JP2021040450A - 受電装置、受電装置の制御方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】無線電力伝送における利便性を向上させる技術を提供する。【解決手段】送電中に受電装置とは異なる物体の検出処理を行う送電装置から無線で受電を行う受電装置は、受電装置における消費電力が所定の期間において安定しているかを判定し、消費電力が所定の期間において安定していると判定された場合に、消費電力が安定していると判定された状態での受電装置における受電電力の値を含む情報を送電装置に送信する。【選択図】図５

Description

本発明は、無線電力伝送システムに関するものである。

近年、無線電力伝送システムの技術開発が広く行われている。標準化団体Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ（ＷＰＣ）は、無線充電のための規格（ＷＰＣ規格）を策定している。ＷＰＣ規格に準拠した無線充電では、例えば受電装置を送電装置上に置くことで充電が可能となる。ただし、送電装置と受電装置間や、あるいは送電装置／受電装置の近傍に導電性の異物（導電性の金属片など）が置かれると、異物が発熱し危険性が高まり、また、送電効率が下がるという課題がある。そのため、送電装置による送電の際またはその前に、異物を適切に検出する必要がある。

特許文献１では、送電装置が、受電装置から送信される受電電力の値と送電出力の差分である実際の電力損失値と、事前に算出された推定の電力損失値との差が閾値以上となった場合に、異物を検出する方法が開示されている。ここで、送電装置は推定の電力損失値を、受電装置から通知される軽負荷状態と負荷接続状態の２点の受電電力における実際の電力損失値に基づき、算出する。

特開２０１７−７００７４号公報

受電装置としては、例えばスマートフォンが挙げられる。スマートフォンは、ユーザによる使用だけでなく、バックグランドで実施される定期的なシステム更新、アプリケーションの更新等が発生し、その電力の消費状態は一定ではない。従って、送電装置に通知するための、受電装置（すなわち、スマートフォン）の負荷接続状態での受電電力は、通知するタイミングによって大きく異なり得る。よって、受電装置の電力の消費状態によっては、送電装置は異物検出のための電力損失を正しく推定できない可能性がある。その結果、異物の検出精度が下がるという懸念がある。その結果、誤検出による充電停止や、存在する異物を検出できないことによる温度上昇等が発生する等、利便性が低下する諸問題が生じうる。

本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、無線電力伝送における利便性を向上させる技術を提供する。

上記目的を達成するための一手段として、本発明の受電装置は以下の構成を有する。すなわち、送電中に受電装置とは異なる物体の検出処理を行う送電装置から無線で受電を行う受電装置であって、前記受電装置における消費電力が所定の期間において安定しているかを判定する判定手段と、前記判定手段により消費電力が前記所定の期間において安定していると判定された場合に、当該消費電力が安定していると判定された状態での前記受電装置における受電電力の値を含む第１の情報を前記送電装置に送信する送信手段と、を有する。

本発明によれば、無線電力伝送における利便性を向上させることが可能となる。

無線充電システム（無線電力伝送システム）の構成例を示す図。 受電装置の構成例を示すブロック図。 送電装置の構成例を示すブロック図。 送電装置により実行される処理を示すフローチャート。 受電装置により実行される処理を示すフローチャート。 送電装置と受電装置の動作シーケンス図。 受電装置（スマートフォン）の消費電力と時間の特性の一例を示す図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

［システムの構成］
図１に本実施形態による無線充電システム（無線電力伝送システム）の構成例を示す。本システムは、一例において、受電装置１０１と送電装置１０２を含んで構成される。以下では、受電装置１０１をＲＸと呼び、送電装置１０２をＴＸと呼ぶ場合がある。ＲＸは、ＴＸから受電して内蔵バッテリに充電を行う電子機器である。ＴＸは、充電台１０３に載置されたＲＸに対して無線で送電する電子機器である。ＲＸは、ＴＸから範囲１０４において受電することが可能である。ＲＸの一例はスマートフォンであり、ＴＸの一例はそのスマートフォンを充電するためのアクセサリ機器である。なお、ＲＸとＴＸは、ハードディスク装置やメモリ装置などの記憶装置であってもよいし、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの情報処理装置であってもよい。また、ＲＸとＴＸは、例えば、撮像装置（カメラやビデオカメラ等）やスキャナ等の画像入力装置であってもよいし、プリンタやコピー機、プロジェクタ等の画像出力装置であってもよい。また、ＴＸがスマートフォンであってもよい。この場合、ＲＸは、別のスマートフォンでもよいし、無線イヤホンであってもよい。また、ＲＸは、自動車であってもよい。また、ＴＸは、自動車内のコンソール等に設置される充電器であってもよい。また、ＲＸとＴＸは、無線充電以外のアプリケーションを実行する機能を有してもよい。

