JP2017060335A - ワイヤレス送電装置、その制御回路および制御方法、充電器 - Google Patents

Abstract

【課題】電力送信の中断を抑制可能な送電装置を提供する。
【解決手段】制御回路２１０は、送信アンテナ２０１が受電装置３００から受信した制御信号Ｓ３を復調し、制御信号Ｓ３に含まれる電力制御データにもとづいてインバータ回路２０４を制御する。制御回路２１０は、（i）送信アンテナ２０１からの送信電力が、許容される最大送信電力より低く定められたしきい値より低いとき、電力制御データに応じて送信電力を増加および減少させ、（ii）送信アンテナ２０１からの送信電力がしきい値より高いとき、送信電力の増加を指示する電力制御データを無視し、送信電力の低減を指示する電力制御データに応答する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ワイヤレス給電技術に関し、特に送信電力の制御に関する。

近年、電子機器に電力を供給するために、ワイヤレス給電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。

図１は、Ｑｉ規格に準拠したワイヤレス給電システム１０の構成を示す図である。給電システム１０は、送電装置２０（ＴＸ、Power Transmitter）と受電装置３０（ＲＸ、Power Receiver）と、を備える。受電装置３０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に搭載される。

送電装置２０は、送信コイル（１次コイル）２２、インバータ回路２４、コントローラ２６、復調器２８を備える。インバータ回路２４は、Ｈブリッジ回路（フルブリッジ回路）あるいはハーフブリッジ回路を含み、送信コイル２２に駆動信号Ｓ１、具体的にはパルス信号を印加し、送信コイル２２に流れる駆動電流により、送信コイル２２に電磁界の電力信号Ｓ２を発生させる。コントローラ２６は、送電装置２０全体を統括的に制御するものであり、具体的には、インバータ回路２４のスイッチング周波数、あるいはスイッチングのデューティ比を制御することにより、送信電力を変化させる。

Ｑｉ規格では、送電装置２０と受電装置３０の間で通信プロトコルが定められており、受電装置３０から送電装置２０に対して、制御信号Ｓ３による情報の伝達が可能となっている。この制御信号Ｓ３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３２（２次コイル）から送信コイル２２に送信される。この制御信号Ｓ３には、たとえば、受電装置３０に対する電力供給量を制御する電力制御データ（パケットともいう）や、受電装置３０の固有の情報を示すデータなどが含まれる。復調器２８は、送信コイル２２の電流あるいは電圧にもとづいて制御信号Ｓ３を復調する。コントローラ２６は、復調された制御信号Ｓ３に含まれる電力制御データにもとづいて、インバータ回路２４を制御する。

受電装置３０は、受信コイル３２、整流回路３４、平滑コンデンサ３６、変調器３８、負荷４０、コントローラ４２、電源回路４４を備える。受信コイル３２は、送信コイル２２からの電力信号Ｓ２を受信するとともに、制御信号Ｓ３を送信コイル２２に対して送信する。整流回路３４および平滑コンデンサ３６は、電力信号Ｓ２に応じて受信コイル３２に誘起される電流Ｓ４を整流・平滑化し、直流電圧Ｖ_ＲＥＣＴに変換する。

電源回路４４は、送電装置２０から供給された電力を利用して図示しない二次電池を充電し、あるいは直流電圧Ｖ_ＲＥＣＴを昇圧あるいは降圧し、コントローラ４２やその他の負荷４０に供給する。

コントローラ４２は、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴがその目標値に近づくように、送電装置２０からの電力供給量を制御する電力制御データ（コントロールエラーパケット、ＣＥパケットとも称する）を生成する。変調器３８は、電力制御データを含む制御信号Ｓ３にもとづいて受信コイル３２のコイル電流を変調することにより、送信コイル２２に制御信号Ｓ３を送信する。

特開２０１３−０３８８５４号公報 特開２０１４−１０７９７１号公報

送電装置２０から受電装置３０への送信電力を無制限に大きくすると、送電装置２０やら受電装置３０での発熱量が大きくなるという問題がある。そこでＱｉ規格では、送電装置２０の送信電力に許容される最大送信電力（リミット値）Ｐ_{ＭＡＸ＿ＴＸ}が規定され、送信電力がリミット値を超えないように送電装置２０を設計することが求められるが、その具体的実装、方法については、送電装置２０あるいはその制御回路のベンダーに委ねられている。

