JP6590497B2 - 送電装置、送電装置が行う制御方法、受電装置、受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、送電可能な範囲に存在する受電装置を微弱な電力の検出用送電により検出し、検出された受電装置を認証用送電に基づいて認証処理を行う。そして、送電装置は、この認証が成功した場合に、受電装置に対して、より大きな電力の充電用送電を開始するものがある（特許文献１）。また、送電装置が複数の受電装置に同時に送電を行うことができる無線電力伝送システムも知られている。

特開２０１３−２１２００４号公報

特許文献１のように認証処理を行う無線電力伝送システムの送電装置が複数の受電装置に同時に送電を行う場合、送電装置が受電を行わない受電装置に対しても認証処理を行ってしまうという問題が生じ得る。

例えば、送電装置が第１受電装置に充電用送電を行っている場合、充電用送電は検出用送電および認証用送電より電力が大きいため、検出用送電および認証用送電と比して送電範囲は広い。したがって、送電装置が第１受電装置に充電用送電を行っている際に送電装置の比較的近くに第２受電装置が置かれたとすると、第２受電装置は、第１受電装置に対して行われている充電用送電を検出することができる。第２受電装置は、この第１受電装置に対して行われている充電用送電に対して、検出用送電および認証用送電と同様に反応し、送電装置と認証処理を開始してしまう。この場合、第２受電装置が、充電が必要ない状態であるとしても、送電装置と第２受電装置との間で認証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、送電装置が、受電を必要としている可能性が低い受電装置を大きい電力の送電の対象とする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の送電装置は、受電装置に電力を送電する送電手段と、ＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ）に基づく通信を行う通信手段と、前記通信手段によるＢＬＥ通信に基づいて、前記送電手段による送電を制御する制御手段と、を有し、前記通信手段は、前記送電手段により送電される電力を受電した受電装置から、ＢＬＥのアドバタイジングパケットであって、前記受電装置が受電した電力に基づく情報を含むアドバタイジングパケットを受信し、前記制御手段は、受信した前記アドバタイジングパケットに含まれる前記受電装置が受電した電力に基づく情報に対応する値が閾値を超える場合に、前記アドバタイジングパケットを送信した受電装置に対してＢＬＥのコネクションリクエストパケットを前記通信手段に送信させて、前記コネクションリクエストパケットを受信した前記受電装置とのＢＬＥ通信に基づいて前記送電手段による送電を制御し、前記受電装置が受電した電力に基づく情報に対応する値が閾値を超えない場合に、前記アドバタイジングパケットを送信した受電装置に前記コネクションリクエストパケットを送信しないように前記通信手段を制御することを特徴とする

本発明によれば、送電装置が受電を必要としている可能性が低い受電装置を大きい電力の送電の対象とすることを低減することができる。

無線電力伝送システムの構成を表す図である。 送電装置の構成を表す図である。 受電装置の構成を表す図である。 送電装置の動作を示すフローチャートである。 認証処理１を示すフローチャートである。 認証処理２を示すフローチャートである。 認証処理２で参照するテーブルを示す図である。 無線電力伝送システムの動作を説明する図である。

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構成を図１に示す。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。しかしながら、無線電力伝送方式（非接触電力伝送方法）は磁界共鳴方式に限るものではなく、電磁誘導方式、電界共鳴方式、マイクロ波方式、レーザー等を利用した電力伝送方式を用いてもよい。

図１において、１０１は送電装置、１０２は受電装置である。送電装置１０１は、無線で電力を送電する送電装置である。受電装置１０２は、送電装置１０１から無線で送電された電力を受電可能な受電装置である。なお、受電装置１０２はバッテリを備え、送電装置１０１から受電した電力により該バッテリに充電する。１１０は、送電装置１０１が、後述する検出用送電により受電装置１０２を検出することが可能な範囲を示す。範囲１１０はユーザには不可視であるが、ユーザは充電台１０３の上に受電装置１０２を載置することで、受電装置１０２を範囲１１０に入れることができる。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を通信する。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。

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に規定されるセントラルとして動作する。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。したがって、送電装置は複数の受電装置夫々と通信を行うため、セントラルとして動作する。また、受電装置は、セントラルに接続し、セントラルによる制御に基づいて通信を行う、ＢＬＥに規定されるペリフェラルとして動作する。なお、送電装置１０１がペリフェラルで受電装置１０２がセントラルとなってもよい。

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（ＩＥＥＥ（Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，Ｉｎｃ）８０２．１１シリーズ）であってよい。また、本実施形態における通信は、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、負荷変調であってもよい。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１０１の構成を示す図である。２０１は、送電装置１０１を制御する制御部である。制御部２０１の一例は、タイマ２０７とメモリ２０８を備えるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。制御部２０１は、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。制御部２０１は制御プログラムを実行中に変数の値を記憶する際にもメモリ２０８を用いる。また制御部２０１は、時間を計測する際に、タイマ２０７を用いる。

２０２は送電装置１０１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。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。送電部２０３は、制御部２０１の指示に基づいて、後述する検出用送電、認証用送電、充電用送電のいずれかを送電アンテナ２０５から出力するように電磁波の強度を調節する。強度の調節は、送電アンテナ２０５に入力する電圧（送電電圧）を調節することで行う。送電電圧を大きくすると電磁波の強度が強くなる。また送電部２０３は、制御部２０１の指示に基づいて、送電アンテナ２０５からの送電を停止する制御を行う。

