JPWO2013128597A1 - 非接触給電システム、給電装置、及び非接触給電システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】非接触給電において、給電装置を適切に選択して受電装置に給電が行われるようにする。【解決手段】受電装置２０は、複数の給電装置１０に、自身が給電を要求する電力である要求電力を送信し、給電装置１０は、受電装置２０から要求電力を受信すると、受信した要求電力に基づき、受電装置２０が給電装置１０を選択する際の判断基準として用いる情報である判断基準情報１７０を生成し、生成した判断基準情報１７０を受電装置２０に送信し、受電装置２０は、判断基準情報１７０を受信し、判断基準情報１７０に基づき自身が給電を受ける給電装置１０を選択し、選択した給電装置１０に給電開始要求を送信し、給電装置１０は、給電開始要求を受信すると受電装置２０への給電を開始する。

Description

この発明は、非接触給電システム、給電装置、受電装置、及び非接触給電システムの制御方法に関し、とくに給電装置を適切に選択して受電装置に給電が行われるようにするための技術に関する。

特許文献１には、ワイヤレス給電装置から送出される電界、磁界、電磁界のいずれかを含む電力信号を受信するための受信コイルと、受信コイルに接続され、その内部の各スイッチのオン、オフ状態が、第１状態と第２状態で切りかえ可能に構成されたブリッジ回路と、給電装置から送出される、第１状態と第２状態の切りかえの周波数情報および位相情報の少なくとも一方を含む制御信号を受信する受信機と、ブリッジ回路の第１状態と第２状態を、制御信号に応じて切りかえる制御部とを備えるワイヤレス受電装置が記載されている。

特許文献２には、電気エネルギーを動力源として利用する機器に搭載された受電側アンテナと、給電側アンテナから受電側アンテナへ共振周波数に合わせるように交流電力を給電側アンテナに供給する交流電力ドライバとを備え、上記機器が給電側アンテナの給電可能エリア内に進入したことを検出した場合に電力供給を開始する非接触給電システムが記載されている。

特開２０１１−２４４６８４号公報 特開２０１１−２３４５６５号公報

昨今、無線電力伝送により給電を行う非接触給電に関する技術が注目されており、総務省においても、２０１５〜２０２０年を目標として、電化製品のワイヤレス化に向けた検討が進められている。このため、今後は非接触給電に対応した電化製品（受電装置）が急速に普及し、これらの受電装置に対して給電を行うための給電装置が家庭や企業等の各所に設けられることが予想される。

ここでハンドオーバーなどを目的として複数の給電装置が隣接して配置される場合には、隣接する給電装置の夫々が給電可能な範囲（以下、給電エリアと称する。）が給電エリアの境界付近などにおいて重複する場合が想定される。このため、受電装置が重複する給電エリア内に存在する場合には、受電装置の状況や給電装置の状況に応じて、給電装置を適切に選択して受電装置に給電が行われるようにするための仕組みが必要となる。

本発明はこのような背景に鑑みてなされたもので、給電装置を適切に選択して受電装置に給電が行われるようにすることが可能な、非接触給電システム、給電装置、受電装置、及び非接触給電システムの制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明のうちの一つは、受電装置と、前記受電装置に対して給電を行う複数の給電装置とを含んで構成される非接触給電システムであって、前記受電装置は、前記給電装置に自身が給電を要求する電力である要求電力を送信し、前記給電装置は、前記受電装置から前記要求電力を受信すると、受信した前記要求電力に基づき、前記受電装置が前記給電装置を選択する際の判断基準として用いる情報である判断基準情報を生成し、生成した前記判断基準情報を前記受電装置に送信し、前記受電装置は、前記判断基準情報を受信し、前記判断基準情報に基づき自身が給電を受ける前記給電装置を選択し、選択した前記給電装置に給電開始要求を送信し、前記給電装置は、前記給電開始要求を受信すると前記受電装置への給電を開始する。

本発明によれば、受電装置が、給電装置の夫々が要求電力に基づき生成する判断基準情報に基づき給電を受ける給電装置を選択するので、給電装置を適切に選択して受電装置に給電が行われるようにすることができる。

本発明のうちの他の一つは、上記非接触給電システムであって、前記受電装置の現在位置を取得する位置情報提供装置と通信可能に接続し、前記給電装置は、前記位置情報提供装置から前記受電装置の現在位置を取得し、取得した前記現在位置に基づき、自身から前記受電装置までの間の距離を求め、求めた距離に対応する、前記受電装置に電力を送信する際の伝送効率を求め、受信した前記要求電力と求めた前記伝送効率とに基づき前記判断基準情報を生成し、生成した前記判断基準情報を前記受電装置に送信する。

本発明によれば、給電装置は、受電装置に電力を送信する際の伝送効率を求め、求めた伝送効率と、要求電力とに基づき判断基準情報を生成するので、受電装置は、要求電力及び伝送効率に基づき給電を受けるのに適切な給電装置を選択することができる。

本発明のうちの他の一つは、上記非接触給電システムであって、前記位置情報提供装置は、前記受電装置から送信されてくる無線信号である位置標定信号を受信する、互いに隣接して配置された複数のアンテナを有し、受信した前記位置標定信号の位相差に基づき、自身からみた前記受電装置が存在する方向αを求め、求めた前記方向αに基づき当該受電装置の現在位置を求める。

本発明によれば、受電装置の現在位置を正確に取得することができるので、給電装置は受電装置に電力を送信する際の伝送効率を正確に求めることができ、受電装置は給電を受けるのに適切な給電装置を選択して給電を受けることができる。

