JP6438773B2 - ワイヤレス受電装置、電子機器、ワイヤレス送電装置からの最大送信電力の検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤレス給電技術に関する。

近年、電子機器への給電方式として、ワイヤレス給電が普及の兆しを見せている。ワイヤレス給電には、電磁誘導（MI：Magnetic Induction）方式と磁気共鳴（MR：Magnetic Resonance）方式の２つの方式が存在するが、ＭＩ方式では、現在、（１）ＷＰＣ（Wireless Power Consortium）が策定した規格「Qi」と、（２）ＰＭＡ（Power Matters Alliance）が策定した規格（以下、ＰＭＡ）が主流となっている。

現状のＱｉ規格では、送電装置（ＴＸ、Power Transmitter）がどれくらいの電力を供給可能であるかについては、受電装置（ＲＸ、Power Receiver）は知ることができない。そのためたとえば送電装置が５Ｗしか供給できないのに対して、受電装置が１０Ｗまで要求する場合、受電装置が受ける電力は５Ｗとなるため不足し、受電装置の電圧が低下し、あるいは電流が減少する。

本発明はかかる状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、送電装置の電力供給能力を検出可能な受電装置の提供にある。

本発明のある態様は、ワイヤレス受電装置に関する。ワイヤレス受電装置は、受信コイルと、受信コイルの電流を整流する整流回路と、整流回路の出力と接続された平滑コンデンサと、ワイヤレス送電装置からの送信電力を指示する電力制御データを生成する電力コントローラと、電力制御データを変調し、受信コイルからワイヤレス送電装置に送信する変調器と、送電フェーズに移行する前に、電力コントローラが指示する送信電力を変化させ、ワイヤレス送電装置の最大送信電力を検出する最大送信電力検出器と、を備える。

電力コントローラが指示する送信電力（制御ポイントともいう）Ｐ_{ＴＸ（ＣＰ）}が、ワイヤレス送電装置の最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}より小さい範囲においては、ワイヤレス送電装置が電力制御データにもとづいて送信電力Ｐ_ＴＸをフィードバック制御可能である。送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＣＰ）}が最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}を超えると、送信電力のフィードバック制御が破綻する。したがってこの態様によれば、送電フェーズに移行前に、送信電力の制御目標Ｐ_{ＴＸ（ＣＰ）}を変化させながら、各制御ポイントにおいて、実際の受信電力が制御ポイントに追従しているか否かを判定することで、最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}を検出できる。

最大送信電力検出器は、送電フェーズに移行する前に、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴを変化させてもよい。あるいは最大送信電力検出器は、送電フェーズに移行する前に、平滑コンデンサの出力電流を変化させてもよい。
送信電力Ｐ_ＴＸの制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}は、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴと、平滑コンデンサから流出する出力電流Ｉ_ＯＵＴの積に応じている。したがって整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴおよび／または出力電流Ｉ_ＯＵＴを変化させることで、制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}を変化させることができる。

電力制御データは、平滑コンデンサに生ずる整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴとその目標電圧Ｖ_{ＲＥＣＴ（ＣＰ）}の誤差に応じていてもよい。最大送信電力検出器は、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴが目標電圧Ｖ_{ＲＥＣＴ（ＣＰ）}に維持されなくなったときの送信電力Ｐ_ＴＸにもとづいて、最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}を検出してもよい。最大送信電力検出器は、電力制御データが所定の条件を満たしたときの送信電力Ｐ_ＴＸにもとづいて、最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}を検出してもよい。

送信電力Ｐ_ＴＸの制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}が最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}より小さい領域では整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴが目標電圧Ｖ_{ＲＥＣＴ（ＣＰ）}に追従して変化し、制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}が最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}を超えると、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴが目標電圧Ｖ_{ＲＥＣＴ（ＣＰ）}を維持できなくなる。したがって整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴあるいは電力制御データを監視することで、最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}を検出できる。

本発明の別の態様も、ワイヤレス受電装置に関する。ワイヤレス受電装置は、受信コイルと、受信コイルの電流を整流する整流回路と、整流回路の出力と接続された平滑コンデンサと、平滑コンデンサに生ずる整流電圧が目標電圧に近づくように電力制御データを生成する電力コントローラと、電力制御データを変調し、受信コイルからワイヤレス送電装置に送信する変調器と、送電フェーズに移行する前に、平滑コンデンサからの出力電力を変化させ、ワイヤレス送電装置の最大送信電力を検出する最大送信電力検出器と、を備える。

