JP2018007529A - 受電装置、受電装置が実行する制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナと、前記アンテナを介して送電装置から電力を受電する受電手段と、前記アンテナと前記受電手段との接続状態を、前記送電装置からの電力が前記受電手段に供給される第１の接続状態と、前記送電装置からの電力が前記アンテナにより他の受電装置のアンテナへ中継される第２の接続状態との間で切り替える切替手段と、前記他の受電装置の状態に基づいて前記切替手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする受電装置を提供する。【解決手段】受電装置が送電装置からの電力を他の受電装置へ中継するか否かを、他の受電装置の状態に基づいて制御する技術を提供する。【選択図】図５

Description

本発明は、受電装置、受電装置が実行する制御方法、及びプログラムに関する。

従来より、無線電力伝送に関する技術の開発が進んできており、携帯用電子機器や、産業用機器等への採用が広がってきている。特に近年は、数メートル離れた機器や複数台の機器に無線電力伝送する技術が開発されてきている。例えば、特許文献１は、電気磁気的な共振結合を利用した無線電力伝送を行うシステムにおいて、受電装置が他の受電装置への中継器となることで、送電装置からの電力をより離れた受電装置へ伝送する技術を開示している。特許文献１の受電装置は、例えば、バッテリーが満充電になったことを検出した場合に中継器に切り替わる。

特開２０１１−３０２９３号公報

特許文献１は、受電装置自身のバッテリーの充電状態などに基づいて中継器への切り替えを制御する技術を開示するのみであり、他の受電装置の状態に基づいて中継器への切り替えを制御する技術はこれまで提案されていなかった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、受電装置が送電装置からの電力を他の受電装置へ中継するか否かを、他の受電装置の状態に基づいて制御する技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、アンテナと、前記アンテナを介して送電装置から電力を受電する受電手段と、前記アンテナと前記受電手段との接続状態を、前記送電装置からの電力が前記受電手段に供給される第１の接続状態と、前記送電装置からの電力が前記アンテナにより他の受電装置のアンテナへ中継される第２の接続状態との間で切り替える切替手段と、前記他の受電装置の状態に基づいて前記切替手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする受電装置を提供する。

なお、その他の本発明の特徴は、添付図面及び以下の発明を実施するための形態における記載によって更に明らかになるものである。

本発明によれば、受電装置が送電装置からの電力を他の受電装置へ中継するか否かを、他の受電装置の状態に基づいて制御することが可能となる。

無線電力伝送システム１００の構成例を示す図。 送電装置２００の構成例を示す図。 受電装置３００の構成例を示す図。 受電装置４００の構成例を示す図。 受電装置３００が実行するスイッチ制御処理のフローチャート。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせすべてが、本発明に必須とは限らない。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る無線電力伝送システム１００の構成例を示す図である。無線電力伝送システム１００は、送電装置２００、受電装置３００、及び受電装置４００を含む。送電装置２００は、受電装置３００及び受電装置４００などの受電装置に対して、電気磁気的な共振結合を利用した無線電力伝送を行う。本実施形態において、受電装置３００はデジタルカメラであり、受電装置４００はデジタルカメラである受電装置３００のアクセサリであるものとする。受電装置４００は、例えば、リモートスイッチ（リモートＳＷ）、コントローラ、マクロライト、外部ストロボ、外部マイク、外部ファインダ、ＧＰＳレシーバ、トランスミッタ、又は交換レンズなどである。

図２は、送電装置２００の構成例を示す図である。送電装置２００は、電源部２０１と、送電部２０２と、送電アンテナ２０３と、通信部２０４と、制御部２０５とを備える。

電源部２０１は、商用電源、整流平滑部、及びＤＣ／ＤＣコンバータなどで構成され、交流電源を整流して各部へ必要な電力を供給する。送電部２０２は、送電アンテナ２０３を構成する共振回路の共振周波数に等しい周波数の信号を発生させる。送電アンテナ２０３は、ループ状の送電側コイルと共振用のコンデンサなどによる、所定の共振周波数を有する共振回路で構成され、受電装置３００や受電装置４００に電力を送り出す。ここで、送電アンテナ２０３の共振回路は、所定の共振周波数を有する構成であればいかなる構成であってもよい。例えば、送電側コイルはオープン型又はショート型のいずれでも構わず、また、共振用のコンデンサは送電側コイルに対して直列接続又は並列接続のいずれでも構わない。通信部２０４は、各受電装置と無線によるデータ通信を行う。通信部２０４は、例えば、各種初期設定、受電電力、及び電力が必要か否かなどに関する情報を各受電装置から受信し、制御部２０５へ情報を送信する。通信部２０４は、送電アンテナ２０３とは別に通信用のアンテナを独自で有する。制御部２０５は、記憶部を有し、記憶部に記憶される制御プログラムを実行することにより送電装置２００全体を制御する。また、制御部２０５は、通信部２０４を介して各受電装置から受信した情報に基づいて、各受電装置への送電の開始や停止などを判断する。

