JP5274712B1 - 非接触給電システム、及び非接触給電方法 - Google Patents

非接触給電システム、及び非接触給電方法 Download PDF

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Abstract

非接触給電により電力供給を行う給電装置１０が、受電装置２０の現在位置を取得し、受電装置２０が予め設定された給電エリア内に存在する場合は電力供給を許可し、受電装置２０が給電エリア外に存在する場合は電力供給を許可しないように制御するようにする。また給電装置１０が、受電装置２０から送られてくる認証情報に基づき認証を行い、受電装置２０が給電エリア内に存在し、かつ、認証に成功した場合に電力供給を許可するようにする。また給電装置１０が、受電装置２０から送られてくる認証情報に基づき認証を行い、受電装置２０が給電エリア外に存在し、かつ、認証に成功した場合は電力供給を許可し、受電装置２０が給電エリア外に存在し、かつ、認証に成功しない場合は電力供給を許可しないようにする。

Description

この発明は、非接触給電システム、及び非接触給電方法に関し、給電装置から受電装置への給電が適切に行われるようにするための技術に関する。
特許文献１には、非接触給電に関する技術として、受電した電力の電力レベルを取得する受電電力測定部と、受電した電力の供給を受けて駆動するデバイスにおいて消費される消費電力の電力レベルを取得する消費電力測定部と、取得した電力レベルと取得した電力レベルとの差分に基づき送電アンテナを介して送電する電力の電力レベルを制御する送電制御部とを含む無線送電システムが記載されている。
特許文献２には、電気機器に給電するワイヤレス給電システムであって、電気機器を支持する支持体内に１次コイルが介装された電源回路を設置し、電気機器内に２次コイルが介装された負荷回路を設置し、両コイル内での相互誘導作用により電源回路側から負荷回路側に給電するシステムが記載されている。
昨今、ノート型パソコンやタブレット型端末の普及や電気自動車のインフラ整備の促進などを背景として、より長距離かつ大電力による非接触給電の実現に向けた取り組みが進められており、例えば、非特許文献１に記載されているように、給電装置と受電装置が数ｍ程度離れていても高効率で給電が可能であることが実証されている。
今後、長距離の非接触給電の実用化が進むと例えば次のような問題が生じる可能性がある。図２３は屋内で非接触給電が行われる様子を示したものである。給電装置と受電装置とが同図に示すような位置関係である場合、部屋５（１）の給電装置１０（１）によって部屋５（２）の受電装置２０（２）への給電が可能であり、逆に部屋５（２）の給電装置１０（２）によって部屋５（１）の受電装置２０（１）への給電が可能であり、部屋５（１）又は部屋５（２）の給電装置１０が過負荷となってしまう虞がある。また例えば、部屋５（１）と部屋５（２）の住人が他人である場合には盗電の危険性もある。
このように、長距離の非接触給電の実用化にあたっては、給電装置から受電装置への電力供給を適切に制御する仕組みが求められる。
本発明はこのような背景に鑑みてなされたものであり、給電装置から受電装置への電力供給を適切に行うことが可能な非接触給電システム、及び非接触給電方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本発明の一つは、非接触給電システムであって、受電装置に非接触給電により電力供給を行う給電装置と、前記受電装置の現在位置を取得する位置取得部と、前記受電装置が予め設定された三次元のエリア内に存在する場合は前記電力供給を許可し、前記受電装置が前記エリア外に存在する場合は前記電力供給を許可しないように制御する制御部とを備えるようにする。
本発明によれば、給電装置は、受電装置が予め設定されたエリア内に存在する場合にのみ、給電装置から受電装置への電力供給を許可するので、例えば、給電装置の配置や屋内配線の構成に応じて上記エリアを設定することにより、給電装置自身の過負荷及び給電装置が属する電気回路の過負荷を防止することができる。また、給電装置は、受電装置がエリア外に存在する場合には電力供給を許可しないので、エリア外に存在する受電装置による受電（盗電）を防ぐことができる。このように、本発明によれば、給電装置から受電装置への電力供給を適切に行うことができる。
本発明の他の一つは、上記非接触給電システムであって、前記受電装置から送られてくる認証情報に基づき認証を行う認証部をさらに備え、前記制御部は、前記受電装置が前記エリア内に存在し、かつ、前記認証に成功した場合に前記給電装置から前記受電装置への電力供給を許可することとする。
本発明によれば、受電装置がエリア内に存在し、かつ、認証に成功した場合にのみ電力供給を許可するので、盗電等を防いで給電装置から受電装置への電力供給を適切に行うことができる。
本発明の他の一つは、上記非接触給電システムであって、受電装置に非接触給電により電力供給を行う給電装置と、前記受電装置の現在位置を取得する位置取得部と、前記受電装置から送られてくる認証情報に基づき認証を行う認証部と、前記受電装置が予め設定された三次元のエリア外に存在し、かつ、前記認証に成功した場合は前記電力供給を許可し、前記受電装置が前記エリア外に存在し、かつ、前記認証に成功しない場合は前記電力供給を許可しないように制御する制御部とを備えることとする。
