JP6512765B2 - 受電装置、送電装置、受電装置が行う制御方法、送電装置が行う制御方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、無線電力伝送技術に関する。

従来、無線で電力を送信する送電装置と、送電装置から供給された電力を受電する受電装置とを含む無線電力伝送システムが知られている。無線電力伝送システムには送電装置が、送電を行っている受電装置の満充電を検出し、送電の停止を行うものがある。

特許文献１には、受電装置が蓄電池や蓄電器に十分に電気エネルギーが蓄えられた状態である満充電になった場合に、受電装置は満充電であることを示すコマンドを送電装置に送出することが記載されている。さらに、特許文献１には、送電装置が受電装置から満充電であることを示すコマンドを受信した場合、該受電装置に対する送電を停止する技術が記載されている。

特開２０１０−３４０８０号公報

上述のような無線電力伝送システムでは、無線電力伝送に先だって、無線電力伝送を行うための制御情報のやりとりなどを行うために送電装置と受電装置との間で通信接続する必要がある。無線電力伝送システムの動作の一例としては、送電装置は、送電可能な範囲に受電装置が存在することを検出した場合、該受電装置と通信接続する。

しかしながら、受電装置が満充電となった後にも送電可能な範囲である送電装置上に載置され続けていると、送電装置が満充電となった受電装置と再び通信接続を行う可能性がある。

例えば、送電装置が受電装置に送電を行っている場合に、受電装置が満充電となったため、受電装置が送電装置に送電の停止を要求するコマンドを送信する。送電装置は、送電の停止を要求するコマンドの受信に応答して、受電装置への送電を停止し、さらに、受電装置との通信を切断する。しかしながら、受電装置がその後も送電装置の送電範囲に載置され続けると、該受電装置との通信の切断後に送電装置が該受電装置を検出することになり、再び通信接続するための処理が開始されてしまう。この場合、例えば、送電装置は、通信接続後に受電装置から送電が不要なことを示すコマンドを受信し、当該受電装置に対して無線伝力伝送は行わない。このように、送電装置は、すでに送電を行い、満充電となり送電が不要な受電装置に対して、無駄な通信等の不要な送電のための処理を行ってしまうことがある。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされた発明であり、不要な無線電力伝送のための処理を行うことを低減することを目的とする。

上述の課題を解決する手段として、本発明に係る受電装置は、送電装置から無線で受電する受電手段と、前記送電装置から応答信号を送信させるための信号を受信した場合に、前記送電装置へ前記応答信号を送信する送信手段と、前記受電装置のインピーダンスを変更する変更手段と、前記受電装置のインピーダンスの変更の指示を前記送電装置から受信する受信手段と、前記受電手段による受電を不要とする状態である場合、前記受信手段により受信されたインピーダンスの変更の指示に基づいて前記変更手段に前記受電装置のインピーダンスを変更させることにより、前記送電装置が前記受電装置を検出することを制限させて、前記送電装置による前記応答信号を送信させるための信号の送信を制限させるための制御を行う制御手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る送電装置は、受電装置に無線で送電する送電手段と、物体を検出する検出手段と、前記受電装置に応答信号を送信させるための信号を送信する送信手段と、前記受電装置が受電を不要とする状態である場合、前記受電装置に前記応答信号を送信させるための信号の送信を制限するための制御を行う制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記受電装置に前記応答信号を送信させるための信号の送信を制限するための制御として、前記送信手段に、前記検出手段により前記受電装置が物体として検出されることを制限するためのインピーダンスの変更を前記受電装置に指示する信号を送信させることを特徴とする。

本発明によれば、不要な無線電力伝送のための処理を行うことを低減することができる。

無線電力伝送システムのシステム構成図である。 送電装置の構成を示す図である。 受電装置の構成を示す図である。 無線電力伝送システムのシーケンスチャートを示す図である。 受電装置の動作を示すフローチャートである。 送電装置の動作を示すフローチャートである。

（第１の実施形態）
本実施形態に係る無線電力伝送を行う無線電力伝送システムを図１（ａ）に示す。なお、本実施形態に係る無線電力伝送システムは、磁界共鳴方式を用いて無線電力伝送を行うものとする。磁界共鳴方式は送電装置の共振器（共鳴素子）と、受電装置の共振器（共鳴素子）との間の磁場の共鳴（共振）による結合によって電力を伝送する方式である。なお、本実施形態において、磁界共鳴方式を用いた無線電力伝送システムを例にして説明するが、無線電力伝送方式（非接触電力伝送方法）はこれに限るものではなく、電磁誘導、電界共鳴、マイクロ波、レーザ等を利用した電力伝送方式を用いてもよい。

図１（ａ）において、１０１は送電装置、１０２は第１受電装置である。送電装置１０１は、無線で電力を送電する送電装置である。第１受電装置１０２は、無線で送電された電力を受電する受電装置である。本実施形態における無線電力伝送システムにおいて、送電装置と受電装置との間で、認証を行うための通信や無線電力伝送を制御するための制御情報の通信を行う。制御情報の一例としては、受電装置の属性（機器の種類等）、受電能力（最大の受電電力等）、受電状態のフィードバック情報（受電中の電力値等）などがある。

以下、装置間での電力の受け渡しは、送電、受電または電力伝送（無線電力伝送）と表現し、装置間での認証のためのやり取りや制御情報のやり取りは、単に通信（無線通信）と表現する。

図１（ａ）において、１１０は送電装置１０１の送電可能範囲（送電範囲）、１２０は送電装置１０１の通信可能範囲（通信範囲）を示す。なお、本実施形態における無線電力伝送と無線通信とに用いる電波の周波数帯域は異なるとする。図１（ａ）に示すように本実施形態の無線電力伝送システムでは、送電装置の送電可能範囲より通信可能範囲のほうが広い。これは、無線電力伝送と無線通信とに用いる電波の周波数帯域が異なり、それぞれに用いる電波の到達範囲が同一ではないためである。無線電力伝送の送電可能範囲は、距離に応じた損失が大きいことや送電可能範囲に存在する物体への影響が大きいことから、無線通信の通信可能範囲より狭い。また、無線通信の通信可能範囲と無線電力伝送の送電可能範囲を同一にするように無線通信用の電波の出力電力を低減させると、正しく通信が行えなくなる場合がある。したがって、本無線電力伝送システムでは、このように無線通信用の電波の出力電力を必要以上に低減させることはせず、結果として送電装置の送電可能範囲より通信可能範囲のほうが広くなる。

