JP2016100922A - 送電装置、送電装置の制御方法、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】不要な無線電力伝送のための処理を低減する送電装置、その制御方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】送電範囲に存在する物体を検出するための所定の検出値に応じて、送電範囲に存在する物体が送電を要求する受電装置であるか否かを確認する認証処理を行うための認証用送電を行い、認証処理により送電範囲に存在する物体が送電を要求する受電装置であることが確認された場合、受電装置からの要求に応じた送電を行う。受電装置から所定の信号を受信した場合、送電を停止し、送電を行う前に第１受電装置を検出した際の所定の検出値と、送電停止後に第１受電装置への送電を停止した後の所定の検出値との比較に基づいて、認証用送電を制限する。
【選択図】図４

Description

本発明は、無線電力伝送技術に関する。

従来、無線で電力を送信する送電装置と、送電装置から供給された電力を受電する受電装置とを含む無線電力伝送システムが知られている。無線電力伝送システムには送電装置が、送電を行っている受電装置の満充電を検出し、送電の停止を行うものがある。

特許文献１には、受電装置が蓄電池や蓄電器に十分に電気エネルギーが蓄えられた状態である満充電になった場合に、受電装置は満充電であることを示すコマンドを送電装置に送出することが記載されている。さらに、特許文献１には、送電装置が受電装置から満充電であることを示すコマンドを受信した場合、該受電装置に対する送電を停止する技術が記載されている。

特開２０１０−３４０８０号公報

上述のような無線電力伝送システムでは、無線電力伝送に先だって、送電装置と受電装置とが対応している無線電力伝送方式が一致するか等を確認するための認証処理を送電装置と受電装置との間で行う必要がある。

しかしながら、受電装置が満充電となった後にも送電可能な範囲である送電装置上に載置され続けていると、送電装置が満充電となった受電装置と再び認証処理を開始してしまう可能性がある。

例えば、送電装置が受電装置に送電を行っている場合に、受電装置が満充電となったため、受電装置が送電装置に送電の停止を要求するコマンドを送信する。送電装置は、送電の停止を要求するコマンドの受信に応答して、受電装置への送電を停止する。しかしながら、受電装置がその後も送電装置の送電範囲に載置され続けると、送電装置が該受電装置を検出することになり、再び認証処理が開始されてしまう。この場合、例えば、送電装置は、認証処理中に受電装置から送電が不要なことを示すコマンドを受信し、当該受電装置に対して無線伝力伝送は行わない。このように、送電装置は、すでに送電を行い、満充電となり送電が不要な受電装置に対して、無駄な通信等の不要な送電のための処理を行ってしまうことがある。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされた発明であり、不要な無線電力伝送のための処理を行うことを低減することを目的とする。

上述の課題を解決する手段として、本発明に係る送電装置は、送電範囲に存在する物体を検出するための所定の検出値を取得する取得手段と、前記取得手段により取得された検出値に応じて、送電範囲に存在する物体が送電を要求する受電装置であるか否かを確認する認証処理を行うための認証用送電を行う第１送電手段と、前記認証処理により送電範囲に存在する物体が送電を要求する受電装置であることが確認された場合、該受電装置からの要求に応じた送電であって、前記認証用送電より大きい電力の送電を行う第２送電手段と、前記第２送電手段による送電を停止するための信号を受電装置から受信した場合、前記第２送電手段による当該受電装置への送電を停止する停止手段と、前記第２送電手段により送電を行う前に第１受電装置を検出した際の前記取得手段により取得された前記所定の検出値と、前記停止手段により前記第１受電装置への送電を停止した後に前記取得手段により取得された前記所定の検出値との比較に基づいて、前記停止手段により前記第１受電装置への送電を停止した後に前記第１受電装置が送電範囲に存在することを検出した場合、前記第１送電手段による当該第１受電装置への前記認証用送電を制限する制限手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、不要な無線電力伝送のための処理を行うことを低減することができる。

無線電力伝送システムのシステム構成図である。 送電装置の構成を示す図である。 受電装置の構成を示す図である。 無線電力伝送システムのシーケンスチャートを示す図である。 受電装置の動作を示すフローチャートである。 送電装置の動作を示すフローチャートである。

（第１の実施形態）
本実施形態に係る無線電力伝送を行う無線電力伝送システムを図１に示す。なお、本実施形態に係る無線電力伝送システムは、磁界共鳴方式を用いて無線電力伝送を行うものとする。磁界共鳴方式は送電装置の共振器（共鳴素子）と、受電装置の共振器（共鳴素子）との間の磁場の共鳴（共振）による結合によって電力を伝送する方式である。なお、本実施形態において、磁界共鳴方式を用いた無線電力伝送システムを例にして説明するが、無線電力伝送方式（非接触電力伝送方法）はこれに限るものではなく、電磁誘導、電界共鳴、マイクロ波、レーザ等を利用した電力伝送方式を用いてもよい。

図１において、１０１は送電装置、１０２は第１受電装置、１０３は第２受電装置である。送電装置１０１は、無線で電力を送電する送電装置である。第１受電装置１０２および第２受電装置１０３は、無線で送電された電力を受電する受電装置である。本実施形態における無線電力伝送システムにおいて、送電装置と受電装置との間で、認証を行うための通信や無線電力伝送を制御するための制御情報の通信を行う。制御情報の一例としては、受電装置の属性（機器の種類等）、受電能力（最大の受電電力等）、受電状態のフィードバック情報（受電中の電力値等）などがある。

以下、装置間での電力の受け渡しは、送電、受電または電力伝送（無線電力伝送）と表現し、装置間での認証のためのやり取りや制御情報のやり取りは、単に通信（無線通信）と表現する。