本システムは、ＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）が規定する無線充電のための規格（ＷＰＣ規格）に基づいて、無線充電のための電磁誘導方式を用いた無線電力伝送を行うものとする。すなわち、ＲＸとＴＸは、ＲＸの受電コイルとＴＸの送電コイルとの間で、ＷＰＣ規格に基づく無線充電のための無線電力伝送を行う。なお、無線電力伝送方式は、ＷＰＣ規格で規定された方式に限られず、他の電磁誘導方式、磁界共鳴方式、電界共鳴方式、マイクロ波方式、レーザー等を利用した方式であってもよい。また、本実施形態では、無線電力伝送が無線充電に用いられるものとするが、無線充電以外の用途で無線電力伝送が行われてもよい。

ＷＰＣ規格では、ＲＸがＴＸから受電する際に保証される電力の大きさがＧｕａｒａｎｔｅｅｄ Ｐｏｗｅｒ（保証電力）（以下、「ＧＰ」と呼ぶ。）と呼ばれる値によって規定される。ＧＰは、例えばＲＸとＴＸの位置関係が変動して受電コイルと送電コイルとの間の送電効率が低下したとしても、ＲＸ内の負荷（充電用の回路等）へ出力されることが保証される電力値を示す。例えばＧＰが５ワットの場合、受電コイルと送電コイルの位置関係が変動して送電効率が低下したとしても、ＴＸは、ＲＸ内の負荷へ５ワットを出力することができるように制御して送電を行う。

本実施形態によるＲＸとＴＸは、ＷＰＣ規格に基づく送受電制御のための通信と、機器認証のための通信とを行う。ここで、送受電制御のための通信について説明する。ＷＰＣ規格では、電力伝送が実行されるＰｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズと、電力伝送が行われる前のフェーズとを含んだ、複数のフェーズが規定される。

電力伝送が行われる前のフェーズは、（１）Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズ、（２）Ｐｉｎｇフェーズ、（３）Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎフェーズ、（４）Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズ、（５）Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズを含む。
（１）Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズでは、ＴＸが、Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを間欠送信し、送電可能範囲内に物体が存在すること（例えば充電台１０３に受電装置１０１や導体片等が載置されたこと）を検出する。
（２）Ｐｉｎｇフェーズでは、ＴＸが、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを送信し、そのＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを受信したＲＸからの応答を受信することにより、検出された物体がＲＸであることを認識する。
（３）Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎフェーズでは、ＲＸが識別情報と能力情報をＴＸへ通知する。
（４）Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズでは、ＲＸが要求するＧＰの値やＴＸの送電能力等に基づいてＧＰの値を決定する。
（５）Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズでは、ＷＰＣ規格に基づいて、ＲＸが受電電力値をＴＸへ通知し、ＴＸが送電中に異物検出処理を行うための調整を行う。

実際の電力伝送が実行されるＰｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズでは、送電の継続、およびエラーや満充電による送電停止等のための制御を行う。

ＴＸとＲＸは、これらの送受電制御のための通信を、ＷＰＣ規格に基づいて無線電力伝送と同じアンテナ（コイル）を用いて信号を重畳するインバンド（Ｉｎ−ｂａｎｄ）通信により行う。なお、ＴＸとＲＸとの間で、ＷＰＣ規格に基づくインバンド通信が可能な範囲は、送電可能範囲とほぼ同様である。すなわち、図１において、範囲１０４は、ＴＸとＲＸの送受電コイルにより無線電力伝送とインバンド通信が可能な範囲を表している。なお、以下の説明において、ＲＸが「載置された」とは、ＲＸが範囲１０４の内側に進入したことを意味し、実際には充電台１０３の上にＲＸが載置されない状態をも含むものとする。

ＴＸとＲＸは、無線電力伝送と異なるアンテナ（コイル）を用いて、送受電制御のための通信（アウトオブバンド（Ｏｕｔ−ｏｆ−ｂａｎｄ）通信）を行ってもよい。無線電力伝送と異なるアンテナ（コイル）を用いる通信の一例としては、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ規格に準拠する通信方式が挙げられる。また、ＩＥＥＥ８０２．１１規格シリーズの無線ＬＡＮ（例えばＷｉ−Ｆｉ（登録商標））、ＺｉｇＢｅｅ、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）等の他の通信方式によって行われてもよい。無線電力伝送と異なるアンテナ（コイル）を用いる通信は、無線電力伝送で用いられる周波数とは異なる周波数により行われるようにしてもよい。

［装置の構成］
続いて、本実施形態による受電装置１０１（ＲＸ）と送電装置１０２（ＴＸ）の構成について説明する。なお、以下で説明する構成は一例に過ぎず、説明される構成の一部（場合によっては全部が）他の同様の機能を果たす他の構成と置き換えられ又は省略されてもよく、さらなる構成が説明される構成に追加されてもよい。さらに、以下の説明で示される１つのブロックが複数のブロックに分割されてもよいし、複数のブロックが１つのブロックに統合されてもよい。

