JPWO2019064339A1 - 電力伝送システム、受電器、及び、受電器の制御方法 - Google Patents
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Abstract
より確実に充電を開始することができる電力伝送システム、受電器、及び、受電器の制御方法を提供する。電力伝送システムは、磁界共鳴又は電界共鳴によって電力を送電する送電器と、送電器から送電される電力を受電する1又は複数の受電器とを含む電力伝送システムであって、送電器は、磁界共鳴又は電界共鳴によって、所定のパルス状のビーコン信号を構築する第1送電電力、及び、連続的な第2送電電力のいずれか一方を送電する一次側共振コイルを有し、受電器は、一次側共振コイルから磁界共鳴又は電界共鳴によって送電される電力を受電する二次側共振コイルと、利用者の所定の動作を検出する動作検出部と、動作検出部によって所定の動作が検出されると、ビーコン信号を検出する検出モードを開始するモード制御部と、検出モードにおいてビーコン信号が検出されると、応答信号を送信する信号送信部とを有する。
Description
本発明は、電力伝送システム、受電器、及び、受電器の制御方法に関する。
従来より、ワイヤレス通信ネットワークを介して充電デバイスと接続するためのワイヤレス充電器であって、電力信号を送信するように構成された送信器と、デバイスによって送信される1つまたは複数の接続要請についてスキャンするように構成されたデバイススキャナとを含むワイヤレス充電器がある。
前記送信された電力信号に応答して前記充電デバイスから前記ワイヤレス通信ネットワークを介して接続要請を受信するように構成された受信機であり、前記送信器が、前記受信された接続要請に応答して前記充電デバイスとの接続を確立する旨の接続要求を送信するようにさらに構成される、受信機をさらに含む。
前記送信された電力信号に基づいて負荷を検出するように構成された負荷検出器をさらに含み、前記デバイススキャナが、前記検出された負荷に基づいて1つまたは複数の接続要請についてスキャンするようにさらに構成される(例えば、特許文献1参照)。
ところで、従来のワイヤレス充電器のような電力伝送システムでは、送電機が充電デバイスの負荷の変化を検出することで、受電器の有無を検出している。
送電機は、送電機の周囲のすべての負荷の変化を検出するため、受電器以外の導体等が存在する場合には、充電デバイスの負荷の変化を検出し難い場合がある。例えば、充電デバイスの負荷の変化を検出し易くするために、負荷の変化の検出閾値をある程度高くすると、送電機と結合が弱い充電デバイスを検出し難くなる。
このため、従来のワイヤレス充電器のような電力伝送システムでは、充電デバイスを検出できないと、充電デバイスの充電を開始できないおそれがある。
そこで、より確実に充電を開始することができる電力伝送システム、受電器、及び、受電器の制御方法を提供することを目的とする。
本発明の実施の形態の電力伝送システムは、磁界共鳴又は電界共鳴によって電力を送電する送電器と、前記送電器から送電される電力を受電する1又は複数の受電器とを含む電力伝送システムであって、前記送電器は、前記磁界共鳴又は前記電界共鳴によって、所定のパルス状のビーコン信号を構築する第1送電電力、及び、連続的な第2送電電力のいずれか一方を送電する一次側共振コイルを有し、前記受電器は、前記一次側共振コイルから前記磁界共鳴又は前記電界共鳴によって送電される電力を受電する二次側共振コイルと、利用者の所定の動作を検出する動作検出部と、前記動作検出部によって前記所定の動作が検出されると、前記ビーコン信号を検出する検出モードを開始するモード制御部と、前記検出モードにおいて前記ビーコン信号が検出されると、前記応答信号を送信する信号送信部とを有する。
より確実に充電を開始することができる電力伝送システム、受電器、及び、受電器の制御方法を提供することができる。
以下、本発明の電力伝送システム、受電器、及び、受電器の制御方法を適用した実施の形態について説明する。
<実施の形態1>
図1は、電力伝送システム50を示す図である。
図1は、電力伝送システム50を示す図である。
図1に示すように、電力伝送システム50は、交流電源1、一次側(送電側)の送電器100、及び二次側(受電側)の受電器200を含む。電力伝送システム50は、送電器100及び受電器200を複数含んでもよい。
送電器100は、一次側コイル11と一次側共振コイル12を有する。受電器200は、二次側共振コイル21と二次側コイル22を有する。二次側コイル22には負荷装置30が接続される。
図1に示すように、送電器100及び受電器200は、一次側共振コイル(LC共振器)12と二次側共振コイル(LC共振器)21の間の磁界共鳴(磁界共振)により、送電器100から受電器200へエネルギ(電力)の伝送を行う。ここで、一次側共振コイル12から二次側共振コイル21への電力伝送は、磁界共鳴だけでなく電界共鳴(電界共振)等も可能であるが、以下の説明では、主として磁界共鳴を例として説明する。
また、実施の形態1では、一例として、交流電源1が出力する交流電圧の周波数が6.78MHzであり、一次側共振コイル12と二次側共振コイル21の共振周波数が6.78MHzである場合について説明する。交流電源1は、高周波電源の一例である。
なお、一次側コイル11から一次側共振コイル12への電力伝送は電磁誘導を利用して行われ、また、二次側共振コイル21から二次側コイル22への電力伝送も電磁誘導を利用して行われる。
また、図1には、電力伝送システム50が一次側コイル11を含む形態を示すが、電力伝送システム50は一次側コイル11を含まなくてもよく、この場合には、一次側共振コイル12に交流電源1を直接的に接続すればよく、同様に二次側コイル22を含む形態を示すが、電力伝送システム50は二次側コイル22を含まなくてもよく、この場合には、二次側共振コイル21に負荷装置30を直接的に接続すればよい。
図2は、実施の形態1の送電器100と受電器200を示す図である。図2では、受電器200は、電子機器300に内蔵されている。電子機器300は、受電器200、バッテリ80、及び情報処理部310を含み、例えば、タブレット型のコンピュータ、スマートフォン端末機、スマートウォッチ、ゲーム機等である。
ここでは、電子機器300の構成要素のうち、受電器200、バッテリ80、及び情報処理部310以外のものは省略するが、電子機器300は、さらに、ディスプレイパネル、タッチパネル、スピーカ等を含んでもよい。情報処理部310は、バッテリ80から供給される電力で駆動される。
送電器100は、交流電源1、一次側コイル11、一次側共振コイル12、整合回路14、高周波アンプ15、キャパシタ16、アンテナ17、及び制御部110を有する。また、交流電源1を除いた部分を送電器100として取り扱ってもよい。この場合には、交流電源1と送電器100を合わせて送電装置として取り扱ってもよい。
受電器200は、二次側共振コイル210、整流回路220、平滑キャパシタ230、電圧検出部240、DC(Direct Current)−DCコンバータ250、制御部260、モードスイッチ270、アンテナ280、及び出力端子290A、290Bを含む。出力端子290A、290Bには、バッテリ80が接続されている。図2では、負荷回路はバッテリ80である。図2では、二次側コイル22(図1参照)を介さずに二次側共振コイル210が整流回路220に直接的に接続される。