本発明のうちの他の一つは、上記非接触給電システムであって、前記給電装置は、前記伝送効率が予め設定された閾値を超えているか否かを判断し、前記判断の結果に基づき前記判断基準情報を生成し、前記受電装置は、前記生成した判断基準情報に基づき前記給電装置の選択を行う。

本発明によれば、受電装置は、伝送効率が閾値を超えているか否かに基づき給電装置を選択することができるので、受電装置は給電を受けるのに適切な給電装置を選択して給電を受けることができる。

本発明のうちの他の一つは、上記非接触給電システムであって、前記給電装置は、前記位置情報提供装置から取得した前記受電装置の現在位置に基づく前記受電装置の移動履歴を記憶し、前記移動履歴に基づき前記判断基準情報を生成し、前記受電装置は、前記生成した判断基準情報に基づき前記給電装置の選択を行う。

本発明によれば、受電装置は、自身の移動履歴に基づき給電装置が生成した判断基準に基づき給電を受ける給電装置を選択するので、受電装置は給電を受けるのに適切な給電装置を選択して給電を受けることができる。

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、給電装置を適切に選択して受電装置に給電が行われるようにすることができる。

非接触給電システム１の構成を示す図である。 給電装置１０のハードウエア構成を示す図である。 給電装置１０が備える主な機能を示す図である。 受電装置２０のハードウエア構成を示す図である。 受電装置２０が備える主な機能を示す図である。 位置標定信号６００の構成を示す図である。 給電装置１０と受電装置２０との位置関係（高さ及び距離を示す変数のとり方）を説明する図である。 給電装置１０のアンテナ群１４２と受電装置２０の関係を示す図である。 給電装置１０と受電装置２０の位置関係（高さ、距離、角度を示す変数のとり方）を示す図である。 給電処理Ｓ１０００を説明するフローチャートである。 給電処理Ｓ１０００を説明するフローチャートである。 要求電力情報１２００のデータ構造を示す図である。 判断基準情報１７０のデータ構造を示す図である。 判断基準情報送信処理Ｓ１４００の詳細を説明するフローチャートである。 判断基準情報管理テーブル２５０の一例を示す図である。 給電開始要求１６０のデータ構造を示す図である。

以下、発明を実施するための形態について図面とともに説明する。

図１に本実施形態として説明する非接触給電システム１の概略的な構成を示している。同図に示すように、非接触給電システム１は、一つ以上の受電装置２０、及び受電装置２０に対して非接触給電を行う複数の給電装置１０（１）、１０（２）、１０（３）・・・を含む。同図に示すように、各給電装置１０（１）、１０（２）、１０（３）・・・には、配電線等の電気回路３（１）、３（２）、３（３）・・・を通じて商用電力系統等に接続された分電盤２から駆動電力が供給される。

受電装置２０は、例えば、携帯電話機、携帯情報端末、小型家電機器、電気自動車等である。給電装置１０は、受電装置２０が利用される環境（受電装置２０の利用者が出入りする室内、受電装置２０の利用者が通行する屋外等）に設けられる。

図２に給電装置１０のハードウエア構成を示している。同図に示すように、給電装置１０は、電源装置１１、給電電力供給回路１２、給電素子１３、位置情報提供装置１４、通信回路１５、中央処理装置１６、記憶装置１７、入力装置１８、表示装置１９、及び計時回路５１を備える。尚、位置情報提供装置１４は、給電装置１０と一体的に構成されていてもよいし、給電装置１０とは別体に設けられていてもよい。

電源装置１１は、例えば、スイッチング方式やリニア方式の電源であり、給電装置１０の構成要素を駆動するための電力を供給する。

給電電力供給回路１２は、ドライバ回路（ゲートドライバ、ハーフブリッジドライバ等）を含み、電源装置１１から供給される電力に基づき、給電素子１３に供給する所定周波数の駆動電流を生成する。

給電素子１３は、受電装置２０に給電電力を供給するための磁界、電界、もしくは電磁界を発生する。例えば、上記非接触給電が磁界方式（磁界結合方式、磁気共鳴方式）で行われる場合、給電素子１３はコイル等の誘導性素子である。また例えば上記非接触給電が電界方式（電界結合方式、電界共鳴方式）で行われる場合、給電素子１３はコンデンサ等の容量性素子である。また例えば上記非接触給電が電磁波方式で行われる場合、給電素子１３はアンテナである。

位置情報提供装置１４は、切替スイッチ１４１及びアンテナ群１４２を備えており、後述する位置標定に用いる無線信号（以下、位置標定信号６００と称する。）を受電装置２０から受信する。

通信回路１５は、受電装置２０、他の給電装置１０、分電盤２（もしくは分電盤２に設けられたスマートメータ）との間で、通信手段（無線ＬＡＮ（ＬＡＮ：Local Area Network）、規格IEEE 802.15.1による無線通信、規格IEEE 802.15.4による無線通信、ＩｒＤＡ（Infrared Data Association）、電力線通信（PLC:Power Line Communication）等）を介して、有線通信もしくは無線通信を行う。尚、給電装置１０と受電装置２０との間の通信は、給電信号を変調（Modulation）することにより、即ち伝達する情報を給電信号に含ませることにより行ってもよい。

中央処理装置１６は、ＣＰＵやＭＰＵなどを用いて構成されており、給電装置１０の統括的な制御を行う。記憶装置１７は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ等を用いて構成されており、プログラムやデータを記憶する。入力装置１８は、例えば、タッチパネルやテンキー等であり、ユーザの操作入力に応じてデータの入力を受け付ける。表示装置１９は、液晶パネルや有機ＥＬパネル等である。計時回路５１は、例えば、ＲＴＣ（Real Time Clock）を用いて構成されており、現在日時等の日時情報（タイムスタンプ）を生成する。