平滑コンデンサの出力電力Ｐ_ＲＥＣＴが、最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}より小さい範囲においては、ワイヤレス送電装置が電力制御データにもとづいて送信電力をフィードバック制御することにより、整流電圧が目標電圧に維持される。出力電力Ｐ_ＲＥＣＴが最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}を超えると、送信電力のフィードバック制御が破綻する。したがってこの態様によれば、送電フェーズに移行前に、出力電力を変化させることにより最大送信電力を検出できる。

最大送信電力検出器は、送電フェーズに移行する前に、目標電圧を増大させてもよい。また最大送信電力検出器は、送電フェーズに移行する前に、平滑コンデンサの出力電流を増大させてもよい。
平滑コンデンサの出力電力Ｐ_ＲＥＣＴは、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴと、平滑コンデンサから流出する出力電流Ｉ_ＯＵＴの積であるから、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴおよび／または出力電流Ｉ_ＯＵＴを変化させることで、出力電力Ｐ_ＲＥＣＴを変化させることができる。

最大送信電力検出器は、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴが目標電圧Ｖ_ＣＰに維持されなくなったときの出力電力Ｐ_ＲＥＣＴにもとづいて、最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}を検出してもよい。

最大送信電力検出器は、電力制御データの値にもとづいて、最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}を検出してもよい。
平滑コンデンサの出力電力Ｐ_ＲＥＣＴが、最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}より小さい範囲においては、電力制御データの値は、ある一定値に収束する。反対に出力電力Ｐ_ＲＥＣＴが最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}を超えて送信電力Ｐ_ＴＸのフィードバック制御が破綻すると、電力制御データが示す誤差量が大きい状態が持続する。したがって電力制御データの値を監視することで、フィードバック制御の破綻を検出でき、ひいては最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}を検出できる。

最大送信電力検出器は、平滑コンデンサに接続される可変電流源を含んでもよい。
可変電流源が生成する電流を変化させることにより、平滑コンデンサの出力電流Ｉ_ＯＵＴを変化させることができ、ひいては出力電力Ｐ_ＲＥＣＴを変化させることができる。

ある態様のワイヤレス受電装置は、整流電圧を受け、所定の電圧レベルに安定化して負荷に供給する電源回路をさらに備えてもよい。電源回路は、最大送信電力検出器による検出の完了後に起動してもよい。
これにより、電源回路に流れる電流が、平滑コンデンサの出力電力Ｐ_ＲＥＣＴに及ぼす影響を低減できる。

ある態様のワイヤレス受電装置は、平滑コンデンサに生ずる整流電圧を受け、所定の電圧レベルに安定化して負荷に供給する電源回路をさらに備えてもよい。最大送信電力検出器は、電源回路に流れる電流を変化させてもよい。
電源回路に流れる電流を、平滑コンデンサの出力電力を変化させるために積極的に利用することで、回路構成を簡略化できる。

ある態様のワイヤレス受電装置は、平滑コンデンサに生ずる整流電圧を受け、所定の電圧レベルに安定化して負荷に供給する電源回路をさらに備えてもよい。最大送信電力検出器は、電源回路の出力に接続される可変電流源を含んでもよい。

ワイヤレス受電装置は、Ｑｉ規格に準拠してもよい。あるいはワイヤレス受電装置は、ＰＭＡ規格に準拠してもよい。

本発明の別の態様は、電子機器に関する。電子機器は上述のいずれかのワイヤレス受電装置を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明のある態様によれば、送電装置の電力供給能力を検出できる。

実施の形態に係るワイヤレス受電装置を備える給電システムのブロック図である。 図１の受電装置の動作波形図である。 検出期間Ｔ_ＤＥＴにおける制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}の第１の制御例を示す波形図である。 検出期間Ｔ_ＤＥＴにおける制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}の第２の制御例を示す波形図である。 検出期間Ｔ_ＤＥＴにおける制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}の第３の制御例を示す波形図である。 最大送信電力検出器の構成例を示す回路図である。 実施の形態に係る受電装置を備える電子機器を示す図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

