JP7471905B2 - 受電装置、送電装置、それらの制御方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は無線電力伝送のための受電装置、送電装置、それらの制御方法、およびプログラムに関する。

近年、無線電力伝送システムの技術開発が広く行われている。標準化団体Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ（以下、ＷＰＣ）は、無線充電のための規格（ＷＰＣ規格）を策定している。ＷＰＣ規格に準拠した無線充電では、例えば受電装置を送電装置上に置くことで、受電装置におけるバッテリの充電が可能となる。しかし、送電装置と受電装置の間、あるいは送電装置または受電装置の近傍に、導電性の異物（導電性の金属片など）が存在すると、異物の発熱、送電効率の低下が生じる。そのため、送電装置による送電の開始前、または送電中に、そのような異物の存在を検出する必要がある。

特許文献１では、送電装置が、実際の電力損失値と、事前に算出された推定の電力損失値との差を計算し、計算された差が閾値以上となった場合に、異物が存在すると判定する。ここで、実際の電力損失値とは、送電装置が行った送電出力の値と受電装置から受信した受電電力の値との差分である。また、推定の電力損失値は、受電装置から通知される軽負荷状態と負荷接続状態の２点の受電電力における実際の電力損失値に基づいて、当該２点間を線形補間することにより算出される。

特開２０１７－０７００７４号公報

しかしながら、スマートフォンなどでは、ユーザーによる使用に加えて、バックグランドで実施される定期的なシステム更新、アプリケーションの更新等が発生するため、電力の消費状態が変動する。従って受電装置として動作するスマートフォンが負荷接続状態で送電装置に通知する受電電力は、通知するタイミングによって異なる。さらにスマートフォンの稼働状況によっては、機器自体の温度変化が発生する。例えば、消費電力が大きくなると機器自体の温度も上昇する。この温度上昇は、部品の特性に大きな影響を与え、受電装置の受電電力および送電装置の推定する電力損失を変化させる。

ある時点の軽負荷状態と負荷接続状態で測定された電力損失から電力損失を推定する場合、受電装置の稼働状況によっては、送電装置は異物検出のための電力損失の推定を正しく行えなくなる。その結果、送電装置による異物の検出精度が下がるという懸念がある。また充電処理を一旦中断した後に電力損失を再度推定する方法も考えられるが、充電処理の中断により機器の温度が下降してしまうと、稼働状況に応じた電力損失の測定を行うことができなくなるため、上記課題を十分に解決することはできない。

本発明は、装置の状態の変化に起因して電力損失の推定の精度が低下することを抑制する技術を提供する。

本発明の一態様による受電装置は、
送電装置から受電する受電手段と、
受電された受電電力に関する情報を、前記送電装置に送信する送信手段と、
前記送電装置とのネゴシエーションにより電力を決定する決定手段と、
前記ネゴシエーションにより決定された電力に対して得られる前記受電電力に関する前記情報に基づいて前記送電装置により生成される基準値であって、前記送電装置により前記受電装置とは異なる物体を検出するために用いられる前記基準値を更新する必要があるかを、前記決定された電力に基づく受電中に判定する判定手段と、
前記基準値の更新が必要と判定された場合、前記決定された電力のための前記基準値の更新を前記送電装置に要求する要求手段と、を有する。

本発明によれば、装置の状態の変化に起因して電力損失の推定の精度が低下することが抑制される。

実施形態による無線充電システムの構成例を示す図。 実施形態による受電装置の構成例を示すブロック図。 実施形態による送電装置の構成例を示すブロック図。 第１実施形態による無線充電システムの動作シーケンス図。 第１実施形態による受電装置の動作を示すフローチャート。 第１実施形態による送電装置の動作を示すフローチャート。 （ａ）は、スマートフォンの温度の時間変化の例を示す図、（ｂ）は、スマートフォンの消費電力の時間変化の例を示す図。 第２実施形態による無線充電システムの動作シーケンス図。 第２実施形態による受電装置の動作を示すフローチャート。 第２実施形態による送電装置の動作を示すフローチャート。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜第１実施形態＞
図１に第１実施形態に係る無線充電システム（無線電力伝送システム）の構成例を示す。本システムは、一例において、受電装置１０１と送電装置１０２を含んで構成される。以下では、受電装置１０１をＲＸと呼び、送電装置１０２をＴＸと呼ぶ場合がある。ＲＸは、ＴＸから無線により送電された電力を受電して内蔵バッテリに充電を行う電子機器である。ＴＸは、充電台１０３に載置されたＲＸに対して無線で送電する電子機器である。１０４は、ＲＸがＴＸから受電が可能な範囲である。なお、ＲＸとＴＸは無線充電以外のアプリケーションを実行する機能を有しうる。ＲＸの一例はスマートフォンであり、ＴＸの一例はそのスマートフォンを充電するためのアクセサリ機器である。ＲＸおよびＴＸはこれに限られるものではなく、例えば、ＲＸおよびＴＸは、ハードディスク装置やメモリ装置などの記憶装置であってもよいし、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの情報処理装置であってもよい。また、ＲＸおよびＴＸは、例えば、撮像装置（カメラやビデオカメラ等）やスキャナ等の画像入力装置であってもよいし、プリンタやコピー機、プロジェクタ等の画像出力装置であってもよい。また、ＲＸとＴＸは、無線充電以外のアプリケーションを実行する機能を有してもよい。また、ＲＸは、例えば自動車等の車両であってもよいし、ＴＸは自動車のコンソール等に設置される充電器であってもよい。