まず、送電器100について説明する。図2に示すように、一次側コイル11は、ループ状のコイルであり、両端間に整合回路14及び高周波アンプ15を介して交流電源1に接続されている。一次側コイル11は、一次側共振コイル12と非接触で近接して配置されており、一次側共振コイル12と電磁界結合される。一次側コイル11は、自己の中心軸が一次側共振コイル12の中心軸と一致するように配設されることが望ましいが、必ずしも一致する必要はない。中心軸を一致させるのは、一次側コイル11と一次側共振コイル12との結合強度を向上させるとともに、磁束の漏れを抑制して、不必要な電磁界が一次側コイル11及び一次側共振コイル12の周囲に発生することを抑制するためである。
一次側コイル11は、交流電源1から整合回路14、及び高周波アンプ15を経て供給される交流電力によって磁界を発生し、電磁誘導(相互誘導)により電力を一次側共振コイル12に送電する。
図2に示すように、一次側共振コイル12は、一次側コイル11と非接触で近接して配置されて一次側コイル11と電磁界結合されている。また、一次側共振コイル12は、所定の共振周波数を有し、高いQ値を有するように設計されている。一次側共振コイル12の共振周波数は、二次側共振コイル210の共振周波数と等しくなるように設定されている。一次側共振コイル12の両端の間に、共振周波数を調整するためのキャパシタ16が直列に接続される。
一次側共振コイル12の共振周波数は、交流電源1が出力する交流電力の周波数と同一の周波数になるように設定されている。一次側共振コイル12の共振周波数は、一次側共振コイル12のインダクタンスと、キャパシタ16の静電容量によって決まる。このため、一次側共振コイル12のインダクタンスと、キャパシタ16の静電容量は、一次側共振コイル12の共振周波数が、交流電源1から出力される交流電力の周波数と同一の周波数になるように設定されている。
整合回路14は、一次側コイル11と交流電源1とのインピーダンス整合を取るために挿入されており、インダクタLとキャパシタCを含む。
交流電源1は、磁界共鳴に必要な周波数の交流電力を出力する電源であり、出力電力を増幅するアンプを内蔵する。交流電源1は、例えば、数十kHzから数十MHz程度の高周波の交流電力を出力する。
高周波アンプ15は、交流電源1から入力される電力(送電電力)を増幅して整合回路14に出力する。高周波アンプ15の増幅率は、制御部110によって制御される。
キャパシタ16は、一次側共振コイル12の両端の間に、直列に挿入されるキャパシタである。キャパシタ16は、一次側共振コイル12の共振周波数を調整するために設けられている。キャパシタ16は可変容量型キャパシタであってもよく、その場合は静電容量は制御部110によって設定される。
アンテナ17は、例えば、Bluetooth(登録商標)のような近距離での無線通信を行うことができるアンテナであればよい。アンテナ17は、制御部110に接続されており、受電器200とデータ通信を行う際に用いられる。
制御部110は、交流電源1にビーコン信号及び充電用の送電電力のいずれか一方を出力させる制御を行う。ビーコン信号用の送電電力を出力するモードは、ビーコン信号出力モードであり、充電用の送電電力を出力するモードは、充電電力送電モードである。
ビーコン信号は、一例として、充電用の送電電力と同一の高周波電力を所定の短期間だけ出力する期間と、所定の短期間よりも長い所定の期間だけ出力しない期間とを交互に繰り返すことによって構築される、高周波電力を用いたパルス状の信号である。
所定の短期間だけ出力される高周波電力は、1つのパルスを構築し、1つのパルスには複数周期の高周波電力が含まれる。ビーコン信号のパルス幅は、予め決められている。ビーコン信号は、第1送電電力の一例である。充電用の送電電力は、パルス状ではなく常に振幅が一定の連続的な高周波電力であり、第2送電電力の一例である。
また、制御部110は、高周波アンプ15の増幅率を制御することによって送電電力を制御するとともに、一次側共振コイル12の共振周波数が交流電源1から出力される交流電力の周波数と同一の周波数になるように、キャパシタ16の静電容量を調整する。共振周波数は、予め決まっているため、キャパシタ16の静電容量も予め決まっている一定値である。
以上のような送電器100は、交流電源1から一次側コイル11に供給される交流電力を磁気誘導により一次側共振コイル12に送電し、一次側共振コイル12から磁界共鳴により電力を受電器200の二次側共振コイル210に送電する。なお、図2には、1つの送電器100が1つの受電器200に電力を送電する形態を示すが、1つの送電器100から複数の受電器200に電力を送電することができる。
次に、受電器200の各構成要素について説明する。
二次側共振コイル210は、一次側共振コイル12と同一の共振周波数を有し、高いQ値を有するように設計されている。二次側共振コイル210は、コイル部211、キャパシタ212、及びスイッチ213を有する。
コイル部211は、図1に示す二次側共振コイル21に相当するものである。コイル部211には、キャパシタ212が直列に挿入されている。
キャパシタ212は、共振周波数を調整するためにコイル部211に直列に接続される可変容量型のキャパシタである。キャパシタ212の静電容量は、制御部260によって調整される。
二次側共振コイル210の共振周波数は、コイル部211のインダクタンスと、キャパシタ212の静電容量によって決まる。共振周波数は、予め決まっているため、キャパシタ212の静電容量も予め決まっている一定値である。
また、スイッチ213は、キャパシタ212に並列に接続されており、コイル部211に共振電力が流れない状態を実現できるようにするために設けられている。このため、スイッチ213を共振オフスイッチとして取り扱うことができる。
スイッチ213は、制御部260によってオン/オフの切替制御が行われる。指示電圧を印加していない状態で、オン(ノーマリオン)とされるスイッチが望ましい。
スイッチ213がオンの状態では、キャパシタ212には高周波電力の電流が流れないため、二次側共振コイル210には共振が生じない。このようにノーマリオンのスイッチ213を用いるのは、受電器200の電源が入っていない状態で、二次側共振コイル210には共振が生じないようにするためである。
このため、ビーコン信号又は充電用の送電電力を受電する際には、制御部260は、スイッチ213指示電圧を印加して、スイッチ213をオフにする。
二次側共振コイル210のコイル部211の一対の端子は、整流回路220に接続されている。二次側共振コイル210は、送電器100の一次側共振コイル12から磁界共鳴によって送電される交流電力を整流回路220に出力する。
整流回路220は、4つのダイオード220A〜220Dを有する。ダイオード220A〜220Dは、ブリッジ状に接続されており、二次側共振コイル210から入力される電力を全波整流して出力する。
平滑キャパシタ230は、整流回路220の出力側に接続されており、整流回路220で全波整流された電力を平滑化して直流電力として出力する。平滑キャパシタ230の出力側には、DC−DCコンバータ250が接続される。整流回路220で全波整流された電力は、交流電力の負成分を正成分に反転させてあるため、略交流電力として取り扱うことができるが、平滑キャパシタ230を用いることにより、全波整流された電力にリップルが含まれるような場合でも、安定した直流電力を得ることができる。
電圧検出部240は、平滑キャパシタ230の両端間電圧を検出し、電圧値を表す信号を制御部260に出力する。電圧検出部240は、電圧センサである。
