JP2018117483A - 給電装置、制御方法及びプログラム - Google Patents

給電装置、制御方法及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】給電電力の低下を防ぎつつ、異物へのダメージを抑制することを目的とする。【解決手段】無線により電子機器に給電を行う給電装置であって、前記電子機器が基準範囲内に位置するか否かを判定する位置判定手段と、給電対象の電子機器以外の異物の検出結果に応じて、給電手段の給電電力を制限する電力制限処理を行う電力制御手段と、前記電子機器が前記基準範囲内に位置していない場合に、前記電力制限処理を行い、前記電子機器が前記基準範囲内に位置する場合には、前記電力制限処理を行わないよう制御する処理制御手段とを有する。【選択図】図3

Description

本発明は、電子機器への給電に関し、特に電子機器へ無線で給電する給電装置、給電装置の制御方法及びプログラムに関する。
近年、金属接点を有することなく、対向する電子機器へ無線で電力を供給するための給電用のアンテナを持つ給電装置と、給電装置から供給される電力を無線で受け取る為の受電用のアンテナを持つ電子機器とを含む給電システムが知られている。
また、給電対象となる電子機器以外の他の機器(異物と称する)が存在する場合においては、異物にも電力が与えられることになり、ダメージを与えてしまう場合があるという問題があった。これに対し、特許文献1には、電子機器との間に異物が存在することを検出した場合、給電電力を下げて給電を行う給電装置が開示されている。
特開2012−249400号公報
しかしながら、従来技術においては、電子機器が適正な範囲に配置され、漏れ磁界が少なく、異物に影響を与えない状態においても不要な給電制限を行う場合があり、給電電力の低下が問題となる。
本発明はこのような問題点に鑑みなされたもので、給電電力の低下を防ぎつつ、異物へのダメージを抑制することを目的とする。
そこで、本発明は、無線により電子機器に給電を行う給電装置であって、前記電子機器が基準範囲内に位置するか否かを判定する位置判定手段と、給電対象の電子機器以外の異物の検出結果に応じて、給電手段の給電電力を制限する電力制限処理を行う電力制御手段と、前記電子機器が前記基準範囲内に位置していない場合に、前記電力制限処理を行い、前記電子機器が前記基準範囲内に位置する場合には、前記電力制限処理を行わないよう制御する処理制御手段とを有することを特徴とする。
本発明によれば、給電電力の低下を防ぎつつ、異物へのダメージを抑制することができる。
給電システムの外観図である。 給電システムのハードウェア構成図である。 給電制御処理を示すフローチャートである。 位置判定処理を示すフローチャートである。 電力設定処理を示すフローチャートである。 検出判定処理を示すフローチャートである。 異物検出処理を示すフローチャートである。 位置判定処理の変形例を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
図1は、給電システムの外観図である。図2は、給電システムのハードウェア構成図である。給電システムは、給電装置100と、電子機器200と、を有している。給電装置100は、図2に示すアンテナ101を介して無線で電力を電子機器200に供給し、電子機器200は、図2に示すアンテナ201を介して給電装置100から無線で供給される電力を受信する。また、給電装置100は、アンテナ101を介して無線で電子機器200と通信を行う。
図1に示すように、給電装置100上に電子機器200が載せられると、給電装置100は、電子機器200への給電と通信を行うことができる。なお、給電及び通信の形態は実施形態に限定されるものではない。また、給電装置100は、電磁誘導によって電子機器200へ無線で電力を供給する給電装置であってもよいし、電磁界共鳴によって電子機器200へ無線で電力を供給する給電装置であってもよい。
電子機器200は、給電装置100から供給される電力を図2に示す電池209へ蓄電する。また、電子機器200は、アンテナ201を介して給電装置100と通信を行う。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ことができる装置であれよい。電子機器200としては、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、無線インタフェースを有するメモリやバッテリ等が挙げられる。なお、給電装置100は電子機器200が給電可能な範囲内にある場合、無線で電力を送信開始するものとする。なお、給電可能な範囲は、電子機器200が給電装置100と通信できる範囲である。
次に、給電装置100のハードウェア構成について説明する。図2に示すように、給電装置100は、アンテナ101、整合回路102、電力調整回路103、発振部104、変換部105、変復調回路106、RAM107、ROM108、通知部109、CPU110を有している。給電装置100はまた、電源コネクタ111、磁界検出部112、異物検出部113、位置検出部114を有している。
アンテナ101は、アンテナ201を介して電子機器200へ無線で電力を送信し、また、アンテナ201を介して電子機器200と通信を行うために用いられる。なお、アンテナ101はコイル状で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、その形態は限定されず、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と電力調整回路103のインピーダンスの整合又はアンテナ101の共振周波数を整合する回路である。なお、整合回路102はインダクタンス成分又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形態で構成され、その組み合わせの選び方は整合させたい状態に応じて適切に選定されることが望ましい。なお、前述の整合回路102の受動素子の値を可変に変更したり、切り替えたりすることが可能であってもよく、CPU110からの制御により、電子機器200の状態や位置に応じて、その値や切り替えの制御をしてもよい。