なお、本実施形態の無線電力伝送システムの装置間で行う通信は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）４．０規格に準拠する通信を用いる。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）４．０では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）という比較的少ない消費電力で通信可能な通信方式が規定されている。なお、本無線電力伝送システムでは、送電装置は、ネットワークの親局である、ＢＬＥに規定されるマスタとして動作する。送電装置は、一度に複数の受電装置に対して送電を行うために、複数の受電装置夫々と通信を行う必要があるためマスタとして動作させる。また、受電装置は、マスタに接続し、マスタによる制御に基づいて通信を行う、ＢＬＥに規定されるスレーブとして動作する。

なお、本実施形態における通信はＢＬＥに準拠した通信を行うものとしたが、その他の通信規格であってもよい。例えば、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１シリーズ）、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、ＺＩＧＢＥＥなどであってもよい。また、通信は独自の通信方式であってもよい。ここでは送電装置を１台、受電装置を１台示しているが、それぞれが２台以上あってもよい。

続いて、無線電力伝送システムの各装置の構成について説明を行う。図２は、無線電力伝送システムの送電装置の構成を示す図である。同図において、２１０は送電装置（送電装置１０１）全体を示す。２０１は、送電装置２１０を制御する制御部である。制御部２０１は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であり、ＣＰＵが後述するメモリ２０８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装置全体を制御する。２０２は送電装置２１０から無線電力伝送を行う際に電力を供給する電源である。なお、電源２０２は、商用電源またはバッテリである。２０３は、電源２０２から入力される直流又は交流電力を伝送帯の交流周波数電力に変換し、送電アンテナ２０５を介して受電装置に受電させるための電磁波を発生させるための送電部である。

２０４は、送電アンテナ２０５への入力電圧を検出する検出部である。なお、検出部２０４により検出される電圧は、送電アンテナ２０５から受電装置に対して出力される電力に換算することが出来る。また、検出部２０４は送電アンテナ２０５への入力電流、入力電力値を検出する構成としても構わない。また、検出部２０４は電源部２０２から送電部２０３への入力電圧、入力電流、入力電力の少なくともいずれかを検出するように構成してもよい。

検出部２０４の検出結果によって、送電装置２１０が出力した電力を受電する物体が存在するかを判定することができる。送電可能範囲に物体が存在しない場合の検出部２０４の検出結果と送電可能範囲に送電した電力を消費する物体が存在する場合の検出部２０４の検出結果とは異なるためである。また、検出部２０４の検出結果によって、送電装置２１０が出力した電力を受電する物体における消費電力の変化を検出することができる。例えば、送電装置が一定の出力において送電を行っているときに、送電可能範囲に存在する物体が１Ｗ消費している場合の検出部２０４の検出結果と該物体が２Ｗ消費している場合の検出結果とは異なるためである。即ち、検出部２０４の検出結果によって、送電装置の出力した電力に対する負荷に変更があった場合にそれを検出することができる。

２０６は受電装置と通信するための通信部である。通信部２０６は、ＢＬＥに準拠した無線通信を制御するためのチップおよび信号を送信するためのアンテナを含む。なお、送電装置２１０は、送電を専用に行う装置だけでなく、他の装置、一例としては、プリンタ、ＰＣ等の装置であってよい。

続いて、無線電力伝送システムの受電装置の構成について図３を用いて説明を行う。図３において、３２０は、受電装置（第１受電装置１０２）全体を示す。３０１は受電装置３２０を制御する制御部である。制御部３０１は、例えばＣＰＵであり、ＣＰＵが後述するメモリ３１０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装置全体を制御する。３０２は送電装置２１０と通信する通信部である。通信部３０２は、ＢＬＥ準拠した無線通信を制御するためのチップおよび信号を送信するためのアンテナを含む。３０３は送電装置２１０からの無線電力伝送を受電するための受電アンテナである。３０４は、受電アンテナ３０３のインピーダンスを変化させる変化部である。送電装置２１０からインピーダンスの変化を要求する指示を通信部３０２により受信した場合、変化部３０４は、通信部３０２により受信した送電装置２１０からの指示に従って、受電アンテナ３０３のインピーダンスを変化させる。変化部３０４は、受電アンテナ３０３のインピーダンスを変化させることにより、送電装置２１０から出力される電力の受電量を調整する。変化部３０４は、送電装置２１０から出力され受電した電力のうち、受電アンテナ３０３により消費される電力を調整する。即ち、変化部３０４は、送電装置２１０から受電した電力を消費する負荷を変更する。

３０５は、受電アンテナ３０３で受電した電磁波から電力を生成する受電部である。受電部３０５は、受電アンテナ３０３により受信した電磁波により共振を生じ、該共振により交流電力を得る。そして、受電部３０５は、交流電力を直流または所望周波数の交流電力に整流し出力する。３０６は受電した電力を蓄電するバッテリ３０８への受電電力の入力切替を行うスイッチである。バッテリ３０８は、充電可能なバッテリであり、該バッテリに受電した電力が蓄電される。３０７は所定期間を計測するためのタイマである。３０９は、送電装置２１０から受電した電力を電圧値に換算して検出する第１検出部である。３１０は、各種情報を記憶するメモリである。３１１は、バッテリ３０８の電圧を検出する第２検出部である。第２検出部３１１の検出結果に基づいてバッテリ３０８の充電状況を検出することができる。