本実施形態の無線電力伝送システムは、ＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）が規定するＷＰＣ規格に基づいて、無線充電のための電磁誘導方式を用いた無線電力伝送を行う。すなわち、ＲＸとＴＸは、ＲＸの受電コイルとＴＸの送電コイルとの間で、ＷＰＣ規格に基づく無線充電のための無線電力伝送を行う。なお、無線電力伝送方式は、ＷＰＣ規格で規定された方式に限られず、他の電磁誘導方式、磁界共鳴方式、電界共鳴方式、マイクロ波方式、レーザー等を利用した方式などであってもよい。また、本実施形態では、無線電力伝送が無線充電に用いられるものとするが、無線充電以外の用途で無線電力伝送が行われてもよい。

ＷＰＣ規格では、ＲＸがＴＸから受電する際に保証される電力の大きさが、Ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ Ｐｏｗｅｒ（以下、「ＧＰ」と呼ぶ。）と呼ばれる値によって規定される。ＧＰは、例えばＲＸとＴＸの位置関係が変動することにより受電コイルと送電コイルとの間の送電効率が低下したとしても、充電用の回路等のＲＸの負荷へ出力されることが保証される電力値を示す。例えばＧＰが５ワットの場合、受電コイルと送電コイルの位置関係が変動して送電効率が低下したとしても、ＴＸは、ＲＸ内の負荷へ５ワットを出力することができるように制御して送電を行う。

本実施形態に係るＲＸとＴＸは、ＷＰＣ規格に基づく送受電制御のための通信と、機器認証のための通信とを行う。まず、ＷＰＣ規格に基づく送受電制御のための通信について説明する。ＷＰＣ規格では、電力伝送が実行されるＰｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズと実際の電力伝送が行われる前のフェーズとを含んだ、複数のフェーズが規定される。各フェーズにおいて必要な送電制御のための通信が行われる。

電力伝送前のフェーズは、Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズ、Ｐｉｎｇフェーズ、Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎフェーズ、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズ、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズを含む。Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズでは、ＴＸが、Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを間欠送信し、送電可能範囲内に物体が存在すること（例えば充電台１０３に受電装置１０１や導体片等が載置されたこと）を検出する。Ｐｉｎｇフェーズでは、ＴＸが、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを送信し、そのＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを受信したＲＸからの応答を受信することにより、検出された物体がＲＸであることを認識する。Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎフェーズでは、ＲＸが識別情報と能力情報をＴＸへ通知する。Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズでは、ＲＸが要求するＧＰの値やＴＸの送電能力等に基づいてＧＰの値を決定する。Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズでは、ＷＰＣ規格に基づいて、ＲＸが受電電力値をＴＸへ通知し、ＴＸが送電中に異物検出を行うための調整を行う。電力伝送が実行されるＰｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズでは、送電の継続、およびエラーや満充電による送電停止等のための制御が行われる。

ＴＸとＲＸは、これらの送受電制御のための通信を、ＷＰＣ規格に基づいて無線電力伝送と同じアンテナ（コイル）を用いて信号を重畳するインバンド（Ｉｎ－ｂａｎｄ）通信により行う。なお、ＴＸとＲＸとの間で、ＷＰＣ規格に基づくインバンド通信が可能な範囲は、送電可能範囲とほぼ同様である。よって、図１において、範囲１０４は、ＴＸとＲＸの送受電コイルにより無線電力伝送とインバンド通信が可能な範囲を表している。なお、以下の説明において、ＲＸが載置されていなくても、ＲＸが範囲１０４の内側に進入した場合であれば、インバンド通信が可能である。

（装置構成）
続いて、本実施形態に係る受電装置１０１（ＲＸ）の構成について説明する。なお、以下で説明する構成は一例に過ぎず、説明される構成の一部（場合によっては全部が）他の同様の機能を果たす他の構成と置き換えられ又は省略されてもよく、さらなる構成が説明される構成に追加されてもよい。さらに、以下の説明で示される１つのブロックが複数のブロックに分割されてもよいし、複数のブロックが１つのブロックに統合されてもよい。

図２は、第１実施形態に係るＲＸの構成例を示す図である。制御部２０１は、例えばメモリ２０９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、ＲＸの全体を制御する。制御部２０１は、一例において、ＲＸにおける機器認証と受電に必要な制御を行う。制御部２０１は、無線電力伝送以外のアプリケーションを実行するための制御を行ってもよい。制御部２０１は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の１つ以上のプロセッサーを含んで構成される。なお、制御部２０１は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の特定の処理に専用のハードウェアや、所定の処理を実行するようにコンパイルされたＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）等のアレイ回路を含んで構成されてもよい。制御部２０１は、各種処理を実行中に記憶しておくべき情報をメモリ２０９に記憶させる。また、制御部２０１は後述する測定部２１２の測定結果に基づいて、通信部２０６、測定部２１２に対して制御を行う。

バッテリ２０２は、ＲＸ全体に対して、制御と受電と通信に必要な電力を供給する。また、バッテリ２０２は、受電コイル２０５を介して受電された電力を蓄電する。受電コイル２０５は、ＴＸの送電コイル３０５から放射された電磁波により誘導起電力を発生する。受電部２０３は、受電コイル２０５において電磁誘導により生じた交流電力を取得する。そして、受電部２０３は、交流電力を直流または所定周波数の交流電力に変換して、バッテリ２０２を充電するための処理を行う充電部２１１に電力を出力する。すなわち、受電部２０３は、ＲＸにおける負荷に対して電力を供給する。上述のＧＰは、受電部２０３から出力されることが保証される電力量である。

