JP2015231252A - ワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置およびそれを用いた電子機器、ワイヤレス給電システム、ワイヤレス給電方法 - Google Patents

ワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置およびそれを用いた電子機器、ワイヤレス給電システム、ワイヤレス給電方法 Download PDF

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Abstract

【課題】受電装置のユーザおよび/または送電装置の設置者に、新たな付加価値を提供し、および/または、利便性を提供する。【解決手段】送電装置200は、ワイヤレス受電装置300に電力信号S1を供給する。送信アンテナ201は、電力信号S1を送信するとともに、ワイヤレス受電装置300からのデータS2を受信可能に構成される。データS2は、ワイヤレス送電装置200を制御するために使用される制御データS2aに加えて、ワイヤレス受電装置300のユーザ2に固有の情報を示すパーソナルデータS2bを含んでいる。ドライバ204は、送信アンテナ201を駆動する。コントローラ206は、送信アンテナ201において受信した制御データS2aにもとづきドライバ204を制御するとともに、パーソナルデータS2bを取得する。【選択図】図2

Description

本発明は、ワイヤレス給電技術に関する。
近年、電子機器に電力を供給するために、無接点電力伝送(非接触給電、ワイヤレス給電ともいう)が普及し始めている。異なるメーカーの製品間の相互利用を促進するために、WPC(Wireless Power Consortium)が組織され、WPCにより国際標準規格であるQi(チー)規格が策定された。
Qi規格にもとづいたワイヤレス給電は、送信コイルと受信コイル間の電磁誘導を利用したものである。給電システムは、送信コイルを有する送電装置と、受信コイルを有する受電装置で構成される。
Qi規格では、送電装置と受電装置の間で通信プロトコルが定められており、受電装置から送電装置に対して、データパケットによる情報の伝達が可能となっている。このデータパケットは、後方散乱変調(Backscatter modulation)を利用して、AM(Amplitude Modulation)変調された形で、受信コイル(2次コイル)から送信コイル(1次コイル)に送信される。このデータパケットには、たとえば、受電装置に対する電力供給量を制御する電力制御データが含まれる。
特開2010−288443号公報
現状の通信プロトコルでは、受電装置から送電装置へ送信されるデータパケットは、電力制御用のパケット、エラーを示すパケット、ネゴシエーション用のパケットや、受信電力を通知するためのパケットなど、認証や電力制御に関連するものに限られている。
本発明は係る状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、受電装置のユーザおよび/または送電装置の設置者に、新たな付加価値を提供し、および/または、利便性を提供可能なワイヤレス給電技術の提供にある。
本発明のある態様は、ワイヤレス受電装置に電力信号を供給するワイヤレス送電装置に関する。ワイヤレス送電装置は、電力信号を送信するとともに、ワイヤレス受電装置からのデータを受信可能に構成された送信アンテナであって、データは、ワイヤレス送電装置を制御するために使用される制御データに加えて、ワイヤレス受電装置のユーザに固有の情報を示すパーソナルデータを含んでいる、送信アンテナと、送信アンテナを駆動するドライバと、送信アンテナにおいて受信した制御データにもとづき、ドライバを制御するとともに、パーソナルデータを取得するコントローラと、を備える。
この態様によると、通信プロトコルを拡張し、ワイヤレス受電装置からワイヤレス送電装置に対して、制御データに加えて、パーソナルデータを送信可能に構成することにより、送電装置は、パーソナルデータを利用したさまざまなサービスを、ワイヤレス受電装置のユーザに提供することが可能となる。
ワイヤレス送電装置は、表示デバイスと、表示デバイスにパーソナルデータに応じた情報を表示する表示制御部と、をさらに備えてもよい。
これにより、充電中に時間をもてあます受電装置のユーザに対して、そのユーザに最適な情報やエンタテインメントを提供することができる。これは、ユーザが受電装置(電子機器)を操作することの抑制につながり、充電時間を短縮できるという副次的な効果をもたらしうる。
ワイヤレス送電装置は、ネットワークアダプタをさらに備えてもよい。表示制御部は、ネットワークを介してパーソナルデータに応じた情報を取得可能に構成されてもよい。
ワイヤレス送電装置は、ネットワークアダプタと、パーソナルデータに含まれる情報を、ネットワーク越しに接続されるサーバーにアップロードするデータ送信部と、をさらに備えてもよい。
これにより、ワイヤレス送電装置の設置者は、サーバーにパーソナルデータに含まれる情報を蓄積することができる。
