JP2017085716A - 送電装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】送電の安全性および送電時間の短縮を実現する。【解決手段】送電電力調整回路１０３は、受電装置たる電子機器２００に送電すべき力を調整する。ＣＰＵ１１０は、送電装置１００のパワークラスと電子機器２００のパワークラスに従い送電電力を決定し、その送電電力に従い異物検出閾値を決定する。異物検出閾値は例えば、電力効率、アンテナ電流変動量または電圧定在波比の閾値である。ＣＰＵ１１０は、決定された閾値に従い異物を検出し、異物がある場合に、送電電力調整回路１０３を制御して、電子機器２００への送電電力を制限する。【選択図】 図２

Description

本発明は、送電装置及びその制御方法に関する。

近年、電子機器に無線で電力を伝送できる電力伝送装置が知られている。

無線電力伝送の場合、送電装置と受電装置の間に異物が存在すると、電力伝送効率が悪化することがある。また、異物によっては、無電電力により異物が発熱することがある。そこで、送電装置と受電装置（電子機器）との間の異物を、送電電力の大きさに関わらず一定の異物検出閾値で検出し、異物が検出された場合に、送電電力を下げて送電を継続する方法が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１２−２２８１２１号公報

特許文献１に記載された技術では、送電電力の大きさによらず一定の異物検出閾値を採用する結果として、異物を誤検出する可能性が高まる。異物に影響を与えない程度の低電力の送電時に、異物がないのに異物だと誤検出して必要のない送電制限を行ってしまうことがある。他方では、異物に影響を与えるような大電力の送電時に、異物があるのにその異物を検出できず、送電を継続してしまうことがある。

本発明は、送電装置と受電装置との間の異物を適切に検出して送電を制御する送電装置及びその制御方法を提示することを目的とする。

本発明に係る電力伝送装置は、電子機器に無線で電力を伝送する電力伝送装置であって、前記電力を可変可能な送電手段と、前記電子機器以外の物体である異物が前記電力伝送装置近傍に存在するかどうかを検出する検出手段と、前記送電手段の出力電力の大きさに応じて前記検出手段により異物の有無を判定する閾値を変更する制御手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、送電電力が低い場合と高い場合で異物検出の閾値を変更することで、異物の誤検出を減らし、送電時の安全性および送電時間の短縮が可能となる。

電力伝送システムの実施例の外観と配置関係を説明する図である。 本実施例の概略構成を説明するための図である。 送電装置１００の動作の一例を説明するための図である。 送電装置１００で行われる異物検出処理の一例を説明するための図である。 送電装置１００で行われる異物検出処理の別例を説明するための図である。 送電装置１００で行われる異物検出処理のさらに別例を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施例に限定されない。無線電力伝送の「無線」の代わりに「非接触」または「無接点」と呼ばれることもあるが、いずれも同じである。

図１は、本発明に係る電力伝送システムの一実施例の利用状態を示すための斜視図である。本実施例の電力伝送システムは、送電装置１００と、送電装置１００から無線伝送さえた電力を受電する受電装置たる電子機器２００とからなる。送電装置１００上に受電装置たる電子機器２００を載置して送電装置１００から電子機器２００に無線電力伝送する実施例を示しているが、自動車への無線電力伝送など、その他の無線電力伝送にも、本発明は適用可能である。送電装置１００から電子機器２００（受電装置）への無線電力伝送は、電磁誘導方式でも電磁界共鳴方式でもよい。

図２は、送電装置１００と電子機器２００の概略構成を示すためのブロック図である。図２に示すように、送電装置１００は、アンテナ１０１から無線方式で電力を電子機器２００に供給し、電子機器２００は、送電装置１００から無線で伝送される電力をアンテナ２０１により受信する。また、送電装置１００と電子機器２００は互いに、アンテナ１０１、２０１を介して制御信号及びデータを通信できる。電子機器２００は、送電装置１００から供給される電力を電池２０９に蓄電する。電子機器２００は、電池２０９から供給される電力によって動作する携帯機器である。他に、車の様な移動体、デジタルカメラや携帯電話の様なモバイル機器、または、無線インタフェースを有するメモリもしくはバッテリ等が、電子機器２００の代替として想定可能である。

本実施例では、送電装置１００は、電子機器２００が所定範囲内にあることを検知すると、電子機器２００への無線電力伝送を開始する。所定範囲内は、例えば、電子機器２００が送電装置１００と通信できる範囲である。

図２を参照して、送電装置１００構成と基本的な機能を説明する。アンテナ１０１は、電子機器２００のアンテナ２０１と電磁結合して、電子機器２００への無線電力伝送と、電子機器２００との通信に使用される。アンテナ１０１はコイル状であり、電力及び通信信号を搬送する電磁波を外部に無線出力する。アンテナ１０１は、インダクタンス成分によりアンテナ２０１と結合する形態が望ましいが、キャパシタンスにより結合をしてもよい。

整合回路１０２は、アンテナ１０１と送電電力調整回路１０３との間でインピーダンスを整合し、アンテナ１０１の共振周波数を調整する回路である。整合回路１０２は、インダクタンス成分あるいはキャパシタンス成分をもつ受動素子を直並列に組み合わせた回路で構成され、その受動素子の組み合わせは、整合させたい状態に応じて適切に選定される。整合回路１０２の受動素子としてその値を変更可能な素子を使用するか、接続を切り替え可能とすることで、ＣＰＵ１１０は、電子機器２００の状態や位置に応じて整合回路１０２の特性を制御できる。