検出部２０４は、ＷＰＣ規格に基づいて、ＲＸがＴＸから受電可能な範囲１０４に載置されているか否かの検出を行う。検出部２０４は、例えば、受電部２０３が受電コイル２０５を介してＷＰＣ規格のＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを受電した時の受電コイル２０５の電圧値または電流値を検出する。検出部２０４は、例えば、電圧が所定の電圧閾値を下回る場合又は電流値が所定の電流閾値を超える場合に、ＲＸが範囲１０４に載置されていると判定することができる。

通信部２０６は、ＴＸとの間で、インバンド通信によって、上述のようなＷＰＣ規格に基づく制御通信を行う。通信部２０６は、受電コイル２０５から入力された電磁波を復調してＴＸから送信された情報を取得する。さらにその電磁波を負荷変調することでＴＸへ送信すべき情報を電磁波に重畳することにより、ＴＸとの間で通信を行う。すなわち、通信部２０６で行う通信は、ＴＸの送電コイル３０５（図３）からの送電に重畳されて行われる。

表示部２０７は、視覚的、聴覚的、触覚的等の任意の手法で、ユーザーに対して情報を提示する。表示部２０７は、例えば、ＲＸの状態や、図１のようなＴＸおよびＲＸを含む無線電力伝送システムの状態を、ユーザーに通知する。表示部２０７は、例えば、液晶ディスプレイやＬＥＤ、スピーカ、振動発生回路、その他の通知デバイスを含んで構成される。操作部２０８は、ユーザーからのＲＸに対する操作を受け付ける受付機能を有する。操作部２０８は、例えば、ボタンやキーボード、マイク等の音声入力デバイス、加速度センサやジャイロセンサ等の動き検出デバイス、又はその他の入力デバイスを含んで構成される。なお、タッチパネルのように、表示部２０７と操作部２０８とが一体化されたデバイスが用いられてもよい。

メモリ２０９は、上述のように、各種情報を記憶する。なお、メモリ２０９は、制御部２０１と異なる機能部によって得られた情報を記憶してもよい。タイマ２１０は、例えば起動された時刻からの経過時間を測定するカウントアップタイマや、設定された時間からカウントダウンするカウントダウンタイマ等によって、計時を行う。測定部２１２は定期的にＲＸ全体の装置温度、消費電力を測定し、測定された値が予め規定された装置温度範囲、または消費電力範囲内にあるかを計測する。計測の結果、装置温度、または消費電力が範囲外にあると判定した場合、その旨を制御部２０１へ通知する。

図３は本実施形態に係るＴＸの構成例を示す図である。制御部３０１は、例えばメモリ３０９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、ＴＸの全体を制御する。制御部３０１は、一例において、ＴＸにおける機器認証と送電に必要な制御とを行う。制御部３０１は、無線電力伝送以外のアプリケーションを実行するための制御を行ってもよい。制御部３０１は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の１つ以上のプロセッサーを含んで構成される。なお、制御部３０１は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の特定の処理に専用のハードウェアや、所定の処理を実行するようにコンパイルされたＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）等のアレイ回路を含んで構成されてもよい。制御部３０１は、各種処理を実行中に記憶しておくべき情報をメモリ３０９に記憶させる。また制御部３０１は、タイマ３１０を用いて時間を計測しうる。

電源部３０２は、ＴＸ全体に対して、制御と送電と通信に必要な電力を供給する。電源部３０２は、例えば、商用電源またはバッテリである。送電部３０３は、電源部３０２から入力される直流又は交流電力を、無線電力伝送に用いる周波数帯の交流周波数電力に変換する。さらにその交流周波数電力を送電コイル３０５へ入力することによって、ＲＸに受電させるための電磁波を発生させる。なお、送電部３０３によって生成される交流電力の周波数は数百ｋＨｚ（例えば、１１０ｋＨｚ～２０５ｋＨｚ）程度である。送電部３０３は、制御部３０１の指示に基づいて、ＲＸに送電を行うための電磁波を送電コイル３０５から出力させるように、交流周波数電力を送電コイル３０５へ入力する。また、送電部３０３は、送電コイル３０５に入力する電圧（送電電圧）または電流（送電電流）を調節することにより、出力させる電磁波の強度を制御する。送電電圧または送電電流を大きくすると電磁波の強度が強くなり、送電電圧または送電電流を小さくすると電磁波の強度が弱くなる。また、送電部３０３は、制御部３０１の指示に基づいて、送電コイル３０５からの送電が開始または停止されるように、交流周波数電力の出力制御を行う。

検出部３０４は、ＷＰＣ規格に基づいて、範囲１０４に物体が存在する載置されているかを検出する。検出部３０４は、例えば、送電部３０３が、送電コイル３０５を介してＷＰＣ規格のＡｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを送電した時の送電コイル３０５の電圧値または電流値を検出する。そして、検出部３０４は、電圧が所定電圧値を下回る場合又は電流値が所定電流値を超える場合に、範囲１０４に物体が存在すると判定しうる。なお、この物体がＲＸであるかその他の異物であるかは、続いて通信部３０６によってインバンド通信で送信されるＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇに対して所定の応答を受信した場合に、その物体がＲＸであると判定される。

通信部３０６は、ＲＸとの間で、インバンド通信によって、上述のようなＷＰＣ規格に基づく制御通信を行う。通信部３０６は、送電コイル３０５から出力される電磁波を変調して、ＲＸへ情報を伝送する。また、通信部３０６は、送電コイル３０５から出力されてＲＸにおいて変調された電磁波を復調してＲＸが送信した情報を取得する。すなわち、通信部３０６で行う通信は、送電コイル３０５からの送電に重畳されて行われる。

