JP6886295B2 - 給電装置、制御装置およびそれらの制御方法、並びにプログラム - Google Patents

Description

本発明は、給電装置から受電装置に非接触で電力を供給する非接触給電システムに関する。

近年、受電装置を給電装置に有線接続することなく、電磁誘導方式や磁気共鳴方式などにより非接触で電力を送受電する非接触給電システムが知られている。非接触給電システムでは、無線通信可能な範囲は給電可能な範囲よりも広いので、無線通信可能な範囲内にある複数の給電装置のそれぞれに受電装置が配置された場合、ある給電装置が、その給電装置に配置された受電装置ではなく他の給電装置に配置された他の受電装置に誤って通信の接続が確立されてしまう可能性がある。特許文献１では、給電装置に通信の接続が確立された受電装置が、正しい受電装置（その給電装置に配置された受電装置）かどうかを特定する方法が開示されている。

特開２０１５−１８０１７７号公報

しかしながら、上記特許文献１では、給電装置に通信の接続が確立された受電装置がその給電装置に配置された受電装置ではない場合、その給電装置に配置された受電装置と通信の接続が確立されるまで接続の切断・再接続といった操作を繰り返し行う必要がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、複数の給電装置と複数の受電装置において、ある１つの給電装置とその給電装置に配置された受電装置とが、よりスムーズに通信の接続を確立できるように制御する技術を実現することである。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の給電装置は、非接触で受電装置に給電可能な給電装置であって、制御装置と通信可能に接続される通信手段と、前記受電装置の電源に給電するための第１の電力と、前記第１の電力より小さく前記受電装置が備える通信手段に給電するための第２の電力とを出力可能な給電手段と、前記制御装置から受信した制御信号であって、複数の給電装置から前記第２の電力を同時に出力しないように制御するための制御信号に基づき、前記第２の電力の出力を制御する制御手段と、を有する。

本発明によれば、複数の給電装置と複数の受電装置において、ある１つの給電装置とその給電装置に配置された受電装置とが、よりスムーズに通信の接続を確立できるように制御することができる。

本実施形態のシステム構成図。 本実施形態の装置構成を示すブロック図。 本実施形態の制御装置と給電装置によるシステム構成図。 本実施形態の給電装置から出力される電力レベルを例示する図。 本実施形態の給電処理を示すフローチャート。 本実施形態の給電処理を示すタイムチャート。 実施形態２の給電処理のシーケンス図。

以下に、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、本発明を実現するための一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。また、後述する各実施形態の一部を適宜組み合わせて構成してもよい。

＜システム構成＞まず、図１を参照して、本実施形態の非接触給電システムの構成について説明する。

本実施形態の非接触給電システムは、給電装置１００の給電可能領域Ａの範囲内に存在する受電装置２００に対して有線接続しないで無線給電により電力を供給可能である。無線給電では、給電装置１００のアンテナから放射した電磁波を受電装置２００のアンテナが受信することで電力の送受電を行う。また、非接触給電システムでは、給電制御に用いるパラメータなどの各種情報を給電装置１００と受電装置２００が無線通信により送受信する。

図１に示すように、給電装置１００は、給電装置１００の給電可能領域Ａの範囲内において受電装置２００を検出した場合、受電装置２００と無線通信を行い、受電装置２００を認証した後に給電を開始する。なお、給電装置１００と受電装置２００が無線通信可能な範囲は図中の領域Ｂであり、給電可能領域Ａに比べて広い。

なお、本実施形態の受電装置２００としては、デジタルカメラなどの撮像装置、携帯電話やその一種であるスマートフォンなどの通信端末、音声や映像を再生するモバイルプレーヤなどの電子機器、あるいは、マウスやスピーカであってもよい。

＜装置構成＞次に、図２を参照して、本実施形態の非接触給電システムにおける給電装置および受電装置の構成について説明する。

まず、図２（ａ）を用いて、本実施形態の給電装置１００の構成を説明する。

給電装置１００は、制御部１０１、第１の通信部１０２、給電部１０３、給電アンテナ１０４、第２の通信部１０５、メモリ１０６、タイマ１０７、バス１１１を備える。

制御部１０１は、ＣＰＵなどの演算処理装置を含み、メモリ１０６に格納された制御プログラムを実行することにより、給電装置１００の全体の制御を行う。本実施形態の給電に関する詳細な制御については後述する。

第１の通信部１０２は、ＩＥＥＥ ８０２．１５規格などに基づく無線通信が可能であり、受電装置２００と無線給電に関するデータを送受信する。本実施形態の第１の通信部の動作の詳細は後述する。

給電部１０３は、交流信号を増幅し、給電アンテナ１０４を介して受電装置２００に対して非接触で交流電力を供給する。また、給電アンテナ１０４から出力する電力レベルを少なくとも３段階に変更できる機能を有する。各電力レベルの使い分けについては後述する。