送電電力調整回路１０３は、発振部１０４の出力する交流信号を所定電力の交流信号（電力信号）に調整した上で整合回路１０２に供給する。送電電力調整回路１０３は例えば、スイッチングアンプにより構成される電力増幅部と、変換部１０５の出力直流電圧を送電電力調整回路１０３が必要とする直流電圧に調整する電力調整部からなる。電力調整部は例えば、変換部１０５から入力される電圧を通信部１０６またはＣＰＵ１１０からの制御信号に応じて所定の電圧に変更するＤＣ・ＤＣコンバータ等により構成される。

発振部１０４は、所定周波数の交流信号を定常的に発生し、送電電力調整回路１０３に供給する回路であり、水晶振動子等により構成される。所定周波数は、無線電力伝送に適した周波数であって、５０Ｗ程度までの電力信号の空間への放射を許可されている周波数帯であればよい。現在の法規制のしたでは、例えば、６．７８ＭＨｚもしくは１３．５６ＭＨｚの様なＨＦ帯に属するＩＳＭバンドの周波数帯、または、数１００ＫＨｚの様なＬＦ帯に属する周波数帯である。

変換部１０５は、電源コネクタ１１１から入力される商用交流電力から各部の必要とする直流電圧を生成して供給する交流／直流変換回路からなる。電源コネクタ１１１は、商用交流電源のコンセントに接続する。送電装置１００の内部回路は、変換部１０５から供給される電力により動作する。

通信部１０６は、電子機器２００（の通信部２０５）との間で、制御信号を含むデータを通信する手段であり、この通信のために、アンテナ１０１、整合回路１０２及び送電電力調整回路１０３を含む回路部に係る電圧信号の変復調を利用する。通信部１０６は、データ送信時、ＲＯＭ１０８に保存されている所定のプロトコルに基づいて符号化された送信用データをＣＰＵ１１０から受信し、変調回路を介して送電電力調整回路１０３へ入力することで送信信号の変調を行う。通信部１０６が送電電力調整回路１０３に入力する信号に応じて、送電電力調整回路１０３が出力する信号に振幅変調がかかり、アンテナ１０１を介してデータを送信することができる。通信部１０６は、データ受信時、整合回路１０２の電圧あるいは電流の変化を検出し、フィルタ、コンパレータ、スイッチ等により構成される復調回路を介することで受信用のデータを復調する。

送電装置１００と電子機器２００間のデータ通信のプロトコルには種々のプロトコルを利用可能である。例えば、ＩＳＯ１４４４３、ＩＳＯ１５６９３、またはＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）規格で規定されている近距離無線通信用プロトコルと互換性があるプロトコル等が利用できる。

ＲＡＭ１０７は、書き換え可能なメモリであり、送電装置１００の各部の動作を制御するコンピュータプログラム、各部の動作に関するパラメータ等のデータ、通信部１０６によって電子機器２００から受信されたデータ等を記憶する。ＲＡＭ１０７は、送電装置１００が送電する対象を管理するための管理テーブルを記憶する。ＲＡＭ１０７に記憶されている管理テーブルには、送電装置１００が電子機器２００から取得した機器情報に含まれる情報が登録される。

ＲＯＭ１０８は、送電装置１００の各部の動作を制御するコンピュータプログラム及び各部の動作に関するパラメータ等の情報と、送電装置１００が電子機器２００と通信を行うための通信方式に関するプログラムを記憶する。

通知部１０９は、送電装置１００が電子機器２００に送電が可能か否かをユーザに通知する。通知部１０９は、ディスプレイとブザー等、またはいずれかからなる。

ＣＰＵ１１０は、送電装置１００全体を制御するための手段であり、ＲＯＭ１０８に記憶されるプログラムを読み込み、送電装置１００の動作を制御する。具体的には、ＣＰＵ１１０は、整合回路１０２の回路切り替えと可変受動素子の値調整を制御する。ＣＰＵ１１０は、送電電力調整回路１０３を制御することで、電子機器２００に送電する電力量を調整する。ＣＰＵ１１０は、内蔵するＡＤ変換機能を用いて、送電電力調整回路１０３が出力する送電電力を測定する。ＣＰＵ１１０は、通信部１０６を介して電子機器２００との間でコマンド／制御信号を送受信することができる。コマンドは、宛先を識別するための識別情報と、コマンドによって指示される動作を示すコマンドコード等を含む。

電子機器２００の構成要素とその基本機能を説明する。アンテナ２０１は、アンテナ１０１から放射される電力を受信し、送電装置１００との間で通信される信号をアンテナ１０１との間で仲介する。アンテナ２０１は、コイル状でインダクタンス成分によりアンテナ１０１と結合する形態が望ましいが、静電結合であってもよい。

整合回路２０２は、アンテナ２０１と整流平滑回路２０３との間でインピーダンスの整合をとり、アンテナ２０１の共振周波数を調整する回路である。整合回路２０２は、整合回路１０２と同様に、インダクタンス成分あるいはキャパシタンス成分をもつ受動素子を直並列に組み合わせた回路で構成され、その受動素子の組み合わせは、整合させたい状態に応じて適切に選定される。整合回路２０２の受動素子としてその値を変更可能な素子を使用するか、接続が切り替え可能であり、ＣＰＵ２０６は、電子機器２００のモードや負荷状態に応じて、整合回路２０２の受動素子の値または切り替えを制御する。