表示部３０７は、視覚的、聴覚的、触覚的等の任意の手法で、ユーザーに対して情報を提示する。表示部３０７は、例えば、ＴＸの状態や、図１のようなＴＸとＲＸとを含む無線電力伝送システムの状態を示す情報を、ユーザーに通知する。表示部３０７は、例えば、液晶ディスプレイやＬＥＤ、スピーカ、振動発生回路、その他の通知デバイスを含んで構成される。操作部３０８は、ユーザーからのＴＸに対する操作を受け付ける受付機能を有する。操作部３０８は、例えば、ボタンやキーボード、マイク等の音声入力デバイス、加速度センサやジャイロセンサ等の動き検出デバイス、又はその他の入力デバイスを含んで構成される。なお、タッチパネルのように、表示部３０７と操作部３０８とが一体化されたデバイスが用いられてもよい。

メモリ３０９は、上述のように、各種情報を記憶する。なお、メモリ３０９は、制御部３０１と異なる機能部によって得られた情報を記憶してもよい。タイマ３１０は、例えば起動された時刻からの経過時間を測定するカウントアップタイマや、設定された時間からカウントダウンするカウントダウンタイマ等によって、計時を行う。測定部３１１は、ＴＸの装置温度を定期的に測定する。なお、測定部３１１は、第２実施形態のＴＸにより用いられる構成であり、第１実施形態では省略されてもよい。

次に図４のシーケンス図、図５、図６のフローチャートを参照して、第１実施形態におけるＲＸとして動作する受電装置１０１（例えば、スマートフォン）、ＴＸとして動作する送電装置１０２（例えば、充電用のアクセサリ機器）の動作手順について説明する。図４は第１実施形態によるＲＸとＴＸの無線電力伝送の手順を示すシーケンス図である。図５は、第１実施形態によるＲＸの動作例を示すフローチャートである。図６は、第１実施形態によるＴＸの動作例を示すフローチャートである。

ＴＸは送電可能範囲内に存在する物体を検出するため、ＷＰＣ規格のＡｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇの間欠送信を繰り返している（Ｓ４０１、Ｓ６０１）。送電装置１０２は、ＷＰＣ規格のＳｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズとＰｉｎｇフェーズとして規定されている処理を実行し、ＲＸが載置されるのを待ち受ける。ＲＸのユーザーは、当該機器を充電すべく受電装置１０１（スマートフォン）を送電装置１０２に近づける（Ｓ４０２、Ｓ５０１）。具体的には、ＴＸの充電台１０３にＲＸを載置することなどが考えられる。

ＴＸは、送電可能範囲内に物体が存在することを検出すると（Ｓ４０３、Ｓ４０４）、ＷＰＣ規格のＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを送信する（Ｓ４０５、Ｓ６０１）。ＲＸはＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを受信することにより、ＴＸがＲＸを検知したことを把握する（Ｓ４０６）。またＴＸは、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇに対する所定の応答を受信した場合に、検出された物体がＲＸであり、ＲＸが充電台１０３に載置されたと判定する。

ＴＸは、ＲＸの載置を検出すると、ＷＰＣ規格で規定されたＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎフェーズの通信により、当該ＲＸから識別情報と能力情報を取得する（Ｓ４０７、Ｓ５０２、Ｓ６０２）。ここで、ＲＸの識別情報は、Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ ＣｏｄｅとＢａｓｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ ＩＤを含む。また、ＲＸの能力情報は、対応しているＷＰＣ規格のバージョンを特定可能な情報要素、ＲＸが負荷に供給できる最大電力を特定する値であるＭａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｖａｌｕｅ、ＷＰＣ規格のＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎ機能を有するか否かを示す情報、を含む。なお、ＴＸは、ＷＰＣ規格のＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎフェーズの通信以外の方法でＲＸの識別情報と能力情報を取得してもよい。また、識別情報は、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ ＩＤ等の、ＲＸの個体を識別可能な任意の他の識別情報であってもよい。さらに、能力情報として、上記以外の情報を含んでいてもよい。

続いて、ＴＸは、ＷＰＣ規格で規定されたＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズの通信により、ＲＸとＧＰの値を決定する（Ｓ４０８、Ｓ５０３、Ｓ６０３）。なお、Ｓ４０８では、ＷＰＣ規格のＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズの通信に限らず、ＧＰを決定する他の手順が実行されてもよい。また、ＴＸは、ＲＸがＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズに対応していないことを示す情報を（例えばＳ４０７において）取得した場合に、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズの通信は行わず、ＧＰの値を（例えばＷＰＣ規格で予め規定された）小さな値としてもよい。本実施形態では、ＧＰ＝５ワットとする。

ＴＸは、ＧＰの決定後、当該ＧＰに基づいてキャリブレーション処理を行う（Ｓ６０４）。キャリブレーションとは、ＴＸがＲＸへ送電した電力について、ＴＸが、ＴＸの内部で測定した値である送電出力の値とＲＸの内部で測定した受電電力の値との相関を較正する処理である。キャリブレーション処理において、ＴＸは、ＲＸから受信した受電電力値と当該受電電力値に対応する送電電力値を用いて較正基準値を設定する。キャリブレーション処理により設定された較正基準値を用いて、送電電力値と受電電力値の差である電力損失が推定される。

キャリブレーション処理は以下のように実行される。まず、ＲＸは、軽負荷状態における受電電力値を含む情報（以降、第１の基準受電電力情報と呼ぶ。）を送信する（Ｓ４０９、Ｓ５０４）。第１の基準受電電力情報は、ＴＸにより第１の較正基準値として用いられる。本実施形態での第１の基準受電電力情報は、送信電力＝５００ミリワットに対する受電電力値を示す情報とする。なお、第１の基準受電電力情報は、ＷＰＣ規格で規定されるＲｅｃｅｉｖｅｄ Ｐｏｗｅｒ（ｍｏｄｅ１）であるが、他のメッセージが用いられてもよい。ＴＸは、自装置の送電状態に基づいて、ＲＸからの第１の基準受電電力情報を受け入れるか否かを判定する。受け入れる場合は承諾応答＝ＡＣＫを、受け入れない場合は拒否応答＝ＮＡＫを、ＲＸへ送信する。

