JP2021151124A - 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】無線電力伝送において受電装置とは異なる物体の検出を精度よく実行するための技術を提供する。【解決手段】受電装置１０２は、送電装置１００に対して送電電力の調整を要求する要求内容と、送電電力の調整の要求前後に送電装置１００から受電した電力に基づく受電電圧値の差分とに基づいて、受電装置とは異なる物体の検出機能に関連するキャリブレーション処理が必要か否かを判定する。【選択図】 図５

Description

本発明は、受電装置、受電装置の制御方法およびプログラムに関する。

無線電力伝送システムの技術開発が広く行われている。特許文献１では、無線充電規格の標準化団体Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ（ＷＰＣ）が策定する規格（ＷＰＣ規格）に準拠した送電装置および受電装置が開示されている。特許文献１は、送電装置における異物検出方法として、送電電力と受電電力の差分（パワーロス）が閾値を超えた場合に異物が存在すると判定することを開示している。異物とは、受電装置とは異なる物体である。

特開２０１７−７００７４号公報

パワーロスに基づく異物検出方法において、送電電力と受電電力との関係性を示すデータを予め作成する必要がある。しかし、送電装置が送電電力と受電電力との関係性を示すデータを作成する段階で送電装置と受電装置の周辺に異物が存在する状態で、そのデータが生成された場合は、そのデータを用いて異物検出を行っても、精度よく異物を検出することができないという課題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、無線電力伝送において受電装置とは異なる物体の検出を精度よく実行するための技術を提供することを目的とする。

上記の目的を達成する本発明の一態様による受電装置は、
送電装置の送電電力と受電装置の受電電力との差に基づいて受電装置とは異なる物体を検出する検出機能を有する送電装置から無線で受電した電力に基づく第１受電電圧値を測定する第１測定手段と、
前記送電装置に対して前記送電電力の調整を要求する第１要求手段と、
前記第１要求手段による要求の後に前記送電装置から受電した電力に基づく第２受電電圧値を測定する第２測定手段と、
前記調整の内容と、前記第１受電電圧値と前記第２受電電圧値との差とに基づいて、前記検出機能に関連するキャリブレーション処理が必要か否かを判定する判定手段と、
前記キャリブレーション処理が必要と判定された場合、前記送電装置へ送電の停止及び前記キャリブレーション処理を要求する第２要求手段と、
を備えることを特徴とする受電装置。

本発明によれば、無線電力伝送において受電装置とは異なる物体の検出を精度よく実行することが可能となる。

一実施形態に係る無線電力伝送システムの構成図。 一実施形態に係る受電装置の構成図。 一実施形態に係る送電装置および受電装置のシーケンス図。 一実施形態に係る受電装置の判定部が実行する処理の手順を示すフローチャート。 一実施形態に係る受電装置の判定部の判定に関する概念図。 一実施形態に係る受電装置の判定部の動作に関するタイミングチャート。 一実施形態に係るパワーロスに基づく異物検出処理に関するグラフを示す図。

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。

＜送電電力と受電電力の差分（パワーロス）に基づく異物検出方法＞
まず、図７（ａ）を用いてＷＰＣ規格で策定されているパワーロスに基づく異物検出方法について説明する。図７（ａ）の横軸は送電装置の送電電力、縦軸は受電装置の受電電力である。

送電装置は、受電装置が受電した電力を負荷（充電回路やバッテリなど）に供給しない時の受電電力値Ｐｒ１（Ｌｉｇｈｔ Ｌｏａｄという）を受電装置から受信する。そして、送電装置はその時の送電電力値Ｐｔ１を記憶する（点７００）。続いて、送電装置は、受電装置が受電した電力を負荷に供給した時の受電電力値Ｐｒ２（Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ Ｌｏａｄという）の値を受電装置から受信する。そして、送電装置はその時の送電電力値Ｐｔ２を記憶する（点７０１）。

そして、送電装置は点７００と点７０１とを直線補間して直線７０２を作成する。直線７０２は送電装置と受電装置の周辺に異物が存在しない状態における送電電力と受電電力との関係を示している。送電装置は、送電電力値と直線７０２とから異物がない状態における受電電力値を予想することができる。例えば、送電電力値がＰｔ３の場合は、送電電力値がＰｔ３を示す直線７０２上の点７０３から、受電電力値はＰｒ３であると予想することができる。

ここで、送電装置が受電装置から受電電力値Ｐｒ３'という値を受信したとする。送電装置は異物が存在しない状態における受電電力値Ｐｒ３から実際に受電装置から受電した受電電力値Ｐｒ３'を引いた値Ｐｒ３−Ｐｒ３'（＝Ｐｌｏｓｓ）を算出する。そして、異物で消費されたであろう電力Ｐｌｏｓｓが予め決められた閾値を超え場合に、異物が存在すると判定する。以上がパワーロスに基づく異物検出の説明である。

＜無線電力伝送システムの構成＞
次に、図１は、本実施形態に係る無線電力伝送システムの構成図である。本システムは、一例において、受電装置（ＲＸ）１０２と送電装置（ＴＸ）１００とを含んで構成される。受電装置１０２は、送電装置１００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。送電装置１００は、自身に載置された受電装置１０２に対して無線で送電する電子機器である。１０１は、送電装置１００の送電コイル1０１である。送電装置１００は送電コイル１０１を介して受電装置１０２へ無線で電力を送電する。