図３は、受電装置３００の構成例を示す図である。受電装置３００は、受電アンテナ３０１と、受電部３０２と、二次電池３０３（第１の二次電池）と、負荷３０４と、スイッチ３０５と、通信部３０６と、制御部３０７と、マスタ側接続検知部３０８と、マスタ側通信部３０９とを備える。

受電アンテナ３０１は、ループ状の受電側コイルと共振用のコンデンサなどによる、送電アンテナ２０３と同じ共振周波数を有する共振回路で構成され、送電アンテナ２０３との電気磁気的な共振結合により、送電アンテナ２０３から送られた電力を受け取る。また、受電アンテナ３０１は、後述のスイッチ３０５の接続状態に応じて、送電アンテナ２０３だけでなく他の受電装置の受電アンテナ（例えば受電装置４００の受電アンテナ４０１）とも電気磁気的に共振結合することができる。これにより、受電アンテナ３０１は、送電装置２００からの電力を受電装置４００へ中継することができる。

受電部３０２は、整流平滑部、ＤＣ／ＤＣコンバータ、及び充電回路などで構成され、受電アンテナ３０１で受け取った電力を整流して各部へ必要な電力を供給する。また、受電部３０２は、二次電池３０３からの電力を用いて各部へ必要な電力を供給することもできる。更に、受電部３０２は、電圧検出方式やクーロン・カウンタ方式などの方式による電池残量検出回路を備え、二次電池３０３の電池残量を検出する。二次電池３０３は、受電部３０２による充電制御に従い、受電部３０２から供給される電力を蓄積する。

負荷３０４は、各種モジュールによって構成され、受電アンテナ３０１又は二次電池３０３からの電力を消費して動作を行う。負荷３０４を構成する各種モジュールは、被写体像をズーム及びフォーカスする撮像レンズ、被写体像を電気的な画像情報に変換する撮像素子、及び、取得された画像情報を表示するＬＣＤ等を有する表示部などを含む。また、負荷３０４は、ユーザの制御する各種スイッチを有する操作部なども含む。負荷３０４で消費される電力は、受電装置３００の動作状態（例えば、動画記録中であるか否か）に応じて変化する。また、負荷３０４が電力を消費する動作状態である場合、受電部３０２は、受電アンテナ３０１を介して送電装置２００から受電した電力の少なくとも一部を負荷３０４に供給してもよい。

スイッチ３０５は、受電アンテナ３０１の受電側コイルの一端と受電部３０２の入力の一端との間に設けられる。スイッチ３０５は、第１の接続状態と第２の接続状態との間で切り替え可能である。第１の接続状態は、受電側コイルの一端と受電部３０２の入力の一端とを接続する状態である。第２の接続状態は、受電側コイルの一端を受電部３０２の入力の一端に接続する代わりに受電側コイルのもう一端に接続する状態である。なお、受電側コイルのもう一端と受電部３０２の入力のもう一端とは、常に接続されていてもよい。スイッチ３０５がいずれの状態であっても、受電アンテナ３０１は、送電装置２００の送電アンテナ２０３、又は他の受電装置の受電アンテナ（例えば受電装置４００の受電アンテナ４０１）との電気磁気的な共振結合が維持される。ここで、スイッチ３０５が受電側コイルの一端と受電部３０２の入力の一端とを接続する状態（第１の接続状態）は、送電装置２００からの電力が受電部３０２に供給されて受電装置３００で消費される、受電状態である。また、スイッチ３０５が受電側コイルの一端ともう一端とを接続する状態（第２の接続状態）は、送電装置２００からの電力が受電部３０２に供給されずに他の受電装置（例えば受電装置４００）の受電アンテナへ中継される、中継状態である。スイッチ３０５は、制御部３０７により制御される（切替制御）。