電力調整回路103は、発振部104から発生する交流信号を、所定の電力の交流信号へ調整し、整合回路102へ出力する。なお、所定の電力とは受電機器が要求する電力に応じて変化する電力である。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から入力される電圧を変復調回路106又はCPU110からの制御信号に応じて所定の電圧へ変更するDCDCコンバータ等により構成される。ここで、所定の電圧とは前記の電力増幅部から発生させる所定の電力に応じて変化する電圧である。なお、電力調整回路103は、前述の機能を有していれば、形態は上述の構成に限定されない。
発振部104は、所定の周波数の信号を定常的に発生させ、電力調整回路103に入力する回路であり、水晶振動子等により構成される。なお、所定の周波数としては、50W程度までの高い電力を出力することが許可されている周波数帯としては次のようなものが挙げられる。すなわち、6.78MHzや13.56MHzの様なHF帯に属するISMバンドの周波数帯の周波数や数100KHzの様なLF帯に属する周波数帯の周波数である。変換部105は、電源コネクタ111から入力される電力を各部へ分配する為の回路であり、商用の交流電源を所望の直流電源へ変換する回路である。給電装置100内の回路は、変換部105から受け取る電力により動作する。
変復調回路106は、給電装置100が電子機器200とデータの送受信を行う為に、アンテナ101、整合回路102、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行う。変復調回路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。変復調回路106が電力調整回路103に入力する信号に応じて、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。
変復調回路106は、データ受信時、整合回路102の電圧又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。変復調回路106は、データ受信時、受信用データをCPU110へ入力し、CPU110はROM108に保存されている所定のプロトコルに基づいてデータを復号する。前述の所定のプロトコルとしては、例えばISO14443、ISO15693、NFC(Near Field Communication)の規格で規定されている近距離無線通信用のプロトコルと互換性があるプロトコル等を用いてもよい。
RAM107は、書き換え可能なメモリであり、一時的に給電装置100の各部の動作を制御するコンピュータプログラム、各部の動作に関するパラメータ等の情報、変復調回路106によって電子機器200から受信された情報等を記録する。また、RAM107は、給電装置100が給電する対象を管理するための管理テーブルを記録する。なお、RAM107に記録されている管理テーブルには、給電装置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、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憶する。また、ROM108は、給電装置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、給電装置100が電子機器200に給電が可能か不可能かをユーザに通知する。なお。通知部109は、ディスプレイやブザー等で構成され、前記を複合した構成であってもよい。
CPU110は、給電装置100全体を制御するための手段であり、ROM108に保存されているプログラムを用いて動作する。後述する給電装置100の機能や処理は、CPU110がROM108に格納されているプログラムを読み出し、このプログラムを実行することにより実現されるものである。CPU110は、整合回路102の回路切り替えや、可変受動素子の値を調整するための制御を行ってもよい。CPU110は、電力調整回路103に制御信号を送ることで、電子機器200へ給電する電力の調整を行うことができる。CPU110は、内部に有するAD変換機能を用いて、電力調整回路103が出力する給電電力の測定を行ってもよい。
CPU110は、変復調回路106を制御することにより、電子機器200とコマンドを送受信し通信することができる。なお、上述のコマンドには、宛先を識別するための識別情報及び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が含まれてもよい。CPU110は、コマンドに含まれる識別情報を変更するように変復調回路106を制御することによって、電子機器200だけにコマンドを送信するようにすることができる。CPU110は、異物検出部113への制御信号を切り替えることで、異物検出部113の稼働状態と非稼働状態を切り替える制御を行うことができる。
電源コネクタ111は、商用の電源を取得する為のケーブル用のコネクタであり、着脱可能でなくケーブルだけを有してもよい。磁界検出部112は、アンテナ101が発生させる磁界を検出し、その検出量を示すアナログ値をデジタル値に変換することで磁界の強度を測定する。なお、磁界検出部112は、ループアンテナの形状であってもよいし、ホール素子のようなセンサ素子を用いて構成されてもよい。
異物検出部113は、給電装置100近傍に、給電対象となる電子機器以外の機器(以下、異物と称する)が存在することを検出するための部分であり、検出結果をCPU110に通知する。異物検出部113は、例えばセンサであり、給電装置100が電子機器200へ給電中に前記のセンサ出力が所定値以上変動した場合に異物がありと判定し、そうでない場合は異物がないと判定する。異物検出部113は、具体的には、例えば超音波センサ、光学センサなどの物体の変動を検知するセンサであるものとする。