また、１０３は導電性の異物である。送電コイル１０１から送電される無線電力が影響を及ぼす範囲（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｖｏｌｕｍｅ）、すなわち送電範囲に異物が存在している。また、黒矢印は受電装置１０２が送電装置１００上を移動することを示しており、移動の前後で送電コイル１０１と受電装置１０２の受電コイル（図１においては不図示）との位置関係が変化している。

＜受電装置の構成＞
図２は、本実施形態に係る受電装置１０２の構成例を示す図である。受電装置１０２はＷＰＣ規格に準拠しているとする。受電装置１０２は、制御部２０１、整流部２０３、通信部２０４、受電コイル２０５、バッテリ２０７、メモリ２０８、充電部２０９、及び電圧制御部２１１を備えている。また、制御部２０１は判定部２０２を備えている。

制御部２０１は、受電装置１０２全体を制御する。制御部２０１の一例はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。制御部２０１は、整流部２０３が電圧制御部２１１に出力する直流電圧Ｖｒｅｃｔ（受電した電力に基づく受電電圧値）を測定する機能（矢印２０６）を持つ。また、制御部２０１は、電圧制御部２１１の出力電圧及び出力電流を観測することで、負荷（充電部２０９およびバッテリ２０７）の消費電力を測定する機能（矢印２１０）を持つ。

判定部２０２は、異物が存在するか、もしくは受電装置１０２が送電装置１００上を移動したかどうかを判定する機能を持つ。判定部２０２の詳細は後述する。整流部２０３は、受電コイル２０５を介して受電した送電コイル１０１からの交流電圧および交流電流を、制御部２０１および電圧制御部２１１、充電部２０９などが動作する直流電圧および直流電流に変換する。本実施形態に係る整流部２０３は、充電部２０９がバッテリ２０７を充電するための電力を供給するものとする。

通信部２０４は、送電装置１００の通信部（不図示）との間で、ＷＰＣ規格に基づいた無線充電の制御通信を行う。この制御通信は、受電コイル２０５で受電した電磁波を負荷変調することで行う。受電コイル２０５は、送電コイル１０１から交流電圧および交流電流を受電する。

メモリ２０８は、判定部２０２が判定を行う際の判定条件を記憶する。また、メモリ２０８は、制御部２０１が本実施形態に係る受電装置１０２を動作させるためのプログラムを記憶する。充電部２０９はバッテリ２０７を充電する。電圧制御部２１１は、整流部２０３が整流した直流電圧で動作し、充電部２０９に対して予め定められた定電圧を供給する。

なお、受電装置１０２は他の装置（カメラ、スマートフォン、タブレットＰＣ、ラップトップ、自動車、ロボット、医療機器、プリンタ）に内蔵される構成であってもよい。また、図２では制御部２０１、整流部２０３、通信部２０４、電圧制御部２１１、メモリ２０８は別体として記載しているが、これらの内の任意の複数は、同一チップ内に実装されてもよい。

また、送電装置１００および受電装置１０２が準拠する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。また、整流部２０３乃至電圧制御部２１１が出力する電力をバッテリに蓄電することなく、図示しない回路を直接駆動する方式であってもよい。

＜送電装置および受電装置のシーケンス＞
続いて、図３（ａ）乃至図３（ｃ）を参照しながら、本実施形態に係る送電装置および受電装置のシーケンスについて説明する。 図３（ａ）は、ＷＰＣ規格に規定されている送電装置１００（図中ＴＸ）および受電装置１０２（図中ＲＸ）の動作を示す。

送電装置１００が起動すると、送電装置１００は送電コイル１０１を介してＡｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを間欠的に送電する（Ｆ３００）。Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇとは、送電コイル１０１の近傍に存在する物体を検出するための微小な電力の信号である。受電装置１０２がＡｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを受電しているとき、送電装置１００はＳｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズという状態にある。

送電装置１００は、Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを送電した時の送電コイル１０１の電圧値または電流値または共振周波数の変動を検出し、変動がある閾値を超える場合に送電コイル１０１の周辺に物体が存在すると判定し、Ｑｉ値測定を実施する（Ｆ３２１）。

Ｑｉ値測定とは、送電コイル１０１のＱｉ（チー）値を測定することを示す。測定したＱｉ値は、後述するＱｉ値に基づく異物検出で使用する。Ｑｉ値測定を行った後、送電装置１００はＰｉｎｇフェーズに遷移する。

Ｐｉｎｇフェーズでは、送電装置１００はＡｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇより出力が大きいＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを送電する（Ｆ３０１）。Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇの出力の大きさは、少なくとも送電コイル１０１の近傍に存在する受電装置１０２の制御部２０１が起動するのに十分な電力である。

受電装置１０２の制御部２０１は、受電コイル２０５を介して受電した電力により起動すると、受電電圧の大きさを示すＳｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈを送電装置１００へ通知する（Ｆ３０２）。それに伴い、受電装置１０２は、Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ＆ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎフェーズ（以下、Ｉ＆Ｃフェーズという）へ遷移する。送電装置１００は、受電装置１０２からＳｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈを受信すると、Ｉ＆Ｃフェーズに遷移する。

続いて受電装置１０２は、自身の製造者を示す製造者コードやデバイス識別情報を含むＩＤ Ｐａｃｋｅｔ（Ｆ３０３）および自身が準拠している規格バージョン等を含むＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｐａｃｋｅｔ（Ｆ３０４）を送電装置１００へ送信する。

