JP2022135501A - 受電装置、受電装置の制御方法、及び、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】送電中において適切な通信が行われなくなることを抑制する。【解決手段】受電装置は、送電装置から無線で電力を受電する受電手段と、前記受電手段により受電される電力を負荷変調することにより、前記送電装置と通信を行う通信手段と、前記通信手段により送信された所定の信号に対する前記送電装置からの応答信号が所定の時間内に受信されない場合、前記通信手段による負荷変調の変調度が変更されるように制御する制御手段とを有する。【選択図】図２

Description

本開示は、受電装置、受電装置の制御方法、及び、プログラムに関する。

無線電力伝送において、受電装置と送電装置との通信を行う際に、受電装置が送電電力に振幅変調を行う負荷変調方式が知られている。特許文献１には、送電開始時に変調度の異なるテスト信号を送信し、送電中に使用する変調度を決定する方法が開示されている。

特開２００８－８７６３号公報

しかしながら、特許文献１によれば、例えば送電中に送電装置の送電範囲に受電装置とは異なる物体が載置されるなどの要因により、決定された変調度を使用しても、適切に通信が行われなくなる可能性がある。

本開示は、送電中において適切な通信が行われなくなることを抑制することを目的とする。

本開示の受電装置は、送電装置から無線で電力を受電する受電手段と、前記受電手段により受電される電力を負荷変調することにより、前記送電装置と通信を行う通信手段と、前記通信手段により送信された所定の信号に対する前記送電装置からの応答信号が所定の時間内に受信されない場合、前記通信手段による負荷変調の変調度が変更されるように制御する制御手段とを有する。

本開示によれば、送電中において適切な通信が行われなくなることを抑制することができる。

送電装置と受電装置との間の通信を示す図である。 受電装置の構成例を示すブロック図である。 送電装置と受電装置との間の通信フローを示す図である。 負荷変調信号変調部の構成例を示す図である。 送電コイルを示す図である。 負荷変調信号を示す図である。 受電装置の動作を示すフローチャートである。 送電装置と受電装置が行う処理フェーズを説明するための図である。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による電力伝送システムの構成例を示す図である。電力伝送システムは、送電装置１０１と受電装置１０２とを有する。送電装置１０１は、受電装置１０２に対して、無線電力伝送を行う。無線電力伝送は、送電装置１０１と受電装置１０２との間での認証などを行う初期フェーズと、送電を行う送電フェーズを有する。送電フェーズ中には、受電装置１０２は、送電装置１０１に対して、負荷変調信号１０３を送信する。

送電装置１０１から受電装置１０２への通信は、周波数変調信号１０４を用いる場合について説明する。送電装置１０１から受電装置１０２への通信は、周波数変調信号１０４を用いる。受電装置１０２から送電装置１０１への通信は、負荷変調信号１０３を用いる。受電装置１０２は、送電装置１０１に対して、負荷変調信号１０３を送信する。送電装置１０１は、受電装置１０２に対して、周波数変調信号１０４を送信する。

図２は、図１の受電装置１０２の構成例を示すブロック図である。受電装置１０２は、制御部１０２１と、通信受信部１０２２と、受電アンテナ１０２３と、負荷変調信号変調部１０２４と、受電部１０２５と、バッテリ１０２６を有する。図２の受電装置１０２は、無線電力伝送に関係する部分を示している。

制御部１０２１は、例えば不図示のメモリ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、受電装置１０２の全体を制御する。制御部１０２１は、一例において、受電装置１０２における機器認証と受電に必要な制御を行う。制御部１０２１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１０２１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１０２１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１０２１は、各種処理を実行中に記憶しておくべき情報を不図示のメモリに記憶させる。また、制御部１０２１は、タイマを用いて時間を計測しうる。

受電アンテナ１０２３は、送電装置１０１が無線送電した電力を受電する。受電部１０２５は、受電アンテナ１０２３により受電された電力から、必要な直流電力を取り出し、バッテリ１０２６を充電する。通信受信部１０２２は、受電アンテナ１０２３により受電された電力から、制御情報や状態情報を含む周波数変調信号１０４を取り出し、周波数変調信号１０４を制御部１０２１へ出力する。負荷変調信号変調部１０２４は、制御部１０２１の制御の下、送電装置１０１宛ての制御情報や受電装置１０２の状態情報を含む負荷変調信号１０３を生成し、負荷変調信号１０３を受電アンテナ１０２３を介して送電装置１０１に無線送信する。負荷変調信号変調部１０２４は、受電アンテナ１０２３が送電装置１０１により送電された電力を受電した後、負荷を制御することで、送電電力に負荷変調信号１０３を重畳する。