本発明によれば、受電装置がエリア外に存在する場合は、認証を行ってから電力供給の許可又は不許可を決定するので、盗電等を防いで給電装置から受電装置への電力供給を適切に行うことができる。
本発明の他の一つは、上記非接触給電システムであって、前記位置取得部は互いに隣接して配置された複数のアンテナを備え、前記位置取得部は、前記アンテナにより前記受電装置から位置標定信号を受信し、前記複数のアンテナの夫々によって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき自身から見た前記受電装置の方向αを求め、求めた前記方向αに基づき前記受電装置の現在位置を取得することとする。
このように、給電装置は、位置標定信号の位相差Δθに基づき受電装置の正確な現在位置を取得することができるので、受電装置がエリア内に存在するか否かを正確に判断して給電装置から受電装置への電力供給を適切に行うことができる。
本発明の他の一つは、上記非接触給電システムであって、前記受電装置はＧＰＳを備え、前記位置取得部は、前記受電装置が前記ＧＰＳによって取得した現在位置を前記受電装置から受信することにより、前記受電装置の現在位置を取得することとする。
本発明によれば、簡易な構成で、受電装置の現在位置を確実に取得することができる。
本発明の他の一つは、上記非接触給電システムであって、前記制御部は、前記給電装置が、前記受電装置の受電に関する仕様に対応している場合に、前記給電装置から前記受電装置への電力供給を許可することとする。
本発明によれば、給電装置が受電装置の受電に関する仕様に対応している場合にのみ、給電装置から受電装置に電力が供給されるので、給電装置から受電装置に安全に電力供給を行うことができる。
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。
本発明によれば、給電装置から受電装置への電力供給を適切に行うことができる。
非接触給電システム１の一例を説明する図である。 給電装置１０のハードウエア構成を説明する図である。 受電装置２０のハードウエア構成を説明する図である。 給電装置１０が備える主な機能、及び給電装置１０が管理する情報を説明する図である。 給電装置情報１５０の一例を説明する図である。 受電装置２０が備える主な機能を説明する図である。 位置標定信号７００のデータフォーマットを示す図である。 給電装置１０と受電装置２０との位置関係を説明する図である。 アンテナ群１２２を構成しているアンテナと受電装置２０との位置関係を説明する図である。 給電装置１０と受電装置２０の位置関係を示す図である。 電力供給開始処理Ｓ１１００を説明するフローチャートである。 電力供給開始処理Ｓ１２００を説明するフローチャートである。 電力供給開始処理Ｓ１３００を説明するフローチャートである。 給電装置１０のハードウエア構成を説明する図である。 受電装置２０のハードウエア構成を説明する図である。 給電装置１０が備える主な機能を説明する図である。 受電装置２０が備える主な機能を説明する図である。 電力供給開始処理Ｓ１８００を説明するフローチャートである。 電力供給開始処理Ｓ１９００を説明するフローチャートである。 給電開始要求２５０の一例を説明する図である。 電力供給処理Ｓ２１００を説明するフローチャートである。 電力供給処理Ｓ２２００を説明するフローチャートである。 非接触給電が行われている様子を示す図である。
以下、発明を実施するための形態について図面とともに説明する。
［第１実施形態］
図１に第１実施形態として説明する非接触給電システム１の構成を示している。同図に示すように、この非接触給電システム１は、ビル等の建物内に設けられた２つの部屋５（１），５（２）に適用されている。同図に示すように、部屋５（１）には給電装置１０（１）が、部屋５（２）には給電装置１０（２）が夫々設けられている。また部屋５（１）には非接触給電の受電側となる受電装置２０（１）が存在し、部屋５（２）には非接触給電の受電側となる受電装置２０（２）が存在する。給電装置１０（１）の電源は、建物８に設けられた分電盤６に繋がる配線６１に接続し、給電装置１０（２）の電源は、分電盤６に繋がる配線６２に接続している。
給電装置１０と受電装置２０との間で行われる非接触給電は、例えば、給電装置と受電装置とを共振現象により結合させる共鳴方式、電磁誘導の原理により給電する電磁誘導方式、電流を電磁波に変換して送信する電波方式である。
給電装置１０（１）は、部屋５（１）の範囲を特定する情報（例えば、二次元座標系や三次元座標系で表された情報。以下、第１給電エリア情報と称する。）を記憶している。また給電装置１０（２）は、部屋５（２）の範囲を特定する情報（例えば、二次元座標系や三次元座標系で表された情報。以下、第２給電エリア情報と称する。）を記憶している。給電装置１０と受電装置２０との間は、無線方式又は有線方式の通信手段を備えている。