給電アンテナ１０４は、ループ状のアンテナであり、給電部１０３から出力される交流電力を空中に出力し、受電装置２００が備える受電アンテナ２０４に非接触で供給する。

第２の通信部１０５は、後述する制御装置３００と有線方式または無線方式による通信が可能である。有線方式では、後述するように電力線通信（ＰＬＣ）や有線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ ８０２．３規格）などが用いられる。無線方式では、ＩＥＥＥ ８０２．１１規格（無線ＬＡＮ）やＩＥＥＥ ８０２．１５規格などの通信方式が用いられる。本実施形態の第２の通信部の動作の詳細は後述する。

メモリ１０６は、不揮発性メモリであるＲＯＭや揮発性メモリであるＲＡＭなどの記憶部であり、制御部１０１が実行するプログラムや各種データを格納する。

タイマ１０７は、発振子を含み、これをカウントすることで、給電を制御するための各種タイミングを制御部１０１に通知する。ここでは外部のタイマとしたが、制御部１０１の内部でプログラムによりタイミングを生成してもよい。

バス１１１は、制御部１０１と各ブロックを接続しており、制御部１０１が各ブロックを制御したり、各ブロックと必要なデータをやり取りするために使用する。

次に、図２（ｂ）を用いて、本実施形態の受電装置２００の構成を説明する。

受電装置２００は、制御部２０１、第１の通信部２０２、受電部２０３、受電アンテナ２０４、充電部２０５、メモリ２０６、タイマ２０７、撮像部２０８、蓄積部２０９、表示・操作部２１０、バス２１１を備える。

制御部２０１は、ＣＰＵなどの演算処理装置を含み、メモリ２０６に格納された制御プログラムを実行することにより、受電装置２００の全体の制御を行う。

第１の通信部２０２は、ＩＥＥＥ ８０２．１５規格などに基づく無線通信が可能であり、給電装置１００と無線給電に関するデータを送受信する。本実施形態では、第１の通信部２０２の電源は受電部２０３から供給されるように構成されている。第１の通信部２０２は、他のブロックのように受電装置２００の電池などの内部電源から電力が供給されていないので、受電装置２００を給電装置１００の給電可能領域Ａの範囲内に配置した場合に、給電装置１００から無線給電を受けて初めて動作（通信）が可能になる。本実施形態の第１の通信部２０２の動作の詳細は後述する。

受電部２０３は、受電アンテナ２０４により受信した電波を整流・平滑して電力を取り出し、第１の通信部２０２および充電部２０５に供給する。

受電アンテナ２０４は、ループ状のアンテナであり、給電装置１００の給電アンテナ１０４から出力される電力を受信する。

充電部２０５は、受電装置２００の内部電源としてリチウムイオンやニッケル水素といった充電可能な二次電池を含み、受電部２０３を介して給電装置１００から受電した電力により二次電池の充電を行う。

メモリ２０６は、不揮発性メモリであるＲＯＭや揮発性メモリであるＲＡＭなどの記憶部であり、制御部２０１が実行するプログラムや各種データを格納する。

タイマ２０７は、発振子を含み、これをカウントすることで、給電を制御するための各種タイミングを制御部２０１に通知する。ここでは外部のタイマとしたが、制御部２０１の内部でプログラムによりタイミングを生成してもよい。

撮像部２０８は、光学レンズ、ＣＭＯＳなどのイメージセンサ、レンズ制御部、画像処理部などを備え、動画や静止画の撮像から記録までの動作を行う。

蓄積部２０９は、受電装置２００に対して着脱可能なフラッシュメモリなどの記録媒体を含み、撮像部２０８により得られた動画や静止画を保存する。

表示・操作部２１０は、液晶パネルなどの表示デバイスやタッチパネルなどの操作部材を含み、動画や静止画や受電装置２００の状態を表示したり、タッチパネルへのユーザ操作を受け付け制御部２０１に送出する。

バス２１１は、制御部２０１と各ブロックを接続しており、制御部２０１が各ブロックを制御したり、各ブロックと必要なデータをやり取りするために使用する。

次に、図２（ｃ）を用いて、本実施形態の制御装置３００の構成を説明する。

制御装置３００は、制御部３０１、第２の通信部３０５、メモリ３０６、タイマ３０７、バス３１１を備える。

制御部３０１は、ＣＰＵなどの演算処理装置を含み、メモリ３０６に格納された制御プログラムを実行することにより、制御装置３００の全体の制御を行う。

第２の通信部３０５は、本実施形態のシステムにおける全ての給電装置１００と接続して有線方式または無線方式による通信が可能である。有線方式では、後述するように電力線通信（ＰＬＣ）や有線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ ８０２．３規格）などが用いられる。無線方式では、ＩＥＥＥ ８０２．１１規格（無線ＬＡＮ）やＩＥＥＥ ８０２．１５規格などの通信方式が用いられる。本実施形態の第２の通信部の動作の詳細は後述する。