整流平滑回路２０３は、整合回路２０２からの交流電力信号を直流に変換する回路であり、ダイオードとコンデンサにより構成される。

レギュレータ２０４は、整流平滑回路２０３から出力される電圧信号を所定の電圧値に変換する回路である。レギュレータ２０４は、生成した電圧値の電圧を電子機器２００の各部に電源として供給する。ＣＰＵ２０６の制御下で、レギュレータ２０４は、電池２０９を充電する。

通信部２０５は、送電装置１００の通信部１０６との間で種々のデータを通信する手段であり、この通信のために、アンテナ２０１及び整合回路２０２を含む回路部に係る電圧信号の変復調を利用する。通信部２０５は、データ受信時、整合回路２０２の電圧または電流の変化を検出し、受信データを復調する。通信部２０５は、受信データをＣＰＵ２０６に供給し、ＣＰＵ２０６は、ＲＯＭ２０８に記憶される所定のプロトコルに基づいてデータを復号する。データ送信時、ＣＰＵ２０６は、ＲＯＭ２０８に記憶される所定プロトコルに基づいて符号化された送信データを通信部２０５に供給し、通信部２０５は、ＣＰＵ２０６からの送信データを変調する。このように変調された送信データは、整合回路２０２及びアンテナ２０１を介して送電装置１００に転送され、アンテナ１０１及び整合回路１０２を介して通信部１０６に入力する。通信部２０５が有する変調回路はスイッチと抵抗により構成され、送信データに応じて負荷を変動させることにより負荷変調がかかり、アンテナ２０１を介して送電装置１００にデータが送信される。

ＣＰＵ２０６は、電子機器２００全体を制御するための手段であり、ＲＯＭ２０８に記憶されるプログラムを読み込み、電子機器２００の動作を制御する。具体的には、ＣＰＵ２０６は、整合回路２０２の回路切り替えと可変受動素子の値調整を制御する。ＣＰＵ２０６は、レギュレータ２０４を制御することで、電池２０９の充電を制御する。ＣＰＵ１１０は、内蔵するＡＤ変換機能を用いて、電池２０９の電力残量を検出し、検出した電池残量に応じてトリクル充電制御、高速充電制御、定電圧制御及び定電流制御等を切り替えながら充電を制御してもよい。

ＣＰＵ２０６は、通信部２０５を介して送電装置１００との間でコマンド／制御信号を送受信することができる。ここでのコマンドは、宛先を識別するための識別情報と、コマンドによって指示される動作への応答結果等を含む応答信号を含む。ＣＰＵ２０６は、電池２０９の電池残量に応じて、通信部２０５を用いて送電電力の変更を送電装置１００に要求してもよい。

ＲＡＭ２０７は、書き換え可能なメモリであり、電子機器２００の各部の動作を制御するコンピュータプログラム、各部の動作に関するパラメータ等のデータ、送電装置１００から送信されたデータ等を記憶する。ＲＯＭ２０８は、電子機器２００の各部の動作を制御するコンピュータプログラム及び各部の動作に関するパラメータ等の情報を記憶する。ＲＯＭ２０８には、電子機器２００の機器情報、受電能力情報及び表示データ等が格納される。電子機器２００の機器情報は、電子機器２００の識別ＩＤ、製造者名、機器名、製造年月日、電子機器２００に対応する通信方式、電子機器２００が送電装置１００から無線伝送される電力を受信可能か否かを示す情報等を含む。

電池２０９は、電子機器２００に着脱可能な、充電可能な二次バッテリであり、例えばリチウムイオン電池等である。電池２０９は、電子機器２００の各部に対して電源電力を供給する。

図３は、送電装置１００の送電動作を説明するためのフローチャートである。ＣＰＵ１１０がＲＯＭ１０８に記憶されているコンピュータプログラムを実行することにより、図３に示す処理を実現する。ＣＰＵ１１０は、図３に示すフローチャートで表現される処理を一定時間間隔で繰り返し実行する。

ステップＳ３０１において、ＣＰＵ１１０は、通信部１０６を介して、電子機器２００に認証要求を送信し、ステップＳ３０２に進む。ＣＰＵ１１０は、予め決められた通信プロトコルを用いて、通信部１０６を制御することで電子機器２００へ認証用のコマンドを送信する。

ステップＳ３０２において、ＣＰＵ１１０は、電子機器２００から認証応答を受信したかどうかを判定する。電子機器２００は、送電装置１００からの認証要求に対し、認証に成功した場合に認証応答信号を送電装置１００に返信する。通信部１０６は、電子機器２００からの認証応答信号をＣＰＵ１１０に供給する。電子機器２００からの認証応答信号は、電子機器２００の機器情報及びパワークラス情報等を含む。機器情報は、電子機器２００のＩＤ、機能及び仕様等からなり、送電可能機器かどうかを示す情報も含む。