部屋５（１）の給電装置１０（１）は、受電装置２０から給電要求が送られてくると受電装置２０の現在位置を取得し、取得した現在位置と第１給電エリア情報とを比較して受電装置２０が部屋５(１)内に存在するか否かを判断する。そして給電装置１０（１）は、受電装置２０が部屋５(１)内に存在すると判断すると受電装置２０への電力供給を開始し、受電装置２０が部屋５(１)内に存在しないと判断した場合は受電装置２０への電力供給を行わない。
一方、部屋５（２）の給電装置１０（２）は、受電装置２０から給電要求が送られてくると、受電装置２０の現在位置を取得し、取得した現在位置と第２給電エリア情報とを比較して受電装置２０が部屋５(２)内に存在するか否かを判断する。そして給電装置１０（２）は、受電装置２０が部屋５(２)内に存在すると判断した場合は受電装置２０に電力供給を行い、受電装置２０が部屋５(２)内に存在しないと判断した場合は受電装置２０への電力供給を行わない。
このように、本実施形態の非接触給電システム１によれば、給電装置１０は、受電装置２０が予め設定された給電エリア内に存在する場合にのみ、給電装置１０から受電装置２０への電力供給を許可するので、例えば、給電装置１０の配置や屋内配線の構成に応じて上記エリアを設定することにより、給電装置１０自身の過負荷及び給電装置１０が属する電気回路の過負荷を防ぐことができる。また給電装置１０は、受電装置２０が給電エリア外に存在する場合には電力供給を許可しないので、給電エリア外の受電装置２０による受電（盗電）を防ぐことができる。このように、本実施形態の非接触給電システム１によれば、給電装置１０から受電装置２０への電力供給を適切に行うことができる。以下、本実施形態の非接触給電システム１についてより詳細に説明する。
図２に給電装置１０のハードウエア構成を示している。同図に示すように、給電装置１０は、電磁界発生回路１１、位置標定通信機１２、通信回路１３、中央処理装置１４、記憶装置１５、入力装置１６、及び表示装置１７を備える。
電磁界発生回路１１は、給電装置１０から受電装置２０に電力供給を行うための電磁界を発生する。電磁界発生回路１１は、例えば、高周波電源及び送電側コイルを用いて構成されている。位置標定通信機１２は、切替スイッチ１２１及びアンテナ群１２２を備えており、後述する位置標定に関する無線信号（位置標定信号７００等）を受信する。
通信回路１３は、受電装置２０との間で無線方式または有線方式（無線ＬＡＮ（ＬＡＮ：Local Area Network）、ブルートゥース（Bluetooth）等）により通信を行う。尚、給電装置１０と受電装置２０との間の通信は、非接触給電により給電装置１０から受電装置２０に電力を供給するための信号（磁界、電界、電磁波等）を変調（Modulation）等することにより行ってもよい。
中央処理装置１４は、ＣＰＵやＭＰＵなどを用いて構成され、給電装置１０の統括的な制御を行う。記憶装置１５は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ等を用いて構成され、プログラムやデータを記憶する。入力装置１６は、タッチパネルやテンキー等である。表示装置１７は、液晶パネル等である。
図３に受電装置２０のハードウエア構成を示している。同図に示すように、受電装置２０は、起電力発生回路２１、蓄電装置２２、位置標定通信機２３、アンテナ２４、通信回路２５、中央処理装置２６、記憶装置２７、入力装置２８、表示装置２９、及び負荷３０を備える。
起電力発生回路２１は、受電側コイル等を用いて構成されている。起電力発生回路２１には、給電装置１０から送られてくる電磁界のエネルギーによって起電力が発生する。
蓄電装置２２は、二次電池（リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等）や容量素子（電気二重層コンデンサ等）などの蓄電池と、起電力発生回路２１に発生した起電力に基づく充電電流を蓄電池に供給するための整流回路、平滑回路、ＤＣ／ＡＣインバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの給電回路を含む。尚、受電装置２０は、必ずしも蓄電装置２２を備えていなくてもよい。例えば、受電装置２０は、起電力発生回路２１に発生した起電力に基づく電流を負荷３０に直接供給するように構成されていてもよい。
位置標定通信機２３は、後述する位置標定に際して無線通信を行う。位置標定通信機２３、及びアンテナ２４の詳細は後述する。通信回路２５は、給電装置１０との間で無線方式または有線方式により通信を行う。
中央処理装置２６は、ＣＰＵやＭＰＵなどを用いて構成されており、受電装置２０の統括的な制御を行う。記憶装置２７は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ等を用いて構成されており、プログラムやデータを記憶する。入力装置２８は、キーボードやタッチパネル等である。表示装置２９は液晶パネル等である。
負荷３０は、例えば、受電装置２０が携帯電話機であれば、携帯電話機が備える回路（受信回路、送信回路等）である。
