以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明するが、本実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
[第1の実施形態]
以下、本発明の実施例1による給電装置について、図面を参照して詳細に説明する。
(非接触給電システムの概要説明)
図1は、本発明における非接触給電システムの構成を示した図である。
実施例に係るシステム構成は、図1に示すように、給電装置100と、給電装置100と通信を行い、電力の供給を受ける電子機器200とで構成される。
給電装置100における所定の範囲300内に電子機器200が存在する場合において、給電装置100は給電アンテナ106を介して非接触により通信を行い、電子機器200が受電可能な機器かを判断する。電子機器200が受電可能な機器だと分かると、給電アンテナ106を介して給電用の電力を出力して電子機器200に電力を供給する。
受電アンテナ201を有する電子機器200は、受電アンテナ201を介して給電装置100から出力される電力を非接触により受け付ける。
給電装置100における所定の範囲300内に電子機器200が存在しない場合、電子機器200は給電装置100から電力を受け取ることは出来ない。
なお、所定の範囲300とは、電子機器200が給電装置100から供給される電力によって、通信を行うことができる範囲である。
なお、給電装置100は複数の電子機器に対しても、並行して電力を非接触で供給することが可能であってもよいものとする。
電子機器200は、2次電池209から供給される電力によって動作する電子機器であれば、タブレット型PCやスマートフォン、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置、音声データや映像データの再生を行う再生装置であってもよい。また、電子機器200は、2次電池209から供給される電力によって駆動する車のような移動装置であってもよい。
また、電子機器200は、2次電池209が装着されていない場合に、給電装置100から供給される電力によって動作可能な電子機器であってもよいものとする。
(給電装置100及び電子機器200のブロック図の説明)
図2は、本発明における給電装置100と、電子機器200とを有する本システムの内部構成例を示した図である。
まず、給電装置100の内部構成例について説明を行う。
給電装置100は、図2に示すように、電力生成部101、検出部102、整合回路103、制御部104を有する。更に、第1の通信部105、給電アンテナ106、メモリ107、記録部108、表示部109、操作部110、第2の通信部111及びタイマー112を有する。さらに、記録部108は記録媒体108aを有する。
電力生成部101は、AC電源から供給される電力を用いて、給電アンテナ106を介して電子機器200に供給するための電力を生成する。この際、所定の給電方式に則って電子機器200に電力を供給する。所定の給電方式とは、例えば、磁界共鳴方式や電磁誘導方式を用いた給電方式である。
電力生成部101によって生成される電力には、第1の電力と、第2の電力と、第3の電力がある。第1の電力は、給電装置100が電源起動時に整合回路103を調整するために用いられる電力である。第2の電力は、給電装置100が電子機器200と通信を行うために用いられる電力である。第3の電力は、給電装置100が電子機器200に対して給電を行う場合に電子機器200に供給するための電力である。また、第1の電力と第2の電力は第3の電力よりも小さい電力であるものとする。例えば、第1の電力と、第2の電力は1W以下の微弱な電力であり、第3の電力は2W以上の電力である。
電力生成部101によって生成される電力は、検出部102、整合回路103を介して給電アンテナ106に供給される。
検出部102は、給電装置100と電子機器200とのインピーダンスの整合状態を検出するために、電圧定在波比VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)を検出する。さらに、検出部102は検出したVSWRを示す情報を制御部104に供給する。VSWRは、給電アンテナ106から出力される電力の進行波と、給電アンテナ106から出力される電力の反射波との関係を示す値であり、
VSWR=(1+ρ)/(1−ρ)
で表される。
但し、ρ=(Z−Zo)/(Z+Zo)=Vr/Vf
(Z:付加インピーダンス、Zo伝送線路の特性インピーダンス、Vf:進行波の振幅電圧、Vr:反射波の振幅電圧)
である。
制御部104は、検出部102から供給されるVSWRの情報を用いて、給電装置100と電子機器200のインピーダンスがマッチングしているかどうかを検出することができる。インピーダンスがマッチングした状態は反射波の振幅電圧がゼロとなりZ=ZoでVSWRは1となる。VSWRが1に近いほど、反射電力が少なく、給電装置100から電子機器200に対して供給される電力の損失が少なく、効率が良い状態であることを示す。
また、制御部104は、VSWRの情報から異物の存在を検出することができる。異物とは、例えば、RFID(Radio Frequency IDentification)や金属物等の磁界に影響を与える物体である。
整合回路103は、可変コンデンサ、コンデンサ、可変コイル、コイル、可変抵抗、抵抗等の整合調整素子で構成される。また、整合回路103はスイッチを有していてもよい。具体的な構成については図3を用いて説明を行う。
また、整合回路103は、給電アンテナ106を含む。更に、制御部104により選択された給電の対象となる機器が有する受電アンテナとの間で共振を行うための共振回路であり、電力生成部101と給電アンテナ106との間のインピーダンスマッチングを行うための回路とを含む。
共振周波数は、給電装置100と、給電装置100の給電の対象となる機器とが共振を行うための周波数であり、以下「共振周波数f」と呼ぶ。
下記の数式(1)は、共振周波数fを示す。Lは、整合回路103のインダクタンス、Cは整合回路103のキャパシタンスを示す。
なお、制御部104は、整合回路103の可変コンデンサや可変コイルの値を制御することによって、給電アンテナ106から出力される電力が共振周波数fになるように設定する。共振周波数fは、例えば、13.56MHzであり、また6.78MHzであってもよく、第一の通信部105の通信規格で規定されている周波数であってもよい。
制御部104は、電力生成部101から供給される電力によって、給電装置100の各部を制御する。また、制御部104は、メモリ107に記録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って、給電装置100の各部の動作を制御する。