通信部３０６は、送電装置２００と無線によるデータ通信を行う。通信部３０６は、受電アンテナ３０１とは別に通信用のアンテナを独自で有する。制御部３０７は、記憶部を有し、記憶部に記憶される制御プログラムを実行することにより受電装置３００全体を制御する。

マスタ側接続検知部３０８は、アクセサリシュー（接続端子）を有し、例えば受電装置４００などのアクセサリを受電装置３００の筐体に固定すると共に、アクセサリが固定されたことを検知する。

マスタ側通信部３０９は、マスタ側接続検知部３０８に接続されたアクセサリ（例えば受電装置４００）と無線によるデータ通信を行う。マスタ側通信部３０９は、受電アンテナ３０１とも通信部３０６とも別に通信用のアンテナを独自で有する。

図４は、受電装置４００の構成例を示す図である。前述の通り、受電装置４００はデジタルカメラである受電装置３００のアクセサリであり、受電装置３００と接続して動作する。本実施形態において、受電装置４００は外部マイクであるものとする。

受電装置４００は、受電アンテナ４０１と、受電部４０２と、二次電池４０３（第２の二次電池）と、負荷４０４と、通信部４０５と、制御部４０６と、スレーブ側接続部４０７と、スレーブ側通信部４０８とを備える。受電装置４００の受電アンテナ４０１、受電部４０２、二次電池４０３、通信部４０５、及び制御部４０６の構成は、それぞれ、受電装置３００の受電アンテナ３０１、受電部３０２、二次電池３０３、通信部３０６、及び制御部３０７の構成と同様である。

負荷４０４は、各種モジュールによって構成され、受電アンテナ４０１又は二次電池４０３からの電力を消費して動作を行う。負荷４０４を構成する各種モジュールは、音声を入力して電気信号に変換するマイクや、マイクで取得された電気信号を増幅するアンプなどを含む。

スレーブ側接続部４０７は、マスタ装置のアクセサリシュー（例えば、受電装置３００のマスタ側接続検知部３０８に含まれるアクセサリシュー）と接続する端子を有し、マスタ装置に受電装置４００を固定する。

スレーブ側通信部４０８は、スレーブ側接続部４０７により接続されたマスタ装置のマスタ側通信部（例えば、受電装置３００のマスタ側通信部３０９）と無線によるデータ通信を行う。スレーブ側通信部４０８は、受電アンテナ４０１とも通信部４０５とも別に通信用のアンテナを独自で有する。

図５は、受電装置３００が実行するスイッチ制御処理のフローチャートである。本フローチャートの各ステップの処理は、特に断らない限り、制御部３０７が制御プログラムを実行することにより実現される。制御部３０７は、送電アンテナ２０３から受電アンテナ３０１への送電が開始したことを検知すると、本フローチャートの処理を開始する。以下の説明において、スイッチ３０５の初期状態は受電状態であり、受電部３０２は送電装置２００からの電力を二次電池３０３又は負荷３０４に供給するものとする。しかしながら、本実施形態はこれに限定されず、スイッチ３０５の初期状態は中継状態であってもよい。

Ｓ５０１で、制御部３０７は、マスタ側接続検知部３０８を介して、アクセサリ（例えば受電装置４００）が接続されているか否かを判定する。制御部３０７は、アクセサリが接続されていないと判定した場合、処理をＳ５０５に進め、アクセサリが接続されていると判定した場合、処理をＳ５０２に進める。また、アクセサリが接続されていると最初に判定された場合、制御部３０７は、マスタ側通信部３０９を介して、新たに接続されたアクセサリ（ここでは、受電装置４００）の機器情報を取得する。本実施形態では、制御部３０７は、受電装置４００が外部マイクであること示す機器情報を取得する。

Ｓ５０２で、制御部３０７は、受電部３０２を介して、二次電池３０３の残量が閾値Ａ以上（第１の閾値以上）であるか否かを判定する。閾値Ａは、制御部３０７の記憶部に予め記憶されており、例えば、受電装置３００が動作するために最低限必要な電池電圧レベルに対応する値である。制御部３０７は、二次電池３０３の残量が閾値Ａ以上であると判定した場合、処理をＳ５０３に進め、そうでない場合、処理をＳ５０５に進める。