メモリ３０６は、不揮発性メモリであるＲＯＭや揮発性メモリであるＲＡＭなどの記憶部であり、制御部３０１が実行するプログラムや各種データを格納する。

タイマ３０７は、発振子を含み、これをカウントすることで、給電を制御するための各種タイミングを制御部３０１に通知する。ここでは外部のタイマとしたが、制御部３０１の内部でプログラムによりタイミングを生成してもよい。

バス３１１は、制御部３０１と各ブロックを接続しており、制御部３０１が各ブロックを制御したり、各ブロックと必要なデータをやり取りするために使用する。

なお、制御装置３００が実行する処理は、後述するように非常に単純な処理であるため、制御部３０１のＣＰＵを省略することも可能である。

＜給電装置と制御装置の接続関係＞
図３（ａ）は、本実施形態のシステムにおける給電装置１００と制御装置３００の接続関係を示している。

制御装置３００は、複数の給電装置１００の全てと共通の信号線３２１で接続されている。

制御装置３００は信号線３２１を介して接続された各給電装置１００に共通の制御信号を送信し、各給電装置１００はこの制御信号に応じて各自の動作を制御する。具体的な制御の詳細については後述する。信号線３２１は有線方式であってもよいし、無線方式であってもよい。コスト面を考慮すると、専用線といった追加の信号線を要しないことが望ましい。例えば、給電装置１００が商用（ＡＣ）電源を備えていれば、電源ケーブルを用いた電力線通信（ＰＬＣ）によって制御信号を送信することが考えられる。また、給電とは無関係の情報のやり取りや管理を目的として、各給電装置１００に有線ＬＡＮや無線ＬＡＮが搭載される場合が考えられる。この場合には、通信パケットデータとして、本実施形態における制御信号を含めることが考えられる。さらに、図２（ａ）で説明した第１の通信部１０２を兼用することで制御信号を受信することも可能である。この場合には、制御信号を受信するための第２の通信部１０５を省略できる。

図３（ｂ）は、本実施形態の給電装置１００に制御装置３００の機能を搭載した場合の接続関係を示している。制御装置３００として動作する場合の処理負荷は比較的軽いため、給電装置１００に制御装置３００の全ての機能を搭載し、給電装置１００を制御装置３００および給電装置１００として動作させるようにしてもよい。図示の例では、給電装置１が制御装置３００として動作し、他の給電装置２、３、４、・・・を制御する構成である。給電装置１は内部で生成して他の給電装置２、３、４に送信するタイムスロット番号ＴＳＮあるいは同期信号を、内部でも使用することで給電装置１００として動作可能である。

ここで、本実施形態のシステムの具体的な適用例として飲食店等を想定した場合、店内の各テーブルに１台の給電装置が備えられており、そこに来店客の持つ携帯電話などの受電装置が配置されると充電サービスが受けられるといったシステムが挙げられる。

なお、制御装置３００から各給電装置１００に信号線３２１を介して送信する制御信号の詳細については後述する。

＜給電処理＞次に、図４を参照して、１組の給電装置１００と受電装置２００における基本的な給電処理の流れについて説明する。

本実施形態の給電処理では、給電装置１００から出力される電力レベルが時間的に３段階に変化する。給電装置１００が出力する電力レベルは、少なくとも第１の電力Ｐ１、第２の電力Ｐ２、第３の電力Ｐ３の３段階の値があり、Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３の関係がある。以下に説明するように、給電装置１００は給電処理における目的や条件に応じて電力レベルを制御する。

図４（ａ）〜（ｃ）の横軸は時刻を示し、縦軸は電力レベルを示している。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と時間的に給電処理が進行するのに従い、給電装置１００が出力する電力レベルが変化する様子を示している。

図４（ａ）は、所定の期間Ｔ１〜Ｔ２の間に出力されるショートビーコン（以下、ＳＢ）と呼ばれる受電装置２００を検出するための小さい第３の電力Ｐ３を示している。受電装置２００が給電装置１００に配置された場合は、給電アンテナ１０４のインピーダンスの変化などにより受電装置２００の検出（ｓｅｎｓｅ）が可能である。図４（ａ）の場合は受電装置２００が検出されておらず、時刻Ｔ２でＳＢを停止した後は、所定時間後に再びＳＢを出力する（図示せず）。これを定期的に繰り返すことで所定時間内に受電装置２００が配置されたことを検出できる。