ＲＸは、ＴＸからＡＣＫを受信すると（Ｓ４１０）、ＴＸが第２の較正基準値を設定するための第２の基準受電電力情報を送信するための処理を行う。第２の基準受電電力情報は、ＲＸの負荷接続状態における受電電力値を含む情報である。本実施形態では、ＧＰ＝５ワットであることから、第２の基準受電電力情報は、送信電力＝５ワットに対する受電電力値を示す情報である。ここで第２の基準受電電力情報は、ＷＰＣ規格で規定されるＲｅｃｅｉｖｅｄ Ｐｏｗｅｒ（ｍｏｄｅ２）であるが、他のメッセージが用いられてもよい。ＲＸはＴＸからの送電電力を５ワットまで増加させるために、正の値を含む送電出力変更指示を送信する（Ｓ４１１、Ｓ５０５）。

ＴＸは、ＲＸから送電出力変更指示を受信し、送信電力の増加対応が可能な場合、ＡＣＫを応答し、送信電力の増加を行う（Ｓ４１２、Ｓ４１３）。本実施形態では、第２較正基準値情報は送信電力＝５ワットであることから、これを超える電力増加要求をＴＸがＲＸから受信した場合は（Ｓ４１４）、送電出力変更指示に対してＮＡＫを応答することで、規定以上の電力送電を抑止する（Ｓ４１５）。

ＲＸは、ＴＸよりＮＡＫを受信することで既定の受電電力に達したと判断すると、ＴＸへ第２の基準受電電力情報を送信する（Ｓ４１７、Ｓ５０６）。第２の基準受電電力は、負荷接続状態における受電電力値を示す。ＴＸは当該情報から、第１および第２の基準受電電力情報に含まれる受電電力値に基づいて第１および第２の基準較正値を設定する。第１および第２の基準較正値が設定されると、当該区間における電力損失の推定値を算出することが可能となる（Ｓ４１６、Ｓ６０４）。ＴＸがＲＸから第２の基準受電電力情報に対してＡＣＫを送信すると（Ｓ４１８）、キャリブレーション処理が終了する。充電処理を開始可能と判断したＴＸは、ＲＸに対してＧＰ＝５ワットでの送電処理を開始する（Ｓ４１９、Ｓ６０５）。ＲＸは、ＴＸから送電される電力を受電し、充電部２１１によるバッテリ２０２の充電を開始する（Ｓ５０７）。

ＴＸとＲＸが機器認証処理を行い（Ｓ５０８，Ｓ６０６）、相互の機器がより大きなＧＰに対応可能と判明した場合、ＧＰをより大きな値に再設定することが可能である（Ｓ４２０、Ｓ５０８でＹＥＳ、Ｓ６０６でＹＥＳ）。ここでは、ＧＰ＝１５ワットに再設定されたとする。この場合、ＴＸ、ＲＸはＧＰ＝１５ワットに対して、再度キャリブレーション処理を実施する（Ｓ５０９～Ｓ５１０，Ｓ６０７（なお、Ｓ６０７では、Ｓ６０３～Ｓ６０５と同様の処理が行われる。））。

具体的には、ＲＸ、ＴＸは、上述のように、ＴＸの送電電力を１５ワットまで増加させるために、送電出力変更指示、ＡＣＫ、ＮＡＫを使い送電出力を上げる（Ｓ４２１～Ｓ４２４、Ｓ５０９）。ＲＸは、送電出力を上昇させる送電出力変更指示に対してＴＸからＮＡＫを受信すると（Ｓ４２４）、第３の基準受電電力情報をＴＸに送信する（Ｓ４２５、Ｓ５１０）。第３の基準受電電力情報は、ＧＰ＝１５ワットに対する負荷接続状態における受電電力値を含む。ＴＸは、第３の受電電力情報に基づいて第３の較正基準値を設定し、第１、第２及び第３の較正基準値に基づいて当該区間における電力損失の推定値を算出することが可能となる（Ｓ４２６）。ＴＸはＲＸからの第３の基準受電電力情報に対してＡＣＫを送信し（Ｓ４２７）、キャリブレーション処理を完了する。充電処理を開始可能と判断したＴＸは、ＲＸに対してＧＰ＝１５ワットにおける送電処理を開始し、ＲＸの充電は継続される（Ｓ４２８）。

以上の処理を経てＴＸとＲＸは受電電力を確定し、ＲＸの充電処理を実現する。ＲＸは、充電を開始すると、ＴＸが電力損失の推定値を算出するために用いる較正基準値の更新の要否を判定する（Ｓ５１１）。第１実施形態では、ＲＸの状態が所定の条件を満たす場合に、ＲＸは、ＴＸで用いられる較正基準値を更新することが必要であると判定する。図７（ａ）に示すように、受電装置であるスマートフォンは、使用状況によって温度が変動し、変動する温度に消費電力が依存する。例えばスマートフォン内のアプリケーションソフトウェア（以後、アプリケーション）の実行や、オペレーションシステム（以後、ＯＳ）の更新等が実施に応じて消費電力は大きくなる。これに伴いＲＸでは機器温度が上昇し、これに接触するＴＸの温度も上昇する。この温度上昇はＴＸ、ＲＸの部品特性に変化を生じさせ、ＲＸの受電電力、ＴＸの電力損失の推定に影響を与える。従ってこのような状況下では、ＴＸは異物検出のための電力損失を正しく推定できない可能性があるという懸念がある。これらからＲＸは受電電力に変化があった場合、その状況に適した第３較正基準値情報をＴＸに送付することが望ましい。そこで、本実施形態では、ＲＸの温度が図７（ａ）に示されるような規定範囲から外れた場合に、ＴＸにおける較正基準値の更新が必要であると判定する。規定範囲の決め方は、ＧＰや装置の温度特性を参照に決定することが考えられる。