図１において、１１０は送電装置１０１の送電可能範囲（送電範囲）、１２０は送電装置１０１の通信可能範囲（通信範囲）を示す。なお、本実施形態における無線電力伝送と無線通信とに用いる電波の周波数帯域は異なるとする。図１（ａ）に示すように本実施形態の無線電力伝送システムでは、送電装置の送電可能範囲より通信可能範囲のほうが広い。これは、無線電力伝送と無線通信とに用いる電波の周波数帯域が異なり、それぞれに用いる電波の到達範囲が同一ではないためである。無線電力伝送の送電可能範囲は、距離に応じた損失が大きいことや送電可能範囲に存在する物体への影響が大きいことから、無線通信の通信可能範囲より狭い。また、無線通信の通信可能範囲と無線電力伝送の送電可能範囲を同一にするように無線通信用の電波の出力電力を低減させると、正しく通信が行えなくなる場合がある。したがって、本無線電力伝送システムでは、このように無線通信用の電波の出力電力を必要以上に低減させることはせず、結果として送電装置の送電可能範囲より通信可能範囲のほうが広くなる。

なお、本実施形態の無線電力伝送システムの装置間で行う通信は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）４．０規格に準拠する通信を用いる。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）４．０では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）という比較的少ない消費電力で通信可能な通信方式が規定されている。なお、本無線電力伝送システムでは、送電装置は、ネットワークの親局である、ＢＬＥに規定されるマスタとして動作する。送電装置は、一度に複数の受電装置に対して送電を行うために、複数の受電装置夫々と通信を行う必要があるためマスタとして動作させる。また、受電装置は、マスタに接続し、マスタによる制御に基づいて通信を行う、ＢＬＥに規定されるスレーブとして動作する。

なお、本実施形態における通信はＢＬＥに準拠した通信を行うものとしたが、その他の通信規格であってもよい。例えば、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１シリーズ）、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、ＺＩＧＢＥＥなどであってもよい。また、通信は独自の通信方式であってもよい。ここでは送電装置を１台、受電装置を２台示しているが、それぞれが２台以上あってもよい。

図１（Ａ）は送電装置１０１に第１受電装置１０２が載置された場合を示している。図１（Ｂ）は、送電装置１０１が第１受電装置１０２に送電終了後に、ユーザによって第１受電装置１０２が取りさられた場合を示している。図１（Ｃ）は、ユーザによって第１受電装置１０２が取りさられた後に、送電装置１０１に第２受電装置１０３が載置された場合を示している。

続いて、無線電力伝送システムの各装置の構成について説明を行う。図２は、無線電力伝送システムの送電装置の構成を示す図である。同図において、２１０は送電装置（送電装置１０１）全体を示す。２０１は、送電装置２１０を制御する制御部である。制御部２０１は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であり、ＣＰＵが後述するメモリ２０８に記憶されている制御プログラムを実行することにより装置全体を制御する。２０２は送電装置２１０から無線電力伝送を行う際に電力を供給する電源である。なお、電源２０２は、商用電源またはバッテリである。２０３は、電源２０２から入力される直流又は交流電力を伝送帯の交流周波数電力に変換し、送電アンテナ２０５を介して受電装置に受電させるための電磁波を発生させるための送電部である。

２０４は、送電アンテナ２０５への入力電圧を検出する検出部である。なお、検出部２０４により検出される電圧は、送電アンテナ２０５から受電装置に対して出力される電力に換算することが出来る。また、検出部２０４は送電アンテナ２０５への入力電流値、入力電力値、入力インピーダンスを検出する構成としても構わない。また、検出部２０４は電源部２０２から送電部２０３への入力電圧、入力電流、入力電力の少なくともいずれかを検出するように構成してもよい。

検出部２０４により取得された検出値によって、送電装置２１０が出力した電力を受電する物体が存在するかを判定することができる。送電可能範囲に物体が存在しない場合の検出部２０４の検出結果と送電可能範囲に送電した電力を消費する物体が存在する場合の検出部２０４の検出結果とは異なるためである。なお、送電範囲に存在する物体の検出方法として、圧力センサ、光センサ、静電容量センサ等のセンサ情報を用いてしてもよい。また、検出部２０４は、送電部２０５に内蔵されて構成されてもよい。

２０６は受電装置と通信するための通信部である。通信部２０６は、ＢＬＥに準拠した無線通信を制御するためのチップおよび信号を送信するためのアンテナを含む。なお、送電装置２１０は、送電を専用に行う装置だけでなく、他の装置、一例としては、プリンタ、ＰＣ等の装置であってよい。

続いて、無線電力伝送システムの受電装置の構成について図３を用いて説明を行う。図３において、３２０は、受電装置（第１受電装置１０２、第２受電装置１０３）全体を示す。３０１は受電装置３２０を制御する制御部である。制御部３０１は、例えばＣＰＵであり、ＣＰＵが後述するメモリ３１０に記憶されている制御プログラムを実行することにより装置全体を制御する。３０２は送電装置２１０と通信する通信部である。通信部３０２は、ＢＬＥ準拠した無線通信を制御するためのチップおよび信号を送信するためのアンテナを含む。３０３は送電装置２１０からの無線電力伝送を受電するための受電アンテナである。３０４は、受電アンテナ３０３のインピーダンスを変化させる変化部である。変化部３０４は、受電アンテナ３０３のインピーダンスを変化させることにより、送電装置２１０から出力される電力の受電量を調整する。なお、変化部３０４が受電量を調整する方法は、受電アンテナ３０３のインピ−ダンス整合素子値の変更や受電電流の制限等で行う。
変化部３０４は、送電装置２１０から出力され受電した電力のうち、受電アンテナ３０３により消費される電力を調整する。即ち、変化部３０４は、送電装置２１０から受電した電力を消費する負荷を変更する。