パワークラス情報は、ローパワークラス、ミドルパワークラスまたはハイパワークラスなど、送電装置１００が送電可能な最大電力および電子機器２００が受電可能な最大電力を示す情報である。例えば、ローパワークラスは、送電可能な最大電力２Ｗ、受電可能な最大電力１Ｗを規定し、ハイパワークラスは、送電可能な最大電力１５Ｗ、受電可能な最大電力６Ｗを規定する。

電子機器２００から応答がない場合（ステップＳ３０２でＮｏ）、ＣＰＵ１１０は認証応答を受信していないと判定し、ステップＳ３０１に戻る。電子機器２００から認証応答があった場合（ステップＳ３０２でＹｅｓ）、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ３０３に進む。

ステップＳ３０３において、ＣＰＵ１１０は、電子機器２００からの送電要求を受信したかどうかを判定する。ＣＰＵ１１０は、電子機器２００から送電要求を受信した場合、ステップＳ３０４に進み、送電要求を受信しない場合、図３に示すフローチャートを終了する。

ステップＳ３０４において、ＣＰＵ１１０は、送電装置１００の持つパワークラス情報および電子機器２００から認証応答として受信したパワークラス情報に基づき、送電装置１００が電子機器２００に送電する送電電力を決定する。例えば、送電装置１００と電子機器２００がともにハイパワークラス対応である場合、送電装置１００はハイパワークラスで電子機器２００に送電可能であり、送電電力は最大１５Ｗとなる。送電装置１００がハイパワークラス対応で、電子機器２００がローパワークラス対応である場合、送電装置１００はローパワークラスで電子機器２００に送電可能であり、送電電力は最大２Ｗとなる。ＣＰＵ１１０は、ステップＳ３０４からステップＳ３０５に進む。

ステップＳ３０５において、ＣＰＵ１１０は、送電装置１００から電子機器２００への送電を開始する。ＣＰＵ１１０は、送電電力調整回路１０３を制御して、送電出力をステップＳ３０４で決定した送電電力まで徐々に上げる。ＣＰＵ１１０は、ステップＳ３０５からステップＳ３０６に進む。

ステップＳ３０６において、ＣＰＵ１１０は、電子機器２００以外の異物を検出する異物検出処理を行い、ステップS３０７に進む。異物検出処理の詳細な内容は、後述する。ＣＰＵ１１０は、異物検出処理（ステップＳ３０７）の検出結果に従い、異物が検出された場合にはステップＳ３０８に進み、異物が検出されない場合には図３に示すフローチャートを終了する。

ステップＳ３０８において、ＣＰＵ１１０は、送電装置１００から電子機器２００への送電を制限する処理を実行する。ＣＰＵ１１０は、この送電制限処理では、送電電力調整回路１０３を制御して、送電出力を電子機器２００と通信を行うのに十分な電力に制限する。ＣＰＵ１１０は、送電電力を制限した後、図３に示すフローチャートを終了する。

ステップＳ３０４では、ＣＰＵ１１０は送電装置１００のパワークラス情報と電子機器２００のパワークラス情報に基づき、送電電力を決定したが、送電装置１００が一方的に送電電力を決定してもよい。また、ＣＰＵ１１０は、電子機器２００から受信したパワークラス情報または受電可能電力情報に基づいて送電電力を決定してもよい。

図４は、異物検出処理（Ｓ３０６）の詳細を説明するためのフローチャートである。ＲＯＭ１０８には、図４に示す処理を実現するコンピュータプログラムが格納されており、ＣＰＵ１１０は、このコンピュータプログラムをＲＯＭ１０８から読み出し実行することで、図４に示す処理を実現する。図４に示すフローチャートでは、電力効率閾値により異物の有無を判定する。すなわち、異物の有無を判定するための異物検出閾値として電力効率閾値を採用する。

ステップＳ４０１において、ＣＰＵ１１０は、送電装置１００の送電電力を取得する。この送電電力は、ステップＳ３０４で決定した送電電力に基づき、送電装置１００から電子機器２００に向けて出力されている電力である。ＣＰＵ１１０は、送電電力を取得すると、ステップＳ４０２に進む。

ステップＳ４０２において、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ４０１で取得した送電電力が１Ｗ以上か否かを判定する。ステップＳ４０１で取得した送電電力が１Ｗ以上である場合（ステップＳ４０２でＹｅｓ）、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ４０３に進む。ステップＳ４０１で取得した送電電力が１Ｗ未満である場合（ステップＳ４０２でＮｏ）、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ４０４に進む。

ステップＳ４０３において、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ４０１で取得した送電電力が６Ｗ以上か否かを判定する。ステップＳ４０１で取得した送電電力が６Ｗ以上である場合（ステップＳ４０３でＹｅｓ）、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ４０６に進む。ステップＳ４０１で取得した送電電力が６Ｗ未満である場合（ステップＳ４０３でＮｏ）、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ４０５に進む。

ステップＳ４０４において、ＣＰＵ１１０は、異物検出閾値としての電力効率閾値を３５％に設定し、ステップＳ４０７に進む。ステップＳ４０５において、ＣＰＵ１１０は、異物検出閾値としての電力効率閾値を４０％に設定し、ステップＳ４０７に進む。ステップＳ４０６において、ＣＰＵ１１０は、異物検出閾値としての電力効率閾値を４５％に設定し、ステップＳ４０７に進む。例えば、送電電力が０．５Ｗである場合、電力効率閾値は３５％となる。送電電力が３Ｗである場合、電力効率閾値は４０％となる。送電電力が１０Ｗである場合、電力効率閾値は４５％となる。このように送電電力が大きくなるほど、電力効率閾値は高く設定される。