図１は、実施の形態に係るワイヤレス受電装置（以下単に受電装置という）３００を備える給電システム１００のブロック図である。受電装置３００は、ワイヤレス送電装置（以下単に送電装置という）２００からの電力信号Ｓ２を受信し、そのエネルギーを平滑コンデンサ３０６に蓄え、負荷５０２に供給する。受電装置３００は、Ｑｉ規格、ＰＭＡ規格、あるいはその他の規格のいずれかに準拠し、あるいはそれらのうち複数の規格に準拠しうる。本実施の形態では、理解の容易、説明の簡潔のため、Ｑｉ規格に準拠する給電システム１００を説明する。また以下では、本発明と関係の無い回路ブロックや機能の説明は省略する。

送電装置２００は、送信コイル（１次コイル）２０２、ドライバ２０４、コントローラ２０６、復調器２０８を備える。ドライバ２０４は、Ｈブリッジ回路（フルブリッジ回路）あるいはハーフブリッジ回路を含み、送信コイル２０２に駆動信号Ｓ１、具体的にはパルス信号を印加し、送信コイル２０２に流れる駆動電流により、送信コイル２０２に電磁界の電力信号Ｓ２を発生させる。コントローラ２０６は、送電装置２００全体を統括的に制御するものであり、具体的には、ドライバ２０４のスイッチング周波数、あるいはスイッチングのデューティ比を制御することにより、送信電力を変化させる。

Ｑｉ規格では、送電装置２００と受電装置３００の間で通信プロトコルが定められており、受電装置３００から送電装置２００に対して、制御信号（制御パケット）Ｓ３による情報の伝達が可能となっている。この制御信号Ｓ３は、後方散乱変調（Backscatter modulation）を利用して、ＡＭ（Amplitude Modulation）変調された形で、受信コイル３０２（２次コイル）から送信コイル２０２に送信される。この制御信号Ｓ３には、たとえば、受電装置３００に対する電力供給量（送信電力Ｐ_ＴＸ）を指示する電力制御データＳ５、受電装置３００の固有の情報を示すデータなどが含まれる。電力制御データは、Ｑｉ規格において制御エラーパケット（Control Error Packet）と称される。

復調器２０８は、送信コイル２０２の電流あるいは電圧に含まれる制御信号Ｓ３を復調する。コントローラ２０６は、復調された制御信号Ｓ３に含まれる電力制御データにもとづいて、ドライバ２０４を制御する。

受電装置３００は、受信コイル３０２、整流回路３０４、平滑コンデンサ３０６、電力コントローラ３１０、変調器３１２、最大送信電力検出器３２０、電源回路３３０を備える。

受信コイル３０２は、送信コイルからの電力信号Ｓ２を受信するとともに、制御信号Ｓ３を送信コイルに対して送信する。受信コイル３０２には、電力信号Ｓ２により誘起される電流Ｉ_ＲＸが流れる。整流回路３０４の入力側は受信コイル３０２と接続され、コイル電流Ｉ_ＲＸを全波もしくは半波整流する。整流回路３０４はダイオードブリッジ回路（ダイオード整流回路）であってもよいし、Ｈブリッジ回路（同期整流回路）であってもよい。平滑コンデンサ３０６は、整流回路１０２の出力と接続され、整流回路１０２の出力電圧を平滑化する。

整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴを用いてプロセッサなどの電子回路を直接駆動することは困難であるため、電源回路３３０が設けられる。電源回路３３０は、平滑コンデンサ３０６に発生する整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴを、所定の電圧レベルに安定化し、後段の負荷５０２に供給する。電源回路３３０は、リニアレギュレータおよび／またはスイッチングレギュレータ（ＤＣ／ＤＣコンバータ）を含み、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴを適切な電圧レベルにレギュレートし、負荷５０２に供給する。また電源回路３３０は、送電装置２００から供給された電力を利用して二次電池（不図示）を充電する充電回路を含んでもよい。

電力コントローラ３１０は、受電装置３００が受信する電力（以下、受信電力Ｐ_ＴＸという）および／または整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴをモニタし、それに応じて、送電装置２００からの電力供給量（送信電力という）Ｐ_ＴＸを指示する電力制御データＳ５を生成する。電力制御データＳ５は、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴがその目標電圧Ｖ_ＣＰに近づくように生成され、Ｑｉ規格における電力制御データＳ５は、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴとその目標電圧Ｖ_ＲＥＦ（制御ポイントＣＰとも称される）の誤差を量子化して生成される。送電装置２００は、この電力制御データＳ５を利用したＰＩＤ(比例積分微分)制御により、送信電力Ｐ_ＴＸを変化させる。