図２は、電力制御の一例を示す図である。横軸は時間を、縦軸は送信電力を示す。電力制御データが、送信電力の増加を指示し続けると、送信電力Ｐ_ＴＸは右肩上がりで上昇し、やがてリミット値Ｐ_{ＭＡＸ＿ＴＸ}を超える。最も簡易には図２に示すように、送信電力Ｐ_ＴＸがリミット値Ｐ_{ＭＡＸ＿ＴＸ}を超えると、電力送信を停止することで、この仕様を満たすことができる。しかしながら実際のワイヤレス給電システム１０においては、送信電力Ｐ_ＴＸがリミット値Ｐ_{ＭＡＸ＿ＴＸ}を超えることは、少なくない頻度で発生する。図２の制御では、送信電力Ｐ_ＴＸがリミット値Ｐ_{ＭＡＸ＿ＴＸ}を超えるたびに、電力送信が中断することとなる。電力送信の中断は、充電時間が長くなるという問題を引き起こす。

本発明は係る課題に鑑み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、電力送信の中断を抑制可能な送電装置の提供にある。

本発明のある態様は、ワイヤレス受電装置に電力信号を送信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、送信コイルを含む送信アンテナと、送信アンテナに交流の駆動電圧を印加するインバータ回路と、送信アンテナがワイヤレス受電装置から受信した制御信号を復調し、制御信号に含まれる電力制御データにもとづいてインバータ回路を制御する制御回路と、を備える。制御回路は、（i）送信アンテナからの送信電力が、許容される最大送信電力より低く定められたしきい値より低いとき、電力制御データに応じて送信電力を増加および減少させ、（ii）送信アンテナからの送信電力がしきい値より高いとき、送信電力の増加を指示する電力制御データを無視し、送信電力の低減を指示する電力制御データに応答する。

この態様によると、最大送信電力より小さなしきい値を定めておき、しきい値を超えると、送信電力を低下させる制御のみが有効となり、送信電力がさらに上昇して最大送信電力に到達するのを抑制でき、電力送信の中断を抑制できる。

制御回路は、（iii）送信電力が最大送信電力を超えると、電力制御データを無視し、最大送信電力より低くなるまで送信電力を強制的に低下させてもよい。
これにより、電力送信の停止を防止でき、その後は、送信電力の低減を指示する電力制御データに応答するモード（ii）に移行できる。

しきい値は、最大送信電力に１より小さい所定係数を乗じた値であってもよい。所定係数は、０．６〜０．９であってもよい。

制御回路は、送信アンテナが受信したワイヤレス受電装置からの制御信号を復調する復調器と、送信アンテナからの送信電力を測定する電力計算部と、制御信号から送信電力の増加、減少を指示する電力制御データを抽出し、（i）送信アンテナからの送信電力が、許容される最大送信電力より低く定められたしきい値より低いとき、電力制御データに応じて送信電力を増加および減少させ、（ii）送信アンテナからの送信電力がしきい値より高いとき、送信電力の増加を指示する電力制御データを無視し、送信電力の低減を指示する電力制御データに応答する電力制御部と、を含んでもよい。

本発明の別の態様は充電器に関する。充電器は、上述のいずれかのワイヤレス送電装置を備えてもよい。

本発明の別の態様は、ワイヤレス受電装置に電力信号を送信するワイヤレス送電装置に使用される制御回路に関する。ワイヤレス送電装置は、制御回路に加えて、送信コイルを含む送信アンテナと、送信アンテナに交流の駆動電圧を印加するインバータ回路と、を備える。制御回路は、送信アンテナが受信したワイヤレス受電装置からの制御信号を復調する復調器と、送信アンテナからの送信電力を測定する電力計算部と、制御信号から送信電力の増加、減少を指示する電力制御データを抽出し、（i）送信アンテナからの送信電力が、許容される最大送信電力より低く定められたしきい値より低いとき、電力制御データに応じて送信電力を増加および減少させ、（ii）送信アンテナからの送信電力がしきい値より高いとき、送信電力の増加を指示する電力制御データを無視し、送信電力の低減を指示する電力制御データに応答する電力制御部と、を備える。