ステップＳ４０７において、ＣＰＵ１１０は、通信部１０６を介して電子機器２００から、電子機器２００における受電電力情報を受信したか否かを判定する。電子機器２００は、適時のタイミングでまたは送電装置１００からの要求に基づき、電子機器２００において受電した電力を受電電力情報として送電装置１００に送信する。

ＣＰＵ１１０は、電子機器２００の受電電力情報を受信した場合（ステップＳ４０７でＹｅｓ）、ステップＳ４０８に進む。電子機器２００の受電電力情報を受信しない場合（ステップＳ４０７でＮｏ）、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ４０７に戻り、電子機器２００からの受電電力情報の受信を待つ。

ステップＳ４０８において、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ４０１で取得した送電電力とステップＳ４０７で取得した受電電力情報が示す受電電力の比（電力効率）を計算し、ステップＳ４０９に進む。例えば、送電電力が０．５Ｗ、電子機器２００の受電電力が０．２Ｗである場合、電力効率は４０％となる。送電電力が３Ｗ、電子機器２００の受電電力が１．５Ｗである場合、電力効率は５０％となる。

ステップＳ４０９において、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ４０８で求めた電力効率を、ステップＳ４０４、Ｓ４０５またはＳ４０６で決定された電力効率閾値と比較する。ステップＳ４０８で求めた電力効率がステップＳ４０４，Ｓ４０５またはＳ４０６で決定された電力効率閾値より小さい場合（ステップＳ４０９でＹｅｓ）、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ４１０に進む。ステップＳ４０８で求めた電力効率がステップＳ４０４，Ｓ４０５またはＳ４０６で決定された電力効率閾値以上の場合（ステップＳ４０９でＮｏ）、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ４１１に進む。

ステップＳ４１０において、ＣＰＵ１１０は、異物ありと判定し、異物ありを示すフラグを設定する。ステップＳ４１１において、ＣＰＵ１１０は、異物なしと判定し、異物なしを示すフラグを設定する。すなわち、ＣＰＵ１１０は、異物がある場合、異物フラグを立て（異物フラグ＝１）、異物が無い場合、異物フラグを下ろす（異物フラグ＝０）。

例えば、送電電力が０．５Ｗ、受電電力が０．２Ｗである場合、電力効率（４０％）＞電力効率の閾値（３５％）となり、ＣＰＵ１１０は、異物なしと判定する。送電電力が０．５Ｗ、受電電力が０．１Ｗである場合、電力効率（２０％）＜電力効率閾値（３５％）となり、ＣＰＵ１１０は、異物ありと判定する。送電電力が３Ｗ、受電電力が１．５Ｗである場合、電力効率（５０％）＞電力効率閾値（４０％）となり、ＣＰＵ１１０は、異物なしと判定する。送電電力が３Ｗ、受電電力が１Ｗである場合、電力効率（３３％）＜電力効率閾値（４０％）となり、ＣＰＵ１１０は、異物ありと判定する。送電電力が１０Ｗ、受電電力が５Ｗである場合、電力効率（５０％）＞電力効率閾値（４５％）となり、ＣＰＵ１１０は、異物なしと判定する。送電電力が１０Ｗ、受電電力が４Ｗである場合、電力効率（４０％）＜電力効率閾値（４５％）となり、ＣＰＵ１１０は、異物ありと判定する。

図４から明らかなように、本実施例では、送電電力が低いほど異物判定の電力効率閾値を低く設定し、送電電力が高いほど異物判定の電力効率閾値を高く設定する。これにより、送電電力が少ない場合に異物ありと判定される機会が減り、この結果、電子機器２００への送電をより短時間で完了させることが可能になる。他方、送電電力が高い場合には、異物を積極的に判定することになり、送電時の安全性が高まる。

図４に示すフローでは、送電電力に応じて電力効率閾値を決定したが、送電装置１００および電子機器２００のパワークラスに応じて電力効率の閾値を決定してもよい。また、ステップＳ４０８で決定された電力効率を、送電電力に応じて決定した補正係数で補正し、その補正結果を一定の電力効率閾値と比較することでも、同様の結果を得ることができる。その補正係数は、ステップＳ４０２〜Ｓ４０６と同様の処理または区分で決定すれば良い。

図５は、異物検出処理（Ｓ３０６）の別の動作を説明するためのフローチャートである。ここでは、アンテナ１０１に流れるアンテナ電流の変化量により異物の有無を判定する。ＲＯＭ１０８には、図５に示すフローチャートの処理を実現するコンピュータプログラムが格納されており、ＣＰＵ１１０は、このコンピュータプログラムをＲＯＭ１０８から読み出し実行することで、図５に示す処理を実現する。

ステップＳ５０１において、ＣＰＵ１１０は、送電装置１００の送電電力を取得する。この送電電力は、ステップＳ３０４で決定した送電電力に基づき、送電装置１００から電子機器２００に向けて出力されている電力である。ＣＰＵ１１０は、送電電力を取得すると、ステップＳ５０２に進む。