第1の通信部105は、例えば、NFCフォーラムによって規定されているNFC規格に基づいて無線通信を行う。また、第1の通信部105は、ISO/IEC 18092規格、ISO/IEC 14443規格、ISO/IEC 21481規格に基づいて無線通信を行ってもよい。第1の通信部105は、第2の電力が給電アンテナ106から出力されている場合、給電アンテナ106を介して電子機器200と無線給電を行うための情報の送受信を行うことができる。しかし、第3の電力が給電アンテナ106から出力されている期間において、第1の通信部105は、給電アンテナ106を介して電子機器200と通信を行わないものとする。第3の電力が給電アンテナ106から出力されている期間を以下「所定の期間」と呼ぶ。所定の期間は、電子機器200から取得した情報に基づいて、制御部104によって設定される。
第1の通信部105と電子機器200との間で送受信する情報は、NDEF(NFC Data Exchange Format)に対応する情報である。
第1の通信部105は、電子機器200にNDEFに対応する情報を送信する場合、電力生成部101から供給される第2の電力に情報を重畳する処理を行う。情報が重畳された第2の電力は、給電アンテナ106を介して電子機器200に送信される。
第1の通信部105が、電子機器200からNDEFに対応する情報を受信する場合、給電アンテナ106に流れる電流を検出し、この電流の検出結果に応じて、電子機器200から情報を受信する。これは、電子機器200が給電装置100にNDEFに対応する情報を送信する場合に、電子機器200の内部の負荷を変動させることによって、データの送信を行うためである。電子機器200の内部の負荷が変化した場合、給電アンテナ106に流れる電流が変化するため、第1の通信部105は、給電アンテナ106に流れる電流を検出することで、電子機器200からNDEFに対応する情報を受信することができる。
なお、第1の通信部105は、NFC規格に規定されているリーダライタとして動作するものとする。
給電アンテナ106は、電力生成部101により生成された電力を外部に出力するためのアンテナである。給電装置100は、給電アンテナ106を介して電子機器200に電力を供給したり、給電アンテナ106を介して電子機器200に情報を送信する。また、給電装置100は、給電アンテナ106を介して、電子機器200に送信した情報に対応する応答及び電子機器200から送信された情報を受信する。また、給電アンテナ106は、第1の通信部105によって行われる無線通信を電子機器200と行うために用いられる。
メモリ107は、給電装置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を記録する。また、メモリ107は、制御部104が整合回路103の調整に必要な情報及びVSWR値の範囲情報も記録している。
制御部104が整合回路103の調整に必要な情報は、複数記録されていてもよい。例えば、給電装置100の電源起動時に制御部104が整合回路103の調整を行うための情報である。また、給電装置100が第一の通信部105を介して電子機器200との通信を行う際に制御部104が整合回路103の調整を行うための情報や、給電装置100が電子機器200への給電を行う際に制御部104が整合回路103の調整を行うための情報等である。また、操作部110を介してユーザからの操作によって作成された整合回路103の調整を行うための情報が記録されていてもよい。
VSWR値の範囲情報も同様に複数記録されていてもよい。例えば、給電装置100の電源起動時には「VSWR値:6.9以上7.1未満」である。また、給電装置100が第一の通信部105を介して電子機器200との通信を行う際には「VSWR値:2.5以上3.5未満」、電装置100が電子機器200への給電を行う際には「VSWR値:1.0以上1.5未満」等である。
また、メモリ107は、表示部109に表示させるための映像情報も記録している。さらに、メモリ107は、給電装置100の識別情報、給電パラメータや給電を制御するためのフラグ等を記録する。更に、給電装置100の周辺に磁界に影響を与える物体の存在を検出した場合にはその旨を記録し、電子機器200から第1の通信部105、第2の通信部111を介して受信した情報を記録する。
記録部108は、第1の通信部105、第2の通信部111を介して受信した情報を記録媒体108aに記録する。
また、記録部108は、映像情報や音声情報等の情報を記録媒体108aから読み出し、表示部109、第1の通信部105及び第2の通信部111に供給することもできる。
なお、記録媒体108aは、ハードディスクやメモリカード等であってもよく、給電装置100に内蔵されていても、給電装置100に着脱可能な外部の記録媒体であってもよい。
表示部109は、記録部108によって記録媒体108aから読み出される映像情報、メモリ107から供給される映像情報及び第2の通信部111から供給される映像情報のいずれか一つの映像情報を表示する。映像情報とは、電子機器200のエラー情報等をユーザに通知するためのメッセージ等である。表示部109は、メモリ107にあらかじめ記録されているアイコンやメニュー画面等を表示することもできる。
操作部110は、給電装置100を操作するためのユーザインターフェースを提供する。操作部110は、給電装置100を操作するための電源ボタン、給電装置100の動作モードを切り換えるモード切換ボタン、給電装置100の設定を変更するための設定変更ボタン等を有し、各ボタンはスイッチ、タッチパネル等により構成される。制御部104は、操作部110を介して入力されたユーザの指示に従って給電装置100を制御する。なお、操作部110は、不図示のリモートコントローラから受信したリモコン信号に応じて給電装置100を制御する対象物であってもよい。
第2の通信部111は、第1の通信部105の通信規格と異なる通信規格に基づいて、電子機器200と無線通信を行う。第2の通信部111の通信規格は、例えば、無線LAN規格に規定されている802.11a、b、g、n、ac規格やBluetooth(登録商標)規格である。第2の通信部111は、メモリ107及び記録媒体108aのいずれか一つから供給された映像情報や音声情報等の情報を電子機器200に送信する。また、第2の通信部111は、電子機器200から給電装置100に送信される映像情報や音声情報等の情報を受信する。
タイマー112は、現在の時刻や各部で行われる動作や処理に関する時間を計測する。また、タイマー112によって計測される時間に対する閾値は、メモリ107にあらかじめ記録されている。
給電装置100は、さらに不図示のスピーカ部を有していてもよい。不図示のスピーカ部は、記録部108によって記録媒体108aから読み出される音声情報、メモリ107から供給される音声情報及び第2の通信部111から供給される音声情報のいずれか一つを出力する対象物とする。
