KR20220154756A

KR20220154756A - 송전 장치 및 수전 장치, 그것들의 제어 방법, 저장 매체

Info

Publication number: KR20220154756A
Application number: KR1020227035612A
Authority: KR
Inventors: 도모키 히라마츠
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2021-02-19
Publication date: 2022-11-22
Also published as: CN117013718A; JP7493370B2; US20230015212A1; JP2021164282A; JP2024100905A; CN115398773A; EP4131722A4; EP4131722A1; WO2021199774A1

Abstract

수전 장치로 무선 전력 전송을 행하는 송전 수단의 Q값을 측정하고, 수전 장치로부터 수신된 기준 Q값과 측정된 Q값에 기초하여 수전 장치와는 다른 물체의 유무를 판정한다. 송전 장치는, Q값의 측정 후에 기준 Q값과는 다른 소정의 물리량에 관한 제1 지표값을 취득하고, 상기 판정에서 수전 장치와는 다른 물체가 없다고 판정된 후의 수전 장치로의 전력 전송을 개시하기 전에 소정의 물리량에 관한 제2 지표값을 취득하고, 제1 지표값과 제2 지표값에 기초하여 수전 장치와는 다른 물체의 유무를 판정한다.

Description

송전 장치 및 수전 장치, 그것들의 제어 방법, 프로그램

본 개시는, 무선 전력 전송에 있어서의 송전 장치 및 수전 장치, 그것들의 제어 방법, 프로그램에 관한 것이다.

무선 전력 전송 시스템의 기술이 넓게 개발되어 있다. 특허문헌 1에는, 무선 충전 규격의 표준화 단체인 Wireless Power Consortium(WPC)이 책정하는 규격(WPC 규격)에 준거한, 송수전 시에 이물을 검출하는 방법이 기재되어 있다. 특허문헌 1에는, 송수전 개시 전에 무선 전력 전송 시스템의 코일 Q값(품질 인자값: Quality factor)이 측정되고, 측정된 Q값과 수전 장치로부터 수신한 기준 Q값에 기초하여 이물 검출이 행해진다. Q값에 기초하는 이물 검출에 의해 이물이 존재하지 않는다고 판정된 경우에는, 계속해서, 송수전 장치와 수전 장치 사이에 있어서의 전력 손실의 추정값이 산출된다. 송수전이 개시된 후에는 이 전력 손실의 추정값과 실측값의 차분에 기초하여 이물 검출이 행해진다. 여기서, 이물이란, 수전 장치와는 다른 물체이다.

일본 특허 공개 제2018-113849호 공보

WPC 규격에 의하면, 송전 장치에 의한 Q값의 측정에 이어서, 식별 정보나 능력 정보의 교환 및 송수전에 관한 각종 파라미터의 교섭 등이 송전 장치와 수전 장치 사이에서 행해진다. 그 후, 송전 장치는, 기준이 되는 Q값과 측정된 Q값에 기초하여 이물 검출을 행하고, 이물이 검출되지 않으면 전력 손실의 추정값을 산출한다. 그 때문에, Q값의 측정으로부터 전력 손실의 추정값을 산출할 때까지의 시간에 이물이 침입한 경우는, 송전 장치는 이물을 검출할 수 없다. 또한, 이 시간에 있어서 이물이 침입하면, 전력 손실의 추정값이 이물이 있는 상태로 산출되어 버리기 때문에, 송전 개시 후의 전력 손실에 기초하는 이물 검출에 있어서 정밀도가 저하된다.

본 개시는, 이물 검출의 정밀도 저하를 억제하기 위한 기술을 제공한다.

본 개시의 일 양태에 의한 송전 장치는 이하의 구성을 갖는다. 즉,

수전 장치로 무선 전력 전송을 행하는 송전 수단과,

상기 송전 수단의 Q값을 측정하는 측정 수단과,

상기 Q값의 측정 후에 상기 Q값과는 다른 소정의 물리량에 관한 제1 지표값을 취득하는 제1 취득 수단과,

상기 수전 장치로부터 수신된 정보에 나타나는 Q값과, 상기 측정 수단에 의해 측정된 Q값에 기초하여, 상기 수전 장치와는 다른 물체의 유무를 판정하는 제1 판정 수단과,

상기 제1 판정 수단에 의해 상기 수전 장치와는 다른 물체가 없다고 판정된 후이며 상기 수전 장치로의 무선 전력 전송을 개시하기 전에, 상기 소정의 물리량에 관한 제2 지표값을 취득하는 제2 취득 수단과,

상기 제1 지표값과 상기 제2 지표값에 기초하여 상기 수전 장치와는 다른 물체의 유무를 판정하는 제2 판정 수단을 갖는다.

본 개시에 의하면, 이물 검출의 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.

본 개시의 그 밖의 특징 및 이점은, 첨부 도면을 참조로 한 이하의 설명에 의해 명확해질 것이다. 또한, 첨부 도면에 있어서는, 동일하거나 혹은 마찬가지의 구성에는, 동일한 참조 번호를 붙인다.

첨부 도면은 명세서에 포함되어, 그 일부를 구성하고, 본 개시의 실시 형태를 나타내고, 그 기술과 함께 본 개시의 원리를 설명하기 위해 사용된다.
도 1은 제1 실시 형태에 의한 무선 전력 전송 시스템의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는 제1 실시 형태에 의한 수전 장치의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 의한 송전 장치의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 제1 실시 형태에 의한 송전 장치의 제어부의 기능 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 5는 제1 실시 형태의 송전 장치에 의한 처리예를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 제1 실시 형태의 무선 전력 전송 시스템에서 실행되는 처리예를 나타내는 도면이다.
도 7은 파워 손실 방법에 의한 이물 검출을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8a는 시간 영역의 Q값의 측정 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8b는 시간 영역의 Q값의 측정 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9a는 제2 실시 형태의 송전 장치에 의한 처리예를 나타내는 흐름도이다.
도 9b는 제2 실시 형태의 송전 장치에 의한 처리예를 나타내는 흐름도이다.
도 10은 제2 실시 형태의 무선 전력 전송 시스템에서 실행되는 처리예를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태는 특허 청구의 범위에 관한 발명을 한정하는 것은 아니다. 실시 형태에는 복수의 특징이 기재되어 있지만, 이들 복수의 특징 모두가 발명에 필수인 것만은 아니고, 또한, 복수의 특징은 임의로 조합되어도 된다. 또한, 첨부 도면에 있어서는, 동일 혹은 마찬가지의 구성에 동일한 참조 번호를 붙여, 중복된 설명은 생략한다.

<제1 실시 형태>

(시스템의 구성)

도 1에, 본 실시 형태에 관한 무선 충전 시스템(무선 전력 전송 시스템)의 구성예를 나타낸다. 본 시스템은, 일례에 있어서, 수전 장치(101)와 송전 장치(102)를 포함하여 구성된다. 이하에는, 수전 장치(101)를 RX라고 칭하고, 송전 장치(102)를 TX라고 칭하는 경우가 있다. RX는, TX로부터 수전하여 내장 배터리에 충전을 행하는 전자 기기이다. TX는, 충전대(103)에 적재된 RX에 대하여 무선으로 송전하는 전자 기기이다. 범위(104)는, TX로부터 송전된 전력을 RX가 수전 가능한 송전 범위를 나타내고 있다. 또한, RX와 TX는 무선 충전 이외의 애플리케이션을 실행하는 기능을 가질 수 있다. RX는, 일례로서, 스마트폰이고, TX는, 일례로서, 그 스마트폰을 충전하기 위한 액세서리 기기이다. RX 및 TX는, 하드 디스크 장치나 메모리 장치 등의 기억 장치여도 되고, 퍼스널 컴퓨터(PC) 등의 정보 처리 장치여도 된다. 또한, RX 및 TX는, 예를 들어 촬상 장치(카메라나 비디오 카메라 등)나 스캐너 등의 화상 입력 장치여도 되고, 프린터나 복사기, 프로젝터 등의 화상 출력 장치여도 된다. 또한, TX가 스마트폰 등이어도 되고, 이 경우, 예를 들어 RX는, 다른 스마트폰이어도 되고, 무선 이어폰이어도 된다. 또한, RX는 자동차 등의 차량이나 수송기여도 되고, TX는 자동차 등의 차량이나 수송기의 콘솔 등에 설치되는 충전기여도 된다.

본 시스템은, WPC(Wireless Power Consortium)가 규정하는 WPC 규격에 기초하여, 무선 충전을 위한 전자기 유도 방식을 사용한 무선 전력 전송을 행한다. 즉, RX와 TX는, RX의 수전 코일과 TX의 송전 코일 사이에서, WPC 규격에 기초하는 무선 충전을 위한 무선 전력 전송을 행한다. 또한, 무선 전력 전송 방식은, WPC 규격으로 규정된 방식에 한정되지 않고, 다른 전자기 유도 방식, 자계 공명 방식, 전계 공명 방식, 마이크로파 방식, 레이저 등을 이용한 방식이어도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 무선 전력 전송이 무선 충전에 사용되는 것으로 하지만, 무선 충전 이외의 용도로 무선 전력 전송이 행해져도 된다.

WPC 규격에서는, RX가 TX로부터 수전될 때 보증되는 전력의 크기가 Guaranteed Power(이하, 「GP」라고 칭한다.)라고 불리는 값에 의해 규정된다. GP는, 예를 들어 RX와 TX의 위치 관계가 변동되어 수전 코일과 송전 코일 사이의 송전 효율이 저하되었다고 해도, 충전용의 회로 등의 RX의 부하로 출력되는 것이 보증되는 전력값을 나타낸다. 예를 들어 GP가 15와트인 경우, 수전 코일과 송전 코일의 위치 관계가 변동되어 송전 효율이 저하되었다고 해도, TX는, RX 내의 부하로 15와트를 출력할 수 있도록 제어하여 송전을 행한다. 또한, WPC 규격에서는, TX가, TX의 주위에(수전 안테나 근방에) 수전 장치가 아닌 물체(이물)가 존재하는 것을 검출하는 방법이 규정되어 있다. 더 상세하게는, TX에 있어서의 송전 안테나(송전 코일(303))의 품질 계수(Q값)의 변화에 수반하여 이물을 검출하는 방법과, TX에 있어서의 송전 전력과 RX에 있어서의 수전 전력의 차분에 의해 이물을 검출하는 파워 손실 방법이 규정되어 있다. Q값에 기초하는 이물 검출은, 전력 전송 전(Negotiation 페이즈 또는 Renegotiation 페이즈)에 실시된다. 또한, 파워 손실 방법에 의한 이물 검출은, 후술하는 Calibration을 행하여, 그 데이터를 기초로, 전력 전송(송전) 중(후술하는 Power Transfer 페이즈)에 실시된다. 상세에 대해서는 후술한다. 또한, 이물로서는, 예를 들어 금속편이나 IC 카드와 같은 도전성의 물체이다.

본 실시 형태에 관한 RX와 TX는, WPC 규격에 기초하는 송수전 제어를 위한 통신과, 기기 인증을 위한 통신을 행한다. 여기서, WPC 규격에 기초하는 송수전 제어를 위한 통신에 대하여 설명한다.