送電装置１００は、Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｐａｃｋｅｔを受信し、かつ受電装置２００が対応する規格バージョンが所定のバージョン以上（例えばｖ１．２．２以上のバージョン）であれば、Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｐａｃｋｅｔに含まれる情報を許諾したことを示すＡＣＫを受電装置１０２へ送信し（Ｆ３０５）、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズに遷移する。同様に、受電装置１０２は、ＡＣＫを受信するとＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズに遷移する。

Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズでは、送電装置１００と受電装置２００とは、受電装置２００が必ず受電できる電力の大きさを示すＧｕａｒａｎｔｅｅｄ Ｐｏｗｅｒ（以下、ＧＰという）を決定するための交渉を行う。具体的には、受電装置１０２がＧＰとして要求する値を、Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｒｅｑｕｅｓｔ（以下ＳＲＱ）パケットの内、ＧＰを要求するためのパケットであるＳＲＱ（ＧＰ）パケットに格納して、送電装置１００へ送信する（Ｆ３０６）。

そして、送電装置１００は、当該要求を許諾もしくは拒否する。ここでは送電装置１００は要求を許諾するＡＣＫパケットを受電装置１０２へ送信する（Ｆ３０７）。

ＧＰが決定すると、受電装置１０２はＱｉ（チー）値に基づく異物検出機能に関連する情報を送電装置１００へ送信する。具体的には、受電装置１０２がＷＰＣ規格で定められた送電装置１００上に載置された場合の当該送電装置１００の送電コイル１０１のＱｉ値をＱ＿ｒｅｐｏｒｔとして、ＦＯＤ（Ｆｏｒｅｉｇｎ Ｏｂｊｅｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）Ｓｔａｔｕｓ Ｐａｃｋｅｔ（以下ＦＯＤという）に格納して送電装置１００へ送信する（Ｆ３０８）。

送電装置１００は、ＦＯＤパケットを受信すると、Ｆ３２１で測定したＱｉ値とＱ＿ｒｅｐｏｒｔとに基づいて送電電力が影響する範囲に異物が存在するかどうかを判定する。ここでは、送電装置１００は異物が存在しないと判定したことを示すＡＣＫを受電装置１０２に送信したとする（Ｆ３０９）。

ＡＣＫを受信すると、受電装置１０２はＳＲＱの内、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズを終了することを示すＥｎｄ Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎパケット（ＳＲＱ（ＥＮ））を送電装置１００へ送信する（Ｆ３１０）。

送電装置１００はＳＲＱ（ＥＮ）に対してＡＣＫを送信し（Ｆ３１１）、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズを終了する。

続いて、送電装置１００および受電装置１０２は、パワーロスに基づく異物検出機能に関連するＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ（キャリブレーション）の処理を実行する。Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理では図７（ａ）を参照して説明した直線７０２を作成する。以下、具体的な手順について説明する。

受電装置１０２は、電圧制御部２１１の出力を負荷（充電部２０９とバッテリ２０７など）に供給しない状態であるｍｏｄｅ１における受電電力をＲｅｃｅｉｖｅｄ Ｐｏｗｅｒ Ｐａｃｋｅｔ（ｍｏｄｅ１）（以下、ＲＰＰ（１））として、送電装置１００へ送信する（Ｆ３１２）。この時の受電電力値をＰｒ１とする。

送電装置１００は、ＲＰＰ（１）を受信したときの送電装置１００内部の送電電力を測定する。この時の送電電力値をＰｔ１とする。送電装置１００は、受電装置１０２へＡＣＫを送信した後（Ｆ３１３）、送電装置１００内部の記憶部（不図示）に送電電力値がＰｔ１であり、受電電力値がＰｒ１である点７００（図７参照）を記憶する。

ＡＣＫを受信すると（Ｆ３１３）、受電装置１０２は、電圧制御部２１１の出力を負荷（充電部２０９とバッテリ２０７など）に供給する。ここで、受電装置１０２は負荷に電力を供給するために送電装置１００へ送電電力の調整（この例では増加）を要求するＣｏｎｔｒｏｌ Ｅｒｒｏｒ Ｐａｃｋｅｔ（ＣＥパケット）を送信する（Ｆ３１４）。なお、本実施形態では、Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｒｒｏｒ Ｐａｃｋｅｔ（ＣＥＰ）が送電電力の増加を示す場合はＣＥ（＋）、送電電力の維持を示す場合はＣＥ（０）、送電電力の低下を示す場合はＣＥ（−）と表現する。この表記に従い、ここでは受電装置１０２は、負荷へ電力を供給するため、ＣＥ（＋）を送電装置１００へ送信する。送電装置１００は、受電装置１０２から受信したＣＥ（＋）に基づいて送電電力を増加させるように設定値を変更する（Ｆ３１５）。

そして、受電装置１０２は、電圧制御部２１１の出力を負荷（充電部２０９とバッテリ２０７など）に供給した状態であり、かつＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理中であることを示すｍｏｄｅ２における受電電力値を、Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｐｏｗｅｒ Ｐａｃｋｅｔ（ｍｏｄｅ２）（以下、ＲＰＰ（２））として、送電装置１００へ送信する（Ｆ３１６）。この時の受電電力値をＰｒ２とする。

送電装置１００は、ＲＰＰ（２）を受信したときの送電装置１００内部の送電電力値を測定する。この時の送電電力値をＰｔ２とする。送電装置１００は受電装置１０２へＡＣＫを送信した後（Ｆ３１７）、送電装置１００内部の記憶部（不図示）に送電電力値がＰｔ２であり、受電電力値がＰｒ２である点７０１（図７参照）を記憶する。そして、送電装置１００は、点７００と点７０１とを結ぶ線を算出し、線７０２をパワーロスに基づく異物検出における異物の有無の判定の判定基準とする。