３０５は、受電アンテナ３０３で受電した電磁波から電力を生成する受電部である。受電部３０５は、受電アンテナ３０３により受信した電磁波により共振を生じ、該共振により交流電力を得る。そして、受電部３０５は、交流電力を直流または所望周波数の交流電力に整流し出力する。３０６は受電した電力を蓄電するバッテリ３０８への受電電力の入力切替を行うスイッチである。バッテリ３０８は、充電可能なバッテリであり、該バッテリに受電した電力が蓄電される。３０７は所定期間を計測するためのタイマである。３０９は、送電装置２１０から受電した電力を電圧値に換算して検出する第１検出部である。３１０は、各種情報を記憶するメモリである。３１１は、バッテリ３０８の電圧を検出する第２検出部である。第２検出部３１１の検出結果に基づいてバッテリ３０８の充電状況を検出することができる。

なお、受電装置３２０の制御部３０１と通信部３０２は送電装置２１０から送電される電力で動作しても良い。このように構成することで、受電装置３２０は、送電装置２１０から無線電力伝送を始めるために必要な電力を保持していない場合にも、送電装置２１０と通信を開始できる。なお、受電装置３２０の一例は、デジタルカメラ、携帯電話等の装置であってよい。

なお、図２および図３に示した構成は一例であり、送電装置２１０、受電装置３２０は図示したハードウェア構成以外のハードウェア構成を備えていてもよい。例えば、送電装置２１０、受電装置３２０は、ユーザが各種入力等を行い、装置を操作するための操作部を有していてよい。また、ＬＣＤやＬＥＤのように視覚で認知可能な情報の出力、あるいはスピーカなどの音出力が可能な機能を有する各種表示を行う表示部を備えていてよい。

以上の構成を有する無線電力伝送システムにおける送電装置と受電装置とのやり取りは、検出フェーズ、通信確立フェーズ、送電フェーズの３つのフェーズを含む。

検出フェーズにおいては、送電アンテナ２０５から電磁波を間欠的に発生させることにより、受電装置３２０を検出するための送電（検出用送電）を間欠的に行う。検出フェーズにおいて検出用送電を行っている際に送電装置２１０の送電可能範囲に物体が置かれた場合、該検出用送電は該物体に供給される。この場合、送電装置２１０側からみた負荷インピーダンスに変動が生じ、送電装置２１０における電圧または電流の特徴的な変化が現れる。送電装置２１０における電圧または電流の変動を検出することで、自装置の送電可能範囲に物体が置かれたことを検出することができる。また、送電装置２１０は自装置の送電可能エリアに物体が存在することを検出した場合、検出した物体に対し、認証処理に要する電力を供給する送電（認証用送電）を開始する。認証用送電は、検出した物体が受電装置３２０であった場合は、この受電装置３２０の制御部３０１および通信部３０２を起動させるために十分な電力値とする。なお、検出用送電の電力値より認証用送電の電力値の方が大きい。

また、認証用送電を受電した受電装置３２０は、他の装置から通信接続要求を送信させるためのアドバタイズパケットを、認証用送電から一定期間内（例えば、１００ｍｓ）に通信部３０２から送信する。送電装置２１０は認証用送電に応答した受電装置３２０からアドバタイズパケットを受信した場合、送電可能範囲に受電装置３２０が存在すると判定する。

なお、アドバタイズパケットは、ブロードキャストで送信されるＢＬＥに規定された信号であって、自身の機器名や提供するサービスの種類などの情報を含む。アドバタイズパケットは、周囲の機器に自装置の存在および周囲の機器からの接続を待っていることを通知するために用いられる。受電装置３２０からのアドバタイズパケットには、本システムが対応する無線電力伝送方式が実行可能なことを示すサービス情報が含まれている。以降の説明において、アドバタイズパケットを通知信号と称す。

なお、送電装置２１０は認証用送電を開始してから所定期間以内（例えば、１００ｍｓ）に受電装置３２０から通知信号を受信しない場合、認証用送電を停止する。そして、再び送電アンテナ２０５から電磁波を間欠的に発生させることにより、検出用送電を間欠的に行う。

通信確立フェーズには、検出フェーズにおいて送電装置２１０が受電装置３２０から通知信号を検出した場合に遷移する。送電装置２１０は、受信した通知信号の送信元である受電装置３２０に対してＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔパケット（接続要求）を通信部２０６から送信する。そして、送電装置２１０は、送信した接続要求に応じて受電装置３２０と通信接続を確立する。そして、確立した通信接続を用いて、装置間で認証処理を行う。認証処理においては、送電装置２１０と受電装置３２０の間で確立した通信接続の期間に互いの能力情報を通信（交換）する。能力情報は例えば、送受電可能な電力量、ハードウェア構成、対応している電力伝送の方式、対応している電力伝送規格のバージョン等である。この認証処理によって、送電装置２１０は、送電範囲に存在する物体が送電を要求する受電装置であることを確認することができる。一方、認証処理によって、受電装置３２０は、通信接続した送電装置が電力の供給実行可能であるか否かを確認することができる。なお、通信確立フェーズにおいて送電装置２１０は、認証用送電を継続して送電し、受電装置３２０に対して通信接続に要する通信および能力情報の通信を行わせるための送電を行う。

送電装置２１０は、通信確立フェーズにおいて通信接続を受電装置３２０と確立し、能力情報を交換した場合、送電フェーズに移行する。送電フェーズにおいては、送電装置２１０は検出フェーズ、通信確立フェーズにおける検出用送電、認証用送電の電力より高い（大きい）電力を受電装置３２０に送電する。送電フェーズにおいては、送電装置２１０は、通信部２０６によって、受電している電力の値、送電量の増減の要求、送電の停止などの無線電力伝送を制御するための制御情報を受電装置３２０から受信する。即ち、送電フェーズにおいては、送電装置２１０は、受電装置３２０からの要求に応じた送電を行う。なお、送電フェーズは、送電装置２１０が、受電装置３２０から送電の停止を要求する信号が送信された場合や送電のエラーが生じた場合に終了する。

