WO2019208343A1 - 受電装置、送電装置、無線で送電するシステム、受電装置の制御方法、送電装置の制御方法及びプログラム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a power reception device, a power transmission device, a wireless power transmission system, a power reception device control method, a power transmission device control method, and a program.
- Patent Document 1 discloses a power transmission device and a power reception device that comply with a standard (hereinafter referred to as “WPC standard”) established by a wireless power consortium (WPC) standardization organization for a non-contact charging standard.
- Patent Document 2 discloses a device authentication method between a power transmission apparatus and a power reception apparatus for non-contact charging. According to Patent Literature 2, the power transmission device transmits challenge data to the power reception device, and the power reception device transmits response data created by performing an authentication operation on the challenge data to the power transmission device. Then, the device authentication protocol is executed by collating the response data received from the power receiving device by the power transmitting device.
- the above configuration enables authentication processing with high security.
- the convenience may be impaired depending on the power transmission device and the power reception device.
- the power transmission device and the power reception device mutually perform authentication processing, the following problem occurs. In other words, even if the authenticity of the target device is not recognized by the authentication process performed earlier, it is necessary to wait for the execution of the other authentication process, resulting in unnecessary processing.
- the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to reduce unnecessary processing that occurs when validity is not recognized in a device to be authenticated.
- One aspect of the present invention is a power receiving device that receives power wirelessly from a power transmitting device, performs first device authentication on the power transmitting device, and receives an second device authentication from the power transmitting device; When device authentication performed first among the first device authentication and the second device authentication is successful, the other device authentication is controlled, and the device authentication performed first is not successful And control means for controlling the other device authentication not to be performed, and determining contents related to power reception based on a result of the device authentication performed.
- FIG. 3 shows a configuration example of a wireless power transmission system (non-contact charging system) according to the present embodiment.
- a power transmission device hereinafter referred to as “TX”) 100 wirelessly supplies power supplied in a wired manner using an AC adapter 301 and a USB cable 300, etc. Call) 200.
- the RX 200 receives power transmitted from the TX 100 by radio, and charges a battery provided in the RX 200, for example.
- the AC adapter 301 converts the power of the commercial power supplied via the power plug 302 into a voltage suitable for the TX 100 and supplies the voltage to the TX 100.
- FIG. 3 is an example, and configurations other than these may be used.
- power supply by wire is described as an example in which device authentication can be performed, but is not limited thereto.
- the present invention can be applied to a power supply that does not perform device authentication for power supply by wire.
- power supply by wire is performed in accordance with the USB Power-Delivery standard, and device authentication is performed based on the Authentication standard supported by the USB Power-Delivery standard.
- standards other than these may be used.
- TX 100 and one RX 200 may receive power supply via a wire and transmit power to one common RX 200 or each separate RX 200.
- One TX 100 may transmit power to a plurality of RXs 200.
- WPC Wireless Power Consortium
- FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of TX100.
- the TX100 is compliant with the WPC standard, and further has a function defined by the WPC standard version 1.2.2 (hereinafter referred to as “WPC standard v1.2.2”).
- WPC standard v1.2.2 the WPC standard version 1.2.2
- the TX 100 has a power supply capability of outputting a maximum of 15 watts of power to the charging unit of the RX 200 corresponding to the WPC standard in the same manner as the TX 100.
- the TX 100 can include a control unit 101, a power supply unit 102, a power transmission unit 103, a communication unit 104, a power transmission coil 105, a display unit 106, a memory 107, a first authentication unit 108, and a second authentication unit 109.
- the present embodiment may be applied to the TX 100 that can transmit power of 15 watts or more, or may be applied to TX that has only a power supply capacity of 15 watts or less
- the control unit 101 includes, for example, one or more processors such as a CPU (Central Processing Unit) and an MPU (Micro Processing Unit), and controls the entire TX 100. That is, the control unit 101 controls operations of the power supply unit 102, the power transmission unit 103, the communication unit 104, the power transmission coil 105, the display unit 106, the memory 107, the first authentication unit 108, and the second authentication unit 109.
- the control unit 101 may include, for example, an application specific integrated circuit (ASIC), an FPGA (field programmable gate array), or the like.
- the control unit 101 determines the contents related to power transmission based on the result of WPT authentication, which will be described later, and the result of USB authentication for the power supply source (AC adapter 301, USB cable 300, etc.).
- the content is the maximum power value that can be allowed during power transmission.
- the power supply unit 102 receives power supply for the operation of the TX 100 from the AC adapter 301 via the USB cable 300, and supplies power for operating at least the control unit 101 and the power transmission unit 103.
- the power supply unit 102 is configured to be compatible with device authentication and power supply of a wired power supply device.
- the power supply unit 102 can correspond to the USB Power-Delivery standard and the Authentication standard for performing device authentication between connected USB devices in order to receive power supply via the USB cable 300.
- the TX 100 may receive power supply in accordance with a standard other than the USB Power-Delivery standard, or may perform device authentication in accordance with a standard other than the Authentication standard.
- the power supply unit 102 can be configured to be compatible with standards other than these standards.
- the power supply unit 102 (or first authentication unit 108 described later) may be configured to be compatible with a plurality of standards. For example, based on the connection form with the power supply source (for example, which terminal of the TX 100 is used). The standard to be used may be determined.
- the power transmission unit 103 generates an AC voltage and an AC current transmitted to the RX 200 via the power transmission coil 105.
- the power transmission unit 103 can convert the DC voltage supplied from the power source unit 102 into an AC voltage using a switching circuit having a half-bridge or full-bridge configuration using a FET (Field Effect Transistor).
- the power transmission unit 103 can include a gate driver that controls ON / OFF of the FET.
- the communication unit 104 performs control communication regarding control of non-contact charging based on the WPC standard with the RX 200 (the communication unit 204 in FIG. 2).
- the communication unit 104 can perform communication with the RX 200 by so-called in-band communication that modulates the AC voltage or current generated by the power transmission unit 103 and superimposes information on the wireless power.
- the present invention is not limited to this, and the communication unit 104 may perform communication with the RX 200 by so-called out-of-band communication.
- Out-band communication can be performed by, for example, NFC, RFID, Wi-Fi (registered trademark), Bluetooth (registered trademark) Low Energy, or the like.
- the out-of-band communication referred to here is communication performed without superimposing information on the wireless power. At least a part of the frequency band used in the out-band communication is not included in the frequency band for power transmission. Further, the frequency band used for out-band communication may not overlap at all with the frequency band for power transmission.
- the display unit 106 displays information about the state of the TX 100 and the state of the non-contact charging system including devices such as the TX 100, the RX 200, the USB cable 300, and the AC adapter 301 as shown in FIG. To do.
- the display unit 106 may be configured by, for example, an LED (Light Emitted Diode), but is not limited thereto, and includes, for example, a speaker, a vibration generation circuit, a display, or the like instead of or in addition to the LED. Also good.
- the memory 107 stores each element and overall state of the TX 100 and the non-contact charging system of FIG.
- the first authentication unit 108 performs device authentication for the power supply unit 102 and the USB cable 300 and AC adapter 301 connected thereto. In the present embodiment, it is assumed that the first authentication unit 108 performs device authentication conforming to the USB Authentication standard. However, the present invention is not limited to this, and other standards such as Qualcomm's Quick Charge standard that support device authentication may be used.
- the second authentication unit 109 performs device authentication between the TX 100 and the RX 200 by communication via the communication unit 104.
- device authentication performed by the second authentication unit 109 described later is referred to as “Wireless Power Transfer authentication” or “WPT authentication”.
- WPT authentication Wireless Power Transfer authentication
- a part used when performing WPT authentication on the RX 200 and a part used when receiving WPT authentication from the RX 200 may be separated or integrated. Good.
- control unit 101 the control unit 101, the power supply unit 102, the power transmission unit 103, the communication unit 104, the memory 107, the first authentication unit 108, and the second authentication unit 109 are illustrated as separate blocks.
- a plurality of arbitrary blocks may be mounted on the same chip.
- the power supply unit 102 corresponding to USB Power-Delivery and the first authentication unit 108 corresponding to the USB Authentication standard may be mounted in the same chip as a USB related chip.
- the TX 100 can be configured to connect the control unit 101 and the USB-related chip by, for example, GPIO (General Purpose Input / Output) or serial communication.
- GPIO General Purpose Input / Output
- a plurality of arbitrary blocks among the second authentication unit 109, the control unit 101, the memory 107, the power transmission unit 103, and the communication unit 104 may be mounted on the same chip.
- one block in FIG. 1 may be divided into a plurality of blocks, and may be mounted by a plurality of chips in some cases.
- FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the RX 200.
- the RX 200 conforms to the WPC standard similarly to the TX 100, and further has a function defined by the WPC standard v1.2.2.
- the RX 200 may include a control unit 201, a display unit 202, a power reception unit 203, a communication unit 204, a power reception coil 205, a charging unit 206, a battery 207, an authentication unit 208, and a memory 209.
- the control unit 201 includes, for example, one or more processors such as a CPU and an MPU, an ASIC, an FPGA, and the like, and controls the entire RX 200. That is, the control unit 201 controls operations of the display unit 202, the power receiving unit 203, the communication unit 204, the power receiving coil 205, the charging unit 206, the battery 207, the authentication unit 208, and the memory 209. Further, the control unit 201 determines the contents related to power reception based on the result of device authentication for the TX 100 described later. For example, the content is the maximum power value required for the TX 100.
- the display unit 202 displays information such as the power supply state and the charging state of the RX 200 so that the user can check.
- the display unit 202 is assumed to be an LED in the present embodiment, but may include a speaker, a vibration generation circuit, a display, or the like, for example, in addition to or instead of the LED.
- the power receiving unit 203 receives the electromagnetic waves radiated from the power transmission coil 105 via the power receiving coil 205, and is used when the control unit 201, the charging unit 206, and the like operate the AC voltage and AC current obtained by power reception. Convert to DC voltage and DC current. In the present embodiment, it is assumed that the power receiving unit 203 has a capability of outputting a maximum of 15 watts of power to the charging unit 206.
- the communication unit 204 performs control communication regarding control of non-contact charging based on the WPC standard with the communication unit 104 of the TX 100.
- This control communication is performed by load modulation, in which the state of power transmission between the TX 100 and the RX 200 is changed by changing the load on the RX 200 side, and information is transmitted by changing the current flowing through the power transmission coil 105. It can be broken.
- the communication unit 204 may perform control communication by in-band communication such as load modulation, or may perform control communication by the above-described out-band communication.
- the charging unit 206 charges the battery 207 using the DC voltage and DC current supplied from the power receiving unit 203.
- the authentication unit 208 performs mutual device authentication with the second authentication unit 109 of the TX 100 by communication via the communication unit 204.
- the memory 209 stores each element of the RX 200 and the non-contact charging system (FIG. 3) and the entire state. Note that the fact that TX100 or RX200 is compatible with the WPC standard including WPT authentication is hereinafter expressed as “corresponding to WPC standard version A”.
- the WPC standard version A is a successor of the WPC standard v1.2.2, and at least a WPT authentication function is added.
- the power reception unit 203, the authentication unit 208, the control unit 201, the memory 209, the communication unit 204, and the charging unit 206 are illustrated as separate blocks, but a plurality of arbitrary blocks among them are included in the same chip. May be implemented within. Further, one block in FIG. 2 may be divided into a plurality of blocks, and may be mounted by a plurality of chips in some cases.
- the first authentication unit 108 of the TX 100 uses the AC adapter 301 and the USB cable 300 and device authentication using the first communication protocol (for example, USB authentication via the USB cable). I do. Further, the second authentication unit 109 of the TX 100 performs device authentication with the RX 200 using a second communication protocol that uses a medium (for example, the power transmission coil 105 and the power reception coil 205) different from the first communication protocol. .
- the AC adapter 301, the USB cable 300, and the TX 100 are USB devices. Confirm that USB devices are compatible with USB authentication and succeed in USB authentication, so even if the power determined by USB authentication is applied to these devices, there is a low possibility of problems such as excessive heat generation. Can do. That is, when the USB authentication is successful, when the predetermined power is supplied from the AC adapter 301 to the power supply unit 102 of the TX 100 via the USB cable 300, the power supply unit 102 of the TX 100, the USB cable 300, and the AC adapter 301 are connected. It can be said that it does not generate excessive heat.
- the USB authentication will not succeed.
- the devices that are not compatible with USB authentication include devices that are compatible with any of a plurality of versions of the USB standard before the USB authentication standard is formulated.
- a USB device that supports any one of a plurality of versions of the USB standard before the USB authentication standard is established is referred to as a legacy USB device.
- USB authentication when any of the power supply unit 102, the USB cable 300, and the AC adapter 301 fails in USB authentication, problems such as heat generation may occur when power determined by USB authentication is applied.
- the failure of USB authentication means that at least one of the USB cable 300 and the AC adapter 301 may be a USB device that supports USB authentication for nominal purposes but does not actually support USB authentication. including.
- the devices that are not compatible with WPC standard version A include devices that are compatible with any of a plurality of versions of the WPC standard prior to WPC standard version A.
- TX or RX corresponding to any of a plurality of versions of the WPC standard prior to WPC standard version A is referred to as legacy TX or RX.
- the failure of the WPT authentication between the TX 100 and the RX 200 includes a case where these devices nominally support WPT authentication but do not actually support it. Also in this case, since WPT authentication is not successful, problems such as excessive heat generation may occur when the above-defined power is applied. Note that WPT authentication between devices that support WPT authentication always succeeds.
- the power receiving unit 203 of the RX 200 can supply predetermined power (15 watts) to the load (the charging unit 206 in the present embodiment) in a state where there is a low possibility of problems such as excessive heat generation.
- the power receiving unit 203 of the RX 200 can supply predetermined power (15 watts) to the load (the charging unit 206 in the present embodiment) in a state where there is a low possibility of problems such as excessive heat generation.
- TX100 power supply unit 102
- USB cable 300, and AC adapter 301 does not succeed in USB authentication, or if either RX200 or TX100 does not succeed in WPT authentication, there is a problem in supplying predetermined power. Likely to occur.
- the power reception unit 203 of the RX 200 supplies predetermined power of 15 watts to the load, problems such as excessive heat generation may occur.
- the power supplied by the power receiving unit 203 is limited to a power value (for example, 5 watts or less) smaller than a predetermined power (15 watts).
- FIG. 4 is a sequence diagram showing an example of a flow of processing including USB authentication and WPT authentication executed in the present embodiment.
- FIG. 5A is a flowchart illustrating an example of a flow of processing executed by the control unit 101 of the power transmission apparatus (TX100) regarding the setting of a guaranteed power (hereinafter referred to as “GP”) in the present embodiment.
- FIG. 5B is a flowchart illustrating an example of a flow of processing executed by the control unit 201 of the power receiving apparatus (RX200) regarding GP setting.
- TX100 guarantees the output power to the load of power reception unit 203.
- the load of the power receiving unit 203 is a target to which the power receiving unit 203 supplies power, and includes at least the charging unit 206.
- the TX 100 transmits power so that the power receiving unit 203 can output 5 watts of power even if the positional relationship between the power transmitting and receiving coils shifts and power transmission efficiency between the coils decreases.
- the unit 103 is controlled. In the present embodiment, the GP is limited according to the authentication result.
- FIG. 6 is a diagram showing an example of GP limit values used in Negotiation, which will be described later, based on the results of USB authentication and WPT authentication.
- FIG. 6A illustrates the GP 100 limit value
- FIG. 6B illustrates the RX 200 GP limit value.
- USB authentication not supported in the column 600 of FIG. 6A means that at least one of the power supply unit 102, the USB cable 300, and the AC adapter 301 of the TX 100 does not support USB authentication (however, USB authentication is supported). Indicates that the device has been successfully authenticated.
- USB authentication failure in column 601 indicates that at least one of the power supply unit 102, the USB cable 300, and the AC adapter 301 of the TX 100 is compatible (at least nominally) with USB authentication, but USB authentication has failed. It shows that.
- “Successful USB authentication” in the column 602 indicates that the power supply unit 102, the USB cable 300, and the AC adapter 301 of the TX 100 all succeeded in USB authentication.
- line 603 indicates that RX 200 does not support WPT authentication
- line 604 indicates that RX 200 supports WPT authentication but WPT authentication has failed
- line 605 indicates that RX 200 supports WPT authentication. It indicates that WPT authentication was successful. It should be noted that the fields in which the power values of three types of “0, 2.5, 5” in the table are set in advance so as to adopt one of them.
- USB authentication when USB authentication has failed (column 601), regardless of the result of WPT authentication, 0 watts (no power transmission) or 2.5 watts (less than 5 watts), such as 2.5 watts, does not support USB authentication (columns). 600), GP may be limited to a small value. This is because failure of USB authentication means that the USB device to be authenticated may be, for example, a fake that nominally implements USB authentication but does not properly implement it. For this reason, compared to legacy USB devices that are not USB authentication-compliant but have a standard implemented, they are limited to 0 watts or 2.5 watts lower, thereby supporting USB authentication. It is possible to suppress or avoid the supply of power from a fake fake.
- the RX 200 supplies 15 watts to the load (the maximum value of GP that the TX 100 can supply to the RX 200) for the power supply unit 102, the USB cable 300, and the AC adapter 301 of the TX 100.
- the possibility of excessive heat generation is low.
- the TX 100 sets the GP based on the result of the WPC authentication. For example, if TX100 does not support WPT authentication (line 603), the GP is limited to 5 watts for the above-mentioned reason, and if WPT authentication fails (line 604), GP is set to a lower value (0 watt or 2.. 5 watts).