図３に給電装置１０が備える主な機能を示している。同図に示すように、給電装置１０は、受電装置位置標定部１８１、移動履歴記憶部１８２、伝送効率算出部１８３、電気回路利用率取得部１８４、要求電力情報受信部１８５、判断基準情報生成部１８６、判断基準情報送信部１８７、給電開始要求受信部１８８、給電開始処理部１８９、及び給電エリア記憶部１９０を備える。尚、これらの機能は、給電装置１０のハードウエアによって、もしくは、給電装置１０の中央処理装置１４が、記憶装置１５に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。

このうち受電装置位置標定部１８１は、位置情報提供装置１４から受電装置２０の現在位置を取得する。尚、位置情報提供装置１４の詳細については後述する。

移動履歴記憶部１８２は、位置情報提供装置１４から取得した受電装置２０の現在位置に基づく受電装置２０の移動履歴を記憶する。移動履歴記憶部１８２は、受電装置２０の移動履歴を、例えば、二次元座標系で表される受電装置２０の位置情報とその位置情報が取得された時刻とを対応づけたデータとして記憶する。

伝送効率算出部１８３は、受電装置位置標定部１８１が取得した受電装置２０の現在位置に基づき当該給電装置１０から受電装置２０までの間の距離を求め、求めた距離に基づき受電装置２０に電力を送信する際の伝送効率ηを求める。

電気回路利用率取得部１８４は、給電装置１０が接続されている各電気回路３（１）、３（２）・・・の利用率ｒ（１）、ｒ（２）・・・を取得する。利用率ｒは、例えば、最大供給可能電流値（安全率を加味した電流値）に対する、その電気回路３を現在流れている電流値の割合で表される。尚、電気回路利用率取得部１８４は、例えば、同じ電気回路３に接続している他の電気製品（他の給電装置１０を含む）との間で夫々が現在消費している電流値を情報交換することにより、各電気回路３（１）、３（２）・・・の利用率ｒ（１）、ｒ（２）・・・を取得する。また電気回路利用率取得部１８４は、例えば、前述した通信手段を介して分電盤２（もしくは分電盤２に設けられたスマートメータ等）と通信し、分電盤２（もしくは分電盤２に設けられたスマートメータ等）から各電気回路３（１）、３（２）・・・の利用率ｒ（１）、ｒ（２）・・・を取得する。

要求電力情報受信部１８５は、受電装置２０から送信されてくる、後述する要求電力情報１２００を受信する。

判断基準情報生成部１８６は、受電装置２０が給電装置１０を選択する際の判断基準として用いる情報（以下、判断基準情報１７０と称する。）を生成する。判断基準情報１７０の詳細については後述する。

判断基準情報送信部１８７は、判断基準情報生成部１８６が生成した判断基準情報１７０を受電装置２０に送信する。

給電開始要求受信部１８８は、受電装置２０から送信されてくる給電開始要求を受信する。

給電開始処理部１８９は、給電開始要求受信部１８８が給電開始要求を受信すると、受電装置２０への非接触給電を開始する。

給電エリア記憶部１９０は、給電エリアを特定する情報（以下、給電エリア情報と称する。）を記憶する。給電エリア情報は、例えば、二次元座標系で表される。

図４に受電装置２０のハードウエア構成を示している。同図に示すように、受電装置２０は、起電力発生回路２１、負荷２２、位置標定信号送信装置２３、消費電力計測回路２４、通信回路２５、中央処理装置２６、記憶装置２７、入力装置２８、表示装置２９、及び蓄電装置３０を備える。

起電力発生回路２１は、受電側コイル等の受電素子２１１を用いて構成される。起電力発生回路２１には、給電装置１０から送られてくる磁界、電界、もしくは電磁界によって起電力が発生する。起電力発生回路２１に発生した起電力は、受電装置２０が備えるハードウエアの駆動電力や蓄電装置３０の充電電力として利用される。

負荷２２は、例えば受電装置２０が電化製品である場合、利用者に対して当該電化製品が提供するサービスの実現に寄与するハードウエアであり、例えば受電装置２０が携帯電話機であれば負荷２２は携帯電話機の通話機能を実現するハードウエア（受信回路、送信回路等）である。

位置標定信号送信装置２３は、後述する位置標定信号６００の送信回路と位置標定信号６００を送信するアンテナ２３１とを含む。

消費電力計測回路２４は、受電装置２０のハードウエアの現在の消費電力を計測する。消費電力には、例えば、中央処理装置２６や通信回路２５の駆動電力、負荷２２の駆動電力、蓄電装置３０を充電電力等が含まれる。

通信回路２５は、給電装置１０との間での、通信手段（無線ＬＡＮ、規格IEEE 802.15.1による無線通信、規格IEEE 802.15.4による無線通信、ＩｒＤＡ等）を介した無線通信を実現する回路である。

中央処理装置２６は、ＣＰＵやＭＰＵなどを用いて構成されており、受電装置２０の統括的な制御を行う。記憶装置２７は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ等を用いて構成されており、プログラムやデータを記憶する。入力装置２８は、キーボードやタッチパネル等である。表示装置２９は液晶パネル等である。

蓄電装置３０は、二次電池（リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等）や容量素子（電気二重層コンデンサ等）などの蓄電池と、起電力発生回路２１に発生した起電力に基づく電流を蓄電池に供給するための整流回路、平滑回路、ＤＣ／ＡＣコンバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの給電回路を含む。尚、受電装置２０は、必ずしも蓄電装置３０を備えていなくてもよい。例えば、受電装置２０は、起電力発生回路２１に発生した起電力に基づく電流を負荷２２に直接供給するように構成されていてもよい。