制御回路は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。
「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。回路を１つのチップ上に集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。

本発明のさらに別の態様は、ワイヤレス受電装置に電力信号を送信するワイヤレス送電装置の制御方法に関する。ワイヤレス送電装置は、送信コイルを含む送信アンテナと、送信アンテナに交流の駆動電圧を印加するインバータ回路と、を含む。制御方法は、送信アンテナがワイヤレス受電装置から受信した制御信号を復調するステップと、送信アンテナからの送信電力を測定するステップと、制御信号から送信電力の増加、減少を指示する電力制御データを抽出するステップと、アンテナからの送信電力が、許容される最大送信電力より低く定められたしきい値より低いとき、電力制御データに応じて送信電力を増加および減少させるステップと、アンテナからの送信電力がしきい値より高いとき、送信電力の増加を指示する電力制御データを無視し、送信電力の低減を指示する電力制御データに応答するステップと、を備える。

ワイヤレス送電装置は、Ｑｉ規格に準拠してもよい。

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、電力送信の中断を抑制できる。

Ｑｉ規格に準拠したワイヤレス給電システムの構成を示す図である。 電力制御の一例を示す図である。 実施の形態に係るワイヤレス送電装置を備える給電システムのブロック図である。 送電装置の状態遷移図である。 電力制御部の構成例を示すブロック図である。 図３の給電システムの動作波形図である。 図３の給電システムの別の動作波形図である。 送電装置を備える充電器の回路図である。

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３は、実施の形態に係るワイヤレス送電装置を備える給電システム１００のブロック図である。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に搭載される。

送電装置２００は、たとえば充電台を有する充電器に搭載される。送電装置２００は、送信アンテナ２０１、インバータ回路２０４および制御回路２１０を備える。送信アンテナ２０１は、直列に接続された送信コイル（１次コイル）２０２および共振コンデンサ２０３を含む。

インバータ回路２０４は、Ｈブリッジ回路（フルブリッジ回路）あるいはハーフブリッジ回路を含み、図示しない電源からの直流電圧を交流の駆動信号Ｓ１に変換し、送信アンテナ２０１に供給する。その結果、送信コイル２０２に流れる駆動電流により、送信コイル２０２に電磁界の電力信号Ｓ２を発生させる。

制御回路２１０は、送電装置２００全体を統括的に制御するものであり、具体的には、インバータ回路２０４のスイッチング周波数ｆ_ＳＷ、あるいはスイッチングのデューティ比を制御することにより、送信電力Ｐ_ＴＸを変化させる。

Ｑｉ規格では、送電装置２００と受電装置３００の間で通信プロトコルが定められており、受電装置３００から送電装置２００に対して、制御信号Ｓ３による情報の伝達が可能となっている。この制御信号Ｓ３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３０２（２次コイル）から送信コイル２０２に送信される。この制御信号Ｓ３には、たとえば、受電装置３００に対する電力供給量を制御する電力制御データ（コントロールエラーパケット、以下ＣＥパケットともいう）が含まれる。ＣＥパケットは、受電装置３００において生成される整流電圧とその目標値との誤差を示しており、整流電圧が目標値より高いとき、ＣＥパケットは負の値をとり、整流電圧が目標値より低いとき、ＣＥパケットは正の値をとる。Ｑｉ規格においては送電装置２００と受電装置３００により、送信電力に関してＰＩＤ（比例・積分・微分）制御のフィードバックループが形成される。

また制御信号Ｓ３には、受電装置３００の固有の情報を示すデータ、たとえば受電装置３００の受信電力の最大値（最大受信電力）Ｐ_{ＭＡＸ_RX}などが含まれる。

制御回路２１０は、送信アンテナ２０１が受電装置３００から受信した制御信号Ｓ３を復調し、制御信号Ｓ３に含まれる電力制御データ（ＣＥパケット）にもとづいてインバータ回路２０４を制御する。

制御回路２１０には、送信アンテナ２０１からの送信が許容される最大送信電力Ｐ_{ＭＡＸ＿ＴＸ}が規定される。この最大送信電力Ｐ_{ＭＡＸ＿ＴＸ}は、受電装置３００の種類に応じて適応的に設定することができ、たとえば上述した最大受信電力Ｐ_{ＭＡＸ＿ＲＸ}の２倍に設定される。

