JP2018137942A - Power feeding device, control method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、給電装置、制御方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to a power supply apparatus, a control method, and a program.
近年、コネクタで物理的に接続することなく非接触で電力を出力するための1次コイルをアンテナとして持つ給電装置と、給電装置から供給される電力を非接触で受けるための2次コイルをアンテナとして持つ電子機器とを含む給電システムが知られている。
このようなシステムにおいて、給電装置の1次コイルと電子機器の2次コイルとの間に意図しない物体が存在する場合に、その物体を異物として検出する技術がある(特許文献1)。異物を検出することで、金属物や受電非対応な電子機器に意図しない電力が加わることを防止することができる。
In recent years, a power feeding device having a primary coil as an antenna for outputting power without contact without being physically connected by a connector, and a secondary coil for receiving power supplied from the power feeding device without contact are antennas. There is known a power feeding system including an electronic device possessed as an electronic device.
In such a system, when there is an unintended object between the primary coil of the power supply apparatus and the secondary coil of the electronic device, there is a technique for detecting the object as a foreign object (Patent Document 1). By detecting the foreign matter, it is possible to prevent unintended power from being applied to a metal object or an electronic device that does not support power reception.
上述の特許文献1に開示された従来技術では、給電装置の送電部付近でのインピーダンスの変化を利用することで給電対象ではない異物が近傍にあるか否かを判断している。しかしながら、同一のアンテナで通信と給電とを行う場合、通信中はインピーダンスの変化が給電時よりも変動が大きいことがあるために異物を誤検出してしまう虞がある。
本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、給電装置と電子機器との通信中において異物の誤検出を抑制させることを目的とする。
In the prior art disclosed in
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to suppress erroneous detection of a foreign object during communication between a power feeding apparatus and an electronic device.
本発明は、電子機器に非接触により給電を行う給電手段と、前記電子機器と非接触により通信を行う通信手段と、前記給電手段と前記通信手段とを制御する制御手段と、を有する給電装置であって、前記制御手段は、前記電子機器に給電するときに前記通信手段による通信と前記給電手段による給電とを交互に行い、通信の前後における給電での整合状態に基づいて異物を検出するように制御することを特徴とする。 The present invention includes a power supply unit that supplies power to an electronic device without contact, a communication unit that performs communication without contact with the electronic device, and a control unit that controls the power supply unit and the communication unit. The control unit alternately performs communication by the communication unit and power supply by the power supply unit when supplying power to the electronic device, and detects a foreign object based on a matching state in power supply before and after communication. It is characterized by controlling as follows.
本発明によれば、給電装置と電子機器との通信中において異物の誤検出を抑制させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the misdetection of a foreign material can be suppressed during communication with an electric power feeder and an electronic device.
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、給電システム100の構成の一例を示す図である。
給電システム100は給電装置200と電子機器300とを有する。
給電装置200は非接触で電子機器300に対して給電と通信とを行う。給電装置200は電子機器300が所定の範囲内に存在しているか否かを検出するために、微弱な電力を一定間隔で出力する。給電装置200と電子機器300との間の距離が所定の範囲内である場合、給電装置200は給電アンテナを介して非接触により通信を行い、電子機器300が受電可能な機器であるか否かを判定する。給電装置200は電子機器300が受電可能な機器であると判定すると、給電アンテナを介して給電出力を開始して電子機器300に電力を供給する。このとき、給電装置200は電子機器300に対し、通信と給電とを時分割で交互に行う。なお、上述した所定の範囲とは、電子機器300が給電装置200と通信を行うことができる範囲である。
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
The
The
電子機器300は給電装置200の給電対象となる機器である。電子機器300は2次電池から供給される電力によって動作する。電子機器300は撮像装置や再生装置であってもよく、携帯電話やスマートフォンのような通信装置であってもよい。また、電子機器300は電池を含む電池パックであってもよい。また、電子機器300は2次電池を有しておらず、受電した電力のみで動作するマウスやスピーカであってもよい。
電子機器300は受電アンテナを介して給電装置200から出力される電力を非接触で受け付ける。
図1は、給電装置200に異物Aが近接した状態を示している。給電装置200に異物Aが近接すると、給電装置200は後述する方法で異物Aを検出して、給電出力を弱めたり、給電出力を停止したりして、異物Aに給電出力が伝わらないように制御する。