なお、他の例としては、異物検出部113は、アンテナ101の電圧又は電流を検出する機能で実現されてもよい。この場合、異物検出部113は、アンテナ101の電圧又は電流を検出し、予め決められた所定の値を超えた場合や変動を行った場合に異物があると判定し、そうでない場合に物がないと判定する。
また、他の例としては、異物検出部113は、アンテナ101と変復調回路106を用いて実現できる通信機能を用いて、電子機器200以外の通信機器を検出する機能であってもよい。この場合、異物検出部113は、給電装置100が電子機器200へ給電中に、給電装置100が電子機器200とは別の通信機器と通信可能になった場合に異物があると判定し、そうでない場合に異物がないと判定する。
また、他の例としては、異物検出部113は、アンテナ101とは別のアンテナによって構成されてもよい。この場合、異物検出部113は、給電装置100が電子機器200へ給電中に前記の別のアンテナ端の検出電圧又は電流値が予め定められた所定値以上変化した場合に異物があると判定し、そうでない場合に異物がないと判定する。
また、他の例としては、異物検出部113は、温度を検出する素子によって構成されてもよい。この場合、異物検出部113は、給電装置100が電子機器200へ給電中に、前記の温度を検出する素子が所定値以上の温度変化を検出した場合に異物があると判定し、そうでない場合に異物がないと判定する。
位置検出部114は、給電装置100近傍に存在する電子機器200の位置を検出する。本実施形態においては、位置検出部114は、受動型の磁界センサを有するものとする。磁界センサとしては、例えばホール素子が挙げられる。そして、標的部210は、固定磁界を発する永久磁石の様な素子であるものとする。
なお、他の例としては、位置検出部114は、能動型の磁界センサを有してもよい。位置検出部114、標的部210は、磁界を送受信できるアンテナを有し、位置検出部114は発振部104とは別の周波数による磁界を発生させ、標的部210は位置検出部114の発生した磁界に応じて位置検出部114の出力を変化させる。また、他の例としては、位置検出部114は、能動型の電界センサを有してもよい。位置検出部114、標的部210は電界を送受信できるアンテナを有し、位置検出部114は電界を発生させ、標的部210は位置検出部114の発生した電界に応じて位置検出部114の出力を変化させる。また、他の例としては、位置検出部114は、受動型の電界センサを有してもよい。位置検出部114は平面アンテナ、標的部210は電界を発する素子を有する。また、他の例としては、位置検出部114は、上述の構成を複数用いて構成されてもよく、組み合わせて用いられてもよい。
なお、給電装置100の構成は、図2を参照しつつ説明した実施形態に限定されるものではない。他の例としては、給電装置100は、図2を参照しつつ説明した各部をそれぞれ複数有していてもよく、さらに別の機能を有してもよく、また他の部と融合していてもよい。
以下においては、給電装置100が電子機器200へ給電する為の機能を「給電部」と称することとする。給電部における給電とは、電子機器200が電池209を充電する為に十分な電力を電子機器200へ給電することを指す。給電部は少なくとも、アンテナ101、電力調整回路103、発振部104、CPU110を含み、さらに整合回路102を含んでもよい。また、給電装置100が電子機器200と通信するための機能を「通信部」と称することとする。通信部は、少なくともアンテナ101、電力調整回路103、発振部104、変復調回路106、ROM108、CPU110を含み、さらに整合回路102を含んでもよい。
次に、電子機器200のハードウェア構成について説明する。図2に示すように、電子機器200は、アンテナ201、整合回路202、整流平滑回路203、レギュレータ204、変復調回路205、CPU206、RAM207、ROM208、電池209を有している。アンテナ201及び整合回路202は、それぞれ給電装置100のアンテナ101及び整合回路102と同様である。
整流平滑回路203は、整合回路202から受け取る交流電力を直流電力に変換する回路であり、ダイオードとコンデンサを有している。レギュレータ204は、整流平滑回路203から受け取った電力を一定の電圧に変換する回路である。なお、レギュレータ204で作られた一定電圧は電子機器200の各部へ供給される。また、レギュレータ204は、電池209が接続され、CPU206からの制御により電池209の充電を行う。
変復調回路205は、電子機器200が給電装置100とデータの送受信を行う為に、アンテナ201、整合回路202を含む回路部に係る電圧信号の変復調を行う。変復調回路205は、データ受信時、整合回路202の電圧又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。変復調回路205は、データ受信時、復調された受信用データをCPU206へ入力し、CPU206はROM208に保存されている所定のプロトコルに基づいてデータを復号する。
変復調回路205は、データ送信時、ROM208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CPU206から受信し、変調回路を動作させることで送信信号の変調を行う。変復調回路205が有する変調回路は、スイッチと抵抗により構成され、送信用データ信号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を介してデータを送信することができる。前述の所定のプロトコルとしては、例えばISO14443、ISO15693、NFC(Near Field Communication)の規格で規定されている近距離無線通信用のプロトコルと互換性があるプロトコル等を用いてもよい。
CPU206は、電子機器200全体を制御するための手段であり、ROM208に保存されているプログラムを用いて動作する。後述する電子機器200の機能や処理は、CPU206がROM208に格納されているプログラムを読み出し、このプログラムを実行することにより実現されるものである。