２０４は、送電電圧および送電アンテナ２０５における電流の大きさ（送電電流）を検出する検出部である。検出部２０４において検出した送電電圧と送電電流は、制御部２０１より読み出される。なお、送電電圧および送電電流と、電源部２０２から送電部２０３に入力される電圧および電流との間の相関関係が既知である場合には、検出部２０４を送電部２０３に入力される電圧および電流を検出するように構成しても良い。このとき、検出部２０４から得た検出値を用いて制御部２０１にて既知の相関関係に基づく演算により送電電圧と送電電流を求めることができる。

２０６は受電装置１０２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。２０９は、ユーザへの情報通知を行うための通知部である。通知部２０９は制御部２０１の指示に基づいて、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等の表示部に情報を表示させる表示制御を行う。なお、通知部２０９はＬＣＤ以外の表示手段を用いても良いし、スピーカを備えて音声を用いてユーザに情報通知してもよい。

なお、送電装置１０１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等の装置であってもよい。

続いて、無線電力伝送システムの受電装置１０２の構成について図３を用いて説明を行う。３０１は受電装置１０２を制御する制御部である。制御部３０１は、制御部２０１と同様にタイマ３０７とメモリ３０８を備えるＣＰＵである。通信部３０６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。３０５は送電装置１０１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。３０３は、受電アンテナ３０５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３０３は、受電アンテナ３０５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３０３は、交流電力を直流または所望周波数の交流電力に変換し出力する。３０２は、充電可能なバッテリであり、受電装置１０２により受電された電力が蓄電される。３１０は、バッテリ３０２の電圧を検出する満充電検出部である。満充電検出部３１０の検出結果に基づいて制御部３０１はバッテリ３０２が満充電であるか否か、および充電状況を検出することができる。さらに制御部３０１は、スイッチ３０９により、受電した電力をバッテリ３０２へ出力するか否かを制御する。スイッチ３０９がＯＮのときに電力がバッテリ３０２に出力される。スイッチ３０９がＯＦＦのときには、電力はバッテリ３０２に出力されず、受電部３０３、制御部３０１、通信部３０６に出力される。スイッチ３０９の初期状態はＯＦＦである。

３０４は、送電アンテナ２０５から送られた電磁波により受電アンテナ３０５に発生する起電力（受電電圧）を検出する検出部である。検出部３０４において検出した受電電圧は、制御部３０１より参照可能である。なお、検出部２０４の説明で述べたのと同様に、検出部３０４は受電部３０３から出力される電圧を検出するように構成してもよい。

受電装置１０２の受電部３０３、制御部３０１、通信部３０６は、送電装置１０１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１０２は、送電装置１０１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１０１と通信を開始できる。なお、受電部３０３、制御部３０１、通信部３０６は、バッテリ３０２から供給される電力で動作してもよい。

なお、受電装置１０２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。

図２および図３に示した構成は一例であり、送電装置１０１、受電装置１０２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１０１、受電装置１０２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もよい。

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は、検出用送電、認証用送電、充電用送電のうちいずれかの送電を選択的に行う。

検出用送電は、充電台１０３上に、物体が少なくとも一つ載置されているか否かを検出するための送電である。検出用送電においては、送電装置１０１は送電アンテナ２０５から弱い電磁波を間欠的に発生させる。これにより、物体が載置されていない期間の消費電力を抑えることができる。検出用送電を行っている際に送電装置１０１の送電可能範囲に物体が載置された場合、該検出用送電は該物体により消費される。この場合、送電装置１０１の送電アンテナ２０５のインピーダンスに変化が生じ、送電アンテナ２０５には定常状態、すなわち受電する物体が一つも載置されていない状態とは異なる電流が流れる。この変化を検出部２０４によって検出することで、自装置の送電可能範囲１１０に物体が置かれたことを検出することができる。

なお、送電装置１０１は、受電装置１０２が送電範囲に存在する場合の検出部２０４の検出結果の変化値を予め記憶しているものとする。送電装置１０１は、検出部２０４の検出結果が、定常状態における検出結果からこの予め記憶している変化値を超えた変化量を検出した場合、送電可能範囲１１０に物体が置かれたことを検出する。なお、送電装置１０１は、検出部２０４の検出結果が、定常状態における検出結果から予め記憶している変化値を超えない場合の変化量を検出した場合、送電可能範囲１１０に受電装置１０２以外の異物が存在すると判定してもよい。そして、この場合、送電を停止するまたは異物を除去することを促す情報を表示させる等のエラー処理を実行するようにしてもよい。

認証用送電は、送電可能範囲内にある一つの受電装置に対して、該受電装置が認証のための通信に要する電力、すなわち該受電装置の制御部３０１と通信部３０６が起動するのに十分な電力を供給するための送電である。送電装置１０１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、認証用送電を開始する。

また、認証用送電を受電した受電装置１０２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、認証用送電を検出してから一定期間内（例えば、１００ｍｓ）に通信部３０６から送信する。送電装置１０１は認証用送電に応答した受電装置１０２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１０２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る。アドバタイズパケットは、自身が存在することを近隣のＢＬＥ対応機器に対して通知する通知信号である。アドバタイズパケットは、自身の機器名や提供するサービスの種類、通信に用いるプロトコルのバージョンなどの情報を含む。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１０２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存在通知と称す。