- the TX 100 transmits the TX 100 as a GP limit value. 15 watts which is the maximum value of the capacity and the power receiving capacity of the RX 200 is set. Further, the RX 200 may request the TX 100 as 15 GP that is the maximum value of the power transmission capability of the TX 100 and the power reception capability of the RX 200.
- the column 602 in FIG. 6A is held as a GP limit value table as a GP limit value table. You may do it.
- the GP limit value is determined by the WPT authentication result with TX100.
- line 613 indicates that TX 100 does not support WPT authentication
- line 604 indicates that TX 100 supports WPT authentication but WPT authentication has failed
- line 605 indicates that TX 100 supports WPT authentication. Indicates that the WPT authentication is successful. It should be noted that in the table in which three types of voltage values of GP of “0, 2.5, 5” are described, settings are made so as to adopt one of them in advance.
- the TX 100 determines the maximum GP value that can be accepted as the power value to be transmitted in the negotiation of the negotiation phase described later based on the USB authentication result, the WPT authentication result, and the setting value as shown in FIG. 6A. decide.
- the RX 200 determines the maximum GP value to be requested to the TX 100 in the negotiation of the negotiation phase based on the USB authentication result, the WPT authentication result, and the setting values as shown in FIG. 6B.
- the transmission power according to the maximum capacities of the TX 100 and the RX 200 can be determined in the negotiation of the negotiation phase.
- the RX 200 does not request a large amount of power as a GP value from the TX 100 if there is at least one device that does not support authentication or fails authentication among devices to be authenticated in USB authentication and WPT authentication. Operate.
- USB authentication when the USB cable 300 and the AC adapter 301 are connected to the power supply unit 102 of the TX 100 (400), the control unit 101 of the TX 100 performs USB authentication (401, S501).
- the control unit 101 operates the first authentication unit 108 to check whether all USB devices to be authenticated (both the USB cable 300 and the AC adapter 301 in this embodiment) support USB authentication. to decide.
- the first authentication unit 108 executes USB authentication for all the USB devices, and determines that “USB authentication is successful” when all of the executed USB authentications are successful.
- USB authentication not supported and “USB authentication failure” are provided as authentication results when any of the USB authentications is not successful.
- the first authentication unit 108 sets “USB authentication failure” when there is even one device that supports USB authentication but fails authentication. Then, the first authentication unit 108 determines that “USB authentication is not supported” when all devices that have not succeeded in USB authentication are devices that do not support USB authentication. Note that the first authentication unit 108 may determine either “USB authentication failure” or “USB authentication not supported” based on the attribute of the device that has failed authentication. For example, when there is a device for which authentication has failed, the first authentication unit 108 can specify an attribute of the device and perform a determination according to the attribute.
- USB authentication when the USB authentication of the AC adapter 301 is successful, but the USB cable 300 does not support USB authentication, it is determined that “USB authentication is not supported”. Further, for example, when the USB authentication of the AC adapter 301 is successful and the USB cable 300 is compatible with USB authentication but the authentication fails, it is determined as “USB authentication failure”. For example, when both the AC adapter 301 and the USB cable 300 succeed in USB authentication, it is determined that “USB authentication is successful”. The control unit 101 holds such a USB authentication result in the memory 107 (S502).
- the control unit 101 determines power supply specifications regarding the voltage and current supplied from the AC adapter 301 to the AC adapter 301 based on the USB PD (USB-Power Delivery standard) sequence (402). Since the power supply voltage is determined by the internal configuration of the TX 100, the current value is determined in this case. In the present embodiment, it is assumed that the voltage of the power supply unit 102 is 15 V and the output current of the power supply unit 102 is 3 A at the maximum. Here, when the current value is decreased, the control unit 101 of the TX 100 determines the decrease amount of the current value based on the setting as illustrated in FIG. 6A. For example, in the case of non-USB authentication, the maximum GP value allowed during power transmission is determined to be 5 watts in negotiation in the Negotiation phase (described later) of the WPC standard based on the column 600 in FIG. 6A.
- the current value to be determined by the power supply unit 102 by negotiating with the AC adapter 301 based on the USB PD sequence may be about 0.67 A.
- the control unit 101 of the TX 100 determines the power supply specification with the AC adapter 301.
- the power supply specification is determined to be 2.0 A (15 W ⁇ 2/15 V) so as to correspond to the GP value of 15 watts.
- the activation of the power transmission unit 103 can be, for example, a so-called power-on reset in which power is supplied from the power source unit 102 to at least one of the control unit 101, the power transmission unit 103, and the communication unit 104.
- the first authentication unit 108 inputs a reset signal (LO: about 0 V) (not shown) to at least one of the control unit 101, the power transmission unit 103, and the communication unit 104 of the TX 100, at least one of these functional units. Either may be reset.
- the first authentication unit 108 releases the reset by setting the reset signal to HI (for example, 3.3 V) after the power supply specification is determined and the GP value is determined.
- an Authentication phase is defined as a phase for performing WPT authentication.
- the TX 100 and the RX 200 execute device authentication based on WPT authentication.
- the TX 100 and the RX 200 first execute the processing of the Selection phase. Then, a transition is made to a Ping phase and an Identification & Configuration phase (hereinafter referred to as “I & C phase”), after which the Authentication phase is executed. Further, after the Authentication phase, the process is executed in the order of Negotiation phase, Calibration phase, Power Transfer phase (hereinafter referred to as “PT phase”).
- PT phase Power Transfer phase
- the power transmission unit 103 transmits the Analog Ping via the power transmission coil 105 (404).
- Analog Ping is a minute electric power signal for detecting an object existing in the vicinity of the power transmission coil 105.
- TX100 detects the voltage value or current value of the power transmission coil when powering Analog Ping, and determines that an object exists when the voltage falls below a certain threshold or exceeds a certain threshold, and transitions to the Ping phase To do.
- the TX 100 transmits a digital ping larger than the analog ping (405).
- the magnitude of the digital ping is sufficient power for the control unit 201 of the RX 200 existing in the vicinity of the power transmission coil 105 to be activated.
- the control unit 201 of the RX 200 is activated by the digital ping received through the power receiving coil 205, the control unit 201 notifies the TX 100 of the magnitude of the received voltage (406), and transitions to the I & C phase. Further, when receiving the notification of the received voltage value, the TX 100 transitions to the I & C phase.
- the RX 200 transmits an ID packet and a configuration packet to the TX 100 (407, 408).
- the TX 100 responds with an acknowledge (ACK) to the Configuration Packet transmitted by the RX 200.
- ACK acknowledge
- TX100 and RX200 complete
- TX 100 and RX 200 can transmit data to each other.
- the second authentication unit 109 and the authentication unit 208 of the RX 200 perform WPT authentication processing in the authentication phase (409, S503, S513).
- the authentication target of TX100 is RX 200 as a power receiving device in the non-contact charging system.
- the authentication target of the RX 200 is the TX 100 as a power transmission device in the non-contact charging system. Details of the authentication phase will be described later.
- the control unit 101 of the TX 100 holds the result of the WPT authentication in the memory 107 (S504). Further, the control unit 201 of the RX 200 holds the result of the WPT authentication in the memory 209 (S514).
- the control unit 101 of the TX 100 determines the maximum value of the GP used in the Negotiation phase based on the USB authentication result held in the memory 107 in S502, the WPT authentication result held in the memory 107 in S504, and FIG. 6A ( 410a, S505).
- the control unit 201 of the RX 200 determines the maximum GP value used in the Negotiation phase based on the WPT authentication result stored in the memory 209 in S514 and FIG. 6B (410b, S515).
- the control unit 101 of the TX 100 and the control unit 201 of the RX 200 negotiate in the Negotiation phase and determine the GP (411).
- negotiation of transmission power is negotiated. Done. That is, the negotiation is performed so that the transmission power is less than or equal to the allowable GP value (410a, 410b).
- the control unit 201 requests GP from the TX 100.
- the GP setting is allowed to be 15 watts as shown in FIG. 6A.
- the GP is limited to 5 watts or less.
- the control unit 101 of the TX 100 transmits a NAK in response to the request.
- the control unit 101 transmits an acknowledge (ACK).
- the maximum GP value is determined based on the results of USB authentication and the mutual WPT authentication of TX100 and RX200. For this reason, when one of a plurality of authentications fails, the size of the GP is limited, and excessive heat generation or the like can be prevented.
- the control unit 101 can set the GP to the maximum value of the power transmission unit 103 only when all the authentications are successful.
- the maximum GP value is determined based on the mutual WPT authentication result of TX100 and RX200.
- the GP may be limited based on the column 602 in FIG.
- the control unit 101 of the TX 100 notifies the reason for limiting the GP to the control unit 201 of the RX 200.
- the control unit 201 of the RX 200 notifies the control unit 101 of the TX 100 of the reason for limiting the GP.
- the result of device authentication by the authentication unit 208 is notified to the TX 100.
- the reason notification may be a RESULT packet described later (see 820a and 820b in FIG. 8D).
- the control unit 101 of the TX 100 stores the WPT authentication result and the USB authentication result related to the power supply unit 102 of the TX 100 in the RESULT packet and transmits them to the control unit 201 of the RX 200.
- the control unit 101 provides one bit for storing the WPT authentication result in the RESULT packet, and stores “1” if the WPT authentication is successful, and stores “0” otherwise.
- control unit 101 provides 1 bit for storing the USB authentication result of the AC adapter 301 and the USB cable 300 in the RESULT packet, and sets “1” if all the USB authentications are successful, and “0” otherwise. Store.
- the control unit 101 transmits the RESULT packet in which the device authentication result is stored in this way.
- the USB authentication result is data indicating the result of USB authentication by the TX 100, and in one example, is transmitted by a Power Transmitter Capability Packet of WPC standard v1.2.2 as shown in FIG. 10B.
- a Power Transmitter Capability Packet of WPC standard v1.2.2 as shown in FIG. 10B.
- FIG. 10B For example, in the packet configuration of FIG. 10B, at least one of Bank 6 bit 6 and bit 7 (1100), which is “Reserved”, and Bank 2 bit 2 to bit 7 (1011) can be used to transmit the USB authentication result.
- the TX 100 stores and transmits at least one of “whether there is a function of notifying the USB authentication result”, “whether the USB authentication is completed”, and “the USB authentication result” in these bits.
- control unit 201 of the RX 200 stores the WPT authentication result in the RESULT packet and transmits the result to the control unit 101 of the TX 100.
- the control unit 201 provides one bit for storing the WPT authentication result in the RESULT packet, and stores “1” if the WPT authentication is successful, and stores “0” otherwise.
- the control unit 201 transmits a RESULT packet in which the device authentication result is stored in this way.
- control unit 101 of the TX 100 and the control unit 201 of the RX 200 execute the calibration phase process (413), and transition to the PT phase.
- power is transmitted from the TX 100 to the RX 200 (414).
- the RX 200 supplies power to the load based on the received power.
- the control unit 201 of the RX 200 may display that power is limited on the display unit 202 based on the reason notification (415b).
- the control unit 101 of the TX 100 may display that the power is limited on the display unit 106 based on the reason notification (415a).
- the display may indicate “Because USB authentication is not successful (because of the USB device), charging at low speed”.
- the GP is determined to be 0 watts as a result of the negotiation, that is, if no power transmission is performed, “Because USB authentication is not successful (because of the USB device), charging is not performed”
- You may display.
- Such a display allows the user to know that charging takes longer than when the power is not limited, or to replace the USB cable or USB adapter with a product that supports USB authentication. Can take.
- the display may mention the result of WPT authentication, and even in that case, the same effect can be obtained.
- a display such as “Fast charging” may be performed.
- the display may be displayed in different LED colors or lighting patterns depending on whether the transmission power is limited, the transmission power is not limited, or the charging is not performed. In these cases, the same effect can be obtained even if the user is notified with different sounds and vibrations.
- the TX 100 is activated after determining whether or not the transmission power is limited in the USB authentication.
- the USB and the WPT authentication are asynchronously activated by simultaneously starting the USB and the non-contact charging system. You may make it implement to. In that case, if the limitation of transmitted power by USB authentication is found after the TX 100 starts transmitting power, the same effect can be obtained if the transmitted power of the non-contact charging system is limited again by Negotiation.
- the WPT authentication TX 100 is activated after determining whether or not to limit the transmission power in USB authentication as in the present embodiment, further effects can be expected.
- the TX 100 determines the GP in the negotiation phase (411), since it is already determined whether or not to limit the transmission power in the USB authentication, it is not necessary to perform the Negotiation process again, and the process can be simplified.
- FIG. 7 shows an example of a processing flow of the control unit 101 of the TX 100 according to the present embodiment.
- FIG. 8 is a sequence diagram illustrating backward compatibility by version A or legacy TX100 or RX200.
- WPT authentication is challenge-response type device authentication using an electronic certificate as in USB authentication, but the present invention is not limited to this.
- the TX 100 operates as an initiator that transmits a challenge text to the RX 200, and the RX 200 operates as a responder that encrypts the challenge text and transmits it to the TX 100.
- the TX 100 when the RX 200 operates as an initiator that transmits a challenge text to the TX 100, the TX 100 operates as a responder that encrypts the challenge text and transmits it to the RX 200.
- an initiator refers to a device that performs WPT authentication
- a responder refers to a device that receives WPT authentication.
- FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the control unit 201 of the RX 200.
- FIG. 10A is a diagram illustrating a bit configuration example of a configuration packet according to the WPC standard.
- TX and RX categories based on the WPC standard v1.2.2 will be described.
- TX and RX with 5 watts of GP are categorized into Basic Power Profile (BPP).
- TX and RX with GP greater than 5 watts and less than 15 watts are categorized into Extended Power Profile (EPP).
- EPP Extended Power Profile
- a function for negotiating between the TX and the RX with respect to the GP is added, and the TX and RX categorized in the EPP have a Negotiation function.
- TX and RX categorized by BPP are further categorized into those corresponding to Negotiation function and those not corresponding.
- TX can determine whether RX has a Negotiation function based on the value of Neg bit (Bank 4, bit 7) of Configuration Packet (FIG. 10A) in which RX setting information is described.
- Neg bit Bank 4, bit 7 of Configuration Packet (FIG. 10A) in which RX setting information is described.
- the Neg bit is “1”, it indicates that it has a negotiation function, and when the Neg bit is “0”, it indicates that it does not have a Negotiation function.
- legacy TX and RX have a negotiation function, and Negotiation is executed in the Negotiation phase.
- TX and RX compatible with WPT authentication with legacy RX and TX compatible with WPC standard v1.2.2. That is, the TX corresponding to the WPC standard version A operates without any contradiction to the RX corresponding to the WPC standard prior to the version A, and the RX corresponding to the version A corresponds to the WPC standard prior to the version A. It is important to operate consistently with TX.
- TX100 and RX200 corresponding to version A have backward compatibility with WPC standard v1.2.2.
- the TX and RX corresponding to the legacy EPP of the WPC standard v1.2.2 make a state transition in the order of Selection phase, Ping phase, I & C phase, Negotiation phase, Calibration phase, and PT phase.
- the legacy TX and RX is a BPP device that does not have a negotiation function
- the TX and RX transition to the PT phase after transitioning to the Selection phase, the Ping phase, and the I & C phase. .
- TX and RX when both TX and RX support the Authentication phase, TX and RX transition to the Authentication phase after the Selection phase, the Ping phase, and the I & C phase. Then, TX and RX transition in the order of Negotiation phase, Calibration phase, and PT phase after the Authentication phase.
- the Authentication phase is executed prior to the Negotiation phase, for example. This is because the GP value changes depending on the WPT authentication result, as described with reference to FIG.
- the GP that has already been determined can be reset according to the result of the Authentication phase. That is, after the GP is determined, depending on the result of WPT authentication, it may be necessary to make a change to lower the GP in order to avoid excessive heat generation or the like. If such a GP re-change is performed, the procedure up to the transition to the PT phase may become complicated, and the time required for the procedure may increase.
- FIG. 7A shows only the sequence after the I & C phase related to backward compatibility.
- the RX 200 transmits an Identification Packet (ID Packet) to the TX 100 (800, S901).
- ID Packet an Identification Packet
- an information element indicating the version of the corresponding WPC standard in this case, v1.2.2 is stored.
- Configuration packet of WPC standard v1.2.2 includes Maximum Power Value that is the maximum power value that RX 200 can supply to the load, and Neg bit that is a bit indicating whether or not it has Negotiation function.
- the RX 200 sets the Neg bit to “1” to indicate that it has a Negotiation function.
- the TX 100 When the TX 100 receives the ID packet and the configuration packet from the RX 200 (S702), the TX 100 determines whether the RX 200 has a Negotiation function (S704). As described above, the legacy TX 100 does not execute the process of S703, and transitions to S704, which is a process corresponding to NO in S703. Here, since the RX 200 has a Negotiation function (YES in S704), the TX 100 transmits an ACK to the Configuration Packet (S713, 802), and transitions to the Negotiation phase (S709).
- the TX 100 shifts to the PT phase without transmitting an ACK (S712). Also, TX 100 transitions to the PT phase without transmitting ACK even when the own device is BPP and does not support Negotiation. In this case, GP is limited to 5 watts.
- the RX 200 waits for reception of an ACK for the configuration packet (S902).
- the RX 200 determines that the TX 100 supports the Negotiation function, and transitions to the Negotiation phase (S909).