図８は、本実施形態による送電装置１０１と受電装置１０２が行う処理について説明するための図である。送電装置１０１と受電装置１０２は、ＷＰＣ規格に準拠した無線電力伝送を行う。図８は、ＷＰＣ規格ｖ１．２．３に準拠した送電装置１０１と受電装置１０２の制御の流れを示すシーケンス図である。図８に示すシーケンスは、複数の送電コイルと複数の送電部を有する送電装置１０１に限らず、ＷＰＣ規格に適合する構成を有する送電装置により実行される制御である。以下の説明では、送電装置１０１が任意の送電コイルを使用して受電装置１０２に送電を行うものとして説明する。なお、以下では、送電装置１０１や受電装置１０２がＷＰＣ規格ｖ１．２．３に準拠する場合について説明するが、これに限られない。つまり、送電装置１０１や受電装置１０２は、ＷＰＣ規格ｖ１．２．３以降のバージョンのＷＰＣ規格に準拠していてもよいし、ＷＰＣ規格ｖ１．２．３より前のバージョンに準拠していてもよい。

ＷＰＣ規格では、充電用の送電が実行される送電フェーズ（Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズ）と、充電用の送電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）Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ＆Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎフェーズ、（４）Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズ、（５）Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズを含む。なお、以下では、Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎフェーズをＩ＆Ｃフェーズと呼ぶ。

Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズにおいて、送電装置１０１は、送電コイルの近傍に存在する物体を検出する為にＡｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇ（以下、Ａ－Ｐｉｎｇという）を送電する（Ｆ５００）。なお、本実施形態のＡ－Ｐｉｎｇの制御方法については後述する。Ａ－Ｐｉｎｇはパルス状の電力で、物体を検出するための電力である。また、受電装置１０２がＡ－Ｐｉｎｇを受電したとしても、受電装置１０２の制御部１０２１を起動することができないほど微小な電力である。送電装置１０１は、Ａ－Ｐｉｎｇを間欠的に送電する。ここで、送電装置１０１の送電可能範囲に物体が載置される場合と、物体が載置されていない場合とでは、送電コイルに印加される電圧や電流に変化が生じる。そこで、送電装置１０１の制御部は、Ａ－Ｐｉｎｇを送信した時の送電コイルの電圧値と電流値の少なくともいずれか一方を検出する。送電装置１０１の制御部は、検出した電圧値がある閾値を下回る場合又は電流値がある閾値を超える場合に物体が存在すると判定し、Ｐｉｎｇフェーズに遷移する。

Ｐｉｎｇフェーズにおいて、送電装置１０１は、Ａ－Ｐｉｎｇにより物体が載置されたことを検出すると、送電コイルのＱ値（Ｑｕａｌｉｔｙ Ｆａｃｔｏｒ）を測定する（Ｆ５０１）。送電装置１０１は、Ｑ値測定が終了すると、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇ（以下、Ｄ－Ｐｉｎｇという）の送電を開始する（Ｆ５０２）。Ｄ－Ｐｉｎｇは受電装置１０２の制御部１０２１を起動させるための電力で、Ａ－Ｐｉｎｇよりも大きい電力である。以降、送電装置１０１は、Ｄ－Ｐｉｎｇの送電を開始してから（Ｆ５０２）、受電装置１０２から送電停止を要求するＥＰＴ（Ｅｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）パケットを受信するまで（Ｆ５２２）、Ｄ－Ｐｉｎｇ以上の電力を送電し続ける。受電装置１０２の制御部１０２１は、Ｄ－Ｐｉｎｇを受電して起動すると、受電したＤ－Ｐｉｎｇの電圧値を格納したデータであるＳｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈパケットを送電装置１０１に送信する（Ｆ５０３）。送電装置１０１は、Ｄ－Ｐｉｎｇを受信した受電装置１０２からＳｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈパケットを受信することにより、Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズにおいて検出された物体が受電装置１０２であることを認識する。送電装置１０１は、Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈパケットを受信すると、Ｉ＆Ｃフェーズに遷移する。

Ｉ＆Ｃフェーズにおいて、受電装置１０２は、受電装置１０２が準拠しているＷＰＣ規格のバージョン情報やデバイス識別情報を含むＩＤを格納したデータを送信する（Ｆ５０４）。また、受電装置１０２は、受電部１０２５が負荷へ供給する電力の最大値を示す情報等を含むＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎパケットを送電装置１０１に送信する（Ｆ５０５）。送電装置１０１は、ＩＤ及びＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎパケットを受信することによって、受電装置１０２が自身の準拠するＷＰＣ規格に対応するバージョンであるかを判定し、ＡＣＫを送信する。具体的には、送電装置１０１は、受電装置１０２がＷＰＣ規格ｖ１．２以降の拡張プロトコル（後述するＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズにおける処理を含む）に対応していると判定すると、ＡＣＫで応答する（Ｆ５０６）。受電装置１０２はＡＣＫを受信すると、送受電する電力の交渉などを行うＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズに遷移する。

Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズにおいて、受電装置１０２は、送電装置１０１に対してＦＯＤ Ｓｔａｔｕｓデータを送信する（Ｆ５０７）。本実施形態では当該ＦＯＤ ＳｔａｔｕｓデータをＦＯＤ（Ｑ）と表現する。送電装置１０１は、受信したＦＯＤ（Ｑ）に格納されているＱ値とＱ値測定で測定したＱ値に基づいて異物検出を行い、異物がない可能性が高いと判定したことを示すＡＣＫを受電装置に送信する（Ｆ５０８）。

受電装置１０２は、ＡＣＫを受信すると、送電装置１０１の能力を問い合わせるデータであり、ＷＰＣ規格で規定されているＧｅｎｅｒａｌ Ｒｅｑｕｅｓｔの１つであるＧｅｎｅｒａｌ Ｒｅｑｕｅｓｔ（Ｃａｐａｂｉｌｉｙ）パケットを送信する（Ｆ５３５）。以降、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｒｅｑｕｅｓｔ（Ｃａｐａｂｉｌｉｙ）パケットをＧＲＱ（ＣＡＰ）パケットと表現する。送電装置１０１は、ＧＲＱ（ＣＡＰ）パケットを受信すると、自身が対応している能力情報を格納したＣａｐａｂｉｌｉｔｙパケット（以下、ＣＡＰという）を送信する（Ｆ５３６）。

受電装置１０２は、受電を要求する電力値の最大値であるＧｕａｒａｎｔｅｅｄ Ｐｏｗｅｒ（以下、ＧＰという）の交渉を行う。具体的には、Ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ Ｐｏｗｅｒは、送電装置１０１との交渉で合意された、受電装置１０２が利用可能な電力量を表す。すなわち、ＧＰは、受電装置１０２の負荷に供給するために使用することができる電力（負荷が消費する電力）の最大値である。交渉は、ＷＰＣ規格で規定されているＳｐｅｃｉｆｉｃ Ｒｅｑｕｅｓｔパケットの内、受電装置１０２が要求するＧｕａｒａｎｔｅｅｄ Ｐｏｗｅｒの値を格納したパケットを送電装置１０１に送信することにより実現される（Ｆ５０９）。本実施形態では当該データをＳＲＱ（ＧＰ）パケットと表現する。

送電装置１０１は、自身の送電能力等を考慮して、ＳＲＱ（ＧＰ）パケットに応答する。送電装置１０１は、Ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ Ｐｏｗｅｒを受け入れられると判定した場合、当該要求を受入れたことを示すＡＣＫを送信する（Ｆ５１０）。受電装置１０２は、Ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ Ｐｏｗｅｒを含む複数のパラメータの交渉が終了すると、Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｒｅｑｕｅｓｔの内、交渉の終了（Ｅｎｄ Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎ）を要求するＳＲＱ（ＥＮ）を送電装置１０１に送信する（Ｆ５１１）。送電装置１０１は、ＳＲＱ（ＥＮ）パケットに対してＡＣＫを送信し（Ｆ５１２）、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎを終了し、パワーロス手法に基づく異物検出を実施するための基準を作成するＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズに遷移する。なお、異物検出とは、送電装置１０１の送電可能範囲内に、受電装置１０２とは異なる物体（以下、異物という）が存在する、又は、異物が存在する可能性があるか否かを判定する処理である。

Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズにおいて、受電装置１０２は、受電部１０２５と負荷（バッテリ１０２６）とを接続しない状態で、受電装置１０２がＤ－Ｐｉｎｇを受電したときの受電電力値Ｒ１を送電装置１０１に通知する。このとき、受電装置１０２は、受電電力値Ｒ１を格納したＲｅｃｅｉｖｅｄ Ｐｏｗｅｒパケット（ｍｏｄｅ１）（以下、ＲＰ１という）を送電装置１０１に送信する（Ｆ５１３）。送電装置１０１は、ＲＰ１を受信すると、ＡＣＫを受電装置１０２に送信する（Ｆ５１４）。この時、送電装置１０１は、自身の送電電力値Ｔ１を計測し、パワーロスであるＴ１とＲ１の差分Δ１を計算する。受電装置１０２は、ＡＣＫを受信後、受電部１０２５と負荷とを接続した状態で、送電装置１０１に対して受電電圧の増減を送電装置１０１に要求するＣｏｎｔｒｏｌ Ｅｒｒｏｒパケット（以後、ＣＥと表現する）を送電装置１０１に送信する。ＣＥには符号及び数値が格納され、ＣＥに格納される数値の符号がプラスであれば受電電圧を上げることを、マイナスであれば受電電圧を下げることを、数値がゼロであれば受電電圧を維持することを要求することを意味する。ここでは、受電装置１０２は、受電電圧を上げることを示すＣＥ（＋）を送電装置１０１に送信する（Ｆ５１５）。