ステップＳ５０２において、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ５０１で取得した送電電力が１Ｗ以上か否かを判定する。ステップＳ５０１で取得した送電電力が１Ｗ以上である場合（ステップＳ５０２でＹｅｓ）、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ５０３に進む。ステップＳ５０１で取得した送電電力が１Ｗ未満である場合（ステップＳ５０２でＮｏ）、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ５０４に進む。

ステップＳ５０３において、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ５０１で取得した送電電力が６Ｗ以上か否かを判定する。ステップＳ５０１で取得した送電電力が６Ｗ以上である場合（ステップＳ５０３でＹｅｓ）、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ５０６に進む。ステップＳ５０１で取得した送電電力が６Ｗ未満である場合（ステップＳ５０３でＮｏ）、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ５０５に進む。

ステップＳ５０４において、ＣＰＵ１１０は、アンテナ電流変化量閾値を２０ｍＡに設定し、ステップＳ５０７に進む。ステップＳ５０５において、ＣＰＵ１１０は、アンテナ電流変化量閾値を１５ｍＡに設定し、ステップＳ５０７に進む。ステップＳ５０６において、ＣＰＵ１１０は、アンテナ電流変化量閾値を１０ｍＡに設定し、ステップＳ５０７に進む。

例えば、送電電力が０．５Ｗである場合、アンテナ電流変化量閾値は２０ｍＡとする。送電電力が３Ｗである場合、アンテナ電流変化量閾値を１５ｍＡとする。送電電力が１０Ｗである場合、アンテナ電流変化量閾値を１０ｍＡとする。このように、送電電力が大きくなるほど、アンテナ１０１のアンテナ電流変化量閾値を低く設定する。

ステップＳ５０４、Ｓ５０５、Ｓ５０６において、アンテナ１０１のアンテナ電流変化量は、異物が存在しない場合にアンテナ１０１に流れる電流を基準電流値として、その基準電流値からの電流変化量を示す。

ステップＳ５０７において、ＣＰＵ１１０は、アンテナ１０１に流れるアンテナ電流の大きさを取得するのを待機する。ＣＰＵ１１０は、アンテナ１０１に流れるアンテナ電流の大きさを取得した場合（ステップＳ５０７でＹｅｓ）、ステップＳ５０８に進む。

ステップＳ５０８において、ＣＰＵ１１０は、アンテナ電流の基準電流量（異物が存在しない場合にアンテナ１０１に流れる電流の大きさ）に対して、ステップＳ５０７で取得した電流値がどれほど変化したかを算出する。例えば、送電電力が０．５Ｗで、異物が存在しない場合にアンテナ１０１に流れる電流の大きさ（基準電流量）が１００ｍＡであったとき、ステップＳ５０７で取得したアンテナ電流量が１３０ｍＡであれば、アンテナ電流変化量は３０ｍＡとなる。送電電力が０．５Ｗで、ステップＳ５０７で取得したアンテナ電流量が８５ｍＡであるとき、アンテナ電流変化量は１５ｍＡとなる。送電電力が３Ｗで、異物が存在しない場合の基準電流量が１５０ｍＡとしたとき、ステップＳ５０７で取得したアンテナ電流量が１７０ｍＡであると、アンテナ電流変化量は２０ｍＡとなる。送電電力が３Ｗで、ステップＳ５０７で取得したアンテナ電流量が１４０ｍＡであるとき、アンテナ電流変化量は１０ｍＡとなる。ＣＰＵ１１０は、アンテナ電流変化量を算出すると、ステップＳ５０９に進む。

ステップＳ５０９において、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ５０８で算出したアンテナ電流変化量を、ステップＳ５０４、Ｓ５０５またはＳ５０６で決定されたアンテナ電流変化量閾値と比較する。

ステップＳ５０９において、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ５０８で求めたアンテナ電流変化量を、ステップＳ５０４、Ｓ５０５またはＳ５０６で決定されたアンテナ電流変化量閾値と比較する。ステップＳ５０８で求めたアンテナ電流変化量がステップＳ５０４，Ｓ５０５またはＳ５０６で決定されたアンテナ電流変化量閾値を超える場合（ステップＳ５０９でＹｅｓ）、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ５１０に進む。ステップＳ５０８で求めたアンテナ電流変化量がステップＳ５０４，Ｓ５０５またはＳ５０６で決定されたアンテナ電流変化量閾値以下の場合（ステップＳ５０９でＮｏ）、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ５１１に進む。

ステップＳ５１０において、ＣＰＵ１１０は、異物ありと判定し、異物ありを示すフラグを設定する。ステップＳ５１１において、ＣＰＵ１１０は、異物なしと判定し、異物なしを示すフラグを設定する。すなわち、ＣＰＵ１１０は、異物がある場合、異物フラグを立て（異物フラグ＝１）、異物が無い場合、異物フラグを下ろす（異物フラグ＝０）。