WPC 규격에서는, 전력 전송이 실행되는 Power Transfer 페이즈와 실제의 전력 전송이 행해지기 전의 페이즈를 포함한, 복수의 페이즈가 규정되고, 각 페이즈에 있어서 필요한 송수전 제어를 위한 통신이 행해진다. 전력 전송 전의 페이즈는, Selection 페이즈, Ping 페이즈, Identification and Configuration 페이즈, Negotiation 페이즈, Calibration 페이즈를 포함할 수 있다. 또한, 이하에는 Identification and Configuration 페이즈를 I&C 페이즈라고 칭한다.

Selection 페이즈에서는, TX가, Analog Ping을 간헐 송신하여, 송전 가능 범위 내에 물체가 존재하는 것(예를 들어, 충전대(103)에 RX나 도체편 등이 적재된 것)을 검지한다. Ping 페이즈에서는, TX가, Analog Ping보다도 전력이 큰 Digital Ping을 송신한다. Digital Ping의 전력의 크기는, TX 위에 적재된 RX의 제어부가 기동하는 데 충분한 전력이다. RX는, 수전 전압의 크기를 Signal Strength Packet에 의해 TX로 통지한다. 이와 같이, TX는, 자신이 송신한 Digital Ping을 수신한 RX로부터의 응답인 (수전 전압을 통지하는 패킷)을 수신함으로써, Selection 페이즈에 있어서 검지된 물체가 RX인 것을 인식한다. TX는, RX로부터 수전 전압의 통지를 받으면, I&C 페이즈로 천이한다. 또한, TX는, Digital Ping을 송신하기 전에, 송전 안테나(송전 코일(303))의 Q값(Q-Factor)을 측정한다. 이 측정 결과는, Q값을 사용한 이물 검출 처리를 실행할 때 사용된다.

I&C 페이즈에서는, TX는, RX를 식별하여, RX로부터 기기 구성 정보(능력 정보)를 취득한다. 그 때문에, RX는, ID Packet 및 Configuration Packet을 송신한다. ID Packet에는 RX의 식별자 정보가 포함된다. Configuration Packet에는, RX의 기기 구성 정보(능력 정보)가 포함된다. ID Packet 및 Configuration Packet을 수신한 TX는, 확인 응답(ACK, 긍정 응답)으로 응답한다. 그리고, I&C 페이즈가 종료된다.

Negotiation 페이즈에서는, RX가 요구하는 GP의 값이나 TX의 송전 능력 등에 기초하여 GP의 값이 결정된다. 또한 TX는, RX로부터의 요구에 포함되어 있는 Q값에 기초하는 기준 Q값(후술)과, 상기 측정된 Q값에 기초하여, Q값을 사용한 이물 검출 처리를 실행한다. 또한, WPC 규격에서는, 일단 Power Transfer 페이즈로 이행한 후, RX의 요구에 의해 다시 Negotiation 페이즈와 마찬가지의 처리를 행하는 방법이 규정되어 있다. Power Transfer 페이즈로부터 이행하여 이것들의 처리를 행하는 페이즈를 Renegotiation 페이즈라고 칭한다. Calibration 페이즈에서는, WPC 규격에 기초하여, RX가 소정의 수전 전력값(예를 들어, 경부하 상태에 있어서의 수전 전력값과 최대 부하 상태에 있어서의 수전 전력값)을 TX로 통지하고, TX가 효율적으로 송전하기 위한 조정을 행한다. TX로 통지된 이들 수신 전력값은, 파워 손실 방법에 의한 이물 검출 처리를 위해서도 사용될 수 있다.

Power Transfer 페이즈에서는, 송전의 계속 및 에러나 만충전에 의한 송전 정지 등을 위한 제어가 행해진다. TX와 RX는, 이들 송수전 제어를 위한 통신을 WPC 규격에 기초하여 행한다. 본 실시 형태에서는, 이들 통신이, 무선 전력 전송과 동일한 안테나(코일)를 사용하여 신호를 중첩하는 인 밴드(In-band) 통신에 의해 행해진다. 또한, TX와 RX 사이에서 WPC 규격에 기초하는 인 밴드 통신이 가능한 범위는, 송전 가능 범위와 거의 동일하다. 따라서, 도 1에 있어서, 범위(104)는, TX와 RX의 송수전 코일에 의해 무선 전력 전송이 가능한 범위와 인 밴드 통신이 가능한 범위를 나타내고 있다. 또한, 이하의 설명에 있어서, RX가 「충전대(103)에 적재된」이란, RX가 범위(104)의 내측에 진입한 것을 의미하고, 실제로는 충전대(103) 위에 RX가 적재되지 않은 상태도 포함하는 것으로 한다.

(수전 장치(101), 송전 장치(102)의 구성)

계속해서, 본 실시 형태에 관한 수전 장치(101)(RX) 및 송전 장치(102)(TX)의 구성에 대하여 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 구성은 일례에 지나지 않고, 설명되는 구성의 일부(경우에 따라서는 전부가) 외의 마찬가지의 기능을 행하는 다른 구성과 치환되거나 또는 생략되어도 되고, 새로운 구성이 설명되는 구성에 추가되어도 된다. 또한, 이하의 설명에 나타나는 하나의 블록이 복수의 블록으로 분할되어도 되고, 복수의 블록이 하나의 블록으로 통합되어도 된다.

· RX의 구성

도 2는, 본 실시 형태에 관한 RX의 하드웨어 구성예를 나타내는 블록도이다. 본 실시 형태의 RX는 WPC 규격에 준거하고 있다. RX는, 일례에 있어서, 제어부(200), 수전 코일(201), 정류부(202), 전압 제어부(203), 통신부(204), 충전부(205), 배터리(206), 공진 콘덴서(207), 스위치(208), 메모리(209), 타이머(210)를 갖는다.

제어부(200)는, 예를 들어 메모리(209)에 기억되어 있는 제어 프로그램을 실행함으로써, RX의 전체를 제어한다. 제어부(200)는, 무선 전력 전송 이외의 애플리케이션을 실행하기 위한 제어를 행해도 된다. 제어부(200)는, 예를 들어 CPU(Central Processing Unit)나 MPU(Micro Processing Unit) 등의 하나 이상의 프로세서를 포함하여 구성된다. 또한, 제어부(200)는, 특정 용도용 집적 회로(ASIC) 등의 특정 처리에 전용인 하드웨어나, 소정의 처리를 실행하도록 컴파일된 FPGA(필드 프로그래머블 게이트 어레이) 등의 어레이 회로를 포함하여 구성되어도 된다. 제어부(200)는, 각종 처리를 실행 중에 기억해 두어야 할 정보를 메모리(209)에 기억시킨다. 또한, 제어부(200)는, 타이머(210)를 사용하여 시간을 계측할 수 있다.

수전 코일(201)은, 송전 장치의 송전 코일로부터 전력을 수전한다. 또한, 수전 코일(201)은 공진 콘덴서(207)와 접속되어, 특정 주파수에서 공진한다. 정류부(202)는, 수전 코일(201)을 통해 수전한 송전 코일로부터의 교류 전압 및 교류 전류를 직류 전압 및 직류 전류로 변환한다. 전압 제어부(203)는, 정류부로부터 입력되는 직류 전압의 레벨을, 제어부(200) 및 충전부(205) 등이 동작하는 직류 전압의 레벨로 변환한다. 통신부(204)는, TX와의 사이에서, 인 밴드 통신에 의해, 상술한 바와 같은 WPC 규격에 기초하는 제어 통신을 행한다. 통신부(204)는, 수전 코일(201)로부터 입력된 전자파를 복조하여 TX로부터 송신된 정보를 취득하고, 그 전자파를 부하 변조함으로써 TX로 송신해야 할 정보를 전자파에 중첩함으로써, TX와의 사이에서 통신을 행한다. 즉, 통신부(204)에서 행해지는 통신은, 송전 장치의 송전 코일로부터의 송전에 중첩되어 행해진다. 충전부(205)는, 수전 코일(201)을 통해 수전된 전력을 사용하여 배터리(206)를 충전한다. 배터리(206)는, RX 전체에 대하여, 제어와 수전과 통신에 필요한 전력을 공급한다. 또한, 배터리(206)는, 수전 코일(201)을 통해 수전된 전력을 축전한다.

스위치(208)는 수전 코일(201)과 공진 콘덴서(207)를 단락하기 위한 스위치이고, 제어부(200)에 의해 제어된다. 스위치(208)가 온으로 되면, 수전 코일(201)과 공진 콘덴서(207)는 직렬 공진 회로를 구성한다. 이때, 수전 코일(201)과 공진 콘덴서(207) 및 스위치(208)의 폐회로에만 전류가 흐르고, 정류부(202) 및 전압 제어부(203)에 전류는 흐르지 않는다. 스위치(208)가 오프로 되면, 수전 코일(201) 및 공진 콘덴서(207)를 통해, 정류부(202) 및 전압 제어부(203)에 전류가 흐른다. 메모리(209)는, 상술한 바와 같이, 각종 정보를 기억한다. 또한, 메모리(209)는, 제어부(200)와 다른 기능부에 의해 얻어진 정보를 기억해도 된다. 타이머(210)는, 예를 들어 기동된 시각으로부터의 경과 시간을 계측하는 카운트 업 타이머나, 설정된 시간으로부터 카운트 다운하는 카운트 다운 타이머 등을 구비하고, 이것들을 사용하여 계시를 행한다.

· TX의 구성

도 3은 본 실시 형태에 관한 TX의 하드웨어 구성예를 나타내는 도면이다. 본 실시 형태의 TX는 WPC 규격에 준거하고 있다. TX는, 일례에 있어서, 제어부(300), 전원부(301), 송전부(302), 송전 코일(303), 통신부(304), 공진 콘덴서(305), 스위치(306), 메모리(307) 및 타이머(308)를 갖는다.

제어부(300)는, 예를 들어 메모리(307)에 기억되어 있는 제어 프로그램을 실행함으로써, TX의 전체를 제어한다. 제어부(300)는, 무선 전력 전송 이외의 애플리케이션을 실행하기 위한 제어를 행해도 된다. 제어부(300)는, 예를 들어 CPU(Central Processing Unit)나 MPU(Micro Processing Unit) 등의 하나 이상의 프로세서를 포함하여 구성된다. 또한, 제어부(300)는, 특정 용도용 집적 회로(ASIC) 등의 특정 처리에 전용의 하드웨어나, 소정의 처리를 실행하도록 컴파일된 FPGA(필드 프로그래머블 게이트 어레이) 등의 어레이 회로를 포함하여 구성되어도 된다. 제어부(300)는, 각종 처리를 실행 중에 기억해 두어야 할 정보를 메모리(307)에 기억시킨다. 또한, 제어부(300)는, 타이머(308)를 사용하여 시간을 계측할 수 있다.