また制御回路２１０には、許容される最大送信電力Ｐ_{ＭＡＸ＿ＴＸ}より低いしきい値Ｐ_ＴＨが規定されている。しきい値Ｐ_ＴＨは、最大送信電力Ｐ_{ＭＡＸ＿ＴＸ}に、１より小さい係数Ｋを乗じた値としてもよい。係数Ｋは、０．６〜０．９とすることが好ましく、この場合、最大送信電力Ｐ_{ＭＡＸ＿ＴＸ}は、最大受信電力Ｐ_{ＭＡＸ＿ＲＸ}の１．２〜１．９倍となる。たとえばＫ＝０．８とし、しきい値Ｐ_ＴＨを最大受信電力Ｐ_{ＭＡＸ＿ＲＸ}の１．６倍としてもよい。給電効率を６０％と仮定すると、１．６×０．６＝０．９６となり、送信電力がしきい値Ｐ_ＴＨ付近であるときであっても、受電装置３００が要求する最大受信電力Ｐ_{ＭＡＸ＿ＲＸ}の９６％を供給することができる。なお、しきい値Ｐ_ＴＨはヒステリシスを有してもよい。

制御回路２１０は、複数のモードが切り替え可能となっている。制御回路２１０は、（i）送信アンテナ２０１からの送信電力Ｐ_ＴＸがしきい値Ｐ_ＴＨより低いとき、ＣＥパケットに応じて送信電力Ｐ_ＴＸを増加および減少させる（通常モードという）。また制御回路２１０は、（ii）送信アンテナ２０１からの送信電力Ｐ_ＴＸがしきい値Ｐ_ＴＨより高いとき、送信電力Ｐ_ＴＸの低減を指示する電力制御データ（つまり負のＣＥパケット）にのみ応答し、送信電力Ｐ_ＴＸの増加を指示する電力制御データ（つまり正のＣＥパケット）を無視する（制限モードという）。

制御回路２１０は、通常モードと制限モードに加えて、強制パワーダウンモードをサポートしてもよい。制御回路２１０は、（iii）送信電力Ｐ_ＴＸが最大送信電力Ｐ_{ＭＡＸ＿ＴＸ}を超えると、電力制御データ（つまり正負両方のＣＥパケット）を無視し、最大送信電力Ｐ_{ＭＡＸ＿ＴＸ}より低くなるまで、送信電力Ｐ_ＴＸを強制的に低下させる（強制パワーダウンモード）。

本発明は、上述の説明から導かれるさまざまな装置、回路に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例を説明する。

制御回路２１０の具体的な構成を説明する。制御回路２１０は、復調器２１２、電力計算部２１４、電力制御部２１６、ドライバ２１８を備える。制御回路２１０は、ひとつの半導体基板に一体に集積化された機能ＩＣ（Integrated Circuit）である。

復調器２１２は、送信アンテナ２０１が受信したワイヤレス受電装置からの制御信号Ｓ３を復調する。電力計算部２１４は、送信アンテナ２０１からの送信電力Ｐ_ＴＸを測定する。具体的には電力計算部２１４は、送信アンテナ２０１に印加される電圧および電流を検出し、それらの積にもとづいて送信電力Ｐ_ＴＸを計算する。

電力制御部２１６は、制御信号Ｓ３から送信電力の増加、減少を指示するＣＥパケットを抽出する。電力制御部２１６は、（i）Ｐ_ＴＸ＜Ｐ_ＴＨであるとき、通常モードで動作し、ＣＥパケットに応じて送信電力を増加および減少させる。また電力制御部２１６は、（ii）Ｐ_ＴＸ＞Ｐ_ＴＨであるとき、制限モードで動作し、送信電力の増加を指示する電力制御データを無視し、送信電力の低減を指示する電力制御データのみに応答する。また電力制御部２１６は、Ｐ_ＴＸ＞Ｐ_{ＭＡＸ＿ＴＸ}のとき、強制パワーダウンモードとなり、ＣＥパケットにかかわらず、Ｐ_ＴＸ＜Ｐ_{ＭＡＸ＿ＴＸ}となるように、送信電力Ｐ_ＴＸを低下させる。