ＲＸは温度の上昇を検知すると（Ｓ４２９、Ｓ５１１でＹＥＳ）、受電電力を下げるために、ＴＸに対して送電出力変更指示を送出する（Ｓ４３０、Ｓ５１４）。これは、ＴＸが正しく電力損失を推定できない状況下で、充電台１０３上の異物等による発熱等の危険を避けるためである。本実施形態では第２の較正基準値に対応する５ワットまで送電出力を下げる（Ｓ４３１～Ｓ４３２、Ｓ５１５）。すなわち、ＲＸは、ＴＸからの受電電力値が第２の基準受電電力情報の受電電力値（本例では５Ｗ）になるまで、送電電力を低下させるための送電出力変更指示をＴＸに対して行う。また、

受電電力が５ワットまで下がると、ＲＸは現在の受電電力状況を反映したキャリブレーション処理を再度実施するために、較正基準値の更新要求をＴＸに送信する（Ｓ４３３、Ｓ５１６）。この更新要求を受信したＴＸは、負荷接続状態におけるＲＸからの受電電力により、第３の較正基準値の更新を実施する。更新要求の通知方法はＱｉで規定されるＧｅｎｅｒａｌ Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｐａｃｋｅｔ、Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｒｅｑｕｅｓｔなどを使用した方法が考えられるがこれに限られるものではない。新たに定義したパケットを用いて更新要求が通知されてもよい。

ＴＸは較正基準値の更新要求を受信すると（Ｓ６０８でＹＥＳ）、第３の較正基準値を初期化し（Ｓ４３４、Ｓ６０９）、ＲＸにＡＣＫを応答する（Ｓ４３５）。ＲＸとＴＸは、前述したＳ４２１～Ｓ４２７を実行することにより、第３の較正基準値を再度設定する。すなわち、ＲＸとＴＸは、送電出力変更指示、ＡＣＫ、ＮＡＫを用いて、ＴＸの送電電力を１５ワットまで増加させる（Ｓ５１７）。ＲＸは、送電出力変更指示に対するＴＸからのＮＡＫ応答により送電電力が１５ワットに達したと判断すると、ＴＸに第３の基準受電電力情報を新たに送信する（Ｓ５１８）。

ＴＸは、第３の基準受電電力情報を受信すると、ＲＸへＡＣＫを送信し（Ｓ４３７）、第３の較正基準値を再設定する。こうして、ＴＸは、第１及び第２の較正基準値と、現状の装置の温度状態下での第３の較正基準値に基づいて、当該区間における電力損失の推定値を算出することが可能となる（Ｓ６１０）。以後、ＲＸは装置温度を定期的に測定し、充電完了まで処理を継続する（Ｓ５１２、Ｓ５１３、Ｓ６０９）。

以上に記載したように、スマートフォンなどの受電装置において機器温度が変化した場合に、負荷接続状態における受電電力に基づいて設定される第３の較正基準値が更新されることにより、ＴＸの異物検出の精度を確保することができる。これによりＴＸ、ＲＸ間や、あるいはその近傍に導電性の金属片などの導電性の異物が置かれた場合に確実な検出が可能となる。

なお、上記では受電装置の温度上昇を較正基準値の更新のトリガとした場合を説明したが、これに限られるものではない。例えばスマートフォンの動作が安定し、消費電力が下がれば、装置温度も低下する。図７（ａ）で説明すると、規定範囲外にあった温度が規定範囲内の温度に戻った場合である。このような場合にも、上述した手順により第３の較正基準値を更新することで、ＴＸの異物検出の精度を確保することができる。

また、上記では、受電装置の温度に基づいて較正基準値の更新要求を発行するか否かを判断したが、これに限られるものではない。例えば、受電装置であるスマートフォンの消費電力に基づいて更新要求の要否を判断するようにしてもよい。この場合、例えば、図７（ｂ）に示すように受電装置（スマートフォン）の消費電力が既定の範囲外にある場合に、第３の較正基準値の更新が必要であると判断する。規定範囲の決め方は、例えば、温度特性を用いた場合と同様にＧＰを参照して決定することが考えられる。さらに、第２実施形態で説明するようにＴＸが較正基準値の更新の要否を判断し、ＴＸからＲＸへ更新要求の発行を要求するようにしてもよい。この場合、ＲＸは、ＴＸからこの発行要求を受信した場合にＳ５１１でＹＥＳと判断し、更新要求を通知するための処理（Ｓ５１４～Ｓ５１８）を開始する。

さらに図４ではＲＸが送付する「較正基準値の更新要求」に対して、ＡＣＫを受領しているが、仮にＡＣＫを受領できない場合は、５ワットでの充電を継続するようにしてもよい。これによりＧＰ＝１５ワットに対するキャリブレーション処理が未実施となるため、ＧＰ＝１５ワットでの送電が行われないことになる。したがって、ＴＸの異物検出の精度が悪い状態で、高い電力による送電／充電処理が実行されてしまうことを避けることができる。これはＴＸ、ＲＸ間や、あるいはその近傍に導電性の金属片などの導電性の異物が置かれた場合の事故の発生などを抑制する、という効果も期待できる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、ＲＸが較正基準値の更新の要否を判定して再キャリブレーションを実施する方法について説明した。第２実施形態では、ＴＸが較正基準値の更新の要否を判定して再キャリブレーションを実施する方法について説明する。第２実施形態におけるシステム構成は、第１実施形態（図１）と同様である。また、第２実施形態による送電装置１０２（ＴＸ）では、第１実施形態で示した構成（図３）において、ＴＸの装置温度を定期的に測定する測定部３１１が用いられる。