なお、受電装置３２０の制御部３０１と通信部３０２は送電装置２１０から送電される電力で動作しても良い。このように構成することで、受電装置３２０は、送電装置２１０から無線電力伝送を始めるために必要な電力を保持していない場合にも、送電装置２１０と通信を開始できる。なお、受電装置３２０の一例は、デジタルカメラ、携帯電話等の装置であってよい。

なお、図２および図３に示した構成は一例であり、送電装置２１０、受電装置３２０は図示したハードウェア構成以外のハードウェア構成を備えていてもよい。例えば、送電装置２１０、受電装置３２０は、ユーザが各種入力等を行い、装置を操作するための操作部を有していてよい。また、ＬＣＤやＬＥＤのように視覚で認知可能な情報の出力、あるいはスピーカなどの音出力が可能な機能を有する各種表示を行う表示部を備えていてよい。

以上の構成を有する無線電力伝送システムにおける送電装置と受電装置とのやり取りは、検出フェーズ、通信確立フェーズ、送電フェーズの３つのフェーズを含む。

検出フェーズにおいては、送電アンテナ２０５から電磁波を間欠的に発生させることにより、受電装置３２０を検出するための送電（検出用送電）を間欠的に行う。検出フェーズにおいて検出用送電を行っている際に送電装置２１０の送電可能範囲に物体が置かれた場合、該検出用送電は該物体に供給される。この場合、送電装置２１０側からみた負荷インピーダンスに変動が生じ、送電装置２１０における電圧または電流の特徴的な変化が現れる。送電装置２１０における電圧または電流の変動を検出することで、自装置の送電可能範囲に物体が置かれたことを検出することができる。また、送電装置２１０は自装置の送電可能エリアに物体が存在することを検出した場合、検出した物体に対し、送電装置２１０へ応答を送信させるために要する電力を供給する送電（応答要求送電）を開始する。応答要求送電は、検出した物体が受電装置３２０であった場合は、この受電装置３２０の制御部３０１および通信部３０２を起動させるために十分な電力値とする。なお、検出用送電の電力値より応答要求送電の電力値の方が大きい。

また、応答要求送電を受電した受電装置３２０は、他の装置から通信接続要求を送信させるためのアドバタイズパケットを、応答要求送電から一定期間内（例えば、１００ｍｓ）に通信部３０２から送信する。送電装置２１０は応答要求送電に応答した受電装置３２０からアドバタイズパケットを受信した場合、送電可能範囲に受電装置３２０が存在すると判定する。

なお、アドバタイズパケットは、ブロードキャストで送信されるＢＬＥに規定された信号であって、自身の機器名や提供するサービスの種類などの情報を含む。アドバタイズパケットは、周囲の機器に自装置の存在および周囲の機器からの接続を待っていることを通知するために用いられる。受電装置３２０からのアドバタイズパケットには、本システムが対応する無線電力伝送方式が実行可能なことを示すサービス情報が含まれている。以降の説明において、アドバタイズパケットを通知信号と称す。

なお、送電装置２１０は応答要求送電を開始してから所定期間以内（例えば、１００ｍｓ）に受電装置３２０から通知信号を受信しない場合、応答要求送電を停止する。そして、再び送電アンテナ２０５から電磁波を間欠的に発生させることにより、検出用送電を間欠的に行う。

通信確立フェーズには、検出フェーズにおいて送電装置２１０が受電装置３２０から通知信号を検出した場合に遷移する。送電装置２１０は、受信した通知信号の送信元である受電装置３２０に対してＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔパケット（接続要求）を通信部２０６から送信する。そして、送電装置２１０は、送信した接続要求に応じて受電装置３２０と通信接続を確立する。通信確立フェーズにおいてはさらに、送電装置２１０と受電装置３２０の間で確立した通信接続の期間に互いの能力情報を通信（交換）する。能力情報は例えば、送受電可能な電力量、ハードウェア構成、対応している電力伝送の方式、対応している電力伝送規格のバージョン等である。なお、通信確立フェーズにおいて送電装置２１０は、応答要求送電を延長（継続）し、受電装置３２０に対して通信接続に要する通信および能力情報の通信を行わせるための送電を行う。

送電装置２１０は、通信確立フェーズにおいて通信接続を受電装置３２０と確立し、能力情報を交換した場合、送電フェーズに移行する。送電フェーズにおいては、送電装置２１０は検出フェーズ、通信確立フェーズにおける検出用送電、応答要求送電の電力より高い電力を受電装置３２０に送電する。送電フェーズにおいては、送電装置２１０は、通信部２０６によって、受電している電力の値、送電量の増減の要求、送電の停止などの無線電力伝送を制御するための制御情報を受電装置３２０から受信する。送電装置２１０は、受信した制御情報に従って、送電アンテナ２０５から電磁波を発生させることにより送電を行う。

送電フェーズは、送電装置２１０が、受電装置３２０から送電の停止を要求された場合や送電のエラーが生じた場合に終了する。送電装置２１０は、受電装置３２０から送電の停止を要求された場合、通信部２０６により受電アンテナ３０３のインピーダンスを送電装置２１０の送出する電力をほぼ消費しない値に設定するよう指示する。この値は、ハイインピーダンスといわれる状態で数ＫΩ程度である。受電装置３２０は、通信部３０２により送電装置２１０からのハイインピーダンスへの変化指示を受信すると、該指示に従って変化部３０４を制御して受電アンテナ３０３のインピーダンスをハイインピーダンスに変化させる。送電装置２１０は、指示した通りに受電装置３２０によりインピーダンス変化を行っているか否かを検出部２０４の検出結果に基づいて判断する。そして、送電装置２１０は、受電装置３２０が指示した通りにインピーダンス変化が行われていると判断した場合、該受電装置３２０との通信を切断する。