図４（ｂ）は、受電装置２００（と思われる物体）が時刻Ｔ２’において検出された場合を示している。給電装置１００は、ＳＢに続いて所定の期間Ｔ２’〜Ｔ３の間にロングビーコン（以下、ＬＢ）と呼ばれる第３の電力Ｐ３よりやや大きい第２の電力Ｐ２を出力する。受電装置２００が給電装置１００に配置されている場合、ＬＢにより第１の通信部２０２に電力が供給されるため、受電装置２００は第１の通信部２０２からアドバタイズメント信号（以下、ＡＤＶ信号）を送信する。ＡＤＶ信号は、受電装置２００が無線給電に対応した機能を備えていること、および装置に固有の識別情報（ＩＤ）を含む。図４（ｂ）では、何らかの原因で受電装置２００からＡＤＶ信号の送信がなく、ＬＢが所定の期間Ｔ２’からＴ３の間出力された後に出力を停止している。何らかの原因とは、例えば給電装置１００がＳＢにより検出した物体が無線給電に対応した機能を備えていない場合が考えられる。また、受電装置ではないコインなどを検出した場合も同様である。なお、図４（ｂ）において、時刻Ｔ２をＴ２’と表記しているのは、ＳＢの出力が終了する時刻Ｔ２の前に受電装置２００が検出されたことにより、時刻Ｔ２よりも早い時刻Ｔ２’でＬＢ出力を開始したからである。時刻Ｔ３でＬＢ出力を停止した後は、所定の時間後にＳＢ出力から同様の動作を繰り返し行う。

図４（ｃ）は、所定の期間Ｔ２’〜Ｔ３の間に受電装置２００から正規のＡＤＶ信号が送信された場合を示している。給電装置１００は、時刻Ｔ３’にＡＤＶ信号を受信した後、認証処理を行うために受電装置２００との間で給電制御に用いるパラメータなどの各種情報の送受信を行うので、第２の電力Ｐ２の電力レベルを時刻Ｔ４まで延長してＬＢを出力する。最終的に、時刻Ｔ４からＴ５の間に電力レベルを第１の電力Ｐ１に増加して所望の給電を行う。

ここで、第２の電力Ｐ２の電力レベルについてまとめておく。第２の電力Ｐ２はＬＢの電力レベルであり、給電装置１００がＬＢを出力することにより、受電装置２００の第１の通信部２０２に電力が供給されて、第１の通信（ＡＤＶ信号の送信）が可能となる。ＡＤＶ信号の送信は、給電を受けるための必要条件である。なお、ＳＢの第３の電力Ｐ３の電力レベルでは、第１の通信部２０２に電力を供給することができないので、ＡＤＶ信号は送信されない。

また、図４ではＳＢで受電装置２００を検出（ｓｅｎｓｅ）した後にＬＢを出力するように説明したが、ＳＢでは検出できないような受電装置も存在するため、ＳＢでの検出がない場合でもＬＢを出力することがありうる。

以上、１組の給電装置１００と受電装置２００における基本的な給電処理の流れを説明した。図５は、複数の給電装置１００が制御装置３００に接続された場合、つまり、図３（ａ）の場合における給電装置１００の動作について説明する。なお、図５の動作は、メモリ１０６に格納されたプログラムを制御部１０１が実行することにより実現される。

Ｓ５０１では、制御部１０１は、制御装置３００から送信されたタイムスロット番号（以下、ＴＳＮ）を第２の通信部１０５により受信する。図３（ａ）に示すように各給電装置１００には、予め固有の識別情報（ＩＤ）として番号が割り振られており、メモリ１０６に格納されている。ＴＳＮは、制御装置３００に接続された給電装置１００の各ＩＤを所定の期間ごとに順番に繰り返す制御信号であり、例えば給電装置がＮ（Ｎは自然数）台であれば、１、２、３、・・・、Ｎ、１、２のように繰り返し出力される信号である。図６（ａ）はタイムスロット番号の一例を示している。

Ｓ５０２では、制御部１０１は、Ｓ５０１で受信したＳＴＮとメモリ１０６に格納されたＩＤとを比較し、一致すると判定した場合は処理をＳ５０３に進め、一致しないと判定した場合は処理をＳ５０１に戻し、Ｓ５０１からの処理を繰り返す。つまり、給電装置１００は、自機のＩＤに一致するＴＳＮを受信するまで処理待ち状態となる。

Ｓ５０３では、制御部１０１は、給電アンテナ１０４からＳＢ（第３の電力Ｐ３）を出力して、処理をＳ５０４に進める。

Ｓ５０４では、制御部１０１は、給電部１０３でインピーダンス変化などが検出（ｓｅｎｓｅ）されたか判定し、検出されたと判定した場合は受電装置２００が配置されている可能性が高いので処理をＳ５０７へ進め、検出されない場合は処理をＳ５０５へ進める。

Ｓ５０５では、制御部１０１は、Ｓ５０３で開始したＳＢの出力期間が所定の期間ＴＳを超えていないか判定する。ＳＢの出力期間の判定は、タイマ１０７を設定・制御することで行う。制御部１０１はＳＢの出力期間が所定の期間ＴＳを超えていないと判定した場合は処理をＳ５０４に戻し、所定の期間ＴＳを超えたと判定した場合は処理をＳ５０６に進める。