DC−DCコンバータ250は、平滑キャパシタ230の出力側に接続される降圧型のDC−DCコンバータである。DC−DCコンバータ250は、平滑キャパシタ230から出力される直流電力の電圧をバッテリ80の定格電圧に降圧して出力する。
制御部260は、利用者の操作によってモードスイッチ270がオンにされると、ビーコン信号を検出する検出モードを開始し、検出モードにおいてビーコン信号を検出する。また、制御部260は、ビーコン信号を検出すると、ビーコン信号に対して応答して送電要求信号を送信する。送電要求信号は、応答信号の一例である。また、制御部260は、送電要求信号を送信した後に、送電器100の送電の準備が整うと、検出モードから充電モードにモードを切り替える。充電モードは、送電器100から受電する電力でバッテリ80を充電するモードである。
制御部260は、充電モードにおいて送電器100から充電用の電力を受電すると、電圧検出部240から入力される電圧値に基づいてDC−DCコンバータ250の出力電圧を制御する。
モードスイッチ270は、受電器200の利用者が操作可能なスイッチであり、電子機器300の筐体の外表面に設けられている。モードスイッチ270は、バッテリ80を充電したい利用者が、ビーコン信号の検出モードを開始させる際に操作するスイッチである。モードスイッチ270がオンにされると、受電器200は、検出モードを開始する。すなわち、モードスイッチ270がオンにされると、検出モードがオンになる。
アンテナ280は、例えば、Bluetooth(登録商標)のような近距離での無線通信を行うことができるアンテナであればよい。アンテナ280は、制御部260に接続されており、送電器100とデータ通信を行う際に用いられる。
出力端子290A、290Bは、受電器200が受電した電力を所定の電圧値の電力に変換して出力する端子である。出力端子290A、290Bには、バッテリ80が接続される。
バッテリ80は、繰り返し充電が可能な二次電池であればよく、例えば、リチウムイオン電池を用いることができる。バッテリ80は、電子機器300の電力供給用のメインの電力源である。
なお、一次側コイル11、一次側共振コイル12、二次側共振コイル210は、例えば、銅線を巻回することによって作製される。しかしながら、一次側コイル11、一次側共振コイル12、二次側共振コイル210の材質は、銅以外の金属(例えば、金、アルミニウム等)であってもよい。また、一次側コイル11、一次側共振コイル12、二次側共振コイル210の材質は異なっていてもよい。
このような構成において、一次側コイル11及び一次側共振コイル12が電力の送電側であり、二次側共振コイル210が電力の受電側である。
磁界共鳴方式によって、一次側共振コイル12と二次側共振コイル210との間で生じる磁界共鳴を利用して送電側から受電側に電力を伝送するため、送電側から受電側に電磁誘導で電力を伝送する電磁誘導方式よりも長距離での電力の伝送が可能である。
磁界共鳴方式は、共振コイル同士の間の距離又は位置ずれについて、電磁誘導方式よりも自由度が高く、ポジションフリーというメリットがある。
図3は、実施の形態1の制御部110の構成を示す図である。制御部110は、主制御部111、電力制御部112、受信判定部113、送電開始判定部114、及びメモリ115を有する。
制御部110は、例えば、CPU(Central Processing Unit:中央演算処理装置)及びメモリを含むCPUチップによって実現される。CPUチップのメモリは、少なくとも不揮発性のメモリを含めばよい。主制御部111、電力制御部112、受信判定部113、送電開始判定部114は、CPUチップとしての制御部110がプログラムを実行することによって得られる機能をブロックとして表したものである。メモリ115は、CPUチップのメモリをブロックとして表したものである。
主制御部111は、制御部110の制御を統括する処理部であり、電力制御部112、受信判定部113、及び送電開始判定部114が実行する処理以外の処理を実行する。また、主制御部111は、アンテナ17(図2参照)を介して、受電器200とデータ通信を行う。
電力制御部112は、交流電源1にビーコン信号及び充電用の送電電力のいずれか一方を出力させる制御処理、高周波アンプ15の増幅率を制御することによって送電電力を制御する処理、キャパシタ16の静電容量を調整する処理等を実行する。
ビーコン信号を出力させる制御処理は、ビーコン信号出力モードにおいて、受電器200を探索する処理である。ビーコン信号出力モードでは、電力制御部112は、交流電源1に所定の短期間のパルス状の共振周波数(6.78MHz)の送電電力をビーコン信号として繰り返し出力させる。
充電用の送電電力を出力させる制御処理は、充電電力送電モードにおいて、受電器200に接続されるバッテリ80を充電するのに最適な充電用の送電電力を出力する処理である。
受信判定部113は、受電器200から送電要求信号を受信したかどうかを判定する。受電器200が複数ある場合には、受信判定部113は、複数の受電器200のうちの少なくともいずれか1つから送電要求信号を受信したかどうかを判定する。
送電開始判定部114は、受信判定部113によって送電要求信号を受信したと判定された場合に、受電器200に送電開始通知を送信するとともに、電力制御部112に充電用の送電電力を送電電力として設定させる。これにより、電力制御部112は、交流電源1に充電用の送電電力を出力させる制御処理を行う。送電開始通知は、充電用の送電電力の送電を開始することを受電器200に知らせる通知信号である。
メモリ115は、制御部110が上述した各種処理を実行するために必要なプログラム及びデータ等を格納する。
図4は、実施の形態1の制御部260の構成を示す図である。
制御部260は、主制御部261、動作検出部262、モード制御部263、ビーコン信号検出部264、信号送信部265、スイッチ制御部266、及びメモリ267を有する。
制御部260は、一例として、CPU及びメモリを含むCPUチップによって実現される。CPUチップのメモリは、少なくとも不揮発性のメモリを含めばよい。主制御部261、動作検出部262、モード制御部263、ビーコン信号検出部264、信号送信部265、スイッチ制御部266は、CPUチップとしての制御部260がプログラムを実行することによって得られる機能をブロックとして表したものである。メモリ267は、CPUチップのメモリをブロックとして表したものである。
主制御部261は、制御部260の制御を統括する処理部であり、動作検出部262、モード制御部263、ビーコン信号検出部264、信号送信部265、及びスイッチ制御部266が実行する処理以外の処理を実行する。また、主制御部261は、アンテナ280(図2参照)を介して、送電器100とデータ通信を行う。
また、主制御部261は、バッテリ80の充電状態を監視し、充電が完了したかどうかを判定する。充電状態を監視は、バッテリ80のSOC(State Of Charge)を検出することによって行われる。
動作検出部262は、モードスイッチ270がオンにされたことを検出する。利用者がモードスイッチ270をオンにする操作を行うことは、利用者がビーコン信号を検出する検出モードをオンにする所定の動作の一例である。
モード制御部263は、ビーコン信号を検出する検出モードと、充電用の送電電力を受電する充電モードと、待機モードとのいずれかに受電器200のモードを設定する制御処理を行う。なお、待機モードは、検出モード及び充電モードのいずれでもなく、待機するモードである。
モード制御部263は、動作検出部262によってモードスイッチ270がオンにされたことが検出されると、ビーコン信号を検出する検出モードを開始するように、モードの変更を行う。