図５に受電装置２０が備える主な機能を示している。同図に示すように、受電装置２０は、位置標定信号送信部２３１、要求電力情報送信部２３２、判断基準情報受信部２３３、給電装置選択部２３４、及び給電開始要求送信部２３５を備える。尚、これらの機能は、受電装置２０のハードウエアによって、もしくは、受電装置２０の中央処理装置２６が、記憶装置２７に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。

このうち位置標定信号送信部２３１は、位置標定信号送信装置２３を制御してアンテナ２３１から位置標定信号６００を送信する。

要求電力情報送信部２３２は、後述する要求電力情報１２００を生成し、これを給電装置１０に送信する。

判断基準情報受信部２３３は、給電装置１０から送信されてくる判断基準情報１７０を受信する。判断基準情報１７０の詳細については後述する。

給電装置選択部２３４は、給電装置１０から送信されてきた判断基準情報１７０に基づき、自身が給電を受ける給電装置１０を選択する。

給電開始要求送信部２３５は、給電装置選択部２３４が選択した給電装置１０に給電開始要求を送信する。

また同図に示すように、受電装置２０は、判断基準情報管理テーブル２５０を記憶している。判断基準情報管理テーブル２５０の詳細については後述する。

＜位置標定の仕組み＞
次に受電装置２０の現在位置を標定する仕組みについて説明する。尚、以下の説明の前提として、受電装置２０は、十分に短い時間間隔で繰り返し（例えば周期的に）、スペクトル拡散された無線信号からなる位置標定信号６００をアンテナ２３１から送信するものとする。また給電装置１０は、アンテナ群１４２を構成している複数のアンテナを十分に短い周期で切り換えながら、受電装置２０から送られてくる位置標定信号６００を受信するものとする。

図６に位置標定信号６００の構成を示している。同図に示すように、位置標定信号６００には、制御信号６１１、測定信号６１２、及び端末情報６１３などの信号や情報が含まれる。

このうち制御信号６１１は、変調波や各種の制御信号を含む。測定信号６１２は、数ｍ秒程度の無変調波（例えば、給電装置１０に対する受電装置２０が存在する方向や給電装置１０に対する受電装置２０までの相対距離の検出に用いる信号（例えば２０４８チップの拡散符号））を含む。端末情報６１３は、受電装置２０の夫々に割り当てられた識別子（受電装置ＩＤ）を含む。

図７に給電装置１０と受電装置２０の位置関係（高さ及び距離を示す変数のとり方）を示している。この例では、受電装置２０が平面Ｚから高さｈ（ｍ）の位置に存在し、給電装置１０が平面Ｚから高さＨ（ｍ）の位置に固定されている。給電装置１０の直下から受電装置２０までの平面Ｚ上の直線距離はＬ（ｍ）である。

図８に給電装置１０のアンテナ群１４２と受電装置２０の関係を示している。同図に示すように、この例では、アンテナ群１４２は、位置標定信号６００の１波長以下の間隔（例えば、位置標定信号６００が２．４ＧＨｚ帯の電波である場合は１波長（１２．５ｃｍ）以下の間隔）で平面的に略正方形状に等間隔で隣接して配置された４つの円偏波指向性アンテナ１４２ａ〜１４２ｄで構成されている。

同図において、アンテナ群１４２の高さ位置における水平方向とアンテナ群１４２に対する受電装置２０の方向とのなす角をΦとすれば、これらの間には次の関係がある。
Φ＝ａｒｃＴａｎ(Ｄ（ｍ）/Ｌ（ｍ）)=ａｒｃＳｉｎ(ΔＬ（ｃｍ）/６（ｃｍ））

尚、ΔＬ（ｃｍ）は、アンテナ群１４２を構成しているアンテナのうち、特定の２つのアンテナと受電装置２０との間の伝搬路長差（経路差）である。

ここで４つのアンテナ１４２ａ〜１４２ｄのうち、特定の２つのアンテナ１４２で受信される位置標定信号６００の位相差をΔθとすれば、次の関係がある。
ΔＬ（ｃｍ）＝Δθ／（２π／λ（ｃｍ））

ここで例えば位置標定信号６００が２．４ＧＨｚ帯の電波（波長λ＝１２．５（ｃｍ））である場合は
Φ＝ａｒｃＳｉｎ（Δθ／π）
となり、測定可能範囲（−π／２＜Δθ＜π／２）においてΦ＝Δθ（ラジアン）となり、位相差Δθから受電装置２０が存在する方向Φを特定することができる。

尚、図９に示すように、給電装置１０のアンテナ群１４２の高さをＨ（ｍ）、受電装置２０の高さをｈ（ｍ）、給電装置１０の直下の平面Ｚ上の位置を原点として平面Ｚ上に直交座標（Ｘ、Ｙ）を設定し、上記方向Φから求まる、給電装置１０から受電装置２０の方向とＸ軸とがなす角をΔΦ（ｘ）、給電装置１０から受電装置２０の方向とＹ軸とがなす角をΔΦ（ｙ）とすれば、原点に対する受電装置２０の位置は次式から求めることができる。
Δｄ（ｘ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（ΔΦ（ｘ））
Δｄ（ｙ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（ΔΦ（ｙ））

そして給電装置１０から平面Ｚに下ろした垂線が平面Ｚと交わる点を原点（Ｘ１，Ｙ１）とすれば、受電装置２０の現在位置（Ｘｘ，Ｙｙ）は次式から求めることができる。
Ｘｘ＝Ｘ１＋Δｄ（ｘ）
Ｙｙ＝Ｙ１＋Δｄ（ｙ）