ユーザに固有の情報は、ワイヤレス受電装置のユーザの性別、年齢、住所、国籍、使用言語、誕生日、趣味、関心事、職業、家族構成、ユーザが入力した任意のキーワードの少なくともひとつを含んでもよい。
ユーザに固有の情報は、給電に先立ってワイヤレス受電装置のユーザにより予め入力されていてもよい。
ワイヤレス送電装置は、Qi規格に準拠してもよい。
本発明の別の態様は、ワイヤレス送電装置から電力信号を受信するワイヤレス受電装置に関する。ワイヤレス受電装置は、電力信号を受信するとともに、ワイヤレス送電装置にデータを送信可能に構成された受信アンテナと、受信アンテナに流れる電流を整流する整流回路と、整流回路の出力と接続され、整流電圧を発生させる平滑コンデンサと、受信アンテナから送信すべきデータを生成する制御回路であって、データは、ワイヤレス送電装置を制御するために使用される制御データと、ワイヤレス受電装置のユーザに固有の情報を示すパーソナルデータと、を含んでいる制御回路と、データに応じて、受信アンテナの電圧または電流を変調する変調器と、を備える。
この態様によると、通信プロトコルを拡張し、ワイヤレス受電装置からワイヤレス送電装置に対して、制御データに加えて、パーソナルデータを送信可能に構成することにより、送電装置において、パーソナルデータを利用したさまざまなサービスを、受電装置のユーザに提供することが可能となる。
ユーザに固有の情報は、ワイヤレス受電装置のユーザの性別、年齢、住所、国籍、使用言語、誕生日、趣味、関心事、職業、家族構成、ユーザが入力した任意のキーワードの少なくともひとつを含んでもよい。
パーソナルデータは、ワイヤレス受電装置のユーザにより予め入力されていてもよい。
ワイヤレス受電装置は、Qi規格に準拠してもよい。
本発明の別の態様は電子機器に関する。電子機器は、上述のいずれかのワイヤレス受電装置を備える。電子機器は、ユーザがパーソナルデータを入力するための入力装置をさらに備えてもよい。
本発明の別の態様は、ワイヤレス給電システムに関する。ワイヤレス給電システムは、上述のいずれかのワイヤレス送電装置と、ワイヤレス受電装置と、を備える。
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本発明のある態様によれば、よりユーザに利便性を提供できる。
実施の形態に係るワイヤレス給電システムの構成を示す図である。 送電装置のブロック図である。 受電装置を備える電子機器のブロック図である。 実施の形態に係る受電装置を備える電子機器を示す図である。
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Aと部材Bが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
図1は、実施の形態に係るワイヤレス給電システム100の構成を示す図である。給電システム100は、送電装置200(TX、Power Transmitter)と受電装置300(RX、Power Receiver)と、を備える。受電装置300は、携帯電話端末、スマートホン、オーディオプレイヤ、ゲーム機器、タブレット端末などの電子機器500に搭載される。給電システム100は、基本的にQi規格に準拠していてよく、それを拡張したものであってよい。送電装置200は、空港やカフェ、レストラン、デパートやスーパーなどの商業施設をはじめとして、不特定多数のユーザが訪れる場所に設置することができる。
送電装置200は、受電装置300が載置される給電台210を備える。給電台210の内部には、送信アンテナ201や制御回路等が内蔵される。これらについては後述する。
送電装置200は、給電台210に加えて、表示デバイス220を備える。表示デバイス220は、電子機器500のユーザ2に対して文字情報、画像情報、音声情報等を提示する。
より具体的には、送電装置200は、受電装置300に対して電力信号S1を送信するとともに、受電装置300からのデータS2を受信する。データS2は、送電装置200を制御するために使用される制御データS2aに加えて、受電装置300のユーザ2に固有の情報を示すパーソナルデータS2bを含んでいる。
送電装置200は、受信した制御データS2aにもとづき、送信電力を制御する。また送電装置200は、パーソナルデータS2bに応じた情報を、表示デバイス220に表示する。
受電装置300は、電力信号S1を受信する。また、受電装置300は、送電装置200に対して送信すべきデータ、すなわち制御データS2aとパーソナルデータS2bと、を生成する。そしてこれらのデータを送電装置200に送信する。パーソナルデータS2bは、たとえば認証・設定フェーズにおいて、ID(Identification)データとともに送信されてもよいし、ネゴシエーションフェーズにおいて送信されてもよい。あるいは、パワートランスファフェーズにおいて送信されてもよい。
送電装置200は、ネットワーク400と接続される。表示デバイス220に表示すべき情報は、ネットワーク400を経由して取得されてもよいし、送電装置200に内蔵されるハードディスクやSSD(Solid State Drive)などの記憶装置に格納されてもよい。
また送電装置200は、受電装置300から受信したパーソナルデータS2bを、ネットワーク400越しに接続されるサーバ402にアップロードしてもよい。