また、モード制御部263は、検出モードを開始した後の所定時間T2をカウントするタイマを有する。モード制御部263は、検出モードを開始した後の所定時間T2以内にビーコン信号検出部264によってビーコン信号が検出されない場合には、検出モードを終了し、待機モードに設定する。所定時間T2は、第2所定時間の一例である。
また、モード制御部263は、送電器100から送電開始通知を受信すると、充電モードを開始するように、モードの変更を行う。
ビーコン信号検出部264は、モード制御部263によって受電器200のモードが検出モードに設定されると、電圧検出部240によって検出される電圧値を監視して、ビーコン信号を検出する。ビーコン信号のパルス幅及びパルス間隔は予め決められており、メモリ267に格納されているので、ビーコン信号検出部264は、メモリ267に格納されたビーコン信号のパルス幅及びパルス間隔を読み出し、電圧検出部240によって検出される電圧値と比較することにより、ビーコン信号を検出する。
信号送信部265は、ビーコン信号検出部264によってビーコン信号が検出されると、送電要求信号を送信する。信号送信部265は、応答信号送信部の一例であり、送電要求信号は、ビーコン信号を受信した受電器200がビーコン信号に対して応答する応答信号の一例である。
スイッチ制御部266は、動作検出部262によってモードスイッチ270がオンにされたことが検出されると、スイッチ213をオフにしてコイル部211に共振電力が流れる状態に切り替える。
また、スイッチ制御部266は、信号送信部265によって送電要求信号が送電器100に送信されてからの経過時間をカウントするタイマを有する。スイッチ制御部266は、信号送信部265によって送電要求信号が送電器100に送信されてから所定時間T3以内に電圧検出部240によって充電用の電力が検出されない場合には、スイッチ213をオンにして、コイル部211に共振電力が流れない状態に切り替える。所定時間T3は、第3所定時間の一例である。電圧検出部240は、充電用の電力の電圧値を検出する。
メモリ267は、制御部260が上述した各種処理を実行するために必要なプログラム及びデータ等を格納する。具体例としては、メモリ267は、ビーコン信号のパルス幅及びパルス間隔を表すデータを格納する。
図5は、実施の形態1の制御部110が実行する処理を示すフローチャートである。
主制御部111は、送電器100の電源がオンにされると処理をスタートさせる。
次に、電力制御部112は、交流電源1にビーコン信号を出力させる制御処理を行う(ステップS1)。これにより、交流電源1はビーコン信号を出力する。
次に、受信判定部113は、受電器200から送電要求信号を受信したかどうかを判定する(ステップS2)。受電器200が複数ある場合には、少なくともいずれか1つから送電要求信号を受信すれば、受信判定部113は、送電要求信号を受信したと判定する。なお、受信判定部113は、送電要求信号を受信していない(S2:NO)と判定した場合は、送電要求信号を受信したと判定するまでステップS2の処理を繰り返し実行する。
受信判定部113が送電要求信号を受信した(S2:YES)と判定すると、電力制御部112は、初期送電モードによる電力の送電を実行する(ステップS3)。初期送電モードは、初期送電用の電力を送電するモードである。初期送電用の電力は、受電器200を早期に充電状態に立ち上げるために、比較的大きな電力に設定されている。なお、初期送電モードで電力を送電する時間は予め決められている。
次いで、電力制御部112は、本送電モードによる電力の送電を実行する(ステップS4)。本送電モードは、送電器100が受電器200とデータ通信を行い、受電器200に接続されたバッテリ80の定格出力及び充電量等に基づいて、最適な送電電力を送電するモードである。
次いで、主制御部111は、受電器200から充電完了通知を受信したかどうかを判定する(ステップS5)。充電完了通知は、バッテリ80の充電が完了したことを表す通知であり、充電が完了した際に受電器200が送電器100に送信する。なお、主制御部111は、充電完了通知を受信するまでステップS5の処理を繰り返し実行する。
主制御部111は、充電完了通知を受信すると、一連の処理を終了する(エンド)。なお、主制御部111は、ステップS5の処理が終わると、フローをステップS1にリターンし、送電器100の電源がオフにされるまで、ステップS1からS5の処理を繰り返し実行する。
図6は、実施の形態1の制御部260が実行する処理を示すフローチャートである。
主制御部261は、動作検出部262によってモードスイッチ270がオンにされたことが検出されると、処理をスタートさせる。
まず、モード制御部263は、受電器200のモードを検出モードに設定し、タイマによる所定時間T2のカウントを開始する(ステップS21)。
次に、スイッチ制御部266は、スイッチ213をオフにしてコイル部211に共振電力が流れる状態に切り替える(ステップS22)。
次に、ビーコン信号検出部264は、電圧検出部240によって検出される電圧値を監視して、ビーコン信号を検出したかどうかを判定する(ステップS23)。
ビーコン信号検出部264によってビーコン信号を検出した(S23:YES)と判定されると、信号送信部265は、送電要求信号を送信する(ステップS24)。
次いで、スイッチ制御部266は、信号送信部265によって送電要求信号が送電器100に送信されてからの経過時間を計るために、タイマによる所定時間T3のカウントを開始する(ステップS25)。
次いで、モード制御部263は、受電器200のモードを充電用の送電電力を受電する充電モードに設定する(ステップS26)。
次いで、主制御部261は、充電用の電力が検出されたかどうかを判定する(ステップS27)。充電用の電力が検出されたかどうかの判定は、電圧検出部240によって検出される電圧値が、連続的な電圧値であって、かつ、充電用の電圧値であるかどうかを判定することによって行われる。
主制御部261は、充電用の電力が検出された(S27:YES)と判定すると、DC−DCコンバータ250の制御等を行い、バッテリ80を充電する(ステップS28)。
次いで、主制御部261は、バッテリ80の充電状態を監視し、充電が完了したかどうかを判定する(ステップS29)。主制御部261は、バッテリ80の充電が完了するまでステップS29の処理を繰り返し実行する。
主制御部261は、バッテリ80の充電が完了した(S29:YES)と判定すると、充電が完了したことを表す充電完了通知を送電器100に送信する(ステップS30)。
主制御部261は、充電完了通知を送電器100に送信すると、一連の処理を終了する(エンド)。
また、ステップS23において、ビーコン信号検出部264によってビーコン信号を検出しない(S23:NO)と判定されると、モード制御部263は、タイマでカウントしている経過時間が所定時間T2未満であるかどうかを判定する(ステップS31)。ビーコン信号が検出されない状態が長時間にわたって続く場合は、何らかの理由で利用者が充電することを止めた場合等が有り得るため、所定時間T2まで待機することとしたものである。
主制御部261は、ステップS31においてモード制御部263によって所定時間T2未満である(S31:YES)と判定されると、フローをステップS23にリターンする。所定時間T2が経過していないため、ビーコン信号を検出したかどうかを再度判定するためである。