Ｓ５０６では、制御部１０１は、ＳＢの出力を停止し処理を終了する。

Ｓ５０７では、制御部１０１は、給電アンテナ１０４からＬＢ（第２の電力Ｐ２）を出力して、処理をＳ５０８に進める。なお、ＬＢの出力期間は受電装置２００の第１の通信部２０２に電力が供給され、第１の通信が可能である。

Ｓ５０８では、制御部１０１は、第１の通信部１０２により受電装置２００からＡＤＶ信号を受信したか判定し、受信した場合は処理をＳ５１１へ進め、受信してない場合は処理をＳ５０９に進める。

Ｓ５０９では、制御部１０１は、Ｓ５０７で開始したＬＢの出力期間が所定の期間ＴＬを超えていないか判定する。ＬＢの出力期間の判定は、タイマ１０７を設定・制御することで行う。制御部１０１はＬＢの出力期間が所定の期間ＴＬを超えていないと判定した場合は処理をＳ５０８に戻し、所定の期間ＴＬを超えたと判定した場合は処理をＳ５１０に進める。

Ｓ５１０では、制御部１０１は、ＬＢの出力を停止し処理を終了する。

Ｓ５１１では、制御部１０１は、Ｓ５０８で受信したＡＤＶ信号を解析し、給電のために規定された正しい書式であるか判定する。制御部１０１は、ＡＤＶ信号が正しい書式でないと判定した場合は処理をＳ５１０に進め、ＬＢの出力を停止し処理を終了する。また、制御部１０１は、ＡＤＶ信号が正しい書式であると判定した場合は処理をＳ５１２へ進める。この場合、ＬＢの出力は停止していないので、受電装置２００の第１の通信部２０２には引き続き電力が供給され、第１の通信が可能である。

Ｓ５１２では、制御部１０１は、受電装置２００の間で給電制御に用いるパラメータなどの各種情報の送受信を行って相互に認証処理を実行し、認証が終了（成功）すると処理をＳ５１３に進める。

Ｓ５１３では、制御部１０１は、第２の電力Ｐ２の電力レベルを第１の電力Ｐ１に増加して給電を行うと共に、受電装置２００の電池が満充電となったか否かなどの条件に応じて給電の終了を判定すると、給電アンテナ１０４からの出力を停止して処理を終了する。

以上説明したように、給電装置１００は制御装置３００から受信したＴＳＮと自機のＩＤとが一致した場合にのみＬＢを出力するため、給電装置１００が複数台ある場合であってもそれらが同時にＬＢを出力しないように排他的な制御が可能となる。この結果、複数のＡＤＶ信号が競合することもなくなるため、給電対象ではない受電装置に給電を開始することを回避できる。

なお、上述したＬＢ出力の排他制御と共に、ＳＢ出力についても排他制御が行われているが、ＳＢ出力の排他制御は必要条件ではなく、例えばＩＤとＴＳＮの比較をＳ５０４とＳ５０７の間で行うことによりＳＢを常に出力するようにしてもよい。

図６は、図５で説明した給電処理を２台の給電装置を例としてタイムチャートに示し、ＬＢ出力が同時に行われないよう制御されていることを明示するために、ＩＤが隣り合う番号３、４に対応する給電装置３、４を例示している。

図６（ａ）は、制御装置３００が全ての給電装置１００に送信する制御信号として、タイムスロット番号（ＴＳＮ）が示されている。給電装置の総数をＮ台（Ｎは自然数）とした場合、制御装置３００は１からＮまでのスロットを順番に繰り返し送信する。各スロットの時間長は少なくともＬＢの時間長以上に設定される。これは、ＬＢを各スロット内に収めることで、他のＬＢと重ならないようにするためである。なお、ＬＢの時間長は、図４（ｂ）では期間Ｔ３−Ｔ２’で示される。

図６（ｂ）は、スロット３に対応する給電装置３のタイムチャートを示している。１回目のＳＢ出力（スロット３）では受電装置が検出されず、ＬＢは出力されていない。その後、２回目のＳＢが出力（スロット３）されるまでの間に、受電装置が給電装置３に配置されたためＬＢが出力されている。このＬＢにより受電装置２００の受電部２０３から第１の通信部２０２に電力が供給されて、受電装置２００は給電装置３にＡＤＶ信号を送信する。図６（ｂ）では、給電装置３と受電装置２００の間での認証を経て給電へと処理が進んでいる様子が示されている。このように、給電装置３は自機のＩＤ番号３と一致するタイムスロット番号３の期間にＳＢおよびＬＢを出力する。