The
The
FIG. 1 shows a state in which a foreign object A is close to the
図2は、給電装置200および電子機器300の構成の一例を示す図である。
給電装置200は発振器201、電力送信回路202、整合検出回路203、整合回路204、CPU205、変復調回路206を有する。また、給電装置200は、タイマー207、給電アンテナ208、ROM209、RAM210、変換部211、記録部212、表示部213、操作部214を有する。また、記録部212は記録媒体212aを有する。ここで、発振器201、電力送信回路202、整合検出回路203、整合回路204、変復調回路206および給電アンテナ208は、給電手段あるいは通信手段の一例に対応する。また、CPU205は制御手段の一例に対応する。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
The
発振器201は、水晶振動子や水晶発振機等であり、予め定められた周波数で発振し、高周波信号を生成する。生成された高周波信号は、電力送信回路202へ供給され、AC電源から変換部211を介して供給される電力を基に増幅され、電子機器300に供給するための高周波電力となる。
電力送信回路202は、変換部211から供給される電力と、発振器201によって発振される周波数に応じて、給電アンテナ208を介して電子機器300に供給するための電力を生成する。電力送信回路202は、内部にFET等を有し、発振器201によって発振される周波数に応じて、電子機器300に供給するための電力を生成する。生成させる電力の制御は、例えば内部にFETを有する場合はFETのソース・ドレインの端子間に流れる電流を制御することにより行われる。なお、電力送信回路202によって生成された電力は、整合検出回路203と整合回路204を介して、給電アンテナ208に供給される。
ここで、電力送信回路202によって生成される電力には第1の電力と第2の電力とがある。第1の電力は通信電力であって、給電装置200が電子機器300を制御するためのコマンドを電子機器300に送信するための電力である。第2の電力は給電電力であって、第1の電力よりも大きい電力である。例えば、第1の電力は1W以下の電力であり、第2の電力は1W〜10Wまでの電力である。なお、給電装置200が第1の電力を電子機器300に供給している場合、給電装置200はコマンドを電子機器300に送信することができる。一方、給電装置200が第2の電力を電子機器300に供給している場合、給電装置200はコマンドを電子機器300に送信することができない。
The
The
Here, the power generated by the
また、第1の電力は、給電装置200のCPU205が電子機器300以外の機器に対してもコマンドを送信できるように設定することができる。CPU205は、電子機器300に供給する電力を第1の電力および第2の電力の何れか一つに切り替えるように電力送信回路202を制御する。
The first power can be set so that the
整合検出回路203は、電力送信回路202で生成した電力の進行波と給電アンテナ208からの反射波の電圧を測定して電圧定在波比を検出する。ここで、電圧定在波比(VSWR:Voltage Standing Wave Ratio)とは、進行波と反射波の電圧関係を示す数値であり、以下の式で表される。
The
なお、Z:アンテナ側インピーダンス、Zo:整合検出回路側インピーダンス、Vf:進行波の振幅電圧、Vr:反射波の振幅電圧である。
ここで、VSWRを検出することにより、インピーダンスのマッチングがとれているか否かを判定することができる。インピーダンスのマッチングがとれた状態では反射波の振幅電圧が0(ゼロ)となり、Z=ZoであるためにVSWRが1となる。
CPU205は整合検出回路203が検出した反射波の振幅電圧Vrを整合状態として検出し、整合状態に応じて異物Aを検出する。例えば、CPU205は反射波の振幅電圧Vrが1V以上の場合には異物Aが近傍に存在すると判定する。ここで、異物Aとは、給電対象ではない電子機器や金属やIDカード等であって、給電装置200からの給電出力によって意図しない影響を受けてしまう物をいう。なお、CPU205が検出する整合状態は、反射波の振幅電圧Vrに限られず、整合検出回路203が検出するVSWRの値や給電アンテナ208のインピーダンスの値であってもよい。CPU205は整合状態に応じて異物Aを検出し、異物Aが存在する場合には電力送信回路202を制御することで給電出力を弱めたり、停止したりする。
Here, Z: antenna side impedance, Zo: matching detection circuit side impedance, Vf: traveling wave amplitude voltage, and Vr: reflected wave amplitude voltage.
Here, by detecting VSWR, it can be determined whether or not impedance matching is achieved. In a state where impedance matching is achieved, the amplitude voltage of the reflected wave is 0 (zero), and VSWR is 1 because Z = Zo.
The
整合回路204は可変コンデンサ、可変コイル、可変抵抗等の素子で構成される。整合回路204はこれらの素子に応じて整合検出回路203側と給電アンテナ208との間のインピーダンスのマッチングを行う。
また、整合回路204は発振器201によって発振される周波数に応じて、給電アンテナ208と、CPU205により選択された給電対象となる電子機器300が有する受電アンテナ301との間で共振を行うための共振回路として機能する。ここで、給電装置200と電子機器300とが共振を行うための周波数を、以下では共振周波数fという。
共振周波数fとインダクタンスLとキャパシタンスCとの関係は以下の式で表される。
The
The
The relationship among the resonance frequency f, the inductance L, and the capacitance C is expressed by the following equation.
なお、Lは整合回路204のインダクタンス、Cは整合回路204のキャパシタンスである。整合回路204のインダクタンスとは整合回路204の可変コイル以外に給電アンテナ208等のインダクタンス成分も含んだインダクタンスをいう。また、キャパシタンスも同様に整合回路204の可変コンデンサ以外の給電アンテナ208等のキャパシタンス成分を含んだキャパシタンスをいう。なお、整合回路204は可変コンデンサ以外に更にコンデンサを有していてもよく、可変コイル以外に更にコイルを有していてもよく、可変抵抗以外に更に抵抗を有していてもよい。また、整合回路204は可変コンデンサ、可変コイル、可変抵抗の全てを有していなくてもよい。
Note that L is the inductance of the
CPU205は整合回路204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、発振器201によって発振される周波数で共振を調整する。更に、CPU205は整合回路204の可変コンデンサや可変コイルを制御し、整合検出回路203側と給電アンテナ208側とのインピーダンスをマッチングした状態となるように制御する。
なお、共振周波数fは、商用周波数である50/60Hzであってもよく、10〜数百kHzであってもよく、10MHz前後の周波数であってもよい。
The
The resonance frequency f may be a commercial frequency of 50/60 Hz, may be 10 to several hundred kHz, or may be a frequency around 10 MHz.