変調器３１２は、電力制御データＳ５を含む制御信号Ｓ３を変調し、受信コイル３０２から送電装置２００に送信する。具体的には変調器３１２は、制御信号Ｓ３にもとづいてコイル電流Ｉ_ＲＸを変調することにより、送信コイル２０２のコイル電流Ｉ_ＲＸおよびコイル電圧を変調し、受信コイル３０２から制御信号Ｓ３に応じて変調された電磁波を放射させる。

最大送信電力検出器３２０は、送電フェーズに移行する前に、電力コントローラ３１０が指示する送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＣＰ）}を変化させ、送電装置２００の最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}を検出する。

以上が受電装置３００の構成である。続いてその動作を説明する。図２は、図１の受電装置３００の動作波形図である。図２には、実際の送信電力Ｐ_ＴＸ、送信電力の制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}が示される。期間Ｔ_ＰＩＮＧは、アナログｐｉｎｇフェーズおよびデジタルｐｉｎｇフェーズを示す。期間Ｔ_ＰＩＮＧを経た後に、最大送信電力検出器３２０による検出期間Ｔ_ＤＥＴに移行する。

検出期間Ｔ_ＤＥＴにおいて、最大送信電力検出器３２０は、送信電力Ｐ_ＴＸの制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}を時間とともに増大させる。制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}は、連続的に変化してもよいし離散的にステップ上に変化してもよい。

送信電力Ｐ_ＴＸの制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}を時間とともに増大させると、それに応じて変化する電力制御データＳ５が生成され、送電装置２００に送信される。送電装置２００は電力制御データＳ５にもとづいて、その送信電力Ｐ_ＴＸを、制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}と一致するようにフィードバック制御する。

Ｐ_{ＴＸ（ＣＰ）}＜Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}の範囲においては、実際の送信電力Ｐ_ＴＸが制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}に追従する。ところがＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}がＰ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}を超えると、実際の送信電力Ｐ_ＴＸは最大電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}で頭打ちとなる。最大送信電力検出器３２０は、送信電力Ｐ_ＴＸが制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}に追従しなくなったポイント、言い換えれば頭打ちになったポイント、言い換えればフィードバック制御が破綻したポイントにもとづいて、最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}を検出する。

最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}が検出されると、送電フェーズＴ_ＰＴに移行する。送電フェーズＴ_ＰＴにおいて受電装置３００は、検出した最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}より低い範囲において、制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}を設定する。

以上が受電装置３００の動作である。
この受電装置３００によれば、送電フェーズに移行前に、送信電力Ｐ_ＴＸの制御ポイント（制御目標）Ｐ_{ＴＸ（ＣＰ）}を変化させながら、各制御ポイントにおいて、実際の受信電力Ｐ_ＴＸが制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}に追従しているか否かを判定することで、最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}を検出できる。

本発明は、図１のブロック図および図２の波形図から把握されるさまざまな態様に及ぶが、以下ではその具体的な構成や処理についてより詳しく説明する。

１． 制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}の制御
送信電力Ｐ_ＴＸの制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}は、平滑コンデンサ３０６の出力電力Ｐ_ＲＥＣＴと実質的に等価である。そこで最大送信電力検出器３２０は、送電フェーズに移行する前に、平滑コンデンサ３０６からの出力電力Ｐ_ＲＥＣＴを変化させ、送電装置２００の最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}を検出する。

ここで平滑コンデンサ３０６からの出力電力Ｐ_ＲＥＣＴは、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴと平滑コンデンサ３０６から流出する出力電流Ｉ_ＲＥＣＴの積で与えられる。Ｑｉ規格では、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴに対して目標値Ｖ_{ＲＥＣＴ（ＣＰ）}が設定され、実際の整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴと目標電圧Ｖ_{ＲＥＣＴ（ＣＰ）}の誤差に応じた電力制御データＳ５が生成される。そこで最大送信電力検出器３２０は、送電フェーズに移行する前に、目標電圧Ｖ_{ＲＥＣＴ（ＣＰ）}および平滑コンデンサ３０６の出力電流Ｉ_ＲＥＣＴの少なくとも一方を変化させる。