送電装置２１０は、送電フェーズを終了した場合、再び検出フェーズにおける動作を開始する。送電装置２１０は、再び検出フェーズにおける動作を開始した場合、送電を行っていた受電装置３２０が取り去られた後に新たな物体を検出しない限り認証用送電を出力しないようにする。または、送電装置２１０は、再び検出フェーズにおける動作を開始した場合、送電を行っていた受電装置３２０および当該受電装置３２０とは別の新たな物体とを検出しない限り認証用送電を出力しないようにする。即ち、送電装置２１０は、送電フェーズ後に再び検出フェーズにおける動作を開始した場合、送電を行っていた受電装置３２０を検出しただけでは、認証用送電を出力せず、別の物体を検出したことによって認証用送電を出力する。したがって、送電装置２１０は、すでに送電を行った受電装置３２０に起因して、認証用送電を行うことがなく、すでに送電を行った受電装置３２０と再度通信接続を行い、認証処理を行うことを低減することができる。

本実施形態に係る無線電力伝送を行う無線電力伝送システムの動作を図４に示すシーケンスチャートを用いて説明を行う。図４は、送電装置１０１の動作を説明する図であり、横軸が時間の経過を表し、縦軸が送電装置１０１に設けられた検出部２０４による検出電圧を表す。

送電装置１０１は、電源ＯＮまたはユーザによる動作指示の検出に応じて、検出フェーズにより動作を開始する。検出フェーズにおいて、送電装置１０１は、時刻Ｔ０おいて送電アンテナ２０５から間欠的な検出用送電（４０１−１）を開始する。なお、検出用送電の周期（時刻Ｔ０から時刻Ｔ２）は、任意の値であってよい。また、検出用送電を行う周期は、送電装置毎にランダムに設定するようにしてよい。更に、送電装置ごとに異なる周期により検出用送電を行ってもよい。

ここで、送電装置１０１は、定常状態の検出用送電時（４０１−１）において検出部２０４の検出結果ａＶをメモリ２０８に記憶しておく。なお、定常状態とは、送電装置２１０に他の装置が近接または接触していない状態であり、送電装置が出力した電力を何れの装置（物体）も消費していない状態である。

時刻Ｔ１に、第１受電装置１０２のユーザが電力伝送を受けるために第１受電装置１０２を送電装置１０１の送電可能範囲内である送電装置１０１上に載置したとする。送電装置１０１は、受電装置が近接したことにより、時刻Ｔ２において検出用送電を出力した際に検出部２０４は検出用送電時における定常状態より低い電圧値ｂＶを検出する。

送電装置１０１が、電力伝送可能範囲内に物体が存在する状態で、電力を出力すると、出力された電力は該物体によって受電（消費）され、検出部２０４が定常状態と異なる値を検出する。ここで、定常状態の検出部２０４の検出値ａＶとここでの検出値とを比べ閾値以上低下した事が検出された場合、送電範囲内に物体が存在すると判断する。

なお、ここで説明を簡略化するため、検出部２０４は送電部２０３が交流電力に変換する前の直流電圧を検出している例を説明している。なお、検出部２０４は、送電アンテナ２０５に入力される交流電圧の振幅や、交流電流値、送電アンテナ２０５の入力インピーダンスを検出してよい。また、検出部２０４は、交流変換前の直流電流や電力を検出するようにしてもよい。

送電装置１０１は、自装置に近接する物体を検出したので認証用送電を開始する（４０２−１）。なお、検出用送電と認証用送電とを異なる電力値として良く、認証用送電の方が検出用送電より高い電力であってよい。

第１受電装置１０２は、送電装置１０１からの認証用送電（４０２−１）を検出した場合、一定期間（例えば、１００ｍｓ）以内に通知信号を通信部３０２から送信する（４０３−１）。

なお、第１受電装置１０２が通知信号を送信する際に用いる電力は、検出用送電により受電した電力を用いてよい。この場合、受電装置は、通知信号の送信に必要な電力を保持していない場合にも、送電装置と通信を行うことができ、無線電力伝送を開始することができる。

送電装置１０１は、４０２−１における認証用送電を行った後の一定期間（１００ｍｓ）経過前に第１受電装置１０２から通知信号を受信しているので、第１受電装置１０２と通信確立フェーズを行うための認証用送電の期間をＴ３〜Ｔ４の間延長する。一方、送電装置１０１が、４０２−１における認証用送電を行った後の一定期間（１００ｍｓ）経過前に受電装置から通知信号を受信しなかった場合には、認証用送電を時刻Ｔ３において停止する。

一定期間経過前に通知信号を受信した送電装置１０１は、受信した通知信号の送信元である第１受電装置１０２に接続要求を送信する（４０４−１）。第１受電装置１０２は、受信した送電装置１０１からの接続要求に応じて、送電装置１０１と通信接続する。その後、送電装置１０１と第１受電装置１０２の間で通信確立フェーズにおける認証処理のための通信を終了した場合、送電フェーズに移行し、送電装置１０１は、時刻Ｔ４から第１受電装置１０２に対して送電を行う（４０５−１）。第１受電装置１０２は、送電フェーズにおいて受電した電力を用いてバッテリ３０８を充電する。時刻Ｔ５において、第１受電装置１０２は、第２検出部３１１の検出結果により受電が不要な状態になったと判定した場合、通信部３０２により送電の停止を要求する制御信号を送電装置１０１に送信する（４０６）。受電が不要な状態とは、例えば、バッテリ３０８が満充電（バッテリに残っている蓄電量が十分な状態）である状態である。