送電装置１０１は、ＣＥ（＋）を受信すると、送電部の設定値を変更し、送電電圧を上げる（Ｆ５１６）。受電装置１０２は、ＣＥ（＋）に応答して受電電力が上昇すると、受電した電力を負荷に供給し、ＲＰ２（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｐｏｗｅｒパケット（ｍｏｄｅ２）（以下、ＲＰ２という）を送電装置１０１に送信する（Ｆ５１７）。ここで、ＲＰ２には、受電装置１０２が受電部１０２５の出力を負荷（バッテリ１０２６）に供給した状態における受電電力値Ｒ２が格納されている。

送電装置１０１は、ＲＰ２を受信すると、ＡＣＫを受電装置１０２に送信する（Ｆ５１８）。この時、送電装置１０１は、自身の送電電力値Ｔ２を計測し、パワーロスであるＴ２とＲ２の差分Δ２を計算する。送電装置１０１は、受電部１０２５と負荷を接続せず負荷の消費電力が０である場合のパワーロスΔ１と、受電部１０２５と負荷を接続し負荷の消費電力が０でない場合のパワーロスΔ２を基準として、パワーロスに基づく異物検出を行う。具体的には、送電装置１０１は、Δ１とΔ２から任意の受電電力値において異物がない状態におけるパワーロスを予測し、実際に受信した受電電力値と送電電力値に基づいて異物検出を行うことができる。送電装置１０１は、ＲＰ２に対してＡＣＫを送信すると、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズに遷移する。

Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズにおいて、送電装置１０１は、受電装置１０２がＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズで交渉した最大１５ワットを受電可能な電力を送電する。受電装置１０２は、送電装置１０１に対して、ＣＥ及び現在の受電電力値を格納したＲＰ０（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｐｏｗｅｒパケット（ｍｏｄｅ０）（以下、ＲＰ０という）を送電装置１０１に定期的に送信する（Ｆ５１９、Ｆ５２０）。送電装置１０１は、受電装置１０２からＲＰ０を受信すると、上記のΔ１とΔ２から任意の受電電力におけるパワーロスを予測し、異物検出を行う。送電装置１０１は、異物検出の結果、異物がない可能性が高いと判定した場合、ＡＣＫを受電装置１０２に送信する（Ｆ５２１）。ここで、異物がある可能性が高いと判定した場合は、送電装置１０１は、ＮＡＫを受電装置１０２に送信する。

受電装置１０２は、バッテリ１０２６への充電が終了すると、送電装置１０１に対して送電を停止することを要求するＥＰＴ（Ｅｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）パケットを送信する（Ｆ５２２）。以上がＷＰＣ規格ｖ１．２．３に準拠した送電装置１０１及び受電装置１０２の制御の流れである。

図４は、図２の負荷変調信号変調部１０２４の構成例を示す図である。負荷変調信号変調部１０２４は、スイッチ４０１１，４０１２，４０１３，４０１４，４０１５と、コンデンサ４０２１，４０２２，４０２３，４０２４，４０２５を有する。

負荷変調信号変調部１０２４は、図１の負荷変調信号１０３の変調度を変更する。コンデンサ４０２１，４０２２，４０２３，４０２４，４０２５は、それぞれ、スイッチ４０１１，４０１２，４０１３，４０１４，４０１５を閉じることによって、図２の受電アンテナ１０２３に接続される。スイッチ４０１１，４０１２，４０１３，４０１４，４０１５は、いずれか一つ、又は、複数の開閉を繰り返すことで、図１の負荷変調信号１０３の変調度を変更することができる。接続しているコンデンサ４０２１～４０２５の容量は、同じであっても異なっていてもよい。これは、スイッチ４０１１～４０１５の開閉数により、結果的に、総合した容量が変化するためである。例えば、コンデンサ４０２１～４０２５が同じ容量である場合、より多くのスイッチ４０１１～４０１５をオンにすると、負荷変調信号変調部１０２４の容量が大きくなるため、変調度がより大きくなる。また、コンデンサ４０２１～４０２５がそれぞれ容量の異なるコンデンサである場合、オンにするスイッチを切り替え、より大きい容量のコンデンサに切り替えることにより、変調度を大きくすることができる。

図４では、コンデンサ４０２１～４０２５の接続状態で負荷変調信号１０３の変調度を変更する例を記しているが、抵抗やコイル、又は、これらの組み合わせでも、変調度の変更は実現できる。また、図４では、並列にコンデンサ４０２１～４０２５を接続しているが、コンデンサを直列に接続し、各コンデンサをバイパスする形でスイッチを配置する回路構成であっても、変調度は変更可能となる。なお、本実施形態においては、負荷変調信号変調部１０２４の容量が大きくなるほど、変調度が大きくなるものとして説明する。しかしながら、受電される電力の大きさなどの条件によっては、容量を小さくすることにより、変調度が大きくなる場合もある。この場合は、受電装置１０２は、負荷変調信号変調部１０２４の容量がより小さくなるように、スイッチを切り替えるものとする。