図４に給電装置１０が備える主な機能、及び給電装置１０において管理される主な情報を示している。同図に示すように、給電装置１０は、給電開始要求受信部１３１、受電装置現在位置取得部１３２、給電制御部１３３、及び認証部１３４を備える。これらの機能は、給電装置１０のハードウエアによって、もしくは、給電装置１０の中央処理装置１４が、記憶装置１５に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。また同図に示すように、給電装置１０は、給電装置情報１５０を管理している。
給電開始要求受信部１３１は、給電装置１０に電力供給の開始を要求する信号である給電開始要求を受電装置２０から受信する。
受電装置現在位置取得部１３２は、後述する位置標定機能等により受電装置２０の現在位置を取得する。
給電制御部１３３は、受電装置現在位置取得部１３２が取得した受電装置２０の現在位置が、給電エリア（第１給電エリア情報又は第２給電エリア情報で特定されるエリア）内に存在するか否かを判断し、存在すると判断した場合に電磁界発生回路１１に電磁界を発生させる。
認証部１３４は、給電制御部１３３による上記制御に際し、受電装置２０に認証情報を要求する。また認証部１３４は、受電装置２０から送信されてくる認証情報を後述する照合情報と照合して認証を行う。
図５に給電装置１０が管理する給電装置情報１５０の一例を示している。同図に示すように、給電装置情報１５０は、仕様１５１、給電エリア１５２、及び照合情報１５３を含む。このうち仕様１５１には、給電装置１０の給電機能に関する仕様（給電装置１０が供給可能な供給電力、供給電圧、供給電流、送電側コイルの共振周波数等）に関する情報が格納されている。給電エリア１５２には、前述した第１給電エリア情報又は第２給電エリア情報が格納されている。照合情報１５３には、受電装置２０から送られてくる認証情報と照合される情報（以下、照合情報と称する。）が格納されている。
図６に受電装置２０が備える主な機能を示している。同図に示すように、受電装置２０は、位置標定通信部２３１、給電開始要求送信部２３２、及び電力制御部２３３を備える。これらの機能は、受電装置２０のハードウエアによって、もしくは、受電装置２０の中央処理装置２６が、記憶装置２７に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。
位置標定通信部２３１は、後述する位置標定のための通信（後述する位置標定信号７００の送信等）を行う。給電開始要求送信部２３２は、給電装置１０に給電開始要求を送信する。電力制御部２３３は、起電力発生回路２１に発生した起電力によって負荷３０への電力の供給や蓄電装置２２の充電を行う。
＜位置標定の仕組み＞
次に位置標定の仕組みについて説明する。給電装置１０は、アンテナ群１２２を構成している複数のアンテナを周期的に切り換えながら、受電装置２０のアンテナ２４から送られてくる、スペクトル拡散された無線信号からなる位置標定信号７００を受信する。
図７は受電装置２０から送信される位置標定信号７００のデータフォーマットの一例である。同図に示すように、位置標定信号７００には、制御信号７１１、測定信号７１２、及び端末情報７１３などの信号や情報が含まれている。
制御信号７１１には、変調波や各種の制御信号が含まれている。測定信号７１２には、数ｍ秒程度の無変調波（例えば、給電装置１０に対する受電装置２０が存在する方向や給電装置１０に対する受電装置２０までの相対距離の検出に用いる信号（例えば２０４８チップの拡散符号））が含まれている。端末情報７１３には、受電装置２０を識別する情報（以下、受電装置ＩＤと称する。）が含まれている。
図８は給電装置１０と受電装置２０の位置関係を例示したものである。この例では、受電装置２０が地上高１（ｍ）の位置に存在し、給電装置１０が地上高Ｈ（ｍ）の位置に固定されている。給電装置１０の直下から受電装置２０までの直線距離はＬ（ｍ）である。
図９は給電装置１０のアンテナ群１２２を構成している複数のアンテナと受電装置２０の位置関係を説明する図である。同図に示すように、この例では、アンテナ群１２２は位置標定信号７００の１波長以下の間隔（例えば、位置標定信号７００が２．４ＧＨｚ帯の電波である場合は１波長（１２．５ｃｍ）以下の間隔）で平面的に略正方形状に等間隔で隣接して配置された４つの円偏波指向性アンテナで構成されている。
同図において、アンテナ群１２２の高さ位置における水平方向とアンテナ群１２２に対する受電装置２０の方向とのなす角をαとすれば、例えば、
α＝ａｒｃＴａｎ(Ｄ（ｍ）/Ｌ（ｍ）)=ａｒｃＳｉｎ(ΔＬ（ｃｍ）/６（ｃｍ））
の関係となる。尚、ΔＬ（ｃｍ）は、アンテナ群１２２を構成しているアンテナのうち、特定の２つのアンテナと受電装置２０との間の伝搬路長差である。
ここでアンテナ群１２２を構成している特定の２つのアンテナで受信される位置標定信号７００の位相差をΔθとすると、
ΔＬ（ｃｍ）＝Δθ／（２π／λ（ｃｍ））
の関係がある。また位置標定信号７００として、例えば、２．４ＧＨｚ帯の電波を用いた場合はλ≒１２（ｃｍ）であるので、
α＝ａｒｃＳｉｎ（Δθ／π）
の関係がある。また測定可能範囲（−π／２＜Δθ＜π／２）内では、α＝Δθ（ラジアン）となるので、上式から給電装置１０が存在する方向を特定することができる。