送電装置２１０は、送電フェーズを終了した場合、再び検出フェーズにおける動作を開始する。送電装置２１０は、再び検出フェーズにおける動作を開始した場合に、ハイインピーダンスを指示した受電装置３２０が送電可能範囲内に存在し続けたとしても、該受電装置３２０はハイインピーダンスのため、検出用送電をほぼ消費しない。したがって、送電装置２１０側からみた負荷インピーダンスに変動は生じず、ハイインピーダンスの設定を指示した受電装置３２０に起因して、電圧または電流の変動を検出することがない。即ち、ハイインピーダンスの設定を指示した受電装置３２０に起因して、応答要求送電を行うことがなく、すでに送電を行った受電装置３２０と再度通信接続を行うことを低減することができる。

本実施形態に係る無線電力伝送を行う無線電力伝送システムの動作を図４に示すシーケンスチャートを用いて説明を行う。図４は、送電装置１０１の動作を説明する図であり、横軸が時間の経過を表し、縦軸が送電装置１０１に設けられた検出部２０４による検出電圧を表す。

送電装置１０１は、電源ＯＮまたはユーザによる動作指示の検出に応じて、検出フェーズにより動作を開始する。検出フェーズにおいて、送電装置１０１は、時刻Ｔ０おいて送電アンテナ２０５から間欠的な検出用送電（４０１−１）を開始する。なお、検出用送電の周期（時刻Ｔ０から時刻Ｔ２）は、任意の値であってよい。また、検出用送電を行う周期は、送電装置毎にランダムに設定するようにしてよい。更に、送電装置ごとに異なる周期により検出用送電を行ってもよい。

ここで、送電装置１０１は、定常状態の検出用送電時（４０１−１）において検出部２０４の検出結果ａＶをメモリ２０８に記憶しておく。なお、定常状態とは、送電装置２１０に他の装置が近接または接触していない状態であり、送電装置が出力した電力を何れの装置も消費していない状態である。

時刻Ｔ１に、第１受電装置１０２のユーザが電力伝送を受けるために第１受電装置１０２を送電装置１０１の電力伝送可能範囲内である送電装置１０１上に載置したとする。送電装置１０１は、受電装置が近接したことにより、時刻Ｔ２において検出用送電を出力した際に検出部２０４は検出用送電時における定常状態より低い電圧値ｂＶを検出する。送電装置１０１が、電力伝送可能範囲内に物体が存在する状態で、電力を出力すると、出力された電力は該物体によって受電（消費）され、検出部２０４が定常状態と異なる値を検出する。

送電装置１０１は、自装置に近接する物体を検出したので応答要求送電を開始する（４０２−１）。なお、検出用送電と応答要求送電とを異なる電力値として良く、応答要求送電の方が検出用送電より高い電力であってよい。この場合、応答要求送電中の定常状態における検出部２０４の検出結果をメモリ２０８に記憶しておく。

第１受電装置１０２は、送電装置１０１からの検出用送電（４０１−２）を検出した場合、一定期間（例えば、１００ｍｓ）以内に通知信号を通信部３０２から送信する（４０３−１）。

なお、第１受電装置１０２が通知信号を送信する際に用いる電力は、検出用送電により受電した電力を用いてよい。この場合、受電装置は、通知信号の送信に必要な電力を保持していない場合にも、送電装置と通信を行うことができ、無線電力伝送を開始することができる。

送電装置１０１は、４０２−１における応答要求送電を行った後の一定期間（１００ｍｓ）経過前に第１受電装置１０２から通知信号を受信しているので、第１受電装置１０２と通信確立フェーズを行うための応答要求送電の期間をＴ３〜Ｔ４の間延長する。一方、送電装置１０１が、４０２−１における応答要求送電を行った後の一定期間（１００ｍｓ）経過前に受電装置から通知信号を受信しなかった場合には、応答要求送電を時刻Ｔ３において停止する。

一定期間経過前に通知信号を受信した送電装置１０１は、受信した通知信号の送信元である第１受電装置１０２に接続要求を送信する（４０４−１）。第１受電装置１０２は、受信した送電装置１０１からの接続要求に応じて、送電装置１０１と通信接続する。その後、送電装置１０１と第１受電装置１０２の間で通信確立フェーズにおける通信を終了した場合、送電フェーズに移行し、送電装置１０１は、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの間、第１受電装置１０２に対して送電を行う（４０５−１）。第１受電装置１０２は、送電フェーズにおいて受電した電力を用いてバッテリ３０８を充電する。第１受電装置１０２は、第２検出部３１１の検出結果により受電が不要な状態になったと判定した場合、通信部３０２により送電の停止を要求する制御信号を送電装置１０１に送信する（４０６）。受電が不要な状態とは、例えば、バッテリ３０８が満充電（バッテリに残っている蓄電量が十分な状態）である状態である。

送電の停止を要求する制御信号を受信した送電装置１０１は、第１受電装置１０２に受電アンテナ３０３のインピーダンスをハイインピーダンスに変化させる指示を通信部２０６により送信する（４０７）。その後、時刻Ｔ５において送電装置１０１は、第１受電装置１０２に対する送電フェーズにおける送電を停止するとともに第１受電装置１０２との通信を切断する。

第１受電装置１０２は、送電装置１０１から受信したインピーダンス変化の指示に従って変化部３０４により受電アンテナ３０３のインピーダンスをハイインピースに変化させる。なお、第１受電装置１０２の受電アンテナ３０３は、送電装置１０１からの指示に従ってハイインピースに変化するものとした。しかしながら、第１受電装置１０２が送電装置１０１からの指示に拘わらず、送電の停止を要求する制御信号の送信にとともに受電アンテナ３０３をハイインピースに変化させる構成としてよい。また、第１受電装置１０２が送電装置１０１との通信を切断する構成としてよい。