（第１の制御例）
図３は、検出期間Ｔ_ＤＥＴにおける制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}の第１の制御例を示す波形図である。この制御例では、平滑コンデンサ３０６の出力電流Ｉ_ＲＥＣＴを一定に維持した状態で、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴの目標値Ｖ_{ＲＥＣＴ（ＣＰ）}を増大させていく。これにより、電力の制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}も増大していく。時刻ｔ１に、制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}が最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}を超えると、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴは、目標値Ｖ_{ＲＥＣＴ（ＣＰ）}に追従できなくなる。最大送信電力検出器３２０はこのときの送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＣＰ）}を、最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}とする。

（第２の制御例）
図４は、検出期間Ｔ_ＤＥＴにおける制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}の第２の制御例を示す波形図である。この制御例では、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴの目標値Ｖ_{ＲＥＣＴ（ＣＰ）}を一定に維持した状態で、平滑コンデンサ３０６の出力電流Ｉ_ＲＥＣＴを増加させていく。これにより、電力の制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}も増大していく。時刻ｔ１に、制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}が最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}を超えると、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴがドロップする。最大送信電力検出器３２０はこのときの送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＣＰ）}を、最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}とする。

（第３の制御例）
図５は、検出期間Ｔ_ＤＥＴにおける制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}の第３の制御例を示す波形図である。この制御例では、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴの目標値Ｖ_{ＲＥＣＴ（ＣＰ）}と、出力電流Ｉ_ＲＥＣＴの両方を変化させる。図５のように、検出期間Ｔ_ＤＥＴの前期において目標値Ｖ_{ＲＥＣＴ（ＣＰ）}を変化させ、後期において出力電流Ｉ_ＲＥＣＴを変化させてもよい。あるいは、目標値Ｖ_{ＲＥＣＴ（ＣＰ）}と出力電流Ｉ_ＲＥＣＴを同時に変化させてもよい。

図６は、最大送信電力検出器３２０の構成例を示す回路図である。最大送信電力検出器３２０は、可変電流源３２２、電流設定部３２４、電圧設定部３２６を備える。
可変電流源３２２は、平滑コンデンサ３０６に接続され、電流設定部３２４によって設定された量の電流Ｉ_ＳＥＴを生成する。電源回路３３０は検出期間Ｔ_ＤＥＴの終了後に起動し、したがって検出期間Ｔ_ＤＥＴにおいて電源回路３３０に流れる電流はゼロとすることが好ましい。これにより、検出期間Ｔ_ＤＥＴにおける出力電流Ｉ_ＲＥＣＴは、電流Ｉ_ＳＥＴと等しくなる。

この構成によれば、可変電流源３２２が生成する電流Ｉ_ＳＥＴを変化させることにより、平滑コンデンサ３０６の出力電流Ｉ_ＯＵＴを変化させることができ、ひいては出力電力Ｐ_ＲＥＣＴ（つまり送信電力の制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}）変化させることができる。

電圧設定部３２６は、検出期間Ｔ_ＤＥＴにおいて、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴの目標値Ｖ_{ＲＥＣＴ（ＣＰ）}を指示する制御ポイントデータＳ４を生成する。 この構成によれば、制御ポイントデータＳ４を時間とともに変化させることで、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴを変化させることができ、ひいては出力電力Ｐ_ＲＥＣＴ（つまり送信電力の制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}）変化させることができる。

２． 最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}の決定
上述のように、最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}は、（i）送信電力Ｐ_ＴＸが制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}に追従しなくなったポイント、（ii）送信電力Ｐ_ＴＸが頭打ちになったポイント、(iii)フィードバック制御が破綻したポイントにもとづいて決定できる。

図３〜図５に示すように、制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}が最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}を超えると、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴが目標値Ｖ_{ＲＥＣＴ（ＣＰ）}に維持できなくなる。そこで最大送信電力検出器３２０は、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴが目標電圧Ｖ_{ＲＥＣＴ（ＣＰ）}に維持されなくなったときの出力電力Ｐ_ＲＥＣＴ＝Ｐ_{ＲＥＣＴ（ＣＰ）}×Ｉ_ＲＥＣＴにもとづいて、最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＣＰ）}を検出することができる。