なお、送電装置１０１は認証用送電を開始してから所定期間以内（例えば、１００ｍｓ）に受電装置１０２から存在通知を受信しない場合、認証用送電を停止する。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。

また、送電装置１０１は、受信した存在通知の送信元である受電装置１０２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１０１は、送信した接続要求に応じて受電装置１０２と通信接続を確立する。そして、確立した無線接続を用いて、装置間で送電のためのネゴシエーションを行う認証処理を行う。認証処理においては、送電装置１０１と受電装置１０２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、通信プロトコルのバージョン等である。ＢＬＥではデータパケットの交換の機会が周期的に発生する。この機会をＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｅｖｅｎｔと呼ぶ。送電装置１０１は、最初のＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｅｖｅｎｔで送信するデータパケットにて、受電装置１０２に対して必要な電力値を通知するように要求する。受電装置１０２はこれに応答する形で、必要な電力値を次のデータパケットに含めて送信する。

認証処理では、送電装置１０１と受電装置１０２とのプロトコルのバージョンが一致し、かつ、受電装置１０２が要求する電力が、送電装置１０１で送電可能な電力と同じか下回っている場合には認証は成功する。また、それ以外の場合、認証は不成功とする。即ち、この場合、送電装置１０１と受電装置１０２との電力量またはプロトコルに関するネゴシエーションが不成立のため、充電用送電は行わない。

また、認証用送電を開始してから所定時間以内に認証に必要な情報が受電装置１０２から取得できない場合にも認証は不成功とする。なお、認証処理では、認証を行うためのパスワードを送電装置１０１と受電装置１０２との間で通信し、送電装置１０１と受電装置１０２とのいずれかまたは双方で通信されたパスワードが正しいと判断した場合に認証が成功とするようにしてもよい。

この認証処理によって、送電装置１０１は、送電範囲に存在する物体が送電を要求する受電装置であることを確認することができる。一方、認証処理によって、受電装置１０２は、通信接続した送電装置が電力の供給実行可能であるか否かを確認することができる。送電装置１０１は、認証処理の間、認証用送電を継続して送電し、受電装置１０２に対して能力情報の通信を行わせるための送電を行う。

送電装置１０１は、認証処理による認証が成功した場合、つまり、受電装置１０２とのネゴシエーションが成立した場合、充電用送電を行う。充電用送電は、検出用送電および認証用送電の電力より大きい電力を受電装置１０２に送電する。充電用送電を行うに際して、送電装置１０１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１０２から受信する。即ち、充電用送電は、受電装置１０２からの要求に応じた送電である。なお、送電装置１０１は、受電装置１０２から送電の停止を要求する送電停止要求を受信した場合や送電のエラーが生じた場合に充電用送電を終了する。また、受電装置１０２からの制御情報にエラー情報が含まれていてもよく、例えば、送電装置１０１は、エラーが発生したことを示す制御情報を受電装置１０２から受信した場合に送電を停止するようにしてもよい。また、送電装置１０１は、受電装置１０２が満充電であることを示す満充電通知を受信した場合、この満充電通知の送信元の受電装置１０２に対する充電用送電を停止する。また、送電装置１０１は、複数の受電装置に送電中に、送電停止要求を１台の受電装置１０２から受信した場合、この送電停止要求の送信元の受電装置１０２に対する充電用送電を停止し、他方の受電装置に対する送電は継続して行う。

また、受電装置１０２は、認証処理が成功すると、充電用送電により供給される電力を蓄電するために、制御部３０１によりスイッチ３０９をＯＦＦからＯＮにする。即ち、受電装置１０２は、充電用送電が開始されるまではバッテリ３０２へ電力が供給されないようにする。また、受電装置１０２は、充電を終了する場合は、制御部３０１によりスイッチ３０９をＯＮからＯＦＦにする。

また、送電装置１０１は、複数の受電装置に送電を行うことが可能である。例えば、送電装置１０１が第１受電装置に充電用送電を行っている場合、新たに受電を要求する第２受電装置は、第１受電装置に対する充電用送電を検出した場合、存在通知を送電装置１０１に送信する。存在通知を受信した送電装置１０１は、第２受電装置と認証処理を開始し、認証に成功すると、第２受電装置に対する充電用送電を開始する。このように、送電装置１０１は、複数の受電装置に同時に並行して充電用送電を行うことができる。

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４〜６に示すフローチャートを用いて説明する。図４は、送電装置１０１の動作の全体を示すフローチャートである。図５と図６は、それぞれ後述する認証処理１と２の詳細を示すフローチャートである。なお、図４〜６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４〜６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（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。

図４に示す処理は、送電装置１０１の電源がＯＮされた場合に開始される。また、図４に示す処理は、送電装置１０１の電源がＯＦＦされた場合に終了する。

送電装置１０１の制御部２０１は、動作を開始すると、送電部２０３を制御して送電アンテナ２０５より検出用送電を行う。そして、送電装置１０１は、検出用送電時の検出部２０４による検出結果に基づいて、充電台１０３上に載置された物体を検出する検出処理を行う（Ｓ４０１）。検出処理により物体が検出された場合、制御部２０１は、送電部２０３を制御して送電アンテナ２０５より認証用送電を出力する（Ｓ４０２）。