受電装置１０２は、ＲＰＰ（２）に対するＡＣＫを送電装置１００から受信すると、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理を終了する。そして、負荷の消費電力の変動に応じて送電電力の調整を要求するパケットであるＣＥパケットを定期的に送信する（Ｆ３１８）。Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理が終了しても、受電装置１０２は定期的にＲＰＰを送電装置１００へ送信するが、この時は電圧制御部２１１の出力を負荷（充電部２０９とバッテリ２０７など）に供給した状態であり、かつＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理中でないことを示すｍｏｄｅ０における受電電力を示すＲＰＰ（０）を送電装置１００へ送信する（Ｆ３１９）。

送電装置１００は、ＲＰＰ（０）を受信するとＡＣＫを受電装置１０２に送信する（Ｆ３２０）。また、送電装置１００は、ＲＰＰ（０）で受信した受電電力値と線７０２とを用いて、図７（ａ）を参照してすでに説明した方法でパワーロスに基づく異物検出を行う。

バッテリ２０７への充電が終了すると、受電装置１０２は、送電装置１００に対して送電停止を要求するＥｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ パケット（以下ＥＰＴ）を送信し（Ｆ３２２）、一連の処理を終了する。

ここで、図７（ｂ）を用いて、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理中に、送電電力が影響を及ぼす範囲に異物が存在した場合の課題について説明する。例えば、送電装置１００がＲＰＰ（１）を受信して点７００を記憶してから、ＲＰＰ（２）を受信するまでの間に、送電電力が影響を及ぼす範囲に異物１０３が載置されたとする。すると、受電装置１０２の受電電力値がＰｒ２であることを示すＲＰＰ（２）を送電装置１００が受信したときの送電電力値は、図７（ｂ）に示すように、異物がない時の送電電力を示すＰｔ２より大きいＰｔ２'となる。ここで、Ｐｔ２'とＰｔ２の差分が異物で消費される電力と考えてよい。

続いて、送電装置１００は、送電電力値がＰｔ２'で受電電力値がＰｒ２である点７０４と点７００とを結ぶ線７０５を算出し、算出した線７０５をパワーロスに基づく異物検出における異物の有無の判定のための判定基準とする。

異物がない状態で作成した線７０２に対して、異物がある状態で作成した線７０５はずれている。そのため、送電装置１００は、送電電力値がＰｔ３の場合に、送電電力値がＰｔ３を示す直線７０５上の点７０６から、受電電力値はＰｒ４（Ｐｒ３とは異なる）として算出し、この受電電力値を異物がない状態の受電電力値と予想してしまう。

このように、直線７０２を作成する段階で送電装置１００と受電装置１０２の周辺に異物が存在する場合は、同じ送電電力値Ｐｔ３の時にＰｒ３−Ｐｒ４という差分が発生するため、送電装置１００が正しく異物検出できなくなってしまうことがある。その結果、送電装置１００が、送電電力が影響を及ぼす範囲に異物が載置されていないにも関わらず異物が載置されていると判定する、いわゆる誤検出を行い、その結果送電を停止し、ユーザの使用感が低下することがある。また、送電装置１００が、送電電力が影響を及ぼす範囲に異物が載置されているにもかかわらず異物を検出できず、異物が発熱することも起こりうる。

同様のことは、送電電力が影響を及ぼす範囲に載置されている受電装置１０２が送電装置１００の送電コイル１０１上を移動し、送電コイル１０１と受電コイル２０５との位置関係が変化した場合にも起こりうる。

送電装置１００がＲＰＰ（１）を受信して点７００を記憶してからＲＰＰ（２）を受信するまでの間に受電装置１０２が移動し、送電コイル１０１と受電コイル２０５との位置関係が変化したとする。ここでは、位置関係の変化の結果、送電コイル１０１と受電コイル２０５との結合係数が小さくなったとする。結合係数が小さくなる方向に変化すると、結合係数の変化の前後で送電電力が変化していなければ、受電装置１０２の受電電力は小さくなる。これは、受電装置１０２が同じ受電電力を受電する場合、結合係数が小さくなるとその分だけ送電電力は大きくなければならないことを意味する（つまり、電力伝送効率が低下する）。また逆に、受電装置１０２が同じ受電電力を受電する場合、結合係数が大きくなるとその分送電電力は小さくて済むことを意味する。

結合係数が小さくなる場合、受電装置１０２の受電電力値がＰｒ２であることを示すＲＰＰ（２）を受信したときの送電電力値は、図７（ｂ）に示すように、受電装置１０２が移動しない（送電コイル１０１と受電コイル２０５の位置関係が変化しない）時の送電電力値を示すＰｔ２より大きいＰｔ２'となる。ここで、Ｐｔ２'とＰｔ２との差分の電力は、効率が低下したために受電コイル２０５に伝送されず、図示しない空間に放射されると考えてよい。

送電電力値がＰｔ２'で受電電力値がＰｒ２である点７０４と点７００とを結ぶ線７０５を算出し、パワーロスに基づく異物検出における異物の有無の判定のための判定基準とするため、すでに説明したように、送電装置１００が正しく異物検出することが難しい。その結果、送電装置１００が、送電電力が影響を及ぼす範囲に異物が載置されていないにも関わらず異物が載置されていると判定する、いわゆる誤検出を行って送電を停止し、ユーザの使用感が低下する。また、送電装置１００が、送電電力が影響を及ぼす範囲に異物が載置されているにもかかわらず異物を検出できず、異物が発熱することも起こりうる。