また、ステップS31において、モード制御部263によって所定時間T2未満ではない(S31:NO)と判定されると、スイッチ制御部266は、スイッチ213をオンにする(ステップS32)。この結果、コイル部211に共振電力が流れない状態に切り替えられる。ビーコン信号を検出せずに所定時間T2が経過した場合には、何らかの理由で受電していない状態にあるため、コイル部211に共振電力が流れない状態に切り替えることとしたものである。
また、ステップS27において、主制御部261によって充電用の電力が検出されない(S27:NO)と判定されると、スイッチ制御部266は、タイマのカウント時間が所定時間T3に到達したかどうかを判定する(ステップS33)。充電用の電力が検出されない状態が長時間にわたって続く場合は、受電器200が送電器100から離れてしまった場合のように、充電できない状態にある可能性があるため、所定時間T3という期限を設けたものである。なお、タイマのカウント時間が所定時間T3に到達するとは、タイマのカウント時間が所定時間T3に等しくなることをいう。
スイッチ制御部266によって、所定時間T3に到達していない(S33:NO)と判定されると、主制御部261は、フローをステップS27にリターンする。
また、スイッチ制御部266によって、所定時間T3に到達している(S33:YES)と判定されると、スイッチ制御部266は、スイッチ213をオンにする(ステップS32)。この結果、コイル部211に共振電力が流れない状態に切り替えられる。送電要求信号を送信してから充電用の電力を受電せずに所定時間T3が経過した場合には、何らかの理由で受電していない状態にあるため、コイル部211に共振電力が流れない状態に切り替えることとしたものである。以上のように、一連の処理が行われる。
図7は、実施の形態1の電力伝送システム50の動作例を示す図である。図7には、送電器100のモード及び送電電力の時間変化と、受電器200の動作タイミングとを示す。なお、横軸は時間軸である。
時刻t0において、送電器100は、ビーコン信号出力モードでビーコン信号を出力している。ここで、時刻t1において、受電器200のモードスイッチ270がオンにされ、受電器200は、送電器100に対してビーコン信号を検出できる範囲内に存在している。
時刻t2において、受電器200はビーコン信号を検出し、時刻t3で送電要求信号を送電器100に送信する。
そして、時刻t4で送電器100が充電電力送電モードのうちの初期送電モードに切り替えられ、初期送電用の電力を送電する。初期送電用の電力は、受電器200を早期に充電状態に立ち上げるために、比較的大きな電力に設定されている。
また、時刻t5において、送電器100は、充電電力送電モードのうちの初期送電モードから本送電モードに切り替わる。本送電モードでは、例えば、送電器100が受電器200とデータ通信を行い、受電器200に接続されたバッテリ80の定格出力及び充電量等に基づいて、最適な送電電力に設定される。
以上のようにして、受電器200のモードスイッチ270がオンにされてビーコン信号を検出すると、送電要求信号を送電器100に送信する。これに対して、送電器100は、受電器200に充電用の電力を送電する。
このように、実施の形態1によれば、受電器200がモードスイッチ270を含み、利用者によってモードスイッチ270がオンにされると、受電器200は、ビーコン信号を検知する検出モードに設定される。そして、受電器200は、検出モードにおいてビーコン信号を検出すると、送電要求信号を送電器100に送信する。すなわち、受電器200がビーコン信号を検出することが、充電開始のトリガになっている。
ここで、受電器200は、周囲における導体の有無等に関係なく、所定の信号強度を有するビーコン信号を検出することができる。受電器200におけるビーコン信号の検出は、従来の電力伝送システムの送電機が充電デバイスを検出することに比べると、確実性が格段に高いものである。従来の電力伝送システムの送電機から見た負荷の変化に比べると、受電器200は、ビーコン信号の微小な信号レベルの変化を検出できるからである。
そして、検出モードにおいてビーコン信号を検出した受電器200は、送電要求信号を送電器100に送信し、送電要求信号を受信した送電器100から充電用の電力が送電される。このため、実施の形態1によれば、より確実に受電器200の充電を開始することができる。
従って、より確実に充電を開始することができる電力伝送システム50、受電器200、及び、受電器200の制御方法を提供することができる。
なお、以上では、利用者がビーコン信号を検出する検出モードをオンにする所定の動作の一例として、受電器200がモードスイッチ270を有し、利用者がモードスイッチ270を操作する動作を行う形態について説明したが、検出モードをオンにする所定の動作は、このような動作以外の動作であってもよい。
<実施の形態2>
図8は、実施の形態2の送電器100Mと受電器200Mを示す図である。図8では、受電器200Mは、電子機器300Mに内蔵されている。以下では、実施の形態1と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。また、実施の形態1の送電器100、受電器200、電子機器300との相違点を中心に説明する。
図8は、実施の形態2の送電器100Mと受電器200Mを示す図である。図8では、受電器200Mは、電子機器300Mに内蔵されている。以下では、実施の形態1と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。また、実施の形態1の送電器100、受電器200、電子機器300との相違点を中心に説明する。
電子機器300Mは、受電器200M、バッテリ80、及び情報処理部310を含み、例えば、実施の形態1の電子機器300と同様に、タブレット型のコンピュータ等である。
送電器100Mは、交流電源1、一次側コイル11、一次側共振コイル12、整合回路14、高周波アンプ15、キャパシタ16、アンテナ17、及び制御部110Mに加えて、近接センサ120Mを有する。すなわち、送電器100Mは、実施の形態1の送電器100の制御部110を制御部110Mに置き換えて近接センサ120Mを追加した構成を有する。なお、交流電源1を除いた部分を送電器100Mとして取り扱ってもよい。この場合には、交流電源1と送電器100Mを合わせて送電装置として取り扱ってもよい。
受電器200Mは、二次側共振コイル210、整流回路220、平滑キャパシタ230、電圧検出部240、DC−DCコンバータ250、制御部260M、アンテナ270M、アンテナ280、及び出力端子290A、290Bを含む。すなわち、受電器200Mは、実施の形態1の受電器200の制御部260とモードスイッチ270を制御部260Mとアンテナ270Mに置き換えた構成を有する。
制御部110Mは、実施の形態1の制御部110と同様に、ビーコン信号出力モード及び充電電力送電モードで動作するほかに、送電器100Mの電源がオンにされると、近接センサ120Mで受電器200Mを読み取る読み取りモードで動作する。制御部110Mは、読み取りモードにおいて近接センサ120Mによって受電器200Mが検出されると、ビーコン信号出力モードに移行する。
近接センサ120Mは、例えば、FeliCa(登録商標)のような非接触型の近接通信を行う近接通信デバイスを読み取る装置(リーダ装置)であり、近接通信を検出する通信検出部の一例である。
近接センサ120Mは、一例として、近接センサ120Mを中心とする半径1メートル以内の通信範囲を有し、通信範囲内にある近接通信デバイスの存在を検出する。ここでは、近接通信デバイスは、アンテナ270Mを含む受電器200M又は電子機器300Mである。近接センサ120Mは、通信範囲内に近接通信用の電波を放射している。