CPU205はAC電源と給電装置200とが接続されている場合、AC電源から変換部211を介して供給される電力によって給電装置200の各部を制御する。CPU205はROM209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って、給電装置200の各部の動作を制御する。また、CPU205は電力送信回路202を制御することにより電子機器300に供給する電力を制御する。また、CPU205は変復調回路206を制御することによりコマンドを電子機器300に送信する。
When the AC power supply and the
変復調回路206は電子機器300を制御するためのコマンドを電子機器300に送信するために、予め定められたプロトコルに応じて、電力送信回路202によって生成された電力の変調を行う。予め定められたプロトコルとは、例えば、RFID(Radio Frequency IDentification)等のISO/IEC 18092規格に準拠した通信プロトコルである。電力送信回路202によって発生された電力は変復調回路206によって、電子機器300と通信を行うためのコマンドとしてパルス信号に変換され、CPU205からの指示に応じて給電アンテナ208を介して電子機器300に送信される。また、予め定められたプロトコルは、NFC(Near Field Communication)の規格と互換性がある通信プロトコルであってもよい。
The
電子機器300に送信されたパルス信号は電子機器300により解析されることによって「1」の情報と「0」の情報とを含むビットデータとして検出される。なお、コマンドには宛先を識別するための識別情報およ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る。CPU205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206を制御することによって、電子機器300だけにコマンドを送信したり、電子機器300および電子機器300以外の機器に対してもコマンドを送信したりすることもできる。
The pulse signal transmitted to the
変復調回路206は電力送信回路202によって生成された電力を、振幅変位を利用したASK(Amplitude Shift Keying)変調によってパルス信号に変換する。ASK変調は振幅変位を利用した変調であり、ICカードと、ICカードと非接触により通信を行うカードリーダとの通信等で用いられる。変復調回路206は変復調回路206に含まれるアナログ乗算器や負荷抵抗をスイッチングさせることにより電力送信回路202によって生成された電力の振幅を変更することによってパルス信号に変更する。変復調回路206によって変更されたパルス信号は給電アンテナ208に供給され、コマンドとして電子機器300に送信される。変復調回路206はCPU205により所定の符合化方式による符合化されたデータを変調する。
The
また、変復調回路206は整合回路204において検出される給電アンテナ208に流れる電流の変化に応じて、電子機器300に送信したコマンドに対する電子機器300からのレスポンスを復調する。すなわち、変復調回路206は負荷変調方式によって電子機器300に送信したコマンドに対するレスポンスを電子機器300から受信することができる。変復調回路206は電子機器300から受信したレスポンスを復調してCPU205に送信する。
Further, the
タイマー207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207によって計測される時間に対する閾値はROM209に予め記憶されている。
給電アンテナ208は電力送信回路202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。給電アンテナ208は電子機器300に電力を供給したり、コマンドを送信したりする。また、給電アンテナ208は電子機器300からコマンドを受信したり、電子機器300に送信したコマンドに対するレスポンスや電子機器300から送信された情報を受信したりする。
The
The
ROM209は不揮発性メモリであって、給電装置200の各部の動作を制御するコンピュータプログラムおよ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、ROM209は表示部213に表示させるための映像データを記憶している。
RAM210は書き換え可能な揮発性メモリであって、一時的に給電装置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情報、変復調回路206によって電子機器300から受信された情報等を記憶する。
The
A
変換部211はAC電源と給電装置200とが接続されている場合、AC電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を適切な電圧値に変換して、CPU205や電力送信回路202を含む給電装置200全体に供給する。
記録部212は映像データや音声データ等のデータを記録媒体212aから読み出し、RAM210や表示部213に供給する。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、給電装置200に内蔵されていても、給電装置200に着脱可能であってもよい。
When the AC power source and the
The
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データ、RAM210から供給される映像データ、ROM209から供給される映像データ等の何れか一つの映像データを表示する。表示部213は記録媒体212aから読み出された映像データやROM209に予め記憶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は給電装置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、給電装置200を操作するための電源ボタン、給電装置200の動作モードを切り換えるモード切換ボタン、給電装置200の設定を変更するための設定変更ボタン等を有する。各ボタンはスイッチ、タッチパネル等により構成される。CPU205は操作部214を介して入力されたユーザの指示に基づいて給電装置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であってもよく、この場合にはCPU205はリモートコントローラから受信したリモコン信号に基づいて給電装置200を制御する。
The
The
また、給電装置200は、更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212によって記録媒体212aから読み出される音声データ、ROM209から供給される音声データ、RAM210から供給される音声データ等の何れか一つの音声データを出力する。
In addition, the
電子機器300は受電アンテナ301等を有する。受電アンテナ301は給電装置200から供給される電力を受け取るためのアンテナである。また、電子機器300は、給電装置200と同様に、整合回路、整流平滑回路、CPU等を有している。
The
なお、上述した給電システム100は、給電装置200が電磁界結合によって電子機器300に対して非接触で電力を供給するシステムにも適用できる。