送電装置１０１は、認証用送電を開始してから所定時間以内にアドバタイズパケットを通信部２０６により受信し、かつ該アドバタイズパケットに受電装置を示す情報が含まれているか否かを判定する（Ｓ４０３）。

なお、受電装置１０２が送信するアドバタイズパケットには、自身が受電装置であることを示す情報と受電電圧を示す受電情報とが、アドバタイズパケットのメッセージ要素である、Ｔｙｐｅ＝ＦＦとしたＡＤ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅに格納されている。また、本実施形態における受電装置１０２が送信するアドバタイズパケットには、ＩＤ情報が、アドバタイズパケットのメッセージ要素であるＡｄｖＡに格納されている。

Ｓ４０３において、受電装置１０２からの存在通知を受信しない場合、即ち検出した物体が受電装置１０２ではない場合、送電装置１０１は、ユーザに対して充電台１０３に載置された物体を除去するように通知部２０９により通知する（Ｓ４０６）。その後、載置物が除去されたことを検出すると、Ｓ４０１へ戻る。

Ｓ４０３において、受電装置１０２からの存在通知を受信した場合、受信した存在通知の送信元に通信部２０６により接続要求を送信し、通信接続を確立する。そして、送電装置１０１は、確立した通信接続を用いて、装置間で認証処理１を行う（Ｓ４０４）。

Ｓ４０４における認証処理１を図５に示すフローチャートを用いて説明する。認証処理１は受電装置１０２の通信能力と送電装置の送電能力を確認するための処理である。まず、送電装置１０１は、受電装置１０２からバージョン情報と要求する電力に関する電力情報と通信部２０６により取得する（Ｓ５０１）。バージョン情報には、無線電力伝送において送電装置１０１と受電装置１０２の間で通信する際の通信プロトコルのバージョン情報が含まれる。続いて、送電装置１０１は、自装置が対応する通信プロトコルのバージョンと受電装置１０２が対応する通信プロトコルのバージョンとがマッチするかを確認する。さらに、送電装置１０１は、受電装置１０２が要求する電力を送電可能であるかを確認する（Ｓ５０２）。

バージョンおよび電力値が送電装置１０１と受電装置１０２とでマッチする場合、認証処理１の結果は認証成功として終了し（Ｓ５０３）、そうでない場合は認証処理１の結果を認証不成功として終了する（Ｓ５０４）。なお、認証処理１は、パスワード、識別情報、他の情報に基づく認証を行うようにしてもよい。

図４の説明に戻る。Ｓ４０５において認証処理１の認証結果が認証不成功となったと判定された場合には、Ｓ４１４に処理を進める。なお、この場合、通知部２０９において、認証が不成功となった原因を表示するようにしてよい。例えば、バージョン情報の違いにより認証が不成功となったのであれば、バージョン情報の違いにより認証が不成功となったことを示す情報およびファームウェアの更新を行ってバージョンの更新を促す情報を表示しても良い。

Ｓ４０５において認証処理１の認証結果が認証成功となったと判定された場合には、送電装置１０１は、認証を行った受電装置１０２に対して送電を開始することを通信部２０６による通信により通知する。また、送電装置１０１は、送電部２０３を制御して送電アンテナ２０５から充電用送電を開始する（Ｓ４０６）。充電用送電においては、受電装置１０２がバッテリ３０２に充電することが可能な、大きな電力を送電する。また、送電開始の通知を受信した受電装置は、スイッチ３０９をＯＮにしてバッテリ３０２への充電を開始する。

以上、Ｓ４０１〜Ｓ４０６の処理により、検出用送電を用いて１台目の受電装置が載置されたことを検出し、該受電装置に対して充電用送電を開始することができる。Ｓ４０７以降の処理は、１台目の受電装置に対して充電用送電中に、２台目以降の受電装置の載置を検出し、該受電装置に対して充電用送電を開始するための処理である。以下において、１台目の受電装置を第１受電装置と称し、新たに検出される受電装置を第２受電装置と称する。また、第１受電装置と第２受電装置とは、図３で説明した受電装置１０２の構成を有する。

送電装置１０１は、Ｓ４０６において充電用送電を行いながら別の受電装置（第２受電装置）からの存在通知の監視を行う（Ｓ４０７）。存在通知を受信したら、送電装置１０１は、その存在通知の送信元である第２受電装置と認証処理２を行う（Ｓ４０８）。認証処理２は、充電用送電を第１受電装置に行っている際に第２受電装置から存在通知を受信した場合、この第２受電装置が充電台１０３に載置された装置であるかを確認するための処理である。即ち、認証処理２は、充電を行うために、第２受電装置がユーザにより送電装置１０１に近接されたかを確認する処理である。

認証処理２を図６に示すフローチャートを用いて説明する。まず、送電装置１０１は、第２受電装置から受信した存在通知に含まれる第２受電装置の受電電圧を示す受電情報を取得する（Ｓ６０１）。第２受電装置は検出部３０４によって受電電圧を検出して、検出された受電電圧を存在通知に含めて送信する。したがって送電装置１０１は、Ｓ４０７で受信した存在通知により第２受電装置における受電電圧を取得することができる。次に送電装置１０１は、送電アンテナ２０５に入力する電圧（送電電圧）に応じて設定される所定値とＳ６０１において取得した受電電圧とを比較する（Ｓ６０２）。