図２は、本実施形態による受電装置１０１（ＲＸ）の構成例を示す図である。制御部２０１は、例えばメモリ２０９に記憶されている制御プログラムを実行することにより、ＲＸの全体を制御する。制御部２０１は、一例において、ＲＸにおける機器認証と受電に必要な制御を行う。制御部２０１は、無線電力伝送以外のアプリケーションを実行するための制御を行ってもよい。制御部２０１は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の１つ以上のプロセッサを含んで構成される。なお、制御部２０１は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の特定の処理に専用のハードウェアや、所定の処理を実行するようにコンパイルされたＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）等のアレイ回路を含んで構成されてもよい。

制御部２０１は、各種処理を実行中に記憶しておくべき情報をメモリ２０９に記憶させる。また、制御部２０１は、タイマ２１０を用いて時間を計測しうる。更には、制御部２０１は、後述する測定部２１２の測定結果に基づいて、通信部２０６、タイマ２１０、測定部２１２に対して制御を行う。

バッテリ２０２は、ＲＸ全体に対して、制御と受電と通信に必要な電力を供給する。また、バッテリ２０２は、受電コイル２０５を介して受電された電力を蓄電する。受電コイル２０５において、ＴＸの送電コイル３０５から放射された電磁波により誘導起電力が発生し、受電部２０３は、受電コイル２０５において発生した電力を取得する。

受電部２０３は、受電コイル２０５において電磁誘導により生じた交流電力を取得する。そして、受電部２０３は、交流電力を直流または所定周波数の交流電力に変換して、バッテリ２０２を充電するための処理を行う充電部２１１に電力を出力する。すなわち、受電部２０３は、ＲＸにおける負荷に対して電力を供給する。上述のＧＰは、受電部２０３から出力されることが保証される電力量である。

検出部２０４は、ＲＸがＴＸから受電可能な範囲１０４に載置されているか否かの検出を行う。検出部２０４は、例えば、受電部２０３が受電コイル２０５を介してＷＰＣ規格に従うＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを受電した時の受電コイル２０５の電圧値または電流値を検出する。そして、検出部２０４は、例えば、検出した電圧値が所定の電圧閾値を下回る場合、又は、検出した電流値が所定の電流閾値を超える場合に、ＲＸが範囲１０４に載置されていると判定し得る。

通信部２０６は、ＴＸとの間で、インバンド通信（ＷＰＣ規格に基づいて無線電力伝送と同じアンテナ（コイル）を用いて信号を重畳する通信）によって、上述のようなＷＰＣ規格に基づく制御通信を行う。通信部２０６は、受電コイル２０５から入力された電磁波を復調することにより、ＴＸから送信された情報を取得する。通信部２０６は、更にその電磁波を負荷変調することでＴＸへ送信すべき情報を電磁波に重畳することにより、ＴＸとの間で通信を行う。すなわち、通信部２０６による通信は、ＴＸの送電コイル３０５（図３）からの送電に重畳されて行われ得る。また、通信部２０６は、ＴＸとの間で、アウトオブバンド通信を行ってもよい。

表示部２０７は、視覚的、聴覚的、触覚的等の任意の手法で、ユーザに対して情報を提示する。表示部２０７は、例えば、ＲＸの状態や、図１のようなＴＸおよびＲＸを含む無線電力伝送システムの状態を、ユーザに通知する。表示部２０７は、例えば、液晶ディスプレイやＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、スピーカ、振動発生回路、その他の通知デバイスを含んで構成される。

操作部２０８は、ユーザからのＲＸに対する操作を受け付ける受付機能を有する。操作部２０８は、例えば、ボタンやキーボード、マイク等の音声入力デバイス、加速度センサやジャイロセンサ等の動き検出デバイス、又はその他の入力デバイスを含んで構成される。なお、タッチパネルのように、表示部２０７と操作部２０８とが一体化されたデバイスが用いられてもよい。

メモリ２０９は、各種情報を記憶する。なお、メモリ２０９は、制御部２０１と異なる機能部によって得られた情報を記憶してもよい。タイマ２１０は、例えば起動された時刻からの経過時間を測定するカウントアップタイマや、設定された時間からカウントダウンするカウントダウンタイマ等によって、計時を行う。測定部２１２はＲＸ全体の消費電力を測定し、ある一定期間内における最大消費電力、最小消費電力を計測可能とする。

図３は、本実施形態による送電装置１０２（ＴＸ）の構成例を示す図である。制御部３０１は、例えばメモリ３０９に記憶されている制御プログラムを実行することにより、ＴＸの全体を制御する。制御部３０１は、一例において、ＴＸにおける機器認証と送電に必要な制御とを行う。