また、上述した給電システム100は、給電アンテナ208として電極を給電装置200に設け、受電アンテナ301として電極を電子機器300に設けることにより、給電装置200が電界結合により電力を電子機器300に供給するシステムにも適用できる。
また、上述した給電システム100は、給電装置200が電磁誘導によって非接触で電子機器300に電力を供給するシステムにも適用できる。
Note that the above-described
In the above-described
The
また、上述した、給電アンテナ208および受電アンテナ301は、ヘリカルアンテナであってもよく、スパイラルアンテナであってもよく、メアンダラインアンテナ等の平面状のアンテナであってもよい。
また、上述した給電システム100では、給電装置200が電子機器300に対して非接触で電力を送信し、電子機器300が給電装置200から非接触で電力を受電するとしたが、「非接触」を「無線」や「無接点」と言い換えてもよい。
Further, the
In the
(給電装置による異物検出)
図3は、給電装置200による異物検出の処理の一例を示すフローチャートである。図3のフローチャートは、CPU205がROM209に記憶されたプログラムを読み出して、RAM210に展開することにより実現される。
ここで、給電装置200が通信と給電とを交互に行いながら電子機器300に給電する場合、通信中では負荷変動が大きくなる影響によって、異物の存在に関わらず整合状態が大きく変化してしまう。したがって、通信中では異物を誤検出してしまう虞がある。本実施形態の給電装置200は、通信中であっても近接する異物Aの誤検出を抑制させるために、通信の前後における給電での整合状態に基づいて異物Aを検出するように制御する。以下、具体的に、異物Aの誤検出を抑制させることができる処理について説明する。なお、以下では、整合状態として反射電力に関する値である反射波の振幅電圧Vrを用いる場合を例にして説明する。
(Foreign matter detection by power feeding device)
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a foreign object detection process performed by the
Here, when the
S301では、給電装置200のCPU205は機器の近接を検出したか否かを判定する。具体的に、CPU205は電力送信回路202を制御して、第1の電力よりも微弱な電力を給電アンテナ208から一定間隔で出力して、整合検出回路203のVSWRの値の変化に基づいて機器が近接しているか否かを判定する。なお、CPU205は電力送信回路202を制御して給電アンテナ208から出力する電力を第1の電力である通信電力に設定して出力し、変復調回路206を制御してコマンドを重畳してもよい。そして、CPU205はコマンドに対するレスポンスを検出することで機器の近接を検出してもよい。CPU205は機器の近接を検出したと判定した場合にはS302に進み、機器の近接を検出していないと判定した場合には機器の近接を検出したと判定するまでS301で待機する。
In step S <b> 301, the
S302では、CPU205は検出した機器と所定の通信プロトコルで通信を行う。具体的に、CPU205は電力送信回路202を制御して給電アンテナ208から出力する電力を第1の電力である通信電力に設定して出力し、変復調回路206を制御してコマンドを重畳する。CPU205は検出した機器から給電アンテナ208を介して受信したアナログ信号を変復調回路206によりデジタル化することでレスポンスを解析する。CPU205はレスポンスを解析することで検出した機器が給電対象となる電子機器300であるか否かの情報を取得することができる。その後、CPU205はS303に進む。
In step S302, the
S303では、CPU205は検出した機器との間で認証が成功したか否かを判定する。具体的には、CPU205はS302で取得した情報に基づいて機器が給電対象となる電子機器300であるか否かを判断し、判断結果に応じて認証が成功したか否かを判定する。CPU205は機器が給電対象となる電子機器300であると判断した場合には認証が成功したと判定してS304に進む。一方、CPU205は機器が給電対象となる電子機器ではないと判断した場合には認証が成功していないと判定してフローチャートを終了する。
なお、認証が成功していないと判定してフローチャートを終了する場合、CPU205は検出した機器との間で給電することなく通信のみを行うことができる。また、CPU205は検出した機器を異物と判定して、表示部213に異物Aが存在する旨を表示してもよい。
In step S303, the
When determining that the authentication has not been successful and ending the flowchart, the
S304では、CPU205は電子機器300に給電するために、電力送信回路202を制御して、給電アンテナ208から出力する電力を第2の電力である給電電力に設定して出力する。具体的には、CPU205は認証が成功した直後の給電電力として予め記憶された初期値、ここでは給電電力N(0)を出力する。この初期値は、例えばROM209に予め記憶されている。その後、CPU205はS305に進む。
S305では、CPU205は給電中において近接される異物Aの検出を開始する。具体的には、CPU205は整合検出回路203の反射波の振幅電圧Vrに基づいて給電中において近接する異物Aの検出を開始する。その後、CPU205はS306に進む。
In step S <b> 304, the
In step S <b> 305, the
S306では、CPU205はメインの異物検出の処理を行う。メインの異物検出の処理とは、給電中において近接する異物Aが検出する処理である。このメインの異物検出の処理を、図4のフローチャートを参照して説明する。
S401では、CPU205は整合検出回路203からの反射波の振幅電圧Vrを測定値iとして検出する。その後、CPU205はS402に進む。
S402では、CPU205は測定値iを検出してから一定期間後に、再び整合検出回路203からの反射波の振幅電圧Vrを測定値i+1として検出する。このように、CPU205は給電中において異なるタイミングで反射波の振幅電圧Vrを測定値として検出する。その後、CPU205はS403に進む。
In step S306, the
In step S <b> 401, the
In S402, the
S403では、CPU205は反射波の振幅電圧Vrの測定値iと測定値i+1との差分から差分値を算出する。その後、CPU205はS404に進む。
S404では、CPU205は算出した差分値に基づいて異物Aが存在するか否かを判定する。具体的には、CPU205は算出した差分値が閾値(例えば1V)以上であるか否かを判定する。閾値は、例えばROM209に予め記憶されている。異物Aが近接すると振幅電圧Vrが変化するため、CPU205は差分値が閾値以上である場合には異物Aが存在すると判定して、図3のフローチャートのS318に進む。一方、CPU205は差分値が閾値未満の場合には異物Aが存在しないと判定してS405に進む。
In S403, the
In S404, the