전원부(301)는, TX 전체에 대하여, 제어와 송전과 통신에 필요한 전력을 공급한다. 전원부(301)는, 예를 들어 상용 전원 또는 배터리이다. 송전부(302)는, 전원부(301)로부터 입력되는 직류 또는 교류 전력을, 무선 전력 전송에 사용하는 주파수대의 교류 전력으로 변환하고, 그 교류 전력을 송전 코일(303)로 입력함으로써, RX에 수전시키기 위한 전자파를 발생시킨다. 또한, 송전부(302)에 의해 생성되는 교류 전력의 주파수(교류 주파수)는 수백㎑(예를 들어, 110㎑ 내지 205㎑) 정도이다. 송전부(302)는, 제어부(300)의 지시에 기초하여, RX로 송전을 행하기 위한 전자파를 송전 코일(303)로부터 출력시키도록, 상기 교류 주파수의 교류 전력을 송전 코일(303)로 입력한다. 또한, 송전부(302)는, 송전 코일(303)에 입력하는 전압(송전 전압) 또는 전류(송전 전류)를 조절함으로써, 출력시키는 전자파의 강도를 제어한다. 송전 전압 또는 송전 전류를 크게 하면 전자파의 강도가 강해지고, 송전 전압 또는 송전 전류를 작게 하면 전자파의 강도가 약해진다. 또한, 송전부(302)는, 제어부(300)의 지시에 기초하여, 송전 코일(303)로부터의 송전이 개시 또는 정지되도록, 교류 주파수 전력의 출력 제어를 행한다. 송전 코일(303)은, 공진 콘덴서(305)와 접속되어, 특정 주파수에서 공진한다.

통신부(304)는, RX와의 사이에서, 인 밴드 통신에 의해, 상술한 바와 같은 WPC 규격에 기초하는 제어 통신을 행한다. 통신부(304)는, 송전 코일(303)로부터 출력되는 전자파를 변조하여, RX로 정보를 전송한다. 또한, 통신부(304)는, 송전 코일(303)로부터 출력되어 RX에 있어서 변조된 전자파를 복조하여 RX가 송신한 정보를 취득한다. 즉, 통신부(304)에서 행하는 통신은, 송전 코일(303)로부터의 송전에 중첩되어 행해진다. 스위치(306)는 송전 코일(303)과 공진 콘덴서(305)를 단락하기 위한 스위치이고, 제어부(300)에 의해 제어된다. 스위치(306)가 온으로 되면, 송전 코일(303)과 공진 콘덴서(305)는 직렬 공진 회로를 구성한다. 이때, 송전 코일(303)과 공진 콘덴서(305) 및 스위치(306)의 폐회로에만 전류가 흐른다. 스위치(306)가 오프로 되면, 송전 코일(303) 및 공진 콘덴서(305)에는, 송전부(302)로부터 전력이 공급된다. 메모리(307)는, 상술한 바와 같이, 각종 정보를 기억한다. 또한, 메모리(307)는, 제어부(300)와 다른 기능부에 의해 얻어진 정보를 기억해도 된다. 타이머(308)는, 예를 들어 기동된 시각으로부터의 경과 시간을 계측하는 카운트 업 타이머나, 설정된 시간으로부터 카운트 다운하는 카운트 다운 타이머 등에 의해 계시를 행한다.

· TX의 기능 구성에 대하여

이어서, 도 4를 참조하여 TX의 제어부(300)의 기능 구성을 설명한다. 제어부(300)는 통신 처리부(401), 송전 처리부(402), 이물 검출 처리부(403), 산출 처리부(404)를 갖는다.

통신 처리부(401)는, WPC 규격에 기초한 RX와의 통신부(304)를 통한 통신을 제어한다. 송전 처리부(402)는, 송전부(302)를 제어하고, WPC 규격에 기초하여, RX로의 송전을 제어한다.

이물 검출 처리부(403)는, 송전 장치-수전 장치 사이의 전력 손실이나, 송전 안테나(송전 코일(303))에 있어서의 Q값을 측정하여 이물을 검출한다. 이물 검출 처리부(403)는, 파워 손실 방법에 의한 이물 검출 기능과, Q값에 기초하는 이물 검출 기능을 실현할 수 있다. 이들 이물 검출 기능에 대해서는 후술한다. 또한, 이물 검출 처리부(403)는, 기타의 방법을 사용하여 이물 검출 처리를 행해도 되고, 예를 들어 NFC 통신 기능을 구비하는 TX에 있어서는, NFC 규격에 의한 대향기 검출 기능을 사용하여 이물 검출 처리를 행해도 된다. 또한, NFC는, Near Feald Communication의 약어이다. 또한, 이물 검출 처리부(403)는, 시간 영역에 있어서의 Q값의 측정을 행하고, 그 측정 결과에 기초하여 이물 검출을 할 수도 있다. 시간 영역에 있어서의 Q값의 측정에 대해서는 후술한다. 또한, 이물 검출 처리부(403)는, 이물을 검출하는 것 이외의 기능으로서, TX 위의 상태가 변화된 것을 검출할 수도 있다. 예를 들어, 범위(104)에 있어서의 수전 장치의 수의 증감을 검출하는 것도 가능하다.

산출 처리부(404)는, 송전부(302)를 통해 RX에 대하여 출력하는 전력을 측정하여, 단위 시간마다 평균 출력 전력값을 계산한다. 이물 검출 처리부(403)는, 산출 처리부(404)에 의한 계산 결과와 통신 처리부(401)를 통해 수전 장치로부터 수신하는 수전 전력값을 기초로, 파워 손실 방법에 의한 이물 검출 처리를 행한다. 통신 처리부(401), 송전 처리부(402), 이물 검출 처리부(403), 산출 처리부(404)는, 제어부(300)에 있어서 동작하는 프로그램으로서 그 기능이 실현된다. 각 처리부는, 각각이 독립된 프로그램으로서 구성되어, 이벤트 처리 등에 의해 프로그램간의 동기를 취하면서 병행하여 동작할 수 있다.

(이물 검출 방법에 대하여)

· Q값에 기초하는 이물 검출 방법

이어서, 이물 검출 처리부(403)에 의해 실행되는, WPC 규격으로 규정되어 있는 Q값에 기초하는 이물 검출 방법에 대하여 설명한다. 먼저, TX는 이물의 영향에 따라 변화되는 Q값을, 주파수 영역에 있어서 실측한다(Q값 측정). 이 Q값 측정은, Analog Ping을 송전하고 나서, Digital Ping을 송전할 때까지 실시된다. 구체적으로는, 송전부(302)가 송전 코일(303)에 의해 출력되는 무선 전력의 주파수를 소인하여, 송전 코일(303)과 직렬(또는 병렬)로 접속되는 공진 콘덴서(305)의 단부의 전압값을 측정한다. 송전부(302)는, 이 전압값이 피크가 되는 공진 주파수(f1)를 탐색하여, 피크의 전압값(공진 주파수에서 측정되는 전압값)으로부터 3㏈ 낮아진 전압값을 나타내는 주파수(f2, f3)를 사용하여 송전 코일의 Q값(f1/(f2-f3))을 산출한다. 또한, Q값의 측정 방법의 다른 예로서는, 다음과 같은 방법을 들 수 있다. 즉, 송전부(302)가 송전 코일(303)에 의해 출력되는 무선 전력의 주파수를 소인하여, 송전 코일(303)과 직렬로 접속되는 공진 콘덴서(305)의 단부의 전압값을 측정하고, 해당 전압값이 피크가 되는 공진 주파수를 탐색한다. 그리고, 송전부(302)는, 그 공진 주파수에 있어서 공진 콘덴서(305)의 양단의 전압값을 측정하고, 그들 측정된 전압값의 비로부터 송전 코일(303)의 Q값을 산출한다.

이어서 TX는 이물 검출의 판단 기준이 되는 Q값을 RX로부터 취득한다. 구체적으로는, WPC 규격으로 규정된 송전 코일(303)에 의한 송전 가능한 범위 (104) 내에 RX가 놓여진 경우의 송전 코일(303)의 Q값을 RX로부터 수신한다. 이 Q값은, RX로부터 수신되는 FOD(Foreign Object Detection) Status Packet에 저장되어 있다. TX는, FOD Status Packet에 저장되어 있는 Q값(RX가 보유하는 Q값)으로부터, TX에 RX가 놓여진 경우의 송전 코일(303)의 Q값을 유추한다. 이렇게 하여 유추된 Q값을 본 실시 형태에서는 기준 Q값이라고 칭한다. 또한, FOD Status Packet에 저장되는 Q값은, 미리 RX의 불휘발성 메모리(예를 들어, 메모리(209))에 기억되어 있는 것으로 한다. 그리고, TX의 이물 검출 처리부(403)는, 기준 Q값과 실측한 Q값을 비교하여, 그 비교 결과에 기초하여 이물의 유무를 판정한다. 더 구체적으로는, 기준 Q값에 대하여 a％ 저하된 Q값을 역치로 하여, 실측한 Q값이 역치보다 낮으면 이물이 있다고 판정되고, 그렇지 않은 경우는 이물이 없다고 판정된다.

· 파워 손실 방법에 기초하는 이물 검출 방법

이어서, 이물 검출 처리부(403)에 의해 실행되는, WPC 규격으로 규정되어 있는 파워 손실 방법에 기초하는 이물 검출 방법에 대하여, 도 7을 사용하여 설명한다. 도 7의 횡축은 TX의 송전 전력, 종축은 RX의 수전 전력이다. TX는, RX가 수전한 수전 전력값 Pr1을 취득한다. 수전 전력값 Pr1은, 예를 들어 Received Power Packet(mode1)에 저장되어 RX로부터 송신되고, TX에 의해 수신된다. 이때, RX는, 수전한 전력을 부하(충전 회로와 배터리 등)에 공급하고 있지 않고, 수전 전력값 Pr1은 경부하의 상태(Light Load)에서의 수전 전력값을 나타낸다. TX는, 수전 전력값 Pr1과 그때의 송전 전력값 Pt1을 메모리(307)에 기억시킨다(점 (700)). TX는, 송전 전력값 Pt1의 전력을 송전했을 때의 TX와 RX 사이의 전력 손실량이 Pt1-Pr1(Ploss1)이라고 인식한다. 이어서, TX는, RX가 수전한 수전 전력값 Pr2를 취득한다. 수전 전력값 Pr2는, 예를 들어 Received Power Packet(mode2)에 저장되어 RX로부터 송신되고, TX에 의해 수신된다. 수전 전력값 Pr2는, RX가 수전한 전력을 부하에 공급하고 있는 상태(Connected Load)에서의 수전 전력값이다. TX는 수전 전력값 Pr2와 그때의 송전 전력값 Pt2를 메모리(307)에 기억시킨다(점 (701)). TX는, 송전 전력값 Pt2의 전력을 송전했을 때의 TX와 RX 사이의 전력 손실량이 Pt2-Pr2(Ploss2)라고 인식한다.