受電器200M又は電子機器300Mに含まれるアンテナ270Mが近接センサ120Mにかざされると、アンテナ270Mに接続される制御部260Mは、アンテナ270Mを介して受信した電波の電力で近接通信を行い、近接センサ120Mに応答する。このため、近接センサ120Mは、アンテナ270Mが通信範囲に入ったことを検出することができる。換言すれば、近接センサ120Mは、アンテナ270Mを有する受電器200Mを読み取ることができる。
なお、制御部260Mの応答は、アンテナ270Mを含む受電器200M又は電子機器300Mが通信範囲内にあることを示す信号を送信することであり、アンテナ270M、受電器200M、又は電子機器300Mの識別子を表すデータが含まれていてもよい。
次に、受電器200Mの各構成要素について説明する。
制御部260Mは、受電器200Mが近接センサ120Mによって読み取られると、ビーコン信号を検出する検出モードを開始し、検出モードにおいてビーコン信号を検出する。また、制御部260Mは、ビーコン信号を検出すると、ビーコン信号に対して応答して送電要求信号を送信する。すなわち、制御部260Mは、実施の形態1の制御部260がモードスイッチ270がオンにされることをトリガとして動作することの代わりに、受電器200Mが近接センサ120Mによって読み取られたことをトリガとして動作するものである。その他の動作は、実施の形態1の制御部260と同様である。
アンテナ270Mは、電子機器300Mの筐体の外表面の近くに設けられている。アンテナ270Mは、バッテリ80を充電したい利用者が、ビーコン信号の検出モードを開始させる際に利用する近接通信デバイスであり、近接通信部の一例である。受電器200Mが近接センサ120Mによって読み取られると、受電器200Mは、検出モードを開始する。
図9は、実施の形態2の制御部110Mの構成を示す図である。制御部110Mは、主制御部111M、電力制御部112M、受信判定部113、送電開始判定部114、及びメモリ115を有する。
主制御部111Mは、制御部110Mの制御を統括する処理部であり、電力制御部112M、受信判定部113、及び送電開始判定部114が実行する処理以外の処理を実行する。また、主制御部111Mは、アンテナ17(図8参照)を介して、受電器200Mとデータ通信を行う。
電力制御部112Mは、近接センサ120Mが近接通信の検出処理を開始してからの経過時間をカウントするタイマを有し、所定時間T1をカウントする処理を行う。所定時間T1は、第1所定時間の一例である。
また、電力制御部112Mは、所定の場合に充電用の送電電力の送電を停止する処理を行う。また、これらの他に、電力制御部112Mは、実施の形態1の電力制御部112と同様の処理を行う。
図10は、実施の形態2の制御部260Mの構成を示す図である。
制御部260Mは、主制御部261M、動作検出部262M、モード制御部263、ビーコン信号検出部264、信号送信部265、スイッチ制御部266、及びメモリ267を有する。
主制御部261Mは、制御部260Mの制御を統括する処理部であり、動作検出部262M、モード制御部263、ビーコン信号検出部264、信号送信部265、及びスイッチ制御部266が実行する処理以外の処理を実行する。また、主制御部261Mは、受電器200Mがアンテナ270Mを有することによって変更された処理以外は、実施の形態1の主制御部261と同様の処理を行う。
動作検出部262Mは、アンテナ270Mが近接センサ120Mの通信範囲内に入り、近接センサ120Mから電波を受信すると、受電器200Mが近接センサ120Mによって読み取られたことを検出する。利用者が受電器200Mのアンテナ270Mを近接センサ120Mに近づけて読み取らせることは、利用者がビーコン信号を検出する検出モードをオンにする所定の動作の一例である。
図11は、実施の形態2の制御部110Mが実行する処理を示すフローチャートである。
主制御部111Mは、送電器100Mの電源がオンにされると処理をスタートさせる。
次に、主制御部111Mは、近接センサ120Mでアンテナ270Mを有する受電器200Mを読み取ったかどうかを判定する(ステップS51)。主制御部111Mは、受電器200Mを読み取っていない(S51:NO)と判定すると、受電器200Mを読み取るまでステップS51の処理を繰り返し実行する。
主制御部111Mによって受電器200Mを読み取った(S51:YES)と判定されると、電力制御部112Mは、交流電源1にビーコン信号を出力させる制御処理を行う(ステップS52)。これにより、送電器100Mはビーコン信号出力モードでになり、交流電源1は、ビーコン信号を出力する。
次に、電力制御部112Mは、近接センサ120Mが近接通信の検出処理を開始してからの経過時間を計るために、タイマで所定時間T1のカウントを開始する(ステップS53)。
次に、受信判定部113は、受電器200Mから送電要求信号を受信したかどうかを判定する(ステップS54)。受電器200Mが複数ある場合には、少なくともいずれか1つから送電要求信号を受信すれば、受信判定部113は、送電要求信号を受信したと判定する。
受信判定部113が送電要求信号を受信した(S54:YES)と判定すると、電力制御部112Mは、初期送電モードによる電力の送電を実行する(ステップS55)。
次いで、電力制御部112Mは、本送電モードによる電力の送電を実行する(ステップS56)。
次いで、主制御部111Mは、受電器200Mから充電完了通知を受信したかどうかを判定する(ステップS57)。充電完了通知は、バッテリ80の充電が完了したことを表す通知であり、充電が完了した際に受電器200Mが送電器100Mに送信する。なお、主制御部111Mは、充電完了通知を受信するまでステップS57の処理を繰り返し実行する。
主制御部111Mは、充電完了通知を受信すると、一連の処理を終了する(エンド)。なお、主制御部111Mは、ステップS57の処理が終わると、フローをステップS51にリターンし、送電器100Mの電源がオフにされるまで、ステップS51から処理を繰り返し実行する。
また、ステップS54において、受信判定部113が送電要求信号を受信していない(S54:NO)と判定した場合は、電力制御部112Mは、タイマがカウントする経過時間が所定時間T1に到達したかどうかを判定する(ステップS58)。
電力制御部112Mによって所定時間T1に到達していない(S58:NO)と判定されると、主制御部111Mは、フローをステップS54にリターンする。所定時間T1に到達するまでは、受電器200Mから送電要求信号を受信したかどうかを判定するためである。
電力制御部112Mは、所定時間T1に到達した(S58:YES)と判定すると、交流電源1にビーコン信号の出力を停止させる(ステップS59)。これにより、受電器200は待機モードになる。
ステップS59の処理が終了すると、主制御部111Mは、フローをステップS51にリターンする。利用者が引き続きアンテナ270Mを近接センサ120Mにかざす可能性があるため、ステップS51において、近接センサ120Mでアンテナ270Mを有する受電器200Mを読み取ったかどうかを判定するためである。
図12は、実施の形態2の制御部260Mが実行する処理を示すフローチャートである。
主制御部261Mは、受電器200の電源がオンにされると、処理をスタートさせる。
まず、動作検出部262Mは、受電器200Mが近接センサ120Mによって読み取られたかどうかを判定する(ステップS71)。動作検出部262Mは、近接センサ120Mによって読み取られていない(S71:NO)と判定すると、近接センサ120Mによって読み取られるまでステップS71の処理を繰り返し実行する。