図６（ｃ）は、スロット４に対応する給電装置４のタイムチャートを示している。図６（ｂ）の場合と同様に、１回目のＳＢ出力（スロット４）では受電装置が検出されず、２回目のＳＢ出力で検出されている。また、給電装置４は自機のＩＤ番号４と一致するタイムスロット番号４の期間にＳＢおよびＬＢを出力する。

ここで、給電装置３と給電装置４にほぼ同時にそれぞれ受電装置２００が配置された場合を考える。例えば、図６（ａ）のタイムスロット番号Ｎ付近でほぼ同時に受電装置２００が配置されたと仮定する。この場合、給電装置３と給電装置４は、受電装置２００を検出するためのＳＢ出力および受電装置２００の第１の通信部２０２に電力を供給するＬＢ出力を行うタイムスロット番号が異なる。このため、給電装置３に配置された受電装置２０と給電装置４に配置された受電装置２００から同時にＡＤＶ信号が送信されることはない。

なお、図６（ｂ）、（ｃ）において、給電装置３と給電装置４の認証処理を行う期間は重複しているが、給電装置がＡＤＶ信号を一旦受信した後は給電対象の受電装置を認識しているので混信が発生することはない。また、給電期間も重複しているが、給電装置と受電装置の間の給電可能領域が比較的狭いため同時に処理を行うことが可能である。

図６では、理解の容易化のために給電装置のＩＤ番号を隣り合う番号３と４の例を説明したが、他の組み合わせであっても同様にＬＢ（あるいはＡＤＶ信号）の出力が排他制御される。また、２台以上あるいはＮ台全ての給電装置にほぼ同時に受電装置が配置された場合であっても同様に制御されることは明らかである。

また、以上の説明ではＳＢ出力とＬＢ出力の両方を排他制御するようにしたが、図５でも説明したようにＬＢ出力だけを排他制御し、ＳＢ出力はスロットごとに出力することも可能である。

なお、制御装置３００は、図６（ａ）で示したＴＳＮを全ての給電装置１００に送信するように構成したが、ＴＳＮの代わりに図６（ｄ）に示すように全ての給電装置１００に共通の同期信号を送信するようにしてもよい。この場合には、各給電装置１００が制御装置３００から受信した同期信号をトリガーとしてタイマ１０７をリセットし、図６（ａ）のＴＳＮを装置内部で生成する。このようにすることで、制御装置３００はさらに簡素化が可能である。

また、図示しないが、タイマ１０７の代わりに精度の高い水晶発振器などを用いた時計回路（リアルタイムクロック）を用いる方法もある。精度の高い時計回路によるクロック信号や所定時間ごとのパルス信号を用いることにより、同期（この場合は時刻合わせ）のための通信間隔を長くしたり頻度を減少させることが可能となる。特に、有線／無線ＬＡＮやＰＬＣなど、パケット通信を用いて同期を行う場合には、ある程度長い間隔で同期パケットを送信すればよいので有効である。

［実施形態２］次に、実施形態２について説明する。

実施形態１では、制御装置３００から各給電装置１００にタイムスロット番号を出力し、各給電装置１００が同じタイムスロットでＬＢ出力を行わないように排他的に制御している。

しかしながら、給電装置１００の台数が増加してくると、給電装置ごとのＬＢ出力可能なタイムスロットの時間間隔が台数に比例して長くなるため、受電装置２００を給電装置１００に配置してから給電が開始されるまでの時間が長くなってしまう。

そこで、実施形態２では、給電装置の台数が多くなっても給電開始までの時間を短縮する処理を説明する。

図７は、本実施形態の給電処理の流れを示すシーケンス図である。ここに登場するオブジェクトとしては、給電装置１００と受電装置２００が各２台と制御装置３００である。図７の処理は、給電装置１００、受電装置２００および制御装置３００が、それぞれメモリ１０６、２０６、３０６に格納されたプログラムを制御部１０１、２０１、３０１が実行することにより実現される。

図７では、受電装置１と受電装置２が、それぞれ給電装置１と給電装置２にほぼ同時に配置された場合のシーケンスを示しており、受電装置１の方が配置されたタイミングがわずかに早かった場合の例を示している。

Ｓ７０１では、給電装置１がＳＢを出力し、Ｓ７０２では受電装置１が配置されたことを検出（ｓｅｎｓｅ）する。給電装置１は、本来であればＬＢを出力することになるが、ここではＬＢ出力をする前にＳ７０３において、制御装置３００にＬＢの出力要求（ＲＥＱ）を送信する。また、Ｓ７０４、Ｓ７０５、Ｓ７０６では、給電装置２と受電装置２のペアについて同様の処理が行われる。２台の給電装置１、２からＲＥＱを受信した制御装置３００は、給電装置１からのＲＥＱがわずかに早かったため、Ｓ７０７において給電装置１に対してＬＢ出力許可（ＡＣＫ）を返信する。図７では、給電装置２には、ＡＣＫを返信しない動作となっているが、不許可（ＮＡＣＫ）を返信してもよい。