그 후, TX는 점 (700)과 점 (701)을 직선 보간하여 직선 (702)를 작성한다. 직선 (702)는, TX와 RX의 주변에 이물이 존재하지 않는 상태에 있어서의 송전 전력과 수전 전력의 관계를 나타내고 있는 것으로서 취급된다. TX는, 송전 전력값과 직선 (702)로부터, 이물이 없을 가능성이 높은 상태에 있어서의 수전 전력값을 예상할 수 있다. 예를 들어, 송전 전력값이 Pt3인 경우, TX는, 직선 (702) 위의 점 (703)으로부터 RX에 있어서의 수전 전력값이 Pr3으로 될 것이라고 예상한다. 여기서, TX가 Pt3의 송전 전력으로 RX에 대하여 송전한 경우에, TX가 RX로부터 수전 전력값 Pr3'이라는 값을 수신한 것으로 한다. TX는 이물이 존재하지 않는 상태에 있어서의 추정된 수전 전력값 Pr3으로부터 실제로 RX로부터 수신한 수전 전력값 Pr3'을 뺀 값 Pr3-Pr3'(=Ploss_FO)을 산출한다. 이 Ploss_FO는, TX와 RX 사이(예를 들어, 범위 (104) 내)에 이물이 존재하는 경우에, 그 이물로 소비되는 전력 손실이라고 생각할 수 있다. 따라서, 이물로 소비되었을 전력 Ploss_FO가 미리 결정된 역치를 초과한 경우에, TX는, 이물이 존재한다고 판단한다.

또한, 이물의 검출의 수순은 상기한 수순에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 다음과 같은 수순이 사용되어도 된다. 즉, TX는, 사전에 이물이 존재하지 않는 상태에 있어서의 수전 전력값 Pr3으로부터, TX와 RX 사이의 전력 손실량 Pt3-Pr3(Ploss3)을 구해 둔다. 이어서, 이물이 존재하는 상태에 있어서 RX로부터 수전한 수전 전력값 Pr3'으로부터, 이물이 존재하는 상태에서의 송전 장치와 수전 장치 사이의 전력 손실량 Pt3-Pr3'(Ploss3')을 구한다. 그리고, Ploss3'-Ploss3(=Ploss_FO)으로, 이물로 소비되었을 전력 Ploss_FO를 구해도 된다. 이상 서술한 바와 같이 이물로 소비되었을 전력 Ploss_FO를 구하는 방법으로서는, Pr3-Pr3'(=Ploss_FO)으로 하여 구해도 되고, Ploss3'-Ploss3(=Ploss_FO)으로 하여 구해도 된다.

직선 (702)를 취득한 후, 송전 장치는 수전 장치로부터 정기적으로 현재의 수전 전력값(Pr3')을 수신한다. 수전 장치가 정기적으로 송신하는 현재의 수전 전력값은 Received Power Packet(mode0)으로서 송전 장치로 송신된다. 송전 장치는, Received Power Packet(mode0)에 저장되어 있는 수전 전력값과, 직선 (702)에 기초하여 이물 검출을 행한다. 이상이 파워 손실 방법에 기초하는 이물 검출의 설명이다. 또한, 송전 장치와 수전 장치의 주변에 이물이 존재하지 않는 상태에 있어서의 송전 전력과 수전 전력의 관계인 직선 (702)를 취득하기 위한 점 (700) 및 점 (701)을 본 실시 형태에서는 Calibration data Point라고 표현한다. 또한, 적어도 2개의 Calibration data Point를 보간하여 취득되는 선분(직선 (702))을 Calibration 커브라고 표현한다. 또한, 커브라는 명칭이 사용되어 있지만, Calibration 커브의 일부 또는 전체가 직선이어도 된다.

(송전 장치(102)에 의한 처리의 흐름)

계속해서, TX가 실행하는 처리의 흐름의 예에 대하여 설명한다. 도 5에, TX가 실행하는 처리의 흐름의 예를 나타낸다. 본 처리는, 예를 들어 TX의 제어부(300)가 메모리(307)로부터 읽어낸 프로그램을 실행함으로써, 실현될 수 있다. 또한, 이하의 수순의 적어도 일부가 하드웨어에 의해 실현되어도 된다. 이 경우의 하드웨어는, 예를 들어 소정의 컴파일러를 사용하여, 각 처리 스텝을 실현하기 위한 프로그램으로부터 FPGA 등의 게이트 어레이 회로를 사용한 전용 회로를 자동적으로 생성함으로써 실현될 수 있다. 또한, 본 처리는, TX의 전원이 온으로 된 것에 따라, TX의 유저가 무선 충전 애플리케이션의 개시 지시를 입력한 것에 따라, 또는 TX가 상용 전원에 접속되어 전력 공급을 받고 있는 것에 따라, 실행될 수 있다. 또한, 기타의 계기에 의해 본 처리가 개시되어도 된다.

먼저, TX는, WPC 규격의 Selection 페이즈로서 규정되어 있는 처리를 개시한다. TX는, Selection 페이즈에 있어서, WPC 규격의 Analog Ping의 간헐 송신을 반복하여, 송전 가능한 범위(104)의 내부에 존재하는 물체를 검지한다(S501). TX는, 범위 (104) 내에 물체가 존재하는 것을 검지하면, 상술한 Q값에 기초하는 이물 검출을 행하기 위한 Q값의 측정(주파수 영역의 Q값의 측정)을 행하고, 결과를 기억시킨다(S502). TX는, Q값의 측정 후, WPC 규격의 Ping 페이즈로 이행하여, Digital Ping을 송신한다. TX는, Digital Ping에 대한 소정의 응답이 있는 경우에, 검지된 물체가 RX이고, RX가 충전대(103)에 적재되었다고 판정한다(S503). TX는, RX가 충전대(103)에 적재된 것을 검지하면, 전력 손실(Ploss0)을 산출한다(S504). 여기서, 전력 손실은, RX로부터 수신한 수전 전력값과 그때의 TX에 있어서의 송전 전력값의 차분에 의해 산출된다. 또한, 이때 산출되는 전력 손실은, RX가 수전한 전력을 부하에 공급하지 않는 상태(Light Load)에서 산출되는 값에 상당한다.

TX는, 전력 손실의 산출을 행하면, WPC 규격의 I&C 페이즈로 이행하여, RX의 식별자 정보나 능력 정보를 취득한다(S505). RX의 식별자 정보는, WPC 규격의 Manufacturer Code와 Basic Device ID를 포함할 수 있다. 또한, RX의 능력 정보는, 대응하고 있는 WPC 규격의 버전을 특정하는 정보 요소, RX가 부하에 공급할 수 있는 최대 전력을 특정하는 값(Maximum Power Value), WPC 규격의 Negotiation 기능을 갖는지 여부를 나타내는 정보를 포함한다. 또한, 이것들은 일례이고, RX의 식별자 정보 및 능력 정보는, 다른 정보에 의해 대체되어도 되고, 상술한 정보에 더하여 다른 정보를 포함해도 된다. 예를 들어, 식별자 정보는, Wireless Power ID 등의, RX의 개체를 식별 가능한 임의의 다른 식별자 정보를 포함해도 된다. 또한, TX는, I&C 페이즈의 통신 이외의 방법으로 RX의 식별자 정보와 능력 정보를 취득해도 된다.

계속해서, TX는, WPC 규격의 Negotiation 페이즈로 이행하여, RX로부터 FOD Status Packet을 수신하고, 그 내용에 기초하여 기준 Q값을 취득한다(S506). TX는, 기준 Q값을 취득하면, 상술한 「Q값에 기초하는 이물 검출」을 행하고(S507), 범위(104)에 이물이 존재하는지 여부의 판정을 행한다(S508). 구체적으로는, TX는, S502에서 측정된 Q값과 S503에서 취득된 기준 Q값의 비교에 의해, 이물의 유무를 판정한다. TX는, 이물이 존재한다고 판정된 경우(S508에서 "예"), 처리를 정지한다(S515). 한편, TX는, 이물이 존재하지 않는다고 판정된 경우(S508에서 "아니오"), RX와의 사이에서 GP의 값을 결정한다(S509). 또한, S509에서는, WPC 규격의 Negotiation 페이즈의 통신에 한정되지 않고, GP를 결정하는 다른 수순이 실행되어도 된다. TX는, RX가 Negotiation 페이즈에 대응하고 있지 않은 경우에, Negotiation 페이즈의 통신을 행하지 않고, GP의 값을, 예를 들어 WPC 규격에서 미리 규정된 소정값으로 설정해도 된다. TX는, 예를 들어 S505(I&C 페이즈)에서 취득되는 정보에 기초하여, RX가 Negotiation 페이즈에 대응하고 있는지 여부를 판정할 수 있다.

TX는, GP의 결정 후, WPC 규격의 Calibration 페이즈로 이행하고, 상술한 Calibration 커브를 작성하기 위한 제1 기준 전력 손실을 산출한다(S510). 제1 기준 전력 손실은, RX가 수전한 전력을 부하에 공급하지 않는 상태(Light Load)인 경우의 전력 손실(Ploss1)이고, 도 7에 의해 전술한 바와 같이, RX로부터 수신하는 수전 전력값 Pr1과 그때의 송전 전력값 Pt1로부터 산출된다. TX는, 제1 기준 전력 손실을 산출하면, S504에서 산출한 전력 손실(Ploss0)과 제1 기준 전력 손실(Ploss1)에 기초하여 이물 검출을 행하고(S511), 이물이 존재하는지 여부의 판정을 행한다(S512). 여기서, 이물이 존재하는지 여부는, S504에서 산출된 전력 손실과 제1 기준 전력 손실의 차분(Ploss1-Ploss0)을 산출하여, 당해 차분이 역치 이상인지 여부에 의해 판정된다. TX는, 이물이 존재한다고 판정된 경우(S512에서 "예"), 처리(또는 송전)를 정지한다(S515).

한편, 이물이 존재하지 않는다고 판정된 경우(S512에서 "아니오"), TX는, 제2 기준 전력 손실을 산출한다(S513). 제2 기준 전력 손실은, RX가 수전한 전력을 부하에 공급하고 있는 상태(Connected Load)인 경우의 전력 손실(Ploss2)이고, 전술한 바와 같이, RX로부터 수신하는 수전 전력값 Pr2와 그때의 송전 전력값 Pt2로부터 산출된다. TX는, 제2 기준 전력 손실의 산출을 행하면, 제1 기준 전력 손실(Ploss1) 및 제2 기준 전력 손실(Ploss2)로부터 Calibration 커브를 작성하고, 송전을 실행한다(S514). TX에 의한 송전은, WPC 규격의 Power Transfer 페이즈의 처리에 의해 행해진다. 단, 이것에 한정되지 않고, WPC 규격 이외의 방법으로 송전이 행해져도 된다.

(시스템에서 실행되는 처리의 흐름)

도 6을 사용하여, 제1 실시 형태에 의한 시스템(TX 및 RX)의 동작 시퀀스에 대하여 설명한다. 또한, 초기 상태로서, RX는 TX의 송전 가능 범위에 적재되어 있지 않고, TX는 RX가 요구하는 GP에서의 송전을 실행 가능한 정도의 충분한 송전 능력을 갖고 있는 것으로 한다. 이하에는, TX가 RX의 적재를 검지하고, Q값의 측정(S502) 및 전력 손실의 산출(S504)을 행한 후에 이물이 침입한 경우를 설명한다. 이 경우, Q값의 측정은 이물이 침입하기 전에 행해지고 있기 때문에, 「Q값에 기초한 이물 검출법」에서는 이물이 존재하지 않는다고 판정되어, Calibration 페이즈의 처리가 실행된다. 그러나, 제1 기준 전력 손실(S510)과 RX의 적재를 검지했을 때 산출된 전력 손실(S504)의 차분이 역치 이상으로 되기 때문에, TX는 이물이 존재한다고 판정하여, 송전을 개시하기 전에 처리를 정지한다. 이하, 도 6에 따라 설명한다.