例えば、送電電力が０．５Ｗ、アンテナ１０１のアンテナ電流変化量が３０ｍＡである場合、アンテナ電流変化量（３０ｍＡ）＞アンテナ電流変化量閾値（２０ｍＡ）となり、ＣＰＵ１１０は、異物ありと判定する。送電電力が０．５Ｗ、アンテナ１０１のアンテナ電流変化量が１５ｍＡである場合、アンテナ電流変化量（１５ｍＡ）＜アンテナ電流変化量閾値（２０ｍＡ）となり、ＣＰＵ１１０は、異物なしと判定する。送電電力が３Ｗ、アンテナ１０１のアンテナ電流変化量が２０ｍＡである場合、アンテナ１０１のアンテナ電流変化量（２０ｍＡ）＞アンテナ電流変化量閾値（１５ｍＡ）となり、ＣＰＵ１１０は、異物ありと判定する。送電電力が３Ｗ、アンテナ１０１のアンテナ電流変化量が１０ｍＡである場合、アンテナ電流変化量（１０ｍＡ）＜アンテナ電流変化量閾値（１５ｍＡ）となり、ＣＰＵ１１０は、異物なしと判定する。送電電力が１０Ｗ、アンテナ１０１のアンテナ電流変化量が１２ｍＡである場合、アンテナ電流変化量（１２ｍＡ）＞電流変化量の閾値（１０ｍＡ）となり、ＣＰＵ１１０は、異物ありと判定する。送電電力が１０Ｗ、アンテナ１０１のアンテナ電流変化量が７ｍＡである場合、アンテナ電流変化量（７ｍＡ）＜アンテナ電流変化量閾値（１０ｍＡ）となり、ＣＰＵ１１０は、異物なしと判定する。

図５に示すフローでは、アンテナ１０１のアンテナ電流変化量を基に異物の有無を判定したが、アンテナ１０１に流れるアンテナ電流に所定の抵抗値を乗じた電圧を基に異物の有無を判定してもよい。その場合、図５を参照して説明する動作では、「電流」を「電圧」と読み替えれば良い。

送電電力に応じてアンテナ電流変化量閾値を決定したが、送電装置１００および電子機器２００のパワークラスに応じてアンテナ電流変化量閾値を決定してもよい。

図５に示す処理では、送電電力が低いほど異物判定のアンテナ電流変化量閾値を高く設定し、送電電力が高いほどアンテナ電流変化量閾値を高く設定する。これにより、送電電力が少ない場合に異物ありと判定される機会が減り、この結果、電子機器２００への送電をより短時間で完了させることが可能になる。他方、送電電力が高い場合には、異物を積極的に判定することになり、送電時の安全性が高まる。

図６は、異物検出処理（Ｓ３０６）のさらに別の動作を説明するためのフローチャートである。ここでは、アンテナ１０１における電圧定在波比ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）により異物の有無を判定する。ＲＯＭ１０８には、図６に示すフローチャートの処理を実現するコンピュータプログラムが格納されており、ＣＰＵ１１０は、このコンピュータプログラムをＲＯＭ１０８から読み出し実行することで、図６に示す処理を実現する。

ステップＳ６０１において、ＣＰＵ１１０は、送電装置１００の送電電力を取得する。この送電電力は、ステップＳ３０４で決定した送電電力に基づき、送電装置１００から電子機器２００に向けて出力されている電力である。ＣＰＵ１１０は、送電電力を取得すると、ステップＳ６０２に進む。

ステップＳ６０２において、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ６０１で取得した送電電力が１Ｗ以上か否かを判定する。ステップＳ６０１で取得した送電電力が１Ｗ以上である場合（ステップＳ６０２でＹｅｓ）、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ６０３に進む。ステップＳ６０１で取得した送電電力が１Ｗ未満である場合（ステップＳ６０２でＮｏ）、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ６０４に進む。

ステップＳ６０３において、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ６０１で取得した送電電力が６Ｗ以上か否かを判定する。ステップＳ６０１で取得した送電電力が６Ｗ以上である場合（ステップＳ６０３でＹｅｓ）、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ６０６に進む。ステップＳ６０１で取得した送電電力が６Ｗ未満である場合（ステップＳ６０３でＮｏ）、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ６０５に進む。

ステップＳ６０４において、ＣＰＵ１１０は、異物検出閾値としての電圧定在波比閾値を２．０に設定し、ステップＳ６０７に進む。ステップＳ６０５において、ＣＰＵ１１０は、異物検出閾値としての電圧定在波比閾値を１．６に設定し、ステップＳ６０７に進む。ステップＳ６０６において、ＣＰＵ１１０は、異物検出閾値としての電圧定在波比閾値を１．３に設定し、ステップＳ６０７に進む。例えば、送電電力が０．５Ｗである場合、電圧定在波比閾値は２．０となる。送電電力が３Ｗである場合、電圧定在波比閾値は１．６となる。送電電力が１０Ｗである場合、電圧定在波比閾値は１．３となる。このように送電電力が大きくなるほど、電圧定在波比閾値は低く設定される。

電圧定在波比は、アンテナ１０１から出力される電力の進行波と、アンテナ１０１から出力される電力の反射波との関係を示す値である。ＣＰＵ１１０は例えば、整合回路１０２の内部電圧から電圧定在波比を決定する。

ステップＳ６０７において、ＣＰＵ１１０は、電圧定在波比を取得したかどうかを判定する。ＣＰＵ１１０は、電圧定在波比を取得すると（ステップＳ６０７でＹｅｓ）、ステップＳ６０８に進み、取得しないと（ステップＳ６０７でＮｏ）、ステップＳ６０７に戻る。