Ｓ７０７でＡＣＫを送信した制御装置３００は、その後所定の期間ＲＥＱの受付を停止する。所定の期間とは、予め規定されたＬＢの出力期間に相当する。制御装置３００からＡＣＫを受けた給電装置１は、Ｓ７０８においてＬＢを出力する。受電装置１が正規の受電装置ならば、Ｓ７０９でＬＢ出力期間中にＡＤＶ信号を給電装置１に送信し、認証処理を行った後、Ｓ７１０において受電装置１への給電を開始する。

もう一方の給電装置２は、Ｓ７０６で制御装置３００にＲＥＱを送信したが、ＡＣＫが返信されないのでＬＢ出力は行わない。所定の時間後のＳ７１１で、給電装置２は再びＳＢ出力を行い、Ｓ７１２で受電装置２を検出（ｓｅｎｓｅ）する（２回目）。

次に、Ｓ７１３において、給電装置２は、制御装置３００にＲＥＱを送信するが、前述したように制御装置３００は所定の期間ＲＥＱの受付を停止しているため、ＡＣＫが返信されない。さらにＲＥＱの受付停止期間が経過した後のＳ７１４で、給電装置２は再びＳＢ出力を行い、Ｓ７１５で受電装置２を検出（ｓｅｎｓｅ）する（３回目）。

次に、Ｓ７１６において、給電装置２は、制御装置３００にＲＥＱを送信し、Ｓ７１７で制御装置３００からＡＣＫを受信する。その後、Ｓ７０８〜Ｓ７１０と同様に、Ｓ７１８で給電装置２は受電装置２にＬＢを出力し、Ｓ７１９で受電装置２からＡＤＶ信号が返信され、受電装置２の給電を開始する。

本実施形態では給電装置が２台の例を示したが、３台以上の場合も同様に処理することができ、３台以上の給電装置からＬＢ出力が同時に行われないよう排他的に制御することができる。

本実施形態によれば、実際に給電装置１００に受電装置２００が配置されたタイミングに応じて給電装置１００から受電装置２００へのＬＢ出力の排他制御を行うので、給電装置１００の台数が多い場合であっても給電開始までの時間が長くなることがなくなる。

以上説明した非接触給電システムでは、各給電装置が受信した制御信号に応じてロングビーコン（ＬＢ）の出力を制限するように構成したが、各給電装置にスイッチを設けて給電機能を解除できるモードを用意してもよい。すなわち、制御信号によってＬＢ出力を制限するのではなく、スイッチによって給電機能のオン、オフを切り替え可能なモードである。給電装置をシステムに組み込まないで、給電装置単体で使用したい場合や給電機能をテストする場合などに便利である。

［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。

１００…給電装置、１０２…第１の通信部、１０５…第２の通信部、２００…受電装置、２０２…第１の通信部、３００…制御装置、３０５…第２の通信部

Claims (25)