図１０に給電装置１０の設置現場における、給電装置１０と受電装置２０の位置関係を示している。同図に示すように、給電装置１０のアンテナ群１２２の地上高をＨ（ｍ）、受電装置２０の地上高をｈ（ｍ）、給電装置１０の直下の地表面の位置を原点として直交座標軸（Ｘ軸、Ｙ軸）を設定した場合における、給電装置１０から受電装置２０の方向とＸ軸とがなす角をΔΦ（ｘ）、給電装置１０から受電装置２０の方向とＹ軸とがなす角をΔΦ（ｙ）とすれば、原点に対する受電装置２０の位置は次式から求めることができる。
Δｄ（ｘ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（ΔΦ（ｘ））
Δｄ（ｙ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（ΔΦ（ｙ））
そして原点の位置を（Ｘ１，Ｙ１）とすれば、受電装置２０の現在位置（Ｘｘ，Ｙｙ）は次式から求めることができる。
Ｘｘ＝Ｘ１＋Δｄ（ｘ）
Ｙｙ＝Ｙ１＋Δｄ（ｙ）
以上に説明した位置標定の方法については、例えば、特開２００４−１８４０７８号公報、特開２００５−３５１８７７号公報、特開２００５−３５１８７８号公報、及び特開２００６−２３２６１号公報等にも詳述されている。
尚、受電装置２０の位置標定は、受電装置２０のアンテナ２４から位置標定信号７００を送信し、給電装置１０のアンテナ群１２２でこれを受信して受電装置２０の位置標定を行うようにしてもよいし、位置標定信号７００を給電装置１０から送信し、受電装置２０が位置標定信号７００を受信して受電装置２０側で位置標定を行い、その結果を給電装置１０に送信するようにしてもよい。以下の説明では前者の方法によるものとする。
＜電力供給開始処理＞
図１１は非接触給電システム１により行われる、給電装置１０から受電装置２０への電力供給を開始する処理（以下、電力供給開始処理Ｓ１１００と称する。）を説明するフローチャートである。電力供給開始処理Ｓ１１００は、例えば、受電装置２０のユーザが受電装置２０に所定の操作入力を行った場合に行われる。
同図に示すように、まず受電装置２０が、給電装置１０に給電開始要求を送信する（Ｓ１１１１）。上記給電開始要求には、送信元の受電装置２０の受電装置ＩＤが付帯している。尚、受電装置２０が蓄電装置２２を備えていない場合には、例えば、給電装置１０から供給（送信、放射）される電磁界の電磁誘導作用により起電力発生回路２１（もしくは起電力発生回路２１とは別に設けたアンテナ等）に生じる起電力から上記給電開始要求の送信電力及び処理実行に係る中央処理装置２６や通信回路２５等の動作用電力等を得るようにする。
続いて、受電装置２０は給電装置１０に位置標定信号７００を送信し（Ｓ１１１２）、給電装置１０は位置標定信号７００を受信する（Ｓ１１２２）。
給電装置１０は、受信した位置標定信号７００に基づき受電装置２０の現在位置を求める（Ｓ１１２３）。
次に給電装置１０は、求めた現在位置に基づき、受電装置２０が給電装置１０の給電エリア内に存在するか否かを判断する。受電装置２０が給電装置１０の給電エリア内に存在する場合は（Ｓ１１２４：ＹＥＳ）Ｓ１１２５に進み、受電装置２０が給電装置１０の給電エリア内に存在しない場合は（Ｓ１１２４：ＮＯ）処理は終了する。
Ｓ１１２５では、給電装置１０は、受電装置２０への電力供給を開始する。
以上に説明したように、本実施形態の非接触給電システム１によれば、給電装置１０に給電エリア情報（第１給電エリア情報、第２給電エリア情報）を設定することにより、給電装置１０自身の過負荷及び給電装置１０が属する電気回路の過負荷を防止することができる。また給電装置１０は、受電装置２０が給電エリア外に存在する場合には電力供給を許可しないので、給電エリア外に存在する受電装置２０による受電（盗電）を確実に防ぐことができる。
また給電装置１０は、前述した位置標定の仕組みにより受電装置２０の現在位置を求めるので、受電装置２０が給電エリア内に存在するか否かを正確に判断することができる。このように、本実施形態の非接触給電システム１によれば、給電装置１０から受電装置２０への電力供給を適切に行うことができる。
［第２実施形態］
次に第２実施形態の非接触給電システム１について説明する。第２実施形態の非接触給電システム１の基本的な構成（ハードウエア構成、機能構成）は第１実施形態と同様である。
図１２は第２実施形態として説明する電力供給開始処理（以下、電力供給開始処理Ｓ１２００と称する。）を説明するフローチャートである。電力供給開始処理Ｓ１２００は、例えば、受電装置２０のユーザが受電装置２０に所定の操作入力を行った場合に行われる。同図におけるＳ１１１１からＳ１１２３までの処理は図１１と同様である。
Ｓ１２２４では、給電装置１０はＳ１１２３で求めた受電装置２０の現在位置に基づき、受電装置２０が給電装置１０の給電エリア内に存在するか否かを判断する。受電装置２０が給電装置１０の給電エリア内に存在する場合は（Ｓ１２２４：ＹＥＳ）Ｓ１２２５に進み、存在しない場合は（Ｓ１２２４：ＮＯ）処理は終了する。
Ｓ１２２５では、給電装置１０は、受電装置２０の認証を行う。具体的には、受電装置２０から送られてくる認証情報と、給電装置１０の照合情報１５３との照合を行う。
認証に成功した場合は（Ｓ１２２５：ＹＥＳ）Ｓ１２２６に進み、認証に成功しなかった場合は（Ｓ１２２５：ＮＯ）処理は終了する。尚、認証に成功しなかった場合には、受電装置２０がその旨のメッセージを表示するようにしてもよい。