以上に説明した位置標定の方法については、例えば、特開２００４−１８４０７８号公報、特開２００５−３５１８７７号公報、特開２００５−３５１８７８号公報、及び特開２００６−２３２６１号公報等に詳述されている。

＜処理説明＞
次に、受電装置２０が給電装置１０から非接触給電を受ける際に、受電装置２０と給電装置１０との間で行われる処理（以下、給電処理Ｓ１０００と称する。）について、図１０及び図１１に示すフローチャートとともに給電処理Ｓ１０００について説明する。

図１０に示すように、まず受電装置２０から給電要求が送信される（Ｓ１０１１）。給電装置１０は、受電装置２０から給電要求を受信すると、位置標定信号６００の送信要求を送信し（Ｓ１０２１、Ｓ１０２２）、位置標定信号６００の受信を所定時間待機する（Ｓ１０２３）。

給電装置１０は、所定時間内に位置標定信号６００を受信できなかった場合（タイムアウトした場合）（Ｓ１０２３：ＹＥＳ）、給電装置１０は、エラーカウントａに１を加える（Ｓ１０５１）。

また給電装置１０は、エラーカウントａが許容回数（エラーカウントａについて予め設定された許容回数）を超えているか否かを判断し（Ｓ１０５２）、エラーカウントａが許容回数を超えている場合（Ｓ１０５２：ＮＯ）、受電装置２０からの位置標定信号６００の待機を中止する。また後述するＳ１０３３の処理にて受電装置２０に給電を開始している場合、給電装置１０はその給電を停止する。

尚、上記エラーカウントａが許容回数を超えるような場合、即ち受電装置２０から位置標定信号６００を受信できないケースとしては、受電装置２０に何らかの障害が発生している場合、受電装置２０が給電要求を送信（Ｓ１０１１）した後、受電装置２０が給電装置１０から離れた場所に移動した場合などがある。

受電装置２０は、上記送信要求を受信すると（Ｓ１０１２）、位置標定信号６００を送信する（Ｓ１０１３）。

給電装置１０は、所定時間内に受電装置２０から位置標定信号６００を受信すると（Ｓ１０２３：ＮＯ、Ｓ１０２４）、エラーカウントａをリセットし（Ｓ１０２５）、受信した位置標定信号６００を用いて受電装置２０の現在位置を標定する（Ｓ１０２６）。尚、受電装置２０は、標定した受電装置２０の現在位置と現在時刻とを対応づけたデータを移動履歴として記憶する。

給電装置１０は、Ｓ１０２６で取得した受電装置２０の現在位置に基づき、受電装置２０が現在、給電エリア内に存在するか否かを判断する（Ｓ１０２７）。

受電装置２０が現在、給電エリア内に存在する場合は（Ｓ１０２７：ＹＥＳ）Ｓ１０２８に進む。一方、受電装置２０が現在、給電エリア内に存在しない場合は（Ｓ１０２７：ＮＯ）給電処理Ｓ１０００は終了する。

Ｓ１０２８では、給電装置１０は、Ｓ１０２６で取得した受電装置２０の現在位置に基づき自身と受電装置２０との間の距離を求め、求めた距離から、受電装置２０に電力を送信する際の伝送効率ηを求める。例えば、給電装置１０は、給電装置１０と受電装置２０との間の結合係数（ｋ）（ｋは距離に応じて定まる）とＱ値との乗算値Ｓに基づき、次式から伝送効率ηを求める。
η＝（（１＋Ｓ＾２）＾（１／２）×（Ｓ＾２））／（（（１＋（１＋Ｓ＾２）＾（１／２））×（Ｓ＾２））＋（（１＋（１＋Ｓ＾２）＾（１／２））＾２））

一方、受電装置２０は、位置標定信号６００を送信（Ｓ１０１３）した後、要求電力Ｐを生成し、生成した要求電力Ｐを設定した要求電力情報１２００を給電装置１０に送信する（Ｓ１０１４）。尚、受電装置２０は、例えば、受電装置２０の現在の消費電力に基づき要求電力Ｐを生成する。その後、受電装置２０は、給電装置１０からの判断基準情報１７０の受信を所定時間待機する。

図１２に受電装置２０が送信する要求電力情報１２００のデータ構造を示している。同図に示すように、要求電力情報１２００は、受電装置ＩＤ１２１１、要求電力１２１２、及び周波数１２１３の各項目に対応する情報を含む。

このうち受電装置ＩＤ１２１１には、受電装置２０の夫々に割り当てられている識別子（受電装置ＩＤ）が設定される。要求電力１２１２には、要求電力Ｐが設定される。周波数１２１３には、その受電装置２０が給電を受ける際に使用するチャンネル（給電電力の周波数（例えば共振周波数））が設定される。

図１０に戻り、給電装置１０は、要求電力情報１２００を受信すると（Ｓ１０２９）、判断基準情報１７０を生成し、これを受電装置２０に送信する（図１１のＳ１４００。この処理を以下、判断基準情報送信処理Ｓ１４００と称する。）。

図１３に判断基準情報１７０のデータ構造を示している。同図に示すように、判断基準情報１７０は、給電装置ＩＤ１７１、要求電力判断基準１７２、伝送効率判断基準１７３、移動履歴判断基準１７４、及び回路利用率判断基準１７５の各項目に対応する情報を含む。