制御部３０１は、無線電力伝送以外のアプリケーションを実行するための制御を行ってもよい。制御部３０１は、例えばＣＰＵやＭＰＵ等の１つ以上のプロセッサを含んで構成される。なお、制御部３０１は、ＡＳＩＣ等の特定の処理に専用のハードウェアや、所定の処理を実行するようにコンパイルされたＦＰＧＡ等のアレイ回路を含んで構成されてもよい。制御部３０１は、各種処理を実行中に記憶しておくべき情報をメモリ３０９に記憶させる。また制御部３０１は、タイマ３１０を用いて時間を計測し得る。電源部３０２は、ＴＸ全体に対して、制御と送電と通信に必要な電力を供給する。電源部３０２は、例えば、商用電源またはバッテリである。

送電部３０３は、電源部３０２から入力される直流又は交流電力を、無線電力伝送に用いる周波数帯の交流周波数電力に変換する。さらにその交流周波数電力を送電コイル３０５へ入力することによって、ＲＸに受電させるための電磁波を発生させる。なお、送電部３０３によって生成される交流電力の周波数は数百ｋＨｚ（例えば、１１０ｋＨｚ〜２０５ｋＨｚ）程度である。

送電部３０３は、制御部３０１の指示に基づいて、ＲＸに送電を行うための電磁波を送電コイル３０５から出力させるように、交流周波数電力を送電コイル３０５へ入力する。また、送電部３０３は、送電コイル３０５に入力する電圧（送電電圧）または電流（送電電流）を調節することにより、出力させる電磁波の強度を制御する。送電電圧または送電電流を大きくすると電磁波の強度が強くなり、送電電圧または送電電流を小さくすると電磁波の強度が弱くなる。また、送電部３０３は、制御部３０１の指示に基づいて、送電コイル３０５からの送電が開始または停止されるように、交流周波数電力の出力制御を行う。

検出部３０４は、範囲１０４に物体が存在する載置されているかを検出する。検出部３０４は、例えば、送電部３０３が、送電コイル３０５を介してＷＰＣ規格のＡｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを送電した時の送電コイル３０５の電圧値または電流値を検出する。そして、検出部３０４は、電圧が所定電圧値を下回る場合又は電流値が所定電流値を超える場合に、範囲１０４に物体が存在すると判定し得る。なお、この物体がＲＸであるかその他の異物であるかは、続いて通信部３０６によってインバンド通信で送信されるＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇに対して所定の応答を受信した場合に、その物体がＲＸであると判定される。

通信部３０６は、ＲＸとの間で、インバンド通信によって、上述のようなＷＰＣ規格に基づく制御通信を行う。通信部３０６は、送電コイル３０５から出力される電磁波を変調して、ＲＸへ情報を伝送する。また、通信部３０６は、送電コイル３０５から出力されてＲＸにおいて変調された電磁波を復調してＲＸが送信した情報を取得する。すなわち、通信部３０６で行う通信は、送電コイル３０５からの送電に重畳されて行われる。また、通信部３０６は、ＲＸとの間で、アウトオブバンド通信を行ってもよい。

表示部３０７は、視覚的、聴覚的、触覚的等の任意の手法で、ユーザに対して情報を提示する。表示部３０７は、例えば、ＴＸの状態や、図１のようなＴＸとＲＸとを含む無線電力伝送システムの状態を示す情報を、ユーザに通知する。表示部３０７は、例えば、液晶ディスプレイやＬＥＤ、スピーカ、振動発生回路、その他の通知デバイスを含んで構成される。

操作部３０８は、ユーザからのＴＸに対する操作を受け付ける受付機能を有する。操作部３０８は、例えば、ボタンやキーボード、マイク等の音声入力デバイス、加速度センサやジャイロセンサ等の動き検出デバイス、又はその他の入力デバイスを含んで構成される。なお、タッチパネルのように、表示部３０７と操作部３０８とが一体化されたデバイスが用いられてもよい。

メモリ３０９は、各種情報を記憶する。なお、メモリ３０９は、制御部３０１と異なる機能部によって得られた情報を記憶してもよい。タイマ３１０は、例えば起動された時刻からの経過時間を測定するカウントアップタイマや、設定された時間からカウントダウンするカウントダウンタイマ等によって、計時を行う。

［処理の流れ］
（送電装置における処理）
図４は、本実施形態における送電装置１０２（ＴＸ）により実行される処理を示すフローチャートである。図４に示すフローチャートは、ＴＸの制御部３０１がメモリ３０９に記憶されている制御プログラムを実行し、情報の演算および加工並びに各ハードウェアの制御を実行することにより実現され得る。