送電の停止を要求する制御信号を受信した送電装置１０１は、第１受電装置１０２に対する送電フェーズにおける送電を停止するとともに第１受電装置１０２との通信を切断する。

送電装置１０１は、時刻Ｔ５において送電フェーズを終了した後に再び検出フェーズにおける動作を開始する。即ち、送電装置１０１は、時刻Ｔ６から、送電アンテナ２０５から間欠的な検出用送電を行う（４０１−３、４０１−４）。このとき、第１受電装置１０２が、満充電となり受電が終了した後も送電装置１０１の送電可能範囲に置かれ続けたままとなる。ここで、本実施形態の送電装置２１０は、送電フェーズ終了後にも送電可能範囲に置かれ続けたままとなっている受電装置３２０を検出したとしても、当該受電装置３２０には認証用送電を行わないようにする。

送電を行っていた受電装置に対して認証用送電を行わないために、送電装置１０１は、送電フェーズを開始する前の検出用送電時の検出部２０４の検出値と送電フェーズ終了直後の検出用送電時の検出部２０４の検出値とを比較する。図４において、送電装置１０１は、検出用送電（４０１−３、４０１−４）送電時の検出部２０４の検出結果は時刻Ｔ２において検出した電圧値ｂＶとほぼ等しい値を検出する。送電装置１０１は、検出用送電（４０１−３、４０１−４）送電時の検出部２０４の検出結果が定常状態時のａＶと異なる値であるため、送電可能範囲に物体があることを認識する。しかしながら、送電装置１０１は、送電フェーズの前後での検出部２０４の検出結果がほぼ同じ値である場合、送電フェーズで送電を行っていた第１受電装置１０２が送電可能範囲に置かれ続けていると判断する。

送電装置１０１は、第１受電装置１０２が送電可能範囲に置かれ続けたままとなっているだけで、再送電を要求する意図がないものと判断し、認証用送電を行わず、第１受電装置１０２と通信接続フェーズに進まないようにする。つまり、送電装置１０１は、第１受電装置１０２が送電可能範囲に置かれ続けたとしても、認証用送電を行うことがない。また、認証用送電を行わなければ第１受電装置１０１から通知信号が送信されることもなく、さらに送電装置１０１が接続要求を送信することもなく、送電装置１０１と第１受電装置１０２との不要な再接続を制限することができる。

これにより、さらなる送電が不要な第１受電装置１０２と送電装置１０１との間で再接続が行われ、不要な認証処理が行われることが低減される。即ち、すでに送電を行ったことにより内蔵バッテリが満充電となった第１受電装置１０２に対して、不要な送電を行うための処理を行うことが低減される。さらに、不要な処理を省略するので夫々の装置の消費力を低減することができる。

次に、時刻Ｔ７において、第１受電装置１０２がユーザにより送電可能範囲外に取り去られたとする。送電装置１０１は、第１受電装置１０２がユーザにより送電可能範囲外に取り去られた後の時刻Ｔ８において、送電アンテナ２０５から間欠的な検出用送電を行う（４０１−５、４０１−６）。この検出用送電４０１−５を行った際の検出部２０４の検出結果は、検出用送電時における定常状態の電圧値ａＶである。送電装置１０１は、検出部２０４の検出結果が定常状態の電圧値ａＶとなったため、第１受電装置１０２が取り去られたことを認識する。第１受電装置１０２が取り去られたことを認識した送電装置１０１は、通常の検出フェーズでの動作を行うよう制御を切りかえる。即ち、送電装置１０１は、以後に検出用送電時に行った際の検出部２０４の検出結果が定常状態と異なる場合は、認証用送電を行う。

ここで、時刻Ｔ９に、第２受電装置１０３のユーザが電力伝送を受けるために第２受電装置１０３を送電装置１０１の電力伝送可能範囲内である送電装置１０１上に載置したとする。送電装置１０１は、受電装置が近接したことにより、時刻Ｔ１０において検出用送電を出力した際に検出部２０４は検出用送電時における定常状態より低い電圧値を検出する。送電装置１０１は、自装置に近接する物体を検出したので認証用送電を開始する（４０２−２）。

前述したため詳細な説明及び図示は割愛するが、この後、送電装置１０１と第２受電装置１０３は、通知信号のやりとりおよび通信接続フェーズを経て、時刻Ｔ１１において送電フェーズにおける送電を再び行う（４０５−２）。

続いて、本実施形態における図３に示した受電装置３２０の動作を図５に示すフローチャートに従って説明する。なお、図５に示すフローチャートは、制御部３０１がメモリ３１０に記憶さている制御プログラムを実行し、情報の演算および加工、各ハードウェアの制御を実行することにより実現される。なお、図５に示すフローチャートに示すステップの一部または全部を例えばＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のハードウェアで実現する構成としても良い。

受電装置３２０は、動作を開始すると、受電アンテナ３０３を介して検出用送電および認証用送電を検出したかを第１検出部３０９の検出結果に基づいて判定する（Ｓ５０１）。受電装置３２０は、検出用送電および認証用送電を検出すると、受電した電力により制御部３０１および通信部３０２を動作させる。そして、通信部３０２により受電装置３２０の機能やサービスに関する情報等の自装置の情報を通知するための通知信号を送信する（Ｓ５０２）。通知信号は無線接続を行う前に送信可能なパケットで、周囲の機器に接続要求を自装置に送信させるためにブロードキャストで送信される。なお、通知信号の送信は、検出用送電が検出されなくなってから一定期間経過すると、停止する。