ステップＳ６０８において、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ６０７で取得した電圧定在波を、ステップＳ６０４、Ｓ６０５またはＳ６０６で決定された電圧定在波比閾値と比較する。ステップＳ６０７で取得した電圧定在波比がステップＳ６０４，Ｓ６０５またはＳ６０６で決定された電圧定在波比閾値より大きい場合（ステップＳ６０８でＹｅｓ）、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ６０９に進む。ステップＳ６０７で取得した電圧定在波比がステップＳ６０４，Ｓ６０５またはＳ６０６で決定された電圧定在波比閾値以下の場合（ステップＳ６０８でＮｏ）、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ６１０に進む。

ステップＳ６０９において、ＣＰＵ１１０は、異物ありと判定し、異物ありを示すフラグを設定する。ステップＳ６１０において、ＣＰＵ１１０は、異物なしと判定し、異物なしを示すフラグを設定する。すなわち、ＣＰＵ１１０は、異物がある場合、異物フラグを立て（異物フラグ＝１）、異物が無い場合、異物フラグを下ろす（異物フラグ＝０）。

例えば、送電電力が０．５Ｗ、電圧定在波比が２．２である場合、電圧定在波比（２．２）＞電圧定在波比閾値（２．０）となり、ＣＰＵ１１０は異物ありと判定する。送電電力が０．５Ｗ、電圧定在波比が１．８である場合、電圧定在波比（１．８）＜電圧定在波比閾値（２．０）となり、ＣＰＵ１１０は異物なしと判定する。送電電力が３Ｗ、電圧定在波比が１．８である場合、電圧定在波比（１．８）＞電圧定在波比閾値（１．６）となり、ＣＰＵ１１０は異物ありと判定する。送電電力が３Ｗ、電圧定在波比が１．５である場合、電圧定在波比（１．５）＜電圧定在波比閾値（１．３）となり、ＣＰＵ１１０は異物なしと判定する。送電電力が１０Ｗ、電圧定在波比が１．５である場合、電圧定在波比（１．５）＞電圧定在波比閾値（１．３）となり、ＣＰＵ１１０は異物ありと判定する。送電電力が１０Ｗ、電圧定在波比が１．２である場合、電圧定在波比（１．２）＜電圧定在波比閾値（１．３）となり、ＣＰＵ１１０は異物なしと判定する。

図６に示すフローでは、送電電力が低い場合には、異物の有無を判定するための電圧定在波比閾値を高く設定し、送電電力が高い場合には、電圧定在波比閾値を低く設定する。これにより、送電電力が少ない場合に異物ありと判定される機会が減り、この結果、電子機器２００への送電をより短時間で完了させることが可能になる。他方、送電電力が高い場合には、異物を積極的に判定することになり、送電時の安全性が高まる。

図６に示すフローでは、送電電力に応じて電圧定在波比閾値を決定したが、送電装置１００および電子機器２００のパワークラスに応じて電圧定在波比閾値を決定してもよい。

異物検出手段を、ＣＰＵ１１０上で動作するコンピュータプログラムにより実現しているが、ＣＰＵ１１０とは別に用意してもよい。

Claims (9)

1. 受電装置に無線で電力を送電する送電装置であって、
   電力を無線出力するアンテナと、
   前記アンテナを介して前記受電装置に送電すべき電力を調整する送電電力調整手段と、
   前記受電装置との間の異物の有無を検出する異物検出手段と、
   前記異物検出手段の検出結果に従い、前記送電電力調整手段を制御する制御手段
   とを具備し、
   前記異物検出手段は、前記受電装置に送電可能な最大電力に応じて決定される異物検出閾値に従い、前記受電装置に送電すべき電力を制御すべき異物かどうかを判定する
   ことを特徴とする送電装置。
2. 前記異物検出閾値は、前記送電装置が送電できる最大電力と前記受電装置が受電できる最大電力のうちの小さい方に従い決定されることを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
3. 前記異物検出閾値は、前記送電装置が送電できる電力を規定するパワークラスと、前記受電装置が受電できる電力を規定するパワークラスに従い決定されることを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
4. 前記異物検出閾値が電力効率閾値であり、
   前記受電装置に送電可能な最大電力が大きいほど、前記電力効率閾値が高い
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の送電装置。
5. 前記異物検出閾値が、前記アンテナに流れる電流の変化量に対する閾値であり、
   前記受電装置に送電可能な最大電力が大きいほど、前記閾値が低い
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の送電装置。
6. 前記異物検出手段は、前記アンテナの電圧定在波比を検出する手段を具備し、
   前記異物検出閾値が前記電圧定在波比に対する閾値であり、
   前記受電装置に送電可能な最大電力が大きいほど、前記閾値が高い
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の送電装置。
7. さらに、前記受電装置と通信する通信手段を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の送電装置。
8. 前記通信手段は、前記アンテナにより前記受電装置に送電される電力信号を使って、前記受電装置と通信することを特徴とする請求項７に記載の送電装置。
9. 受電装置に無線で電力を送電する送電装置を制御する方法であって、
   前記受電装置に送電可能な最大電力に応じて決定される異物検出閾値に従い、前記受電装置に送電すべき電力を制御すべき異物が前記受電装置との間に存在するかどうかを検出する異物検出ステップと、
   前記異物検出ステップが前記異物を検出した場合に、前記受電装置に送電すべき電力を制限するステップ
   とを有することを特徴とする送電装置の制御方法。

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