以上が給電システム100の構成である。この給電システム100は、現在のワイヤレス給電で定められている通信プロトコルを拡張し、受電装置300から送電装置200に対して、制御データS2aに加えて、ユーザ2に関する情報を示すパーソナルデータS2bを送信可能に構成することとした。これにより送電装置200は、パーソナルデータS2bを利用したさまざまなサービスを、ユーザ2に提供することが可能となる。
続いて、給電システム100のより具体的な特徴について説明する。
パーソナルデータS2bは、受電装置300のユーザ2に関する情報として、以下の少なくともひとつを含んでもよい。
(i)性別
(ii)年齢
(iii)住所
(iv)国籍
(v)使用言語
(vi)誕生日
(vii)趣味、関心事
(viii)職業、業種
(ix)家族構成
(x)ユーザが入力した任意のキーワード
たとえばパーソナルデータS2bが(i)性別や(ii)年齢を示すデータを含む場合、送電装置200は、ユーザ2の性別や年齢に応じた情報を表示できる。たとえばパーソナルデータS2bが、ユーザ2が20代男性であることを示す場合には、車の新製品に関する情報、具体的には関連記事、広告、カタログなどを表示してもよい。あるいは、パーソナルデータS2bがユーザ2が30代女性であることを示す場合には、化粧品やファッションに関する情報を表示してもよい。
あるいは、パーソナルデータS2bが(iii)住所を含む場合、その住所までの距離や道順、途中の交通機関の運行状況などの情報を表示してもよい。
送電装置200が、空港など、多国籍の人間が使用する施設に設置される場合には、(iv)国籍や(v)使用言語にもとづいて、表示デバイス220に表示すべき言語を切換えることができる。
パーソナルデータS2bが(vi)趣味、関心事を含む場合、ユーザ2が興味を持つカテゴリーに関連する情報を、表示デバイス220によりユーザ2に提示することができる。
またパーソナルデータS2bが(viii)職業、業種に関するデータを含む場合、職業、業種に応じたニュースを表示デバイス220によりユーザ2に提示してもよい。
送電装置200は、パーソナルデータS2bに応じて、コンテンツの複数の候補を選択し、それらを表示デバイス220に候補のリストを表示し、ユーザ2に選択させてもよい。
なお、パーソナルデータS2bにいずれの情報を含めるべきかは、ユーザ2により選択可能とすることが好ましい。
このように、送電装置200は、ユーザ固有の情報を取得することにより、ユーザ2に最適な情報を表示デバイス220に表示することができる。これは、ユーザ2に楽しさや有意義な情報を提供できるという利点に加えて、以下の利点も提供する。そもそも受電装置300の給電中は、受電装置300の電池残量が低下しており、したがって充電中に受電装置300を使用することは、充電時間が長くなるため好ましくない。表示デバイス220にユーザ2が必要とする情報を表示することにより、ユーザ2の関心を引くことができるため、ユーザ2が受電装置300を操作するのを抑制することができる。
送電装置200が、受電装置300から受信したパーソナルデータS2bを、ネットワーク400越しに接続されるサーバ402にアップロードすることとした場合、送電装置200の設置者は、不特定多数のユーザ2に関する情報を取得することができる。このような情報は、ビッグデータとも称され、商業的に有用であり価値があるものである。したがってサーバ402に蓄積されるデータの価値が、送電装置200を設置するコストを上回れば、送電装置200を普及させる大きなインセンティブとなりえる。
表示デバイス220に情報を表示することに代えて、あるいはそれに加えて、電子クーポンを発行してもよい。たとえば電子クーポンは、送電装置200が設置される施設内の、あるいはその周辺のショップの割引券や広告であってもよい。この場合、送電装置200の設置者は、ショップから電子クーポンや広告を配信することに対する対価を得ることも可能である。
続いて、送電装置200の構成を説明する。
図2は、送電装置200のブロック図である。送電装置200は、送信アンテナ201、ドライバ204、コントローラ206、復調器208、表示デバイス220、マイコン230、ネットワークアダプタ224を備える。
送信アンテナ201は、電力信号S1を送信するとともに、ワイヤレス受電装置300からのデータを受信可能に構成される。このデータS2は、制御データS2a、パーソナルデータS2bを含んでいる。たとえば送信アンテナ201は、直列に接続された送信コイル202および共振コンデンサ203を含む。
ドライバ204は、送信アンテナ201を駆動する。コントローラ206は、送信アンテナ201において受信した制御データS2aにもとづきドライバ204を制御するとともに、パーソナルデータS2bを取得する。パーソナルデータS2bは、マイコン230に入力される。
マイコン230は、表示デバイス220を制御し、表示デバイス220にパーソナルデータS2bに応じた情報を表示させる表示制御部222を含む。
マイコン230には、ネットワークアダプタ224が接続される。ネットワークアダプタ224は、たとえばイーサネット(登録商標)アダプタや無線LANアダプタであってもよい。