S405では、CPU205は給電期間が終了したか否を判定する。具体的には、CPU205は電力送信回路202の電力を第2の電力に切り替えたときにタイマー207を設定することでカウントを開始させ、タイマー207のカウント値が給電期間を経過したか否かを判定する。給電期間の値は、例えばROM209に予め記憶されている。ただし、給電期間の値は、電力送信回路202から供給する電力の大きさに応じて可変であってもよい。CPU205は給電期間が終了したと判定した場合にはS406に進む。一方、CPU205は給電期間が終了していないと判定した場合にはS401に戻り、再び反射波の振幅電圧Vrを測定値iとして検出する。CPU205はS401からS404までの処理を給電期間が終了するまで繰り返し行う。
In step S405, the
給電期間が終了した後、CPU205は通信を開始する前に給電の後処理としてS406からS409までを実行する。
S406では、CPU205は給電電力として設定していた給電電力N(0)の電力値を給電電力N−1として記憶する。すなわち、給電期間が既に終了しているために、CPU205は給電期間において設定していた給電電力が1つ前の給電電力であることを示すために給電電力N−1として記憶する。CPU205は給電電力N−1を、例えばRAM210に記憶する。その後、CPU205はS407に進む。
After the end of the power supply period, the
In S406, the
S407では、CPU205は電力送信回路202を制御して給電出力を停止する。なお、CPU205は電力の出力を全て停止するのでなく第1の電力である通信電力に設定して出力してもよい。その後、CPU205はS408に進む。
S408では、CPU205は整合検出回路203で検出した反射波の振幅電圧Vrの測定値のうち、測定値i+1を測定値i−1として記憶する。すなわち、給電期間が既に終了しているために、CPU205はS403において最後に検出した反射波の振幅電圧Vrの測定値i+1を過去の測定値であることを示すために測定値i−1として記憶する。CPU205は測定値i−1を、例えばRAM210に記憶する。その後、CPU205はS409に進む。
In step S407, the
In step S <b> 408, the
S409では、CPU205は反射波の振幅電圧Vrの測定番号をiに設定する。すなわち、CPU205は測定番号を現在の測定番号を意味するiに戻すことで、次の測定値の検出に備える。その後、CPU205はメインの異物検出の処理を終了して、図3のフローチャートのS307に進む。
In step S409, the
S307では、CPU205は第1の電力である通信電力に設定する前に、給電期間が終了したことに伴い異物検出の処理を停止する。例えば、CPU205は整合検出回路203で検出した反射波の振幅電圧Vrを測定値として検出しない、あるいは、測定値を記憶しないようにする。このように、異物検出の処理を停止するのは、電子機器300との通信中では負荷変動が大きくなる影響によって反射波の振幅電圧Vrが大きく変化してしまい、異物Aを誤検出してしまう虞があるためである。その後、CPU205はS308に進む。
S308では、CPU205は第1の電力である通信電力に設定して出力し、給電アンテナ208を介して電子機器300と通信を行う。このとき、CPU205は電子機器300の状態情報を受信する。状態情報とは、例えば、電子機器300が必要な電力情報、および、電子機器300が備える2次電池の残量情報等である。その後、CPU205はS309に進む。
In step S <b> 307, the
In step S <b> 308, the
S309では、CPU205は受信した電子機器300の状態情報に基づいて給電を継続するか否かを判定する。例えば、CPU205は受信した状態情報に必要電力がゼロである旨を示す情報が含まれている場合には、給電を継続しないと判定する。一方、CPU205は受信した状態情報に必要電力がゼロではない旨を示す情報が含まれている場合には、給電を継続すると判定する。CPU205は給電を継続しないと判定した場合にはフローチャートを終了する。一方、CPU205は給電を継続すると判定した場合にはS310に進む。
In step S <b> 309, the
S310では、CPU205は新たに給電を開始する。具体的には、CPU205は電力送信回路202を制御して、給電アンテナ208から出力する電力を第2の電力である給電電力に設定して出力する。このとき、CPU205は所定期間だけ、通信の前の給電における電力、すなわちS406において記憶した給電電力N−1に設定して出力する。すなわち、CPU205は通信の前後における給電の電力レベルが同一になるように制御する。このように、出力する電力を給電電力N−1にすることで、通信の前の給電において測定値i−1として検出したときの測定条件と同一にすることができる。その後、CPU205はS311に進む。
In S310, the
S311では、CPU205は異物Aの検出を再開する。具体的には、CPU205は整合検出回路203からの反射波の振幅電圧Vrの検出を開始する。その後、CPU205はS312に進む。
S312では、CPU205は整合検出回路203からの反射波の振幅電圧Vrを測定値iとして検出する。その後、CPU205はS313に進む。
S313では、CPU205は検出した測定値iと、通信する前の給電において検出した測定値i−1との差分から差分値を算出する。具体的には、CPU205はS408において記憶した測定値i−1を読み出し、読み出した測定値i−1と、S312で検出した測定値iとの差分から差分値を算出する。ここで、S310において測定値iと測定値i−1とを検出したときの測定条件を同一にしているために、S308の通信中に異物Aが近接していなければ、反射波の振幅電圧Vrとしての測定値iは測定値i−1と同じ値となる。一方、S308の通信中に異物Aが近接していると、反射波の振幅電圧Vrとしての測定値iは測定値i−1と異なる値となり、通信中において異物Aが近接したと推定できる。このように、負荷変動が大きくなる通信中では反射波の振幅電圧Vrを測定値として検出せず、通信の前後の給電での反射波の振幅電圧Vrを測定値として検出して、測定値の変化に基づいて異物Aが近接したかを判定する。
In step S <b> 311, the
In step S312, the
In step S313, the
S314では、CPU205は算出した差分値に基づいて異物Aが存在するか否かを判定する。具体的には、CPU205は算出した差分値が閾値(例えば1V)以上であるか否かを判定する。この閾値は、第1閾値の一例に対応し、例えばROM209に予め記憶されている。CPU205は差分値が閾値以上である場合には通信中において異物Aが近接したと判定してS318に進む。一方、CPU205は差分値が閾値未満の場合には通信中において異物Aが近接していないと判定してS315に進む。
In S314, the
S315では、CPU205は反射波の振幅電圧Vrの測定番号をiに設定する。このように測定番号をiに戻すのは、S311からS314までが通信中における異物検出の処理であったのに対してS315以降が新たな給電における異物検出の処理のためである。