次に、電子機器200の内部構成例について説明を行う。
なお、電子機器200の一例として、デジタルスチルカメラを挙げ、以下に説明を行うものとする。
電子機器200は、受電アンテナ201、整合回路202、整流平滑回路203、第1の通信部204、を有する。更に、制御部205、電力検出部206、レギュレータ207、充電制御部208、2次電池209、第2の通信部210、メモリ211、記録部212、表示部213、操作部214、撮像部215を有する。さらに、第1の通信部204はメモリ204aを有し、記録部212は記録媒体212aを有する。
受電アンテナ201は、給電装置100から供給される電力を受電するためのアンテナである。また、受電アンテナ201は、第1の通信部204がNFC規格を用いた無線通信を給電装置100と行うために用いられる。電子機器200は、受電アンテナ201を介して、給電装置100から電力を受電したり、コマンドを受信する。また、電子機器200は、受電アンテナ201を介して給電装置100を制御するためのコマンド及び給電装置100から受信したコマンドに対応する応答及び所定の情報を送信する。
受電アンテナ201を介して給電装置から受電した電力は、整合回路202を介して整流平滑回路203に供給される。
整合回路202は、受電アンテナ201と整流平滑回路203とインピーダンスマッチングを行うための回路である。また、給電装置100の共振周波数fと同じ周波数で受電アンテナ201を共振させるための共振回路でもある。整合回路202は、整合回路103と同様にコンデンサ、コイル、可変コンデンサ、可変コイル、可変抵抗、抵抗等を有する。制御部205は、整合回路202を制御し、給電装置100の共振周波数fと同じ周波数で受電アンテナ201が共振するように、可変コンデンサのキャパシタンスの値、可変コイルのインダクタンスの値及び可変抵抗のインピーダンスの値を変更する。
また、整合回路202は、受電アンテナ201によって受電される電力を整流平滑回路203に供給する。
整流平滑回路203は、受電アンテナ201によって受電された電力からコマンド及びノイズを取り除き、直流電力を生成する。さらに、整流平滑回路203は、生成した直流電力を電力検出回路206を介してレギュレータ207に供給する。整流平滑回路203は、受電アンテナ201によって受電される電力から取り除いたコマンドを第1の通信部204に供給する。なお、整流平滑回路203は、整流用のダイオードを有し、全波整流及び半波整流のいずれか一つにより直流電力を生成する。
第1の通信部204は、第1の通信部105と同一の通信規格に基づいて、給電装置100と通信を行う。また、第1の通信部204は、メモリ204aを有する。メモリ204aには、WPT(Wireless Power Transfer)用RTD(Record Type Definiton)情報が記録されている。WPT用RTD情報には、NDEFに対応する情報が複数格納されている。WPT用RTD情報には、給電装置100と電子機器200との間で無線給電を行うために必要な情報が格納される。
WPT用RTD情報には、少なくとも無線給電の認証を給電装置100と行うために用いられる認証情報が格納されている。認証情報には、レコードタイプ名、電子機器200が対応している給電方式や給電の制御プロトコルを示す情報や電子機器200の識別情報、電子機器200の受電能力情報が含まれる。更に、電子機器200が備えるタグの種類を示す情報、電子機器200が備える通信手段を示す情報等が含まれる。レコードタイプ名とは、WPT用RTD情報に格納されている情報の内容や構造を識別するためのレコードタイプ(record type)を示す情報である。レコードタイプ名(record type name)は、WPT用RTD情報を識別するための情報である。受電能力情報は、電子機器200の受電能力を示す情報であり、例えば、電子機器200の受電可能な電力の最大値を示す。
WPT用RTD情報には、さらに受電ステータス情報や給電ステータス情報が格納されていてもよい。受電ステータス情報には、電子機器200の状態を示す情報が含まれる。例えば、受電ステータス情報には、給電装置100に要求する要求電力の値、電子機器200が給電装置100から受け取った電力の値、2次電池209の残容量や2次電池209の充電に関する情報、電子機器200のエラーに関するエラー情報等が含まれる。エラー情報には、電子機器200にエラーが発生しているか否かを示す情報と、エラーの種類を示す情報とが含まれる。給電ステータス情報には、給電装置100の状態を示す情報が含まれる。例えば、給電ステータス情報には、給電装置100の識別情報、給電装置100が電子機器200への所定の電力の伝送を開始するか否かを示す情報、給電装置100で設定された給電パラメータ等が含まれる。
また、メモリ204aには、電子機器200の通信能力情報も含まれる。電子機器200の通信能力情報は、電子機器200が対応している通信方式を示す情報である。電子機器200が受電アンテナ201を介して給電装置100からの電力を受けてコマンド、所定の情報や応答信号等を送信する手段を有する場合、通信能力情報は、電子機器200が負荷変調方式により通信を行うことを示す。
第1の通信部204は、WPT用RTD情報から読み出した情報や応答情報を給電装置100に送信するために、第1の通信部204内部の負荷を変動させる処理を行う。
制御部205は、メモリ211に記録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って、電子機器200の各部の動作を制御する。
電力検出部206は、受電アンテナ201を介して受け取った電力を検出し、検出した電力を示す情報を制御部205に供給する。
制御部205は、電力検出部206から供給された電力情報を用いて、電子機器200の受電可能な電力の最大値よりも大きな電力を給電装置100から受け取った場合に発生するエラーを検出する。そして、エラーが発生していることを示す情報を含む受電ステータス情報を第1の通信部204を介して給電装置100に送信する。
さらに、制御部205は、電力検出部206から供給された電力情報を用いて、電子機器200が給電装置100に対して要求する要求電力に対して電子機器200が給電装置100から受け取った電力が足りない場合に発生するエラーを検出する。そして、エラーが発生していることを示す情報を含む受電ステータス情報を第1の通信部204を介して給電装置100に送信する。
レギュレータ207は、整流平滑回路203から供給される直流電力の電圧及び2次電池209から供給される電力の電圧のいずれか一つが制御部205によって設定された電圧値になるように制御する。なお、レギュレータ207は、スイッチングレギュレータであっても、リニアレギュレータであっても良いものとする。