図４においては、第１受電装置１０２は、時刻Ｔ２からＴ３の間に送電装置１０１から送電された検出用送電を検出する（Ｓ５０１）。そして、第１受電装置１０２は、通知信号４０３−１を送信する（Ｓ５０２）。

図５の説明に戻り、制御部３０１は、通知信号の送信後、送電装置２１０からの接続要求を通信部３０２が受信したかを判定する（Ｓ５０３）。なお、接続要求を受信するまで、Ｓ５０１、Ｓ５０２、Ｓ５０３を繰り返す。Ｓ５０３において、接続要求を受信したと判定すると、通信部３０２は、送電装置２１０と無線通信接続を確立する（Ｓ５０４）。

そして、通信部３０２は、接続した送電装置２１０との間で認証処理および電力伝送に必要な情報交換のための通信を行う（Ｓ５０５）。なお、無線通信接続後に所定期間（例えば、５ｓｅｃ）経過までに通信が開始されない場合、接続した送電装置２１０との通信を切断し、Ｓ５０１に処理を戻すようにしてもよい。制御部３０１は、受電を開始するか否かを判定する（Ｓ５０６）。例えば、制御部３０１は、すでにバッテリ３０８が満充電であるある場合は、受電の必要がないため、受電を開始しない判定する。受電を開始しないと判定した場合、認証処理において、受電を開始しない旨の制御情報を送電装置２１０に通信部３０２により送信し、通信を切断してＳ５０１に処理を戻す。

一方、Ｓ５０６において受電を開始すると判定された場合、受電装置３２０は、認証処理のための通信が終わると、送電装置２１０により開始された送電を受電部３０５により受電し、受電した電力をバッテリ３０８に充電する（Ｓ５０７）。

その後、制御部３０１は、第２検出部３１１の検出結果に基づいて受電を停止するかを判定する（Ｓ５０８）。ここでは、第２検出部３１１の検出結果により、バッテリ３０８が満充電になったことを検出した場合、受電を停止すると判定する。受電を停止すると判定した場合、通信部３０２は、送電装置２１０に送電停止を要求する制御信号を送信する（Ｓ５０９）。図４においては、第１受電装置１０２は、送電装置１０１からの送電４０５−１の受電を行った後、制御信号４０６を送信する。そして、送電装置２１０との通信部３０２による通信を切断する（Ｓ５１０）。

そして、受電装置３２０は、ユーザにより送電装置２１０の送電範囲の外に移動したかを、送電装置２１０からの検出用送電の検出の有無に基づいて判定する（Ｓ５１１）。送電装置２１０の送電範囲の外にある場合は、再びＳ５０１からの処理を始める。送電装置１０１の送電範囲内に置かれ続けている場合は、受電装置３２０は、再充電が必要であるかを判定する（Ｓ５１２）。例えば、受電装置３２０は、第２検出部３１１の検出結果に基づいてバッテリ３０８の電気量を測定し、バッテリ３０８の残量が所定値（例えば９０％）を下回った場合に再充電が必要であると判定する。再受電が必要であると判定された場合、制御部３０１は、認証用電力を受けずとも、送電装置２１０と接続するために通知信号をバッテリ３０８の電力を用いて通知信号を送信するＳ５０２からの処理を再度行う。このようにすることで、認証用送電を行わない送電装置２１０に再度送電を行わせることが可能となる。一方、再受電が必要でないと判定された場合、処理を終了するかどうかを判定する（Ｓ５１３）。処理を終了しない場合はＳ５１１から処理を再度行う。

続いて、本実施形態における図２に示す送電装置２１０の動作を図６に示すフローチャートに従って説明する。なお、図６に示すフローチャートは、制御部２０１がメモリ２０８に記憶されている制御プログラムを実行し、情報の演算および加工、各ハードウェアの制御を実行することにより実現される。なお、図６に示すフローチャートに示すステップの一部または全部を例えばＡＳＩＣ等のハードウェアで実現する構成としても良い。

送電装置２１０は動作を開始すると、送電部２０３により間欠的な検出用送電を開始する（Ｓ６０１）。制御部２０１は、Ｓ６０１の検出用送電時の検出部２０４による検出値を取得する（Ｓ６１７）。制御部２０１は、Ｓ６１７において取得した検出用送電時の検出部２０４の検出結果が定常状態から変化したかに基づいて、送電装置２１０側からみた負荷インピーダンスに変動が生じたか否かを判定する（Ｓ６０２）。なお、定常状態とは、送電装置２１０に他の装置が近接または接触していない状態である。図４においては、送電装置は、時刻Ｔ０において検出用送電を開始する。

制御部２０１は、検出部２０４の検出結果により、自装置の送電可能範囲に物体が存在することを検出する。即ち、受電装置３２０が送電装置２１０の送電可能範囲に存在すると、受電装置３２０の負荷に応じた消費電力を受電するため、検出部２０４の検出電圧は一定の値下がる。受電装置３２０の負荷に応じた消費電力とは、制御部３０１、通信部３０２を動作させるために必要な電力や単に受電アンテナ３０３で消費される電力である。検出部２０４の検出電圧に変化が生じていない場合には、再びＳ６０１に戻り検出用送電を繰り返し行う。図４においては、送電装置１０１は、時刻Ｔ２において、検出部２０４の検出電圧の変化を検出する。

検出部２０４の検出電圧に変化が生じた場合、送電部２０３は、受電装置３２０に対して応答を送信させるための電力を供給する認証用送電を開始する（Ｓ６０３）。認証用送電は間欠的に行う検出用送電とは異なり、一定電力の送電を継続して行う送電である。制御部２０１は、認証用送電を開始した後に一定期間内（例えば、１００ｍｓ）に受電装置３２０から通知信号を受信したかを判定する（Ｓ６０４）。受電装置３２０からの通知信号であるか否かは受信した通知信号に本システムが対応する無線電力伝送方式が実行可能なことを示すサービス情報が含まれているか否かで判定する。通知信号を受信しなかった場合、認証用送電を停止し、再びＳ６０１に戻り、検出用送電を行う。