ここで、認証処理２の対象となる第２受電装置は、認証処理２を実行している期間において、送電装置１０１が供給した電力の消費電力はほぼ一定である。第２受電装置は、送電開始通知を受信していないため、スイッチ３０９をＯＦＦにしている状態である。このとき、第２受電装置において、受電した電力を消費するのは受電部３０３、制御部３０１、通信部３０６である。一般に、無線電力伝送の受電装置においては、これら部位で消費する電力は、受電装置の主目的すなわちバッテリへの充電で消費する電力と比較すると非常に小さく、ほぼ一定であるとみなすことができる。受電装置における消費電力が一定であるとき、送電アンテナから出力される電磁波が強いほど、受電アンテナには大きな起電力が発生する。すなわち、送電電圧が大きいほど受電アンテナにおける受電電圧は大きくなる。また、送電アンテナに対する受電アンテナの相対位置が近いほど受電電圧は大きくなる。

このように、送電装置１０１は、送電電圧と、第２受電装置の受電電圧の関係から、送電アンテナ２０５と第２受電装置の受電アンテナ３０５との位置関係を推定することができる。したがって、送電装置１０１は、第２受電装置が充電台１０３に載置されている装置であるかを判断することができる。なお、送電装置１０１は、第２受電装置が充電台１０３に載置されている装置であるかを判断するとしたが、範囲１１０内に第２受電装置が存在することを判断するようにしてよい。

送電電圧と充電台１０３に載置されている場合の受電電圧との関係を示す表を図７に示す。例えば、第１送電装置への充電用送電が行われている際の検出部２０４による検出結果である送電電圧が２０Ｖである場合、表７００の行７０２から、第２受電装置の受電電圧が１１Ｖ以上であれば、第２受電装置は充電台１０３に載置されている。

送電装置１０１は、図７に示す送電電圧に応じた受電電圧を所定値とし、この所定値とＳ６０１において取得した受電電圧とを比較する。送電装置１０１は、Ｓ６０１において取得した受電電圧が所定値より大きい場合は、認証処理２の認証結果を認証成功として処理を終了する（Ｓ６０３）。即ち、送電装置１０１は、第２受電装置から受信した通知信号に含まれる受電情報に対応する受電値が十分な値である場合、第２受電装置と認証処理におけるネゴシエーションを行う対象とすることを決定する。

また、送電装置１０１は、Ｓ６０１において取得した受電電圧が所定値未満であれば、認証処理２の認証結果を認証不成功として処理を終了する（６０４）。即ち、送電装置１０１は、第２受電装置から受信した通知信号に含まれる受電情報に対応する受電値が十分な値ではない場合、第２受電装置を充電用送電の対象としないことを決定する。

なお、図７に示す表７００はメモリ２０８に予め格納されているものとする。なお、送電装置１０１は、図７に示す表７００を自装置で作成し、メモリ２０８に記憶するようにしてよい。

このように送電装置１０１は、通信接続の確立前にやり取りすることが可能な存在通知に含まれた情報に基づいて、この存在通知の送信元が、充電台１０３に載置され、受電を要求する装置であるか否かを通信接続の確立前に判定することができる。そして、送電装置１０１は、充電用送電を行っており、検出用送電を実行できない場合にも、充電台１０３に載置されている受電装置を検出することができる。

Ｓ４１６において、認証処理２の結果が認証不成功となったと判定された場合には、Ｓ４１２に処理を進める。なお、この場合、認証処理２の結果が認証不成功となった場合、送電装置１０１は、通知部２０９によりエラーを表示してもよい。表示例としては、「近くに受電装置があります。充電を行う場合は、充電台に載置下さい。充電を行わない場合は、送電装置から離してください」とのメッセージを表示させる。即ち、送電装置１０１は、通知部２０９により認証処理２の結果が認証不成功となった装置の移動を促す情報を表示させてよい。このように、送電装置１０１は、ユーザが第２受電装置の充電を希望している場合に認証処理２の結果が認証不成功となったとしても、ユーザに正しい載置位置を通知するため、第２受電装置の充電を行うことができるようになる。

また、認証処理２の結果が認証不成功となったと判定された場合には、第２受電装置に対しては、通信部２０６を通して、存在通知を出さないように指示しても良い。この指示を受信し第２受電装置の制御部３０１は、タイマ３０７を用いて、前記指示を受信してから所定時間は通信部３０６からは存在通知を送信しないように制御する。また送電装置１０１は、認証処理２を実行して不成功となった第２受電装置のＩＤ情報を記憶して、Ｓ４０７において該ＩＤ情報を含む存在通知を所定時間無視するような構成としても良い。また、認証処理２の結果が認証不成功となったと判定された場合には、Ｓ４１４に処理を進めてもよい。即ち、認証処理２の結果が認証不成功となったと判定された場合に、第１受電装置に対する充電用送電も停止し、充電台１０３上の物体を取り除くようにユーザに促してよい。このようにすることで、充電用送電中に異物が載置された場合、送電を停止することができる。