Ｓ５０３で、制御部３０７は、マスタ側通信部３０９を介して、受電装置４００の二次電池４０３の残量を取得し、残量が閾値Ｂ未満（第２の閾値未満）であるか否かを判定する。閾値Ｂは、制御部３０７の記憶部に予め記憶されており、例えば、受電装置４００（アクセサリ）が動作するために最低限必要な電池電圧レベルに対応する値である。制御部３０７の記憶部には、アクセサリごとに異なる閾値Ｂが予め記憶されている。制御部３０７は、Ｓ５０１で取得された受電装置４００の機器情報に基づいて、記憶部に記憶されている閾値Ｂのうちのいずれを使用するかを決定する。制御部３０７は、二次電池４０３の残量が閾値Ｂ未満であると判定した場合、処理をＳ５０４に進め、そうでない場合、処理をＳ５０５に進める。

Ｓ５０４で、制御部３０７は、スイッチ３０５の接続状態を中継状態に切り替える。スイッチ３０５の接続状態が既に中継状態である場合は、制御部３０７は中継状態を継続する。その後、制御部３０７は処理をＳ５０１に戻す。このように、二次電池３０３の残量が閾値Ａ以上、かつ、二次電池４０３の残量が閾値Ｂ未満である場合、受電装置３００から受電装置４００への電力の中継が行われ、受電装置４００への電力供給が促進される。

他方、アクセサリが接続されていない場合、二次電池３０３の残量が閾値Ａ未満の場合、及び二次電池４０３の残量が閾値Ｂ以上である場合、Ｓ５０５で、制御部３０７は、スイッチ３０５の接続状態を受電状態に切り替える。スイッチ３０５の接続状態が既に受電状態である場合は、制御部３０７は受電状態を継続する。その後、制御部３０７は処理をＳ５０１に戻す。

なお、受電装置３００にアクセサリが接続されていない場合、ユーザがアクセサリを使用せず、アクセサリが電力を使用しない可能性が高い。制御部３０７は、このような場合にスイッチ３０５の接続状態を受電状態に切り替えることにより、電力を使用しない可能性の高いアクセサリへ電力が中継されることを回避することができる。しかしながら、本実施形態のスイッチ制御処理において、アクセサリの接続の有無に基づく条件分岐は必須ではなく、制御部３０７は、アクセサリの接続の有無に関わらず処理をＳ５０１からＳ５０２に進めてもよい。

また、二次電池３０３の残量が閾値Ａ未満の場合、負荷３０４に対して安定的に電力を供給できない可能性がある。制御部３０７は、このような場合にスイッチ３０５の接続状態を受電状態に切り替えることにより、二次電池３０３に対する電力供給を促進することができる。しかしながら、本実施形態のスイッチ制御処理において、二次電池３０３の残量に基づく条件分岐も必須ではなく、制御部３０７は、二次電池３０３の残量に関わらず処理をＳ５０２からＳ５０３に進めてもよい。なお、Ｓ５０２の判定対象は、二次電池３０３の残量に限定されない。一般化すると、制御部３０７は、受電装置３００の状態に基づいて条件分岐を行い、受電装置３００の状態の一例が、二次電池３０３の残量である。

また、二次電池４０３の残量が閾値Ｂ未満の場合、負荷４０４に対して安定的に電力を供給できない可能性がある。制御部３０７は、このような場合にスイッチ３０５の接続状態を中継状態に切り替えることにより、二次電池４０３に対する電力供給を促進することができる。なお、Ｓ５０３の判定対象は、二次電池４０３の残量に限定されない。一般化すると、制御部３０７は、受電装置４００の状態に基づいて条件分岐を行い、受電装置４００の状態の一例が、二次電池４０３の残量である。

以上説明したように、第１の実施形態によれば、受電装置３００のマスタ側接続検知部３０８には、受電装置４００が接続される。そして、受電装置３００は、受電装置３００の二次電池３０３の残量が閾値Ａ以上であり、受電装置４００の二次電池４０３の残量が閾値Ｂ未満である場合、受電装置３００のスイッチ３０５を中継状態に切り替える。従って、受電装置３００は、送電装置２００からの電力を他の受電装置へ中継するか否かを、他の受電装置の状態に基づいて制御することが可能である。

なお、本実施形態においては、受電装置３００に対して１つのアクセサリが接続される場合について説明した。しかしながら、アクセサリの数は１つに限定されず、受電装置３００に対して複数のアクセサリが接続されてもよい。この場合、例えば、図５のＳ５０３において、制御部３０７は、少なくとも１台のアクセサリの電池残量が閾値Ｂ未満の場合に、処理をＳ５０４に進めることができる。