動作検出部262Mが近接センサ120Mによって受電器200Mが読み取られた(S71:YES)と判定すると、モード制御部263は、受電器200Mのモードを検出モードに設定し、タイマによる所定時間T2のカウントを開始する(ステップS72)。
次に、スイッチ制御部266は、スイッチ213をオフにしてコイル部211に共振電力が流れる状態に切り替える(ステップS73)。
次に、ビーコン信号検出部264は、電圧検出部240によって検出される電圧値を監視して、ビーコン信号を検出したかどうかを判定する(ステップS74)。
ビーコン信号検出部264によってビーコン信号を検出した(S74:YES)と判定されると、信号送信部265は、送電要求信号を送信する(ステップS75)。
次いで、スイッチ制御部266は、信号送信部265によって送電要求信号が送電器100Mに送信されてからの経過時間を計るために、タイマによる所定時間T3のカウントを開始する(ステップS76)。
次いで、モード制御部263は、受電器200Mのモードを充電用の送電電力を受電する充電モードに設定する(ステップS77)。
次いで、主制御部261Mは、充電用の電力が検出されたかどうかを判定する(ステップS78)。充電用の電力が検出されたかどうかの判定は、電圧検出部240によって検出される電圧値が、連続的な電圧値であって、かつ、充電用の電圧値であるかどうかを判定することによって行われる。
主制御部261Mは、充電用の電力が検出された(S78:YES)と判定すると、DC−DCコンバータ250の制御等を行い、バッテリ80を充電する(ステップS79)。
次いで、主制御部261Mは、バッテリ80の充電状態を監視し、充電が完了したかどうかを判定する(ステップS80)。主制御部261Mは、バッテリ80の充電が完了するまでステップS80の処理を繰り返し実行する。
主制御部261Mは、バッテリ80の充電が完了した(S80:YES)と判定すると、充電が完了したことを表す充電完了通知を送電器100Mに送信する(ステップS81)。
主制御部261Mは、充電完了通知を送電器100Mに送信すると、一連の処理を終了する(エンド)。
また、ステップS74において、ビーコン信号検出部264によってビーコン信号を検出していない(S74:NO)と判定されると、モード制御部263は、タイマでカウントしている経過時間が所定時間T2未満であるかどうかを判定する(ステップS82)。ビーコン信号が検出されない状態が長時間にわたって続く場合は、何らかの理由で利用者が充電することを止めた場合等が有り得るため、所定時間T2まで待機することとしたものである。
主制御部261Mは、ステップS82においてモード制御部263によって所定時間T2未満である(S82:YES)と判定されると、フローをステップS74にリターンする。所定時間T2が経過していないため、ビーコン信号を検出したかどうかを再度判定するためである。
また、ステップS82において、モード制御部263によって所定時間T2未満ではない(S82:NO)と判定されると、スイッチ制御部266は、スイッチ213をオンにする(ステップS83)。この結果、コイル部211に共振電力が流れない状態に切り替えられる。ビーコン信号を検出せずに所定時間T2が経過した場合には、何らかの理由で受電していない状態にあるため、コイル部211に共振電力が流れない状態に切り替えることとしたものである。
なお、ステップS83の処理が終了すると、主制御部261Mは、フローをステップS71にリターンする。利用者が受電器200を再度近接センサ120Mに近づける動作に備えるためである。
また、ステップS78において、主制御部261Mによって充電用の電力が検出されない(S78:NO)と判定されると、スイッチ制御部266は、タイマのカウント時間が所定時間T3に到達したかどうかを判定する(ステップS84)。充電用の電力が検出されない状態が長時間にわたって続く場合は、受電器200Mが送電器100Mから離れてしまった場合のように、充電できない状態にある可能性があるため、所定時間T3という期限を設けたものである。
スイッチ制御部266によって、所定時間T3に到達していない(S84:NO)と判定されると、主制御部261Mは、フローをステップS78にリターンする。所定時間T3に到達する前までは、充電用の電力が検出されたかどうかを繰り返し判定するためである。
また、スイッチ制御部266によって、所定時間T3に到達している(S84:YES)と判定されると、スイッチ制御部266は、スイッチ213をオンにする(ステップS83)。この結果、コイル部211に共振電力が流れない状態に切り替えられる。送電要求信号を送信してから充電用の電力を受電せずに所定時間T3が経過した場合には、何らかの理由で受電しない状態にあるため、コイル部211に共振電力が流れない状態に切り替えることとしたものである。以上のように、一連の処理が行われる。
図13は、実施の形態2の電力伝送システムの動作例を示す図である。図13には、送電器100Mのモード及び送電電力の時間変化と、受電器200Mの動作タイミングとを示す。なお、横軸は時間軸である。
時刻t20において、送電器100Mは、電源がオンにされ読み取りモードを開始する。
時刻t21において、送電器100Mは、近接センサ120Mで受電器200Mを読み取る。
受電器200Mを読み取ったことにより、送電器100Mは、時刻t22において、ビーコン信号出力モードでビーコン信号を出力する。
時刻t23において、受電器200Mはビーコン信号を検出し、時刻t24で送電要求信号を送電器100Mに送信する。
そして、時刻t25で送電器100Mが充電電力送電モードに切り替えられ、初期送電用の電力を送電する。初期送電用の電力は、受電器200Mを早期に充電状態に立ち上げるために、比較的大きな電力に設定されている。
また、時刻t26において、送電器100Mは、初期送電用の電力から本送電用の電力に切り替える。これは、例えば、送電器100Mが受電器200Mとデータ通信を行い、受電器200Mに接続されたバッテリ80の定格出力及び充電量等に基づいて、最適な送電電力に設定された状態である。
以上のようにして、受電器200Mのアンテナ270Mが近接センサ120Mにかざされると、受電器200Mがビーコン信号を検出する検出モードに切り替わり、送電器100Mはビーコン信号を出力する。そして、受電器200Mがビーコン信号を検出すると、送電要求信号を送電器100Mに送信し、充電モードに切り替わる。これに対して、送電器100Mは、受電器200Mに充電用の電力を送電する。
すなわち、受電器200Mのアンテナ270Mが近接センサ120Mにかざされることが、充電開始のトリガになっている。
ここで、受電器200Mは、周囲における導体の有無等に関係なく、所定の信号強度を有するビーコン信号を検出することができる。受電器200Mにおけるビーコン信号の検出は、従来の電力伝送システムの送電機が充電デバイスを検出することに比べると、確実性が格段に高いものである。従来の電力伝送システムの送電機から見た負荷の変化に比べると、受電器200Mは、ビーコン信号の微小な信号レベルの変化を検出できるからである。
そして、検出モードにおいてビーコン信号を検出した受電器200Mは、送電要求信号を送電器100Mに送信し、送電要求信号を受信した送電器100Mから充電用の電力が送電される。このため、実施の形態2によれば、より確実に受電器200Mの充電を開始することができる。