TX는, Analog Ping에 의해 물체가 적재되는 것을 기다린다(S501, F601). RX가 충전대(103)에 적재됨으로써(F602), Analog Ping에 변화가 발생한다(F603). TX는 이 변화를 검출함으로써, 어떤 물체가 충전대(103)에 적재된 것을 검지한다(F604). TX는, 물체가 충전대(103)에 적재된 것을 검지하면, 송전 코일의 Q값을 측정한다(S502, F605). 그 후, TX는, 적재 검출 요구로서의 Digital Ping을 송신한다(S503, F606). RX는, Digital Ping을 수신함으로써, 자신이 TX의 충전대(103)에 적재된 것을 검지하면(F607), 수전 전압값을 통지하기 위한 패킷(수전 전압 통지)을 송신한다(F608). TX는 Digital Ping의 응답인 수전 전압 통지의 수신에 의해(F608), 적재된 물체가 RX인 것을 검지한다(F609). 여기서, 수전 전압 통지에는, 예를 들어 WPC 규격의 Signal Strength Packet을 사용할 수 있다.

이어서, TX는, 송전 전력을 조정하여, RX로부터 수전 전력값=250밀리와트인 것을 나타내는 수전 전력 통지를 수신하면(F610), 그때의 송전 전력값과, 수신한 수전 전력값의 차분으로부터 전력 손실(Ploss0)을 산출한다(S504, F611). 이때, TX로부터 송전되어 RX가 수전하는 전력은, RX의 제어부(200)가 기동하는 데 충분한 전력이다. 또한, 이때 산출되는 전력 손실은, RX가 수전한 전력을 부하에 공급하지 않는 상태(Light Load)인 경우의 전력 손실(즉, 제1 기준 전력 손실(Ploss1))에 상당할 수 있다. 또한, 이 수전 전력 통지에는, WPC 규격의 Received Power Packet(mode0)을 사용할 수 있다. 단, 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 WPC 규격으로 규정되어 있는 Specific Request가 사용되어도 된다. 또한, F608의 수전 전압 통지, 즉, Signal Strength Packet에 수전 전력값을 포함하여 통지해도 된다. 이 경우, F610의 수전 전력 통지는 생략될 수 있다.

계속해서, I&C 페이즈의 통신에 의해, TX는, RX로부터 식별 정보 및 능력 정보를 취득한다(S505, F612). 이때, TX의 송전이 가능한 범위(104)에 이물이 침입한 것으로 한다(F613). 계속해서, TX는, RX로부터 통지되는 Q값에 기초하여 기준 Q값을 취득하면(S506, F614), F605에서 측정한 Q값과 기준 Q값에 기초하여 이물 검출을 행한다(S507, F615). F605에서 Q값을 측정한 후에 이물이 침입하고 있기 때문에, 이 이물 검출에서는 이물이 존재하지 않는다고 판정된다(S508에서 "아니오", F616).

이어서, TX와 RX 사이의 Negotiation 페이즈의 통신에 의해 GP가 결정된다(S509, F617). 본 예에서는, GP=15와트가 결정되어 있다. 계속해서, TX는 송전 전력을 조정하여, Calibration 페이즈의 통신에 의해, 제1 기준 수전 전력 통지를 수신한다(F618). 여기서, 송전 전력은, 예를 들어 F610에서 250㎽의 수전 전력 통지를 수취했을 때의 송전 전력과 동등하게 조정된다. 도 6의 예에서는, 이물이 침입했기 때문(F613), RX로부터 수전 전력값=100밀리와트인 제1 기준 수전 전력 통지가 수신되어 있다. TX는, 수신한 제1 기준 수전 전력 통지에 저장된 수전 전력값과 자신의 송전 전력값의 차분으로부터 전력 손실(Ploss1)을 산출하고(S510, F619), 승낙을 나타내는 응답인 ACK를 송신한다(F620). TX는, ACK를 송신하면, F611에서 산출한 전력 손실(Ploss0)과 F619에서 산출한 제1 기준 전력 손실(Ploss1)의 차분에 기초하여 이물 검출을 행한다(S511, F620). 도 6의 예에서는, 이물의 침입에 의해 F611에서 산출한 전력 손실과 F619에서 산출한 전력 손실의 차분이 역치 이상으로 된다. TX는, 이물이 존재한다고 판정하고(S512에서 "예", F622), RX로 EPT(End Power Transfer Packet)를 송신하여 처리를 정지한다(F623).

이상에 설명한 바와 같이 제1 실시 형태에 의하면, TX는 이물 검출을 위한 Q값 측정을 행한 후, 이물 검출을 위한, Q값과는 다른 소정의 물리량의 지표값으로서 전력 손실을 취득한다. 그리고, TX는, Q값에 기초하는 이물 검출 후에 행해지는 Calibration 페이즈에 의해 취득된 전력 손실과, Q값의 측정 후에 취득된 전력 손실에 기초하여 이물 검출을 행한다. Q값의 측정 후에 취득되는 상기한 전력 손실은, Q값의 측정 후의 단기간 내에 실시되므로, Q값에 기초하는 이물 검출에 의해 이물이 존재하지 않는다고 판정된 경우는, 이물이 존재할 가능성이 매우 낮은 상태로 취득된 전력 손실이라고 할 수 있다. 따라서, Q값의 측정 후, Calibration 페이즈의 처리를 개시할 때까지의 구간에 이물이 침입한 경우라도, 높은 확률로 이물을 검출하는 것이 가능해져, 더 안전한 무선 전력 전송 시스템을 실현할 수 있다.

(변형예)

또한, 상술한 예에서는, Q값의 측정 후, RX가 수전한 전력을 부하에 공급하지 않는 상태(Light Load)에 있어서의 전력 손실(Ploss0)을 취득하여, 제1 기준 전력 손실(Ploss1)과의 차분에 의해 이물 검출을 행하도록 했다. 또한, 전력 손실(Ploss0)을 취득할 때는, RX로부터 수신되는 수전 전력 통지가 250밀리와트를 나타내도록 TX의 송전 전력을 조정하도록 했다. 그러나, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, RX의 상태를, 수전한 전력을 부하에 공급하는 상태(Connected Load)로 하여 GP 상당의 수전(송전) 전력값이 될 때까지 TX의 송전 출력을 높인 후에 수전력 통지에 의해 나타나는 수전 전력을 사용하여 전력 손실이 취득되어도 된다. 이 경우, Q값 측정 후에 취득된 전력 손실과 제2 기준 전력 손실(Ploss2)의 차분에 의해 이물 검출이 행해지도록 해도 된다. 또한, TX가, 소정의 수전(송전) 전력값이 될 때까지 송전 출력을 조정한 후(송전 출력을 높인 후)에, 전력 손실이 취득되도록 해도 된다. 이 경우, 예를 들어 Q값 측정 후의 전력 손실과, Calibration 페이즈에 의해 취득된 Calibartion 커브 위의 소정의 수전(송전) 전력값에 있어서의 전력 손실의 차분에 의해 이물 검출을 행할 수 있다. 또한, Calibration 페이즈의 처리 중(Calibration 커브의 생성 중)에 송전 출력을 높이는 과정에서 소정의 수전(송전) 전력값에 있어서의 전력 손실을 취득함으로써 이물 검출을 행하도록 해도 된다. 즉, Calibration 커브를 생성할 때 수전 장치로부터 수신되는 수전 전력값이 이물 검출에 사용될 수 있다. 이에 의해, RX가 수전한 전력을 부하에 공급하지 않는 상태(Light Load)보다도 큰 수전(송전) 전력값에 있어서의 전력 손실에 기초하여 이물 검출을 행하기 때문에, 상대적으로 노이즈 등에 의한 어긋남값의 영향을 억제한 안정된 이물 검출을 행할 수 있다.

또한, 상술한 예에서는, Q값의 측정 후의 전력 손실로서, 하나의 수전(송전) 전력값에 있어서의 전력 손실이 취득되지만, 복수의 수전(송전) 전력값에 있어서의 전력 손실이 취득되도록 해도 된다. 이 경우, Calibration 페이즈의 처리 종료 후, 취득된 Calibration 커브 위의 복수의 수전(송전) 전력값에 있어서의 전력 손실의 차분의 합계, 평균값, 중앙값 등과의 비교에 의해 이물 검출을 행할 수 있다. 또한, Q값 측정 후의 복수의 다른 수전(송전) 전력값에 있어서의 전력 손실을 측정함으로써, 전력값과 전력 손실의 대응을 나타내는 커브(추정 커브라고 칭함)가 생성되어도 된다. 이 경우, 추정 커브와 Calibration 커브의 비교에 의해 이물의 유무가 검출되어도 된다. 예를 들어, 복수의 측정값을 선형 보간함으로써 추정 커브를 취득하고, 추정 커브의 기울기와 Calibration 커브를 비교하여, 기울기의 차분이나 비율(비) 등이 역치 이상으로 되는 경우에 이물이 존재한다고 판정할 수 있다. 또한, 추정 커브에 대해서도, Calibration 커브와 마찬가지로, 그 일부 또는 전체가 직선이어도 된다.

또한, Q값의 측정 후의 전력 손실의 취득에 있어서, 복수의 수전(송전) 전력값의 전력 손실로서 Calibration data Point(Ploss1, Ploss2)를 취득함으로써 Calibration 커브가 취득되어도 된다. 이 경우, Q값에 기초하는 이물 검출로 이물이 존재하지 않는다고 판정되면 Calibration 커브도 이물이 존재할 가능성이 매우 낮은 상태에서 취득되었다고 판단할 수 있다. 따라서, Calibration 페이즈의 처리가 생략될 수 있다. 이상과 같이, Q값의 측정 후, 이물이 침입한 경우라도, 송전 중에 실시되는 파워 손실 방법에 기초한 이물 검출에 의해 이물을 검출하는 것이 가능해져, 더 안전한 무선 전력 전송 시스템을 실현할 수 있다.

또한, S508에서 이물이 존재하지 않는다고 판정한 경우, S504에서 취득한 전력 손실을, Calibration 커브를 구성하는 포인트로 해도 된다. 즉, S504에서 취득한 전력 손실을 제1 기준 전력 손실로 설정해도 된다. 이 경우, S511, S512를 스킵할 수 있다. 이것은, Q값에 기초하는 이물 검출에 의해 이물이 존재하지 않는다고 판정된다는 것은, S502에서 Q값을 측정한 시점에서 이물이 존재하지 않고, S504에 있어서도 이물이 존재하지 않을 가능성이 높기 때문이다. S502와 S504 사이에서 이물이 침입할 우려가 높으면, 상술한 바와 같이, S510에서 다시, TX는, RX로부터 수전 전력을 취득하도록 하면 된다.

또한, S504는, TX와 RX의 교섭이 행해지기 전이면 된다. TX는, 예를 들어 I&C 페이즈에 있어서 RX로부터 식별 정보와 능력 정보를 취득하기 전에, RX로부터 수전 전력값을 취득하도록 해도 된다.