図６（ａ）は、受電装置１０２が送信した負荷変調信号１０３の振幅６０１を示す図である。図６（ｂ）は、送電装置１０１が受信した負荷変調信号１０３の振幅６０２を示す図である。

図６（ａ）は、受電装置１０２が送信した負荷変調信号１０３の振幅６０１を示す。その後、異物などが送電中に近接することで、負荷変調信号１０３の振幅が変化する。異物の影響で、送電装置１０１が受信した負荷変調信号１０３の振幅６０２は、図６（ｂ）のように、振幅６０１よりも小さいものとなる。この振幅６０２が復調困難なレベルにまで低下すると、送電装置１０１にとって、振幅６０２は、変動する雑音と変わらなくなってしまう。

図３（ａ）は、正常動作時の送電装置１０１と受電装置１０２の通信フロー例を示す図である。図３（ｂ）は、送電装置１０１の送電範囲に異物が置かれている場合の送電装置１０１と受電装置１０２の通信フロー例を示す図である。図７は、受電装置１０２の制御方法を示すフローチャートである。図７に示す処理は、制御部１０２１が不図示のメモリ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行われる。

以下、図３（ａ）、（ｂ）及び図７を参照しながら説明する。送電開始時、受電装置１０２は、負荷変調信号変調部１０２４のスイッチ４０１１のみの開閉の繰り返しにより、負荷変調信号１０３の振幅変調を行っているものとする。図３（ａ）及び（ｂ）の「通信」は、例えば、送電フェーズにおいて受電装置１０２から送電装置１０１に送信されるＲＰ０であるものとする。ただし、これに限定されない。本実施形態は、送電装置１０１から応答が送信されるいずれの通信にも適用可能である。

図３（ａ）は、正常動作時の送電装置１０１と受電装置１０２の通信フロー例を示す図である。正常動作時、図３（ａ）に示すように、ステップＳ７０１では、受電装置１０２の制御部１０２１は、負荷変調信号変調部１０２４により、負荷変調で、負荷変調信号１０３を受電装置１０２に送信する（Ｓ３０１）。送電装置１０１は、負荷変調信号１０３を受信すると、応答信号を受電装置１０２に送信する（Ｓ３０２）。ステップＳ７０２では、受電装置１０２の制御部１０２１は、通信受信部１０２２により、応答信号を受信したか否かを判定し、受信したと判定した場合には、ステップＳ７０４に進む。ステップＳ７０４では、受電装置１０２の制御部１０２１は、負荷変調信号１０３に対する処理を終了する。

図３（ｂ）は、送電装置１０１の送電範囲に異物が置かれている場合の送電装置１０１と受電装置１０２の通信フロー例を示す図である。例えば、送電装置１０１の送電範囲に異物が置かれることにより、負荷変調信号１０３の振幅６０２が低下すると、送電装置１０１は、受電装置１０２からの負荷変調信号１０３を復調することができず、負荷変調信号１０３が送信されていないものと判断する。これにより、送電装置１０１は、応答信号を送信できなくなる。この様子を示したのが、図３（ｂ）である。

図７のフローチャートを使用し、図３（ｂ）のフローを説明する。ステップＳ７０１では、受電装置１０２の制御部１０２１は、負荷変調信号変調部１０２４により、負荷変調で、負荷変調信号１０３を受電装置１０２に送信する（Ｓ３１１）。送電装置１０１の送電範囲に異物が置かれることにより、負荷変調信号１０３の振幅６０２が低下すると、送電装置１０１は、受電装置１０２からの負荷変調信号１０３を復調することができないため、応答信号を送信しない。

ステップＳ７０２では、受電装置１０２の制御部１０２１は、通信受信部１０２２により、所定期間内に応答信号を受信したか否かを判定し、応答信号を受信しない場合には、ステップＳ７０３に進む。

ステップＳ７０３では、制御部１０２１は、負荷変調信号変調部１０２４のスイッチ４０１１とスイッチ４０１２を同時に繰り返し開閉することで、変調度が大きくなるように変更し、変更後の変調度で負荷変調信号１０３を送電装置１０１に再送する（Ｓ３１２）。なお、このとき、送電装置１０１は、受電装置１０２から負荷変調信号１０３が送信されていないと判断しているため、一定時間（タイムアウト時間）が経過すると、送電処理がタイムアウトし、受電装置１０２に対する送電を停止する。したがって、受電装置１０２は、送電装置１０１が送電を停止するタイムアウト時間が経過する前に、変調度を変更して再送を行い、ステップＳ７０２に戻る。

送電装置１０１は、変更後の変調度で送信された負荷変調信号１０３の振幅が大きいので、負荷変調信号１０３を復調することができ、応答信号を受電装置１０２に送信する（Ｓ３１３）。ステップＳ７０２では、受電装置１０２の制御部１０２１は、通信受信部１０２２により、所定期間内に応答信号を受信したと判定する。受電装置１０２の制御部１０２１は、変調度を変更した後に受信に成功したため、付近に異物がある可能性があると判断し、送電装置１０１に異物検出依頼を送信する（Ｓ３１４）。