マイコン230は、ネットワークを介してパーソナルデータS2bに応じた情報を取得し、取得した情報を、表示デバイス220に表示させる。またマイコン230は、パーソナルデータS2bに含まれる情報を、ネットワーク越しに接続されるサーバーにアップロードする。
図3は、受電装置300を備える電子機器500のブロック図である。電子機器500は、受電装置300と、マイコン502、記憶装置504、入力装置506を備える。
受電装置300は、受信コイル302を含む受信アンテナ301、整流回路304、平滑コンデンサ306、変調器308、制御回路310、充電回路314、二次電池320を備える。
受信コイル302は、送電装置200からの電力信号S1を受信するとともに、ワイヤレス送電装置200にデータS2を送信可能に構成される。
整流回路304は、受信コイル302に流れる電流を整流する。平滑コンデンサ306は整流回路304の出力と接続され、整流電圧Vrectを発生させる。充電回路314は、整流電圧Vrectを受け、二次電池320を充電する。二次電池320は電子機器500の電源であり、マイコン502、記憶装置504、入力装置506等は、二次電池320が発生する電圧にもとづいて動作する。制御回路310は、受信アンテナ301から送信すべきデータS2を生成する。変調器308は、データS2に応じて、受信アンテナ301の電圧または電流を変調する。
マイコン502は、電子機器500全体を制御するプロセッサである。記憶装置504は、ハードディスク装置やSSDである。入力装置506は、ユーザインタフェースであり、たとえばハードウェアキーボードやタッチパネルにより実現されるソフトウェアキーボードであり、あるいは、音声入力(ボイスコントロール)であってもよい。ユーザ2は、入力装置506を用いて電子機器500を操作する。その操作のひとつには、上述したパーソナルデータS2bの入力が含まれる。すなわちパーソナルデータS2bは、受電装置300が給電台210に載置される前に、つまり給電に先立って、ユーザ2により、入力装置506を利用して予め入力されている。入力されたパーソナルデータS2bは、記憶装置504に格納される。
受電装置300が給電台210に載置され、送電装置200と受電装置300が通信を開始し、リンクが確立すると、マイコン502は、記憶装置504からパーソナルデータS2bを読み出し、制御回路310へと出力する。これにより、ユーザ2がパーソナルデータS2bを意識することなく、受電装置300にパーソナルデータS2bが送信され、ユーザ2に最適な情報が提供される。
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。
実施の形態では、Qi規格に準拠するワイヤレス給電システムについて説明したが、本発明はそれに限定されず、Qi規格と類似するシステム、将来策定されるであろう規格に準拠するシステムにも適用しうる。
最後に、電子機器の具体例を説明する。図4は、実施の形態に係る受電装置300を備える電子機器500を示す図である。図4の電子機器500は、スマートホン、タブレットPCや携帯型ゲーム機、携帯型オーディオプレイヤであり、筐体501の内部には、上述の受電装置300に加えて、プロセッサ502、ディスプレイ装置510が内蔵される。プロセッサ502は、図3のマイコンに対応してもよく、無線(RF)部、ベースバンドプロセッサ、アプリケーションプロセッサ、オーディオプロセッサ等を含んでもよい。
実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。
100…給電システム、200,TX…送電装置、201…送信アンテナ、202…送信コイル、203…共振コンデンサ、204…ドライバ、206…コントローラ、208…復調器、210…給電台、220…表示デバイス、222…表示制御部、224…ネットワークアダプタ、230…マイコン、400…ネットワーク、402…サーバ、2…ユーザ、S1…電力信号、S2a…制御データ、S2b…パーソナルデータ、300,RX…受電装置、301…受信アンテナ、302…受信コイル、304…整流回路、306…平滑コンデンサ、308…変調器、310…制御回路、314…充電回路、320…二次電池、500…電子機器、502…マイコン、504…記憶装置、506…入力装置。

Claims (16)

  1. ワイヤレス受電装置に電力信号を供給するワイヤレス送電装置であって、
    前記電力信号を送信するとともに、前記ワイヤレス受電装置からのデータを受信可能に構成された送信アンテナであって、前記データは、前記ワイヤレス送電装置を制御するために使用される制御データに加えて、前記ワイヤレス受電装置のユーザに固有の情報を示すパーソナルデータを含んでいる、送信アンテナと、
    前記送信アンテナを駆動するドライバと、
    前記送信アンテナにおいて受信した前記制御データにもとづき、前記ドライバを制御するとともに、前記パーソナルデータを取得するコントローラと、
    を備えることを特徴とするワイヤレス送電装置。
  2. 前記ワイヤレス送電装置は、
    表示デバイスと、