또한, S504에 있어서의 RX로부터 수전 전력값을 취득하는 공정을, S503과 S505 사이에서 행하고, S504에 있어서의 전력 손실을 산출하는 공정을 S505 이후에 행해도 된다. 즉, RX로부터 취득된 수전 전력값과 대응하는 송전 전력을 기억해 두면, 전력 손실의 산출은, S505 이후에 행해도 된다.

<제2 실시 형태>

제1 실시 형태에서는, Q값과는 다른, 이물 검출을 위한 소정의 물리량의 지표로서 전력 손실을 사용하는 예를 나타냈다. 그러나, 전력 손실에 기초한 이물 검출은 발열 등의 영향을 받기 쉬워, 이물의 오검출의 가능성이나, 이물이 존재함에도 이물 없음이라고 판정해 버리는 오판정의 가능성을 부정할 수 없다. 그래서, 이물 검출의 정밀도를 더 향상시키기 위해서는, 소정의 물리량으로서, 전력 손실과는 다른 별도의 물리량을 사용하여 이물 검출을 실시하는 것이 생각된다. 제2 실시 형태에서는, 송전부(302)가 송전을 정지했을 때의, 송전 코일(303)에 있어서의 전기적인 변화를 검출하기 위한 측정값을 지표값으로서 사용한다. 이하에는, 그 일례로서, 송전 파형의 감쇠 상태를 나타내는 지표(시간 영역에 있어서의 Q값)에 기초하여 이물 검출을 행하는 방법을 설명한다. 또한, 제2 실시 형태의 무선 전력 전송 시스템의 구성, 수전 장치의 구성, 송전 장치의 구성은 제1 실시 형태(도 1 내지 도 4)와 마찬가지이다.

먼저, 시간 영역에 있어서의 Q값의 측정 방법에 대하여 설명한다. 도 8a에 나타내는 파형은, TX의 송전 코일(303) 혹은 공진 콘덴서(305)의 단부의 전압값(이후, 송전 코일부의 전압값이라고 함)의 시간 경과를 나타내고 있고, 횡축은 시간, 종축은 전압값이다. 파형(800)은 송전 코일(303)에 인가되는 고주파 전압을 나타낸다. 시간 T0에 있어서 고주파 전압의 인가가 정지되면, 송전 코일부의 전압값은 시간의 경과와 함께 감쇠해 간다. 점 (801)은, 감쇠하는 고주파 전압의 포락선의 일부이고, 시간 T1에 있어서의 송전 코일부의 전압값이다. 도면 중 (T1, A1)은, 시간 T1에 있어서의 전압값이 A1인 것을 나타낸다. 마찬가지로, 점 (802)는, 고주파 전압의 포락선의 일부이고, 시간 T2에 있어서의 송전 코일부의 전압값이다. 도면 중 (T2, A2)는, 시간 T2에 있어서의 전압값이 A2인 것을 나타낸다. 시간 영역의 Q값은 시간 T0 이후의 전압값의 시간 변화에 기초하여 취득된다. 더 구체적으로는, 시간 영역의 Q값은, 전압값의 포락선에 있어서의 점 (801) 및 점 (802)의 시간, 전압값 및 고주파 전압의 주파수 f(이후, 동작 주파수라고 함)에 기초하여 식 1에 의해 산출된다.

이어서, 본 실시 형태에서 TX가 시간 영역에서 Q값을 측정하기 위한 처리에 대하여 도 8b에 기초하여 설명한다. 파형(803)은 송전 코일에 인가하는 고주파 전압을 나타내고, 그 주파수는 Qi 규격으로 사용되는 110㎑부터 148.5㎑까지의 사이이다. 또한, 점 (804), 점 (805)는 전압값의 포락선의 일부이다. TX는 시간 T0 내지 T5의 구간에 있어서 송전을 정지한다. 이때, RX는, 스위치(208)를 온으로 하고, 수전 코일(201)과 공진 콘덴서(207)를 단락하여 직렬 공진 회로를 구성시켜 수전을 정지한다. TX는, 스위치(306)를 온으로 하고, 송전 코일(303)과 공진 콘덴서(305)를 단락하여 직렬 공진 회로를 구성시켜 송전을 정지한다. TX는 시간 T3에 있어서의 송전 코일부의 전압값 A3(점 (804)), 시간 T4에 있어서의 송전 코일부의 전압값 A4(점 (805)) 및 고주파 전압의 동작 주파수 f와 식 1에 기초하여 Q값을 측정한다. 또한 TX는 시간 T5에 있어서 송전을 재개한다. 이와 같이, TX가 송전을 순간 단절하고 있는 동안의 시간 경과와 전압값 및 동작 주파수에 기초하여 산출되는 Q값을 본 실시 형태에서는 제2 Q값이라고 칭한다.

또한, 시간 영역에 있어서의 Q값을 측정하지 않아도, (T3, A3), (T4, A4)를 측정하면, 이물의 유무를 검출할 수 있다. 즉, (식 1)로 나타낸 바와 같이, T4-T3의 값과, A3에 대한 A4의 비율(A4/A3) 또는 A3의 A4에 대한 비율(A3/A4)의 값에 기초하는 지표를 사용함으로써, 이물의 유무를 검출하도록 해도 된다. 구체적으로는, 그 지표와 역치를 비교함으로써, 이물의 유무를 검출하면 된다.

또한, 전압값 대신에 전류값을 측정하고, 그 전류값의 비에 기초하는 지표를 사용하여, 이물의 유무를 검출해도 된다. 즉, T3에 있어서의 전류값 및 시간 T4에 있어서의 전류값을 측정하면 된다. 또한, 전류값에 기초하여 제2 Q값을 취득하도록 해도 된다.

(송전 장치에 의한 처리의 흐름)

계속해서, Q값과는 다른 제2 값으로서 상술한 제2 Q값을 적용한 경우의, TX가 실행하는 처리의 흐름의 예에 대하여 설명한다. 도 9a, 9b에, 제2 실시 형태에 의한 TX가 실행하는 처리의 흐름의 예를 나타낸다. 본 처리는, 예를 들어 TX의 제어부(300)가 메모리(307)로부터 읽어낸 프로그램을 실행함으로써, 실현될 수 있다. 또한, 이하의 수순의 적어도 일부가 하드웨어에 의해 실현되어도 된다. 이 경우의 하드웨어는, 예를 들어 소정의 컴파일러를 사용하여, 각 처리 스텝을 실현하기 위한 프로그램으로부터 FPGA 등의 게이트 어레이 회로를 사용한 전용 회로를 자동적으로 생성함으로써 실현될 수 있다. 또한, 본 처리는, TX의 전원이 온으로 된 것에 따라, TX의 유저가 무선 충전 애플리케이션의 개시 지시를 입력한 것에 따라, 또는, TX가 상용 전원에 접속되어 전력 공급을 받고 있는 것에 따라, 실행될 수 있다. 또한, 다른 계기에 의해 본 처리가 개시되어도 된다.

S901 내지 S903에서는, 제1 실시 형태의 S501 내지 S503(도 5)과 마찬가지의 처리가 행해진다. TX는, S903에서 RX가 적재된 것을 검지하면, 도 8b에 의해 상술한 수순에 의해 제2 Q값을 측정한다(S904). S904에서 측정된 제2 Q값을, 이후, 기준 제2 Q값이라고 한다. TX는, 기준 제2 Q값의 측정을 종료하면, WPC 규격의 I&C 페이즈로 이행하여, RX의 식별자 정보나 능력 정보를 취득한다(S905). S905 내지 S909에서는, 제1 실시 형태의 S505 내지 S509(도 5)와 마찬가지의 처리가 행해진다.

TX는, GP의 결정 후, WPC 규격의 Calibration 페이즈로 이행하여, 제1 기준 전력 손실(Ploss1)을 산출한다(S910). 그 후, TX는, 제2 기준 전력 손실(Ploss2)을 산출한다(S911). 그리고, TX는, 제1 기준 전력 손실(Ploss1) 및 제2 기준 전력 손실(Ploss2)로부터 Calibration 커브를 취득한다. 또한, TX는, S904에서 설명한 수순에 의해, 제2 Q값을 측정한다(S912). TX는, S904에서 측정한 기준 제2 Q값과 S912에서 측정한 제2 Q값에 기초하여 이물 검출을 행하고(S913), 이물이 존재하는지 여부를 판정한다(S914). 여기서, 제2 Q값에 기초한 이물 검출은, 기준 제2 Q값과 제2 Q값의 차분이 역치 이상인지 여부에 의해 행할 수 있다. TX는, 이물이 존재한다고 판정한 경우(S914에서 "예"), 처리(또는 송전)를 정지한다(S916). 한편, TX는, 이물이 존재하지 않는다고 판정한 경우(S914에서 "아니오"), 송전을 실행한다(S915). 송전은, WPC 규격의 Power Transfer 페이즈의 처리에 의해 행해진다. 단, 이것에 한정되지 않고, WPC 규격 이외의 방법으로 송전이 행해져도 된다. 또한, 상기에서는 S912의 처리가 Calibration 페이즈 후에 실행되지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, S912의 처리가 Calibration 페이즈의 개시 전에 실행되도록 해도 된다.

(시스템에서 실행되는 처리의 흐름)

도 10을 사용하여, 주파수 영역의 Q값과는 다른 종류의 물리량의 지표로서 제2 Q값(시간 영역의 Q값)을 적용한 경우의, 시스템(TX와 RX)의 동작 시퀀스에 대하여 설명한다. 또한, 초기 상태로서, RX는 TX에 적재되어 있지 않고, TX는 RX가 요구하는 GP에서의 송전을 실행 가능한 정도의 충분한 송전 능력을 갖고 있는 것으로 한다. 제2 실시 형태에서는, TX가 RX의 적재를 검지하고, Q값의 측정 및 기준 제2 Q값의 측정을 행한 후에, 이물이 침입하는 경우를 설명한다. Q값의 측정은 이물이 침입하기 전에 행해지고 있기 때문에, 당해 Q값에 기초한 이물 검출에서는 이물이 존재하지 않는다고 판정된다. TX는, Calibration 커브의 취득 후에 제2 Q값을 측정한다. 이물의 침입에 의해, 측정된 제2 Q값과 RX의 적재 시에 측정된 기준 제2 Q값의 차분이 역치 이상으로 된다. 결과, TX는, 이물이 존재한다고 판정한다. 이하, 도 10에 따라 상세하게 설명한다.