送電装置１０１は、異物検出依頼を受信すると、応答信号を受電装置１０２に送信し（Ｓ３１５）、必要に応じて送電を中断し、異物検出を行う。上記の異物検出依頼は、依頼用のパケットであってもよいし、ＲＰ０であってもよい。送電装置１０１は、依頼用のパケットの異物検出依頼が受電装置１０２から送信された場合は、任意の方法を使用して、異物検出処理を行うことができる。また、送電装置１０１は、受電装置１０２からＲＰ０の異物検出依頼が送信された場合は、送電装置１０１が送電した電力の大きさと受電装置１０２が受電した電力とを比較して、パワーロスに基づく異物検出を行うことができる。

以上のように、受電部１０２５は、送電装置１０１から電力を無線受電する。ステップＳ７０１では、制御部１０２１は、送信部として機能し、負荷変調信号変調部１０２４により、上記の電力に重畳して負荷変調信号１０３を送電装置１０１に送信する。ステップＳ７０３では、制御部１０２１は、負荷変調信号１０３の送信後の所定時間内に送電装置１０１から応答信号が得られない場合には、負荷変調信号変調部１０２４により、負荷変調信号１０３の変調度を変更する（増加させる）。具体的には、ステップ７０３では、制御部１０２１は、負荷変調信号１０３の送信後の所定時間内に送電装置１０１から応答信号が得られない場合には、負荷変調信号変調部１０２４により、負荷変調信号１０３の変調度を変更して負荷変調信号１０３を再送する。負荷変調信号１０３の変調度は、図６（ａ）及び（ｂ）のように、例えば負荷変調信号１０３の振幅の最大値（ハイレベル）と最小値（ローレベル）との差に基づいて表される。応答信号は、例えば周波数変調信号１０４でありうる。

送電装置１０１は、受電装置１０２が送信した負荷変調信号（Ｓ３１２）を検出した場合には、応答信号（Ｓ３１３）を上記の電力に重畳して受電装置１０２に送信する。制御部１０２１は、負荷変調信号１０３の再送後に送電装置１０１から応答信号（Ｓ３１３）が得られた場合には、負荷変調信号変調部１０２４により、異物検出を依頼するための信号（Ｓ３１４）を上記の電力に重畳して送電装置１０１に送信する。

以上説明したように、本実施形態によれば、受電装置１０２は、送電装置１０１からの応答信号が得られない場合、変調度を大きくして、再度、負荷変調信号１０３を送電装置１０１に送信する。これにより、受電装置１０２は、送電装置１０１に対して、より確実に負荷変調信号１０３を送信することができ、かつ異物の存在の可能性を検知して異物検出処理の依頼を送電装置１０１に送信することができる。なお、変調度は、送電フェーズの前に受電装置１０２が任意の大きさに設定することができるため、変調度が最初から大きめの値に設定されてもよい。しかしながら、本実施形態のように、受電装置１０２は、送電装置１０１からの応答信号がない場合に、変調度を変更することにより、異物の存在の可能性を検知することができる効果がある。また、変調度が大きいほど、通常の通信時におけるノイズもより大きくなりうる。したがって、受電装置１０２は、変調度を比較的小さい状態から通信を行うことにより、通信時のノイズが抑制される効果がある。

（第２の実施形態）
図５（ａ）は、第２の実施形態による送電装置１０１の送電コイル５０１～５０４の構成例を示す図である。送電装置１０１が複数の送電コイル５０１～５０４を有する場合について説明する。複数の送電コイル５０１～５０３は、マルチコイルである。送電コイル５０１と送電コイル５０２と送電コイル５０３と送電コイル５０４は、相互に重なり合っている。

図５（ｂ）～（ｄ）は、送電装置１０１の送電コイル５０１～５０４に対して受電装置１０２が移動した場合を示す図である。受電装置１０２は、例えば衝撃により移動する。送電コイル５０１～５０４は、破線で示す送電コイルが送電を行っていない送電コイルを示し、実線で示す送電コイルが送電を行っている送電コイルを示す。

図５（ｂ）は、受電装置１０２が送電コイル５０１上に置かれ、送電コイル５０１から受電装置１０２に送電が始まった様子を示す。送電コイル５０１が送電で使用されている。

図５（ｃ）は、図５（ｂ）の送電中に、衝撃などにより、受電装置１０２の位置がずれた様子を示す。受電装置１０２は、送電している送電コイル５０１から外れかかっている。そのため、図６（ｂ）に示すように、送電装置１０１が受電装置１０２から受信した負荷変調信号１０３の振幅６０２が小さくなり、送電装置１０１は、負荷変調信号１０３を復調できなくなり、応答信号を送信することができない。