CPU206は、整合回路202の回路切り替えや、可変受動素子の値を調整するための制御を行ってもよい。CPU206は、レギュレータ204に制御信号を送ることで、給電装置100から受け取った電力を電池209へ充電することが可能である。CPU206はレギュレータ204を制御する際に、内部に有するAD変換機能を用いて、電池209の電力残量を検出してもよい。また、その電力残量に応じて、トリクル充電制御、高速充電制御、定電圧制御、定電流制御等を切り替えながら制御を行ってもよい。
CPU206は、変復調回路205を制御することにより、給電装置100とコマンドを送受信し通信することができる。なお、上述のコマンドには、宛先を識別するための識別情報及び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に応答する為の情報が含まれてもよい。CPU206は、バッテリ状態に応じて、変復調回路205を用いて給電電力の変更を給電装置100へ要求してもよい。また、CPU206が動作するために十分な電力が給電装置から給電されない場合は、電池209に充電を行った後にCPU206を動作させる。
RAM207は、書き換え可能なメモリであり、一時的に給電装置100の各部の動作を制御するコンピュータプログラム、各部の動作に関するパラメータ等の情報、給電装置100から送信された情報等を記録する。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。また、ROM208には、電子機器200の機器情報、電子機器200の受電能力情報及び表示データ等が記録される。電子機器200の機器情報には、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に対応した通信方式、電子機器200が給電装置100から無線で送信される電力を受信するための手段の有無を示す情報等が含まれる。なお、CPU206は、変復調回路205を制御することで、通信によりROM208に記憶されている情報を給電手段に送信することが可能である。
電池209は、電子機器200に着脱可能なバッテリである。また、電池209は、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の各部に対して電力を供給することができる。標的部210は、給電装置100の位置検出部114が電子機器200の位置を検出する際に利用するものであり、前述の通り固定磁界を発する永久磁石のような素子であるものとする。また、前述の通り、標的部210は、位置検出部114の構成に応じて他の構成であってもよい。
なお、電子機器200の構成は、図2を参照しつつ説明した実施形態に限定されるものではない。他の例としては、電子機器200は、図2を参照しつつ説明した各部をそれぞれ複数有していてもよく、さらに別の機能を有してもよく、また他の部と融合していてもよい。
図3は、給電装置100によって行われる給電制御処理を示すフローチャートである。S301において、給電装置100のCPU110は、電子機器200に認証要求を送信する。CPU110は、予め取り決められた通信プロトコルを用いて、変復調回路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。次に、S302において、CPU110は、電子機器200から認証応答を受信したか否かを判定する。CPU110は、電子機器200が認証に成功した場合には、電子機器200のCPU206で生成される認証応答信号を、変復調回路106を介して受信する。この認証応答信号の中には電子機器200の機器情報等が含まれている。機器情報とは、電子機器200のID、機能、仕様等があり、給電可能機器かどうかという情報が含まれている。
CPU110は、認証応答を受信したと判定した場合には(S302でYes)、処理をS303へ進める。CPU110は、認証応答を受信しなかったと判定した場合には(S302でNo)、処理をS301へ進める。なお、CPU110は、電子機器200から応答がない場合に、認証応答を受信しないと判定する。S303において、CPU110は、電子機器200から給電要求を受信したか否かを判定する。ここで、給電要求は、給電装置100に対し給電を要求する情報であり、給電時の給電電力の値を含む情報である。CPU110は、給電要求を受信したと判定した場合(S303でYes)、処理をS304へ進める。CPU110は、給電要求を受信しなかったと判定した場合には(S303でNo)、給電制御処理を終了する。
S304において、CPU110は、位置判定処理を行う。位置判定処理とは、位置検出部114の出力に基づいて、電子機器200が適正範囲内に位置するか否かを判定する処理である。ここで、適正範囲について説明する。電子機器が給電時に適切な位置に置かれた場合には、給電装置100から電子機器200への給電時の給電装置100からの漏れ磁界は小さく、電子機器200以外の異物への影響は無視できる値となる。適正範囲とは、このように、電子機器200が置かれた場合に、給電装置100からの漏れ磁界が異物に影響を与えないような位置の範囲であり、給電装置100を基準とした所定の距離範囲である。ここで、適正範囲は、基準範囲の一例である。なお、位置判定処理については、図4を参照しつつ後述する。
次に、S305において、CPU110は、電力設定処理を行う。電力設定処理とは、異物の有無に応じて、電子機器200への給電電力を設定する処理である。電力設定処理については図5を参照しつつ後述する。次に、S306において、CPU110は検出判定処理を行う。ここで、検出判定処理とは、異物検出処理を行うか否かを判定する処理である。異物検出処理とは、給電対象の電子機器200以外の異物を検出する処理である。検出判定処理については、図6を参照しつつ後述する。