これらの問題を解決するために、本実施形態に係る受電装置１０２がＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理中に判定部２０２が行う処理を図４に示し、その処理シーケンスを図３（ｂ）に示す。

まず、受電装置１０２の判定部２０２は、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理中にＣＥパケットを送信する（Ｓ４００、Ｆ３１４）。受電装置１０２がＣＥパケットを送信した後に、送電電力が影響する範囲に異物が置かれたとする（Ｆ３２３）
判定部２０２は、ＣＥパケットを送信するたびに、送電電力が影響を及ぼす範囲に異物が存在することが原因で再Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理の必要かあるか否かを判定する（Ｓ４０１）。本処理の詳細は図５を参照しながら後述する。そして、再Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理が必要と判定した場合は（Ｆ３２４、Ｓ４０２でＹＥＳ）、送電装置１０１に対して一旦送電を停止し、一定時間経過後にＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇの送電を再開することを要求するＥＰＴ（再開（Ｒｅｓｔａｒｔ））パケットを送電装置１００へ送信する（Ｆ３２５、Ｓ４０３）。これにより再キャリブレーション処理を要求することができる。一方、再Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理が必要ないと判定した場合は（Ｓ４０２でＮｏ）、Ｓ４００の処理に戻ることになる。以上で判定部２０２の処理が終了する。

そして、送電装置１００は、ＥＰＴ（再開）を受信すると、送電を中断する（Ｆ３２６）。そして、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを送電する前に、再びＱｉ値測定を実施する（Ｆ３２７）。そして、再度Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを送電し、以降、送電装置１００と受電装置１０２はＦ３０１からＦ３２１で説明したシーケンスに従って動作することになる（Ｆ３２８）。

しかし、今回は異物が存在するので、受電装置１０２が送信するＦＯＤパケット（Ｆ３０８）に対して、送電装置１００は異物があることを示す（少なくとも、異物がないと言えないことを示す）ためにＮＡＫで応答する。

ＮＡＫで応答した場合は、図示しないが、送電装置１００および受電装置１０２のＵＩ（ユーザインタフェース）で、異物があることを意味する表示及び／又は音声によるユーザへの通知を行う。そして、ユーザが異物を取り除いた状態になると、受電装置１０２はすでに説明したＦ３０１からＦ３２１の処理に基づいて充電を行うことができる。

このように、受電装置１０２は、送電装置１００が正しく異物検出できない状態であることを判定した場合に、再度Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理を行うことで、送電装置１００が正しく異物検出できる状態で負荷へ電力を供給することができる。

なお、図３（ｂ）ではＦ３２３でＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理中に送電電力が影響を及ぼす範囲に異物が載置された場合について説明したが、これはＦ３２３でＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理中に受電装置１０２が移動した場合についても同様である。つまり、送電コイル１０１と受電コイル２０５との位置関係が変化し、その結果送電コイル１０１と受電コイル２０５との結合係数が変化した場合についても同様である。

また、図３（ｂ）では、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理中に、送電装置１００が正しく異物検出できない状態であることを受電装置１０２が判定した。しかし、これはＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理が終了し、受電装置１０２が負荷へ電力を供給している状態（Ｆ３１９−Ｆ３２２）であっても同様の処理を行うことができる。以下、図３（ｃ）を用いてこの点について説明する。

図３（ｃ）において、受電装置１０２は、図３（ａ）と同様の処理（Ｆ３００−Ｆ３２１）に基づいて負荷へ電力を供給する（Ｆ３２９）。そして、受電装置１０２が送電装置１００上を移動し（Ｆ３３０）、送電コイル１０１と受電コイル２０５との結合係数が変化する。すると、受電装置１０２は、再度Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理の必要があると判定する（Ｆ３２４）。そして受電装置１０２はＥＰＴ（再開（Ｒｅｓｔａｒｔ））パケットを送電装置１００へ送信する（Ｆ３２５）。

送電装置１００は、ＥＰＴ（再開）を受信すると（Ｆ３２５）、送電を中断する（Ｆ３２６）。そして、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを送電する前に、再びＱｉ値測定を実施する（Ｆ３２７）。そして、再度Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを送電する。以降、送電装置１００と受電装置１０２はＦ３０１からＦ３２２で説明したシーケンスに従って動作する（Ｆ３２８）。

このように、受電装置１０２が負荷へ電力を供給している状態（Ｆ３１９−Ｆ３２２）であっても、受電装置１０２は、送電装置１００が正しく異物検出できない状態であることを判定できる。そして、再度Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理を行うことで、送電装置１００が正しく異物検出できる状態で負荷へ電力を供給することができる。

＜異物および受電装置１０２の移動による直流電圧Ｖｒｅｃｔの変化＞
次に、送電電力が影響を及ぼす範囲に異物が載置された場合、および、送電電力が影響を及ぼす範囲の受電装置１０２が移動した場合における、直流電圧Ｖｒｅｃｔの変化を説明する。

送電電が影響を及ぼす範囲に異物が載置されると、送電電力は受電装置１０２および異物で消費される。なお、当然ながら、異物が載置される前は、送電電力は受電装置１０２のみで消費される。送電電力は増減しないため、異物が載置された時に直流電圧Ｖｒｅｃｔが低下する。