まず、ＴＸの制御部３０１は、通信部３０６を介したＳｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズとＰｉｎｇフェーズの通信により、ＲＸがＴＸに載置されるのを待つ（Ｓ４０１）。ＴＸの制御部３０１は、ＲＸの載置を検出すると、通信部３０６を介したＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎフェーズの通信により、ＲＸから識別情報／能力情報を取得する（Ｓ４０２）。ここで、ＲＸの識別情報は、Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ ＣｏｄｅとＢａｓｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ ＩＤを含み得る。また、ＲＸの能力情報は、対応しているＷＰＣ規格のバージョンを特定可能な情報要素や、ＲＸが負荷に供給できる最大電力を特定する値であるＭａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｖａｌｕｅ、ＷＰＣ規格のＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎ機能を有するか否かを示す情報を含み得る。なお、ＴＸは、ＷＰＣ規格のＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎフェーズの通信以外の方法でＲＸの識別情報と能力情報を取得してもよい。また、識別情報は、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ ＩＤ等の、ＲＸの個体を識別可能な任意の他の識別情報であってもよい。同様に、能力情報として、上記以外の情報を含んでいてもよい。

次に、ＴＸの制御部３０１は、通信部３０６を介したＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズの通信により、ＲＸが要求するＧＰの値等に基づいてＧＰの値を決定する（Ｓ４０３）。ＴＸの制御部３０１は、ＧＰの決定後、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズの処理（キャリブレーション（較正）処理）を行う（Ｓ４０４）。キャリブレーション処理とは、ＴＸがＲＸへ送電した電力について、ＴＸが、ＴＸの内部で測定した値である送電出力の値とＲＸの内部で測定した受電電力の値との相関を較正する処理である。具体的には、ＴＸは、送電出力の値と受電電力の値の差分として求められる電力損失値を、ＲＸから受信した較正の基準値（軽負荷状態と負荷接続状態での受電電力値）と、当該軽負荷状態と負荷接続状態における送電出力とに基づいて推定する。
また、キャリブレーション処理において、ＲＸが異なる２つの状態それぞれにおいて、ＴＸの送電電力とＲＸの受電電力とが取得されてもよい。そして、この２組の送電電力と受電電力を用いて、実際に無線で送電されている際の受電電力又は送電電力に対して、キャリブレーションするためのパラメータが算出されてもよい。このパラメータは、送電電力と受電電力の相関を一次関数でグラフ化した場合、傾きの値と切片の値を指す。また、このようなパラメータを算出するために用いられる組み合わせは、送電電力と受電電力の組に限られず、送電電力と電力損失の組でもよいし、受電電力と電力損失の組でも構わない。

キャリブレーション処理を完了し、充電処理を開始可能と判断したＴＸは、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズに移行してＲＸに対して送電処理を開始する（Ｓ４０５）。送電開始後は、ＴＸは推定した電力損失値を、異物検出のために使用することができる。

［受電装置における処理］
図５は、本実施形態における受電装置１０１（ＲＸ）により実行される処理を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートは、ＲＸの制御部２０１がメモリ２０９に記憶されている制御プログラムを実行し、情報の演算および加工並びに各ハードウェアの制御を実行することにより実現され得る。

ＲＸのユーザは、ＲＸを充電すべくＲＸを送電装置１０２に積載する（Ｓ５０１）。続いて、ＲＸの通信部２０６はＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎフェーズの通信により、ＴＸに識別情報／能力情報を送信する（Ｓ５０２）。続いて、ＲＸの制御部２０１は、通信部２０６を介したＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズの通信により、ＴＸとの間でＧＰの値を決定する（Ｓ５０３）。なお、Ｓ５０３では、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズの通信に限らず、ＧＰを決定する他の手順が実行されてもよい。

ＧＰの決定後、ＲＸの通信部２０６は、ＴＸに較正の第１の基準値となる軽負荷状態における受電電力を含む情報（以降、第１の基準電力情報と呼ぶ。）を送信する（Ｓ５０４）。第１の基準電力情報は、ＷＰＣ規格で規定されるＲｅｃｅｉｖｅｄ Ｐｏｗｅｒ（ｍｏｄｅ１）であり得るが、他のメッセージ（データ）が用いられてもよい。ＲＸの制御部２０１は、第１の基準電力情報を送信すると、タイマ２１０の計時を開始する（Ｓ５０５）。当該計時の目的は、一定期間においてＲＸの使用状況（消費電力）が安定しているかを計測することが目的である。タイマ値（時間期間）の決め方は、一例として以下が考えられる。例えば、ＷＰＣ規格で規定されるキャリブレーション処理に求められる時間と、ＷＰＣ規格で規定されるＲｅｃｅｉｖｅｄ Ｐｏｗｅｒ（ｍｏｄｅ０）（以後、受電電力情報）の通知間隔から決定する方法がある。