次に、S307において、CPU110は、給電装置100から電子機器200へ給電を開始するための処理を行う。CPU110は、この給電を開始するための処理において、電力調整回路103を制御して、電力設定処理(S305)において設定された給電電力での給電を開始する。次に、S308において、CPU110は、異物検出処理を行う。異物検出処理については、図7を参照しつつ後述する。次に、S309において、CPU110は、給電装置100から電子機器200への給電を停止するための処理を行う。CPU110は、この給電を停止するための処理において、電力調整回路103を制御して、給電出力を電子機器200と通信を行うのに十分な電力とする。CPU110は、S309の処理の後、処理をS303へ進める。さらに、CPU110は、S301〜S309の処理を繰り返すことで、給電を継続することができる。
図4は、図3を参照しつつ説明した位置判定処理(S304)における詳細な処理を示すフローチャートである。S401において、CPU110は、適正範囲を設定する。給電装置100から電子機器200への給電時の給電装置100の漏れ磁界は、給電電力の値に応じて変化する。このため、適正範囲は給電電力の値に応じて異なるものとなる。そこで、S401において、CPU110は、給電要求に係る給電電力に基づいて、適正範囲及びセンサ閾値を設定する。
本実施形態においては、ROM108には、給電電力と、適正範囲と、センサ閾値と、を対応付けたテーブルが記憶されており、CPU110は、このテーブルを参照することにより、給電電力に応じた適正範囲及びセンサ閾値を設定することとする。なお、給電電力毎の適正範囲は、予め設計者等が、実際に電子機器200及び異物を配置して給電装置100による給電を行うことにより実験的に設定することとする。また、センサ閾値は、適正範囲の境界位置に電子機器200が位置する場合に位置検出部114が検出するセンサ値に応じて定まる値である。すなわち、CPU110は、センサ閾値以上のセンサ値が得られた場合には、電子機器200が適正範囲内に位置すると判定する。
次に、S402において、CPU110は、位置検出部114のセンサ値を読み込む。次に、S403において、CPU110は、S402において読み込んだセンサ値と、S401において設定されたセンサ閾値とを比較することにより、電子機器200が適正範囲内に位置するか否かを判定する。CPU110は、センサ値がセンサ閾値以上の場合に電子機器200が適正範囲内に位置すると判定し、センサ値がセンサ閾値未満の場合に電子機器200が適正範囲外に位置すると判定することとする。ここで、センサ値は磁界強度の検出結果であり、S403の処理は、磁界強度の検出結果に応じて電子機器が適正範囲内に位置するか否かを判定する位置判定処理の一例である。
CPU110は、電子機器200が適正範囲内に位置すると判定した場合には(S403でYes)、処理をS404へ進める。CPU110は、電子機器200が適正範囲外に位置すると判定した場合には(S403でNo)、処理をS405へ進める。S404において、CPU110は、電子機器200が適正範囲内に位置することを示す情報をRAM107に書き込み、位置判定処理を終了する。一方、S405においては、電子機器200が適正範囲外に位置することを示す情報をRAM107に書き込み、位置判定処理を終了する。
図5は、図3を参照しつつ説明した電力設定処理(S305)における詳細な処理を示すフローチャートである。S501において、CPU110は、給電要求に係る給電電力(以下、要求電力P0と称する)が、給電装置100と電子機器200の通信に利用される電力(以下、通信電力P1と称する)以上か否かを判定する。CPU110は、要求電力P0が通信電力P1以上と判定した場合には(S501でYes)、処理をS502へ進める。CPU110は、要求電力P0が通信電力P1未満と判定した場合には(S501でNo)、処理をS504へ進める。
S502において、CPU110は、異物検出部113のカウンタ値がカウンタ閾値以上か否かを判定する。ここで、カウンタ値は、異物検出部113が異物を検出した回数の積算値であり、例えばRAM107に記憶されている。また、カウンタ閾値は予め設定された値であり、例えばROM108に記憶されている。CPU110は、カウンタ値がカウンタ閾値以上と判定した場合には(S502でYes)、処理をS503へ進める。CPU110は、カウンタ値がカウンタ閾値未満と判定した場合には(S502でNo)、処理をS504へ進める。
S503において、CPU110は、電力調整回路103を制御することにより、電子機器200への給電電力を通信電力P1に設定し、電力制御処理を終了する。一方、S504においては、CPU110は、電力調整回路103を制御することにより、電子機器200への給電電力に、要求電力P0に設定し、電力制御処理を終了する。
ここで、カウンタ閾値について説明する。給電装置100の給電時の漏れ磁界が生じている場合において、異物が給電装置100の近傍に移動してきたとする。この場合に、異物が漏れ磁界の影響を受けるまでにはある程度の時間がかかる。S502の処理は、この時間経過をカウンタ値に応じて判断するものである。異物が漏れ磁界の影響を受け始める時間に相当するカウンタ値がカウンタ閾値として設定されているので、CPU110は、カウンタ値とカウンタ閾値との比較により、異物が漏れ磁界の影響を受け始めるタイミングを判定することができる。すなわち、カウンタ閾値は異物が検出された状態で経過した時間と比較される時間閾値の一例である。
本実施形態に係る電力設定処理は、異物が検出された状態で時間閾値以上の時間が経過したという制限条件を満たさない場合に、要求電力を給電電力として設定し、制限条件を満たす場合に、要求電力に比べて小さい電力を給電電力として設定する処理である。すなわち、電力設定処理は、電力制限処理の一例である。
本実施形態においては、S501の処理において、要求電力P0と比較する電力閾値として通信電力P1を利用することとしたが、閾値は、任意の値であればよく、通信電力P1に限定されるものではない。
また、本実施形態においては、カウンタ閾値は固定値としたが、他の例としては、CPU110は、要求電力に応じてカウンタ閾値を設定してもよい。より具体的には、CPU110は、要求電力が大きい程、短くなるようなカウンタ閾値を設定してもよい。給電電力が大きい程異物に影響を与えるまでの時間は短くなることに対応したものである。本処理は、要求電力に応じて時間閾値(カウンタ閾値)を設定する設定処理の一例である。