送電装置１０１は、時刻Ｔ５において送電フェーズを終了した後に再び検出フェーズにおける動作を開始する。即ち、送電装置１０１は、送電アンテナ２０５から間欠的な検出用送電を行う（４０１−３、４０１−４）。このとき、第１受電装置１０２が、満充電となり受電が終了した後も送電装置１０１の送電可能範囲に置かれ続けたままとなる。しかしながら、第１受電装置１０２は受電アンテナ３０３のインピーダンスをハイインピーダンスにしているため、検出用送電（４０１−３、４０１−４）を受電（消費）することはほぼない。したがって、検出用送電（４０１−３、４０１−４）を行っている際の送電装置１０１の検出部２０４の検出結果は、定常状態であるａＶとほぼ等しい値となる。つまり、送電装置１０１は、第１受電装置１０２が送電可能範囲に置かれ続けたとしても、応答要求送電を行うことがない。また、応答要求送電を行わなければ第１受電装置１０１から通知信号が送信されることもなく、さらに送電装置１０１が接続要求を送信することもなく、送電装置１０１と第１受電装置１０２との不要な再接続を制限することができる。

これにより、さらなる送電が不要な第１受電装置１０２と送電装置１０１との間で再接続が行われることが低減される。即ち、すでに送電を行ったことにより内蔵バッテリが満充電となった第１受電装置１０２に対して、不要な送電を行うための処理を行うことが低減される。さらに、不要な処理を省略するので夫々の装置の消費力を低減することができる。

次に、時刻Ｔ６において、第１受電装置１０２のバッテリ３０８の容量が低下し、充電が必要になったとする。第１受電装置１０２は、変化部３０４により受電アンテナ３０３のインピーダンスをハイインピーダンスから初期値に変化させる。

送電装置１０１は、時刻Ｔ７において、検出用送電を行う（４０１−５）。この検出用送電４０１−５を行った際の検出部２０４の検出結果は、第１受電装置１０２の受電アンテナ３０３のインピーダンスは初期値に戻っているため、検出用送電時における定常状態より低い電圧値ｂＶである。前述したため詳細な説明及び図示は割愛するが、この後、送電装置１０１と第１受電装置１０２は、通知信号のやりとりおよび通信接続フェーズを経て、時刻Ｔ８において再度送電フェーズにおける送電を再び行う（４０５−２）。このように、第１受電装置１０２は、再度バッテリの充電が必要になった場合は、受電アンテナ３０３のインピーダンスを初期値に戻すことで、速やかに再充電を開始することができる。

続いて、本実施形態における図３に示した受電装置３２０の動作を図５に示すフローチャートに従って説明する。なお、図５に示すフローチャートは、制御部３０１がメモリ３１０に記憶さている制御プログラムを実行し、情報の演算および加工、各ハードウェアの制御を実行することにより実現される。なお、図５に示すフローチャートに示すステップの一部または全部を例えばＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のハードウェアで実現する構成としても良い。

受電装置３２０の変化部３０４は、動作を開始すると、受電アンテナ３０３のインピーダンスを初期値に設定する（Ｓ５００）。続いて、受電装置３２０の第１検出部３０９は、受電アンテナ３０３を介して検出用送電を検出したかを判定する（Ｓ５０１）。受電装置３２０は、検出用送電を検出すると、受電した電力により制御部３０１および通信部３０２を動作させ、通信部３０２により受電装置３２０の機能やサービスに関する情報等の自装置の情報を通知するための通知信号を送信する（Ｓ５０２）。通知信号は無線接続を行う前に送信可能なパケットで、周囲の機器に接続要求を自装置に送信させるためにブロードキャストで送信される。なお、通知信号の送信は、検出用送電が検出されなくなってから一定期間経過すると、停止する。

図４においては、第１受電装置１０２は、時刻Ｔ２において送電装置１０１から送電された検出用送電を検出する（Ｓ５０１）。そして、第１受電装置１０２は、通知信号４０３−１を送信する（Ｓ５０２）。

図５の説明に戻り、制御部３０１は、通知信号の送信後、送電装置２１０からの接続要求を通信部３０２が受信したかを判定する（Ｓ５０３）。なお、接続要求を受信するまで、Ｓ５０１、Ｓ５０２、Ｓ５０３を繰り返す。Ｓ５０３において、接続要求を受信したと判定すると、通信部３０２は、接続応答を送電装置２１０に送信し、送電装置２１０と無線通信接続を確立する（Ｓ５０４）。

そして、通信部３０２は、接続した送電装置２１０との間で電力伝送に必要な情報交換のための通信を行う（Ｓ５０５）。なお、無線通信接続後に所定期間（例えば、５ｓｅｃ）経過までに通信が開始されない場合、接続した送電装置２１０との通信を切断し、Ｓ５０１に処理を戻すようにしてもよい。

受電装置３２０は、電力伝送に必要な情報交換のための通信が終わると、送電装置２１０により開始された送電を受電部３０５により受電し、受電した電力をバッテリ３０８に充電する（Ｓ５０６）。

その後、制御部３０１は、第２検出部３１１の検出結果に基づいて受電を停止するかを判定する（Ｓ５０７）。ここでは、第２検出部３１１の検出結果により、バッテリ３０８が満充電になったことを検出した場合、受電を停止すると判定する。受電を停止すると判定した場合、通信部３０２は、送電装置２１０に送電停止を要求する制御情報を送信する（Ｓ５０８）。図４においては、第１受電装置１０２は、送電装置１０１からの送電４０５−１の受電を行った後、制御信号４０６を送信する。

そして、制御部３０１は、通信部３０２により送電装置２１０からインピーダンス変化指示を受信すると、変化部３０４により受信したインピーダンス変化指示に従って受電アンテナ３０３のインピーダンスを変化させる（Ｓ５０９）。即ち、変化部３０４は、送電装置２１０からのインピーダンス変化指示に応じて、受電アンテナ３０３のインピーダンスをハイインピーダンスに変化させる。そして、受電装置３２０は、通信部３０２による送電装置２１０との通信を切断する。図４においては、第１受電装置１０２は、送電装置１０１からの変化指示４０７を受信すると、受電アンテナ３０３のインピーダンスをハイインピーダンスに変化させる。受電装置３２０は、受電アンテナ３０３のインピーダンスをハイインピーダンスに変化させた後、送電装置２１０との通信部３０２による通信を切断する（Ｓ５１０）。