- the processing of S908 is not executed as described above.
- the RX 200 transmits a Specific Request packet for requesting power (for example, 15 watts) required by the own device.
- the RX 200 transmits a Specific Request packet (Specific Request (15W)) including an information element indicating that 15 watts is requested as a GP to the TX 100 (803).
- the RX 200 of the WPC standard v1.2.2 does not receive the ACK within 15 ms from the configuration packet transmission (NO in S902)
- the RX 100 determines that the TX100 is a BPP having no Negotiation function (S911). .
- the RX 200 makes a state transition to the PT phase (S912). Note that as described above, the processing of S903 is not executed here.
- the TX 100 When the TX 100 receives the Specific Request (15 W), the TX 100 compares the power transmission capability of the own device with the requested power amount (15 watts), and if the requested power amount can be transmitted, the TX 100 receives an acknowledgment (ACK). Send to. On the other hand, if the TX 100 cannot transmit the requested amount of power, the TX 100 transmits a negative response (NAK) to the RX 200. Here, the TX 100 determines that 15 watts can be transmitted, determines that the GP is 15 watts (S710), and transmits ACK (804).
- NAK negative response
- TX100 makes a transition to the Calibration phase (S711).
- the RX 200 receives ACK from the TX 100 with respect to the Specific Request transmitted in 803, the state transitions to the Calibration phase (S910).
- the TX 100 adjusts the power transmitted from the TX 100 to the RX 200 based on the correlation between the value measured inside the TX 100 and the value of the received power measured inside the RX 200.
- the calibration phase ends, the TX 100 and the RX 200 transition to the PT phase and start wireless power transmission (S712, S912).
- the TX 100 of the WPC standard v1.2.2 determines whether the RX 200 is an EPP or BPP having a Negotiation function or a BPP not having a Negotiation function based on the Neg bit. Then, when the RX 200 is an EPP or BPP having a Negotiation function, the TX 100 makes a transition to the Negotiation phase and starts transmission after negotiating transmission power. On the other hand, when the RX 200 is a BPP that does not have a Negotiation function, the TX 100 transitions to the PT phase without transitioning to the Negotiation phase, and executes relatively low power transmission.
- the RX 200 of the WPC standard v1.2.2 makes a transition to the Negotiation phase when receiving an ACK within 15 ms from the transmission of the Configuration Packet, and makes a transition to the PT phase when receiving no ACK.
- the compatibility between the TX 100 and the RX 200 having the Negotiation function and the TX 100 and the RX 200 not having the function is ensured.
- FIG. 10A is a diagram showing a configuration of a configuration packet of WPC standard v1.2.2.
- description is abbreviate
- the Auth bit is arranged in bit 6 of Bank2.
- the arrangement of the Auth bit is not limited to this, and the Auth bit may be arranged in another Reserved area.
- the RX 200 stores “1” in the Auth bit when the own device supports WPT authentication, and stores “0” in the Auth bit when it does not support WPT authentication. Since the Auth bit is stored in a reserved bit, even if the RX corresponds to an old generation standard that does not recognize that the Auth bit is stored in this position, the value of this position is “0”. Can be stored.
- the TX 100 determines whether the RX 200 is compatible with WPT authentication based on the Auth bit of the configuration packet (S703). In this processing example, since RX 200 is legacy, Auth bit is “0”. Therefore, the TX 100 determines that the RX 200 does not support WPT authentication (NO in S703).
- the TX 100 transmits an ACK to the Configuration Packet (S713, 802), and transitions to the Negotiation phase.
- the TX 100 receives a 15-watt request as a GP from the RX 200 (803), the TX 100 transmits a NAK rejecting the request to the RX 200 (805). This is because the TX 100 determines that 15 watts should not be transmitted in order to prevent excessive heat generation in the RX 200 since the RX 200 does not support WPT authentication.
- the RX 200 transmits a General Request defined in the WPC standard v1.2.2 in order to know the GP values that can be set by the TX 100.
- a message requesting Transmitter Capability Packet in General Request is represented as General Request (capability).
- the TX 100 receives this General Request (capability) (806). And TX100 stores the information which shows 5 watts in Guaranteed Power Value of Power Transmitter Capability Packet, and transmits this to RX200 (807).
- the value of 5 watts is a value corresponding to WPT authentication non-compliant (line 603) and USB authentication success (column 602), based on the setting of FIG.
- the Transmitter Capability Packet is a packet defined by the WPC standard v1.2.2, which includes information on the maximum value of GP that can be accepted by Negotiation.
- the TX 100 does not transmit an ACK and transitions to the PT phase (S712).
- the GP is limited to 5 watts.
- the Auth bit defined in the present embodiment enables the TX 100 compatible with the WPC standard version A to operate with no conflict with legacy RX compatible with the WPC standard prior to the version A.
- the RX 200 of version A transmits a configuration packet storing “1” in the Auth Bit to the TX 100 (801, S901).
- TX 100 determines that the RX 200 is compatible with WPT authentication by the Auth Bit of the Configuration Packet (YES in S703), it transmits an ACK (auth) to the RX 200 (S705, 802a).
- the ACK (auth) is an acknowledge for the Configuration Packet that is configured with a bit pattern that is distinguishable from the ACK, and is a packet that indicates that the TX 100 supports WPT authentication.
- TX 100 After transmitting ACK (auth), TX 100 transitions to the Authentication phase (S706). On the other hand, upon receiving ACK (auth) instead of ACK (NO in S902, YES in S903), the RX 200 determines that the TX 100 supports WPT authentication (S904). Then, the RX 200 transitions to the Authentication phase (S905).
- the TX 100 first transmits a GET_DIGEST message to the RX 200 (814a, S707a).
- the RX 200 receives the GET_DIGEST message (S906a).
- the GET_DIGEST Packet is a packet for requesting information on the electronic certificate held by the RX 200.
- the RX 200 transmits DIGEST in response to the GET_DIGEST Packet (815a). DIGEST is information regarding an electronic certificate owned by the RX 200.
- the TX 100 transmits a GET_CETIFICATE Packet requesting detailed information regarding the electronic certificate to the RX 200 (816a).
- the RX 200 transmits CERTIFICATE in response to the GET_CETTIFICATE Packet (817a).
- the TX 100 transmits a CHALLENGE message including the challenge text to the RX 200 (818a).
- the RX 200 transmits a RESPONSE encrypted with the challenge text to the TX 100 (819a).
- the TX 100 transmits RESULT (success) to the RX 200 (820a, S708a).
- the RX 200 receives the RESULT (success) (S907a).
- the RESULT (success) packet means that WPT authentication is successful as a result of RESPONSE. If the authentication fails as a result of the RESPONSE, the TX 100 transmits RESULT (fail) indicating the failure instead of RESULT (success).
- the RX 200 transmits a GET_DIGEST message to the TX 100 (814b, S906b).
- the TX 100 receives the GET_DIGEST message (S707b).
- This GET_DIGEST Packet is a packet for requesting information on the electronic certificate possessed by the TX 100.
- the TX 100 transmits DIGEST in response to the GET_DIGEST Packet (815b).
- This DIGEST is information relating to an electronic certificate owned by the TX 100.
- the RX 200 transmits a GET_CETIFICATE Packet requesting detailed information regarding the electronic certificate to the TX 100 (816b).
- the TX 100 transmits CERTIFICATE in response to the GET_CETIFICATE Packet (817b).
- the RX 200 transmits a CHALLENGE message including the challenge text to the TX 100 (818b), and the TX 100 transmits a RESPONSE encrypted with the challenge text to the RX 200 (819b).
- the RX 200 transmits a RESULT (success) to the TX 100 (820b, S907b).
- the TX 100 receives the RESULT (success) (S708b).
- the RESULT (success) packet means that WPT authentication is successful as a result of RESPONSE. If the authentication fails as a result of the RESPONSE, the RX 200 transmits RESULT (fail) indicating the failure instead of RESULT (success).
- TX100 and RX200 transmit RESULT (success) or RESULT (fail), and when RESULT (success) or RESULT (fail) is received, transition to Negotiation phase (S709, S909).
- the TX 100 is based on FIG. 6A, and the TX 100 accepts 15 watts corresponding to the USB authentication success (column 602) in the WPT authentication success (line 605). It is determined to be a value, and Negotiation is performed. On the other hand, based on FIG. 6B, the RX 200 determines that the maximum value of the GP that allows 15 watts corresponding to the successful WPT authentication (line 615) and performs Negotiation. That is, the TX 100 requests 15 watts from the RX 200 as the power value of the GP (803). On the other hand, since the TX 100 has determined that the power value of the GP at the time of negotiation is 15 watts, the TX 100 transmits an ACK that acknowledges the request to the RX 200 (804).
- the TX 100 determines the maximum GP value allowed in the Negotiation phase based on FIG. 6A. Similarly, when the WPT authentication fails, the RX 200 also determines the maximum GP value allowed in the Negotiation phase based on FIG. 6B. Further, the TX 100 may not transmit power when receiving RESULT (fail). When receiving the RESULT (fail), the RX 200 may not make a power transmission request.
- the TX 100 operates not only for RX corresponding to the WPC standard prior to version A but also for RX corresponding to version A.
- the TX 100 in the Authentication phase, the example in which the TX 100 first authenticates the validity of the RX 200 and then the RX 200 authenticates the validity of the TX 100 is shown, but the reverse order may be used. That is, the RX 200 may authenticate the TX 100 first, and then the TX 100 may authenticate the RX 200. In that case, the order of 814a to 820a and 814b to 820b is reversed in FIG. 8D.
- S707a and S708a are performed after S707b and S708b.
- S906a and S907a are performed after S906b and S907b.
- the order in which the TX 100 and the RX 200 authenticate may be determined in advance or may not be determined. However, in order to correctly execute authentication in the authentication phase, the initiator preferably transmits the GET_DIGESTS as follows. Even if the initiator receives GET_DIGESTS from another device, the initiator holds or cancels the response until RESULT (success) or RESULT (fail) is transmitted to the responder. On the other hand, the responder preferably performs the following after receiving GET_DIGESTS. The responder does not transmit GET_DIGESTS until RESULT (success) or RESULT (fail) is received.
- the TX100 response to the RX200 packet for example, in the negotiation phase of the WPC standard v1.2.2, it is defined as within 10 ms from the rear end of the received packet to the front end of the response packet to be transmitted.
- the initiator in the authentication phase needs to perform encryption / decryption processing in order to confirm the validity of the packet (DIGEST, CERTIFICATE, RESPONSE) related to the electronic certificate transmitted by the responder. For this reason, it takes time to respond in the Authentication phase.
- this response time is 50 ms.
- the response time is the time from DIGEST to GET_CERTIFICATE, CERTIFICATE to CHALLENGE, and RESPONSE to RESULT (success).
- the TX 100 determines whether the power receiving apparatus is compatible with WPT authentication by the Auth bit of the configuration packet, but this may be determined by the version information of the ID packet. If the version information is version A (or a later version), it is determined that WPT authentication is supported, and if the version information is earlier than version A, the same effect can be obtained even if it is determined that WPT authentication is not supported. can get.
- the power transmission of the power transmission unit 103 may be stopped and the transition to the Selection phase may be performed. By doing so, it is possible to prevent the system from operating unexpectedly by stopping power transmission when a packet other than a predetermined packet is received due to a failure of the RX 200 or the like.
- the predetermined packets are GET_DIGEST, DIGEST, GET-CERTICARTE, CERTIFICATE, CHALLENGE, RESPONSE, and RESULT indicated by 814a to 820a and 814b to 820b.
- Packets other than the predetermined packet include Signal Strength Packet indicating the voltage value of the received voltage, Control Error Packet requesting increase / decrease of the voltage value, ID Packet, Configuration Packet, and the like.
- the TX 100 and the RX 200 store the result of operating as an initiator (that is, confirming the validity of the responder) and the identification information of the responder (device ID, manufacturer ID, information on the certificate, etc.) in a non-illustrated non-volatile memory. May be. Furthermore, only the identification information of the responder that failed authentication may be stored in the nonvolatile memory. And TX100 and RX200 may perform WPT authentication using the identification information of the responder which failed in authentication stored in the non-volatile memory. For example, when the TX 100 and the RX 200 authenticate as an initiator, the identification number of the target device to be authenticated and the identification number stored in the non-volatile memory are collated to determine the validity of the device. It can be used.
- the RX 200 notifies the TX 100 that it is compatible with WPT authentication using a Configuration Packet (801, S901). However, since TX100 is legacy, Auth bit is ignored. And since RX200 which is version A respond
- the RX 200 When the RX 200 receives the ACK (802, YES in S902), the RX 100 determines that the TX 100 is not compatible with WPT authentication (S908). This is because the terminal itself supports WPT authentication, and therefore, if TX 100 supports WPT authentication, ACK (auth) is received instead of ACK. Then, the RX 200 transitions to the Negotiation phase (S909).
- the process proceeds to S911.
- the RX 200 determines that the TX 100 is BPP and does not support the Negotiation function (S911), and transitions to the PT phase (S912).
- the RX 200 negotiates the GP in the Negotiation phase, but as described in FIG. 6B, the RX 200 determines that reception at 15 watts should be avoided to avoid the risk of excessive heat generation and the like. To do. Then, the RX 200 determines to negotiate 5 watts corresponding to USB authentication success (column 602) as GP without being WPT authentication compliant (line 603), and transmits a specific request (5W) (809). The RX 200 receives ACK from the TX 100 (804), and ends the Negotiation phase. Subsequently, the RX 200 transitions to the Calibration phase (S910), performs a predetermined process, and then transitions to the PT phase (S912).
- the RX 200 compatible with the WPC standard version A can operate without contradiction with the TX 100 corresponding to the WPC standard prior to the version A.
- device authentication using the USB protocol is performed between the power supply device (AC adapter 301) that is a power supply source and the power transmission device, and the power transmission device and the power reception device.
- the WPC power transmission apparatus controls the transmission power based on the USB device authentication result and the WPC device authentication result.
- FIG.11 and FIG.12 In the first embodiment, an example in which the power transmission device and the power reception device perform mutual WPT authentication in the Authentication phase has been described.
- the GP is determined without performing the other WPT authentication that is scheduled to be performed later.
- a processing example is shown. Thereby, the processing time in the Authentication phase can be shortened, and the GP can be determined quickly.
- the control unit 101 of the TX 100 determines the content related to power transmission based at least on the result of WPT authentication performed first. For example, the content is whether or not to transmit power, and when transmitting power, is the maximum allowable power value.
- the control unit 201 of the RX 200 determines contents related to power reception based on at least the result of WPT authentication performed first. For example, the contents include whether or not to perform power reception, and the maximum power value required for the TX 100 when power reception is performed.
- FIG. 11 is a flowchart illustrating state transitions until power transmission by the control unit of the power receiving apparatus (RX200).
- FIG. 12 is a flowchart illustrating state transitions up to power transmission by the control unit of the power transmission apparatus (TX100).
- the RX 200 of version A transmits a Configuration Packet storing “1” in the Auth Bit to the TX 100 (S901). If the TX 100 of version A determines that RX 200 is compatible with WPT authentication by the Auth Bit of the Configuration Packet (YES in S703), it transmits ACK (auth) to RX 200 (S705). The RX 200 receives ACK (auth) (YES in S903). In this case, since it is understood that the TX 100 supports WPT authentication, the RX 200 transmits Auth_request (hereinafter referred to as “Auth_req”) to the TX 100 within a predetermined time after receiving the ACK (auth). (S1100). This Auth_req is a packet indicating an intention to start an authentication process in which the RX 200 is an initiator and the transmission destination TX 100 is a responder.
- Auth_req is a packet indicating an intention to start an authentication process in which the RX 200 is an initiator and
- the TX 100 After transmitting ACK (auth) in S705, the TX 100 determines whether or not an Auth_req packet is received within a predetermined time (S1200). The TX 100 can recognize that WPT authentication is started by receiving the Auth_req packet. Note that the method of determining whether the TX 100 supports WPT authentication by the RX 200 may be other methods such as obtaining version information instead of receiving ACK (auth).
- the TX 100 determines whether it can be a responder and perform WPT authentication. Specifically, the determination is made in view of the load state of the control unit 101 of the TX 100. More specifically, as the capability of the control unit 101, there is room to control the second authentication unit 109, or the second authentication unit 109 is controlled by another control unit (not shown) connected to the RX 200. When the other control unit determines whether the second authentication unit 109 can be controlled.
- the TX 100 When the TX 100 makes the above determination within a predetermined time after receiving the Auth_req packet and determines that it can be authenticated as a responder, it transmits an ACK to the RX 200 in response to the Auth_req (YES in S1201). As a result, the TX 100 transitions to the Authentication phase (S706).
- the RX 200 When receiving the ACK (YES in S1101), the RX 200 transmits GET_DIGEST to the TX 100 within a predetermined time after receiving the ACK, and authenticates the validity of the TX 100 (S906b). Then, the TX 100 receives GET_DIGEST from the RX 200 and receives an authentication process by the RX 200 (S707b).
- the RX 200 transmits RESULT (Success) to the TX 100.
- the TX 100 receives the RESULT (Success) packet from the RX 200 and knows that the authentication is successful. In this case, the TX 100 waits for a predetermined time until an Auth_req packet is transmitted from the RX 200 that inquires whether the TX 100 intends to perform an authentication process using the RX 200 as a initiator.
- RX200 transmits Auth_req which inquires whether TX100 has the intention to perform WPT authentication to RX200 to TX100 within a predetermined time after transmission of RESULT (Success) (S1103).