Ｓ４１６において、認証処理２の結果が認証成功となったと判定された場合には、送電装置１０１は、図５で説明した認証処理１を行う（Ｓ４０９）。このように、認証処理２の結果により、第２受電装置に対して認証処理１を行うか否かを切り替えることができる。即ち、認証処理２は、存在通知に含まれる情報に応じて、認証処理１を行うか否か判定するための処理ともいうことができる。なお、Ｓ４０９における認証処理１のＳ５０２における送電電力の余力の条件は、第２受電装置が要求する電力値と、第１送電装置に送電中の電力値との合計が、送電装置が送電可能な最大電力値より小さければ成功とする。Ｓ４０９における認証が成功であれば、第２受電装置に対して送電開始を通知し、第２受電装置に対して充電用送電を開始する（Ｓ４１０、Ｓ４１１）。

なお、Ｓ４０９における認証処理１が不成功の場合は、第２受電装置には送電開始通知を送信せずにＳ４１２へ進む。この際、送電装置１０１は、認証処理１の不成功の理由を通知部２０９により表示しても良い。また、Ｓ４０９における認証処理１が不成功の場合は、Ｓ４１４に処理を進めてもよい。即ち、Ｓ４０９における認証処理１が不成功の場合は、第１受電装置に対する充電用送電も停止し、充電台１０３上の物体を取り除くようにユーザに促してよい。このようにすることで、充電用送電中に異物が載置された場合、送電を停止することができる。

続いて、送電装置１０１は、充電用送送電を行っている受電装置のいずれかから満充電通知もしくは送電停止要求を通信部２０６により受信したか否かを判定する（Ｓ４１２）。Ｓ４１２において、満充電通知もしくは送電停止要求を受信しないと判定した場合、送電装置１０１は、再びＳ４０７からの処理を行う。Ｓ４１２において、満充電通知もしくは送電停止要求を受信したと判定された場合、送電装置１０１は、満充電通知または送電停止要求の送信元である受電装置に対して送電停止通知を通信部２０６に送信する（Ｓ４１３）。そして、送電装置１０１は、満充電通知または送電停止要求の送信元である受電装置に対する充電用送電を停止し、ユーザに充電完了を通知部２０９により通知する（Ｓ４１４）。

そして、送電装置１０１は、充電用送電中の受電装置があるか否かを判定する（Ｓ４１５）。Ｓ４１５において、充電用送電中の受電装置が１台もないと判定された場合、再びＳ４０１からの処理を行う。Ｓ４１５において、充電用送電中の受電装置が少なくとも１台あると判定された場合、再びＳ４０７からの処理を行う。

以上説明したように、送電装置１０１は、１台目の受電装置１０２については検出用送電を用いて充電台１０３に載置されたか否かを検出する。そして、送電装置１０１は、充電用送電を行って、検出用送電を出力することができない場合であっても、存在通知の送信元が充電台１０３に載置された装置であるか否かを、存在通知に含まれる情報に基づいて判断することができる。そして、送電装置１０１は、存在通知によって充電台１０３に載置されたと判定された受電装置とのみ認証処理１を行い、充電台１０３に載置されたと判定されなかった受電装置とは認証処理１を行わない。したがって、ユーザにより充電を意図せず、送電装置の近くにたまたま置かれたような、充電を必要としていない受電装置に対して、認証処理１や充電用送電を行わないので、不要な送電のための処理を低減することができる。

また、送電装置１０１は、通信接続の確立前にやり取りすることが可能な存在通知に含まれた情報に基づいて、存在通知の送信元が充電台１０３に載置された装置であるか否かを判定できるので、不要な通信接続や認証処理を行うこと低減することができる。

ここで、本実施形における無線電力伝送システムにおける動作を、図８を用いて説明する。

送電装置１０１から受電装置８０１に対して送電電圧２０Ｖにて充電用送電中に、充電台１０３の上に新たに受電装置８０２が載置されたとする。このとき、図７により示されるように、受電装置８０２の受電アンテナには１１Ｖ以上の起電力が生じる。この起電力により、受電装置８０２は、存在通知を送信する。送電装置はＳ４０７でこの存在通知を検出して受電装置８０２の認証処理２を開始する。Ｓ６０２において、現在の送電電圧は２０Ｖ、かつ受電電圧は１１Ｖ以上であるので、認証処理２の結果は認証成功となる（Ｓ６０１〜Ｓ６０３）。したがって、送電装置１０１は、充電用送電を出力中であっても、充電台１０３上に配置された受電装置８０２を検出し、受電装置８０２に対しても充電用送電を開始することができる。

また、送電電圧２０Ｖで送電中の送電装置１０１の近傍に受電装置８０３が置かれた場合を考える。この場合、送電装置１０１は、検出用送電および認証用送電より大きな充電用送電を行っているため、検出用送電により検出可能なおよび認証用送電により認証可能な範囲１１０より広い範囲において、認証に要する電力を供給することが可能である。したがって、受電装置８０３は、充電を必要としていない状態であっても、存在通知を送信することとなってしまう。しかしながら、受電装置８０３は充電台１０３上に載置されていないので、受電装置８０３の受電アンテナに生じる起電力は１１Ｖより小さな値となる。

したがって、送電電圧２０Ｖにて充電用送電中の送電装置１０１は、認証処理２において受電装置８０３を認証不成功とする。すなわち、充電用送電中にも、送電可能範囲内に載置された受電装置を正しく検出することができるため、充電を必要としない状態であると考えられる受電装置８０３とは認証処理１および充電用送電を行わない。また、送電装置１０１は、受電装置８０３のような比較的離れた位置に存在するため、送電効率がよくない受電装置に対して送電を行わないので消費電力を低減することができる。