制御部３０１は、第２検出部３１１の検出結果に基づいてバッテリ３０８の電気量を測定し、バッテリ３０８の残量が低下したかを判定する（Ｓ５１１）。制御部３０１は、バッテリ３０８の残量が所定値（例えば９５％）を下回ったか否かに基づいて再受電が必要か否かを判定する（Ｓ５１２）。また、受電装置３２０が送電装置２１０の送電可能範囲から取り去られたら再受電が必要でないと判定する。

再受電が必要であると判定された場合、制御部３０１は、そして、再びＳ５００からの処理を再度行う。一方、再受電が必要でないと判定された場合、処理を終了する。

続いて、本実施形態における図２に示す送電装置２１０の動作を図６に示すフローチャートに従って説明する。なお、図６に示すフローチャートは、制御部２０１がメモリ２０８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、各ハードウェアの制御を実行することにより実現される。なお、図６に示すフローチャートに示すステップの一部または全部を例えばＡＳＩＣ等のハードウェアで実現する構成としても良い。

送電装置２１０は動作を開始すると、送電部２０３により間欠的な検出用送電を開始する（Ｓ６０１）。制御部２０１は、検出用送電時の検出部２０４の検出結果が定常状態から変化したかに基づいて、送電装置２１０側からみた負荷インピーダンスに変動が生じたか否かを判定する（Ｓ６０２）。なお、定常状態とは、送電装置２１０に他の装置が近接または接触していない状態である。図４においては、送電装置は、時刻Ｔ０において検出用送電を開始する。

制御部２０１は、検出部２０４の検出結果により、自装置の送電可能エリアに物体が存在することを検出する。即ち、受電装置３２０が送電装置２１０の送電可能エリアに存在すると、受電装置３２０の負荷に応じた消費電力を受電するため、検出部２０４の検出電圧は一定の値下がる。受電装置３２０の負荷に応じた消費電力とは、制御部３０１、通信部３０２を動作させるために必要な電力や単に受電アンテナ３０３で消費される電力である。検出部２０４の検出電圧に変化が生じていない場合には、再びＳ６０１に戻り検出用送電を繰り返し行う。図４においては、送電装置１０１は、時刻Ｔ２において、検出部２０４の検出電圧の変化を検出する。

検出部２０４の検出電圧に変化が生じた場合、送電部２０３は、受電装置３２０に対して応答を送信させるための電力を供給する応答要求送電を開始する（Ｓ６０３）。応答要求送電は間欠的に行う検出用送電とは異なり、一定電力の送電を継続して行う送電である。制御部２０１は、応答要求送電を開始した後に一定期間内（例えば、１００ｍｓ）に受電装置３２０から通知信号を受信したかを判定する（Ｓ６０４）。受電装置３２０からの通知信号であるか否かは受信した通知信号に本システムが対応する無線電力伝送方式が実行可能なことを示すサービス情報が含まれているか否かで判定する。通知信号を受信しなかった場合、応答要求送電を停止し、再びＳ６０１に戻り、検出用送電を行う。

Ｓ６０４において、一定期間内に受電装置３２０から通知信号を受信したと判定された場合、送電装置２１０は、応答要求送電を継続する。そして、送電装置２１０は、Ｓ６０４において受信した通知信号の送信元に対し通信部３０２から接続要求を送信し、無線通信接続が確立する（Ｓ６０５）。図４においては、送電装置１０１は、応答要求送電（４０２−１）を開始した後に一定期間内に第１受電装置１０２から通知信号（４０３−１）を受信する。そして、送電装置１０１は、第１受電装置１０２に接続要求（４０４−１）を送信し、第１受電装置１０２と無線接続する。

Ｓ６０５において無線接続した受電装置３２０との間で通信部２０６は互いの能力情報、電力伝送に必要な情報を通信（交換）する（Ｓ６０６）。そして、送電部２０３は、送電フェーズにおける無線電力伝送を開始する（Ｓ６０７）。

制御部２０１は、送電を開始した後に、通信部２０６から受電装置３２０から送電停止の要求を受信した場合、送電を停止すると判定する（Ｓ６０８）。送電を停止すると判定した場合、送電装置２１０は、送電停止の要求の送信元である受電装置３２０に対して通信部３０２からインピーダンス変化指示を送信する（Ｓ６０９）。なお、Ｓ６０９で送信されるインピーダンス変化指示は、受電アンテナ３０３のインピーダンスをハイインピーダンスに変化せよという内容の指示である。図４において、送電装置１０１は、第１受電装置１０２から送電停止要求（４０６）を受信すると、インピーダンス変化指示（４０７）を送信する。

送電装置２１０は、インピーダンス変化指示を送信した後に、送電停止の要求の送信元である受電装置３２０に対する送電を停止し（Ｓ６１０）、該受電装置とのの通信を切断する（Ｓ６１１）。次いで、制御部２０１は、送電中の他の受電装置が存在するかを判定する（Ｓ６１２）。送電中の他の受電装置が存在する場合、この他の受電装置に対する送電を継続する（Ｓ６０７）。送電中の他の受電装置が存在しない場合、送電装置２１０は、電源が停止されていない限り、Ｓ６０１からの処理を再び実行する。なお、送電装置２１０は、電源が停止された場合、処理を終了する（Ｓ６１３）。なお、Ｓ６１３の判定は、Ｓ６１２の後に行う構成としたが、処理中のどのタイミングで判定されてもよい。

以上説明したように、無線伝力伝送による充電によりバッテリが満充電となり受電を終了した受電装置が送電装置の送電可能範囲に配置され続けた状態であっても、この受電装置に再充電する必要でないならば、受電装置と送電装置との通信の再接続を制限する。

このように、受電装置と送電装置との不要な再接続を制限することで、不要な送電を行うための処理を行うことが低減される。さらに、不要な処理を省略するので夫々の装置の消費電力を低減することができる。