ここで、電力制御データＳ５は、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴと目標値Ｖ_{ＲＥＣＴ（ＣＰ）}の誤差に応じて生成される。したがって制御ポイントＰ_{ＴＸ（ＣＰ）}が最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}を超えると、電力制御データＳ５が示す誤差量が大きくなる。そこで最大送信電力検出器３２０は、電力制御データＳ５が所定の条件を満たすときに、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴが目標電圧Ｖ_{ＲＥＣＴ（ＣＰ）}に維持不可能となったものとして、最大送信電力Ｐ_{ＴＸ（ＭＡＸ）}を検出してもよい。たとえば所定の条件は、電力制御データＳ５が示す誤差量が所定のしきい値を超えた状態が、所定時間持続したことである。

（用途）
最後に、実施の形態に係るワイヤレス受電装置３００を用いた電子機器の例を説明する。図７は、実施の形態に係る受電装置３００を備える電子機器５００を示す図である。図７の電子機器５００は、スマートホン、タブレットＰＣや携帯型ゲーム機、携帯型オーディオプレイヤであり、筐体５０１には、受信コイル３０２、整流回路３０４、平滑コンデンサ３０６、電源回路３３０等を含む受電装置３００が内蔵される。図７には、負荷５０２として、充電回路５０４、二次電池５０６、その他の電子回路５０８が示される。電子回路５０８は、無線（ＲＦ）部、ベースバンドプロセッサ、アプリケーションプロセッサ、オーディオプロセッサ等を含んでもよい。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

（変形例１）
図６の最大送信電力検出器３２０では、可変電流源３２２が生成する電流Ｉ_ＳＥＴにもとづいて出力電流Ｉ_ＲＥＣＴを設定したが、本発明はそれには限定されない。検出期間Ｔ_ＤＥＴにおいて電源回路３３０が動作するように起動シーケンスを定め、最大送信電力検出器３２０は、電源回路３３０に流れる電流を変化させることにより、出力電流Ｉ_ＲＥＣＴを制御してもよい。

あるいは図６の可変電流源３２２を、電源回路３３０の出力に接続し、検出期間Ｔ_ＤＥＴにおいて電源回路３３０が動作するように起動シーケンスを定めてもよい。

（変形例２）
実施の形態では、電力コントローラ３１０が、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴとその目標値Ｖ_{ＲＥＣＴ（ＣＰ）}の誤差にもとづいて、電力制御データＳ５を生成したが本発明はそれには限定されない。たとえば電力コントローラ３１０は、出力電流Ｉ_ＯＵＴに対して制御ポイントＩ_{ＯＵＴ（ＣＰ）}を設定し、それらの誤差にもとづいて電力制御データＳ５を生成してもよい。

（変形例３）
また実施の形態ではＱｉ規格に準拠する受電装置３００を説明したが、本発明はＰＭＡ規格にも適用可能であり、またＰＭＡ規格やＱｉ規格それぞれの将来のバージョンや、それら以外の規格にも適用可能である。

実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

Ｓ１…駆動信号、Ｓ２…電力信号、Ｓ３…制御信号、Ｓ５…電力制御データ、１００…給電システム、２００…送電装置、２０２…送信コイル、２０４…ドライバ、２０６…コントローラ、２０８…復調器、３００…受電装置、３０２…受信コイル、３０４…整流回路、３０６…平滑コンデンサ、３１０…電力コントローラ、３１２…変調器、３２０…最大送信電力検出器、３２２…可変電流源、３２４…電流設定部、３２６…電圧設定部、３３０…電源回路、５００…電子機器、５０１…筐体、５０２…負荷。

Claims (18)