上述のように、本実施形態によれば、図８の受電装置８０３のように送電可能範囲外の受電装置が、充電用送電の強い電磁波により起動して存在通知を出してきた場合にも、該受電装置に対しての認証処理および充電用送電を抑制することができる。また、送電装置が、受電を必要としている可能性が低いと考えられる、送電装置から離れて配置された受電装置を大きい電力である充電用送電を行う対象としてしまうことを低減できるため、送電効率が悪い受電装置に対して送電を行うことを低減できる。

（その他の実施形態）
上述の実施形態において、送電装置１０１は、２台目以降の受電装置に対して、認証処理２が不成功なら認証処理１は省略する構成としたが、認証処理２が不成功でも認証処理１を行っても良い。また、認証処理１と認証処理２の順番を入れ替えても良い。

また、上述の実施形態において、検出用送電で検出した受電装置１０２、即ち、送電装置１０１が送電する１台目の受電装置に対しては、認証処理２を行わないものとしたが、認証処理２を行うようにしてよい。このようにすることで、受電装置１０２を検出する際の位置検出精度が向上し、充電台１０３に載置されているような送電効率がよい受電装置１０２に対してのみ送電を行うことができるため、消費電力が低減される。

また、上述の実施形態において、受電装置を送電装置上に載置することで、無線電力伝送が行われること述べたが、受電装置と送電装置とが、空間的に隔たりがある場合にも無線電力伝送が行われるようにしてもよい。例えば、上述の実施形態において、受電装置である電気自動車が、床面または路面に内蔵された送電装置と非接触状態で無線電力伝送を行う場合を適用してよい。

また、上述の実施形態において、受電装置はバッテリへの充電を行うと説明したが、受電装置で受電した電力を充電以外の用途、例えばモーターを駆動するような用途に用いてもよい。

また、上述の実施形態において、例えば、受電装置には一律同じ電力を供給するような、充電用送電中の受電装置の個数と送電電圧に既知の相関関係がある場合には、表７００の左列を送電電圧に代えて受電装置の個数としてもよい。この場合、送電装置は認証処理２において、充電用送電中の受電装置の個数と、認証処理対象の受電装置における受電電圧に基づいて認証を成功させるか否かを決定する。

また、上述の実施形態の認証処理２において、送電電圧と受電電圧に基づいて認証することを説明したが、これら電圧の大きさに代えて、送電アンテナと受電アンテナを流れる電流の大きさを用いても良い。このとき、検出部２０４と３０４をそれぞれのアンテナにおける電流の大きさを検出するように構成し、表７００およびＳ６０２において電流の大きさを用いて認証するように構成する。同様に、例えば電力のように電圧と電流を組み合わせた物理量を用いて認証するように構成してもよい。

また、上述の実施形態の認証処理２において、存在通知には、受電電圧が含まれており、受電電圧に関する情報に基づいて認証を行うとしたが他の情報に基づいて、認証処理２を行うようにしてよい。例えば、上述の実施形態の認証処理２において、送電装置と受電装置との通信に基づいて距離を測定し、この装置間の距離に応じて認証成功または不成功を判断してよい。例えば、認証処理２において、送電装置１０１は、受電装置１０２との通信に基づいて、装置間の距離を判定し、この受電装置１０２が範囲１１０内にある場合は、認証成功とし、受電装置１０２が範囲１１０内にない場合は、認証不成功とするようにしてよい。なお、装置間の距離の測定方法としては、ＢＬＥに規定されるＰｒｏＸｉｍｉｔｙ Ｐｒｏｆｉｌｅ（ＰＸＰ）を用いればよい。ＰＸＰは、受信信号レベル（受信電界強度）の所定期間における平均値レベルに基づいて、装置間の距離を測定するプロファイルである。

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 送電装置
１０２ 受電装置
２０１ 制御部
２０３ 送電部
２０４ 検出部
２０６ 通信部

Claims (21)