- the TX 100 succeeds in the WPT authentication by the RX 200 (YES in S1202)
- the TX 100 receives the Auth_req transmitted from the RX 200 within a predetermined time (TES in S1203). Since TX 100 has an initiator function, it transmits an ACK within a predetermined time after receiving the Auth_req packet (YES in S1204).
- the RX 200 receives this ACK (YES in S1104).
- the TX 100 transmits GET_DIGEST to the RX 200 within a predetermined time after transmitting the ACK, and starts WPT authentication for authenticating the validity of the RX 200 (S707a).
- the RX 200 receives the GET_DIGEST, and authentication by the TX 100 is started (YES in S1105, S906a).
- the TX 100 transmits a RESULT (Success) packet to the X 200, and transits to the Negotiation phase (S709).
- a maximum of 15 watts GP is allowed based on FIG. 6A. That is, the control unit 101 of the TX 100 determines a transmission power value that can be allowed by the RX 200 at the time of power transmission, as the contents related to power transmission, based on both WPT authentication results.
- the RX 200 receives the WPT authentication result from the TX 100, and if the authentication is successful (YES in S1106), the RX 200 transits to the Negotiation phase (S909).
- the RX 200 recognizes the legitimacy of the TX 100 (YES in S1102), and therefore requests the GP with a maximum value of 15 watts as a Specific Request to the TX 100 based on FIG. 6B. That is, the control unit 201 of the RX 200 determines the maximum value of the power value required for the TX 100 as the contents related to power reception based on the results of both WPT authentications.
- the RX 200 limits the GP to 5 watts when the validity of the TX 100 is not recognized in the processing of S907b, that is, when the WPT authentication is not successful (NO in S1102) (S1107). . Further, when the WPT authentication in the process of S707b is not successful (NO in S1202), the TX 100 limits the GP to 5 watts (S1206). That is, the control unit 201 of the RX 200 determines the power value that the RX 200 requests from the TX 100 as the contents related to power reception based on the result of the WPT authentication performed previously. Similarly, the control unit 101 of the TX 100 determines a transmission power value that can be allowed by the RX 200 during power transmission as the contents related to power transmission based on the result of the WPT authentication performed previously.
- RX200 and TX100 have shown the example which determines GP as 5 watts, it is not restricted to this.
- the contents related to power reception determined by the RX 200 when the WPT authentication is not successful include the following matters.
- the RX 200 requests the TX 100 to have a smaller power value than when the mutual WPT authentication is successful, or does not receive power from the TX 100.
- Not receiving power from the TX 100 includes, for example, requesting the TX 100 to stop power transmission. For this purpose, for example, a packet indicating that may be transmitted to stop power transmission and not request power.
- the RX 200 may cut off a current path (not shown) so that no current flows through the power receiving coil 205 so as not to receive power from the TX 100. Thereby, excessive heat generation etc. can be prevented.
- the contents related to power transmission determined by the TX 100 when the WPT authentication is not successful include the following.
- the TX 100 is to set the maximum value of the allowable power transmitted to the RX 200 to a smaller value compared to the case where the mutual WPT authentication is successful, or to stop the power transmission to the RX 200. Thereby, excessive heat generation etc. can be prevented.
- the WPT authentication process (S707b, S906b) performed first is not successful
- the WPT authentication process (S707a, S906a) scheduled to be performed later is not performed.
- the control unit 101 and the control unit 201 control the authentication process. Specifically, the control unit 201 of the RX 200 does not give an opportunity for the TX 100 to operate as an initiator. More specifically, the control unit 201 of the RX 200 does not transmit the Auth_req of S1103. This is because the RX 200 has not succeeded in authentication as an initiator, so it has already decided that the required GP will be 5 watts (see FIG. 6B). It is because it does not change even if it is not. By doing so, it is possible to shorten the processing time in the Authentication phase and promptly shift to the Negotiation phase.
- the case where the WPT authentication is not successful specifically includes the following cases. For example, there is a case where the validity of the TX 100 cannot be confirmed in the WPT authentication process in which the RX 200 serves as an initiator, that is, the authentication fails (NO in S1102).
- the RX 200 determines that the authentication is not successful even when transmitting a NACK indicating negative as a response to the Auth_req (NO in S1101 and NO in S1201). NO). Also, if RX 200 does not receive an ACK from TX 100 within a predetermined time after transmitting Auth_req, RX 200 determines that authentication has not succeeded (NO in S1201).
- the RX 200 determines that the authentication has not succeeded. Specifically, there is a case where the DIGEST packet is not received with respect to the GET_DIGEST packet transmitted by the RX 200 or another packet is received. Further, there is a case where a CERTIFICATE packet is not received for a GET_CERTIFICATE packet or another packet is received, a RESPONSE packet is not received for a CHALLENGE packet, or another packet is received.
- the control unit 101 of the TX 100 does not transmit a packet related to the WPT authentication process to the RX 200, such as not transmitting GET_DIGEST to the RX 200.
- the case where the TX 100 determines that the WPT authentication has not been successful includes the following cases. After TX 100 transmits ACK (auth) (S705), there is a case where the Auth_req packet is not received within a predetermined time (NO in S1200). Further, after the TX 100 receives the Auth_req packet (YES in S1200), the ACK may not be transmitted within a predetermined time (NO in S1201).
- the TX 100 determines that the authentication is not successful. Specifically, the TX 100 may not receive a GET_DIGEST packet or receive another packet after ACK transmission (S1200). Further, after the TX 100 transmits the DIGEST packet, the TX 100 may not receive the GET_CERTIFICATE packet or may receive another packet. In addition, there is a case where the TX 100 does not receive the CHALLENGE packet or receives another packet after transmitting the CERTIFICATE packet.
- the TX 100 does not receive a RESULT packet after receiving a RESPONSE packet or receives another packet, or when WPT authentication using the RX 200 as an initiator is not successful (NO in S1201).
- the case where the WPT authentication is not successful includes a case where the TX 100 does not receive a RESULT (Success) packet within a predetermined time after transmitting the RESPONSE packet.
- the TX 100 receives a RESULT (Fail) packet indicating that the authentication has failed.
- the processing is performed as follows.
- the RX 200 requests the TX 100 for a small power value as a GP compared to a case where mutual WPT authentication is successful.
- the RX 200 requests the TX 100 to stop power transmission and determines processing such as not requiring power.
- the TX 100 determines a process such as allowing a small power value as a GP as compared with a case where mutual WPT authentication is successful in the Negotiation phase, or stopping power transmission to the RX 200.
- the RX 200 determines the GP as 5 watts (S1107)
- the TX 100 determines the GP as 5 watts (S1206).
- the case where the RX 200 determines that the WPT authentication has not been successful includes the following cases. Specifically, there is a case where ACK is not received from the TX 100 within a predetermined time after the RX 200 transmits the Auth Req of S1103 (NO in S1104). In some cases, after receiving ACK (YES in S1104), GET_DIGEST is not received within a predetermined time (NO in S1105).
- the RX 200 determines that the authentication has not succeeded. Specifically, the RX 200 may not receive a GET_CERTIFICATE packet after receiving a DIGEST packet or may receive another packet. In addition, the RX 200 may not receive the CHALLENGE packet after receiving the CERTIFICATE packet or receive another packet, or may not receive the RESULT packet or receive another packet after transmitting the RESPONSE packet.
- the case where the TX 100 determines that the WPT authentication has not been successful includes the following cases.
- the TX 100 may not receive the Auth_req packet within a predetermined time after receiving the RESULT (Success) packet (NO in S1203).
- the TX 100 may not transmit an ACK within a predetermined time (NO in S1204) or may transmit a NACK indicating that the second authentication unit 109 cannot be operated with respect to the Auth_req packet.
- the TX 100 determines that the authentication is not successful even if the expected packet is not received from the RX 200 within a predetermined time (NO in S1205). ). Specifically, the TX 100 may not receive the DIGEST packet or receive another packet for the GET_DIGEST packet to be transmitted. In addition, the TX 100 may not receive CERTIFICATE or receive another packet for the GET_CERTIFICATE packet to be transmitted. Furthermore, there is a case where the TX 100 does not receive a RESPONSE packet for the transmitted CHALLENGE packet or receives another packet.
- the RX 200 transmits Auth_req that inquires whether the TX 100 has the intention of performing the processing in which the TX 100 serves as an initiator and the RX 200 serves as a responder. However, it is also possible to transmit Auth_req after determining whether the TX 100 can become an initiator.
- the TX 100 may store information indicating whether a part of the Transmitter Capability Packet has an initiator function or a responder function.
- the RX 200 may store information indicating whether a part of the ConfigurationPacket has an initiator function or a responder function.
- the power receiving apparatus RX200 may transmit Auth_req in S1103 if the TX 100 has a function as an initiator, and may not transmit Auth_req if the TX 100 does not have a function as an initiator. By doing so, although TX100 does not have a function as an initiator, the time for sending Auth_req can be reduced, and the processing time can be shortened.
- Auth_req in S1103 is a packet that triggers the TX 100 to transmit GET_DIGEST. However, this may be a packet that inquires of the TX 100 whether there is data to be transmitted to the RX 200, or a packet that means that the TX 100 is given the right to transmit data. The TX 100 responds with an ACK if it determines that there is data to be transmitted to the RX 200 or if it wants the right to transmit data (S1204); otherwise, the same effect can be obtained.
- the RX 200 may acquire the identification information from the TX 100 by transmitting a General Request (ID), which is a packet for acquiring the identification information of the TX 100, to the TX 100 prior to the transmission of the Auth_req of S1100. Then, this identification information may be stored in the Auth_req packet as responder identification information. By doing so, the TX 100 that has received the Auth_req knows that it should be a responder. Then, the TX 100 waits for reception of GET_DIGEST and can receive WPT authentication.
- the RX 200 may store its own identification information as the identification information of the initiator in the Auth_req packet, or may store the identification information of the TX 100 as the identification information of the responder. By doing so, the TX 100 can clearly know who (in this case, RX 200) and who (in this case, TX 100) wants to confirm the legitimacy.
- ID General Request
- the RX 200 stores its own identification information as the responder identification information and the TX 100 identification information as the initiator identification information in the Auth_req packet. By doing so, the TX 100 that has received the Auth_req knows that it should be an initiator.
- FIGS. 11 and 12 relate to the flow of the RX 200 and the control unit of the TX 100 when the RX 200 is the initiator first and authenticates the validity of the TX 100.
- FIG. the same effect can be obtained even when the TX 100 becomes the initiator first and the authenticity of the RX 200 is authenticated.
- the flowchart showing the process of the control unit 201 of the RX 200 in this case is obtained by replacing the series of processes of S1100, S1101, S906b, and S1102 with the series of processes of S1103, S1104, S1105, S906a, and S1106 in FIG.
- the TX 100 and RX 200 of the present invention have a function as an initiator of WPT authentication. Further, the TX 100 and the RX 200 store the result of operating as an initiator (that is, confirming the validity of the responder) and the identification information (equipment ID, manufacturer ID, certificate information, etc.) of the responder in a non-illustrated non-volatile memory. May be. Furthermore, only the identification information of the responder that failed authentication may be stored in the nonvolatile memory. The TX 100 and the RX 200 may operate so that the same device as the responder that stores the identification information in the nonvolatile memory does not perform the authentication process as an initiator.
- the TX 100 and the RX 200 receive a request from the apparatus in which the identification information is stored as a responder whose authentication has failed in the nonvolatile memory, the user wants to confirm the validity by operating as the responder. Works to reject the request.
- the RX 200 when the RX 200 operates as an initiator and authentication of the TX 100 fails, the RX 200 stores identification information as a responder of the TX 100 in its own nonvolatile memory. Next, a packet for inquiring the TX 100 regarding whether there is data to be transmitted to the RX 200 or a packet for giving the TX 100 a right to transmit data is transmitted. Then, the RX 200 receives from the TX 100 an ACK, which is a response indicating that there is data to be transmitted by the TX 100 with respect to the transmitted packet or that the data transmission right has been obtained.
- an ACK which is a response indicating that there is data to be transmitted by the TX 100 with respect to the transmitted packet or that the data transmission right has been obtained.
- the RX 200 receives a packet (Auth_req) indicating that the TX 100 is an initiator and starts the WPT authentication process using the RX 200 as a responder
- the RX 200 responds based on the identification information stored in the nonvolatile memory.
- Send NAK NAK. Therefore, as a result of the WPT authentication performed by the RX 200, authentication processing in which the device operates as an initiator from the failed device (in this case, TX 100) can be prevented. That is, when the WPT authentication performed earlier is not successful, the subsequent WPT authentication can be prevented from being performed. For this reason, when legitimacy is not recognized by WPT authentication performed previously, the processing time of Authentication phase can be shortened.
- the TX 100 fails to authenticate the RX 200 as an initiator.
- the TX 100 stores the identification information of the RX 200 as a responder for which authentication has failed in the nonvolatile memory.
- the TX 100 receives from the RX 200 a packet (Auth_req) indicating that the RX 200 is an initiator and starts the WPT authentication process using the TX 100 as a responder, the TX 100 transmits a NAK as a response. Even if it operates in this way, it is possible to prevent the authentication process from being performed from a device that has failed to authenticate when the device itself has been operated as an initiator, so that the processing time of the Authentication phase can be shortened.
- the TX 100 and the RX 200 operate so that a device whose identification information is stored as a responder whose authentication has failed in the nonvolatile memory does not make a request to confirm the validity by operating the TX 100 and the RX 200 as a responder. But there are similar effects.
- the RX 200 having a function of transmitting a packet for inquiring of the TX 100 whether there is data to be transmitted to the RX 200 or a packet for giving the TX 100 a data transmission right may be controlled as follows.
- the above-described packet may not be transmitted to a device (that is, the TX 100) that stores the identification information.
- the TX 100 having a function of transmitting a packet for inquiring of the RX 200 whether there is data to be transmitted to the TX 100 or a packet for giving the RX 200 a right to transmit data may be controlled as follows. In other words, as a responder whose authentication has failed in the nonvolatile memory, the above-described packet may not be transmitted to a device (that is, the RX 200) that stores the identification information.
- the power transmission method of the wireless power transmission system according to the present invention is not particularly limited.
- a magnetic field resonance method in which electric power is transmitted by coupling by resonance (resonance) of a magnetic field between the TX resonator (resonance element) and the RX resonator (resonance element) may be used.
- an electromagnetic induction method, an electric field resonance method, a microwave method, a power transmission method using a laser or the like may be used.
- the present invention supplies a program for realizing one or more functions of the above embodiment to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in the computer of the system or apparatus read and execute the program
- This process can be realized. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
- TX and RX may be, for example, an image input device such as an imaging device (camera or video camera) or a scanner, or may be an image output device such as a printer, a copier, or a projector. Further, TX and RX may be a storage device such as a hard disk device or a memory device, or may be an information processing device such as a personal computer (PC) or a smartphone.
- an image input device such as an imaging device (camera or video camera) or a scanner
- an image output device such as a printer, a copier, or a projector.
- TX and RX may be a storage device such as a hard disk device or a memory device, or may be an information processing device such as a personal computer (PC) or a smartphone.
- PC personal computer
- FIGS. 5A, 7, and 12 are started when, for example, the control unit 101 or the control unit 201 is powered on.
- the processing shown in FIGS. 5A, 7, and 12 is realized by the control unit 101 executing a program stored in the memory 107 of the TX 100.
- 5B, FIG. 9 and FIG. 11 are realized by the control unit 201 executing the program stored in the memory 209 of the RX 200.
- a dedicated circuit may be automatically generated on a FPGA (Field Programmable Gate Array) from a program for realizing each step by using a predetermined compiler.
- a Gate Array circuit may be formed and realized as hardware in the same manner as the FPGA.