従って、より確実に充電を開始することができる電力伝送システム、受電器200M、及び、受電器200Mの制御方法を提供することができる。
なお、以上では、利用者がビーコン信号を検出する検出モードをオンにする所定の動作の一例として、受電器200Mがアンテナ270Mを有し、利用者が受電器200Mのアンテナ270Mを近接センサ120Mに近づけて読み取らせる動作を行う形態について説明したが、検出モードをオンにする所定の動作は、このような動作以外の動作であってもよい。
また、以上では、受電器200Mのアンテナ270Mが近接センサ120Mにかざされると、送電器100Mはビーコン信号を出力する形態について説明したが、アンテナ270Mが近接センサ120Mにかざされる前から送電器100Mはビーコン信号を出力していてもよい。
以上、本発明の例示的な実施の形態の電力伝送システム、受電器、及び、受電器の制御方法について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
50 電力伝送システム
100、100M 送電器
1 交流電源
11 一次側コイル
12 一次側共振コイル
14 整合回路
15 高周波アンプ
16 キャパシタ
17 アンテナ
110、110M 制御部
120M 近接センサ
200、200M 受電器
210 二次側共振コイル
220 整流回路
230 平滑キャパシタ
240 電圧検出部
250 DC−DCコンバータ
260、260M 制御部
261M 主制御部
262M 動作検出部
270、270M モードスイッチ
280 アンテナ
290A、290B 出力端子
100、100M 送電器
1 交流電源
11 一次側コイル
12 一次側共振コイル
14 整合回路
15 高周波アンプ
16 キャパシタ
17 アンテナ
110、110M 制御部
120M 近接センサ
200、200M 受電器
210 二次側共振コイル
220 整流回路
230 平滑キャパシタ
240 電圧検出部
250 DC−DCコンバータ
260、260M 制御部
261M 主制御部
262M 動作検出部
270、270M モードスイッチ
280 アンテナ
290A、290B 出力端子
Claims (10)
- 磁界共鳴又は電界共鳴によって電力を送電する送電器と、前記送電器から送電される電力を受電する1又は複数の受電器とを含む電力伝送システムであって、
前記送電器は、
前記磁界共鳴又は前記電界共鳴によって、所定のパルス状のビーコン信号を構築する第1送電電力、及び、連続的な第2送電電力のいずれか一方を送電する一次側共振コイルを有し、
前記受電器は、
前記一次側共振コイルから前記磁界共鳴又は前記電界共鳴によって送電される電力を受電する二次側共振コイルと、
利用者の所定の動作を検出する動作検出部と、
前記動作検出部によって前記所定の動作が検出されると、前記ビーコン信号を検出する検出モードを開始するモード制御部と、
前記検出モードにおいて前記ビーコン信号が検出されると、前記ビーコン信号に対する応答信号を送信する応答信号送信部と
を有する、電力伝送システム。 - 前記受電器は、前記検出モードをオンにするモードスイッチをさらに有し、
前記動作検出部は、利用者が前記検出モードをオンにする前記モードスイッチへの操作を前記所定の動作として検出する、請求項1記載の電力伝送システム。 - 前記受電器は、前記送電器と近接通信を行う近接通信部をさらに有し、
前記送電器は、前記受電器の前記近接通信を検出する通信検出部をさらに有し、
前記動作検出部は、利用者が前記受電器で前記通信検出部に対して前記近接通信を行う操作を前記所定の動作として検出する、請求項1記載の電力伝送システム。 - 前記送電器は、
高周波電源から前記一次側共振コイルに出力される高周波の送電電力を前記第1送電電力及び前記第2送電電力のいずれか一方に設定する電力制御部と、
前記1又は複数の受電器のうちの少なくとも1つの受電器から前記ビーコン信号に対する応答信号を受信したかどうかを判定する受信判定部と、
前記受信判定部によって前記応答信号を受信したと判定されると、前記電力制御部に前記第2送電電力を前記送電電力として設定させる送電開始判定部と
をさらに有する、請求項1乃至3のいずれか一項記載の電力伝送システム。 - 前記受電器は、前記送電器と近接通信を行う近接通信部をさらに有し、
前記動作検出部は、利用者が前記受電器で前記近接通信を行う操作を前記所定の動作として検出し、
前記送電器は、
高周波電源から前記一次側共振コイルに出力される高周波の送電電力を前記第1送電電力及び前記第2送電電力のいずれか一方に設定する電力制御部と、
前記1又は複数の受電器のうちの少なくとも1つの受電器から前記ビーコン信号に対する応答信号を受信したかどうかを判定する受信判定部と、
前記受信判定部によって前記応答信号を受信したと判定されると、前記電力制御部に前記第2送電電力を前記送電電力として設定させる送電開始判定部と、
前記受電器の前記近接通信を検出する通信検出部と
をさらに有し、
前記電力制御部は、前記通信検出部が前記近接通信の検出処理を開始してから第1所定時間以内に前記受信判定部によって前記応答信号が受信されない場合には、前記第1送電電力の送電を停止する、請求項1記載の電力伝送システム。 - 前記モード制御部は、前記検出モードを開始した後の第2所定時間以内に前記ビーコン信号が検出されない場合には、前記検出モードを終了する、請求項1乃至5のいずれか一項記載の電力伝送システム。
- 前記受電器は、前記二次側共振コイルに磁界共鳴又は電界共鳴による共振電力が流れる状態と流れない状態とを切り替える共振スイッチと、
前記動作検出部によって前記所定の動作が検出されると、前記共振スイッチを前記共振電力が流れる状態に切り替えるスイッチ制御部と
をさらに有する、請求項1乃至6のいずれか一項記載の電力伝送システム。 - 前記受電器は、前記二次側共振コイルで受電する電力を検出する検出部をさらに有し、
前記スイッチ制御部は、前記応答信号送信部によって前記応答信号が送信されてから第3所定時間以内に前記検出部によって電力が検出されない場合には、前記共振スイッチを前記共振電力が流れない状態に切り替える、請求項7記載の電力伝送システム。 - 送電器の一次側共振コイルから磁界共鳴又は電界共鳴によって送電される電力を受電する二次側共振コイルと、
利用者の所定の動作を検出する動作検出部と、
前記動作検出部によって前記所定の動作が検出されると、前記送電器が送信するビーコン信号を検出する検出モードを開始するモード制御部と、
前記検出モードにおいて前記ビーコン信号が検出されると、前記ビーコン信号に対する応答信号を送信する応答信号送信部と
を含む、受電器。 - 送電器の一次側共振コイルから磁界共鳴又は電界共鳴によって送電される電力を受電する二次側共振コイルを含む受電器の制御方法であって、
利用者の所定の動作を検出する動作検出処理と、
前記動作検出処理によって前記所定の動作が検出されると、前記送電器が送信するビーコン信号を検出する検出モードを開始するモード制御処理と、
前記検出モードにおいて前記ビーコン信号を検出すると、前記ビーコン信号に対する応答信号を送信する応答信号送信処理と
を行う、受電器の制御方法。
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JP2017099151A (ja) * | 2015-11-25 | 2017-06-01 | セイコーエプソン株式会社 | 制御装置、受電装置、電子機器及び無接点電力伝送システム |
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