1. 受信コイルと、
   前記受信コイルの電流を整流する整流回路と、
   前記整流回路の出力と接続された平滑コンデンサと、
   ワイヤレス送電装置からの送信電力を指示する電力制御データを生成する電力コントローラと、
   前記電力制御データを変調し、前記受信コイルからワイヤレス送電装置に送信する変調器と、
   送電フェーズに移行する前に、前記電力コントローラが指示する送信電力を変化させ、前記ワイヤレス送電装置の最大送信電力を検出する最大送信電力検出器と、
   を備えることを特徴とするワイヤレス受電装置。
2. 前記最大送信電力検出器は、前記送電フェーズに移行する前に、前記平滑コンデンサに生ずる整流電圧を変化させることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレス受電装置。
3. 前記最大送信電力検出器は、前記送電フェーズに移行する前に、前記平滑コンデンサの出力電流を変化させることを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤレス受電装置。
4. 前記電力制御データは、前記平滑コンデンサに生ずる整流電圧とその目標電圧の誤差に応じていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。
5. 前記最大送信電力検出器は、前記整流電圧が前記目標電圧に維持されなくなったときの前記送信電力にもとづいて、前記最大送信電力を検出することを特徴とする請求項４に記載のワイヤレス受電装置。
6. 前記最大送信電力検出器は、前記電力制御データが所定の条件を満たしたときの前記送信電力にもとづいて、前記最大送信電力を検出することを特徴とする請求項４に記載のワイヤレス受電装置。
7. 受信コイルと、
   前記受信コイルの電流を整流する整流回路と、
   前記整流回路の出力と接続された平滑コンデンサと、
   前記平滑コンデンサに生ずる整流電圧が目標電圧に近づくように電力制御データを生成する電力コントローラと、
   前記電力制御データを変調し、前記受信コイルからワイヤレス送電装置に送信する変調器と、
   送電フェーズに移行する前に、前記平滑コンデンサからの出力電力を変化させ、前記ワイヤレス送電装置の最大送信電力を検出する最大送信電力検出器と、
   を備えることを特徴とするワイヤレス受電装置。
8. 前記最大送信電力検出器は、前記送電フェーズに移行する前に、前記目標電圧を増大させることを特徴とする請求項７に記載のワイヤレス受電装置。
9. 前記最大送信電力検出器は、前記送電フェーズに移行する前に、前記平滑コンデンサの出力電流を増大させることを特徴とする請求項７または８に記載のワイヤレス受電装置。
10. 前記最大送信電力検出器は、前記整流電圧が前記目標電圧に維持されなくなったときの前記出力電力にもとづいて、前記最大送信電力を検出することを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。
11. 前記最大送信電力検出器は、前記平滑コンデンサに接続される可変電流源を含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。
12. 前記平滑コンデンサに生ずる整流電圧を受け、所定の電圧レベルに安定化して負荷に供給する電源回路をさらに備え、
    前記電源回路は、前記最大送信電力検出器による検出の完了後に起動することを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。
13. 前記平滑コンデンサに生ずる整流電圧を受け、所定の電圧レベルに安定化して負荷に供給する電源回路をさらに備え、
    前記最大送信電力検出器は、前記電源回路に流れる電流を変化させることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。
14. 前記平滑コンデンサに生ずる整流電圧を受け、所定の電圧レベルに安定化して負荷に供給する電源回路をさらに備え、
    前記最大送信電力検出器は、前記電源回路の出力に接続される可変電流源を含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。
15. Ｑｉ規格に準拠したことを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載のワイヤレス受電装置。
16. 請求項１から１５のいずれかに記載のワイヤレス受電装置を備えることを特徴とする電子機器。
17. ワイヤレス受電装置においてワイヤレス装置の最大送信電力を検出する方法であって、
    前記ワイヤレス受電装置は、
    受信コイルと、
    前記受信コイルの電流を整流する整流回路と、
    前記整流回路の出力と接続された平滑コンデンサと、
    ワイヤレス送電装置からの送信電力を指示する電力制御データを生成する電力コントローラと、
    前記電力制御データを変調し、前記受信コイルからワイヤレス送電装置に送信する変調器と、
    を備え、
    前記方法は、
    送電フェーズに移行する前に、前記送信電力の制御目標を変化させるステップと、
    各制御目標において、実際の受信電力が前記制御目標に追従しているか否かを判定することにより最大送信電力を検出するステップと、
    を備えることを特徴とする方法。
18. ワイヤレス受電装置においてワイヤレス装置の最大送信電力を検出する方法であって、
    前記ワイヤレス受電装置は、
    受信コイルと、
    前記受信コイルの電流を整流する整流回路と、
    前記整流回路の出力と接続された平滑コンデンサと、
    前記平滑コンデンサに生ずる整流電圧が目標電圧に近づくように電力制御データを生成する電力コントローラと、
    電力制御データを変調し、前記受信コイルからワイヤレス送電装置に送信する変調器と、
    を備え、
    前記方法は、
    送電フェーズに移行する前に、前記平滑コンデンサからの出力電力を変化させるステップと、
    前記整流電圧が前記目標電圧に維持されなくなったときの前記出力電力にもとづいて、前記最大送信電力を検出するステップと、
    を備えることを特徴とする方法。

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