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Abstract
認証処理を行う対象の装置に正当性が認められない場合に生じる不要な処理を低減する。送電装置から無線で受電する受電装置であって、前記送電装置に対して第一の機器認証を行い、前記送電装置から第二の機器認証を受ける認証手段と、前記第一の機器認証と前記第二の機器認証のうち先に行われた機器認証が成功した場合は他方の機器認証を行うように制御し、前記先に行われた機器認証が成功しない場合は前記他方の機器認証が行われないように制御し、行われた機器認証の結果に基づき受電に係る内容を決定する制御手段と、を有する。
Description
本発明は、受電装置、送電装置、無線で送電するシステム、受電装置の制御方法、送電装置の制御方法及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は広く行われている。特許文献1では、非接触充電規格の標準化団体Wireless Power Consortium(WPC)が策定する規格(以下、「WPC規格」と呼ぶ)に準拠した送電装置及び受電装置が開示されている。また、特許文献2には、非接触充電の送電装置及び受電装置間の機器認証方法が開示されている。特許文献2によれば、送電装置はチャレンジデータを、受電装置に送信し、受電装置はそのチャレンジデータに対して認証用演算を施すことで作成されたレスポンスデータを、送電装置に送信する。そして送電装置が受電装置から受信したレスポンスデータを照合することで、機器認証プロトコルを実行する。特許文献2では、上記構成により、セキュリティの高い認証処理が可能になるとしている。
しかしながら、認証処理を行う場合、送電装置と受電装置によっては、利便性が損なわれる場合があった。例えば、セキュリティを高めるため、送電装置と受電装置が相互に認証処理を行う場合には以下の問題が生じる。すなわち、先に行われた認証処理によって対象となる装置に正当性が認められない場合であっても、他方の認証処理の実行を待たなければならず、不要な処理が生じてしまう。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、認証処理を行う対象の装置に正当性が認められない場合に生じる不要な処理を低減することを目的とする。
本発明の一つの態様は、送電装置から無線で受電する受電装置であって、前記送電装置に対して第一の機器認証を行い、前記送電装置から第二の機器認証を受ける認証手段と、前記第一の機器認証と前記第二の機器認証のうち先に行われた機器認証が成功した場合は他方の機器認証を行うように制御し、前記先に行われた機器認証が成功しない場合は前記他方の機器認証が行われないように制御し、行われた機器認証の結果に基づき受電に係る内容を決定する制御手段と、を有することを特徴とする。
本発明により、認証処理を行う対象の装置に正当性が認められない場合に生じる不要な処理を低減することができる。
<実施形態1>
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
(システム構成)
図3は、本実施形態に係る無線電力伝送システム(非接触充電システム)の構成例を示している。図3において、送電装置(以下、「TX」と呼ぶ。)100は、ACアダプタ301及びUSBケーブル300等を用いて有線で供給される電力を、無線により、受電装置(以下、「RX」と呼ぶ。)200へ伝送する。RX200は、TX100から無線により伝送された電力を受け取り、例えばRX200の内部に備えられたバッテリを充電する。ACアダプタ301は、電源プラグ302を介して供給される商用電源の電力をTX100に適した電圧に変換して、TX100に供給する。
図3は、本実施形態に係る無線電力伝送システム(非接触充電システム)の構成例を示している。図3において、送電装置(以下、「TX」と呼ぶ。)100は、ACアダプタ301及びUSBケーブル300等を用いて有線で供給される電力を、無線により、受電装置(以下、「RX」と呼ぶ。)200へ伝送する。RX200は、TX100から無線により伝送された電力を受け取り、例えばRX200の内部に備えられたバッテリを充電する。ACアダプタ301は、電源プラグ302を介して供給される商用電源の電力をTX100に適した電圧に変換して、TX100に供給する。
なお、図3の構成は一例であり、これら以外の構成が用いられてもよい。例えば、以下では、有線による電力供給は、機器認証を行うことができるものを一例として説明するが、これに限られるものではない。つまり、有線による電力供給について、機器認証を行わないものでも、本発明を適用することができる。また、以下では、有線による電力供給がUSB Power-Delivery規格に従って行われ、USB Power-Delivery規格がサポートするAuthentication規格に基づいて機器認証が行われるものとする。ただし、これら以外の規格が用いられてもよい。
また、図3にはそれぞれ1つのTX100及びRX200が示されているが、複数のTX100が有線による電力の供給を受けて共通の1つのRX200又はそれぞれ別個のRX200に送電してもよいし、1つのTX100が複数のRX200に送電してもよい。なお、以下では、TX100とRX200との間で、WPC(Wireless Power Consortium)規格に準拠した非接触充電が行われる場合について説明するが、これに限定されず、他の規格に基づいて非接触充電が行われてもよい。
(装置構成)
続いて、図3に示す非接触充電システムにおいて利用可能な送電装置(TX100)及び受電装置(RX200)の構成例について説明する。
続いて、図3に示す非接触充電システムにおいて利用可能な送電装置(TX100)及び受電装置(RX200)の構成例について説明する。
図1は、TX100の構成例を示すブロック図である。TX100は、WPC規格に準拠しており、さらにWPC規格のバージョン1.2.2(以下、「WPC規格v1.2.2」と呼ぶ。)で規定される機能を有する。ここで、TX100は、TX100と同様にWPC規格に対応したRX200の充電部に、最大15ワットの電力を出力する電力供給能力を有するものとする。TX100は、一例において、制御部101、電源部102、送電部103、通信部104、送電コイル105、表示部106、メモリ107、第一認証部108、及び第二認証部109を有しうる。なお、本実施形態は、15ワット以上の電力を送電することができるTX100にも適用してもよいし、15ワット以下の電力供給能力しかないTXにも適用してもよい。
制御部101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を含んで構成され、TX100の全体を制御する。つまり、制御部101は、電源部102、送電部103、通信部104、送電コイル105、表示部106、メモリ107、第一認証部108、及び第二認証部109の動作を制御する。なお、制御部101は、例えば特定用途向け集積回路(ASIC)やFPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)等を含んで構成されてもよい。制御部101は、後述するWPT認証の結果及び電力供給源(ACアダプタ301及びUSBケーブル300等)に対するUSB認証の結果に基づき、送電に係る内容を決定する。例えば、その内容は送電時に許容できる電力値の最大値である。
電源部102は、ACアダプタ301からUSBケーブル300を介してTX100の動作のための電力供給を受け、少なくとも制御部101及び送電部103が動作する電源を供給する。電源部102は、有線による電力供給機器の機器認証と電力の供給に対応可能に構成される。電源部102は、例えば図3のようにUSBケーブル300を介した電力の供給を受けるために、USB Power-Delivery規格と、接続されたUSB機器同士の機器認証を行うAuthentication規格に対応しうる。なお、TX100は、USB Power-Delivery規格以外の規格に準拠して電力の供給を受けてもよいし、Authentication規格以外の規格に従って機器認証を行ってもよい。このため、電源部102は、これらの規格以外の規格に対応可能に構成されうる。また、電源部102(又は後述の第一認証部108)は、複数の規格に対応可能に構成されてもよく、例えば電力供給元との接続形態に基づいて(例えばTX100のどの端子が用いられたかに基づいて)、使用すべき規格を判定してもよい。
送電部103は、送電コイル105を介して、RX200へ伝送される交流電圧及び交流電流を発生させる。送電部103は、例えば、電源部102が供給する直流電圧を、FET(Field Effect Transistor)を使用したハーフブリッジ又はフルブリッジ構成のスイッチング回路を用いて交流電圧に変換しうる。この場合、送電部103は、FETのON/OFFを制御するゲートドライバを含みうる。
通信部104は、RX200(図2の通信部204)との間で、WPC規格に基づいた非接触充電の制御に関する制御通信を行う。通信部104は、送電部103が発生する交流電圧又は電流を変調し、無線電力に情報を重畳するいわゆるインバンド通信によってRX200との間での通信を行いうる。ただし、これに限られず、通信部104は、いわゆるアウトバンド(out-of-band)通信によって、RX200との間での通信を行ってもよい。アウトバンド通信は、例えば、NFC、RFID、Wi-Fi(登録商標)、Bluetooth(登録商標) Low Energy等によって行われうる。なお、ここでいうアウトバンド通信は、無線電力に情報を重畳せずに行う通信のことである。アウトバンド通信で用いる周波数帯の少なくとも一部は、電力伝送用の周波数帯に含まれない。また、アウトバンド通信で用いる周波数帯は、電力伝送用の周波数帯と全く重ならなくてもよい。
表示部106は、TX100の状態や、図3に示すようなTX100、RX200、USBケーブル300、ACアダプタ301などの機器を含む非接触充電システムの状態の情報を、ユーザが確認可能なように表示する。表示部106は、例えば、LED(Light Emitted Diode)によって構成されうるが、これに限られず、例えばLEDに代えて又はこれに追加して、スピーカ、振動発生回路、ディスプレイ等を含んで構成されてもよい。メモリ107は、TX100及び図3の非接触充電システムの各要素及び全体の状態を記憶する。
第一認証部108は、電源部102と、それに接続されるUSBケーブル300及びACアダプタ301についての機器認証を行う。本実施形態では、第一認証部108は、USB Authentication規格に準拠した機器認証を行うものとする。ただしこれに限られず、Qualcomm社のQuick Charge規格等の、機器認証に対応している他の規格が用いられてもよい。
第二認証部109は、通信部104を介した通信によってTX100とRX200との間の機器認証を行う。本実施形態では、後述する第二認証部109が行う機器認証をWireless Power Transfer認証又はWPT認証と呼ぶ。さらに、第二認証部109は、RX200に対してWPT認証を行う際に使用する部分と、RX200からのWPT認証を受ける際に使用する部分とが分かれていてもよいし、一体であってもよい。
なお、図1では、制御部101、電源部102、送電部103、通信部104、メモリ107、第一認証部108、第二認証部109が別個のブロックとして図解されているが、これらの内の複数の任意のブロックが同一チップ内に実装されてもよい。例えば、USB Power-Deliveryに対応した電源部102とUSB Authentication規格に対応した第一認証部108とが、USB関連チップとして同一チップ内に実装されてもよい。この場合、TX100は、制御部101とUSB関連チップとの間を、例えばGPIO(General Purpose Input/Output)やシリアル通信で接続するように構成されうる。また、例えば、第二認証部109、制御部101、メモリ107、送電部103、通信部104の内の複数の任意のブロックが同一チップ内に実装されてもよい。また、図1における1つのブロックが、複数のブロックに分割されてもよく、場合によっては複数のチップによって実装されてもよい。
図2は、RX200の構成例を示すブロック図である。RX200も、TX100と同様に、WPC規格に準拠しており、さらにWPC規格v1.2.2で規定される機能を有する。RX200は、一例において、制御部201、表示部202、受電部203、通信部204、受電コイル205、充電部206、バッテリ207、認証部208、及びメモリ209を有しうる。
制御部201は、例えばCPUやMPU等の1つ以上のプロセッサやASIC又はFPGA等を含んで構成され、RX200の全体を制御する。つまり、制御部201は、表示部202、受電部203、通信部204、受電コイル205、充電部206、バッテリ207、認証部208、及びメモリ209の動作を制御する。また、制御部201は、後述するTX100に対する機器認証の結果に基づき、受電に係る内容を決定する。例えば、その内容は、TX100に要求する電力値の最大値である。
表示部202は、電力の供給状態や、RX200の充電状態などの情報をユーザが確認可能となるように表示する。表示部202は、本実施形態ではLEDであるものとするが、これに加えて又はこれに代えて、例えば、スピーカ、振動発生回路、ディスプレイ等を含んでもよい。
受電部203は、受電コイル205を介して、送電コイル105から放射された電磁波を受電し、受電によって得られる交流電圧及び交流電流を、制御部201や充電部206等が動作する際に用いられる直流電圧及び直流電流に変換する。なお、本実施形態では、受電部203は、充電部206に最大15ワットの電力を出力する能力を有するものとする。
通信部204は、TX100の通信部104との間で、WPC規格に基づいた非接触充電の制御に関する制御通信を行う。この制御通信は、RX200側の負荷を変動させることによってTX100とRX200との間の電力伝送の状態を変化させて、送電コイル105を流れる電流を変動させることにより情報を伝送する、負荷変調によって行われうる。なお、通信部204は、この負荷変調等のインバンド通信によって制御通信を行ってもよいし、上述したアウトバンド通信により制御通信を行ってもよい。
充電部206は、受電部203から供給される直流電圧と直流電流を利用して、バッテリ207を充電する。認証部208は、通信部204を介した通信によって、TX100の第二認証部109との間で相互に機器認証を行う。メモリ209は、RX200及び非接触充電システム(図3)の各要素及び全体の状態を記憶する。なお、TX100又はRX200がWPT認証を含むWPC規格に対応していることを、以下では「WPC規格バージョンAに対応している」と表現する。ここでWPC規格バージョンAは、WPC規格v1.2.2の後継の規格であり、少なくともWPT認証機能が追加されているものとする。
なお、図2では受電部203、認証部208、制御部201、メモリ209、通信部204、充電部206が別個のブロックとして図解されているが、これらの内の複数の任意のブロックが同一チップ内に実装されてもよい。また、図2における1つのブロックが、複数のブロックに分割されてもよく、場合によっては複数のチップによって実装されてもよい。
本実施形態に係る非接触充電システムでは、TX100の第一認証部108が、ACアダプタ301及びUSBケーブル300と、第一の通信プロトコルを使用した機器認証(例えば、USBケーブルを介したUSB認証)を行う。また、TX100の第二認証部109は、第一の通信プロトコルと異なる媒体(例えば、送電コイル105及び受電コイル205)を使用する第二の通信プロトコルを使用してRX200と相互に機器認証を行う。
本実施形態において、ACアダプタ301、USBケーブル300、TX100(電源部102)はUSB機器である。USB機器がUSB認証に対応すると共にUSB認証に成功することによって、それらの機器にUSB認証で定められた電力を印加したとしても過度の発熱等の問題が生じる可能性が低いことを確認することができる。すなわち、USB認証に成功した場合、ACアダプタ301からUSBケーブル300を介して、定められた電力をTX100の電源部102に供給した際に、TX100の電源部102、USBケーブル300、ACアダプタ301が過度に発熱しないと言える。
一方、電源部102、USBケーブル300、ACアダプタ301のいずれかがUSB認証に対応しない場合は、USB認証に成功することはない。この場合、USB認証に定められた電力を印加した場合に、それらの機器やケーブルのいずれかが過度に発熱する等の問題が生じうる。ここでUSB認証に非対応の機器は、USB認証規格が策定される以前の複数のバージョンのUSB規格のいずれかに対応している機器を含む。本実施形態では、USB認証規格が策定される以前の複数のバージョンのUSB規格のいずれかに対応したUSB機器をレガシーのUSB機器と呼ぶ。
また、電源部102、USBケーブル300、ACアダプタ301のいずれかがUSB認証に失敗した場合は、USB認証で定められた電力を印加した場合に発熱等の問題が生じうる。ここで、USB認証に失敗するとは、USBケーブル300とACアダプタ301の少なくともいずれかが、名目的にはUSB認証に対応しているが、実際は対応していないUSB機器である可能性がある場合を含む。
また、RX200とTX100とがWPC規格バージョンAに対応しており、かつ、相互にWPT認証に成功した場合は、RX200とTX100とが規格で定められた所定の電力のやり取りをしたとしても、それらが過度に発熱する等の問題が生じる可能性が低い。一方、RX200とTX100との少なくとも一方がWPC規格バージョンAに対応しない場合は、上述の定められた電力が印加された場合に、WPC規格バージョンAに対応しない装置が過度に発熱する等の問題が生じうる。ここでWPC規格バージョンAに非対応の機器には、WPC規格バージョンAより前の複数のバージョンのWPC規格のいずれかに対応している機器が含まれる。本実施形態ではWPC規格バージョンAより前の複数のバージョンのWPC規格のいずれかに対応したTX又はRXをレガシーのTX又はRXと呼ぶ。
また、TX100とRX200との間でのWPT認証に失敗するのは、これらの機器が名目上WPT認証に対応しているが実際は対応していない場合が含まれる。この場合も、WPT認証に成功しないため、上述の定められた電力を印加した場合に、過度の発熱等の問題が生じうる。なお、WPT認証に対応している機器間でのWPT認証は必ず成功する。
本実施形態では、USBケーブル300及びACアダプタ301がUSB認証に成功し、かつRX200及びTX100が相互にWPT認証に成功した場合に、規格で定められる所定の電力を供給することが可能であると判断される。すなわち、過度の発熱などの問題が生じる可能性が低い状態で、RX200の受電部203が負荷(本実施形態では充電部206)に所定の電力(15ワット)を供給することができる。他方、TX100(電源部102)、USBケーブル300、ACアダプタ301のいずれかがUSB認証に成功しない、又はRX200とTX100のいずれかがWPT認証に成功しない場合は、所定の電力の供給に問題が生じる可能性が高い。すなわち、RX200の受電部203が負荷に15ワットの所定の電力を供給した場合に、過度の発熱等の問題が生じうる。以下では、そのようなリスクを回避するために、認証に成功しない場合に、受電部203が供給する電力を所定の電力(15ワット)より小さい電力値(例えば5ワット以下)に制限する。
(処理の流れ)
続いて、非接触無線通信システムで実行される処理の流れの例について説明する。図4は、本実施形態において実行される、USB認証とWPT認証とを含む処理の流れの例を示すシーケンス図である。また、図5Aは、本実施形態におけるGuaranteed Power(以下、「GP」と呼ぶ。)の設定に関して、送電装置(TX100)の制御部101によって実行される処理の流れの例を示すフローチャートである。また、図5Bは、GPの設定に関して、受電装置(RX200)の制御部201によって実行される処理の流れの例を示すフローチャートである。
続いて、非接触無線通信システムで実行される処理の流れの例について説明する。図4は、本実施形態において実行される、USB認証とWPT認証とを含む処理の流れの例を示すシーケンス図である。また、図5Aは、本実施形態におけるGuaranteed Power(以下、「GP」と呼ぶ。)の設定に関して、送電装置(TX100)の制御部101によって実行される処理の流れの例を示すフローチャートである。また、図5Bは、GPの設定に関して、受電装置(RX200)の制御部201によって実行される処理の流れの例を示すフローチャートである。