このうち給電装置ＩＤ１７１には、当該判断基準情報１７０を生成した給電装置１０の識別子（以下、給電装置ＩＤと称する。）が設定される。

要求電力判断基準１７２には、受電装置２０が送信してきた要求電力情報１２００の要求電力１２１２に設定されている要求電力Ｐに基づく判断基準が設定される。

また伝送効率判断基準１７３には、伝送効率ηに基づく判断基準が設定される。

また移動履歴判断基準１７４には、受電装置２０の移動履歴に基づく判断基準が設定される。

回路利用率判断基準１７５には、電気回路３の利用率ｒに基づく判断基準が設定される。

図１４に図１１の判断基準情報送信処理Ｓ１４００の詳細を示している。以下、同図とともに判断基準情報送信処理Ｓ１４００について説明する。

同図に示すように、まず給電装置１０は、要求電力Ｐと、Ｓ１０２８で求めた伝送効率ηとに基づき、要求電力Ｐ／（η−α）（但しαは余裕量）が予め設定された閾値を超えているかを判断する（Ｓ１４３１）。

要求電力Ｐ／（η−α）が予め設定された閾値（例えば、給電装置１０の給電能力に応じて設定される最大許容値）以下である場合（Ｓ１４３１：ＹＥＳ）、給電装置１０は、判断基準情報１７０の要求電力判断基準１７２に「オン」を設定する（Ｓ１４３２）。その後はＳ１４３５に進む。

一方、要求電力Ｐ／（η−α）が上記閾値を超えている場合（Ｓ１４３１：ＮＯ）、給電装置１０は、判断基準情報１７０の要求電力判断基準１７２に「オフ」を設定する（Ｓ１４３３）。その後はＳ１４３５に進む。

Ｓ１４３５では、給電装置１０は、Ｓ１０２８で求めた伝送効率ηが許容範囲内にあるか否かを判断する。具体的には、給電装置１０は、Ｓ１０２８で求めた伝送効率ηに、所定の比率（例えば、給電装置１０と受電装置２０の間の距離を算出する際に生じる誤差、消費電力計測回路２４の測定精度、気圧、又は気温等に基づき決定される比率）を乗算した値を予め設定された閾値と比較することにより、伝送効率ηが許容範囲内にあるか否かを判断する。

伝送効率ηが許容範囲内にある場合（Ｓ１４３５：ＹＥＳ）、給電装置１０は、判断基準情報１７０の伝送効率判断基準１７３に「オン」を設定する（Ｓ１４３６）。その後はＳ１４３９に進む。

一方、伝送効率ηが許容範囲内にない場合（Ｓ１４３５：ＮＯ）、給電装置１０は、判断基準情報１７０の伝送効率判断基準１７３に「オフ」を設定する（Ｓ１４３７）。その後はＳ１４３９に進む。

Ｓ１４３９では、給電装置１０は、受電装置２０が移動する可能性があるか否かを判断する。具体的には、例えば、給電装置１０は、所定期間における受電装置２０の移動履歴を参照し、当該所定期間におけるその受電装置２０の移動距離が所定の閾値以下であるか否かにより、受電装置２０が移動する可能性があるか否かを判断する。

給電装置１０が、受電装置２０が移動する可能性があると判断した場合は（Ｓ１４３９：ＹＥＳ）Ｓ１４４０に進む。一方、給電装置１０は、受電装置２０が移動する可能性がないと判断した場合（Ｓ１４３９：ＮＯ）、判断基準情報１７０の移動履歴判断基準１７４に「オン」を設定する（Ｓ１４４１）。その後はＳ１４４３に進む。

Ｓ１４４０では、給電装置１０は、自身が受電装置２０に給電を行った際、その給電期間中、受電装置２０が常に自身の給電エリア内にあるか否かを判断する。例えば給電装置１０は、受電装置２０の移動履歴に基づき、現在から所定時間後までに受電装置２０が存在する範囲を予測し（例えば、この予測はカルマンフィルタ等のフィルタ処理を用いて行う。）、予測した存在範囲が、自身の給電エリア内であるか否かを調べることにより、給電期間中、受電装置２０が常に自身の給電エリア内にあるか否かを判断する。

給電期間中、受電装置２０が常に自身の給電エリア内にあると判断した場合（Ｓ１４４０：ＹＥＳ）、給電装置１０は、判断基準情報１７０の移動履歴判断基準１７４に「オン」を設定する（Ｓ１４４１）。その後はＳ１４４３に進む。

一方、給電期間中、受電装置２０が自身の給電エリア内にない場合があると判断した場合（Ｓ１４４０：ＮＯ）、給電装置１０は、判断基準情報１７０の移動履歴判断基準１７４に「オフ」を設定する（Ｓ１４４２）。その後はＳ１４４３に進む。

Ｓ１４４３では、給電装置１０は、自身が分電盤２から電力供給を受けている電気回路３の利用率ｒに基づき、自身が受電装置２０に給電を行うことができるか否かを判断する。具体的には、給電装置１０は、要求電力Ｐに対応する給電を行った場合に、電気回路３を流れる電流値が最大供給可能電流値を超えるか否か、即ち、電気回路３が過負荷となるか否かを調べることにより、自身が受電装置２０に給電を行うことができるか否かを判断する。尚、上記判断に際し用いる、要求電力Ｐに対応する給電に必要とされる電流値としては、例えば、伝送効率ηや余裕量αを考慮した値を用いる。

自身が受電装置２０に給電を行うことができると判断した場合（Ｓ１４４３：ＹＥＳ）、給電装置１０は、判断基準情報１７０の回路利用率判断基準１７５に「オン」を設定する（Ｓ１４４４）。その後はＳ１４４６に進む。

一方、自身が受電装置２０に給電を行うことができないと判断した場合（Ｓ１４４３：ＮＯ）、給電装置１０は、判断基準情報１７０の回路利用率判断基準１７５に「オフ」を設定する（Ｓ１４４５）。その後はＳ１４４６に進む。