次にＲＸの測定部２１２は、ＲＸ全体の消費電力の測定を所定の測定時間において行う（Ｓ５０６）。測定時間は前述のタイマ値と同様に、キャリブレーション処理時間と受電電力情報の通知間隔から決定され得る。消費電力の測定（確認）は長時間であるほど、より正確な値が得られ得る。続いて、ＲＸの制御部２０１は、当該測定における最大電力値（消費電力の最大値）と最小電力値（消費電力の最小値）を比較し、当該２つの値の差が規定範囲内にあるか（および／または規定値以下か）を判定する。ここで、当該判定に用いる規定範囲の一例について図７を参照して説明する。図７は、ＲＸがスマートフォンである場合の、消費電力と時間の特性の一例を示す。図７からわかるように、スマートフォン（ＲＸ）の消費電力は、その使用状況に依存する。例えばスマートフォン内のアプリケーションソフトウェア（以後、アプリケーション）が稼働中である場合や、オペレーションシステム（ＯＳ）が更新中である場合には、電力消費は大きい。図７に示す規定範囲７０１は、アプリケーションが稼働中でなく、ＯＳが更新中でない、消費電力が安定した状態における消費電力の範囲である。Ｓ５０７の判定では、規定範囲７０１が使用され得る。なお、Ｓ５０７の判定に用いる規定範囲（規定値）は、ＧＰを考慮して決定されてもよい。

消費電力の最大値と最小値の差が規定範囲以内である場合（Ｓ５０７でＹｅｓ）、ＲＸの通信部２０６は、ＴＸへ較正第２の基準値となる負荷接続状態における受電電力を含む情報（以降、第２の基準電力情報と呼ぶ。）を送信する（Ｓ５１１）。ここで、第２の基準電力情報は、ＷＰＣ規格で規定されるＲｅｃｅｉｖｅｄ Ｐｏｗｅｒ（ｍｏｄｅ２）であり得るが、他のメッセージ（データ）が用いられてもよい。続いてＲＸは、充電処理を開始する（Ｓ５１２）。

消費電力の最大値と最小値の差が規定範囲外である場合（Ｓ５０７でＮＯ）に、タイマがタイムアウトしていなければ（タイマ値の時間が経過する前）（Ｓ５０８でＮＯ）、ＲＸの通信部２０６は、受電電力情報をＴＸへ送信し、再度、ＲＸの消費電力の測定を行う（Ｓ５０６）。ＲＸの測定部２１２は、タイマが有効な限り（すなわち、タイムアウトしていない限り）、消費電力の測定を、消費電力が安定するまで（最大値と最小値の差が規定範囲以内になるまで）行う。

消費電力の最大値と最小値の差が規定範囲外であり（Ｓ５０７でＮＯ）、タイマがタイムアウトしている場合（タイマ値の時間が経過した場合）（Ｓ５０８でＹＥＳ）、ＲＸの制御部２０１は消費電力を下げるための処理が可能かどうかを判定する。具体的には、ＲＸの制御部２０１は、アプリケーションの動作の保留や一時停止が可能かの確認を行う（Ｓ５０９）。アプリケーション動作の保留等が可能と判断した場合（Ｓ５０９でＹＥＳ）、ＲＸの制御部２０１は、アプリケーション動作の保留等の処理を行い（Ｓ５１４）、通信部２０６が受電電力情報をＲＸへ通知し（Ｓ５１５）、測定部２１２は再度、ＲＸの消費電力の測定を行う。アプリケーション動作の保留等の処理が対応不可と判断した場合は（Ｓ５０９でＮＯ）、ＲＸの通信部２０６はＴＸへ充電停止要求を送信し、制御部２０１は充電処理を停止する（Ｓ５１０）。ここで、ＲＸは充電処理が停止することを表示部２０７（ＵＩ等）に表示し、ユーザへその旨を伝えてもよい。

［送電装置と受電装置の動作シーケンス］
図６は、送電装置１０２（ＴＸ）と受電装置１０１（ＲＸ）の動作シーケンスを示す。ＴＸは送電可能範囲内に存在する物体を検出するため、ＷＰＣ規格のＡｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを繰り返し間欠送信する（Ｆ６０１）。ＲＸのユーザは、ＲＸを充電すべくＲＸをＴＸに載置する（ＴＸに近づける）（Ｆ６０２）。ＴＸは、送電可能範囲内に物体が存在することを検出すると（Ｆ６０３、Ｆ６０４）、ＷＰＣ規格のＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを送信する（Ｆ６０５）。ＲＸはＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを受信すると、ＴＸがＲＸを検知したことを把握できる（Ｆ６０６）。またＴＸは、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇに対する所定の応答があった場合に、検出された物体がＲＸであり、ＲＸが充電台１０３に載置されたことを検出する。