S316では、CPU205は電力送信回路202を制御して、給電アンテナ208から出力する電力を給電電力N−1から給電電力Nに設定して出力する。具体的には、CPU205はS308において受信した電子機器300の状態情報に基づいて給電電力Nを設定する。例えば、状態情報に1Wの電力が更に必要である旨を示す情報が含まれている場合、CPU205は給電電力N−1よりも1W分、大きい電力を出力するように電力送信回路202を制御する。その後、CPU205は給電におけるメインの異物検出の処理であるS317に進む。
S317のメインの検出処理は、図4のフローチャートに示すメインの異物検出の処理と同様である。
In S315, the
In step S316, the
The main detection process of S317 is the same as the main foreign object detection process shown in the flowchart of FIG.
S318では、CPU205は電力送信回路202を制御して、給電電力の出力を停止する。ここでは、S404およびS314において、異物Aがあると判定されていることから、給電電力の出力を停止することで異物Aに電力が加わることを防止する。
S319では、CPU205は異物Aがある旨を報知する。具体的には、CPU205は表示部213に異物Aがある旨を表示したり、給電が停止している旨を表示したりする。したがって、ユーザは給電装置200からの報知により、給電装置200に近接させた機器が受電非対応な機器であることや、金属物を近接させたことで給電が停止していること等を認識することができる。
その後、図3のフローチャートの異物検出の処理を終了する。
In step S <b> 318, the
In S319, the
Thereafter, the foreign object detection process in the flowchart of FIG. 3 is terminated.
(電力レベルの時間変化)
次に、給電装置200が出力する電力レベルの時間変化について説明する。
図5は、給電装置200が出力する電力レベルの時間変化の一例を示す図である。縦軸が電力レベルであり、横軸が時間経過である。ここでは、通信期間、給電期間、および、通信前後の所定期間も示している。
図5に示すように、最初は通信期間であるために電力レベルが第1の電力である通信電力となる。この通信期間は、S302の通信処理の期間に相当する。
次は、給電期間であるために電力レベルが第2の電力である給電電力となる。この給電期間は最初の給電期間であり、S304において初期値の電力が出力される。
次は、給電期間から再び通信期間に移行する前の期間(通信前の所定期間)であり、反射波の振幅電圧Vrを測定値i+1として測定する測定期間である。この測定期間は、S402を実行する期間に相当し、通信の直前の第2所定期間の一例に対応する。
(Power level over time)
Next, the time change of the power level output from the
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a temporal change in the power level output from the
As shown in FIG. 5, since the communication period is initially set, the power level is communication power that is the first power. This communication period corresponds to the communication processing period of S302.
Next, since it is a power supply period, the power level becomes the power supply that is the second power. This power supply period is the first power supply period, and initial power is output in S304.
Next is a period before the transition from the power supply period to the communication period (predetermined period before communication), and a measurement period in which the amplitude voltage Vr of the reflected wave is measured as the measured value i + 1. This measurement period corresponds to a period during which S402 is executed, and corresponds to an example of a second predetermined period immediately before communication.
次は、再び通信期間であるために電力レベルが第1の電力である通信電力となる。この通信期間は、S308の通信処理の期間に相当する。
次は、通信期間から再び給電期間に移行した後の期間(通信後の所定期間)であり、電力レベルが第2の電力の給電電力として、通信前の給電期間における電力レベルと同一の値である。この期間は、S310からS314までの期間に相当し、通信中において異物Aを検出する期間である。また、この期間は、通信の直後の第1所定期間の一例に対応する。
次は、所定期間後の給電期間であり、電力レベルが通信期間において電子機器300が要求した電力レベルに上昇している。この期間は、S316を実行する期間に相当する。
Next, since it is the communication period again, the power level becomes the communication power which is the first power. This communication period corresponds to the communication processing period of S308.
Next is a period after the transition from the communication period to the power supply period (a predetermined period after communication), and the power level is the same as the power level in the power supply period before communication as the power supply power of the second power. is there. This period corresponds to the period from S310 to S314, and is a period during which the foreign object A is detected during communication. This period corresponds to an example of a first predetermined period immediately after communication.