Ｓ１４４６では、給電装置１０は、以上のようにして内容が設定された判断基準情報１７０を、受電装置２０に送信する。

図１１に戻り、Ｓ１０１５では、受電装置２０は、受信待機中に受信した判断基準情報１７０を判断基準情報管理テーブル２５０に登録（追記）する。

図１５に判断基準情報管理テーブル２５０の一例を示している。同図に示すように、受電装置２０は、給電装置１０から判断基準情報１７０を受信する度に、受信した判断基準情報１７０を判断基準情報管理テーブル２５０に登録（追記）していく。

続いて受電装置２０は、判断基準情報管理テーブル２５０に基づき自身が給電を受ける給電装置１０を選択する（Ｓ１０１６）。具体的には、受電装置２０は、判断基準情報管理テーブル２５０に登録されている判断基準情報１７０（レコード）のうち、回路利用率判断基準１７５に「オン」が設定されているものの中から、「オン」が最も多く設定されているレコードを選択し、そのレコードの給電装置ＩＤに対応する給電装置１０を、自身が給電を受ける給電装置１０として選択する。

受電装置２０は、自身が給電を受ける給電装置１０を選択すると、給電開始要求１６０を送信する（Ｓ１０１７）。

図１６に受電装置２０が送信する給電開始要求１６０のデータ構造を示している。同図に示すように、給電開始要求１６０は、受電装置ＩＤ１６１、給電装置ＩＤ１６２の各項目に対応する情報を含む。このうち受電装置ＩＤ１６１には、当該給電開始要求１６０を送信した受電装置２０の受電装置ＩＤが設定される。また給電装置ＩＤ１６２には、Ｓ１０１６で選択した給電装置１０の給電装置ＩＤが設定される。

給電装置１０は、受電装置２０から給電開始要求１６０を受信すると、給電開始要求１６０の給電装置ＩＤ１６２に自身に給電装置ＩＤが設定されているか否かを調べる（Ｓ１０３２）。給電装置ＩＤ１６２に自身に給電装置ＩＤが設定されている場合（Ｓ１０３２：ＹＥＳ）、給電装置１０は、受電装置２０に給電を開始する。その後はＳ１０２１に戻る。一方、給電装置ＩＤ１６２に自身以外の給電装置ＩＤが設定されている場合は（Ｓ１２３２：ＮＯ）Ｓ１０２１の処理に戻る。

給電装置１０は、給電を開始した後、受電装置２０からの給電終了要求の受信をリアルタイムに監視し（Ｓ１０３４）、給電終了要求を受信すると（Ｓ１０３４：ＹＥＳ）、受電装置２０への給電を終了する。尚、受電装置２０は、例えば、受電装置２０の入力装置２８に対して給電を終了させる操作入力が行われた場合に給電終了要求を送信する。

以上に説明したように、本実施形態の非接触給電システム１にあっては、受電装置２０が、給電装置１０の夫々によって生成された判断基準情報１７０に基づき給電を受ける給電装置１０を選択するので、受電装置２０は、判断基準情報１７０に基づき自身が給電を受けるのに適切な給電装置１０を選択することができる。

また、給電装置１０は、伝送効率ηに基づき判断基準情報１７０を生成するので、受電装置２０は、判断基準情報１７０に基づき自身が給電を受けるのに適切な給電装置１０を選択することができる。尚、給電装置１０は、位置標定機能に基づき受電装置２０の正確な現在位置を取得し、これに基づき伝送効率ηを求めるので、受電装置２０は自身が給電を受けるのに適切な給電装置１０を選択することができる。

また、給電装置１０は、自身の移動履歴に基づき給電装置１０が生成した判断基準によって判断基準情報１７０を生成するので、受電装置２０は、判断基準情報１７０に基づき自身が給電を受けるのに適切な給電装置１０を選択することができる。

また、給電装置１０は、自身が駆動電力の供給を受けている電気回路の利用率ｒによって判断基準情報１７０を生成するので、受電装置２０は、判断基準情報１７０に基づき自身が給電を受けるのに適切な給電装置１０を選択することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、以上の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

例えば、以上の説明では、受電装置２０から位置標定信号６００を送信し、給電装置１０がこれを受信して、給電装置１０側で受電装置２０の位置標定を行うようにしているが、これとは逆に、給電装置１０から位置標定信号６００を送信し、受電装置２０がこれを受信して、受電装置２０側で位置標定を行うようにしてもよい。

１ 非接触給電システム
１０ 給電装置
１４ 位置情報提供装置
２０ 受電装置
１７０ 判断基準情報
１７１ 給電装置ＩＤ
１７２ 要求電力判断基準
１７３ 伝送効率判断基準
１７４ 移動履歴判断基準
１７５ 回路利用率判断基準
１８１ 受電装置位置標定部
１８２ 移動履歴記憶部
１８３ 伝送効率算出部
１８４ 電気回路利用率取得部
２３４ 給電装置選択部
２５０ 判断基準情報管理テーブル

給電装置１０は、所定時間内に受電装置２０から位置標定信号６００を受信すると（Ｓ１０２３：ＮＯ、Ｓ１０２４）、エラーカウントａをリセットし（Ｓ１０２５）、受信した位置標定信号６００を用いて受電装置２０の現在位置を標定する（Ｓ１０２６）。尚、給電装置１０は、標定した受電装置２０の現在位置と現在時刻とを対応づけたデータを移動履歴として記憶する。

この発明は、非接触給電システム、給電装置、及び非接触給電システムの制御方法に関し、とくに給電装置を適切に選択して受電装置に給電が行われるようにするための技術に関する。