Ｓ１２２６では、給電装置１０が受電装置２０への電力供給を開始する。
このように、第２実施形態の電力供給開始処理Ｓ１２００においては、受電装置２０がエリア内に存在し、かつ、認証に成功した場合にのみ電力供給を許可するので、エリア内における無線電力の盗電を確実に防ぐことができる。
［第３実施形態］
続いて第３実施形態の非接触給電システム１について説明する。第３実施形態の非接触給電システム１の基本的な構成（ハードウエア構成、機能構成）は第１実施形態と同様である。
図１３は、第３実施形態として説明する電力供給開始処理（以下、電力供給開始処理Ｓ１３００と称する。）を説明するフローチャートである。同図におけるＳ１１１１からＳ１１２３までの処理は図１１と同様である。
Ｓ１３２４では、給電装置１０は、Ｓ１１２３で求めた受電装置２０の現在位置に基づき、受電装置２０が給電装置１０の給電エリア内に存在するか否かを判断する。受電装置２０が給電装置１０の給電エリア内に存在する場合は（Ｓ１３２４：ＹＥＳ）Ｓ１３２５に進み、存在しない場合は（Ｓ１３２４：ＮＯ）Ｓ１３２６に進む。
Ｓ１３２５では、給電装置１０は、受電装置２０への電力供給を開始する。
Ｓ１３２６では、給電装置１０は、受電装置２０の認証を行う。具体的には、給電装置１０は、受電装置２０から送信されてくる認証情報を給電装置１０の照合情報と照合する。認証に成功した場合は（Ｓ１３２６：ＹＥＳ）Ｓ１３２５に進み、認証に成功しなかった場合は（Ｓ１３２６：ＮＯ）処理は終了する。尚、認証に成功しなかった場合には、受電装置２０がその旨のメッセージを表示するようにしてもよい。
このように、本実施形態の電力供給開始処理Ｓ１３００によれば、受電装置２０が給電エリア外に存在する場合は、認証を行ってから電力供給を許可するので、給電エリア外に存在する受電装置２０による盗電等を防ぐことができる。
尚、本実施形態の電力供給開始処理Ｓ１３００では、第２実施形態で説明した、エリア内における認証処理を行うようにしてもよい。
［第４実施形態］
第１実施形態の非接触給電システム１では、受電装置２０の現在位置を前述した位置標定の仕組みによって取得するが、第４実施形態の非接触給電システム１では、受信装置２０に設けたＧＰＳによって受電装置２０の現在位置を取得する。
図１４は第４実施形態として説明する給電装置１０のハードウエア構成である。第４実施形態の給電装置１０の基本的なハードウエア構成は第１実施形態と同様である。同図に示すように、給電装置１０は、電磁界発生回路１１、通信回路１３、中央処理装置１４、記憶装置１５、入力装置１６、及び表示装置１７を備えている。
図１５は第４実施形態として説明する受電装置２０のハードウエア構成である。第４実施形態の受電装置２０の基本的なハードウエア構成は第１実施形態と同様である。同図に示すように、受電装置２０は、起電力発生回路２１、蓄電装置２２、ＧＰＳ受信回路２３５、通信回路２５、中央処理装置２６、記憶装置２７、入力装置２８、表示装置２９、及び負荷３０を備える。ＧＰＳ受信回路２３５は、ＧＰＳ衛星から送られてくる信号を受信する。
図１６に第４実施形態として説明する給電装置１０が備える主な機能を示している。同図に示すように、給電装置１０は、給電開始要求受信部１３１、受電装置現在位置取得部１３２、給電制御部１３３、及び認証部１３４を備える。これらの機能は、給電装置１０のハードウエアによって、もしくは、給電装置１０の中央処理装置１４が、記憶装置１５に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。また同図に示すように、給電装置１０は、給電装置情報１５０を管理している。
このうち受電装置現在位置取得部１３２は、受電装置２０から送られてくる、受電装置２０の現在位置に関する情報を取得する。その他の機能については第１実施形態と同様である。
図１７に第４実施形態として説明する受電装置２０が備える主な機能を示している。同図に示すように、受電装置２０は、位置標定通信部２３１、給電開始要求送信部２３２、及び電力制御部２３３を備える。このうち現在位置算出送信部２３１は、ＧＰＳ受信回路２３５が受信した情報に基づき受電装置２０の現在位置を求め、求めた現在位置を給電装置１０に送信する。その他の機能については第１実施形態と同様である。
＜電力供給開始処理＞
図１８は第４実施形態として説明する電力供給開始処理（以下、電力供給開始処理Ｓ１８００と称する。）を説明するフローチャートである。電力供給開始処理Ｓ１８００は、例えば、受電装置２０のユーザが受電装置２０に所定の操作入力を行った場合に行われる。
同図に示すように、受電装置２０は、給電装置１０に給電開始要求を送信し、給電装置１０が給電開始要求を受信する（Ｓ１１１１、Ｓ１１２１）。上記給電開始要求には、送信元の受電装置２０の受電装置ＩＤが付帯している。尚、受電装置２０が蓄電装置２２を備えていない場合には、例えば、給電装置１０から供給（送信、放射）される電磁界の電磁誘導作用により起電力発生回路２１（もしくは起電力発生回路２１とは別に設けたアンテナ等）に生じる起電力から上記給電開始要求の送信電力及び処理実行に係る中央処理装置２６や通信回路２５等の動作用電力等を得るようにする。