1. 非接触で受電装置に給電可能な給電装置であって、
   制御装置と通信可能に接続される通信手段と、
   前記受電装置の電源に給電するための第１の電力と、前記第１の電力より小さく前記受電装置が備える通信手段に給電するための第２の電力とを出力可能な給電手段と、
   前記制御装置から受信した制御信号であって、複数の給電装置から前記第２の電力を同時に出力しないように制御するための制御信号に基づき、前記第２の電力の出力を制御する制御手段と、を有することを特徴とする給電装置。
2. 前記制御信号は、前記給電装置に対して前記第２の電力を出力する期間を制限するための信号であり、
   前記制御手段は、前記制御装置から受信した制御信号が示す情報が、前記給電装置に予め与えられた固有の情報と対応する場合に、前記制御信号に応じた期間において前記第２の電力を出力することを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
3. 前記制御信号は、給電装置ごとに割り振られたタイムスロットを示す情報を含み、
   前記制御手段は、前記制御装置から受信した制御信号のタイムスロットに応じた期間において前記第２の電力を出力することを特徴とする請求項２に記載の給電装置。
4. 前記制御信号は、複数の給電装置に共通の同期信号であり、
   前記制御手段は、前記制御装置から受信した同期信号に基づいて前記第２の電力を出力する期間を生成し、当該生成された期間において前記第２の電力を出力することを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
5. 前記給電装置は、前記制御装置に対して問い合わせを行い、許可された場合のみ前記第２の電力を出力し、
   前記制御装置は、所定の期間において１つの給電装置のみに許可を出力することを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
6. 前記複数の給電装置のいずれかが前記制御装置として動作することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の給電装置。
7. 前記給電装置は、給電機能をオンまたはオフに切り替え可能な切り替え手段を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の給電装置。
8. 前記通信手段の通信方式は、ＩＥＥＥ ８０２．３規格または電力線を用いた方式であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の給電装置。
9. 前記通信手段の通信方式は、ＩＥＥＥ ８０２．１１規格またはＩＥＥＥ ８０２．１５規格に基づく方式であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の給電装置。
10. 前記同期信号は、所定の時間ごとに出力されるパルス信号またはクロック信号であることを特徴とする請求項４に記載の給電装置。
11. 前記制御手段は、給電可能領域の範囲内に受電装置が存在することを検出するための前記第２の電力より小さい第３の電力を所定の時間ごとに出力し、
    前記制御装置から受信する制御信号に基づき、前記第３の電力の出力を制御することを特徴とする請求項２または３に記載の給電装置。
12. 非接触で受電装置に給電可能な複数の給電装置と通信する通信手段と、
    前記給電装置のそれぞれが前記受電装置と接続を行うために給電する電力を、前記複数の給電装置から同時に出力しないように制御するための制御信号を出力する制御手段と、を有し、
    前記給電装置のそれぞれは、前記受電装置の電源に給電するための第１の電力と、前記第１の電力より小さく前記受電装置が備える通信手段に給電するための第２の電力とを出力可能であり、
    前記制御信号は、前記給電装置のそれぞれに対して前記第２の電力を出力する期間を制限するための信号であることを特徴とする制御装置。
13. 前記制御信号は、前記給電装置のそれぞれに対して前記第２の電力を出力するタイミングを制御するための信号であることを特徴とする請求項１２に記載の制御装置。
14. 前記制御信号は、前記給電装置ごとに割り振られたタイムスロットを示す情報を含み、
    前記給電装置のそれぞれは、前記制御装置から受信した制御信号のタイムスロットに応じた期間において前記第２の電力を出力することを特徴とする請求項１３に記載の制御装置。
15. 前記制御信号は、複数の給電装置に共通の同期信号であり、
    前記給電装置のそれぞれは、前記制御装置から受信した同期信号に基づいて前記受電装置への給電を開始する期間を生成し、当該生成された期間において前記第２の電力を出力することを特徴とする請求項１２に記載の制御装置。
16. 前記制御手段は、前記給電装置から受信した前記第２の電力の出力要求に対して許可または不許可を出力し、
    所定の期間において１つの給電装置のみに許可を出力することを特徴とする請求項１２に記載の制御装置。
17. 前記複数の給電装置のいずれかが前記制御装置として動作することを特徴とする請求項１２から１６のいずれか１項に記載の制御装置。
18. 前記通信手段の通信方式は、ＩＥＥＥ ８０２．３規格または電力線を用いた方式であることを特徴とする請求項１２から１７のいずれか１項に記載の制御装置。
19. 前記通信手段の通信方式は、ＩＥＥＥ ８０２．１１規格またはＩＥＥＥ ８０２．１５規格に基づく方式であることを特徴とする請求項１２から１７のいずれか１項に記載の制御装置。
20. 前記同期信号は、所定の時間ごとに出力されるパルス信号またはクロック信号であることを特徴とする請求項１５に記載の制御装置。
21. 前記給電装置のそれぞれは、給電可能領域の範囲内に受電装置が存在することを検出するための前記第２の電力より小さい第３の電力を所定の時間ごとに出力可能であり、
    前記制御信号は、前記給電装置のそれぞれに対して前記第３の電力を出力する期間を制限するための信号であることを特徴とする請求項１２に記載の制御装置。
22. 非接触で受電装置の電源に給電するための第１の電力と、前記第１の電力より小さく前記受電装置が備える通信手段に給電するための第２の電力とを出力可能な給電装置の制御方法であって、
    制御装置と通信するステップと、
    前記制御装置から受信した制御信号であって、複数の給電装置から前記第２の電力を同時に出力しないように制御するための制御信号に基づき、前記第２の電力の出力を制御するステップと、を有することを特徴とする給電装置の制御方法。
23. 非接触で受電装置に給電可能な複数の給電装置を制御する制御装置の制御方法であって、
    前記複数の給電装置と通信するステップと、
    前記給電装置のそれぞれが前記受電装置と接続を行うために給電する電力を、前記複数の給電装置から同時に出力しないように制御するための制御信号を出力するステップと、を有し、
    前記給電装置のそれぞれは、前記受電装置の電源に給電するための第１の電力と、前記第１の電力より小さく前記受電装置が備える通信手段に給電するための第２の電力とを出力可能であり、
    前記制御信号は、前記給電装置のそれぞれに対して前記第２の電力を出力する期間を制限するための信号であることを特徴とする制御装置の制御方法。
24. コンピュータを、請求項１から１１のいずれか１項に記載された給電装置として機能させるためのプログラム。
25. コンピュータを、請求項１２から２１のいずれか１項に記載された制御装置として機能させるためのプログラム。

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