送電電力が影響を及ぼす範囲に載置されている受電装置１０２が移動した場合、送電コイル１０１と受電コイル２０５との結合係数の増減によって直流電圧Ｖｒｅｃｔの変化は異なってくる。受電装置１０２が、結合係数が大きくなる方向へ移動した場合は、送電電力が送電コイル１０１から受電コイル２０５へより伝わるようになるため、移動の前後で送電電力が一定であれば直流電圧Ｖｒｅｃｔは増加する。一方で、受電装置１０２が、結合係数が小さくなる方向へ移動した場合は、送電電力が送電コイル１０１から受電コイル２０５へより伝わりにくくなるため、移動の前後で送電電力が一定であれば直流電圧Ｖｒｅｃｔは減少する。

＜ＣＥパケットと直流電圧Ｖｒｅｃｔ変化の関係＞
続いて、図６を参照して、ＣＥパケットと整流部２０３が電圧制御部２１１に出力する直流電圧Ｖｒｅｃｔとの関係について説明する。図６において、横軸は時間、縦軸は直流電圧Ｖｒｅｃｔを示す。受電装置１０２はＣＥパケット６００を送電装置１００に対して時間ｔ０からｔ１、ｔ４からｔ５、ｔ８からｔ９の時間で定期的に送信する。送電装置１００はＣＥパケットを受信してから時間６０２が経過した後、時間６０３（ｔ２からｔ３、ｔ６からｔ７）でＣＥパケットに基づく送電電力の調整を行う。送電装置１００はＣＥパケットを受信した直後の時間６０２（ｔ１からｔ２、ｔ５からｔ６）の間および送電電力を調整した直後の時間６０４（ｔ３からｔ４、ｔ７からｔ８）の間は送電電力の調整は行わない。つまり、時間６０２および時間６０４の間は、受電装置１０２の負荷の消費電力が一定であれば、直流電圧Ｖｒｅｃｔは変動せず、安定している。

続いて、ＣＥパケットと想定される直流電圧Ｖｒｅｃｔの変化について説明する。時間ｔ０からｔ１で受電装置１０２が送信し、送電装置１００が受信するＣＥパケットが送電電力を維持することを要求するパケットであるＣＥ（０）である場合、時間ｔ２からｔ３の間で送電装置１００は送電電力の調整は行わない。よってｔ２からｔ３において直流電圧Ｖｒｅｃｔは変化しない。

時間ｔ４からｔ５で受電装置１０２が送信し、送電装置１００が受信するＣＥパケットが送電電力を増加することを要求するパケットであるＣＥ（＋）である場合、時間ｔ６からｔ７の間で送電装置１００は送電電力を増加させる。その結果ｔ６からｔ７において直流電圧Ｖｒｅｃｔは増加する。

また、図示はしないが、ＣＥパケットが送電電力を減少させることを要求するＣＥ（−）である場合、送電装置１００は送電電力を減少させる。その結果時間６０３において直流電圧Ｖｒｅｃｔは減少する。

送電装置１００が送電電力を調整してから次に送電電力の調整を要求するまでの電圧値が安定している期間に、直流電圧Ｖｒｅｃｔを測定するとよい。

＜判定部２０２の動作＞
以上を踏まえ、図５を参照しながら、判定部２０２が行う再Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理が必要かどうかの判定処理（Ｓ４０１）の詳細について説明する。

５０９が示すＣＥはＣＥパケットで要求される送電電力の調整に関する項目である。ＣＥが「−」であれば送電電力の減少を、「０」であれば送電電力の維持を、「＋」であれば送電電力の減少を受電装置１０２が要求していることを示す。５１０が示すΔＶｒｅｃｔの項目は、ＣＥパケットの直前および直後の直流電圧Ｖｒｅｃｔの差分である。具体的には、図６に示した時間ｔ４からｔ５のＣＥに関して直前のｔ３からｔ４の間で受電装置１０２が測定したＶｒｅｃｔに対する、直後のｔ７からｔ８のＶｒｅｃｔの差分である。ΔＶｒｅｃｔが「＋」であればＣＥの直前のＶｒｅｃｔに対して、直後のＶｒｅｃｔが増加していることを示す。ΔＶｒｅｃｔが「０」であれば、ＣＥの直前のＶｒｅｃｔに対して、直後のＶｒｅｃｔが増減していないことを示す。ΔＶｒｅｃｔが「−」であればＣＥの直前のＶｒｅｃｔに対して、直後のＶｒｅｃｔが減少していることを示す。

また、５１１が示す再Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎの項目は、ＣＥ５０９およびΔＶｒｅｃｔ５１０に基づいて判定部２０２が行う判定内容である。再Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理が「必要」であれば、判定部２０２は再Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理が必要であると判定し、「不要」であれば不要と判定する。

例えば、ケース５００によれば、受電装置１０２は送電装置１００へ送電電力の低減を要求している（ＣＥは「−」）。その結果、ΔＶｒｅｃｔは減少している（Ｖｒｅｃｔが「−」）。これは想定されている動作であるため、判定部２０２は再Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理が「不要」と判定する。

ケース５０１によれば、受電装置１０２は送電装置１００へ送電電力の低減を要求している（ＣＥは「−」）。その結果、ΔＶｒｅｃｔは変化していない（ΔＶｒｅｃｔが「０」）。これは以下の場合に起こりうる。

・ＣＥパケットの結果を受けて送電装置１００が送電電力を低減させた（ΔＶｒｅｃｔは「−」になると予想される）。

・さらに、受電装置１０２が結合係数が大きくなる方向へ移動した。（ΔＶｒｅｃｔは「＋」になると予想される）。

すでに説明したように、これは受電装置１０２が移動し送電コイル１０１と受電コイル２０５との位置関係が変化した（結合係数が変化した）状態であるため、送電装置１００が正しく異物検出できない。よって判定部２０２は再Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理が「必要」と判定する。