図４は、送電装置２００の状態遷移図である。通常モード（i）において、Ｐ_ＴＨ＜Ｐ_ＴＸ＜Ｐ_{ＭＡＸ＿ＴＸ}となると、制限モード（ii）に移行する（Ｓ１００）。制限モード（ii）においてＰ_ＴＸ＜Ｐ_ＴＨとなると、通常モード（i）に戻る（Ｓ１０２）。制限モード（ii）において、あるいは通常モード（i）においてＰ_{ＭＡＸ＿ＴＸ}＜Ｐ_ＴＸとなると、強制パワーダウンモード（iii）に移行する（Ｓ１０４，Ｓ１０６）。強制パワーダウンモード（iii）により、送信電力Ｐ_ＴＸが低下すると、制限モード（ii）に戻る（Ｓ１０８）。

図５は、電力制御部２１６の構成例を示すブロック図である。電力制御部２１６は、ロジック回路で構成することができる。電力制御部２１６は、ステートマシン２２０、送信電力決定部２２２、駆動信号生成部２２４を含む。ステートマシン２２０は、電力計算部２１４が計算した送信電力Ｐ_ＴＸと、２つのしきい値Ｐ_{ＭＡＸ＿ＴＸ}，Ｐ_ＴＨの比較結果にもとづいて、モードを切り替える。送信電力決定部２２２には、現在のモードを示すモード制御信号Ｓ５が入力される。

送信電力決定部２２２は、モード制御信号Ｓ５およびＣＥパケットにもとづいて、送信アンテナ２０１から受電装置３００に送信すべき送信電力Ｐ_ＴＸを決定する。各モードにおける送信電力Ｐ_ＴＸの制御については上述した通りである。送信電力決定部２２２は、決定した送信電力Ｐ_ＴＸを指示する制御信号Ｓ６を生成する。駆動信号生成部２２４は、制御信号Ｓ６にもとづいて、インバータ回路２０４を駆動するための駆動信号Ｓ７を生成する。駆動信号生成部２２４は、インバータ回路２０４のスイッチング周波数、スイッチングのデューティ比、あるいはそれらの組み合わせを変化させることで、制御信号Ｓ６に応じた送信電力Ｐ_ＴＸを、送信アンテナ２０１に発生させる。

以上が送電装置２００および給電システム１００の構成である。続いてその動作を説明する。図６は、図３の給電システム１００の動作波形図である。送電開始の直後、Ｐ_ＴＸ＜Ｐ_ＴＨであるため、受電装置３００は通常モードで動作する。送電開始直後、受電装置３００の整流用の平滑キャパシタの整流電圧はその目標値より低いため、正のＣＥパケットが連続的にフィードバックされる。制御回路２１０は、正のＣＥパケットに応答して、送信電力Ｐ_ＴＸを増加させる。時刻ｔ１に送信電力Ｐ_ＴＸがしきい値Ｐ_ＴＨを超えると、制限モードに移行する。制限モードでは、正のＣＥパケットは無視されるため、送信電力Ｐ_ＴＸのさらなる上昇は抑制される。やがて受電装置３００において整流電圧が目標電圧を超えると、ＣＥパケットが負になる（時刻ｔ２）。制限モードでは、送信電力Ｐ_ＴＸが負のＣＥパケットに応じて低下する。時刻ｔ３に、送信電力Ｐ_ＴＸがしきい値Ｐ_ＴＨより低くなると、通常モードに移行する。

図７は、図３の給電システム１００の別の動作波形図である。送電開始の直後、Ｐ_ＴＸ＜Ｐ_ＴＨであるため、受電装置３００は通常モードで動作する。正のＣＥパケットが連続的にフィードバックされると、制御回路２１０は正のＣＥパケットに応答して、送信電力Ｐ_ＴＸを増加させる。時刻ｔ１に送信電力Ｐ_ＴＸがしきい値Ｐ_ＴＨを超えると、制限モードに移行する。上述のように制限モードに入ると、図６に示したように、送信電力Ｐ_ＴＸのさらなる上昇が抑制されることが期待されるが、何らかの異常が生じたり、送電装置２００と受電装置３００の結合係数が急激に変化すると、送信電力Ｐ_ＴＸがさらに上昇する場合がある。時刻ｔ２にＰ_ＴＸ＞Ｐ_{ＭＡＸ＿ＴＸ}となると強制パワーダウンモードとなり、送信電力Ｐ_ＴＸが強制的に低下させられる。時刻ｔ３に、Ｐ_ＴＸ＞Ｐ_{ＭＡＸ＿ＴＸ}となると、制限モードに移行する。