Next is a power supply period after a predetermined period, and the power level has increased to the power level requested by the
次は、給電期間から再び通信期間に移行する前の期間(通信前の所定期間)であり、反射波の振幅電圧Vrを測定値i+1として測定する測定期間である。
以降も同様に、給電装置200は電子機器300を給電する場合に、給電と通信とを交互に繰り返す。また、給電装置200は通信後の所定時間と通信前の給電期間とで電力レベルが同一になるように制御して通信中において近接する異物Aを検出する。
Next is a period before the transition from the power supply period to the communication period (predetermined period before communication), and a measurement period in which the amplitude voltage Vr of the reflected wave is measured as the measured value i + 1.
Similarly, the
以上のように本実施形態では、通信中は整合状態が大きく変化してしまい異物を誤検出してしまう虞がある点に着目し、通信中での整合状態ではなく通信の前後における給電での整合状態に基づいて異物を検出する。給電時の整合状態は通信時の整合状態よりも安定していることから、通信の前後における給電での整合状態に基づいて異物を検出することで通信中であっても異物の誤検出を抑制させることができ、精度の高い検出が可能である。 As described above, in this embodiment, paying attention to the possibility that the alignment state changes greatly during communication and a foreign object may be erroneously detected. Foreign matter is detected based on the alignment state. Since the matching state during power supply is more stable than the matching state during communication, detecting foreign objects based on the matching state during power supply before and after communication prevents false detection of foreign objects even during communication. Therefore, highly accurate detection is possible.
また、本実施形態では、通信の後の給電における給電出力を、通信の前の給電における給電出力と同一になるように制御し、給電出力が同一であるときの通信の前後における給電での整合状態に基づいて異物を検出する。このように、通信の前後の給電における給電出力を同一にすることで、通信の前後の給電における測定条件を同一にすることができる。したがって、通信の後の給電での整合状態は、通信の前の給電での整合状態との間での測定条件の相違による影響が排除されているために、異物による影響が反映された整合状態を取得することができる。 Further, in the present embodiment, the power feeding output in power feeding after communication is controlled to be the same as the power feeding output in power feeding before communication, and matching in power feeding before and after communication when the power feeding output is the same. Foreign matter is detected based on the state. Thus, by making the power supply output in the power feeding before and after the communication the same, the measurement conditions in the power feeding before and after the communication can be made the same. Therefore, the matching state in the power feeding after communication excludes the influence due to the difference in measurement conditions from the matching state in power feeding before communication. Can be obtained.
なお、本実施形態では、通信の前後の給電において反射波の振幅電圧Vrを測定する回数が1回である場合について説明したが、この場合に限られず、複数回であってもよい。複数回の場合、CPU205は複数の測定値の平均値を算出し、通信の前後の給電における平均値同士の差分を差分値として算出してもよい。
また、本実施形態において、CPU205は図5に示す通信後の所定期間の長さを、給電出力の大きさに応じて設定してもよい。このように通信後の所定期間の長さを変えるのは、給電出力の大きさに応じて給電出力が安定する時間が異なるためである。例えば、CPU205は、給電出力が大きいほど、所定期間を長くすることができる。このとき、CPU205は所定期間を長くすることに応じて反射波の振幅電圧Vrを測定する回数を増やしてもよい。この場合、CPU205は測定値のうち最大と最小とを除いた測定値の平均値を測定値として検出することができる。
また、本実施形態において、CPU205は図5に示す通信前の所定期間と、通信後の所定期間とを同じ期間(あるいは同じ測定回数)になるように設定しているが、異なっていてもよい。
In the present embodiment, the case where the number of times of measuring the amplitude voltage Vr of the reflected wave in the power feeding before and after the communication has been described is one time. However, the number of times is not limited to this case, and may be a plurality of times. In the case of multiple times, the
In this embodiment, the
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、通信中に異物検出の処理を停止する場合について説明したが、この場合に限られず、通信中であっても異物検出の処理を実行してもよい。この場合、CPU205は通信中であっても図4のフローチャートのS401からS404までの処理のように、異なるタイミングで算出した測定値の差分値に基づいて異物を検出することができる。ただし、上述したように、通信中では負荷変動が大きくなる影響によって、異物Aを誤検出してしまう虞がある。したがって、CPU205は、差分値と比較する閾値を給電中に用いる閾値よりも大きい閾値(例えば2.5V)に設定して、異物を誤検出しないようにする。この閾値は、第2閾値の一例に対応し、第1閾値よりも絶対値が大きい値である。したがって、検出率は低くなるものの通信中であっても誤検出をしないように異物Aを検出することができる。
In the present embodiment, the case where the foreign object detection process is stopped during communication has been described. However, the present invention is not limited to this case, and the foreign object detection process may be executed even during communication. In this case, the
以上、本発明を上述した実施形態と共に説明したが、本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
<他の実施形態>
本発明は、上述の実施例の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。
As mentioned above, although this invention was demonstrated with embodiment mentioned above, this invention is not limited only to embodiment mentioned above, A change etc. are possible within the scope of the present invention.
