S715でYES)、CPU105は、S716の処理を行う。S716において、CPU105は、現在設定されている第1の電力のレベルを上げるように電力送信回路102を制御して、発振器101、電力送信回路102、及び整合回路103によって電力を出力する。その後、CPU105は、S704の処理に戻る。
通信期間における第1の電力のレベルが不足していない、つまり通信期間における第1の電力のレベルが過剰であると判定された場合(S715でNO)、CPU105は、現在設定されている第1の電力のレベルを下げるように電力送信回路102を制御する。その後、CPU105は、レベルの下げられた第1の電力を発振器101、電力送信回路102、及び整合回路103によって出力する(S717)。その後、CPU105は、S704の処理に戻る。
(電子機器200のコマンド受信処理)
図8は、実施例2において電子機器200で行われるコマンド受信処理を説明するためのフローチャートである。
なお、図8において、図5に示すフローチャートの処理と同一の処理については、同一の参照符号を付して説明を省略する。図8のフローチャートに係る処理は、給電装置100から第1の電力が電子機器200に供給される場合に行われる処理である。また、CPU205が図8のフローチャートに係る処理を行っている間、リニアレギュレータ208aから少なくともCPU205、メモリ206及びタイマー211には電力供給が行われているものとする。そして、CPU205は、図8に示すコマンド受信処理を定期的に行うようにしてもよい。なお、図8のフローチャートに係る処理は、CPU205がメモリ206に記憶されたコンピュータプログラムを実行することによって行われる。
受信したコマンドの解析結果に応じて受信したコマンドが第1のコマンドでない場合(S505でNO)、S807において、CPU205は、受信したコマンドが第5のコマンドであるか否かを判定する。受信したコマンドが第5のコマンドである場合(S807でYES)、S808に進む。
S808において、CPU205は、電流・電圧検出回路207によって検出された電流及び電圧から現在の受電電力を算出し、算出した受電電力とスイッチングレギュレータ208bの動作に必要な電力とを比較する。スイッチングレギュレータ208bの動作に必要な電力を以下「第3の電力」と呼ぶ。
算出された受電電力が第3の電力以上の場合、CPU205は、第5のコマンドへの応答として、通信期間における第1の電力のレベルが適切でないことを通知し、かつ第1の電力のレベルを下げるように要求するための応答信号を給電装置100に送信させる。
算出された受電電力が第3の電力以上でない場合、CPU205は、算出された受電電力とリニアレギュレータ208aの動作に必要な電力とを比較する。リニアレギュレータ208aの動作に必要な電力を以下「第4の電力」と呼ぶ。なお、第3の電力よりも第4の電力は、小さいものとする。
算出された受電電力が第4の電力以上である場合、CPU205は、第5のコマンドへの応答として、通信期間における第1の電力のレベルが適切であることを通知するための応答信号を給電装置100に送信させる。
算出された受電電力が第4の電力以上の場合、CPU205は、第5のコマンドへの応答として、通信期間における第1の電力のレベルが適切でないことを通知し、かつ第1の電力のレベルを上げるように要求するための応答信号を給電装置100に送信させる。
その後、CPU205はコマンド受信処理を終了する。
なお、CPU205は、第5のコマンドへの応答として、第3の電力の値を給電装置100に通知し、給電装置100が第2の電力を供給している期間は、第3の電力よりも小さい電力が電子機器200に供給されないように給電装置100を制御する。
このように、実施例2における電子機器200は、給電装置100から第1の電力が供給される期間にスイッチングレギュレータ208bの動作に必要な電力が電子機器200に供給されないように第1の電力のレベルを制御するようにした。この場合、給電装置100から第1の電力が供給される期間は、スイッチングレギュレータ208bに必要な電力が供給されなくなるので、スイッチングレギュレータ208bの動作が自動的に停止する。そのため、スイッチングレギュレータ208bから負荷への電力供給が自動的に停止される。
したがって、給電装置100と電子機器200との間の通信が適切に行われるようにすることができる。
[実施例3]
次に、実施例3による給電システムの一例について説明する。なお、実施例3による給電システムの構成は図1及び図2に示す給電システムと同様であるので、共通する機能や処理については説明を省略する。
実施例3では、電流・電圧検出回路207が給電装置100からの受電電力を検出し、電流・電圧検出回路207が受電電力の大きさに応じて、スイッチングレギュレータ208bの動作を制御する。これにより、電子機器200は、電流・電圧検出回路207によって検出された受電電力の大きさに応じて、スイッチングレギュレータ208bの動作を停止させ、スイッチングレギュレータ208bから負荷への電力供給を停止させることができる。
(給電装置100の給電制御処理)
図9は、実施例3による給電システムにおいて給電装置で行われる給電制御処理を説明するためのフローチャートである。なお、図9において、図4に示すフローチャートの処理と同一の処理については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
電子機器200が無線給電に対応している場合(S403でYES)、CPU105は、給電アンテナ107から出力される第1の電力の現在の値を電子機器200に通知するための第6のコマンドを変復調回路104に送信させる(S904)。
なお、CPU105は、電力送信回路102から給電アンテナ107までの間において損失した電力を考慮したものを第1の電力の値として電子機器200に通知するようにしても良い。
S905において、CPU105は、給電アンテナ107を介して第6のコマンドに対する応答を電子機器200から受信したか否かを判定する。CPU105は、第6のコマンドに対する応答を受信したと判定した場合(S905でYES)、S406の処理を行う。CPU105は、第6のコマンドに対する応答を受信していない場合(S905でNO)、S414の処理を行う。