Ｓ６０４において、一定期間内に受電装置３２０から通知信号を受信したと判定された場合、送電装置２１０は、認証用送電を継続する。そして、送電装置２１０は、Ｓ６０４において受信した通知信号の送信元に対し通信部３０２から接続要求を送信し、無線通信接続が確立する（Ｓ６０５）。図４においては、送電装置１０１は、認証用送電（４０２−１）を開始した後に一定期間内に第１受電装置１０２から通知信号（４０３−１）を受信する。そして、送電装置１０１は、第１受電装置１０２に接続要求（４０４−１）を送信し、第１受電装置１０２と無線接続する。

Ｓ６０５において無線接続した受電装置３２０との間で通信部２０６は認証処理及び互いの能力情報、電力伝送に必要な情報を通信（交換）する（Ｓ６０６）。送電装置１０１は、認証処理を通じて受電装置３２０に送電を行うか否かを判定する（Ｓ６０７）。送電装置１０１は、例えば、受電装置３２０から受電を開始しない旨の制御情報を受信した場合、送電を行わないと判定する。送電を行わないと判定された場合、受電装置３２０との通信を切断してＳ６０１に処理を戻す。

送電を行うと判定された場合、送電部２０３は、送電フェーズにおける無線電力伝送を開始する（Ｓ６０８）。制御部２０１は、送電を開始した後に、通信部２０６から受電装置３２０から送電停止の要求を受信した場合、送電を停止すると判定する（Ｓ６０９）。送電を停止すると判定した場合、送電装置２１０は、送電停止の要求の送信元である受電装置３２０に対する送電を停止し（Ｓ６１０）、該受電装置とのの通信を切断する（Ｓ６１１）。

次いで、送電装置２１０は、認証用送電の制限を行う検出フェーズに遷移し、送電部２０３により間欠的な検出用送電を開始する（Ｓ６１２）。なお、Ｓ６１２の処理は送電装置が複数台の受電装置に送電可能である場合、送電フェーズの受電装置が１台でもいれば、送電フェーズを継続し、送電フェーズの受電装置が１台もいない場合にのみ行われるようにしてよい。

制御部２０１は、検出用送電時の検出部２０４の検出結果が送電を行っていた受電装置３２０を検出した際の検出結果から変化したか否かを判定する（Ｓ６１３）。前述したＳ６０２と比して、定常状態時の検出用送電時の検出部２０４の検出結果からではないため、送電を行っていた受電装置３２０が検出しても認証用送電は出力されることなく制限される。送電装置２１０は、送電フェーズを開始する前であるＳ６０１において取得した検出用送電時の検出部２０４の検出値と送電フェーズ終了直後であるＳ６１２において取得した検出用送電時の検出部２０４の検出値とを比較する。ここで、検出値の変化がほぼ０または受電装置１台分に相当する閾値より少ない場合、送電範囲に存在するのは送電を行っていた受電装置３２０のみであると判断し、認証用送電を制限する。また、検出値の変化が受電装置１台分に相当する閾値より大きい場合、検出値の変化が生じたと判定する。

送電装置２１０は、検出部２０４の検出結果が変化した場合、この変化が送電を行っていた受電装置３２０が取り去られたことによるものか新たな物体が送電可能範囲に置かれたことによるものなのかを判定する（Ｓ６１４）。Ｓ６１４の判定は、検出部２０４の検出値が増えたのか減ったのかに応じて行われる。検出部２０４の検出値が受電装置１台分に相当する閾値より増えた（電圧が上昇した）場合、送電を行っていた受電装置３２０が取り去られた（送電範囲外に移動した）と判定する。また、検出部２０４の検出値が受電装置１台分に相当する閾値より減った（電圧が減少した）場合、送電範囲内には、送電を行っていた受電装置３２０と当該受電装置３２０とは異なる物体が存在すると判定する。

送電装置２１０は、送電を行っていた受電装置３２０が送電可能範囲から取り去られたと判定した場合、認証用送電の制限を行わず、Ｓ６０１からの処理を再び始める。一方、新たな物体が置かれたと判定された場合、認証用送電の制限を行わず、当該新たな物体と認証処理を行うためにＳ６０３において認証用送電を行う。

Ｓ６１３において、検出用送電時の検出部２０４の検出結果に変化がない場合、送電装置２１０は、送電を行った受電装置３２０から通知信号を受信したかを判定する（Ｓ６１５）。Ｓ６１５において、通知信号が受信された場合、送電装置２１０は、再充電が必要であると判断し、Ｓ６０５からの処理を行い、再充電を行う。そして、送電装置２１０は、電源が停止されていない限り、Ｓ６１２における検出用送電を実行する。なお、送電装置２１０は、電源が停止された場合、処理を終了する（Ｓ６１６）。なお、Ｓ６１６の判定は、処理中のどのタイミングで判定されてもよい。

以上説明したように、無線伝力伝送による充電によりバッテリが満充電となり受電を終了した受電装置が送電装置の送電可能範囲に配置され続けた状態であっても、この受電装置に再充電する必要でないならば、認証用送電を制限する。

このように、受電装置と送電装置との不要な再接続を制限することで、不要な送電を行うための認証処理を行うことが低減される。さらに、不要な処理を省略するので夫々の装置の消費電力を低減することができる。