充電制御部208は、レギュレータ207から電力を供給された場合、供給される電力に応じて、2次電池209の充電を行う。また、充電制御部208は、装着されている2次電池209の充電に関する情報を定期的に検出し、制御部205に供給する。2次電池209の充電に関する情報を以下「充電情報」と呼ぶ。
なお、充電情報には2次電池209の残りの容量を示す残容量情報の他に2次電池209が満充電であるか否かを示す情報が含まれていてもよい。更に、充電制御部208によって、2次電池209の充電が開始されてから経過した時間を示す情報が含まれていてもよい。また、充電情報には、充電制御部208が2次電池209に対してトリクル充電を行っていることを示す情報や、充電制御部208が2次電池209に対して急速充電を行っていることを示す情報等が含まれていてもよい。
2次電池209は、電子機器200に内蔵されている、もしくは着脱可能な2次電池である。また、2次電池209は充電可能な電池であり、例えばリチウムイオン2次電池等である。2次電池209は、電子機器200の各部に対して電力を供給することができる。
制御部205は、電子機器200と2次電池209とが接続されているか否かに応じて、電子機器200にエラーが発生しているか否かを判定する。電子機器200に2次電池209が接続されていない場合にエラーが電子機器200に発生していることを検出し、エラーが発生していることを示す情報を含む受電ステータス情報を第1の通信部204を介して給電装置100に送信する。
第2の通信部210は、第2の通信部111と同一の通信規格に基づいて、給電装置100と通信を行う。例えば、無線LAN規格に規定されている802.11a、b、g、n、ac規格やBluetooth(登録商標)規格である。
メモリ211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録する。また、メモリ211にはWPT用RTD情報が記録されていてもよい。
記録部212は、撮像部215から供給された映像データを記録媒体212aに記録する。また、記録部212は、第2の通信部210及び撮像部215のいずれか一つから供給された映像情報や音声情報等の情報を記録媒体212aに記録する。
また、記録部212は、映像情報や音声情報等の情報を記録媒体212aから読み出し、メモリ211及び第2の通信部210に供給することもできる。
なお、記録媒体212aは、ハードディスクやメモリカード等であってもよく、電子機器200に内蔵されていても、電子機器200に着脱可能な外部の記録媒体であってもよい。
表示部213は、記録部212によって記録媒体212aから読み出される映像情報、メモリ210から供給される映像情報及び第2の通信部210から供給される映像情報のいずれか一つの映像情報を表示する。映像情報とは、電子機器200のエラー情報等をユーザに通知するためのメッセージ等である。表示部213は、メモリ210にあらかじめ記録されているアイコンやメニュー画面等を表示することもできる。
操作部214は、電子機器200を操作するためのユーザインターフェースを提供する。操作部214は、電子機器200を操作するための電源ボタン及び電子機器200の動作しているモードを切り換えるモード切換ボタン等を有し、各ボタンはスイッチ、タッチパネル等により構成される。制御部205は、操作部214を介して入力されたユーザの指示に従って電子機器200を制御する。なお、操作部214は、不図示のリモートコントローラから受信したリモコン信号に応じて電子機器200を制御する対象物であってもよい。
撮像部215は、被写体の光から映像データを生成するための撮像素子、撮像素子で生成された映像データに対して画像処理を行う画像処理回路、映像データを圧縮したり、圧縮された映像データを伸張したりする圧縮伸張回路等を有する。撮像部215は、被写体の撮影を行い、撮影の結果により得られた静止画像や動画像等の映像データを記録部212に供給する。なお、撮像部215は、被写体の撮影を行うために必要な構成をさらに有していてもよい。
タイマー216は、現在の時刻や各部で行われる動作や処理に関する時間を計測する。また、タイマー216によって計測される時間に対する閾値は、メモリ211にあらかじめ記録されている。
(整合回路の一例の説明)
図3は、本発明における給電装置100が有する整合回路103の構成の一例を示した図である。
整合回路103は、整合調整素子としてスイッチ1031、スイッチ1032、コンデンサ1033、コンデンサ1034、コンデンサ1035、コンデンサ1036を有するものとする。
スイッチ1031、コンデンサ1033、コンデンサ1034は給電装置100内の検出部102側の伝送路と給電アンテナ106との間に直列に配置している。
スイッチ1032、コンデンサ1035、コンデンサ1036は給電装置100内の検出部102側の伝送路と給電アンテナ106との間に並列に配置している。
制御部104はスイッチ1031のスイッチを選択することで、コンデンサ1033、コンデンサ1034を選択して容量を変更する。
また、制御部104はスイッチ1032のスイッチを選択することで、コンデンサ1035、コンデンサ1036を選択して容量を変更する。
制御部104は、直列側のスイッチ1031によりコンデンサ1033とコンデンサ1034を選択することで直列側の容量を変更する。更に、並列側のスイッチ1032によりコンデンサ1035とコンデンサ1036を選択することで並列側の容量を変更することで、伝送路側のインピーダンスとアンテナ側のインピーダンスを調整しマッチングをとる。
ここで、直列側、並列側のスイッチとコンデンサの個数はそれぞれ2個ずつとしているが、2個以上でもよい。また、各スイッチにはPINダイオード素子を用いてもよいし、リレースイッチ素子を用いても構わない。
また、本例では整合調整素子としてコンデンサを用いているがコイルを用いても構わない。
(基本フローの説明)
図4は、本発明における給電装置100の制御処理を示したフローチャートである。制御処理は、制御部104がメモリ107に記録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って実現される。
S301において、制御部104は、給電装置100の電源がオンであるか否かを検出する。給電装置100の電源がオンであることが検出された場合(S301、Yes)、本フローチャートはS302の処理へ進む。給電装置100の電源がオンでないことが検出された場合(S301、No)、制御部104は、給電装置100の電源がオンであるか否かを検出し続ける。
S302において、制御部104は、後述する整合回路103の設定処理を行う。整合回路103の設定処理の実行後にS303の処理へ進む。