ＴＸは、ＲＸの載置を検出すると、ＷＰＣ規格のＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎフェーズの通信により、ＲＸから識別情報と能力情報を取得する（Ｆ６０７）（ＲＸとの間で識別情報と能力情報を交換する）。続いて、ＴＸは、ＷＰＣ規格のＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズの通信により、ＲＸとの間でＧＰの値を決定する（Ｆ６０８）。なお、上述したように、Ｆ６０８では、ＷＰＣ規格のＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズの通信に限らず、ＧＰを決定する他の手順が実行されてもよい。また、ＴＸは、ＲＸがＷＰＣ規格のＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズに対応していないことを示す情報を（例えばＦ６０７において）取得した場合に、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズの通信は行わず、ＧＰの値を（例えばＷＰＣ規格で予め規定された）小さな値としてもよい。図６の例では、ＧＰ＝５Ｗ（ワット）とする。

続いて、キャリブレーション処理が行われる。まず、ＲＸは、ＴＸに第１の基準電力情報（軽負荷状態における受電電力を含む情報）を送信する（Ｆ６０９）。図６の例では、第１の基準電力情報は、送信電力＝５００ｍｗ（ミリワット）に対する受信電力を含む情報とする。ＴＸは、自装置の送電状態に基づいて、第１の基準電力情報を受け入れるか否かを判定する。受け入れる場合は承諾応答＝ＡＣＫを、受け入れない場合は拒否応答＝ＮＡＫを、ＲＸへ送信する。ＴＸは、自装置の送電状態が安定していると判断した場合には第１の基準電力情報を受け入れ、自装置の送電状態が不安定であると判断した場合には受け入れないとすることができる。図６の例では、ＴＸは送電状態が安定していると判断し、ＲＸにＡＣＫを送信する（Ｆ６１０）。

ＲＸは、ＴＸからＡＣＫを受信した後、ＴＸに第２の基準電力情報（負荷接続状態における受電電力を含む情報）を送信する必要がある。図６の例では、ＧＰ＝５Ｗであることから、第２の基準電力情報は、送信電力＝５Ｗに対する受信電力を含む情報とする。よって、ＲＸは、ＴＸによる送電電力を５Ｗまで増加させるために、正の値を含む送電出力変更指示を送信する（Ｆ６１１）。

ＴＸは、ＲＸから送電出力変更指示を受信し、送信電力の増加対応が可能な場合、ＡＣＫで応答し、送信電力の増加を行う（Ｆ６１２）。図６の例では、第２の基準電力情報は、送信電力＝５Ｗに対する受信電力を含む情報であることから、ＴＸは、５Ｗを超える送電出力変更指示をＲＸから受信した場合は（Ｆ６１３）、ＮＡＫで応答する（Ｆ６１４）。これにより、ＲＸがより大きな電力の受信を要求していても（例えばＲＸによる消費電力がアプリケーション稼働中等により大きい場合（図７））、ＴＸによる規定以上（ここではＧＰ（＝５Ｗ）より大きい電力）の電力送電が抑止される。

その後、ＲＸは自装置の消費電力が安定するのを待ち、消費電力の最大値と最小値の差が既定の範囲内と判断すると（Ｆ６１５）、ＴＸへ第２の基準電力情報として、負荷接続状態における受電電力を含む情報を送信する（Ｆ６１６）。これに応じてＴＸは、第１および第２の基準電力情報に含まれる受電電力に基づいて電力損失の推定値を算出することが可能となる（Ｆ６１７）。また、ＴＸは、ＲＸからの第２の基準電力情報に対してＡＣＫを送信する（Ｆ６１８）。Ｆ６１７とＦ６１８の処理は逆であってもよい。キャリブレーション処理を完了し、充電処理を開始可能と判断したＴＸは、ＲＸに対して送電処理を開始し、ＲＸの充電が開始され得る。

さらに図４と図５のフローチャートには図示していないが、一度決定されたＧＰが変更（再決定）された場合にも本実施形態を適用することができる。例えばＴＸとＲＸは、機器認証処理を行い（Ｆ６１９）、相互の機器がより大きなＧＰに対応可能と判明して、ＧＰを１５Ｗに再設定（再決定）することができる（Ｆ６２０）。ＲＸとＴＸは前記したように、ＴＸの送電電力を１５Ｗまで増加させるために、送電出力変更指示、ＡＣＫ、ＮＡＫを使い送電出力を上げる（Ｆ６２１〜Ｆ６２４）。