ここで、GPとは、TX100とRX200との位置関係がずれて、送電コイル105と受電コイル205との間の送電効率が低下しても、受電部203の負荷への出力電力に関してTX100が保証する電力値である。受電部203の負荷は、受電部203が電源を供給する対象であり、少なくとも充電部206を含む。例えば、GPが5ワットの場合、送受電コイルの位置関係がずれて、コイル間の送電効率が低下したとしても、受電部203が5ワットの電力を出力することができるように、TX100は送電部103を制御する。本実施形態では、認証の結果に応じて、GPが制限される。これにより、例えば認証に成功しない場合や認証に非対応の場合に、規格で規定された電力が伝送されることによる過度の発熱等の問題が生じるのを防ぐことができる。まず、USB認証及びWPT認証の結果によって、後述するNegotiationにおいて用いられるGPの制限値の例について、図6を用いて説明する。
図6は、USB認証及びWPT認証の結果によって、後述するNegotiationにおいて用いられるGPの制限値の例を示す図である。図6AがTX100のGPの制限値であり、図6BがRX200のGPの制限値である。
図6Aの列600の「USB認証非対応」とは、TX100の電源部102、USBケーブル300、ACアダプタ301の少なくともいずれかがUSB認証に対応していない(ただし、USB認証に対応している機器は認証に成功している)ことを示す。列601の「USB認証失敗」とは、TX100の電源部102、USBケーブル300、ACアダプタ301の少なくともいずれかが、(少なくとも名目上は)USB認証に対応しているが、USB認証に失敗したことを示す。列602の「USB認証成功」とは、TX100の電源部102、USBケーブル300、ACアダプタ301のすべてがUSB認証に成功したことを示す。また、行603は、RX200がWPT認証に対応していないことを、行604は、RX200がWPT認証に対応しているがWPT認証に失敗したことを、行605は、RX200がWPT認証に対応しておりWPT認証に成功したことを示す。なお、テーブル中の「0,2.5,5」の3種類のGPの電力値が記載されている欄については、予めそれらのうちの1つを採用するような設定が行われる。
図6Aによれば、USB認証に非対応(列600)である場合は、WPT認証の結果によらず、GPを5ワットに制限することで、過度の発熱等を回避するようにする。また、列600のうち、WPT認証に失敗した場合(行604)は、0ワット(送電しない)や(5ワットより小さい)2.5ワットなど、WPT認証に非対応の場合(行603)と比較して、GPを小さい値に制限してもよい。WPT認証に失敗したということは、RXが、例えば、名目上はWPT認証を実装しているが正規に実装していない、WPC規格を満たしていない偽物などである可能性があるからである。過度の発熱等の観点では、GPを5ワットに制限すればよい。一方で、WPT認証非対応であるが正規に規格を実装しているレガシーのRXよりも低いGP(0ワット又は2.5ワット)に制限することで、WPT認証に対応していると見せかけた偽物への送電を抑制又は回避することができる。
同様に、USB認証に失敗した場合(列601)は、WPT認証の結果にかかわらず0ワット(送電しない)や(5ワットより小さい)2.5ワットなど、USB認証に非対応の場合(列600)と比較して、GPを小さい値に制限してもよい。これは、USB認証に失敗したということは、認証対象のUSB機器が、例えば、名目上はUSB認証を実装してはいるが正規に実装していない偽物である可能性があるからである。このため、USB認証非対応であるが正規に規格を実装しているレガシーのUSB機器と比較して、より低い0ワット又は2.5ワットに制限することで、USB認証に対応していると見せかけた偽物からの電力の供給を抑制又は回避することができる。
USB認証に成功した場合(列602)は、TX100の電源部102、USBケーブル300、ACアダプタ301に関して、RX200が負荷へ15ワット(TX100がRX200へ供給できるGPの最大値)を供給しても過度の発熱等が生じる可能性が低い。このため、TX100は、WPC認証の結果に基づいてGPの設定を行う。例えば、TX100は、WPT認証非対応の場合(行603)は上述の理由によりGPを5ワットに制限し、WPT認証に失敗した場合(行604)はGPをより低い値(0ワット又は2.5ワット)に制限する。USB認証に成功し(列602)、WPT認証にも成功(行605)した場合は、過度の発熱等の問題が生じる可能性が低いと判断し、TX100は、GPの制限値としてTX100の送電能力及びRX200の受電能力の最大値である15ワットを設定する。また、RX200が、TX100の送電能力及びRX200の受電能力の最大値である15ワットを、GPとしてTX100に要求してもよい。
なお、本実施形態では、USB認証を行う場合を例示しているが、USB認証を行わない場合には、GPの制限値のテーブルとして、USB認証成功とみなして図6Aの列602を保持するようにしてもよい。
RX200においては、電源系にUSB機器が接続されていないため、USB認証はない。よって、GPの制限値はTX100とのWPT認証結果で決まる。図6Bの行613はTX100がWPT認証に対応していないことを、行604はTX100がWPT認証に対応しているがWPT認証に失敗したことを、行605はTX100がWPT認証に対応しておりWPT認証に成功したことを示す。なお、テーブル中の「0,2.5,5」の3種類のGPの電圧値が記載されている欄については、予めそれらのうちの1つを採用するような設定が行われる。
WPT認証が非対応の場合(行613)は、TX100と同様の理由により、GPは5ワットとし、WPT認証に失敗した場合(行614)は、より低いGP(0ワット又は2.5ワット)に制限される。WPT認証に成功(行615)した場合は、上記リスクがないと判断し、RX200は、GPの制限値としてTX100及びRX200の能力の最大値である15ワットを設定する。
このように、TX100は、USB認証結果とWPT認証結果、及び、図6Aに示されるような設定値に基づいて、後述のNegotiationフェーズの交渉において、送電する電力値として許容できるGPの最大値を決定する。また、RX200は、USB認証結果とWPT認証結果、及び、図6Bに示されるような設定値に基づいて、Negotiationフェーズの交渉において、TX100に要求するGPの最大値を決定する。なお、USB認証とWTP認証との両方が成功した場合は、Negotiationフェーズの交渉において、TX100とRX200の最大能力に応じた送電電力が決定されうる。
続いて、図3の非接触充電システムの起動から送電までの処理の流れの例について、図4及び図5を用いて説明する。RX200は、USB認証及びWPT認証において認証の対象となる機器のうち認証に非対応又は認証に失敗した機器が1つでもあれば、TX100に対して、GPの値として大きな電力を要求しないように動作する。
まず、TX100の電源部102にUSBケーブル300とACアダプタ301が接続されると(400)、TX100の制御部101は、USB認証を行う(401、S501)。USB認証において、制御部101は、第一認証部108を動作させ、認証対象であるすべてのUSB機器(本実施形態ではUSBケーブル300とACアダプタ301の両方)がUSB認証に対応しているかを判断する。第一認証部108は、すべてのUSB機器についてUSB認証を実行し、実行したすべてのUSB認証に成功した場合に、「USB認証成功」と判定する。
また、本実施形態では、いずれかのUSB認証に成功しなかった場合の認証結果として「USB認証非対応」と「USB認証失敗」を設けている。第一認証部108は、USB認証に対応しているが認証に失敗した機器が1つでも存在する場合は「USB認証失敗」とする。そして、第一認証部108は、USB認証に成功しなかった機器がすべてUSB認証に対応していない機器である場合に「USB認証非対応」と判断する。なお、第一認証部108は、認証に失敗した機器の属性に基づいて「USB認証失敗」又は「USB認証非対応」のいずれかと判断するようにしてもよい。例えば、第一認証部108は、認証に失敗した機器が存在する場合に、その機器の属性を特定して、その属性に応じた判断を実行しうる。
本実施形態では、例えば、ACアダプタ301のUSB認証に成功したが、USBケーブル300がUSB認証に対応していない場合、「USB認証非対応」と判定される。また、例えば、ACアダプタ301のUSB認証に成功し、USBケーブル300はUSB認証に対応しているものの認証に失敗した場合、「USB認証失敗」と判定される。また、例えば、ACアダプタ301とUSBケーブル300の両方がUSB認証に成功した場合、「USB認証成功」と判定される。制御部101は、このようなUSB認証結果をメモリ107に保持しておく(S502)。
次に、制御部101は、USB PD(USB-Power Delivery規格)のシーケンスに基づいてACアダプタ301との間でACアダプタ301から供給される電圧及び電流に関する電源仕様を決定する(402)。電源電圧はTX100の内部構成により決まっているため、この場合は電流値が決定される。本実施形態では、電源部102の電圧は15Vであるとし、電源部102の出力電流は最大で3Aであるとする。ここで、TX100の制御部101は、電流値を下げる際に、図6Aに示されるような設定に基づいて、電流値の下げ幅を判断する。例えば、USB認証非対応の場合、図6Aの列600に基づいて、WPC規格のNegotiationフェーズ(後述)での交渉において、送電時に許容できるGPの最大値は5ワットと決定される。
そして、制御部101は、TX100の内部のロスを考慮して電流値を決定する。例えば、送受電コイルの位置が変化し、コイル間効率が一番低くなった時にGPである5ワットをRX200が出力するときのシステム効率を50%であるとする。この場合、電源部102が送電部103や制御部101に供給する電力は10ワット(5W×2)である。このため、電源電圧が15Vであるため、出力電流は10W/15V=0.67Aとなる。本実施形態では、USB機器がUSB認証に非対応であった場合、GPを5ワットに制限するとした。このため、電源部102がUSB PDのシーケンスに基づいてACアダプタ301と交渉して決定すべき電流値は、0.67A程度であればよい。この決定すべき電流値に基づいて、TX100の制御部101は、ACアダプタ301との間で電源仕様を決定する。他方、USB認証に成功した場合は、15ワットのGP値に対応できるように、電源仕様が2.0A(15W×2/15V)に決定される。
そして、TX100の制御部101は、送電部103を起動する(403)。送電部103の起動は、例えば、電源部102から制御部101と送電部103と通信部104との少なくともいずれかに電源を投入する、いわゆるパワーオンリセットでありうる。また、第一認証部108がTX100の制御部101と送電部103と通信部104との少なくともいずれかに不図示のリセット信号(LO:約0V)を入力することにより、これらの機能部の少なくともいずれかにリセットをかけてもよい。この場合、第一認証部108は、電源仕様が決まってGPの値が決定された後に、リセット信号をHI(例えば3.3V)にすることによって、リセットを解除する。
送電部103が起動すると、TX100はWPC規格に準拠した動作を開始する。本実施形態では、WPC規格に準拠したフェーズに加え、WPT認証を行うフェーズとしてAuthenticationフェーズを定義する。Authenticationフェーズでは、TX100とRX200が、WPT認証に基づいた機器認証を実行する。TX100及びRX200の両方がAuthenticationフェーズに対応している場合、TX100とRX200は、まず、Selectionフェーズの処理を実行する。そして、Pingフェーズ、及びIdentification&Configurationフェーズ(以下、「I&Cフェーズ」と呼ぶ。)に遷移し、その後にAuthenticationフェーズが実行される。さらに、Authenticationフェーズの後に、Negotiationフェーズ、Calibrationフェーズ、Power Transferフェーズ(以下、「PTフェーズ」と呼ぶ。)の順で処理が実行される。
Selectionフェーズでは、送電部103が、送電コイル105を介してAnalog Pingを送電する(404)。Analog Pingは、送電コイル105の近傍に存在する物体を検出するための微小な電力の信号である。TX100は、Analog Pingを送電した時の送電コイルの電圧値又は電流値を検出し、電圧がある閾値を下回る場合又は電流値がある閾値を超える場合に物体が存在すると判断し、Pingフェーズに遷移する。
Pingフェーズでは、TX100は、Analog Pingより大きいDigital Pingを送電する(405)。Digital Pingの大きさは、送電コイル105の近傍に存在するRX200の制御部201が起動するのに十分な電力である。RX200の制御部201は、受電コイル205を介して受電したDigital Pingによって起動すると、受電電圧の大きさをTX100へ通知し(406)、I&Cフェーズへ遷移する。また、TX100は、受電電圧値の通知を受けると、I&Cフェーズに遷移する。
I&Cフェーズでは、RX200はID Packet及びConfiguration PacketをTX100へ送信する(407、408)。RX200が送信したConfiguration Packetに対して、TX100は、アクノリッジ(ACK)で応答する。そして、TX100及びRX200はI&Cフェーズを終了し、Authenticationフェーズに遷移する。I&Cフェーズが終了すると、TX100とRX200は、互いにデータを送信できるようになる。
続いて、第二認証部109及びRX200の認証部208は、Authenticationフェーズで相互にWPT認証処理を実施する(409、S503、S513)。TX100の認証対象は、非接触充電システムにおける受電装置としてのRX200である。RX200の認証対象は、非接触充電システムにおける送電装置としてのTX100である。なお、Authenticationフェーズの詳細については後述する。
TX100の制御部101は、このWPT認証の結果をメモリ107に保持する(S504)。またRX200の制御部201は、このWPT認証の結果をメモリ209に保持する(S514)。TX100の制御部101は、S502でメモリ107に保持したUSB認証の結果と、S504でメモリ107に保持したWPT認証の結果と、図6Aに基づき、Negotiationフェーズで用いるGPの最大値を決定する(410a、S505)。一方、RX200の制御部201は、S514でメモリ209に保持したWPT認証の結果と、図6Bに基づいて、Negotiationフェーズで用いるGPの最大値を決定する(410b、S515)。
その後、TX100の制御部101とRX200の制御部201は、Negotiationフェーズで交渉を行い、GPを決定する(411)。ここでは、TX100の第一認証部108(USB認証)と、第二認証部109(WPT認証)と、RX200の認証部208(WPT認証)による機器認証の結果に基づいて、送電電力の交渉が行われる。すなわち、制限されたGP値(410a、410b)で許容される送電電力以下となるように交渉が行われる。
例えば、RX200において、WPT認証の結果が「WPT認証成功」の場合は、図6Bに示されるようにGPの設定が15ワットまで許容される。一方、WPT認証の結果が「WPT認証失敗」であれば、GPは5ワット又はそれ未満に制限される。Negotiationフェーズにおいて、制御部201はGPをTX100に要求する。
また、TX100においては、USB認証の結果が「USB認証成功」かつWPT認証の結果が「WPT認証成功」の場合は、図6Aに示されるようにGPの設定が15ワットまで許容される。一方、USB認証の結果が「USB認証非対応」であれば、GPは5ワット又はそれ未満に制限される。この場合、Negotiationフェーズにおいて、RX200の制御部201から5ワットを超えるGPを要求された場合は、TX100の制御部101は当該要求に対してNAKを送信する。他方、制限値以下のGPが要求されれば、制御部101はアクノリッジ(ACK)を送信する。
以上のように、USB認証及びTX100、RX200の相互のWPT認証の結果に基づいて、GPの最大値が決定される。このため、複数の認証のうちいずれかの認証が失敗した際はGPの大きさが制限され、過度の発熱などを予防することができる。また、制御部101は、全ての認証が成功した場合のみ、GPを、送電部103の能力の最大値に設定することができる。
なお、USB認証を行わない場合には、TX100、RX200の相互のWPT認証の結果に基づいて、GPの最大値が決定される。この場合、TX100によるRX200に対するWPT認証の結果によって、上述したように、USB認証成功とみなして図6Aの列602に基づき、GPを制限してもよい。
続いて、TX100とRX200の間でGPを制限した理由を相互に通知する(412)。TX100の制御部101はGPを制限した理由をRX200の制御部201へ通知する。この理由通知により、第一認証部108及び第二認証部109による機器認証の結果がRX200に通知される。また、RX200の制御部201は、GPを制限した理由をTX100の制御部101へ通知する。この理由通知により、認証部208による機器認証の結果がTX100に通知される。
この理由通知は、後述のRESULTパケット(図8Dの820a、820b参照)であってもよい。本実施形態では、TX100の制御部101は、RESULTパケットに、WPT認証の結果とTX100の電源部102に関係するUSB認証の結果とを格納してRX200の制御部201に送信する。例えば、制御部101は、RESULTパケットの中にWPT認証結果を格納する1ビットを設け、WPT認証が成功すれば「1」を、そうでなければ「0」を格納する。
また、制御部101は、RESULTパケットにACアダプタ301及びUSBケーブル300とのUSB認証結果を格納する1ビットを設け、全てのUSB認証が成功すれば「1」をそうでなければ「0」を格納する。制御部101は、こうして機器認証の結果が格納されたRESULTパケットを送信する。
ここで、TX100からRX200へ送信されるUSB認証結果のより詳細について説明する。USB認証結果は、TX100がUSB認証の結果を示すデータであり、一例において図10BのようなWPC規格v1.2.2のPower Transmitter Capability Packetによって送信される。例えば、図10Bのパケット構成のうち、「Reserved」となっているBank1のbit6やbit7(1100)、又はBank2のbit2からbit7(1011)の少なくともいずれかが、USB認証結果の送信に用いられうる。TX100は、「USB認証結果を通知する機能があるか」、「USB認証が完了したか」、及び「USB認証の結果」のうちの少なくともいずれかを、これらのbitに格納して送信する。
同様に、RX200の制御部201は、RESULTパケットに、WPT認証の結果を格納してTX100の制御部101に送信する。例えば、制御部201は、RESULTパケットの中にWPT認証結果を格納する1ビットを設け、WPT認証が成功すれば「1」を、そうでなければ「0」を格納する。制御部201は、こうして機器認証の結果が格納されたRESULTパケットを送信する。
その後、TX100の制御部101及びRX200の制御部201は、Calibrationフェーズの処理を実行し(413)、PTフェーズへ遷移する。PTフェーズでは、TX100からRX200へ電力が伝送される(414)。RX200は、受信した電力に基づき、負荷へ電力を供給する。RX200の制御部201は、理由通知に基づいて、表示部202に電力が制限されていることを表示してもよい(415b)。同様にTX100の制御部101は、理由通知に基づいて、表示部106に電力が制限されていることを表示してもよい(415a)。
例えば、前記RESULTパケットのUSB認証結果ないしWPT認証結果を示すビットに基づいて、「USB認証に成功しないため(USB機器が原因で)、低速充電中です」という表示をしてもよい。また、交渉の結果、GPが0ワットと決定された場合、つまり、送電が行われない場合には、「USB認証に成功しないため(USB機器が原因で)、充電が行われません」という表示をしてもよい。このような表示により、ユーザは、充電に、電力が制限されない場合よりも長い時間がかかることを知ることができたり、USBケーブルやUSBアダプタをUSB認証に対応した製品に交換するなどの対応をとることができる。前記表示は、WPT認証の結果について言及してもよく、その場合であっても同様の効果が得られる。