S303において、制御部104は給電装置100の周辺に磁界に影響を与える物体が存在するか否かを判断する。S302で整合設定処理が行われた場合、制御部104はメモリ107に給電装置100の周辺に磁界に影響を与える物体の存在の有無を示すフラグを設定する。メモリ107に給電装置100の周辺に磁界に影響を与える物体の存在が検出された旨の情報が書き込まれている場合には、制御部104は給電装置100の周辺に磁界に影響を与える物体が存在していると判定し(S303、Yes)、S304の処理へ進む。メモリ107に給電装置100の周辺に磁界に影響を与える物体の存在が検出された旨の情報が書き込まれていない場合には、制御部104は給電装置100の周辺に磁界に影響を与える物体が存在していないと判定し(S303、No)、S310の処理へ進む。
S304において、制御部104は、後述する電子機器200の認証処理を行う。認証処理の実行後にS305の処理へ進む。
S305において、制御部104は、給電装置100が電子機器200の認証に成功したか否かを判断する。S301で認証処理が行われた場合、制御部104はメモリ107に認証成功フラグまたは認証失敗フラグのいずれかを設定する。メモリ107に認証成功フラグが設定されている場合には、制御部104は電子機器200の認証処理が成功したと判定し(S305、Yes)、S306の処理へ進む。メモリ107に認証失敗フラグが設定されている場合には、制御部104は電子機器200の認証処理が失敗したと判定し(S305、No)、S310の処理に進む。
S306において、制御部104は、後述する電子機器200とのステータス情報交換処理を行う。ステータス情報の交換が行われた後にS307の処理に進む。
S307において、制御部104は、給電装置100が電子機器200に給電可能か否かを判定する。S306でステータス情報交換処理が行われた場合、制御部104はメモリ107に給電可能フラグまたは給電不可フラグのいずれかを設定する。メモリ107に給電可能フラグが設定されている場合には、制御部104は給電装置100が電子機器200への給電が行うことができると判定し(S307、Yes)、S308の処理へ進む。メモリ107に給電不可フラグが設定されている場合には、制御部104は給電装置100が電子機器200への給電を行うことができない判定し(S307、No)、S310の処理に進む。
S308において、制御部104は、後述する電子機器200への給電処理を行う。給電処理の実行後にS309の処理へ進む。
S309において、制御部104は、給電装置100が電子機器200への給電を継続して行うか否かを判定する。制御部104は、S308での給電処理が行われた場合、制御部104はメモリ107に給電継続フラグまたは給電停止フラグのいずれかを設定する。メモリ107に給電継続フラグが設定されている場合には、制御部104は給電装置100が電子機器200への給電を継続して行うものと判定し(S309、Yes)、S306の処理に戻る。メモリ107に給電停止フラグが設定されている場合には、制御部104は給電装置が電子機器200への給電を継続せずに停止すると判定し(S308、No)、本フローチャートはS310の処理へ進む。
S310において、制御部104は、メモリ107に記録されている給電パラメータや制御に関するフラグ等を消去し、本フローチャートは終了する。
(整合設定確認処理の説明)
図5は、図4のS302において、本発明における給電装置100が行う整合回路設定処理を示したフローチャートである。整合回路設定処理は、制御部104がメモリ107に記載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って実現される。
S401において、制御部104は、メモリ107に記録されている整合回路103の設定情報を用いて整合回路103の調整を行う。ここで用いる整合回路103の設定情報とは、給電装置100の起動時に整合回路103の調整を行うための初期整合回路設定情報である。制御部104は、メモリ107から読みだした初期整合回路設定情報に基づいて、整合回路103が有するコンデンサ等の整合調整素子の設定を行い、本フローチャートはS402の処理へ進む。
S402において、制御部104は、第1の電力を出力するよう電力生成部101を制御し、本フローチャートはS403の処理へ進む。
S403において、制御部104は、検出部102から供給されたVSWR値をメモリ107に記録し、本フローチャートはS404の処理へ進む。
S404において、制御部104は、S403の処理において算出したVSWR値が、メモリ107に記録されている給電装置100の起動時に想定されるVSWR値の範囲に収まっているか否かを判定する。例えば、「VSWR値:6.9以上7.1未満」の範囲とする。S403の処理において算出したVSWR値が、「VSWR値:6.9以上7.1未満」の範囲に収まっていれば(S404、Yes)、本フローチャートはS405の処理へ進む。S403の処理において算出したVSWR値が、「VSWR値:6.9以上7.1未満」の範囲外であれば(S404、No)、本フローチャートはS406の処理へ進む。
S405において、制御部104は、メモリ107に給電装置100の周辺に磁界に影響を与える物体が存在していないことを示すフラグを設定する。この場合、本フローチャートは終了し、図4のS303に進む。
S406において、制御部104は、メモリ107に給電装置100の周辺に磁界に影響を与える物体が存在していることを示すフラグを設定する。この場合、本フローチャートは終了し、図4のS303に進む。
上述のように、給電装置100が起動時に整合回路103を調整して取得したVSWR値が、給電装置100の周辺に磁界を与える物体がない時のVSWR値と比較する。これにより、給電装置100の電源起動前に給電装置100の周辺にRFIDや金属物等の磁界に影響を与える物体が存在するか否かを判別できる。磁界に影響を与える物体の中には、S304の認証処理において存在を検出可能なものもあるが、金属物等は認証処理では検出できない。本処理を給電装置100の電源起動時に行うことによって、給電装置100の周辺に金属物等があるにも拘らず電子機器200への給電処理を開始してしまうことを防ぐことが出来る。
(認証処理の説明)
図6は、図4のS304において、本発明における給電装置100が行う電子機器200の認証処理を示したフローチャートである。認証処理は、制御部104がメモリ107に記録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って実現される。
S501において、制御部104は、メモリ107に記録されている整合回路103の設定情報を用いて整合回路103の調整を行う。ここで用いる整合回路103の設定情報とは、給電装置100が第一の通信部105を介して電子機器200との通信を行う際に制御部104が整合回路103の調整を行うための通信時整合回路設定情報である。制御部104は、メモリ107から読みだした通信時整合回路設定情報に基づいて、整合回路103が有するコンデンサ等の整合調整素子の設定を行い、本フローチャートはS502の処理へ進む。