ステップＳ７０２では、受電装置１０２の制御部１０２１は、通信受信部１０２２が応答信号を受信しない場合には、ステップＳ７０３に進む。ステップＳ７０３では、制御部１０２１は、スイッチ４０１１とスイッチ４０１２を同時に繰り返し開閉することで、変調度が大きくなるように変更し、変更後の変調度で、負荷変調信号１０３を送電装置１０１に再送し（Ｓ３１２）、ステップＳ７０２に戻る。

送電装置１０１は、変更後の変調度で送信された負荷変調信号１０３の振幅が大きいので、負荷変調信号１０３を復調することができ、応答信号を受電装置１０２に送信する（Ｓ３１３）。ステップＳ７０２では、受電装置１０２の制御部１０２１は、通信受信部１０２２により、所定期間内に応答信号を受信したと判定する。受電装置１０２の制御部１０２１は、変調度を変更した後に受信に成功したため、受電装置１０２の位置ずれが生じたと判断し、受電装置１０２の位置検出依頼を送電装置１０１に送信する（Ｓ３１４）。

送電装置１０１は、受電装置１０２の位置検出依頼を受信すると、位置検出依頼に対する応答信号を受電装置１０２に送信し（Ｓ３１５）、送電を停止し、受電装置１０２の位置を検出する。送電装置１０１は、検出の結果、受電装置１０２が送電コイル５０２の位置に移動していることを検出すると、図５（ｄ）に示すように、送電コイル５０２による送電を開始する。送電装置１０１の位置検出後、受電装置１０２は、負荷変調信号変調部１０２４により、変調度を必要に応じて下げてもよい。

以上のように、制御部１０２１は、負荷変調信号（Ｓ３１２）の再送後に送電装置１０１から応答信号（Ｓ３１３）が得られた場合には、負荷変調信号変調部１０２４により、位置検出依頼を上記の電力に重畳して送電装置１０１に送信する。位置検出依頼は、受電装置１０２の位置に応じた送電を依頼するための信号である。

送電装置１０１は、位置検出依頼を受信すると、受電装置１０２の位置を検出し、検出された受電装置１０２の位置に応じた送電コイルで電力を無線送電する。送電コイルは、複数の送電コイル５０１～５０４を有するマルチコイル、又は送電コイルが移動可能なムービングコイルである。

なお、制御部１０２１は、受電装置１０２の位置に応じた送電が開始された後、負荷変調信号変調部１０２４により、負荷変調信号１０３の変調度を減少させてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、送電装置１０１は、受電装置１０２の位置を検出し、送電コイルに対する受電装置１０２の位置ずれを修正することができる。

受電装置１０２は、負荷変調信号１０３の変調度を変更することで、受電装置１０２が送電装置１０１との通信を維持できる。送電装置１０１がマルチコイル又はムービングコイルを有する場合、負荷変調信号が通信できない状況が、受電装置１０２の位置ずれによるものと判断することができる。受電装置１０２は、変調度を変えた負荷変調信号１０３を再送し、位置検出依頼を送電装置１０１に送信することができる。また、負荷変調信号１０３が通信可能状態となった場合には、受電装置１０２は、送電装置１０１に異物検出依頼を送信することができる。

なお、第１及び第２の実施形態では、受電装置１０２はステップＳ７０２において負荷変調信号１０３の送信後の所定時間内に送電装置１０１から応答信号が得られない場合、負荷変調信号の振幅が小さいために送電装置１０１が復調できないと判断した。そして、受電装置１０２は負荷変調信号変調部１０２４により、負荷変調信号１０３の変調度を変更する（増加させる）ようにした。しかしこの構成に限定されない。受電装置１０２は、受電アンテナの電圧値または電流値に基づいて、図６（ａ）に示す負荷変調信号の振幅６０１を観測し、送電装置での負荷変調信号の振幅６０２を予測してもよい。そして、受電装置１０２は振幅６０２の予測値と送電装置１０１が復調できるであろう振幅６０２の閾値とを比較し、予測値が閾値以下（または閾値付近）となった場合に負荷変調信号１０３の変調度を変更する（増加させる）。この構成によっても、第１及び第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、受電装置１０２は、送電装置１０１が有する不図示の送電アンテナと受電アンテナ１０２３との結合係数や受電装置１０２の負荷（バッテリ１０２６の充電回路等）の消費電力から、送電装置１０１側の振幅６０２を予測してもよい。

また、第１及び第２の実施形態では、受電装置１０２が自身の負荷変調信号変調部１０２４の変調度を変更する構成としたが、この構成は送電装置１０１にも適用可能である。すなわち、送電装置１０１が自身の周波数変調信号１０４の変調度を変更する構成であってもよい。具体的には、送電装置１０１は、送信した周波数変調信号１０４に対して受電装置１０２から期待する応答を受信できない場合、周波数変調の変調度を変更（大きく）して再度周波数変調信号１０４を送信してもよい。このような構成により、周波数変調信号１０４が異物等の原因により受電装置１０２で復調できないと送電装置１０１が判断した場合に、復調できるようになるという効果がある。