受電装置２０は、ＧＰＳ衛星から送られてくる情報に基づき自身の現在位置を求め（Ｓ１８１３）、求めた現在位置を給電装置１０に送信する（Ｓ１８１４）。尚、この構成に限らず、例えば、受電装置２０が予めＧＰＳ情報によって自身の現在位置を求めておき、受電装置２０が給電開始要求以前や同時に現在位置を送信するようにしてもよい。
給電装置１０は、受電装置２０から送られてきた現在位置を受信する（Ｓ１８２３）。Ｓ１８２３に続いて給電装置１０が行うＳ１１２４及びＳ１１２５の処理は、第１実施形態と同様である。
以上のように、本実施形態の非接触給電システム１によれば、ＧＰＳを利用して簡易な構成で受電装置２０の現在位置を正確に取得することができる。このため、受電装置２０が給電エリア内に存在するか否かを正確に判断することができ、給電装置１０から受電装置２０への電力供給を適切に行うことができる。
尚、本実施形態の電力供給開始処理Ｓ１８００において、第２実施形態で説明した給電エリア内における認証処理、第３実施形態で説明した給電エリア外における認証処理を行うようにしてもよい。
［第５実施形態］
続いて第５実施形態の非接触給電システム１について説明する。第５実施形態の非接触給電システム１の基本的な構成（ハードウエア構成、機能構成）は第１実施形態と同様である。
図１９は第５実施形態として説明する電力供給開始処理（以下、電力供給開始処理Ｓ１９００と称する。）を説明するフローチャートである。電力供給開始処理Ｓ１９００は、例えば、受電装置２０のユーザが受電装置２０に所定の操作入力を行った場合に行われる。
まず受電装置２０が、給電装置１０に給電開始要求を送信する（Ｓ１１１１）。図２０はこのときに送信される給電開始要求２５０である。同図に示すように、給電開始要求２５０には、受電装置ＩＤ２５１と仕様２５２が含まれている。このうち受電装置ＩＤ２５１には、受電装置２０ごとに割り当てられた受電装置ＩＤが設定される。仕様２５２には、受電装置２０の仕様（受電装置２０の充電電圧、充電電流、受電側コイルの共振周波数等）が設定される。
尚、受電装置２０が蓄電装置２２を備えていない場合には、例えば、給電装置１０から供給（送信、放射）される電磁界の電磁誘導作用により起電力発生回路２１（もしくは起電力発生回路２１とは別に設けたアンテナ等）に生じる起電力から上記給電開始要求の送信電力及び処理実行に係る中央処理装置２６や通信回路２５等の動作用電力等を得るようにする。
受電装置２０から上記給電開始要求を受信すると、給電装置１０は、自身の仕様が受電装置２０が要求する仕様に対応しているか否かを判断する（Ｓ１９２１）。この判断は受信した給電開始要求２５０の仕様２５１と給電装置情報１５０の仕様１５１とを比較することにより行う。例えば、給電装置１０は、受電装置２０が要求する充電電圧、充電電流、及び共振周波数に対応していれば、受電装置２０が要求する仕様に対応していると判断する。
受電装置２０が要求する仕様に対応している場合は（Ｓ１９２１：ＹＥＳ）Ｓ１１２２に進み、対応していない場合は（Ｓ１９２１：ＮＯ）処理は終了する。尚、Ｓ１９２１において、給電装置１０の仕様が受電装置２０の仕様に対応していない場合は、その旨のメッセージを受電装置２０に表示させるようにしてもよい。
Ｓ１９２１に続くＳ１１１２以降の処理は、第１実施形態と同様である。
以上に説明したように、本実施形態の非接触給電システム１によれば、給電装置１０が受電装置２０の受電に関する仕様に対応している場合にのみ、給電装置１０から受電装置２０に電力供給が行われるので、給電装置１０から受電装置２０に安全に電力供給を行うことができる。
尚、第５実施形態においても、第２実施形態で説明したエリア内における認証処理や第３実施形態で説明したエリア外における認証処理を行うようにしてもよい。また第４実施形態で説明したようにＧＰＳを用いて受電装置２０の現在位置を取得するようにしてもよい。
［第６実施形態］
図２１は給電装置１０から受電装置２０への電力供給方法の他の態様を説明するフローチャートである。以下、同図に示す処理（以下、電力供給処理Ｓ２１００と称する。）について説明する。
同図に示すように、受電装置２０は、給電装置１０から当該受電装置２０への電力供給が開始した後、所定時間間隔ｔで位置標定信号７００を送信する（Ｓ２１１１、Ｓ２１１２）。
給電装置１０は、受電装置２０から送信された位置標定信号７００を受信すると（Ｓ２１２１）、受信した位置標定信号７００に基づき受電装置２０の現在位置を求める（Ｓ２１２２）。
給電装置１０は、Ｓ２１２２で求めた現在位置に基づき、受電装置２０が自身の給電エリア内に存在するか否かを判断する（Ｓ２１２３）。受電装置２０が給電装置１０の給電エリア内に存在する場合（Ｓ２１２３：ＹＥＳ）、給電装置１０は受電装置２０への電力供給を継続し（Ｓ２１２４）、その後はＳ２１２５に進む。一方、受電装置２０が給電エリア内に存在しない場合（Ｓ２１２３：ＮＯ）、給電装置１０は受電装置２０への電力供給を中止する。
Ｓ２１２５では、給電装置１０は、受電装置２０からの位置標定信号７００の受信を所定時間（ｔ＋Δｔ）待機する。所定時間（ｔ＋Δｔ）内に位置標定信号７００を受信できた場合（Ｓ２１２５：ＮＯ）は、給電装置１０は受電装置２０への電力供給を継続し、その後、処理はＳ２１２１に戻る。一方、所定時間（ｔ＋Δｔ）内に位置標定信号７００を受信できなかった場合（Ｓ２１２５：ＹＥＳ）、給電装置１０は当該受電装置２０への電力供給を中止する。