S502において、制御部104は、第2の電力を出力するよう電力生成部101を制御し、本フローチャートはS503の処理へ進む。
S503において、制御部104は、電子機器200の認証情報を要求するコマンドを電子機器200へ送信するよう第1の通信部105を制御し、本フローチャートはS504の処理へ進む。
S504において、制御部104は、WPT用RTD情報を受信したか否かを判定する。第1の通信部105が電子機器200から認証情報を受信した場合、制御部104は電子機器200の認証情報から電子機器200のレコードタイプ名を取得する。その後、制御部104は電子機器200のレコードタイプ名に基づいて、WPT用RTD情報を検出したか否かを判定する。WPT用RTD情報が検出された場合には(S504、Yes)、本フローチャートはS404の処理へ進む。WPT用RTD情報が検出されない場合には(S504、No)、本フローチャートはS503の処理に戻る。
S505において、制御部104は、電子機器200の認証情報に含まれるWPT用RTD情報を解析し、本フローチャートはS506の処理へ進む。
S506において、制御部104は、S505の解析結果を用いて電子機器200の認証情報に通信エラーが発生しているか否かを検出する。電子機器200の認証情報に通信エラーが発生していた場合には(S506、Yes)、本フローチャートはS507の処理へ進む。電子機器200の認証情報にエラーが発生していない場合には(S506、No)、本フローチャートはS509の処理へ進む。
S507において、制御部104は、給電装置100と電子機器200の間の通信でエラーが発生したことを示す情報を表示部109に表示させ、本フローチャートはS508の処理へ進む。
S508において、制御部104は、メモリ107に電子機器200との認証処理に失敗したことを示す認証失敗フラグを設定する。この場合、本フローチャートは終了し、図4のS305に進む。
S509において、給電装置100は、給電装置100周囲の所定の範囲300内に異物が存在しているか否かを検出する。制御部104は、所定の範囲300内に異物が混入した場合、検出部102で検出されるVSWRの変化を検出し、異物が存在しているか否かを検出可能である。検出部102で検出されるVSWRが所定値以上変化した場合には(S509、Yes)、本フローチャートはS510の処理へ進む。検出部102で検出されるVSWRが所定値以上変化していない場合には(S509、No)、本フローチャートはS510の処理へ進む。
S510において、制御部104は、異物が検出されたことを示す情報を表示部109に表示させ、本フローチャートはS508の処理へ進む。
S511において、制御部104は、S505の解析結果を用いて電子機器200が給電装置100に対応しているか否かを判定する。
例えば、制御部104は、給電装置100が対応している給電方式と電子機器200が対応している給電方式とが一致していた場合、電子機器200が給電装置100に対応していると判定する。また、制御部104は、給電装置100が対応している給電方式と電子機器200が対応している給電方式とが一致していない場合、電子機器200が給電装置100に対応していないと判定する。
また、制御部104は、給電装置100が対応している給電の制御プロトコルと電子機器200が対応している給電の制御プロトコルとが一致していた場合、電子機器200が給電装置100に対応していると判定する。また、制御部104は、給電装置100が対応している給電の制御プロトコルと電子機器200が対応している給電の制御プロトコルとが一致していない場合、電子機器200が給電装置100に対応していないと判定する。
電子機器200が給電装置100に対応していない場合には(S511、No)、本フローチャートはS512の処理へ進む。電子機器200が給電装置100に対応していた場合には(S511、Yes)、本フローチャートはS513の処理へ進む。
S512において、制御部104は、給電装置100が電子機器200への給電に対応していないことを示す情報を表示部109に表示させ、本フローチャートはS508の処理へ進む。
S513において、制御部104は、メモリ107に電子機器200との認証処理に成功したことを示す認証成功フラグを設定する。この場合、本フローチャートは終了し、図4のS305に進む。
(ステータス情報交換処理の説明)
図7は、図4の306において、本発明における給電装置100が行う電子機器200とのステータス情報交換処理を示したフローチャートである。ステータス情報交換処理は、制御部104がメモリ107に記録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って実現される。
S601において、制御部104は、電子機器200のステータス情報を要求するコマンドを電子機器200へ送信するよう第1の通信部105を制御し、本フローチャートはS602の処理へ進む。
S602において、制御部104は、電子機器200へのステータス情報要求コマンドの送信が行われてから所定の時間が経過するまでに、第1の通信部105が電子機器200からステータス情報を受信したか否かを判定する。第1の通信部105が電子機器200からステータス情報を受信したと判定した場合には(S602、Yes)、本フローチャートはS605の処理へ進む。ステータス情報要求コマンド送信後、所定の時間内に第1の通信部105が電子機器200からステータス情報を受信していないと判定した場合には(S602、No)、本フローチャートはS603の処理へ進む。
S603において、制御部104は、給電装置100と電子機器200の間の通信でエラーが発生したことを示す情報を表示部109に表示させ、本フローチャートはS604の処理へ進む。
S604において、制御部104は、メモリ107に電子機器200への給電不可を示す給電不可フラグを設定する。この場合、本フローチャートは終了し、図4のS307に進む。
S605において、制御部104は、第1の通信部105が電子機器200から受信したステータス情報から電子機器200の備える2次電池209の残容量情報を検出し、残容量情報を解析することで電子機器200の充電が完了しているか否かを判定する。電子機器200の充電が完了していると判定された場合には(S605、Yes)、本フローチャートはS606の処理へ進む。電子機器200の充電が未完了であると判定された場合には(S605、No)、本フローチャートはS607の処理へ進む。
S606において、制御部104は、電子機器200の充電が完了したことを示す情報を表示部109に表示させる。また、制御部104は、電子機器200の備える2次電池209が満充電であることを示す情報を表示部109に表示させてもよい。この場合、本フローチャートはS604の処理へ進む。