図6は、図3を参照しつつ説明した検出判定処理(S306)における詳細な処理を示すフローチャートである。S601において、CPU110は、要求電力P0が通信電力P1以上か否かを判定する。CPU110は、要求電力P0が通信電力P1以上であると判定した場合には(S601でYes)、処理をS602へ進める。CPU110は、要求電力P0が通信電力P1未満であると判定した場合には(S601でNo)、処理をS610へ進める。S602において、CPU110は、電子機器200が基準範囲内に存在するか否かを判定する。このとき、CPU110は、S404又はS405においてRAM107に書き込んだ、適正範囲内に位置するか否かを示す情報を参照する。CPU110は、電子機器200が適正範囲内に位置すると判定した場合には(S602でYes)、処理をS610へ進める。CPU110は、電子機器が適正範囲外に位置すると判定した場合には(S602でNo)、処理をS603へ進める。
S603において、CPU110は、テスト給電として、要求電力P0での給電を開始する。次に、S604において、CPU110は、給電装置100が要求電力P0で給電を行う際の給電効率η0を測定する。CPU110は、変復調回路106を制御することによって電子機器200と電力情報を交換し、給電効率η0を測定する。次に、S605において、CPU110は、磁界検出部112を制御することによって、要求電力P0で給電を行う際に発生する磁界強度H0を測定する。なお、S603において開始されるテスト給電は、要求電力P0における給電時の給電効率及び磁界強度の測定のために行う給電である。次に、S606において、CPU110は、テスト給電を停止する。
次に、S607において、CPU110は、S604において測定した給電効率η0が給電効率閾値η1以上(給電効率閾値以上)か否かを判定する。ここで、給電効率閾値η1は、予め定められた値であり、例えばROM108等に記憶されているものとする。CPU110は、給電効率η0が給電効率閾値η1未満と判定した場合には(S607でYes)、処理をS608へ進める。CPU110は、給電効率η0が給電効率閾値η1以上と判定した場合には(S607でNo)、処理をS610へ進める。S608において、CPU110は、S605において測定した磁界強度H0が、磁界強度閾値H1以上か否かを判定する。ここで、磁界強度閾値H1は、予め定められた値であり、例えばROM108等に記憶されているものとする。CPU110は、磁界強度H0が磁界強度閾値H1以上の場合には(S608でYes)、処理をS609へ進める。CPU110は、磁界強度H0が磁界強度閾値H1未満(磁界強度閾値未満)の場合には(S608でNo)、処理をS610へ進める。
S609において、CPU110は、異物検出モードをオンに設定する。具体的には、CPU110は、RAM107に記憶されている、異常検出モードのオンオフを示すデータを、オンに書き替える。以上で、検出判定処理が終了する。一方で、S610において、CPU110は、異物検出モードをオフに設定する。具体的には、CPU110は、RAM107に記憶されている、異常モードのオンオフを示すデータを、オフに書き替える。以上で、検出判定処理が終了する。
図7は、図3を参照しつつ説明した異物検出処理(S308)における詳細な処理を示すフローチャートである。S701において、CPU110は、異物検出モードがオンか否かを判定する。CPU110は、RAM107に記憶されている、異物検出モードであるか否かを示すデータを確認することにより、異物検出モードがオンか否かを判定する。CPU110が、給電装置100の異物検出モードがオンと判定した場合(S701でYes)、処理をS702へ進める。CPU110は、異物検出モードがオンと判定しなかった場合(S701でNo)、処理をS712へ進める。
S702において、CPU110は、異物検出部113を稼働させるための処理を開始させる。CPU110は、異物検出部113への制御信号を切り替えることで、非稼働状態であった異物検出部113を非稼働状態から稼働状態へと変更し、異物検出部113を稼働させる。次に、S703において、CPU110は、異物を検出した回数の積算値であるカウント値をクリアし、初期値に戻す。本実施形態においては、初期値をゼロとする。なお、カウント値は、例えばRAM107に記憶されているものとする。
次に、S704において、CPU110は、異物検出部113が異物を検出したか否かを判定する。CPU110は、異物検出部113が異物を検出した際に発生させるコマンド又は検出信号を受信することにより、異物検出の有無を判定する。CPU110が、異物が検出されたと判定した場合には(S704でYes)、処理をS705へ進める。CPU110は、異物が検出されなかったと判定した場合には(S704でNo)、処理をS710へ進める。
S705において、CPU110は、カウント値をインクリメントする。次に、S706において、CPU110は、給電中の給電電力が電力閾値P2以上か否かを判定する。ここで、電力閾値P2は、通信電力P1に比べて大きい任意の値である。CPU110は、給電電力が電力閾値P2以上の場合には(S706でYes)、処理をS708へ進める。CPU110は、給電電力が電力閾値P2未満の(電力閾値未満)場合には(S706でNo)、処理をS707へ進める。
S707において、CPU110は、カウント値が第1のカウント閾値以上か否かを判定する。ここで、第1のカウント閾値は、給電電力がP1以上P2未満の状態において、異物へ影響を与えるまでの時間を、異物検出部113が異物検出を行う間隔時間で割った値である。なお、本実施形態に係る異物検出部113は、定期的に異物検出を行うものとする。このように、第1のカウント閾値は、異物へ影響を与えるまでの時間をカウント数に換算した値である。したがって、カウント値が第1のカウント閾値以上となった場合には、異物へ影響を与える可能性があることがわかる。CPU110は、カウント値が第1のカウント閾値以上であると判定した場合には(S707でYes)、処理をS709へ進める。CPU110は、カウント値が第1のカウント閾値以上と判定しなかった場合には(S707でNo)、処理をS704へ進める。