ＴＸ、ＲＸはＧＰ＝１５ワットに対して、再度キャリブレーション処理を実施する。具体的には、ＲＸは、ＴＧＰ＝１５ワットに対する受信電力を含む情報を、第２の基準電力情報としてＴＸに送信する。ＲＸは消費電力が安定してから、第２の基準電力情報をＴＸに通知する（Ｆ６２５、Ｆ６２６）。これに応じてＴＸは、第１および新たな第２の基準電力情報に含まれる受電電力に基づいて電力損失の推定値を算出することが可能となる（Ｆ６２７）。また、ＴＸは、ＲＸからの新たな第２の基準電力情報に対してＡＣＫを送信し（Ｆ６２８）、送電処理を開始する（Ｆ６２９）。なお、Ｆ６２８に関して、所定の時間内にＴＸが新たな第２の基準電力情報に対する応答ができない場合は、アプリケーション動作を保留して、１５Ｗでの充電をしてもよいし、５Ｗまでの送電電力で充電を継続してもよい。またこれらの選択をユーザに判断させるために、ＴＸやＲＸは、それぞれ表示部３０７や表示部２０７に当該選択に関する画面を表示し、ユーザに判断させてもよい。

このように、ＲＸの消費電力が安定している状態で、負荷接続状態における受電電力を含む情報をＴＸに送信することで、ＴＸは、電力損失値を精度よく導出することが可能となる。これにより、ＴＸは、異物検出の精度を確保することができる。すなわち、ＴＸ、ＲＸ間や、あるいはその近傍に導電性の金属片などの導電性の異物が置かれた場合に確実な検出が可能となる。

また、ＲＸの消費電力が安定していない状態では、キャリブレーション処理を完了させないことで、ＴＸの異物検出の精度が悪い状態での充電処理を避けることができる。これはＴＸ、ＲＸ間や、あるいはその近傍に導電性の金属片などの導電性の異物が置かれた場合の事故の発生などを抑制する、という効果も期待できる。

１０１：受電装置、２０１：制御部、２０２：バッテリ、２０３：受電部、２０４：検出部、２０５：受電コイル、２０６：通信部

Claims (11)

1. 送電中に受電装置とは異なる物体の検出処理を行う送電装置から無線で受電を行う受電装置であって、
   前記受電装置における消費電力が所定の期間において安定しているかを判定する判定手段と、
   前記判定手段により消費電力が前記所定の期間において安定していると判定された場合に、当該消費電力が安定していると判定された状態での前記受電装置における受電電力の値を含む第１の情報を前記送電装置に送信する送信手段と、
   を有することを特徴とする受電装置。
2. 前記判定手段は、所定の期間における前記消費電力の最大値と最小値との差が規定範囲内である場合に、前記消費電力が安定していると判定することを特徴とする請求項１に記載の受電装置。
3. 前記判定手段は、所定の期間における前記消費電力の最大値と最小値との差が規定値以下である場合に、前記消費電力が安定していると判定することを特徴とする請求項１に記載の受電装置。
4. 前記判定手段により前記消費電力が前記所定の期間を経過する前に安定していると判定されなかった場合、前記送信手段は、当該消費電力が安定していると判定されない状態での前記受電装置における受電電力の値を含む第２の情報を前記送電装置に送信することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の受電装置。
5. 前記判定手段により前記消費電力が安定していると判定されないまま前記所定の期間が経過した場合、前記受電装置における消費電力を下げるための処理が可能かを判定する制御手段を更に有し、
   前記制御手段により前記受電装置における消費電力を下げるための処理が可能と判定された場合、前記制御手段は、前記受電装置における消費電力を下げるための処理を行い、当該処理の後に、前記判定手段は前記消費電力が前記所定の期間において安定しているかを、再度、判定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の受電装置。
6. 前記制御手段により前記受電装置における消費電力を下げるための処理が可能と判定されなかった場合、送電の停止を前記送電装置へ要求する要求手段を更に有することを特徴とする請求項５に記載の受電装置。
7. 前記第１の情報は、前記送電装置による送電電力の損失の算出のために使用される情報であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の受電装置。
8. 前記送電装置と前記受電装置は、ＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）規格に準拠する装置であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の受電装置。
9. 前記受電電力の値を含む情報は、前記ＷＰＣ規格で規定されるＲｅｃｅｉｖｅｄ Ｐｏｗｅｒ（ｍｏｄｅ２）であることを特徴とする請求項８に記載の受電装置。
10. 送電中に受電装置とは異なる物体の検出処理を行う送電装置から無線で受電を行う受電装置の制御方法であって、
    前記受電装置における消費電力が所定の期間において安定しているかを判定する判定工程と、
    前記判定工程において消費電力が前記所定の期間において安定していると判定された場合に、当該消費電力が安定していると判定された状態での前記受電装置における受電電力の値を含む情報を前記送電装置に送信する送信工程と、
    を有することを特徴とする受電装置の制御方法。
11. コンピュータを、請求項１から９のいずれか１項に記載の受電装置として機能させるためのプログラム。

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