S607において、制御部104は、第1の通信部105が電子機器200から受信したステータス情報からエラー情報を検出し、エラー情報を解析することで電子機器200にエラーが発生しているか否かを判定する。電子機器200にエラーが発生していると判定された場合には(S607、Yes)、本フローチャートはS608の処理へ進む。電子機器200にエラーが発生していないと判定された場合には(S607、No)、本フローチャートはS609の処理へ進む。
S608において、制御部104は、電子機器200にエラーが発生していることを示す情報を表示部109に表示させる。さらに、制御部104は、電子機器200に発生しているエラーの種類を示す情報を表示部109に表示させてもよい。この場合、本フローチャートはS604の処理へ進む。
S609において、制御部104は、S509の処理と同様に、検出部102で検出されるVSWRが所定値以上変化したか否かを検出する。検出部102で検出されるVSWRが所定値以上変化した場合には(S609、Yes)、本フローチャートはS610の処理へ進む。検出部102で検出されるVSWRが所定値以上変化していない場合には(S609、No)、本フローチャートはS612の処理へ進む。
S610において、制御部104は、第1の通信部105から電子機器200へ異物を検出したことを通知する情報を送信し、本フローチャートはS611の処理へ進む。
S611において、制御部104は、異物が検出されたことを示す情報を表示部109に表示させ、本フローチャートはS604の処理へ進む。
S612において、制御部104は、第1の通信部105が電子機器200から受信したステータス情報を用いて、給電パラメータを設定する。給電パラメータとは、例えば、第3の電力値情報、給電時間情報である。制御部104は、電子機器200から要求されている電力と、給電装置100から電子機器200への給電効率に基づいて、第3の電力値及び給電時間を設定する。給電装置100から電子機器200への給電効率とは、給電装置100が出力する電力に対して電子機器200が受け取る電力の割合を示す。また、制御部104は、電子機器200の備える2次電池211の残容量に基づいて、第3の電力値及び給電時間を設定してもよい。制御部104は、設定した給電パラメータをメモリ107に記録し、本フローチャートはS613の処理へ進む。
S613において、制御部104は、第1の通信部105を制御し、電子機器200へ給電ステータス情報を送信する。制御部104は、給電装置100の識別情報、S612で設定された給電パラメータ及び電子機器200への第3の電力の伝送を開始することを示す情報を含む給電ステータス情報を生成する。制御部104は、生成した給電ステータス情報を電子機器200へ送信するよう第1の通信部105を制御する。この場合、本フローチャートはS614の処理へ進む。
給電装置100から送信された給電ステータス情報がWPT用RTD情報に書き込まれた場合、制御部205は、正常に書き込まれたことを示す応答情報を給電装置100に送信するよう第1の通信部204を制御する。
S614において、制御部104は、電子機器200への給電ステータス情報の送信が行われてから所定の時間が経過するまでに、第1の通信部105が電子機器200からの応答情報を受信したか否かを判定する。第1の通信部105が電子機器200から応答情報を受信したと判定した場合には(S614、Yes)、本フローチャートはS616の処理へ進む。給電ステータス情報の送信後、所定の時間内に第1の通信部105が電子機器200から応答情報を受信していないと判定した場合には(S614、No)、本フローチャートはS615の処理へ進む。なお、第1の通信部105が電子機器200から受信した応答情報が、給電ステータス情報が正常にWPT用RTD情報に書き込まれていないことを示している場合にも、本フローチャートはS615の処理へ進む。
S615において、制御部104は、S603の処理と同様に給電装置100と電子機器200の間の通信でエラーが発生したことを示す情報を表示部109に表示させ、本フローチャートはS604の処理へ進む。
S616において、制御部104は、メモリ107に電子機器200への給電可能を示す給電可能フラグを設定する。この場合、本フローチャートは終了し、図4のS307に進む。
(給電処理の説明)
図8は、図4のS308において、本発明における給電装置100が行う電子機器200への給電処理を示したフローチャートである。給電処理は、制御部104がメモリ107に記録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って実現される。
S701において、制御部104は、メモリ107に記録されている整合回路103の設定情報を用いて整合回路103の調整を行う。ここで用いる整合回路103の設定情報とは、給電装置100が電子機器200への給電を行う際に制御部104が整合回路103の調整を行うための給電時整合回路設定情報である。制御部104は、メモリ107から読みだした給電時整合回路設定情報に基づいて、整合回路103が有するコンデンサ等の整合調整素子の設定を行い、本フローチャートはS702の処理へ進む。
S702において、制御部104は、S612で設定された給電パラメータに基づいて、第3の電力を出力するよう電力生成部101を制御する。さらに制御部104は、第3の電力が出力されたから経過した時間を計測するようタイマー112を制御し、本フローチャートはS703の処理へ進む。
S703において、制御部104は、タイマー112によって計測された時間に基づいて、第3の電力が出力されてから所定の時間が経過したか否かを判定する。タイマー112によって計測された時間が所定の時間以上である場合、制御部104は、第3の電力が出力されてから所定の時間が経過したと判定し(S703、Yes)、本フローチャートはS717の処理へ進む。タイマー112によって計測された時間が所定の時間未満である場合、制御部104は、第3の電力が出力されてから所定の時間が経過していないと判定し(S703、No)、本フローチャートはS704の処理へ進む。
S704において、制御部104は、S509の処理と同様に、検出部102で検出されるVSWRが所定値以上変化したか否かを検出する。検出部102で検出されるVSWRが所定値以上変化した場合には(S704、Yes)、本フローチャートはS705の処理へ進む。検出部102で検出されるVSWRが所定値以上変化していない場合には(S704、No)、本フローチャートはS701の処理に戻る。
S705において、制御部104は、第3の電力の出力を停止するように電力生成部101を制御する。この場合、本フローチャートはS706の処理へ進む。