なお、上述の実施形態において、満充電後の受電装置３２０がハイインピーダンスとなり、送電装置２１０が該受電装置３２０を検出できないことで応答要求送電を行わない構成を説明した。しかしながら、満充電後の受電装置３２０をハイインピーダンスとするのではなく、送電装置２１０からの応答要求送電を受電した場合に受電装置３２０が通知信号を送信しない構成であっても、不要な再接続を制限することができる。なお、満充電後の受電装置３２０のバッテリに再充電が必要な場合、応答要求送電を受電した場合に通知信号を送信するようにすればよい。

なお、上述の実施形態において、送電装置２１０と、送電により満充電となった受電装置３２０との再接続を制限する構成とした。しかしながら、すでに受電を不要とする状態の受電装置３２０が送電装置２１０の送電可能範囲内に置かれた場合、当該受電装置３２０と送電装置２１０との無線通信接続を制御するように構成してよい。この場合、受電装置３２０は、送電装置２１０からの応答要求送電を受けた場合、受電を不要とする状態であることを示す情報を含めたアドバタイズパケットを送信する。受電を不要とする状態であることを示す情報が含まれたアドバタイズパケットを受信した送電装置３２０は、当該アドバタイズパケットの送信元である受電装置３２０に対して接続要求を送信しないようにする。このように構成することで、受電を不要とする状態の受電装置３２０が送電可能範囲内に置かれた場合にも、当該受電装置３２０との不要な無線通信接続を低減することができる。

（第２の実施形態）
本実施形態に係る無線電力伝送を行う無線電力伝送システムを図１（ｂ）に示す。第１の実施形態との違いとして、送電装置１０１が第１受電装置１０２だけでなく、第２受電装置１０３に対しても送電を行う場合を説明する。

詳細には、送電装置１０１が第１受電装置１０２に送電中に、第２受電装置１０３が送電装置１０１の送電可能範囲に配置される。そして、送電装置１０１は、第１受電装置１０２と第２受電装置１０３に同時に送電行う。次いで、第１受電装置１０２が満充電で受電が不要な状態になり、送電装置１０１が第２受電装置１０３に対して送電を行っている場合に第１受電装置１０２が送電装置１０１の送電可能範囲に配置され続ける場合の動作について説明を行う。

なお、本実施形態に係る送電装置１０１、第１受電装置１０２、第２受電装置１０３の構成は第１実施形態と同様のため説明は省略する。本実施形態に係る送電装置１０１は、第１の実施形態で説明した送電装置２１０と同様の動作を行うことができる。本実施形態に係る第１受電装置１０２及び第２受電装置１０３は、第１の実施形態で説明した受電装置３２０と同様の動作を行うことができる。本実施形態の送電装置１０１は、複数の受電装置３２０に対して送電を行うことができる。この場合、送電装置１０１は、時分割で複数台の受電装置３２０それぞれに送電を行ったり、送電に用いる夫々異なる周波数の電磁波用いて複数台の受電装置３２０に対して夫々に送電を行ったりすることで複数の受電装置３２０に対して送電を行う。

送電装置１０１が第１受電装置１０２に送電中に、第２受電装置１０３が送電装置１０１の送電可能範囲に配置されたとする。このとき、送電装置１０１は、第１受電装置１０２に対する送電を行う送電フェーズであるため検出用送電を行っていない。そこで、本実施形態の受電装置（第１受電装置１０２、第２受電装置１０３）は、送電装置１０１の送電可能範囲に配置されている際に他の受電装置に対する送電フェーズにおける送電を検知すると、該送電装置１０１と無線接続するために通知信号を送信する。このように構成することで、複数の受電装置に送電可能な送電装置が、ある受電装置に送電を行っている場合にも、新たな受電装置を追加して送電を行うことが可能となる。

しかしながら、送電装置１０１が第１受電装置１０２と第２受電装置１０３に送電を行っている場合に第１受電装置１０２が満充電となった後にも送電可能範囲に配置され続けていると、送電装置１０１が第１受電装置１０２と再び通信接続を行う可能性がある。

例えば、第１受電装置１０２が満充電となったため、第１受電装置１０２が送電装置１０１に送電停止要求を送信する。送電装置１０１は、送電停止要求の受信に応答して、第１受電装置１０２への送電を停止し、第１受電装置１０２との通信を切断する。しかしながら、送電装置１０１は、第１受電装置１０２への送電を停止したとしても、第２受電装置１０３への送電を継続しているため、検出フェーズに移行せず、送電フェーズのままである。

したがって、第１受電装置１０２がその後も送電装置１０１の送電範囲に載置され続けると、第２受電装置１０３への送電を検知した第１受電装置１０２が通知信号を送信する。そして、送電装置１０１が第１受電装置１０２からの通知信号に応答し、第１受電装置１０２と通信接続を再度確立してしまう恐れがある。

このように、複数の受電装置に対して送電可能な送電装置１０１は、すでに送電を行い、満充電となり送電が不要な第１受電装置１０２に対して、不要な送電のための処理を行ってしまうことがある。

このような問題を生じさせないために、本実施形態の受電装置は、満充電となった後に他の受電装置に対する送電を検出しても、送電装置１０１との再接続を制限する。つまり、受電装置が満充電となって送電装置１０１からの受電を停止したと共に送電装置１０１との通信を切断した後に送電可能範囲に配置され続け、かつ、他の受電装置に対する送電を受電した場合には、通知信号を送信しないように構成する。

即ち、本実施形態の受電装置は、自装置に対する受電が必要な場合に他の受電装置に対する送電装置の送電を検知すると、通知信号を送信し、送電装置との無線接続を確立する処理を行う。一方、すでに受電が終了し、さらなる受電が不必要な場合に他の受電装置に対する送電装置の送電を検知しても、通知信号を送信せず、送電装置との無線接続を制限する。