1. 受電装置に電力を送電する送電手段と、
   ＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ）に基づく通信を行う通信手段と、
   前記通信手段によるＢＬＥ通信に基づいて、前記送電手段による送電を制御する制御手段と、を有し、
   前記通信手段は、前記送電手段により送電される電力を受電した受電装置から、ＢＬＥのアドバタイジングパケットであって、前記受電装置が受電した電力に基づく情報を含むアドバタイジングパケットを受信し、
   前記制御手段は、受信した前記アドバタイジングパケットに含まれる前記受電装置が受電した電力に基づく情報に対応する値が閾値を超える場合に、前記アドバタイジングパケットを送信した受電装置に対してＢＬＥのコネクションリクエストパケットを前記通信手段に送信させて、前記コネクションリクエストパケットを受信した前記受電装置とのＢＬＥ通信に基づいて前記送電手段による送電を制御し、前記受電装置が受電した電力に基づく情報に対応する値が閾値を超えない場合に、前記アドバタイジングパケットを送信した受電装置に前記コネクションリクエストパケットを送信しないように前記通信手段を制御することを特徴とする送電装置。
2. 前記通信手段は、前記コネクションリクエストパケットを受信した受電装置から、要求電力に関する情報を受信することを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
3. 前記制御手段は、前記通信手段により受信した前記要求電力に関する情報により特定される要求電力と、前記送電装置の送電可能電力と、に基づいて、前記送電手段による送電を制御することを特徴とする請求項２に記載の送電装置。
4. 前記制御手段は、前記要求電力が前記送電可能電力より大きい場合は、前記送電手段による送電を制限することを特徴とする請求項３に記載の送電装置。
5. 前記制御手段は、前記要求電力が前記送電可能電力以下である場合は、前記要求電力に基づく電力で前記送電手段が送電を行うように制御することを特徴とする請求項３又は４に記載の送電装置。
6. 前記受電装置は、前記送電手段により他の受電装置に送電された電力の少なくとも一部を受電する受電装置であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の送電装置。
7. 前記送電手段は、前記受電装置が有する他の通信手段であって、ＢＬＥに基づく通信を行う他の通信手段を起動させるための電力を送電し、
   前記通信手段は、前記受電装置が有する前記他の通信手段を起動させるための電力を受電した受電装置から前記アドバタイジングパケットを受信することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の送電装置。
8. 前記制御手段は、前記受電装置が受電した電力に基づく情報に対応する値が閾値を超えるか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の送電装置。
9. 前記閾値は、前記受電装置が前記送電装置の送電台に載置されていることを示す値に基づくことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の送電装置。
10. 前記閾値は、前記送電手段により送電される電力に応じた値であることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の送電装置。
11. 前記受電装置が受電した電力に基づく情報は、受電電圧に関する情報であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の送電装置。
12. 前記送電手段は、第１アンテナを用いて受電装置に電力を送電し、
    前記通信手段は、前記第１アンテナとは異なる第２アンテナを用いて、前記受電装置とＢＬＥ通信を行うことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の送電装置。
13. 受電装置に電力を送電することが可能な送電装置が行う制御方法であって、
    前記送電装置から送電された電力を受電した受電装置から、ＢＬＥのアドバタイジングパケットであって、前記受電装置が受電した電力に基づく情報を含むアドバタイジングパケットを受信する受信工程と、
    前記受信工程において受信した前記アドバタイジングパケットに含まれる前記受電装置が受電した電力に基づく情報に対応する値が閾値を超える場合に、前記アドバタイジングパケットを送信した受電装置に対してＢＬＥのコネクションリクエストパケットを送信する送信工程と、
    前記送信工程において送信した前記コネクションリクエストパケットを受信した前記受電装置とのＢＬＥ通信に基づいて、前記受電装置に対する送電を制御する制御工程と、を有し、
    前記受信工程において受信した前記アドバタイジングパケットに含まれる前記受電装置が受電した電力に基づく情報に対応する値が閾値を超えない場合は、前記アドバタイジングパケットを送信した受電装置に前記コネクションリクエストパケットを送信しないことを特徴とする制御方法。
14. 請求項１乃至１２の何れか１項に記載の送電装置の各手段として、コンピュータを動作させるためのプログラム。
15. 送電装置から電力を受電する受電手段と、
    ＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ）に基づく通信を行う通信手段と、
    前記受電手段による受電する電力を蓄電するバッテリと、
    前記受電手段により受電する電力の前記バッテリへの蓄電を制御する制御手段と、を有し、
    前記通信手段は、ＢＬＥのアドバタイジングパケットであって、前記受電手段が前記送電装置から受電した電力に基づく情報を含むアドバタイジングパケットを送信し、
    前記制御手段は、前記アドバタイジングパケットを受信した前記送電装置からＢＬＥのコネクションリクエストパケットを受信したことに従って実行される前記送電装置とのＢＬＥ通信に基づいて、前記受電手段により受電する電力の前記バッテリへの蓄電を制御することを特徴とすることを特徴とする受電装置。
16. 前記通信手段は、前記コネクションリクエストパケットを送信した送電装置に対して、要求電力に関する情報を送信することを特徴とする請求項１５に記載の受電装置。
17. 前記通信手段は、前記送電装置から他の受電装置に送電された電力の少なくとも一部を前記受電手段により受電した場合、前記アドバタイジングパケットを送信することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の受電装置。
18. 前記通信手段は、前記送電装置から前記通信手段を起動させるための電力を前記受電手段により受電した場合、前記アドバタイジングパケットを送信することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の受電装置。
19. 前記送電装置から受電した電力に基づく情報は、受電電圧に関する情報であることを特徴とする請求項１５乃至１８の何れか１項に記載の受電装置。
20. 送電装置から電力を受電することが可能な受電装置が行う制御方法であって、
    ＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ）のアドバタイジングパケットであって、前記送電装置から受電した電力に基づく情報を含むアドバタイジングパケットを送信する送信工程と、
    前記送信工程において送信された前記アドバタイジングパケットを受信した前記送電装置からＢＬＥのコネクションリクエストパケットを受信する受信工程と、
    前記受信工程において受信した前記コネクションリクエストパケットを送信した前記送電装置とのＢＬＥ通信に基づいて、前記送電装置から受電する電力のバッテリへの蓄電を制御する制御工程と、を有することを特徴とする制御方法。
21. 請求項１５乃至１９の何れか１項に記載の受電装置の各手段として、コンピュータを動作させるためのプログラム。

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