S706において、制御部104は、S501の処理と同様に、メモリ107に記録されている通信時整合回路設定情報に基づいて整合回路103が有するコンデンサ等の整合調整素子の設定を行い、本フローチャートはS707の処理へ進む。
S707において、制御部104は、第2の電力を出力するように電力生成部101を制御する。この場合、本フローチャートはS708の処理へ進む。
S708において、制御部104は、S601の処理と同様に、電子機器200のステータス情報を要求するコマンドを電子機器200へ送信するよう第1の通信部105を制御する。この場合、本フローチャートはS709の処理へ進む。
S709において、制御部104は、S602の処理と同様に、電子機器200へのステータス情報要求コマンドの送信が行われてから所定の時間が経過するまでに、第1の通信部105が電子機器200からステータス情報を受信したか否かを判定する。第1の通信部105が電子機器200からステータス情報を受信したと判定した場合には(S709、Yes)、本フローチャートはS713の処理へ進む。ステータス情報要求コマンド送信後、所定の時間内に第1の通信部105が電子機器200からステータス情報を受信していないと判定した場合には(S709、No)、本フローチャートはS710の処理へ進む。
S710において、制御部104は、電子機器200との通信が切断された旨のメッセージを表示部109に表示させる。ここでは、電子機器200を給電装置100の所定の範囲300内に移動させるようユーザに促すためのメッセージも表示される。第1の通信部105が電子機器200からステータス情報を受信していない場合(S709、No)、電子機器200が給電装置100の所定の範囲300外に移動させられた可能性があるからである。また、第1の通信部105が電子機器200からステータス情報を受信していない場合(S709、No)、第1の通信部105と第1の通信部204が通信を行うことができない状態に変化した可能性がある。このことから、第1の通信部105と第1の通信部204間の通信が行えなくなったことにより、給電装置100が電子機器200への第2の電力の供給を停止することをユーザに通知するためのメッセージを表示してもよい。さらに、電子機器200への給電処理を再開するために、操作部110で給電装置100を操作するようユーザに促すためのメッセージを表示してもよい。上記メッセージが表示部109に表示された場合、本フローチャートはS711の処理へ進む。
S711において、制御部104は、電子機器200へ給電ステータス情報を送信するよう第1の通信部105を制御する。制御部104は、給電装置100の識別情報及び電子機器200への第3の電力の伝送を停止することを示す給電ステータス情報を生成する。制御部104は、生成した給電ステータス情報を電子機器200に送信するよう第1の通信部105を制御する。この場合、本フローチャートはS712の処理へ進む。
S712において、制御部104は、メモリ107に電子機器200への給電を停止することを示す給電停止フラグを設定する。この場合、本フローチャートは終了し、図4のS309に進む。
S713において、制御部104は、S607の処理と同様に、第1の通信部105が電子機器200から受信したステータス情報からエラー情報を検出し、エラー情報を解析することで電子機器200にエラーが発生しているか否かを判定する。電子機器200にエラーが発生していると判定された場合には(S713、Yes)、本フローチャートはS716の処理へ進む。電子機器200にエラーが発生していないと判定された場合には(S713、No)、本フローチャートはS714の処理へ進む。
S714において、制御部104は、S610の処理と同様に、電子機器200へ異物を検出したことを通知する情報を送信するよう第1の通信部105を制御する。この場合、本フローチャートはS715の処理へ進む。
S715において、制御部104は、異物を検出した旨のメッセージを表示部109に表示させる。ここでは異物が給電装置100の所定の範囲300内に存在することにより、給電装置100が電子機器200への第2の電力の供給を停止することをユーザに通知するためのメッセージが表示される。給電装置100の所定の範囲300内に異物が存在している可能性があるからである。また、制御部104が表示部109に表示させるメッセージは、電子機器200への給電処理を再開するために、給電装置100の所定の範囲300内から異物を取り除くようユーザに促すためのメッセージを表示してもよい。さらに、電子機器200への給電処理を再開するために、操作部110で給電装置100を操作するようユーザに促すためのメッセージを表示してもよい。上記メッセージが表示部109に表示された場合、本フローチャートはS711の処理へ進む。
S716において、電子機器200にエラーが発生した旨のメッセージを表示部109に表示させる。具体的には、電子機器200の受電可能な電力の最大値よりも大きな電力を給電装置100から受け取った場合に発生するエラーである。また、電子機器200が給電装置100に対して要求する要求電力に対して電子機器200が給電装置100から受け取った電力が足りない場合に発生するエラー等である。また、電子機器200に2次電池209が未接続であることを示すエラーであってもよい。上記メッセージが表示部109に表示された場合、本フローチャートはS711の処理へ進む。
S717において、制御部104は、S705の処理と同様に、第3の電力の出力を停止するように電力生成部101を制御する。この場合、本フローチャートはS718の処理へ進む。
S718において、制御部104は、S706の処理と同様に、メモリ107に記録されている通信時整合回路設定情報に基づいて整合回路103が有するコンデンサ等の整合調整素子の設定を行い、本フローチャートはS719の処理へ進む。
S719において、制御部104は、第2の電力を出力するよう電力生成部101を制御し、本フローチャートはS720の処理へ進む。
S720において、制御部104は、メモリ107に電子機器200への給電を継続することを示す給電継続フラグを設定する。この場合、本フローチャートは終了し、図4のS309に進む。
また、不図示であるが、S702において電子機器200へ第3の電力の出力を開始する前にS302と同様の処理を行ってもよい。
以上のように、本実施形態の給電装置では、起動後に給電装置の整合状態を予め決められた値となるように設定し、設定した整合状態の値が予め決められた値からずれていたら給電装置付近に磁界に影響を与える対象物が置かれていると判断するよう構成した。
これにより、給電装置の電源起動後に金属物等を検出できずに給電対象への給電処理を開始してしまう可能性を低減することができる。
(その他の実施例)
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。