また、交渉の結果、送電電力が制限されない場合には、「高速充電中」などの表示を行うようにしてもよい。さらに、当該表示は送電電力が制限される場合と送電電力が制限されない場合と充電が行われない場合とで、異なるLEDの色もしくは点灯パターンで表示してもよい。また、それらの場合で、異なる音や振動でユーザに報知するようにしても同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態では、USB認証において送電電力を制限するか否かを判断した後に、TX100を起動するようにしたが、USBと非接触充電システムを同時に起動してUSB認証とWPT認証を非同期に実施するようにしてもよい。その場合、TX100が送電を開始した後に、USB認証による送電電力の制限が判明した場合に、非接触充電システムの送電電力を再度Negotiationにより制限すれば、同様の効果が得られる。
ただし、本実施形態のように、USB認証において送電電力を制限するか否かを判断した後に、WPT認証のTX100を起動するようにすれば、さらなる効果を期待できる。TX100がNegotiationフェーズ(411)でGPを決定する時には、すでにUSB認証において送電電力を制限するか否かが決定しているため、再度Negotiationする処理を行う必要がなく、処理を簡略化できる。
(WPT認証の動作と後方互換性)
WPC規格に従ってより大きな電力を送電する場合、上述のように過度の発熱等の問題が生じることを回避するためのWPT認証機能の規定が従来のWPC規格に追加されることが考えられる。ここで、WPT認証機能を有するTXは、同様のWPT認証機能を有するRXに対応可能であるのみならず、レガシーのRXとの後方互換性を確保できることが重要である。同様に、WPT認証機能を有するRXは、レガシーのTXとの後方互換性を確保することが重要である。しかしながら、レガシーのWPC規格に準拠しながらWPT認証機能を加えて後方互換性を考慮した手法は知られていない。
WPC規格に従ってより大きな電力を送電する場合、上述のように過度の発熱等の問題が生じることを回避するためのWPT認証機能の規定が従来のWPC規格に追加されることが考えられる。ここで、WPT認証機能を有するTXは、同様のWPT認証機能を有するRXに対応可能であるのみならず、レガシーのRXとの後方互換性を確保できることが重要である。同様に、WPT認証機能を有するRXは、レガシーのTXとの後方互換性を確保することが重要である。しかしながら、レガシーのWPC規格に準拠しながらWPT認証機能を加えて後方互換性を考慮した手法は知られていない。
図7に、本実施形態のTX100の制御部101の処理の流れの例を示す。図8は、バージョンA又はレガシーのTX100又はRX200による後方互換性を説明するシーケンス図である。なお、以下では、WPT認証が、USB認証と同様に電子証明書を用いたチャレンジ・レスポンス型の機器認証であるものとして説明するが、これに限定されない。TX100がRX200に対してチャレンジテキストを送信するイニシエータとして動作し、RX200はチャレンジテキストを暗号化してTX100に送信するレスポンダとして動作する。同様に、RX200がTX100に対してチャレンジテキストを送信するイニシエータとして動作するときは、TX100はチャレンジテキストを暗号化してRX200に送信するレスポンダとして動作する。ここで、イニシエータは、WPT認証を行う機器のことをいい、レスポンダは、WPT認証を受ける機器のことをいう。
図9はRX200の制御部201の動作を示すフローチャートである。図10AはWPC規格によるConfiguration Packetのビット構成例を示す図である。
まず、各処理の流れの説明に先立って、WPC規格v1.2.2に基づいたTX及びRXのカテゴリについて説明する。GPが5ワットのTX及びRXは、Basic Power Profile(BPP)にカテゴライズされる。また、GPが5ワットより大きく15ワット以下のTX及びRXは、Extended Power Profile(EPP)にカテゴライズされる。さらに、WPC規格v1.2.2ではGPに関してTXとRX間で交渉(Negotiation)する機能が追加されており、EPPにカテゴライズされたTX及びRXは、Negotiation機能を有する。BPPにカテゴライズされたTX及びRXは、Negotiation機能に対応するもの及び対応しないものに、さらにカテゴライズされる。
TXは、RXがNegotiation機能を有するか否かを、RXの設定情報が記載されているConfiguration Packet(図10A)のNeg bit(Bank4、bit7)の値によって判断することができる。Neg bitが「1」の場合はNegotiation機能を有することが示され、Neg bitが「0」の場合はNegotiation機能を有しないことが示される。本実施形態では、特に指定がない限り、レガシーのTX及びRXはNegotiation機能を有しており、NegotiationはNegotiationフェーズで実行されるものとする。
WPT認証に対応したWPC規格バージョンAのTX及びRXは、WPC規格v1.2.2に対応したレガシーのRX及びTXと、それぞれ後方互換性を確保することが重要である。すなわち、WPC規格バージョンAに対応するTXは、バージョンAより前のWPC規格に対応するRXに対しても矛盾なく動作し、バージョンAに対応するRXは、バージョンAより前のWPC規格に対応するTXに対しても矛盾なく動作することが重要である。
そこで、図7、図8、図9を参照して、本実施形態に係るバージョンAに対応するTX100及びRX200がWPC規格v1.2.2との後方互換性を有することについて説明する。WPC規格v1.2.2のレガシーのEPPに対応したTX及びRXは、Selectionフェーズ、Pingフェーズ、I&Cフェーズ、Negotiationフェーズ、Calibrationフェーズ、PTフェーズの順で状態遷移する。また、レガシーのTX及びRXのうち少なくともいずれかがNegotiation機能を有しないBPPの機器である場合は、TX及びRXは、Selectionフェーズ、Pingフェーズ、I&Cフェーズと遷移した後に、PTフェーズに状態遷移する。
また、上述のように、TX及びRXの両方がAuthenticationフェーズに対応している場合、TXとRXは、Selectionフェーズ、Pingフェーズ、I&Cフェーズの後に、Authenticationフェーズに遷移する。そして、このTXとRXは、Authenticationフェーズの後に、Negotiationフェーズ、Calibrationフェーズ、PTフェーズの順に遷移する。
Authenticationフェーズは、例えば、Negotiationフェーズより先に実行される。これは、図6を用いて説明したように、WPT認証の結果によってGPの値が変わるからである。NegotiationフェーズにおいてTXとRXが交渉によりGPを決定した後でAuthenticationフェーズに遷移した場合、Authenticationフェーズの結果に応じて、既に決定されたGPが再設定されうる。すなわち、GPが決定された後に、WPT認証の結果によっては、過度の発熱等の回避のためにGPを下げるための変更が行われる必要が生じうる。このようなGPの再変更が行われると、PTフェーズに遷移するまでの手順が煩雑になることや、手順に要する時間が長くなることがありうる。これに対して、Negotiationフェーズに先立ってAuthenticationフェーズが実行されることで、Authenticationフェーズで制限されたGPを前提にNegotiationフェーズでGPを決定することができる。このように、Negotiationフェーズに先立ってAuthenticationフェーズでGPに制限を付することにより、PTフェーズに遷移するまでのGPの再設定が発生せず、速やかにPTフェーズに遷移することができる。
[TX100、RX200ともにレガシーの場合]
まず、TX100、RX200ともにレガシーのEPPに対応している場合のWPC規格v1.2.2における処理例について、図7、図8A、図9を用いて説明する。なお、以下では、TX100によるUSBケーブル300及びACアダプタ301とのUSB認証は成功したものとする。本処理例では、図7、図9のフローチャートについては、レガシーのEPPに関する部分のみが用いられる。すなわち、レガシーのTX100では、図7のS703~S708bの処理は存在せず、レガシーのRXでは図9のS903~S907b、S908の処理が存在しない。なお、図8Aでは後方互換に関係するI&Cフェーズ以降のシーケンスのみを示している。
まず、TX100、RX200ともにレガシーのEPPに対応している場合のWPC規格v1.2.2における処理例について、図7、図8A、図9を用いて説明する。なお、以下では、TX100によるUSBケーブル300及びACアダプタ301とのUSB認証は成功したものとする。本処理例では、図7、図9のフローチャートについては、レガシーのEPPに関する部分のみが用いられる。すなわち、レガシーのTX100では、図7のS703~S708bの処理は存在せず、レガシーのRXでは図9のS903~S907b、S908の処理が存在しない。なお、図8Aでは後方互換に関係するI&Cフェーズ以降のシーケンスのみを示している。
TX100とRX200との間でSelectionフェーズとPingフェーズの処理が行われた後、I&Cフェーズへ遷移する(S701)。I&Cフェーズにおいて、RX200は、TX100に対してIdentification Packet(ID Packet)を送信する(800、S901)。ID Packetには、自身の個体識別情報のほかに、対応しているWPC規格のバージョン(この場合v1.2.2)がわかる情報要素が格納される。
続いて、RX200は、Configuration PacketをTX100へ送信する(801、S901)。WPC規格v1.2.2のConfiguration Packetは、RX200が負荷に供給できる最大電力値であるMaximum Power Valueや、Negotiation機能を有するか否かを示すビットであるNeg bitを含む。ここで、RX200は、Neg bitを「1」に設定し、Negotiation機能を有することを示す。
TX100は、RX200からID Packet及びConfiguration Packetを受信すると(S702)、RX200がNegotiation機能を有するかを判断する(S704)。なお、上述のように、レガシーのTX100は、S703の処理を実行せず、S703でNOに対応する処理であるS704に遷移する。ここでは、TX100は、RX200がNegotiation機能を有するため(S704でYES)、Configuration Packetに対してACKを送信し(S713、802)、Negotiationフェーズに遷移する(S709)。
なお、RX200がNegotiationに対応していないBPP(Neg bitが0)の場合(S704でNO)、TX100は、ACKを送信せずにPTフェーズに遷移する(S712)。また、TX100は、自装置がBPPであり、かつ、Negotiationに対応していない場合も、ACKを送信せずにPTフェーズに遷移する。なお、この場合、GPは5ワットに制限される。
RX200は、Configuration Packetに対するACKの受信を待機する(S902)。RX200は、ACKを受信すると(S902でYES)、TX100がNegotiation機能に対応していると判断し、Negotiationフェーズへ遷移する(S909)。なお、ここでは、上述のようにS908の処理は実行されない。そして、RX200は、自装置が必要な電力(例えば15ワット)を要求するSpecific Requestパケットを送信する。具体的には、RX200は、GPとして15ワットを要求することを示す情報要素を含んだSpecific Requestパケット(Specific Request(15W))をTX100へ送信する(803)。
ここで、WPC規格v1.2.2のRX200は、Configuration Packet送信から15ms以内にACKを受信しなかった場合(S902でNO)、TX100がNegotiation機能を有しないBPPであると判断する(S911)。そして、RX200はPTフェーズへ状態遷移する(S912)。なお、上述したように、ここでは、S903の処理は実行されない。
TX100は、Specific Request(15W)を受信すると、自装置の送電能力と要求された電力量(15ワット)とを比較し、要求された電力量を送電可能であれば肯定応答(ACK)をRX200へ送信する。一方、TX100は、要求された電力量の送電を行うことができない場合は、否定応答(NAK)をRX200へ送信する。ここでは、TX100は、15ワットを送電可能と判断して、GPを15ワットと決定し(S710)、ACKを送信する(804)。
そして、TX100は、Calibrationフェーズに遷移する(S711)。RX200は、803で送信したSpecific Requestに対して、TX100からACKを受信すると、Calibrationフェーズへ状態遷移する(S910)。Calibrationフェーズでは、TX100がRX200に送電した電力について、TX100の内部で測定した値と、RX200の内部で測定した受電電力の値との相関に基づいて、TX100が調整を行う。Calibrationフェーズが終了すると、TX100とRX200はPTフェーズへ状態遷移し、無線電力伝送を開始する(S712、S912)。
以上のように、WPC規格v1.2.2のTX100は、Neg bitによってRX200がNegotiation機能を有するEPP若しくはBPP、又はNegotiation機能を有しないBPPのいずれであるかを判断する。そして、TX100は、RX200がNegotiation機能を有するEPP又はBPPである場合にNegotiationフェーズへ状態遷移して、送電電力に関する交渉を実行した後に送電を開始する。一方、TX100は、RX200がNegotiation機能を有しないBPPである場合、Negotiationフェーズに遷移せずにPTフェーズへ遷移して、相対的に低い電力の送電を実行する。また、WPC規格v1.2.2のRX200は、Configuration Packetの送信から15ms以内にACKを受信した場合には、Negotiationフェーズに遷移し、ACKを受信しなかった場合にはPTフェーズへ遷移する。以上の動作により、WPC規格v1.2.2において、Negotiation機能を有するTX100及びRX200とその機能を有しないTX100及びRX200の互換性が確保される。
[TX100がバージョンA、RX200がレガシーの場合]
TX100がバージョンAに対応し、RX200がレガシーの場合の処理例について、図6A、図7、図8B、図10Aを用いて説明する。なお、以下では、TX100によるUSBケーブル300及びACアダプタ301とのUSB認証は成功したものとする。なお、以下の説明の全てがWPC規格の後方互換性に関する説明であるため、TX100が第一認証部108を有しない構成であっても、以下の議論を適用することができる。
TX100がバージョンAに対応し、RX200がレガシーの場合の処理例について、図6A、図7、図8B、図10Aを用いて説明する。なお、以下では、TX100によるUSBケーブル300及びACアダプタ301とのUSB認証は成功したものとする。なお、以下の説明の全てがWPC規格の後方互換性に関する説明であるため、TX100が第一認証部108を有しない構成であっても、以下の議論を適用することができる。
まず、処理の流れの説明に先立ち、Configuration Packet内のAuth bitについての定義を行う。図10Aは、WPC規格v1.2.2のConfiguration Packetの構成を示す図である。なお、本実施形態での説明と関連しない部分については、説明を省略する。Configuration Packetには複数のReserved領域がある。例えば、Bank1のbit0からbit7のReserved領域1000、Bank2のbit4からbit6のReserved領域1001、Bank4のbit0からbit2のReserved領域1002である。本実施形態では、Auth bitをBank2のbit6に配置する。ただし、Auth bitの配置はこれに限られず、他のReserved領域にAuth bitが配置されてもよい。なお、WPC規格v1.2.2では、Reserved領域のビットはいずれも「0」である。RX200は、自装置がWPT認証に対応している場合にAuth bitに「1」を格納し、WPT認証に対応していない場合はAuth bitに「0」を格納する。なお、Auth bitが格納される位置はReserved bitであるため、この位置にAuth bitが格納されることを認識しない旧世代の規格に対応するRXであっても、この位置の値として「0」を格納することができる。
TX100は、Configuration PacketのAuth bitにより、RX200がWPT認証に対応しているか否かを判断する(S703)。本処理例では、RX200はレガシーであるため、Auth bitは「0」である。そのため、TX100は、RX200がWPT認証に対応していないと判断する(S703でNO)。
RX200がNegotiation機能を有する場合(S704でYES)、TX100は、Configuration Packetに対してACKを送信し(S713、802)、Negotiationフェーズに遷移する。ここで、TX100は、RX200からGPとして15ワットの要求を受信した場合(803)、要求を拒否するNAKをRX200に送信する(805)。これは、RX200がWPT認証非対応であることから、RX200における過度の発熱等の予防のために、15ワットを送信するべきでないとTX100が判断するからである。
RX200は、NAKにより要求が拒否されたため、TX100が設定可能なGPの値を知るために、WPC規格v1.2.2で定められたGeneral Requestを送信する。本実施形態では、General Requestのうち、Transmitter Capability Packetを要求するメッセージを、GeneralRequest(capability)と表す。
TX100は、このGeneral Request(capability)を受信する(806)。そして、TX100は、Power Transmitter Capability PacketのGuaranteed Power Valueに5ワットを示す情報を格納して、これをRX200に送信する(807)。この5ワットという値は、送電時に許容できるGPの最大値として、図6Aの設定に基づいて、WPT認証非対応(行603)でかつ、USB認証成功(列602)に対応する値である。なお、Transmitter Capability Packetは、Negotiationで許容できるGPの最大値の情報を含み、WPC規格v1.2.2で定義されたパケットである。
なお、RX200がNegotiation機能を有さない場合(S704でNO)、TX100は、ACKを送信せずPTフェーズに遷移する(S712)。この場合、GPは5ワットに制限される。
また、RX200は、レガシーであるため、[TX100、RX200ともにレガシーの場合]で述べたような処理を行う。
以上のように、本実施形態で定義したAuth bitによって、WPC規格バージョンAに対応したTX100は、バージョンAより前のWPC規格に対応したレガシーRXに対しても矛盾なく動作することができる。
[TX100、RX200ともにバージョンAの場合]
次に、TX100とRX200がともにWPT認証処理に対応している場合について、図6、図7、図8D、図9を使って説明する。なお、以下では、TX100によるUSBケーブル300及びACアダプタ301とのUSB認証は成功したものとする。処理の説明に先立って、WPT認証に対応したバージョンAのTX100とRX200の動作について説明する。
次に、TX100とRX200がともにWPT認証処理に対応している場合について、図6、図7、図8D、図9を使って説明する。なお、以下では、TX100によるUSBケーブル300及びACアダプタ301とのUSB認証は成功したものとする。処理の説明に先立って、WPT認証に対応したバージョンAのTX100とRX200の動作について説明する。