F1001 내지 F1008은, 제1 실시 형태의 F601 내지 F608(도 6)과 마찬가지의 처리이다. RX는, 수전 전압 통지를 송신하면, 제1 기간이 경과한 후에, 제어부(200)에 의해 스위치(208)를 온으로 하고, 수전 코일(201)과 공진 콘덴서(207)를 단락하여 직렬 공진 회로를 구성시켜 수전을 정지한다(F1009). 마찬가지로, TX는, 수전 전압 통지를 수신하면, 제1 기간이 경과한 후에, 제어부(300)에 의해 스위치(306)를 온으로 하고, 송전 코일(303)과 공진 콘덴서(305)를 단락하여 직렬 공진 회로를 구성시켜 송전을 정지한다(F1010). 제1 기간은, TX 및 RX가 송전 및 수전을 동기하여 정지시키기 위한 기간이고, 미리 정해진 일정한 값으로 할 수 있다. TX는, 송전을 정지하면, 제2 Q값을 측정하고(S904, F1011), 이것을 기준 제2 Q값으로서 메모리(307)에 기억시킨다. TX는, F1010에서 송전을 정지하고 나서 제2 기간이 경과한 후에 스위치(306)를 오프로 하여 송전을 재개한다(F1012). 마찬가지로, RX는, F1009에서 수전을 정지하고 나서 제2 기간이 경과한 후에 스위치(208)를 오프로 하여 수전을 재개한다(F1013). 제2 기간은, TX 및 RX가 송전 및 수전을 동기하여 재개시키기 위한 기간이고, 미리 정해진 일정한 값으로 할 수 있다.

F1014 내지 F1022는, 제1 실시 형태의 F612 내지 F620(도 6)과 마찬가지의 처리이다. 계속해서, TX는, RX로부터 수전 전력값=13와트인 제2 기준 수전 전력 통지를 수신한다(F1023). TX는, 수신한 제2 기준 수전 전력 통지에 저장된 수전 전력값과 자신의 송전 전력값의 차분으로부터 제2 기준 전력 손실(Ploss2)을 산출한다(S911, F1024). TX는, 제1 기준 전력 손실(Ploss1)과 제2 기준 전력 손실(Ploss2)에 기초하여, Calibration 커브를 취득한다(F1025). TX는, Calibration 커브의 취득을 행하면, 승낙을 나타내는 응답인 ACK를 RX로 송신한다(F1026).

이어서, TX는, ACK의 송신으로부터 제1 기간이 경과한 후에, 스위치(306)를 온으로 하여 송전을 정지한다(F1027). 마찬가지로, RX는 ACK의 수신으로부터 제1 기간이 경과한 후에, 스위치(208)를 온으로 하여 수전을 정지한다(F1028). TX는, 송전을 정지하면, 제2 Q값을 측정한다(S912, F1029). 그 후, TX는, 송전의 정지로부터 제2 기간이 경과한 후에 스위치(306)를 오프로 하여 송전을 재개한다(F1030). 마찬가지로, RX는, 수전의 정지로부터 제2 기간이 경과한 후에, 스위치(208)를 오프로 하여 수전을 재개한다(F1031). TX는, F1011에서 산출한 기준 제2 Q값과 F1027에서 산출한 제2 Q값의 차분에 기초하여 이물 검출을 행한다(S913, F1032). 본 예에서는, 이물의 침입에 의해 기준 제2 Q값과 제2 Q값의 차분이 역치 이상으로 되어, TX는 이물이 존재한다고 판정하고(S914에서 "예", F1033), EPT를 송신하여 송전을 정지한다(F1034).

이상과 같이, 제2 실시 형태에 따르면, TX는, Q값의 측정 후에 기준 제2 Q값을 측정하고, Calibration 커브의 취득 후에 측정한 제2 Q값과 기준 Q값에 기초하여 이물 검출을 행한다. Q값의 측정으로부터 기준 제2 Q값의 측정까지의 시간 간격은 짧다. 따라서, Q값에 기초하는 이물 검출에서 이물이 존재하지 않는다고 판정된 경우에는, 제2 Q값은 이물이 존재할 가능성이 매우 낮은 상태로 측정되어 있다. 따라서, 이러한 기준 제2 Q값을 사용하여 이물 검출을 행함으로써, Q값의 측정 후에 이물이 침입한 경우라도, 높은 확률로 이물을 검출하는 것이 가능해져, 더 안전한 무선 전력 전송 시스템을 실현할 수 있다.

(변형예)

또한, 상술한 예에서는, 제2 Q값을, RX가 수전을 정지한 상태, 즉, 스위치(208)를 온으로 하여 수전 코일(201)과 공진 콘덴서(207)를 단락한 상태에서 측정하도록 했지만, 단락하지 않는 상태에서 측정해도 된다. 이 경우, 수전 코일(201) 및 공진 콘덴서(207)를 통해, 정류부(202) 및 전압 제어부(203)에 전류가 흐르기 때문에, 송전 정지 시점의 동작 주파수에 의해, 측정되는 제2 Q값에 영향이 발생할 가능성이 있다. 따라서, RX를 단락하지 않는 상태에서 제2 Q값을 사용한 이물 검출을 행하는 경우는, 복수의 주파수에 있어서의 제2 Q값을 측정하는 것이 바람직하다.

예를 들어, S904에 있어서, 110㎑ 내지 148.5㎑의 주파수 범위 중, 동작 주파수가 110㎑, 125㎑, 145㎑인 3점에서 제2 Q값이 측정되고, 3점의 측정값이 주파수에 대하여 보간된다. 예를 들어, TX는, 동작 주파수가 100㎑, 125㎑, 145KHz일 때의 각각의 Q값을, 횡축에 주파수, 종축을 Q값으로 하는 그래프에 플롯함으로써 얻어진 3점 사이의 Q값을 선형 보간하고, 보간 데이터를 기준값으로서 취득한다. S912에 있어서, TX는, 제2 Q값의 측정을 행했을 때의 동작 주파수에 대응하는 기준 제2 Q값을 보간 데이터로부터 취득하고, 측정된 제2 Q값과 보간 데이터로부터 취득된 기준 제2 Q값에 기초하여 이물 검출을 행한다. 이에 의해, RX가 수전을 정지하지 않는 상태에서 제2 Q값의 측정을 행하는 경우에, Q값 측정 후에 이물이 침입한 경우라도, 이물을 검출하는 것이 가능해져, 더 안전한 무선 전력 전송 시스템을 실현할 수 있다.

또한, 제2 실시 형태에서는, S904와 S912에 있어서, 송전부(302)의 동일한 동작 조건(예를 들어, 주파수와 전력값(전압)이 동일한 전력 전송) 하에서, 제2 Q값을 취득했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, S904에 있어서, TX는, 복수의 다른 동작 조건에서 복수의 제2 Q값을 취득하고, 동작 조건과 기준 제2 Q값의 관계를 나타내는 추정 커브를 취득하도록 해도 된다. 이 경우, S913에 있어서, TX는, S912에 있어서 제2 Q값이 취득되었을 때의 송전부(302)의 동작 조건에 대응하는 기준 제2 Q값을 S904에서 생성한 추정 커브로부터 취득한다. 그리고, TX는, S912에서 취득된 제2 Q값과 추정 커브로부터 취득된 기준 제2 Q값에 기초하여 이물의 유무를 판정한다.

또한, 송전 코일(303)에 있어서의 전기적인 변화를 검출하기 위한 지표값으로서 제2 Q값을 사용한 예를 설명했지만, 다른 측정 가능한 전기 특성이 지표값으로서 사용되어도 된다. 예를 들어, 점 (804)와 점 (805) 사이의 전압값의 기울기(A4-A3/T4-T3)여도 된다. 이 경우, TX는, S904, S912에 있어서, 제2 Q값이 아니라, 시간과 측정된 전압값으로부터 전압값의 기울기를 산출한다. 또한, 전압값의 기울기에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 전류값의 기울기가 산출되어도 되고, 전압값과 전류값으로부터 산출되는 값(임피던스, 부하 저항, 전력)이 사용되어도 된다. 또한, TX는, S904, S912에 있어서, 송전 코일과 수전 코일 사이의 결합의 강도를 나타내는 결합 계수를 취득해도 된다. 어느 구성에서도, 이미 설명한 효과와 동등한 효과가 있다.

이상과 같이, 제1 및 제2 실시 형태에 따르면, Q값 측정 후, 전력 손실의 추정값이 산출될 때까지의 동안에 이물이 침입한 경우라도, 이물을 검출하여 송전을 정지할 수 있다.

<그밖의 실시 형태>

제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는, Q값과는 다른 물리량의 지표값으로서, 전력 손실 또는 제2 Q값의 어느 한쪽을 사용하여 이물 검출하도록 했지만, 그것들의 양쪽(즉, 전력 손실 및 제2 Q값)이 병용되어도 된다. 예를 들어, Q값의 측정 후, 전력 손실 및 제2 Q값이 취득되어, Q값에 기초한 이물 검출, 전력 손실에 기초한 이물 검출(F621), 제2 Q값에 기초한 이물 검출(F1032)이 차례로 행해지도록 해도 된다. 또한, 이물 검출의 실행순은 이것에 한정되는 것은 아니고, 전력 손실에 기초한 이물 검출(F621) 전에 제2 Q값에 기초한 이물 검출(F1032)이 행해져도 된다. 이와 같이, 복수의 이물 검출 방법을 조합함으로써, 더 높은 확률로 이물 검출을 행하는 것이 가능해져, 더 안전한 무선 전력 전송 시스템을 실현할 수 있다.

또한, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는, TX는, 이물 검출에 의해 이물을 검출한 경우에, 처리(또는, 송전)를 정지하도록 했지만(S515, S916), 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, TX는, RX로의 송전을 행하지만, RX에 있어서의 수전 전력값이 작은 값(예를 들어, 5와트 이하)으로 되도록 송전 출력을 억제하도록 해도 된다. 또한, TX는, RX로부터 수전 전력값=5와트를 초과하는 값을 포함하는 수전 전력 통지를 수신한 경우에, 거부 응답인 NAK를 송신함으로써 RX가 수전 전력값을 5와트 이하로 억제하도록 요구해도 된다. 이때, 그 후에도 RX가 수전 전력값을 5와트 이하로 낮추지 않는 경우에는, TX 자신이 송전 출력을 저감, 혹은 송전을 정지하도록 해도 된다. 또한, TX와 RX 사이에서 다시 Negotiation 페이즈의 통신을 실행하고, GP를 작은 값(예를 들어, 5와트 이하)으로 재결정함으로써, 송수전 가능한 전력을 제한하도록 해도 된다. 이에 의해, 이물이 존재할 수 있는 것을 상정하면서, 적절한 송전 출력에 의한 송수전을 계속할 수 있다.

또한, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는, Q값과는 다른 소정의 물리량에 관한 지표값에 기초한 이물 검출을 행하기 위해 필요한 처리를 RX가 실시할 수 있는 것으로 하여 설명했다. 그러나, RX가 이것을 실시할 수 없는 경우에는, TX가 소정의 물리량에 관한 지표에 기초한 이물 검출에 관한 처리를 생략하도록 해도 된다. 예를 들어, 소정의 물리량에 관한 지표로서 전력 손실을 사용하는 경우에, RX의 적재를 검지 후, 소정 시간 동안에 TX가 RX로부터 수전 전력 통지(F608)를 수신할 수 없는 경우 등이다. 이 경우, TX는 전력 전송을 억제하도록 해도 된다. 예를 들어, TX는, RX에 있어서의 수전 전력값이 작은 값(예를 들어, 5와트 이하)으로 되도록, 송전 출력을 높이지 않도록 해도 된다. 또한, 예를 들어 TX와 RX 사이에서 Negotiation 페이즈의 통신에 의해 결정되는 GP의 값이 작은 값(예를 들어, 5와트 이하)으로 되도록 해도 된다. 이에 의해, RX가 Q값과는 다른 제2 값을 사용한 이물 검출을 실시할 수 없는 경우라도, 이물이 존재할 수 있는 것을 상정하면서, 적절한 송전 출력에 의한 송수전을 계속할 수 있다.