(電子機器200のコマンド受信処理)
図10は、実施例3において電子機器で行われるコマンド受信処理を説明するためのフローチャートである。
なお、図10において、図5に示すフローチャートの処理と同一の処理については、同一の参照符号を付して説明を省略する。図10のフローチャートに係る処理は、給電装置100から第1の電力が電子機器200に供給される場合に行われる処理である。また、CPU205が図10のフローチャートに係る処理を行っている間、リニアレギュレータ208aから少なくともCPU205、メモリ206及びタイマー211には電力供給が行われているものとする。そして、CPU205は、図10に示すコマンド受信処理を定期的に行うようにしてもよい。なお、図10のフローチャートに係る処理は、CPU205がメモリ206に記憶されたコンピュータプログラムを実行することによって行われる。
受信したコマンドの解析結果に応じて受信したコマンドが第1のコマンドでない場合(S505でNO)、S1007において、CPU205は、受信したコマンドが第6のコマンドであるか否かを判定する。受信したコマンドが第6のコマンドを受信すると、CPU205は、第6のコマンドに含まれる第1の電力の値に応じて、電流・電圧検出回路207によって検出される受電電力に対する閾値を設定する(S1008)。受電電力に対する閾値を設定する場合、CPU205は、第6のコマンドに含まれる第1の電力の値から受電アンテナ201から整流平滑回路203までの間において損失した電力を考慮したものを受電電力に対する閾値として設定するようにしてもよい。
なお、S1008において、受電電力に対する閾値が設定された後、電流・電圧検出回路207は、定期的に受電電力を検出し、検出した受電電力とCPU205によってS1008で設定された閾値とを比較する。その結果、電流・電圧検出回路207によって、受電電力がS1008で設定された閾値以上であることが検出された場合、電流・電圧検出回路207は、スイッチングレギュレータ208bの動作を継続させる。電流・電圧検出回路207によって、受電電力がS1008で設定された閾値以上でないことが検出された場合、電流・電圧検出回路207は、スイッチングレギュレータ208bの動作を停止させる制御信号をスイッチングレギュレータ208bに供給する。これにより、スイッチングレギュレータ208bの動作を停止させ、スイッチングレギュレータ208bから負荷への電力供給を停止させることができる。
なお、電流・電圧検出回路207によって、受電電力がS1008で設定された閾値以上でないことが検出された場合、CPU205は、給電装置100が第1の電力を電子機器200に供給していると判定する。電流・電圧検出回路207によって、受電電力がS1008で設定された閾値以上であることが検出された場合、CPU205は、給電装置100が第2の電力を電子機器200に供給していると判定する。
S1009において、CPU205は、第6のコマンドへの応答信号を給電装置100に送信させる(S1009)。そして、CPU205は、コマンド受信処理を終了する。
このように、実施例3における電子機器200は、給電装置100からの受電電力の大きさに応じて、スイッチングレギュレータ208bの動作を制御するようにした。この場合、電子機器200は、給電装置100からの受電電力に応じて給電装置100から第1の電力が供給されていることを判定できるので、スイッチングレギュレータ208bの動作を停止することができる。これにより、電子機器200は、給電装置100からの受電電力に応じて、スイッチングレギュレータ208bから負荷への電力供給を停止することができる。
したがって、給電装置100と電子機器200との間の通信が適切に行われるようにすることができる。
実施例1〜3において、少なくともCPU205、メモリ206及びタイマー211には、リニアレギュレータ208aから必要な電圧が供給されるようにしたが、これに限られないものとする。例えば、スイッチングレギュレータ208bは、充電制御部209、電池210及び撮像部212の少なくとも一つに電力を供給する場合、さらにCPU205、メモリ206及びタイマー211に対しても必要な電圧を供給しても良い。この場合、スイッチングレギュレータ208bの動作が停止された際に、CPU205、メモリ206及びタイマー211への電圧の供給をスイッチングレギュレータ208bからリニアレギュレータ208aに切り替えるようにしても良い。
(他の実施例)
本発明に係る給電装置100は、実施例1、2及び3で説明した給電装置100に限定されるものではない。また、本発明に係る電子機器200も実施例1、2及び3で説明した電子機器200に限定されるものではない。例えば、本発明に係る給電装置100及び電子機器200は、複数の装置から構成されるシステムにより実現することも可能である。
また、実施例1、2及び3で説明した様々な処理及び機能は、コンピュータプログラムにより実現することも可能である。この場合、本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータ(CPU等を含む)で実行可能であり、実施例1、2、及び3で説明した様々な機能を実現することになる。
本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータ上で稼動しているOS(Operating System)などを利用して、実施例1、2及び3で説明した様々な処理及び機能を実現してもよいことは言うまでもない。
本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体から読み出され、コンピュータで実行されることになる。コンピュータ読取可能な記録媒体には、ハードディスク装置、光ディスク、CD−ROM、CD−R、メモリカード、ROM等を用いることができる。また、本発明に係るコンピュータプログラムは、通信インターフェースを介して外部装置からコンピュータに提供され、当該コンピュータで実行されるようにしてもよい。