また、送電装置１０１による復調の可否の判断は、送電装置１０１が送電アンテナの電圧値または電流値に基づいて、周波数変調信号１０４を観測し、受電装置１０２での周波数変調信号の変調深さを予測することにより行われてもよい。そして、送電装置１０１は変調深さの予測値と受電装置１０２が復調できるであろう変調深さの閾値とを比較し、予測値が閾値以下（または閾値付近）となった場合に周波数変調信号１０４の変調度を変更する（増加させる）。この構成のようにしても同様の効果を得ることができる。

また、前記予測は、送電装置１０１の図示しない送電アンテナと受電アンテナ１０２３の結合係数や受電装置１０２の負荷（バッテリ１０２６の充電回路等）の消費電力から、受電装置１０２側の変調深さを予測してもよい。

また、上記実施形態では、送電装置１０１は周波数変調信号１０４を送信する構成としたが、これは振幅変調であってもよい。具体的には、送電装置１０１は、送信した振幅変調信号に対して受電装置１０２から期待する応答を受信できない場合、振幅変調の変調度を変更（大きく）して再度振幅変調信号を送信してもよい。このような構成により、振幅変調信号が異物等の原因により受電装置１０２で復調できないと送電装置１０１が判断した場合に、復調できるようになるという効果がある。

また、前記判断は送電装置１０１が送電アンテナの電圧値または電流値に基づいて、振幅変調信号を観測し、受電装置１０２での振幅変調信号の変調深さを予測してもよい。そして、送電装置１０１は前記変調深さの予測と受電装置１０２が復調できるであろう変調深さの閾値を比較し、前記予測が閾値以下（または閾値付近）となった場合に振幅変調信号の変調度を変更する（増加させる）ようにしても同様の効果を得ることができる。

また、前記予測は、送電装置１０１の図示しない送電アンテナと受電アンテナ１０２３の結合係数や受電装置１０２の負荷（バッテリ１０２６の充電回路等）の消費電力から、受電装置１０２側の変調深さを予測してもよい。また、負荷の消費電力は受電装置１０２が送電装置１０１に通知する受電電力値に基づいてもよい。

なお、上述の実施形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されない。すなわち、本開示はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

（その他の実施形態）
上述した第１及び第２の実施形態は、組み合わせて実施することも可能である。
本開示は、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。

１０２ 受電装置、１０２１ 制御部、１０２２ 通信受信部、１０２３ 受電アンテナ、１０２４ 負荷変調信号変調部、１０２５ 受電部、１０２６ バッテリ

Claims (11)

1. 送電装置から無線で電力を受電する受電手段と、
   前記受電手段により受電される電力を負荷変調することにより、前記送電装置と通信を行う通信手段と、
   前記通信手段により送信された所定の信号に対する前記送電装置からの応答信号が所定の時間内に受信されない場合、前記通信手段による負荷変調の変調度が変更されるように制御する制御手段と
   を有することを特徴とする受電装置。
2. 前記制御手段は、前記通信手段により送信された所定の信号に対する前記送電装置からの応答信号が所定の時間内に受信されない場合、前記通信手段による負荷変調の変調度がより大きくなるように制御することを特徴とする請求項１に記載の受電装置。
3. 前記通信手段は、前記所定の信号に対する前記送電装置からの応答信号が所定の時間内に受信されない場合、前記制御手段により変更された変調度に基づいて負荷変調された前記所定の信号を送信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. 前記変調度は、負荷変調される前記所定の信号の振幅の最大値と最小値との差に基づいて表され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. 前記通信手段は、前記通信手段により、前記制御手段により変更された変調度に基づいて負荷変調された前記所定の信号に対する前記送電装置からの応答信号が受信された場合、前記受電装置とは異なる物体の検出を依頼するための信号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４のいずれか１項に記載の受電装置。
6. 前記通信手段は、前記通信手段により、前記制御手段により変更された変調度に基づいて負荷変調された前記所定の信号に対する前記送電装置からの応答信号が受信された場合、前記受電装置の位置に応じた送電を依頼するための信号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５のいずれか１項に記載の受電装置。
7. 前記制御手段は、前記通信手段により前記受電装置の位置に応じた送電を依頼するための信号が送信された後、前記通信手段による負荷変調の変調度がより小さくなるように制御することを特徴とする請求項６に記載の受電装置。
8. 前記通信手段は、前記応答信号として、周波数変調された信号を受信す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. 送電装置と、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の受電装置と
   を有することを特徴とする電力伝送システム。
10. 送電装置から無線で電力を受電する受電ステップと、
    前記受電ステップにより受電される電力を負荷変調することにより、前記送電装置と通信を行う通信ステップと、
    前記通信ステップにより送信された所定の信号に対する前記送電装置からの応答信号が所定の時間内に受信されない場合、前記通信ステップによる負荷変調の変調度が変更されるように制御する制御ステップと
    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８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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