以上が送電装置２００の動作である。続いてその利点を説明する。
最大送信電力Ｐ_{ＭＡＸ＿ＴＸ}より小さなしきい値Ｐ_ＴＨを定めておき、しきい値Ｐ_ＴＨを超えると、送信電力Ｐ_ＴＸを低下させる制御のみが有効となる。その結果、送信電力Ｐ_ＴＸがさらに上昇して最大送信電力Ｐ_{ＭＡＸ＿ＴＸ}に到達するのを抑制でき、電力送信の中断を抑制できる。

また強制パワーダウンモードを設けることで、電力送信の停止を防止でき、その後は、送信電力の低減を指示する電力制御データのみに応答する制限モード（ii）に移行できる。

続いて送電装置２００の用途を説明する。図８は、送電装置２００を備える充電器４００の回路図である。充電器４００は、受電装置３００を備える電子機器５００を充電する。充電器４００は、筐体４０２、充電台４０４、回路基板４０６、を備える。給電対象の電子機器は、充電台４０４上に載置される。インバータ回路２０４や制御回路２１０その他の回路部品は、回路基板４０６上に実装される。送信アンテナ２０１は、充電台４０４の直下にレイアウトされる。充電器４００は、ＡＣ／ＤＣコンバータ４１０により直流電圧を受けてもよいし、ＡＣ／ＤＣコンバータを内蔵してもよい。あるいは充電器４００は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）などの給電線を備えるバスを介して、外部からＤＣ電力の供給を受けてもよい。

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、こうした変形例を説明する。

（第１の変形例）
強制パワーダウンモードにおいて制御回路２１０は、Ｐ_ＴＸ＜Ｐ_ＴＨとなるまで、送信電力Ｐ_ＴＸを強制的に低下させ、通常モードに強制復帰してもよい。

（第２の変形例）
強制パワーダウンモードを省略し、図２で示したように、Ｐ_{ＭＡＸ＿ＴＸ}＜Ｐ_ＴＸとなると、送電を停止してもよい。この場合であっても、制限モードを設けたことで、Ｐ_{ＭＡＸ＿ＴＸ}＜Ｐ_ＴＸとなるのを事前に抑制できるため、送電の中断を抑制できる。

（第３の変形例）
図３のインバータ回路２０４は、制御回路２１０に集積化されてもよい。あるいは制御回路２１０の構成要素２１２，２１４，２１６，２１８の一部が、制御回路２１０に外付けされてもよい

（第４の変形例）
実施の形態では、Ｑｉ規格について説明したが、本発明は将来策定されるであろうＱｉ規格の派生規格、あるいは別の規格にも適用可能である。

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…インバータ回路、２１０…制御回路、２１２…復調器、２１４…電力計算部、２１６…電力制御部、２１８…ドライバ、２２０…ステートマシン、２２２…送信電力決定部、２２４…駆動信号生成部、３００，ＲＸ…受電装置、３０２…受信コイル、Ｓ１…駆動信号、Ｓ２…電力信号、Ｓ３…制御信号、４００…充電器、４０２…筐体、４０４…充電台、４０６…回路基板。

Claims (13)