    前記表示デバイスに前記パーソナルデータに応じた情報を表示する表示制御部と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のワイヤレス送電装置。
  3. 前記ワイヤレス送電装置は、ネットワークアダプタをさらに備え、
    前記表示制御部は、ネットワークを介して前記パーソナルデータに応じた情報を取得可能に構成されることを特徴とする請求項2に記載のワイヤレス送電装置。
  4. 前記ワイヤレス送電装置は、
    ネットワークアダプタと、
    前記パーソナルデータに含まれる情報を、ネットワーク越しに接続されるサーバーにアップロードするデータ送信部と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のワイヤレス送電装置。
  5. 前記ワイヤレス送電装置は、前記コントローラが取得した前記パーソナルデータに含まれる情報を格納する記憶装置をさらに備えることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のワイヤレス送電装置。
  6. 前記ユーザに固有の情報は、前記ワイヤレス受電装置のユーザの性別、年齢、住所、国籍、使用言語、誕生日、趣味、関心事、職業、家族構成、ユーザが入力した任意のキーワードの少なくともひとつを含むことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のワイヤレス送電装置。
  7. 前記ユーザに固有の情報は、前記ワイヤレス受電装置のユーザにより予め入力されていることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のワイヤレス送電装置。
  8. Qi規格に準拠したことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のワイヤレス送電装置。
  9. ワイヤレス送電装置から電力信号を受信するワイヤレス受電装置であって、
    前記電力信号を受信するとともに、前記ワイヤレス送電装置にデータを送信可能に構成された受信アンテナと、
    前記受信アンテナに流れる電流を整流する整流回路と、
    前記整流回路の出力と接続され、整流電圧を発生させる平滑コンデンサと、
    前記受信アンテナから送信すべきデータを生成する制御回路であって、前記データは、前記ワイヤレス送電装置を制御するために使用される制御データと、前記ワイヤレス受電装置のユーザに固有の情報を示すパーソナルデータと、を含んでいる制御回路と、
    前記データに応じて、前記受信アンテナの電圧または電流を変調する変調器と、
    を備えることを特徴とするワイヤレス受電装置。
  10. 前記ユーザに固有の情報は、前記ワイヤレス受電装置のユーザの性別、年齢、住所、国籍、使用言語、誕生日、趣味、関心事、職業、家族構成、ユーザが入力した任意のキーワードの少なくともひとつを含むことを特徴とする請求項9に記載のワイヤレス受電装置。
  11. 前記ユーザに固有の情報は、前記ワイヤレス受電装置のユーザにより予め入力されていることを特徴とする請求項9または10に記載のワイヤレス受電装置。
  12. Qi規格に準拠したことを特徴とする請求項9から11のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。
  13. 請求項9から12のいずれかに記載のワイヤレス受電装置を備えることを特徴とする電子機器。
  14. ユーザが前記ユーザに固有の情報を入力するための入力装置をさらに備えることを特徴とする請求項13に記載の電子機器。
  15. 請求項1から8のいずれかに記載のワイヤレス送電装置と、
    請求項9から12のいずれかに記載のワイヤレス受電装置と、
    を備えることを特徴とするワイヤレス給電システム。
  16. ワイヤレス給電システムにおけるワイヤレス給電方法であって、
    ワイヤレス送電装置において、電力信号を送信するとともに、ワイヤレス受電装置からのデータを受信するステップであって、前記データは、前記ワイヤレス送電装置を制御するために使用される制御データに加えて、前記ワイヤレス受電装置のユーザに固有の情報を示すパーソナルデータを含んでいる、ステップと、
    前記ワイヤレス送電装置において、前記制御データにもとづき、送信電力を制御するステップと、
    前記ワイヤレス送電装置において、前記パーソナルデータに応じた情報を表示デバイスに表示するステップと、
    を備え、さらに、
    前記ワイヤレス受電装置において前記電力信号を受信するステップと、
    前記ワイヤレス受電装置において受信アンテナから送信すべきデータを生成するステップであって、前記データは、前記制御データと前記パーソナルデータと、を含んでいるステップと、
    前記ワイヤレス受電装置において、前記データに応じて前記受信アンテナの電圧または電流を変調するステップと、
    を備えることを特徴とする給電方法。
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