一方、給電装置１０は、受電装置２０からの給電終了信号の受信有無をリアルタイムに監視しており、電力供給終了信号を受信すると給電を中止する（Ｓ２１１３、Ｓ２１２６）。
［第７実施形態］
図２２は給電装置１０から受電装置２０への電力供給方法の他の態様を説明するフローチャートである。以下、同図に示す処理（以下、電力供給処理Ｓ２２００と称する。）について説明する。
同図に示すように、受電装置２０は、給電装置１０から当該受電装置２０への電力供給が開始した後、ＧＰＳ衛星から送られてくる情報に基づき随時（時間ｔごとに（Ｓ２２１４））自身の現在位置を求め、求めた現在位置が前回求めた位置と異なるか否かを判断する（Ｓ２２１１、Ｓ２２１２）。そして現在位置が前回求めた位置と異なる場合（Ｓ２２１２：ＹＥＳ）、受電装置２０は現在位置を示す情報を送信する。
給電装置１０は、受電装置２０から現在位置を示す上記情報を受信すると（Ｓ２２２２）、受電装置２０が自身の給電エリア内に存在するか否かを判断する。受電装置２０が給電装置１０の給電エリア内に存在する場合（Ｓ２２２３：ＹＥＳ）、給電装置１０は受電装置２０への電力供給を継続し（Ｓ２２２４）、その後はＳ２２２５に進む。一方、受電装置２０が給電エリア内に存在しない場合（Ｓ２２２３：ＮＯ）、給電装置１０は受電装置２０への電力供給を中止する。
Ｓ２２２５では、給電装置１０は、非接触給電システムのインピーダンス状態等を監視し、状態変更後、受電装置２０からの位置標定信号７００の受信を所定時間（ｔ＋Δｔ）待機する。所定時間（ｔ＋Δｔ）内に位置標定信号７００を受信した場合（Ｓ２２２５：ＮＯ）は、給電装置１０は受電装置２０への電力供給を継続し、その後、処理はＳ２２２２に戻る。一方、所定時間（ｔ＋Δｔ）内に位置標定信号７００を受信できなかった場合（Ｓ２２２５：ＹＥＳ）、給電装置１０は当該受電装置２０への電力供給を中止する。
一方、給電装置１０は、受電装置２０からの給電終了信号の受信有無をリアルタイムに監視しており、電力供給終了信号を受信すると給電を中止する（Ｓ２２１５、Ｓ２２２６）。
尚、以上に説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
１ 非接触給電システム、１０ 給電装置、２０ 受電装置、１３２ 受電装置現在位置取得部、１３３ 給電制御部、１３４ 認証部、１５０ 給電装置情報、１５２ 給電エリア、２５０ 給電開始要求

Claims (5)

  1. 受電装置に非接触給電により電力供給を行う給電装置と、
    前記受電装置の現在位置を取得する位置取得部と、
    前記受電装置から送られてくる認証情報に基づき認証を行う認証部と、
    前記受電装置が予め設定された三次元のエリア内に存在する場合は前記電力供給を許可し、
    前記受電装置が前記エリア外に存在し、かつ、前記認証に成功した場合は前記電力供給を許可し、
    前記受電装置が前記エリア外に存在し、かつ、前記認証に成功しない場合は前記電力供給を許可しないように制御する、制御部と
    を備えることを特徴とする非接触給電システム。
  2. 請求項１に記載の非接触給電システムであって、
    前記位置取得部は互いに隣接して配置された複数のアンテナを備え、
    前記位置取得部は、前記アンテナにより前記受電装置から位置標定信号を受信し、前記複数のアンテナの夫々によって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき自身から見た前記受電装置の方向αを求め、求めた前記方向αに基づき前記受電装置の現在位置を取得する
    ことを特徴とする非接触給電システム。
  3. 請求項１又は２に記載の非接触給電システムであって、
    前記受電装置はＧＰＳを備え、
    前記位置取得部は、前記受電装置から送られてくる、前記受電装置が前記ＧＰＳによって取得した現在位置を受信することにより、前記受電装置の現在位置を取得する
    ことを特徴とする非接触給電システム。
  4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の非接触給電システムであって、
    前記制御部は、前記給電装置が、前記受電装置の受電に関する仕様に対応している場合に、前記電力供給を許可する
    ことを特徴とする非接触給電システム。
  5. 受電装置に非接触給電により電力供給を行い、
    前記受電装置の現在位置を取得する位置取得部と、
    前記受電装置から送られてくる認証情報に基づき認証を行う認証部と、
    を備える給電装置が、
    前記受電装置が予め設定された三次元のエリア内に存在する場合は前記電力供給を許可し、
    前記受電装置が前記エリア外に存在し、かつ、前記認証に成功した場合は前記電力供給を許可し、
    前記受電装置が前記エリア外に存在し、かつ、前記認証に成功しない場合は前記電力供給を許可しないように制御する
    ことを特徴とする非接触給電方法。
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