［その他の実施形態］
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。

３００…受電装置、３０１…受電アンテナ、３０２…受電部、３０３…二次電池、３０４…負荷、３０５…スイッチ、３０６…通信部、３０７…制御部、３０８…マスタ側接続検知部、３０９…マスタ側通信部

Claims (12)

1. アンテナと、
   前記アンテナを介して送電装置から電力を受電する受電手段と、
   前記アンテナと前記受電手段との接続状態を、前記送電装置からの電力が前記受電手段に供給される第１の接続状態と、前記送電装置からの電力が前記アンテナにより他の受電装置のアンテナへ中継される第２の接続状態との間で切り替える切替手段と、
   前記他の受電装置の状態に基づいて前記切替手段を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする受電装置。
2. 前記他の受電装置は、前記受電装置により中継された電力により第２の二次電池を充電するように構成され、
   前記他の受電装置の前記状態は、前記第２の二次電池の残量を含み、
   前記制御手段は、前記第２の二次電池の前記残量が第２の閾値未満の場合、前記アンテナと前記受電手段との接続状態が前記第２の接続状態となるように前記切替手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の受電装置。
3. 前記制御手段は、前記第２の二次電池の前記残量が前記第２の閾値以上の場合、前記アンテナと前記受電手段との接続状態が前記第１の接続状態となるように前記切替手段を制御する
   ことを特徴とする請求項２に記載の受電装置。
4. 前記制御手段は、前記他の受電装置の機器情報に基づいて前記第２の閾値を決定する
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の受電装置。
5. 前記他の受電装置を接続する接続端子と、
   前記接続端子に前記他の受電装置が接続されているか否かを判定する判定手段と、
   を更に備え、
   前記制御手段は、前記接続端子に前記他の受電装置が接続されていない場合、前記他の受電装置の前記状態に関わらず、前記アンテナと前記受電手段との接続状態が前記第１の接続状態となるように前記切替手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の受電装置。
6. 前記制御手段は、前記他の受電装置の前記状態に加えて前記受電装置の状態に基づいて前記切替手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の受電装置。
7. 前記受電手段は、前記送電装置から受電した電力により第１の二次電池を充電するように構成され、
   前記他の受電装置は、前記受電装置により中継された電力により第２の二次電池を充電するように構成され、
   前記受電装置の前記状態は、前記第１の二次電池の残量を含み
   前記他の受電装置の前記状態は、前記第２の二次電池の残量を含み、
   前記制御手段は、前記第１の二次電池の前記残量が第１の閾値以上であり、かつ、前記第２の二次電池の前記残量が第２の閾値未満である場合、前記アンテナと前記受電手段との接続状態が前記第２の接続状態となるように前記切替手段を制御する
   ことを特徴とする請求項６に記載の受電装置。
8. 前記制御手段は、前記第１の二次電池の前記残量が前記第１の閾値未満であるか、又は、前記第２の二次電池の前記残量が前記第２の閾値以上である場合、前記アンテナと前記受電手段との接続状態が前記第１の接続状態となるように前記切替手段を制御する
   ことを特徴とする請求項７に記載の受電装置。
9. 前記制御手段は、前記他の受電装置の機器情報に基づいて前記第２の閾値を決定する
   ことを特徴とする請求項７又は８に記載の受電装置。
10. 前記他の受電装置を接続する接続端子と、
    前記接続端子に前記他の受電装置が接続されているか否かを判定する判定手段と、
    を更に備え、
    前記制御手段は、前記接続端子に前記他の受電装置が接続されていない場合、前記受電装置の前記状態及び前記他の受電装置の前記状態に関わらず、前記アンテナと前記受電手段との接続状態が前記第１の接続状態となるように前記切替手段を制御する
    ことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の受電装置。
11. アンテナと、
    前記アンテナを介して送電装置から電力を受電する受電手段と、
    前記アンテナと前記受電手段との接続状態を、前記送電装置からの電力が前記受電手段に供給される第１の接続状態と、前記送電装置からの電力が前記アンテナにより他の受電装置のアンテナへ中継される第２の接続状態との間で切り替える切替手段と、
    を備える受電装置が実行する制御方法であって、
    前記他の受電装置の状態に基づいて前記切替手段を制御する制御工程
    を備えることを特徴とする制御方法。
12. コンピュータを、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の受電装置の、受電手段及び切替手段を除く各手段として機能させるためのプログラム。

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