또한, 제1 실시 형태 1 및 제2 실시 형태에서는, Q값과는 다른 지표를 취득하기 위한 계산 또는 측정을, RX의 적재 검지 후, 즉, Digital Ping에 대한 Signal Strength Pakcet을 수신한 것을 계기로 실시한다. 그러나, 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 I&C 페이즈의 처리가 종료된 후 등, RX의 적재 검지 후, Calibration 페이즈의 처리가 개시될 때까지의 동안이면 된다. 어느 타이밍에, Q값과는 다른 지표값이 취득되어도, 지표값에 기초한 이물 검출을 실시하지 않는 경우에 비해, 높은 확률로 이물 검출을 행할 수 있다. 즉, 상기 각 실시 형태에 의하면, 전력 손실의 추정값을 산출할 때까지의 동안에 발생한 이물의 침입을 더 정확하게 판단하는 것이 가능해져, 이물 검출의 신뢰도가 향상된다.

<그 밖의 실시 형태>

본 개시는, 상술한 실시 형태의 하나 이상의 기능을 실현하는 프로그램을, 네트워크 또는 기억 매체를 통해 시스템 또는 장치에 공급하고, 그 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 있어서의 하나 이상의 프로세서가 프로그램을 읽어내어 실행하는 처리에서도 실현 가능하다. 또한, 하나 이상의 기능을 실현하는 회로(예를 들어, ASIC)에 의해서도 실현 가능하다.

본 개시는 상기 실시 형태에 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 정신 및 범위로부터 이탈하지 않고, 다양한 변경 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위를 밝히기 위해, 이하의 청구항을 첨부한다.

본원은, 2020년 3월 31일 제출된 일본 특허 출원 제2020-064203을 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이고, 그 기재 내용의 모두를, 여기에 원용한다.

Claims

송전 장치이며,
수전 장치로 무선 전력 전송을 행하는 송전 수단과,
상기 송전 수단의 Q값을 측정하는 측정 수단과,
상기 Q값의 측정 후에 상기 Q값과는 다른 소정의 물리량에 관한 제1 지표값을 취득하는 제1 취득 수단과,
상기 수전 장치로부터 수신된 정보에 나타나는 Q값과, 상기 측정 수단에 의해 측정된 Q값에 기초하여, 상기 수전 장치와는 다른 물체의 유무를 판정하는 제1 판정 수단과,
상기 제1 판정 수단에 의해 상기 수전 장치와는 다른 물체가 없다고 판정된 후이며 상기 수전 장치로의 무선 전력 전송을 개시하기 전에, 상기 소정의 물리량에 관한 제2 지표값을 취득하는 제2 취득 수단과,
상기 제1 지표값과 상기 제2 지표값에 기초하여 상기 수전 장치와는 다른 물체의 유무를 판정하는 제2 판정 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 송전 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 지표값과 상기 제2 지표값은, 상기 송전 수단에 의한 송전 전력값과, 상기 수전 장치로부터 통지되는 수전 전력값으로부터 산출되는 전력 손실의 값인 것을 특징으로 하는, 송전 장치.
제2항에 있어서, 상기 제1 지표값을 얻기 위한 상기 수전 전력값은, WPC 규격의 Ping 페이즈에 있어서 상기 수전 장치로부터 수신되는 수전 전압 통지의 패킷, 또는 상기 수전 전압 통지에 이어서 상기 수전 장치로부터 수신되는 수전 전력 통지의 패킷에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 송전 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 수전 장치로부터 통지되는 수전 전력값을 사용하여 송전 전력에 대응한 전력 손실을 추정하기 위한 Calibration 커브를 생성하는 생성 수단을 더 갖고,
상기 제2 취득 수단은, 상기 제2 지표값을 얻기 위한 상기 수전 전력값으로서, 상기 Calibration 커브를 생성할 때 상기 수전 장치로부터 통지된 수전 전력값을 사용하는 것을 특징으로 하는 송전 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 수전 장치로부터 통지되는 수전 전력값을 사용하여 송전 전력에 대응한 전력 손실을 추정하기 위한 Calibration 커브를 생성하는 생성 수단을 더 갖고,
상기 제2 취득 수단은, 상기 제1 지표값을 취득했을 때의 송전 전력에 있어서의 전력 손실을 상기 Calibration 커브로부터 추정함으로써 상기 제2 지표값을 취득하는 것을 특징으로 하는 송전 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1 취득 수단은, 복수의 다른 송전 전력에 대한 복수의 전력 손실을 취득하고,
상기 제2 취득 수단은, Calibration 페이즈에 있어서, 복수의 다른 송전 전력에 대하여 상기 수전 장치로부터 통지된 복수의 수전 전력값에 기초하여, 송전 전력과 전력 손실의 관계를 나타내는 Calibration 커브를 생성하고,
상기 제2 판정 수단은, 상기 제1 취득 수단으로 취득된 상기 복수의 전력 손실과 상기 Calibration 커브로부터 얻어지는 전력 손실에 기초하여 상기 수전 장치와는 다른 물체의 유무를 판정하는 것을 특징으로 하는 송전 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1 취득 수단은, WPC 규격의 Calibration 페이즈의 개시 전에, 복수의 다른 송전 전력에 대하여 상기 수전 장치로부터 통지된 복수의 수전 전력값에 기초하여, 송전 전력과 전력 손실의 관계를 나타내는 추정 커브를 생성하고,
상기 제2 취득 수단은, Calibration 페이즈에 있어서, 복수의 다른 송전 전력에 대하여 상기 수전 장치로부터 통지된 복수의 수전 전력값에 기초하여, 송전 전력과 전력 손실의 관계를 나타내는 Calibration 커브를 생성하고,
상기 제2 판정 수단은, 상기 추정 커브와 상기 Calibration 커브의 비교에 기초하여 상기 수전 장치와는 다른 물체의 유무를 판정하는 것을 특징으로 하는 송전 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 지표값과 상기 제2 지표값은, 상기 송전 수단이 송전을 정지했을 때의, 상기 송전 수단에 포함되는 송전 코일에 있어서의 전기적인 변화를 검출하기 위한 지표값인 것을 특징으로 하는 송전 장치.
제8항에 있어서, 상기 제1 취득 수단과 상기 제2 취득 수단은, 상기 송전 수단의 동일한 동작 조건 하에서 상기 제1 지표값 및 상기 제2 지표값을 취득하는 것을 특징으로 하는 송전 장치.
제9항에 있어서, 상기 제1 취득 수단은, 복수의 다른 동작 조건에서 취득된 복수의 제1 지표값에 기초하여, 동작 조건과 제1 지표값의 관계를 나타내는 추정 커브를 취득하는 것을 특징으로 하는 송전 장치.
제10항에 있어서, 상기 제2 판정 수단은, 상기 제2 취득 수단이 상기 제2 지표값을 취득했을 때의 상기 송전 수단의 동작 조건에 대응하는 지표값을 상기 추정 커브로부터 취득하고,
상기 제2 취득 수단이 취득한 상기 제2 지표값과 상기 추정 커브로부터 취득한 지표값에 기초하여 상기 수전 장치와는 다른 물체의 유무를 판정하는 것을 특징으로 하는 송전 장치.
제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지표값은, 상기 송전 수단이 송전을 정지했을 때의, 상기 송전 수단의 송전 파형의 감쇠 상태에 기초하는 시간 영역의 Q값인 것을 특징으로 하는 송전 장치.
제12항에 있어서, 상기 제1 취득 수단 및 상기 제2 취득 수단은, 상기 송전 수단에 있어서 송전 코일과 콘덴서에 의한 공진 회로를 구성하여, 상기 시간 영역의 Q값을 측정하는 것을 특징으로 하는 송전 장치.
제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지표값은, 전압값, 전류값, 전력값, 부하 저항의 적어도 어느 것에 기초하는 측정값인 것을 특징으로 하는 송전 장치.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 취득 수단은, WPC 규격의 Calibration 페이즈를 개시하기 전에, 상기 제1 지표값을 취득하는 것을 특징으로 하는 송전 장치.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 취득 수단은, WPC 규격의 Calibration 페이즈의 종료 후에, 상기 제2 지표값을 취득하는 것을 특징으로 하는 송전 장치.
수전 장치이며,
송전 장치로부터 무선 전력 전송에 의해 전송된 전력을 수전하는 수전 수단과,
상기 송전 장치와 무선 전력 전송에 관한 교섭을 행하기 전에, 상기 송전 장치로, 상기 수전 장치가 보유하는 Q값과, 상기 Q값과는 다른 소정의 물리량에 관한 지표값을 통지하는 통지 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 수전 장치.
송전 장치로부터 무선 전력 전송에 의해 전송된 전력을 수전하는 수전 장치이며,
상기 송전 장치로부터의 적재 검출 요구에 대한 응답으로서 수전 전압값을 송신하는 송신 수단과,
상기 수전 전압값을 송신한 후의 소정의 시간이 경과한 후 및 상기 송전 장치에 의해 전력의 전송을 개시하기 전에 송신된 소정의 신호를 수신한 후의 소정의 시간이 경과한 후에 있어서, 소정의 기간만 수전을 정지시키는 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 수전 장치.
수전 장치로 무선 전력 전송을 행하는 송전 수단을 갖는 송전 장치의 제어 방법이며,
상기 송전 수단의 Q값을 측정하는 측정 공정과,
상기 Q값의 측정 후에 상기 Q값과는 다른 소정의 물리량에 관한 제1 지표값을 취득하는 제1 취득 공정과,
상기 수전 장치로부터 수신된 정보에 나타나는 Q값과, 상기 측정 공정에 의해 측정된 Q값에 기초하여, 상기 수전 장치와는 다른 물체의 유무를 판정하는 제1 판정 공정과,
상기 제1 판정 공정에 의해 상기 수전 장치와는 다른 물체가 없다고 판정된 후이며 상기 수전 장치로의 무선 전력 전송을 개시하기 전에, 상기 소정의 물리량에 관한 제2 지표값을 취득하는 제2 취득 공정과,
상기 제1 지표값과 상기 제2 지표값에 기초하여 상기 수전 장치와는 다른 물체의 유무를 판정하는 제2 판정 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 송전 장치의 제어 방법.
송전 장치로부터 무선 전력 전송에 의해 전송된 전력을 수전하는 수전 수단을 갖는 수전 장치의 제어 방법이며,
상기 송전 장치와 무선 전력 전송에 관한 교섭을 행하기 전에, 상기 송전 장치로, 상기 수전 장치가 보유하는 Q값과, 상기 Q값과는 다른 소정의 물리량에 관한 지표값을 통지하는 통지 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 수전 장치의 제어 방법.
컴퓨터를, 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 송전 장치, 또는 제17항 또는 제18항에 기재된 수전 장치로서 기능시키기 위한, 프로그램.