<Other embodiments>
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program This process can be realized. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
100:給電システム 200:給電装置 202:電力送信回路 203:整合検出回路 204:整合回路 205:CPU 208:給電アンテナ 300:電子機器 A:異物 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Feeding system 200: Feeding apparatus 202: Power transmission circuit 203: Matching detection circuit 204: Matching circuit 205: CPU 208: Feeding antenna 300: Electronic device A: Foreign object
Claims (13)
前記電子機器と非接触により通信を行う通信手段と、
前記給電手段と前記通信手段とを制御する制御手段と、を有する給電装置であって、
前記制御手段は、
前記電子機器に給電するときに前記通信手段による通信と前記給電手段による給電とを交互に行い、通信の前後における給電での整合状態に基づいて異物を検出するように制御することを特徴とする給電装置。 A power supply means for supplying power to the electronic device without contact;
Communication means for performing non-contact communication with the electronic device;
A power supply apparatus having control means for controlling the power supply means and the communication means,
The control means includes
When power is supplied to the electronic device, communication by the communication unit and power supply by the power supply unit are alternately performed, and control is performed so that foreign matter is detected based on a matching state in power supply before and after communication. Power supply device.
前記通信の後の給電における給電出力を、前記通信の前の給電における給電出力と同一になるように制御し、前記給電出力が同一であるときの前記通信の前後における給電での整合状態に基づいて異物を検出するように制御することを特徴とする請求項1に記載の給電装置。 The control means includes
The power supply output in the power supply after the communication is controlled to be the same as the power output in the power supply before the communication, and based on the matching state in the power supply before and after the communication when the power supply output is the same The power supply device according to claim 1, wherein the power supply device is controlled to detect foreign matter.
前記通信の直後の第1所定期間の給電における給電出力を、前記通信の直前の第2所定期間の給電における給電出力と同一になるように制御し、前記第1所定期間における給電での整合状態と、前記第2所定期間における給電での整合状態とに基づいて異物を検出するように制御することを特徴とする請求項1または2に記載の給電装置。 The control means includes
The power supply output in the power supply in the first predetermined period immediately after the communication is controlled to be the same as the power output in the power supply in the second predetermined period immediately before the communication, and the matching state in the power supply in the first predetermined period 3. The power feeding device according to claim 1, wherein control is performed so that foreign matter is detected based on a matching state in power feeding during the second predetermined period.
前記第1所定期間が経過した後に給電出力を変更するように制御することを特徴とする請求項3に記載の給電装置。 The control means includes
The power feeding apparatus according to claim 3, wherein the power feeding output is controlled to change after the first predetermined period has elapsed.
前記同一になるように制御する給電出力の大きさに応じて前記第1所定期間の長さを設定するように制御することを特徴とする請求項3または4に記載の給電装置。 The control means includes
5. The power feeding apparatus according to claim 3, wherein control is performed such that the length of the first predetermined period is set in accordance with the magnitude of the power feeding output that is controlled to be the same. 6.
前記給電手段により最初の給電における給電出力を予め決められた初期値に設定し、前記最初の給電を経て次の給電における前記第1所定期間の給電出力を前記初期値と同一になるように制御することを特徴とする請求項3ないし5の何れか1項に記載の給電装置。 The control means includes
The power supply means sets the power supply output in the first power supply to a predetermined initial value and controls the power supply output in the first predetermined period in the next power supply to be the same as the initial value after the first power supply. The power feeding device according to claim 3, wherein the power feeding device is a power feeding device.
前記通信手段により通信している通信期間では整合状態に基づいた異物の検出を停止するように制御することを特徴とする請求項1ないし6の何れか1項に記載の給電装置。 The control means includes
The power supply apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein control is performed such that detection of a foreign object based on a matching state is stopped during a communication period in which communication is performed by the communication unit.
前記通信手段により通信している通信期間でも整合状態に基づいた異物の検出をするように制御することを特徴とする請求項1ないし6の何れか1項に記載の給電装置。 The control means includes
The power feeding device according to any one of claims 1 to 6, wherein control is performed so that foreign matter is detected based on a matching state even during a communication period in which communication is performed by the communication unit.
前記通信の前後における給電での整合状態の変化が第1閾値以上である場合、または、前記通信期間での整合状態の変化が第2閾値以上である場合に、異物を検出するように制御し、
前記第2閾値は、前記第1閾値よりも大きい値であることを特徴とする請求項8に記載の給電装置。 The control means includes
Control is performed to detect a foreign object when the change in the matching state in the power feeding before and after the communication is greater than or equal to the first threshold, or when the change in the matching state during the communication period is greater than or equal to the second threshold. ,
The power supply apparatus according to claim 8, wherein the second threshold is a value larger than the first threshold.
前記給電手段により給電している給電期間でも整合状態に基づいた異物の検出をするように制御することを特徴とする請求項1ないし9の何れか1項に記載の給電装置。 The control means includes
The power supply device according to any one of claims 1 to 9, wherein control is performed so that foreign matter is detected based on a matching state even during a power supply period in which power is supplied by the power supply means.
前記電子機器と非接触により通信を行う通信手段と、
前記給電手段と前記通信手段とを制御する制御手段と、を有する給電装置の制御方法であって、
前記制御手段は、
前記電子機器に給電するときに前記通信手段による通信と前記給電手段による給電とを交互に行い、通信の前後における給電での整合状態に基づいて異物を検出するように制御することを特徴とする給電装置の制御方法。 A power supply means for supplying power to the electronic device without contact;
Communication means for performing non-contact communication with the electronic device;
A control means for controlling the power supply means and the communication means, and a control method of a power supply apparatus comprising:
The control means includes
When power is supplied to the electronic device, communication by the communication unit and power supply by the power supply unit are alternately performed, and control is performed so that foreign matter is detected based on a matching state in power supply before and after communication. Control method of power supply device.
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