（その他の実施形態）
上述の実施形態において、送電停止後に送電装置上に受電装置が載置され続けている場合、当該受電装置への認証用送電を送電装置が出力しないことで、認証用送電の制限を行うことを説明した。しかしながら、この場合に、送電装置が通常よりも電力値を下げた認証用送電を行うことにより認証用送電の制限を行うようにしてよい。電力値を下げた認証用送電を行うことにより、送電装置の電力消費を低減しつつ、載置され続けている受電装置とは異なる他の受電装置が送電範囲に入った場合に、より確実に該他の受電装置と認証処理を行うことができるようになる。

また、上述の実施形態において、受電装置を送電装置上に載置することで、無線伝力伝送が行われること述べたが、受電装置と送電装置とが、空間的に隔たりがある場合にも無線伝力伝送が行われるようにしてもよい。例えば、上述の実施形態において、受電装置である電気自動車が、床面または路面に内蔵された送電装置と非接触状態で無線伝力伝送を行う場合を適用してよい。

本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１０１ 第１送電装置
１０２ 第１受電装置
１０３ 第２送電装置

Claims (13)

1. 送電装置であって、
   送電範囲に存在する物体を検出するための所定の検出値を取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得された検出値に応じて、送電範囲に存在する物体が送電を要求する受電装置であるか否かを確認する認証処理を行うための認証用送電を行う第１送電手段と、
   前記認証処理により送電範囲に存在する物体が送電を要求する受電装置であることが確認された場合、該受電装置からの要求に応じた送電であって、前記認証用送電より大きい電力の送電を行う第２送電手段と、
   前記第２送電手段による送電を停止するための信号を受電装置から受信した場合、前記第２送電手段による当該受電装置への送電を停止する停止手段と、
   前記第２送電手段により送電を行う前に第１受電装置を検出した際の前記取得手段により取得された前記所定の検出値と、前記停止手段により前記第１受電装置への送電を停止した後に前記取得手段により取得された前記所定の検出値との比較に基づいて、前記停止手段により前記第１受電装置への送電を停止した後に前記第１受電装置が送電範囲に存在することを検出した場合、前記第１送電手段による当該第１受電装置への前記認証用送電を制限する制限手段と、を有することを特徴とする送電装置。
2. 前記検出値は、電力値、電圧値、電流値のうちの何れかであることを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
3. 前記制限手段は、前記第１受電装置が送電範囲に存在することを前記検出手段により検出され、かつ、前記第１受電装置と異なる他の受電装置が送電範囲に存在しない場合に、前記第１送電手段による前記第１受電装置への前記認証用送電を制限することを行うことを特徴とする請求項１または２に記載の送電装置。
4. 前記制限手段は、前記第１受電装置への前記認証用送電を制限している際に前記第１受電装置と異なる第２受電装置を新たに検出した場合、前記第１送電手段による前記認証用送電の制限を解除することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の送電装置。
5. 前記第２送電手段により送電を行う前に前記第１受電装置を検出した際の前記取得手段により取得された前記検出値と、前記停止手段により前記第１受電装置への送電を停止した後に前記取得手段により取得された前記検出値との差が閾値より小さい場合、前記制限手段は、前記第１送電手段による前記認証用送電を制限することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の送電装置。
6. 前記第２送電手段により送電を行う前に前記第１受電装置を検出した際の前記取得手段により取得された前記検出値と、前記停止手段により前記第１受電装置への送電を停止した後に前記取得手段により取得された前記検出値との差が閾値より大きい場合、前記第１送電手段による前記認証用送電を制限しないことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の送電装置。
7. 前記停止手段により前記第１受電装置への送電を停止した後に前記取得手段により取得された前記検出値に応じて、前記第１受電装置が送電範囲外に移動したと判定された場合、前記制限手段による制限を行わないことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の送電装置。
8. 前記停止手段により前記第１受電装置への送電を停止した後に前記取得手段により取得された前記所定の検出値に応じて、前記第１受電装置及び前記第１受電装置と異なる物体が検出された場合、前記制限手段による制限を行わず、前記第１送電手段による認証用送電を行うことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の送電装置。
9. 前記停止手段により前記第１受電装置への送電を停止した後に前記第１受電装置が送電範囲に存在し続けている場合、前記制限手段による制限を行うことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の送電装置。
10. 前記制限手段は、前記第１送電手段による前記認証用送電を行わないことで当該認証用送電を制限することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の送電装置。
11. 前記制限手段は、前記第１送電手段による前記認証用送電の電力を下げることで当該認証用送電を制限すること請求項１乃至８の何れか１項に記載の送電装置。
12. 送電装置の制御方法であって、
    送電範囲に存在する物体を検出するための所定の検出値を取得する取得工程と、
    前記取得工程において取得された検出値に応じて、送電範囲に存在する物体が送電を要求する受電装置であるか否かを確認する認証処理を行うための認証用送電を行う第１送電工程と、
    前記認証処理により送電範囲に存在する物体が送電を要求する受電装置であることが確認された場合、該受電装置からの要求に応じた送電であって、前記認証用送電より大きい電力の送電を行う第２送電工程と、
    前記第２送電手段による送電を停止するための信号を受電装置から受信した場合、前記第２送電手段による当該受電装置への送電を停止する停止工程と、
    前記第２送電手段により送電を行う前に第１受電装置を検出した際の前記取得工程において取得された前記所定の検出値と、前記停止工程において前記第１受電装置への送電を停止した後に前記取得工程において取得された前記所定の検出値との比較に基づいて、前記停止工程において前記第１受電装置への送電を停止した後に前記第１受電装置が送電範囲に存在することを検出した場合、前記第１送電工程における当該第１受電装置への前記認証用送電を制限する制限工程と、を有することを特徴とする送電装置。
13. 請求項１乃至１１の何れか１項に記載の送電装置としてコンピュータを動作させるためのプログラム。

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