1. ワイヤレス受電装置に電力信号を送信するワイヤレス送電装置であって、
   送信コイルを含む送信アンテナと、
   前記送信アンテナに交流の駆動電圧を印加するインバータ回路と、
   前記送信アンテナが前記ワイヤレス受電装置から受信した制御信号を復調し、前記制御信号に含まれる電力制御データにもとづいて前記インバータ回路を制御する制御回路と、
   を備え、
   前記制御回路は、（i）前記送信アンテナからの送信電力が、許容される最大送信電力より低く定められたしきい値より低いとき、前記電力制御データに応じて前記送信電力を増加および減少させ、（ii）前記送信アンテナからの送信電力が前記しきい値より高いとき、前記送信電力の増加を指示する前記電力制御データを無視し、前記送信電力の低減を指示する前記電力制御データに応答することを特徴とするワイヤレス送電装置。
2. 前記制御回路は、（iii）前記送信電力が前記最大送信電力を超えると、前記電力制御データを無視し、前記最大送信電力より低くなるまで、前記送信電力を強制的に低下させ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. 前記しきい値は、前記最大送信電力に１より小さい所定係数を乗じた値であることを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤレス送電装置。
4. 前記制御回路は、
   前記送信アンテナが受信した前記ワイヤレス受電装置からの制御信号を復調する復調器と、
   前記送信アンテナからの送信電力を測定する電力計算部と、
   前記制御信号から前記送信電力の増加、減少を指示する電力制御データを抽出し、（i）前記送信アンテナからの送信電力が、許容される最大送信電力より低く定められたしきい値より低いとき、前記電力制御データに応じて前記送信電力を増加および減少させ、（ii）前記送信アンテナからの送信電力が前記しきい値より高いとき、前記送信電力の増加を指示する前記電力制御データを無視し、前記送信電力の低減を指示する前記電力制御データに応答する電力制御部と、
   を含む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. Ｑｉ規格に準拠す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. 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を備えることを特徴とする充電器。
7. ワイヤレス受電装置に電力信号を送信するワイヤレス送電装置に使用される制御回路であって、
   前記ワイヤレス送電装置は、前記制御回路に加えて、
   送信コイルを含む送信アンテナと、
   前記送信アンテナに交流の駆動電圧を印加するインバータ回路と、
   を備え、
   前記制御回路は、
   前記送信アンテナが受信した前記ワイヤレス受電装置からの制御信号を復調する復調器と、
   前記送信アンテナからの送信電力を測定する電力計算部と、
   前記制御信号から前記送信電力の増加、減少を指示する電力制御データを抽出し、（i）前記送信アンテナからの送信電力が、許容される最大送信電力より低く定められたしきい値より低いとき、前記電力制御データに応じて前記送信電力を増加および減少させ、（ii）前記送信アンテナからの送信電力が前記しきい値より高いとき、前記送信電力の増加を指示する前記電力制御データを無視し、前記送信電力の低減を指示する前記電力制御データに応答する電力制御部と、
   を備えることを特徴とする制御回路。
8. 前記電力制御部は、（iii）前記送信電力が前記最大送信電力を超えると前記電力制御データを無視し、前記最大送信電力より低くなるまで、前記送信電力を強制的に低下させることを特徴とする請求項７に記載の制御回路。
9. 前記しきい値は、前記最大送信電力に１より小さい所定係数を乗じた値であることを特徴とする請求項７または８に記載の制御回路。
10. Ｑｉ規格に準拠することを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の制御回路。
11. ひとつの半導体基板に一体集積化されることを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の制御回路。
12. ワイヤレス受電装置に電力信号を送信するワイヤレス送電装置の制御方法であって、
    前記ワイヤレス受電装置は、
    送信コイルを含む送信アンテナと、
    前記送信アンテナに交流の駆動電圧を印加するインバータ回路と、
    を含み、
    前記制御方法は、
    前記送信アンテナが前記ワイヤレス受電装置から受信した制御信号を復調するステップと、
    前記送信アンテナからの送信電力を測定するステップと、
    前記制御信号から前記送信電力の増加、減少を指示する電力制御データを抽出するステップと、
    前記送信アンテナからの送信電力が、許容される最大送信電力より低く定められたしきい値より低いとき、前記電力制御データに応じて前記送信電力を増加および減少させるステップと、
    前記送信アンテナからの送信電力が前記しきい値より高いとき、前記送信電力の増加を指示する前記電力制御データを無視し、前記送信電力の低減を指示する前記電力制御データに応答するステップと、
    を備えることを特徴とする制御方法。
13. 前記送信電力が前記最大送信電力を超えると、前記電力制御データを無視し、前記最大送信電力より低くなるまで前記送信電力を強制的に低下させるステップをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の制御方法。

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