本発明はこのような背景に鑑みてなされたもので、給電装置を適切に選択して受電装置に給電が行われるようにすることが可能な、非接触給電システム、給電装置、及び非接触給電システムの制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明のうちの一つは、受電装置と、前記受電装置に対して給電を行う複数の給電装置とを含んで構成される非接触給電システムであって、前記受電装置は、前記給電装置に自身が給電を要求する電力である要求電力を送信し、前記給電装置は、前記受電装置から前記要求電力を受信すると、受信した前記要求電力と自身が駆動電力の供給を受けている電気回路の利用率とに基づき、前記受電装置が前記給電装置を選択する際の判断基準として用いる情報である判断基準情報を生成し、生成した前記判断基準情報を前記受電装置に送信し、前記受電装置は、前記判断基準情報を受信し、前記判断基準情報に基づき自身が給電を受ける前記給電装置を選択し、選択した前記給電装置に給電開始要求を送信し、前記給電装置は、前記給電開始要求を受信すると前記受電装置への給電を開始する。

Claims (8)

1. 受電装置と、
   前記受電装置に対して給電を行う複数の給電装置と
   を含んで構成される非接触給電システムであって、
   前記受電装置は、前記給電装置に自身が給電を要求する電力である要求電力を送信し、
   前記給電装置は、
   前記受電装置から前記要求電力を受信すると、受信した前記要求電力に基づき、前記受電装置が前記給電装置を選択する際の判断基準として用いる情報である判断基準情報を生成し、
   生成した前記判断基準情報を前記受電装置に送信し、
   前記受電装置は、
   前記判断基準情報を受信し、
   前記判断基準情報に基づき自身が給電を受ける前記給電装置を選択し、
   選択した前記給電装置に給電開始要求を送信し、
   前記給電装置は、前記給電開始要求を受信すると前記受電装置への給電を開始する
   ことを特徴とする非接触給電システム。
2. 請求項１に記載の非接触給電システムであって、
   前記受電装置の現在位置を取得する位置情報提供装置と通信可能に接続し、
   前記給電装置は、
   前記位置情報提供装置から前記受電装置の現在位置を取得し、
   取得した前記現在位置に基づき、自身から前記受電装置までの間の距離を求め、
   求めた距離に対応する、前記受電装置に電力を送信する際の伝送効率を求め、
   受信した前記要求電力と求めた前記伝送効率とに基づき前記判断基準情報を生成し、
   生成した前記判断基準情報を前記受電装置に送信する
   ことを特徴とする非接触給電システム。
3. 請求項２に記載の非接触給電システムであって、
   前記位置情報提供装置は、
   前記受電装置から送信されてくる無線信号である位置標定信号を受信する、互いに隣接して配置された複数のアンテナを有し、
   受信した前記位置標定信号の位相差に基づき、自身からみた前記受電装置が存在する方向αを求め、
   求めた前記方向αに基づき当該受電装置の現在位置を求める
   ことを特徴とする非接触給電システム。
4. 請求項２又は３のいずれかに記載の非接触給電システムであって、
   前記給電装置は、
   前記伝送効率が予め設定された閾値を超えているか否かを判断し、
   前記判断の結果に基づき前記判断基準情報を生成し、
   前記受電装置は、前記生成した判断基準情報に基づき前記給電装置の選択を行う
   ことを特徴とする非接触給電システム。
5. 請求項２乃至４のいずれか一項に記載の非接触給電システムであって、
   前記給電装置は、
   前記位置情報提供装置から取得した前記受電装置の現在位置に基づく前記受電装置の移動履歴を記憶し、
   前記移動履歴に基づき前記判断基準情報を生成し、
   前記受電装置は、前記生成した判断基準情報に基づき前記給電装置の選択を行う
   ことを特徴とする非接触給電システム。
6. 請求項１に記載の非接触給電システムに用いる前記給電装置であって、
   前記受電装置から前記要求電力を受信すると、受信した前記要求電力に基づき、前記受電装置が前記給電装置を選択する際の判断基準として用いる情報である判断基準情報を生成する機能と、
   生成した前記判断基準情報を前記受電装置に送信する機能と、
   前記給電開始要求を受信すると前記受電装置への給電を開始する機能と
   を備えることを特徴とする給電装置。
7. 請求項２に記載の非接触給電システムに用いる前記給電装置であって、
   前記位置情報提供装置から前記受電装置の現在位置を取得する機能と、
   取得した前記現在位置に基づき、自身から前記受電装置までの間の距離を求める機能と、
   求めた距離に対応する、前記受電装置に電力を送信する際の伝送効率を求める機能と、
   受信した前記要求電力と求めた前記伝送効率とに基づき前記判断基準情報を生成する機能と、
   生成した前記判断基準情報を前記受電装置に送信する機能と
   を備えることを特徴とする給電装置。
8. 受電装置と、
   前記受電装置に対して給電を行う複数の給電装置と
   を含んで構成される非接触給電システムの制御方法であって、
   前記受電装置が、前記給電装置に自身が給電を要求する電力である要求電力を送信するステップと、
   前記給電装置が、
   前記受電装置から前記要求電力を受信すると、受信した前記要求電力に基づき、前記受電装置が前記給電装置を選択する際の判断基準として用いる情報である判断基準情報を生成するステップと、
   生成した前記判断基準情報を前記受電装置に送信するステップと、
   前記受電装置が、
   前記判断基準情報を受信するステップと、
   前記判断基準情報に基づき自身が給電を受ける前記給電装置を選択するステップと、
   選択した前記給電装置に給電開始要求を送信するステップと、
   前記給電装置が、前記給電開始要求を受信すると前記受電装置への給電を開始するステップと
   を含むことを特徴とする非接触給電システムの制御方法。

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