第２実施形態に係るＲＸとＴＸは、第１実施形態と同様にＷＰＣ規格に基づく送受電制御のための通信と、機器認証のための通信とを行う。図８は第２実施形態によるＲＸとＴＸの無線電力伝送の手順を示すシーケンス図である。図９は、第２実施形態によるＲＸの動作例を説明するフローチャートである。図１０は、第２実施形態によるＲＸの動作例を説明するフローチャートである。なお、ＴＸの充電台１０３へのＲＸの載置から、ＴＸとＲＸの通信により第１～第３の較正基準値の設定および送電の開始までの処理は第１実施形態と同様である（図４のＳ４０１～Ｓ４２８、図５のＳ５０１～Ｓ５１０、図６のＳ６０１～Ｓ６０７）。図８では、図４に示したフローのうち、ＧＰ＝１５ワットでの送電処理を開始した後、較正基準値の再設定が開始されるまでの処理（Ｓ４２８～Ｓ４３５に置き換わる処理）が示されている。

第１実施形態で説明したように、ＲＸは、ＴＸからの送電により充電を行っている間（Ｓ４２８）、使用状況によって機器温度が上昇する。その結果、ＲＸに接触するＴＸの温度も上昇する。この温度上昇はＴＸ、ＲＸの部品特性に変化を生じさせ、ＲＸの受電電力、ＴＸの電力損失の推定に影響を与える。従ってこのような状況下では、ＴＸは異物検出のための電力損失を正しく推定できない可能性があるという懸念がある。以下、ＴＸ側にて温度上昇を検知することでこの課題の対処する方法に関して説明する。

ＴＸでは、測定部３１１が定期的に測定する装置温度（例えば、充電台１０３に載置されたＲＸの温度）の上昇を検知すると（Ｓ８０２、Ｓ１００１）、ＲＸからの給電要求に対して、提供電力を低減（Ｓ８０３、Ｓ１００２）。これは、ＴＸが正しく電力損失を推定できない状況下で、充電台１０３上の異物等による発熱等の危険を避けるためである。第２実施形態では、第２の較正基準値が取得された電力値（５ワット）まで下げる。ＴＸは、図７（ａ）に示すように、装置温度が既定の範囲内にあるかに基づいて温度の上昇を判断する。規定範囲の決め方は、ＧＰを参照して決定することが考えられる。

一方、ＲＸは、ＴＸからの受電電力値を示す受電電力情報を定期的にＴＸに送付しており（Ｓ８０４、Ｓ９０１）、ＴＸでは、この受電電力情報と較正基準値に基づいて電力損失が検知される。ＴＸは、低減された提供電力に対応する受電電力情報を受信すると（Ｓ１００３でＹＥＳ）、較正基準値の再設定が必要であることを示す情報を含む応答をＲＸに送信する（Ｓ８０５、Ｓ１００４）。較正基準値の再設定が必要であることを示す情報は、例えば、「再キャリブレーションが必要であること」または「ＴＸの装置温度が上昇していること」などを示す情報であってもよい。なお、ＲＸに較正基準値の更新要求を発行させるための情報であり、以下、発行要求とも称する。発行要求を含む応答を受信したＲＸは（Ｓ９０２でＹＥＳ）、キャリブレーション処理を再度実施することにより第３の較正基準値を更新することを要求する更新要求をＴＸに送信する（Ｓ４３３、Ｓ９０３）。以後の処理は第１実施形態と同様である。更新要求を受信したＴＸは、第１実施形態と同様の手順で第３の較正基準値を更新する（Ｓ６０８～Ｓ６１０）

以上に記載したように、第２実施形態によれば、受電装置（例えば、スマートフォン）の機器温度に変化が発生した場合に、その温度をＴＸ側で検知することができる。これにより、ＲＸの温度変化に対して第１実施形態と同様の処理を行うことができ、ＴＸ、ＲＸ間や、あるいはその近傍に導電性の金属片などの導電性の異物が置かれた場合に確実な検出が可能となる。

なお、Ｓ８０２、Ｓ１００１では、ＴＸの測定部３１１が測定した温度に基づいて再キャリブレーションおよび較正基準値の更新を開始するが、これに限られるものではない。例えば、測定部２１２が測定した温度に基づいてＲＸが較正基準値の更新が必要と判定した場合に、その旨をＴＸに通知し、ＴＸはこの通知をトリガとして再キャリブレーションおよび較正基準値の更新を開始するようにしてもよい。或いは、ＲＸから温度に関する情報を定期的に受信し、受信した温度に基づいて再キャリブレーションを開始するか否かを判定するようにしてもよい。

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。

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。

１０１：スマートフォン、２０１：制御部、２０２：バッテリ、２０３：受電部、２０４：検出部、２０５：受電コイル、２０６：通信部、２１２：測定部

Claims (18)