一方、S708においては、CPU110は、カウント値が第2のカウント閾値以上か否かを判定する。ここで、第2のカウント閾値は、給電電力がP2以上の状態において、異物へ影響を与えるまでの時間を異物検出の間隔時間で割った値である。したがって、カウント値が第2のカウント閾値以上となった場合には、異物へ影響を与える可能性があることがわかる。CPU110は、カウント値が第2のカウント閾値以上であると判定した場合には(S708でYes)、処理をS709へ進める。CPU110は、カウント値が第2のカウント閾値以上と判定しなかった場合には(S708でNo)、処理をS704へ進める。
S709において、CPU110は、異物検出部113を停止させるための処理を行う。CPU110は、異物検出部113への制御信号を切り替えることで、稼働状態であった異物検出部113を稼働状態から非稼働状態へと変更し、異物検出部113を停止させる。以上で、異物検出処理が終了する。
また、S710においては、CPU110は、カウント値をクリアし、初期値に戻す。次に、S711において、CPU110は、CPU110内部のタイマを用いて給電装置100が給電を開始してから所定時間経過しているかを判定する。この所定時間とは給電を行う時間であり、予め設定された値とする。なお、所定時間は任意の値である。CPU110は、所定時間が経過していると判定した場合(S711でYes)、処理をS709へ進める。CPU110は、所定移管が経過していると判定しなかった場合には(S711でNo)、処理をS704へ進める。
S712において、CPU110は、CPU110内部のタイマを用いて給電装置100が給電を開始してから所定時間経過まで状態を維持する。そして、所定時間が経過すると、CPU110は、処理をS709へ進める。このように、異物検出処理において、CPU110は、異物検出モードの設定に応じて、異物検出部113による異物検出を行わせるか否かを制御する。すなわち、本処理は、検出制御処理の一例である。
以上のように、本実施形態においては、給電装置100のCPU110は、電子機器200が適正範囲内に位置している場合には、異常検出モードをオフにし、給電電力を制限する電力制限処理を行わないよう制御する。具体的には、図3に示すS303からS309の繰り返し処理において、t回目のS304において電子機器200が適正範囲内に位置するか否かを判定し、適正範囲内の場合には、t回目のS308において異物検出処理を行う。そして、異物検出処理時に異物検出からの経過時間が時間閾値以上となった場合には、t+1回目のS305の処理において、給電電力が要求電力に比べて低い電力に制限される。
このように、給電装置100は、電子機器200が適正範囲内に位置する場合には、異物検出処理及び電力制限処理を行わないよう制御し、電子機器200が適正範囲外に位置する場合には、異物検出処理及び電力制限処理を行うよう制御する。本処理は、処理制御処理の一例である。このように、給電装置100は、電子機器200が適正範囲内に位置する場合には、異物検出処理及び電力制限処理を行わないので、漏れ磁界が生じないような状況で給電電力を制限することがなくなり、全体的な給電電力の低下を防ぐことができる。一方で、給電装置100は、電子機器200が適正範囲外に位置する場合には、漏れ磁界から異物への影響を低減するような電力制限処理を行うことができるので、異物への影響を抑えることができる。
以下、実施形態の変形例について説明する。第1の変形例としては、図3及び図4を参照しつつ説明した位置判定処理(S304)においては、電子機器が適正範囲内か否かを判定すればよく、そのための具体的な処理は実施形態に限定されるものではない。図8は、位置判定処理(S304)の変形例を示すフローチャートである。本例においては、給電装置100の位置検出部114は、電界を送信するアンテナを有し、電子機器200の標的部210は、電界を受信するアンテナを有するものとする。
S801において、CPU110は、給電要求に係る給電電力に基づいて、テーブルを参照し、給電要求に係る給電電力に基づいて、適正範囲及び電圧閾値を設定する。
本例においては、ROM108には、給電電力と、適正範囲と、電圧閾値と、を対応付けたテーブルが記憶されており、CPU110は、このテーブルを参照することにより、給電電力に応じた適正範囲及び電圧閾値を設定することとする。電圧閾値は、適正範囲の境界位置に電子機器200が位置する場合に、位置検出部114が検出する電圧値に応じて定まる値である。すなわち、CPU110は、電圧閾値以上の電圧値が得られた場合には、電子機器200が適正範囲内に位置すると判定する。
次に、S802において、CPU110は、位置検出部114から電子機器200に対して電界を発生させるよう制御する。なお、位置検出部114は、平面状の金属板などを有し、標的部210との重なり面積に応じて、送信電圧値が変化するものとする。次に、S803において、CPU110は、位置検出部114の出力を読み込む。CPU110は、位置検出部114が有する電界を送信するセンサの電圧値を検出する。
次に、S804において、CPU110は、位置検出部114から読み込んだ電圧値と、電圧閾値とを比較することにより、電子機器200が適正範囲内に位置するか否かを判定する。CPU110は、電圧値が電圧閾値以上の場合に、電子機器200が適正範囲内に位置すると判定し、電圧値が電圧閾値未満の場合に電子機器200が適正範囲外に位置すると判定する。CPU110は、電子機器200が適正範囲内に位置すると判定した場合には(S804でYes)、処理をS805へ進める。CPU110は、電子機器200が適正範囲外に位置すると判定した場合には(S804でNo)、処理を806へ進める。
S805において、CPU110は、電子機器200が適正範囲内に位置することを示す情報をRAM107に書き込み、位置判定処理を終了する。一方、S806においては、電子機器200が適正範囲外に位置することを示す情報をRAM107に書き込み、位置判定処理を終了する。