ケース５０２によれば、受電装置１０２は送電装置１００へ送電電力の低減を要求している（ＣＥは「−」）。その結果、ΔＶｒｅｃｔが増加している（ΔＶｒｅｃｔが「＋」）。これは以下の場合に起こりうる。

・ＣＥパケットの結果を受けて送電装置１００が送電電力を低減させた（ΔＶｒｅｃｔは「−」になると予想される）。

・さらに、受電装置１０２が結合係数が大きくなる方向へ移動した。（ΔＶｒｅｃｔは「＋」になると予想される）。

これはケース５０１と同じであるため、判定部２０２は再Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理が「必要」と判定する。

ケース５０３によれば、受電装置１０２は送電装置１００へ送電電力の維持を要求している（ＣＥは「０」）。その結果、ΔＶｒｅｃｔが減少している（ΔＶｒｅｃｔが「−」）。これは以下の場合に起こりうる。

・ＣＥパケットの結果を受けて送電装置１００は送電電力を増減させない（ΔＶｒｅｃｔは「０」になると予想される）。

・さらに、受電装置１０２が結合係数が小さくなる方向へ移動した。（ΔＶｒｅｃｔは「−」になると予想される）。

これは受電装置１０２が移動し送電コイル１０１と受電コイル２０５との位置関係が変化した（結合係数が変化した）状態であるため、判定部２０２は再Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理が「必要」と判定する。

さらに、ケース５０３は送電電力に影響を及ぼす範囲に異物が載置された場合にも起こりうる。なぜなら、すでに説明したように、異物が載置された場合もΔＶｒｅｃｔが「−」になると予想されるからである。

ケース５０４によれば、受電装置１０２は送電装置１００へ送電電力の維持を要求している（ＣＥは「０」）。その結果、ΔＶｒｅｃｔは変化していない（ΔＶｒｅｃｔが「０」）。これは以下の場合に起こりうる。

・ＣＥパケットの結果を受けて送電装置１００は送電電力を増減させない（ΔＶｒｅｃｔは「０」になると予想される）。

・さらに、異物の載置および受電装置１０２の移動がない（ΔＶｒｅｃｔは「０」になると予想される）。

この場合、判定部２０２は再Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理が「不要」と判定する。

ケース５０５によれば、受電装置１０２は送電装置１００へ送電電力の維持を要求している（ＣＥは「０」）。その結果、ΔＶｒｅｃｔが増加している（ΔＶｒｅｃｔが「＋」）。これは以下の場合に起こりうる。

・ＣＥパケットの結果を受けて送電装置１００は送電電力を増減させない（ΔＶｒｅｃｔは「０」になると予想される）。

・さらに、受電装置１０２が結合係数が大きくなる方向へ移動した。（ΔＶｒｅｃｔは「＋」になると予想される）。

これは、受電装置１０２が移動し送電コイル１０１と受電コイル２０５の位置関係が変化した（結合係数が変化した）状態であるため、判定部２０２は再Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理が「必要」と判定する。

ケース５０６によれば、受電装置１０２は送電装置１００へ送電電力の増加を要求している（ＣＥは「＋」）。その結果、ΔＶｒｅｃｔが減少している（ΔＶｒｅｃｔが「−」）。これは以下の場合に起こりうる。

・ＣＥパケットの結果を受けて送電装置１００は送電電力を増加させる（ΔＶｒｅｃｔは「＋」になると予想される）。

・さらに、受電装置１０２が結合係数が小さくなる方向へ移動した。（ΔＶｒｅｃｔは「−」になると予想される）。

これは、受電装置１０２が移動し送電コイル１０１と受電コイル２０５の位置関係が変化した（結合係数が変化した）状態であるため、判定部２０２は再Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理が「必要」と判定する。

さらに、ケース５０６は送電電力が影響を及ぼす範囲に異物が載置された場合にも起こりうる。なぜなら、すでに説明したように、異物が載置された場合もΔＶｒｅｃｔは「−」になると予想されるからである。

ケース５０７によれば、受電装置１０２は送電装置１００へ送電電力の増加を要求している（ＣＥは「＋」）。その結果、ΔＶｒｅｃｔが減少している（ΔＶｒｅｃｔが「−」）。これは以下の場合に起こりうる。

・ＣＥパケットの結果を受けて送電装置１００は送電電力を増加させる（ΔＶｒｅｃｔは「＋」になると予想される）。

・さらに、受電装置１０２が結合係数が小さくなる方向へ移動した。（ΔＶｒｅｃｔは「−」になると予想される）。

これは、受電装置１０２が移動し送電コイル１０１と受電コイル２０５との位置関係が変化した（結合係数が変化した）状態であるため、判定部２０２は再Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理が「必要」と判定する。

ケース５０８によれば、受電装置１０２は送電装置１００へ送電電力の増加を要求している（ＣＥは「＋」）。その結果、ΔＶｒｅｃｔが減少している（ΔＶｒｅｃｔが「−」）。これは以下の場合に起こりうる。