1. 受電装置であって、
   送電装置から受電する受電手段と、
   受電された受電電力に関する情報を、前記送電装置に送信する送信手段と、
   前記送電装置とのネゴシエーションにより電力を決定する決定手段と、
   前記ネゴシエーションにより決定された電力に対して得られる前記受電電力に関する前記情報に基づいて前記送電装置により生成される基準値であって、前記送電装置により前記受電装置とは異なる物体を検出するために用いられる前記基準値を更新する必要があるかを、前記決定された電力に基づく受電中に判定する判定手段と、
   前記基準値の更新が必要と判定された場合、前記決定された電力のための前記基準値の更新を前記送電装置に要求する要求手段と、を有することを特徴とする受電装置。
2. 前記判定手段は、前記受電装置の状態が所定の条件を満たす場合に、前記基準値の更新が必要と判定することを特徴とする請求項１に記載の受電装置。
3. 前記判定手段は、前記受電装置に関して測定された温度が規定範囲外である場合に、前記受電装置の状態が前記所定の条件を満たすと判定することを特徴とする請求項２に記載の受電装置。
4. 前記判定手段は、前記受電装置における消費電力が規定範囲外である場合に、前記受電装置の状態が前記所定の条件を満たすと判定することを特徴とする請求項２に記載の受電装置。
5. 前記判定手段は、前記送電装置から、前記基準値の更新の要求を通知することが要求された場合に、前記基準値の更新が必要であると判定することを特徴とする請求項１に記載の受電装置。
6. 前記判定手段により前記基準値の更新が必要と判定された場合に、前記送電装置に対して送電出力を低下させるように指示を行う指示手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の受電装置。
7. 前記要求手段は、前記指示手段の指示により前記送電装置からの受電電力が第１の値に低下した後に、前記基準値の更新を前記送電装置に要求することを特徴とする請求項６に記載の受電装置。
8. 送電装置であって、
   受電装置へ無線で送電を行う送電手段と、
   前記受電装置とのネゴシエーションにより電力を決定する決定手段と、
   送電電力値と、前記受電装置から受信される受電電力情報であって、前記ネゴシエーションにより決定された電力に関して前記受電装置により取得される前記受電電力情報により特定される受電電力値とに基づいて、前記受電装置とは異なる物体の検出に用いられる基準値を取得する取得手段と、
   前記基準値を記憶する記憶手段と、
   前記受電装置から、前記ネゴシエーションにより決定された電力に対する前記基準値の更新要求を受信する受信手段と、
   前記更新要求に応じて、前記ネゴシエーションにより決定された電力に関して前記受電装置により取得され、前記受電装置から受信される前記受電電力情報に基づいて、前記記憶手段に記憶された前記基準値を更新する更新手段と、を有することを特徴とする送電装置。
9. 前記記憶手段に記憶された前記基準値の更新の要否を判断する判断手段と、
   前記判断手段により前記基準値の更新が必要であると判断された場合に、前記受電装置に前記更新要求の発行を要求する要求手段と、をさらに有することを特徴とする請求項８に記載の送電装置。
10. 前記判断手段は、測定された温度が規定範囲外である場合に、前記基準値の更新が必要であると判断することを特徴とする請求項９に記載の送電装置。
11. 前記判断手段により前記基準値の更新が必要であると判断された場合に、前記受電装置への送電電力を第１の値へ低下させる送電制御手段をさらに有することを特徴とする請求項９または１０に記載の送電装置。
12. 前記送電制御手段は、前記送電電力を前記第１の値に低下させた後、前記送電電力を上昇させ、
    前記更新手段は、前記送電電力を上昇させた後の送電電力値と前記受電装置から受信した前記受電電力情報とに基づいて前記基準値を更新することを特徴とする請求項１１に記載の送電装置。
13. 前記送電制御手段は、前記送電電力を前記第１の値に低下させた後、前記受電電力情報により特定される受電電力値が第２の値になるまで前記送電電力を上昇させることを特徴とする請求項１２に記載の送電装置。
14. 前記更新要求の発行の要求は、前記受電装置から前記受電電力情報を受信したことに応答する信号に含まれることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の送電装置。
15. 送電装置から受電する受電手段を有する受電装置の制御方法であって、
    受電された受電電力に関する情報を、前記送電装置に送信する送信工程と、
    前記送電装置とのネゴシエーションにより保証電力を決定するネゴシエーション工程と、
    前記ネゴシエーションにより決定された電力に対して得られる前記受電電力に関する前記情報に基づいて前記送電装置により生成される基準値であって、前記送電装置により前記受電装置とは異なる物体を検出するために用いられる前記基準値を更新する必要があるかを、前記決定された電力に基づく受電中に判定する判定工程と、
    前記基準値の更新が必要と判定された場合、前記決定された電力のための前記基準値の更新を前記送電装置に要求する要求工程と、を有することを特徴とする受電装置の制御方法。
16. 受電装置へ無線で送電を行う送電手段を有する送電装置の制御方法であって、
    前記受電装置とのネゴシエーションにより電力を決定する決定工程と、
    送電電力値と、前記受電装置から受信される受電電力情報であって、前記ネゴシエーションにより決定された電力に関して前記受電装置により取得される前記受電電力情報により特定される受電電力値とに基づいて、前記受電装置とは異なる物体の検出に用いられる基準値を取得する取得工程と、
    前記基準値を記憶手段に記憶する記憶工程と、
    前記受電装置から、前記ネゴシエーションにより決定された電力に対する前記基準値の更新要求を受信する受信工程と、
    前記更新要求に応じて、前記ネゴシエーションにより決定された電力に関して前記受電装置により取得され、前記受電装置から受信される前記受電電力情報に基づいて、前記記憶手段に記憶された前記基準値を更新する更新工程と、を有することを特徴とする送電装置の制御方法。
17. コンピュータを、請求項１乃至７のいずれか１項に記載された受電装置の各手段として機能させるためのプログラム。
18. コンピュータを、請求項８乃至１４のいずれか１項に記載された送電装置の各手段として機能させるためのプログラム。

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