なお、満充電後の第１受電装置１０２が、再充電が必要となった場合、通知信号の送信の制限を解除し、通知信号の送信を行うことで、再び送電装置１０１との通信接続を行い、再度送電フェーズの送電を開始させるようにすればよい。

以上説明したように、無線伝力伝送により満充電となり受電が終了した受電装置が送電装置の送電可能範囲に配置され続け、かつ、該送電装置が他の受電装置に対する送電を行っている状態であっても、受電装置と送電装置との通信の再接続を制限する。

これにより、受電装置と送電装置との不要な再接続を制限することで、不要な送電を行うための処理を行うことが低減される。さらに、不要な処理を省略するので夫々の装置の消費力を低減することができる。

（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。

１０１ 第１送電装置
１０２ 第１受電装置
１０３ 第２送電装置

Claims (18)

1. 受電装置であって、
   送電装置から無線で受電する受電手段と、
   前記送電装置から応答信号を送信させるための信号を受信した場合に、前記送電装置へ前記応答信号を送信する送信手段と、
   前記受電装置のインピーダンスを変更する変更手段と、
   前記受電装置のインピーダンスの変更の指示を前記送電装置から受信する受信手段と、
   前記受電手段による受電を不要とする状態である場合、前記受信手段により受信されたインピーダンスの変更の指示に基づいて前記変更手段に前記受電装置のインピーダンスを変更させることにより、前記送電装置が前記受電装置を検出することを制限させて、前記送電装置による前記応答信号を送信させるための信号の送信を制限させるための制御を行う制御手段と、を有することを特徴とする受電装置。
2. 前記応答信号を送信させるための信号は、前記送電装置が物体を検出した場合に送信されることを特徴とする請求項１に記載の受電装置。
3. 前記制御手段は、前記受電手段による受電を不要とする状態から必要とする状態になった場合、前記変更手段に前記受電装置のインピーダンスを変更させ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. 前記受電手段による受電を不要とする状態とは、前記受電手段により受電された電力を蓄電する蓄電手段が満充電である状態であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の受電装置。
5. 前記蓄電手段の蓄電状態を検出する検出手段をさらに有し、
   前記送信手段は、前記検出手段により前記蓄電手段が満充電である状態を検出した場合、前記送電装置に送電を停止するための信号を送信することを特徴とする請求項４に記載の受電装置。
6. 前記制御手段は、前記受電手段による受電を不要とする状態である場合、前記送信手段に前記送電装置に送電を停止するための信号を送信させることで、前記送電装置による前記応答信号を送信させるための信号の送信を制限させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の受電装置。
7. 前記送電装置と無線で通信を行う通信手段をさらに有し、
   前記通信手段は、前記送信手段により送信された前記応答信号に対する前記送電装置からの応答に応じて前記送電装置と無線で通信を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の受電装置。
8. 前記受電手段による受電で用いられる電磁波の周波数帯域と、前記通信手段による通信で用いられる電磁波の周波数帯域が異なることを特徴とする請求項７に記載の受電装置。
9. 受電装置に無線で送電する送電手段と、
   物体を検出する検出手段と、
   前記受電装置に応答信号を送信させるための信号を送信する送信手段と、
   前記受電装置が受電を不要とする状態である場合、前記受電装置に前記応答信号を送信させるための信号の送信を制限するための制御を行う制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記受電装置に前記応答信号を送信させるための信号の送信を制限するための制御として、前記送信手段に、前記検出手段により前記受電装置が物体として検出されることを制限するためのインピーダンスの変更を前記受電装置に指示する信号を送信させることを特徴とする送電装置。
10. 前記受電装置に応答信号を送信させるための信号は、前記検出手段により物体を検出した場合に送信されることを特徴とする請求項９に記載の送電装置。
11. 前記受電装置と無線で通信を行う通信手段をさらに有し、
    前記通信手段は、前記受電装置から送信された応答信号に応じて、前記受電装置と無線で通信を行うことを特徴とする請求項９又は１０に記載の送電装置。
12. 前記送電手段による送電で用いられる電磁波の周波数帯域と、前記通信手段による通信で用いられる電磁波の周波数帯域が異なることを特徴とする請求項１１に記載の送電装置。
13. 受電装置が行う制御方法であって、
    送電装置から無線で受電する受電工程と、
    前記送電装置から応答信号を送信させるための信号を受信した場合に、前記送電装置へ前記応答信号を送信する送信工程と、
    前記受電装置のインピーダンスを変更する変更工程と、
    前記受電装置のインピーダンスの変更の指示を前記送電装置から受信する受信工程と、
    前記受電装置が受電を不要とする状態である場合、前記受信工程において受信されたインピーダンスの変更の指示に基づいて前記変更工程において前記受電装置のインピーダンスを変更することにより、前記送電装置が前記受電装置を検出することを制限させて、前記送電装置による前記応答信号を送信させるための信号の送信を制限させるための制御を行う制御工程と、を有することを特徴とする制御方法。
14. 前記応答信号を送信させるための信号は、前記送電装置が物体を検出した場合に送信されることを特徴とする請求項１３に記載の制御方法。
15. 送電装置が行う制御方法であって、
    受電装置に無線で送電する送電工程と、
    物体を検出する検出工程と、
    前記受電装置に応答信号を送信させるための信号を送信する送信工程と、
    前記受電装置が受電を不要とする状態である場合、前記受電装置に前記応答信号を送信させるための信号の送信を制限するための制御を行う制御工程と、を有し、
    前記制御工程において、前記受電装置に前記応答信号を送信させるための信号の送信を制限するための制御として、前記検出工程において前記受電装置が物体として検出されることを制限するためのインピーダンスの変更を前記受電装置に指示する信号を送信させることを特徴とする制御方法。
16. 前記受電装置に応答信号を送信させるための信号は、前記検出工程において物体を検出した場合に送信されることを特徴とする請求項１５に記載の制御方法。
17. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の受電装置の各手段として、コンピュータを実行させるためのプログラム。
18. 請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の送電装置の各手段としてコンピュータを実行させるためのプログラム。

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