・ＣＥパケットの結果を受けて送電装置１００は送電電力を増加させる（ΔＶｒｅｃｔは「＋」になると予想される）。

・さらに、異物の載置および受電装置１０２の移動がない（ΔＶｒｅｃｔは「０」になると予想される）。

この場合、判定部２０２は再Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理が「不要」と判定する。

以上説明したように、受電装置１０２はＣＥパケットで要求する送電電力の調整に関する情報と、ＣＥパケットの送信の前後のＶｒｅｃｔの測定値とに基づいて再Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理が必要かどうかを判定することができる。その結果、図４のフロー及び図３のシーケンスに基づいて再Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理を行い、送電装置１００を正しく異物検出ができる状態とすることができる。

さらに、送電装置１００が、送電電力が影響を及ぼす範囲に異物が載置されていないにも関わらず異物が載置されていると判定すること、いわゆる誤検出を行ってしまい送電を停止してしまうことを低減することができる。従って、ユーザの使用感を損なわず、快適な使用を実現することができる。また、送電装置１００が、送電電力が影響を及ぼす範囲に異物が載置されているにもかかわらず異物を検出できず、異物が発熱するという事態を防止することができる。

なお、図５において、ＣＥ５０９は「＋」「０」「−」であるとして説明したが、「０」に関してはある程度の幅を持たせてもよい。つまり「＋ ｘより大」「＋ｘ から−ｘ」「−ｘより小」であっても同様の効果が得られる。ここでｘは任意の値でよい。

同様にΔＶｒｅｃｔ５１０は「＋」「０」「−」であるとして説明したが、「０」に関してはある程度の幅を持たせてもよい。つまり「＋ｙより大」「＋ｙ から−ｙ」「−ｙより小」であっても同様の効果が得られる。ここでｙは任意の値でよい。すなわち、電圧値の差が所定範囲内である場合、電圧値の増減がないと判定してもよい。

また、図３のフローチャート、及び図４のシーケンスで示される処理の少なくとも一部がハードウェアにより実現されてもよい。ハードウェアにより実現する場合、例えば、所定のコンパイラを用いることで、各ステップを実現するためのプログラムからＦＰＧＡ上に自動的に専用回路を生成すればよい。ＦＰＧＡとは、Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略である。また、ＦＰＧＡと同様にしてＧａｔｅ Ａｒｒａｙ回路を形成し、ハードウェアとして実現するようにしてもよい。

（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。

１０２：受電装置、２０１：制御部、２０２：判定部、２０３：整流部、２０４：通信部、２０５：受電コイル、２０７：バッテリ、２０８：メモリ、２０９：充電部、２１１：電圧制御部

Claims (10)

1. 送電装置の送電電力と受電装置の受電電力との差に基づいて受電装置とは異なる物体を検出する検出機能を有する送電装置から無線で受電した電力に基づく第１受電電圧値を測定する第１測定手段と、
   前記送電装置に対して前記送電電力の調整を要求する第１要求手段と、
   前記第１要求手段による要求の後に前記送電装置から受電した電力に基づく第２受電電圧値を測定する第２測定手段と、
   前記調整の内容と、前記第１受電電圧値と前記第２受電電圧値との差とに基づいて、前記検出機能に関連するキャリブレーション処理が必要か否かを判定する判定手段と、
   前記キャリブレーション処理が必要と判定された場合、前記送電装置へ送電の停止及び前記キャリブレーション処理を要求する第２要求手段と、
   を備えることを特徴とする受電装置。
2. 前記判定手段は、前記送電電力の調整が前記送電電力の減少であり、且つ、前記第２受電電圧値が前記第１受電電圧値よりも減少していない場合に、前記キャリブレーション処理が必要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、前記送電電力の調整が前記送電電力の増加であり、且つ、前記第２受電電圧値が前記第１受電電圧値よりも増加していない場合に、前記キャリブレーション処理が必要と判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の受電装置。
4. 前記判定手段は、前記送電電力の調整が前記送電電力の維持であり、且つ、前記第２受電電圧値が前記第１受電電圧値よりも増加又は減少している場合に、前記キャリブレーション処理が必要と判定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の受電装置。
5. 前記第２測定手段は、前記送電装置が送電電力を調整してから前記第１要求手段が次に前記送電電力の調整を要求するまでの電圧値が安定している期間に前記第２受電電圧値を測定することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の受電装置。
6. 前記第２要求手段は、前記受電装置が負荷へ受電電力を供給している間に、前記送電装置へ送電の停止及び前記キャリブレーション処理を要求することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の受電装置。
7. 前記第２要求手段は、送電停止から一定時間経過後にＷＰＣ規格に規定されているＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇの送電を再開することを前記送電装置に要求することにより、前記キャリブレーション処理を要求することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の受電装置。
8. 前記判定手段は、前記第２受電電圧値と前記第１受電電圧値との差が所定範囲内である場合、前記第１受電電圧値から前記第２受電電圧値への増減がないと判定することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の受電装置。
9. 送電装置の送電電力と受電装置の受電電力との差に基づいて受電装置とは異なる物体を検出する検出機能を有する送電装置から無線で受電した電力に基づく第１受電電圧値を測定する第１測定工程と、
   前記送電装置に対して前記送電電力の調整を要求する第１要求工程と、
   前記第１要求工程による要求の後に前記送電装置から受電した電力に基づく第２受電電圧値を測定する第２測定工程と、
   前記調整の内容と、前記第１受電電圧値と前記第２受電電圧値との差とに基づいて、前記検出機能に関連するキャリブレーション処理が必要か否かを判定する判定工程と、
   前記キャリブレーション処理が必要と判定された場合、前記送電装置へ送電の停止及び前記キャリブレーション処理を要求する第２要求工程と、
   を有することを特徴とする受電装置の制御方法。
10. コンピュータを、請求項１乃至８の何れか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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