また、第2の変形例としては、給電装置100は、電子機器200が適正範囲内に位置するか否かに応じて異物検出に係る検出制御処理及び電力制限処理を行えばよく、例えば、S601の処理は省略してもよい。また、例えば、給電装置100は、給電効率に応じた異常検出モードの設定時に、給電効率を考慮しなくともよく、また、磁界強度を考慮しなくともよい。
また、第3の変形例としては、給電制御処理における各処理の順番は実施形態に限定されるものではない。例えば、CPU110は、図3に示すS306、S308、S305、S307、S309の順に処理を実行してもよい。
また、第4の変形例としては、CPU110は、適正範囲は要求電力によらず固定の範囲としてもよい。例えば、給電可能な電力の範囲に応じた範囲を適正範囲として設定するのが好ましい。
また、第5の変形例としては、電力制限処理において参照される制限条件は、異物の検出状態に係るものであればよく、実施形態に限定されるものではない。例えば、CPU110は、電力制限処理において、異物が検出されたという制限条件を用いることとしてもよい。この場合、CPU110は、t回目のS308において異物が検出された場合には、t+1回目の処理において、通信電力を給電電力として設定する。また、CPU110は、t回目のS308において異物が検出されなかった場合には、t+1回目の処理において、要求電力を給電電力として設定する。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
(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。
100 給電装置
110 CPU
112 異物検出部
200 電子機器

Claims (15)

  1. 無線により電子機器に給電を行う給電装置であって、
    前記電子機器が基準範囲内に位置するか否かを判定する位置判定手段と、
    給電対象の電子機器以外の異物の検出結果に応じて、給電手段の給電電力を制限する電力制限処理を行う電力制御手段と、
    前記電子機器が前記基準範囲内に位置していない場合に、前記電力制限処理を行い、前記電子機器が前記基準範囲内に位置する場合には、前記電力制限処理を行わないよう制御する処理制御手段と
    を有することを特徴とする給電装置。
  2. 前記電力制限処理は、前記異物の検出状態が前記給電電力の制限条件を満たさない場合に、前記給電電力を、前記電子機器から要求された第1の電力に設定し、前記異物の検出状態が前記給電電力の制限条件を満たす場合に、前記給電電力を、前記第1の電力に比べて小さい第2の電力に設定する処理であることを特徴とする請求項1に記載の給電装置。
  3. 前記制限条件は、異物が検出された状態で時間閾値以上の時間が経過したという条件であることを特徴とする請求項2に記載の給電装置。
  4. 前記第1の電力に応じて前記時間閾値を設定する第1の設定手段をさらに有することを特徴とする請求項3に記載の給電装置。
  5. 前記制限条件は、前記異物が検出されたという条件であることを特徴とする請求項2に記載の給電装置。
  6. 前記電子機器から要求された第1の給電電力に応じて、前記基準範囲を設定する第2の設定手段をさらに有することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の給電装置。
  7. 前記第2の設定手段は、前記第1の給電電力と基準範囲とを対応付けたテーブルを参照して、前記第1の給電電力に基づいて、前記基準範囲を設定することを特徴とする請求項6に記載の給電装置。
  8. 前記異物を検出する検出手段と、
    前記電子機器が前記基準範囲内に位置していない場合に、前記検出手段に検出を行わせ、前記電子機器が前記基準範囲内に位置している場合に、前記検出手段による検出を行わないよう制御する検出制御手段と
    をさらに有することを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の給電装置。
  9. 前記電子機器が前記基準範囲内に位置していない場合であって、かつ前記給電装置の磁界強度が磁界強度閾値未満の場合には、前記電力制御処理を行わないよう制御することを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載の給電装置。
  10. 前記電子機器が前記基準範囲内に位置していない場合であって、かつ前記給電装置による前記電子機器への給電効率が給電効率閾値以上の場合には、前記電力制御処理を行わないよう制御することを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載の給電装置。
  11. 前記処理制御手段は、前記電子機器から要求された第1の電力が電力閾値未満の場合には、前記電子機器の位置に関わらず、前記電力制限処理を行わないよう制御することを特徴とする請求項1に記載の給電装置。
  12. 前記位置判定手段は、磁界強度の検出結果に応じて、前記電子機器が前記基準範囲内に位置するか否かを判定することを特徴とする請求項1乃至11の何れか1項に記載の給電装置。
  13. 前記位置判定手段は、電界の大きさの検出結果に応じて、前記電子機器が前記基準範囲内に位置するか否かを判定することを特徴とする請求項1乃至11の何れか1項に記載の給電装置。
  14. 無線により電子機器に給電を行う給電装置が実行する制御方法であって、
    前記電子機器が基準範囲内に位置するか否かを判定する位置判定ステップと、
    給電対象の電子機器以外の異物の検出結果に応じて給電手段の給電電力を制限する電力制限処理を行う電力制御ステップと、
    前記電子機器が前記基準範囲内に位置していない場合に、前記電力制限処理を行い、前記電子機器が前記基準範囲内に位置する場合には、前記電力制限処理を行わないよう制御する処理制御ステップと
    を含むことを特徴とする制御方法。
  15. コンピュータを、請求項1乃至13の何れか1項に記載の給電装置の各手段として機能させるためのプログラム。
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