バージョンAのRX200は、Auth Bitに「1」を格納したConfiguration PacketをTX100に送信する(801、S901)。バージョンAのTX100は、Configuration PacketのAuth Bitによって、RX200がWPT認証に対応していると判断すると(S703でYES)、ACK(auth)をRX200に送信する(S705、802a)。ACK(auth)は、ACKとは区別可能かつ異なるビットパターンで構成されるConfigurationPacketに対するアクノリッジであり、TX100がWPT認証に対応していることを示すパケットである。
TX100は、ACK(auth)の送信後、Authenticationフェーズへ遷移する(S706)。一方、RX200は、ACKではなくACK(auth)を受信すると(S902でNO、S903でYES)、TX100がWPT認証に対応していると判断する(S904)。そして、RX200は、Authenticationフェーズへ遷移する(S905)。
図8Dの814aから820a、及び814bから820bは、本実施形態のWPT認証の例である。TX100は、まずGET_DIGESTメッセージをRX200に送信する(814a、S707a)。RX200は、GET_DIGESTメッセージを受信する(S906a)。GET_DIGEST Packetは、RX200が持つ電子証明書に関する情報を要求するPacketである。RX200は、GET_DIGEST Packetに応答してDIGESTを送信する(815a)。DIGESTとは、RX200が所有する電子証明書に関する情報である。続いて、TX100は、電子証明書に関する詳細な情報を要求するGET_CETTIFICATE PacketをRX200に送信する(816a)。RX200は、GET_CETTIFICATE Packetに応答してCERTIFICATEを送信する(817a)。
次に、TX100は、チャレンジテキストを含むCHALLENGEメッセージをRX200に送信する(818a)。RX200は、チャレンジテキストを暗号化したRESPONSEをTX100に送信する(819a)。TX100は、RESPONSEの正当性が確認された場合、RESULT(success)をRX200に送信する(820a、S708a)。RX200は、そのRESULT(success)を受信する(S907a)。RESULT(success)パケットは、RESPONSEの結果、WPT認証が成功したことを意味する。なお、TX100は、RESPONSEの結果、認証に失敗すると、失敗したことを示すRESULT(fail)をRESULT(success)に代えて送信する。
続いて、RX200は、GET_DIGESTメッセージをTX100に送信する(814b、S906b)。TX100は、GET_DIGESTメッセージを受信する(S707b)。このGET_DIGEST Packetは、TX100が持つ電子証明書に関する情報を要求するPacketである。TX100は、GET_DIGEST Packetに応答してDIGESTを送信する(815b)。このDIGESTとは、TX100が所有する電子証明書に関する情報である。続いて、RX200は、電子証明書に関する詳細な情報を要求するGET_CETTIFICATE PacketをTX100に送信する(816b)。TX100は、GET_CETTIFICATE Packetに応答してCERTIFICATEを送信する(817b)。
次に、RX200は、チャレンジテキストを含むCHALLENGEメッセージをTX100に送信し(818b)、TX100は、チャレンジテキストを暗号化したRESPONSEをRX200に送信する(819b)。RX200は、RESPONSEの正当性が確認された場合、RESULT(success)をTX100に送信する(820b、S907b)。TX100は、そのRESULT(success)を受信する(S708b)。RESULT(success)パケットは、RESPONSEの結果、WPT認証が成功したことを意味する。なお、RX200は、RESPONSEの結果、認証に失敗すると、失敗したことを示すRESULT(fail)をRESULT(success)に代えて送信する。
TX100及びRX200は、RESULT(success)又はRESULT(fail)を送信し、また、RESULT(success)又はRESULT(fail)を受信すると、Negotiationフェーズに遷移する(S709、S909)。
USB認証及び相互のWPT認証が成功した場合、TX100は、図6Aに基づいて、TX100は、WPT認証成功(行605)でUSB認証成功(列602)に該当する15ワットを許容するGPの最大値とすると決定し、Negotiationを行う。一方、RX200は、図6Bに基づき、WPT認証成功(行615)に該当する15ワットを許容するGPの最大値とすると決定し、Negotiationを行う。つまり、TX100は、GPの電力値として15ワットをRX200から要求される(803)。一方、TX100は、交渉の際のGPの電力値を15ワットと決定しているため、要求を認めるACKをRX200に送信する(804)。
TX100は、USB認証又はWPT認証に失敗した場合、図6Aに基づいて、Negotiationフェーズにおいて許容するGPの最大値を決定する。RX200も同様に、WPT認証に失敗した場合、図6Bに基づいて、Negotiationフェーズにおいて許容するGPの最大値を決定する。また、TX100は、RESULT(fail)を受信した場合、送電を行わないようにしてもよい。RX200は、RESULT(fail)を受信した場合、送電要求を行わないようにしてもよい。
上述した構成により、より精度よく、送電又は受電に係る内容を決定することができることを示したが、そのほかに、セキュリティを高めるという効果も得られる。
以上のように、本実施形態のTX100はバージョンAより前のWPC規格に対応したRXに対してだけでなく、バージョンAに対応したRXに対しても矛盾なく動作する。
なお、上記ではAuthenticationフェーズにおいて、先にTX100がRX200の正当性を認証し、その後にRX200がTX100の正当性を認証する例を示したが、その逆の順序でもよい。つまり、先にRX200がTX100を認証し、その後にTX100がRX200を認証するようにしてもよい。その場合は、図8Dにおいて、814a~820aと814b~820bの順序が逆になる。また、図7において、S707aとS708aが、S707bとS708bの後に行われることになる。さらに、図9において、S906aとS907aが、S906bとS907bの後に行われることになる。
TX100とRX200が認証する順序については、予め決められていてもよいし、決められていなくてもよい。ただし、Authenticationフェーズにおいて、正しく認証を実行するために、イニシエータは、GET_DIGESTSを送信した後、以下のようにすることが好ましい。イニシエータは、RESULT(success)又はRESULT(fail)をレスポンダに送信するまで、他の機器からGET_DIGESTSを受信しても、その応答を保留又は中止するようにする。一方、レスポンダは、GET_DIGESTSを受信した後は、以下のようにすることが好ましい。レスポンダは、RESULT(success)又はRESULT(fail)を受信するまで、GET_DIGESTSを送信しないようにする。
ここで、GET_DIGESTS(814a、814b)からRESULT(success)(820a、820b)までのパケット間の時間間隔について補足する。RX200のパケットに対するTX100の応答について、例えばWPC規格v1.2.2のNegotiationフェーズでは、受信したパケットの後端から送信する応答パケットの先端まで10ms以内と規定されている。しかし、Authenticationフェーズのイニシエータは、レスポンダが送信する電子証明書に関連するパケット(DIGEST、CERTIFICATE、RESPONSE)の正当性を確認するために、暗号化・複合化の処理が必要である。このため、Authenticationフェーズでは応答に時間がかかる。そこで、Authenticationフェーズでは、他のフェーズにおいて規定されている応答時間(Response time)と比較して長い応答時間が設けられている。本実施形態では、この応答時間を50msとする。図8Dにおいては、応答時間は、DIGESTからGET_CERTIFICATE、CERTIFICATEからCHALLENGE、RESPONSEからRESULT(success)までの時間である。応答時間を長くすることで、TX100の制御部101が高速に動作する必要性が低下し、制御部101の消費電力の低減や低速なCPUの使用により低コスト化を実現できるという効果がある。
なお、TX100は、Configuration PacketのAuth bitによって受電装置がWPT認証対応かどうか判断したが、これはID Packetのバージョン情報で判断してもよい。バージョン情報がバージョンA(かそれ以降のバージョン)であればWPT認証に対応していると判断し、バージョン情報がバージョンAより前であればWPT認証に非対応と判断しても同様の効果を得られる。
また、Authenticationフェーズにおいて、TX100が所定のパケット以外のパケットをRX200から受信した場合は、送電部103の送電を停止し、Selectionフェーズに遷移してもよい。このようにすることで、RX200の故障などにより、所定のパケット以外のパケットを受信した場合に送電を停止することでシステムが予期せぬ動作をすることを防止することができる。所定のパケットとは、814aから820a及び814bから820bで示す、GET_DIGEST、DIGEST、GET-CERTICARTE、CERTIFICATE、CHALLENGE、RESPONSE、RESULTである。所定のパケット以外のパケットは、受電した電圧の電圧値を示すSignal Strength Packet、電圧値の増減を要求するControl Error Packet、ID Packet、Configuration Packetなどである。
また、TX100及びRX200は、イニシエータとして動作した(つまり、レスポンダの正当性を確認した)結果と、レスポンダの識別情報(機器ID、製造者ID、証明書に関する情報等)を図示しない不揮発メモリに記憶してもよい。さらに、認証に失敗したレスポンダの識別情報のみを不揮発メモリに記憶してもよい。そして、TX100及びRX200は、その不揮発メモリに記憶された、認証に失敗したレスポンダの識別情報を用いて、WPT認証を行ってもよい。例えば、TX100及びRX200がイニシータとして認証を行う場合には、認証を行おうとする対象機器の識別番号と不揮発性メモリに記憶された識別番号とを照合することで、その機器の正当性の判断に用いることが可能となる。
[TXがレガシー、RXがバージョンAの場合]
TX100がレガシーであり、RX200がバージョンAに対応している場合について、図6、図7、図8C、図9を用いて説明する。なお、以下では、TX100によるUSBケーブル300及びACアダプタ301とのUSB認証は成功したものとする。まず、バージョンAに対応したRX200の動作について説明する。
TX100がレガシーであり、RX200がバージョンAに対応している場合について、図6、図7、図8C、図9を用いて説明する。なお、以下では、TX100によるUSBケーブル300及びACアダプタ301とのUSB認証は成功したものとする。まず、バージョンAに対応したRX200の動作について説明する。
まず、RX200は、Configuration Packetで自身がWPT認証に対応していることをTX100に通知する(801、S901)。しかし、TX100はレガシーであるため、Auth bitを無視する。そして、バージョンAであるRX200はNegotiation機能に対応しているので、TX100は、ACKを送信し、Negotiationフェーズへ遷移する(S704でYES、S713、S709)。
RX200は、ACKを受信すると(802、S902でYES)、TX100がWPT認証に非対応であると判断する(S908)。なぜなら、自身がWPT認証に対応しているため、TX100がWPT認証対応であれば、ACKではなくACK(auth)を受信するからである。そして、RX200は、Negotiationフェーズへ遷移する(S909)。
なお、RX200は、Configuration Packetを送信してから15ms以内にACKを受信せず(S902でNO)、かつACK(auth)も受信しない場合は(S903でNO)、処理はS911へ進む。この場合、RX200は、TX100がBPPであり、かつ、Negotiation機能に対応していないと判断し(S911)、PTフェーズへ遷移する(S912)。
RX200は、Negotiationフェーズにおいて、GPの交渉を行うが、図6Bで説明したように、RX200は、過度な発熱等が生じるリスクを回避するために15ワットでの受信を回避すべきであると判断する。そして、RX200は、WPT認証非対応(行603)でUSB認証成功(列602)に該当する5ワットをGPとして交渉すると判断し、Specific Request(5W)を送信する(809)。そして、RX200は、TX100からACKを受信し(804)、Negotiationフェーズを終了する。続いて、RX200は、Calibrationフェーズへ遷移し(S910)、所定の処理を実行した後、PTフェーズへ遷移する(S912)。
以上のように、WPC規格バージョンAに対応したRX200は、バージョンAより前のWPC規格に対応したTX100に対しても矛盾なく動作することができる。
以上のように、本実施形態の非接触充電システムでは、電力供給源である電源装置(ACアダプタ301)と送電装置との間でUSBプロトコルを用いた機器認証が行われ、送電装置と受電装置との間で相互にWPCプロトコルを用いた機器認証が行われる。そして、受電装置は、USBの機器認証結果とWPCの機器認証結果とに基づいて、WPCの送電装置が送電電力を制御する。これにより、複数種類の機器認証プロトコルを実行可能な無線電力伝送において、それらの認証結果を有効に利用することができる。その結果、例えば、電源供給の経路に存在する機器において過度の発熱等の問題が生じる可能性の低い適切な送電制御を実現できる。
<実施形態2>
以下では、本発明の他の実施形態について、図11及び図12を用いて説明する。実施形態1では、Authenticationフェーズにおいて、送電装置と受電装置が相互WPT認証を行う例を示した。本実施形態では、送電装置と受電装置がそれぞれ行うWPT認証のうち先に行われるWPT認証が成功しなかった場合、後に行われる予定であった他方のWPT認証を行わずに、GPを決定する処理例を示す。これにより、Authenticationフェーズでの処理時間を短縮し、GPの決定を早く行うことができる。
以下では、本発明の他の実施形態について、図11及び図12を用いて説明する。実施形態1では、Authenticationフェーズにおいて、送電装置と受電装置が相互WPT認証を行う例を示した。本実施形態では、送電装置と受電装置がそれぞれ行うWPT認証のうち先に行われるWPT認証が成功しなかった場合、後に行われる予定であった他方のWPT認証を行わずに、GPを決定する処理例を示す。これにより、Authenticationフェーズでの処理時間を短縮し、GPの決定を早く行うことができる。
また、本実施形態では、TX100の制御部101は、少なくとも先に行われるWPT認証の結果に基づき、送電に係る内容を決定する。例えば、その内容は、送電するか否かということや、送電を行う場合には、その許容できる電力値の最大値である。一方、RX200の制御部201は、少なくとも先に行われるWPT認証の結果に基づき、受電に係る内容を決定する。例えば、その内容は、受電を行うか否かということや、受電を行う場合にTX100に要求する電力値の最大値である。
本実施形態では、受電装置が先にイニシエータになり、送電装置の正当性を認証する場合で説明するが、送電装置が先にイニシエータになっても同様の効果を得ることができる。図11は、受電装置(RX200)の制御部による電力伝送までの状態遷移を示すフローチャートである。図12は、送電装置(TX100)の制御部による、電力伝送までの状態遷移を示すフローチャートである。
なお、以下では、Authenticationフェーズにおける処理に焦点を当てて説明するため、TX100とRX200がともにバージョンAである場合で説明する。また、上記実施形態と同じ点については、説明を省略する。すでに上記の実施形態で説明した構成と同一な構成については、同一の符号を付与し説明を省略する。
バージョンAのRX200は、Auth Bitに「1」を格納したConfiguration PacketをTX100に送信する(S901)。バージョンAのTX100は、Configuration PacketのAuth Bitによって、RX200がWPT認証に対応していると判断すると(S703でYES)、ACK(auth)をRX200に送信する(S705)。RX200は、ACK(auth)を受信する(S903でYES)。この場合、TX100がWPT認証に対応していることがわかるので、RX200は、ACK(auth)を受信後、所定の時間以内にTX100に対してAuth_request(以下、「Auth_req」と呼ぶ。)を送信する(S1100)。このAuth_reqは、RX200がイニシエータとなって送信先であるTX100をレスポンダとした認証処理を開始する意図を示すパケットである。
TX100は、S705でACK(auth)を送信した後、所定の時間内にAuth_reqパケットを受信したかを判断する(S1200)。TX100は、Auth_reqパケットを受信することで、WPT認証が開始されることを認識することができる。なお、TX100がWPT認証に対応しているかどうかをRX200が判断する方法は、ACK(auth)の受信ではなく、バージョン情報を取得するなどの他の方法であってもよい。
TX100は、Auth_reqを受信すると(S1200でYES)、自身がレスポンダとなってWPT認証を行えるか否かを判断する。具体的には、TX100の制御部101の負荷の状態を鑑みて判断する。より具体的には、制御部101の能力として、第二認証部109を制御する余裕があるか、また、第二認証部109がRX200に接続される、図示しない他の制御部に制御されるときは、前記他の制御部が第二認証部109を制御できるかなどを判断する。
TX100は、Auth_reqパケット受信後、所定の時間内に上記判断を行い、レスポンダとして認証され得ると判断する場合、Auth_reqに応答して、RX200にACKを送信する(S1201でYES)。これにより、TX100は、Authenticationフェーズへ遷移する(S706)。RX200は、ACKを受信すると(S1101でYES)、ACKを受信した後、所定の時間以内にGET_DIGESTをTX100に送信し、TX100の正当性を認証する(S906b)。そして、TX100は、RX200からGET_DIGESTを受信し、RX200による認証処理を受ける(S707b)。
続いて、RX200は、WPT認証の結果が成功であり(S1102でYES)、TX100がWPT認証に対応していると判断した場合、RESULT(Success)をTX100に送信する。TX100は、RX200からRESULT(Success)パケットを受信することで、認証に成功したことがわかる。その場合、TX100は、自身がイニシエータとなってRX200をレスポンダとした認証処理をTX100が行う意思があるかを問い合わせるAuth_reqパケットがRX200から送信されるのを所定の時間待機する。
そして、RX200は、RESULT(Success)の送信後所定の時間以内に、TX100がRX200に対してWPT認証が行う意思があるかを問い合わせるAuth_reqを、TX100に送信する(S1103)。TX100は、RX200によって自身のWPT認証が成功した場合(S1202でYES)、所定時間以内に、RX200から送信されるAuth_reqを受信する(S1203でTES)。TX100は、イニシエータの機能を持っているので、Auth_reqパケットの受信後、所定の時間内に、ACKを送信する(S1204でYES)。RX200は、このACKを受信する(S1104でYES)。
TX100は、ACKを送信した後所定の時間以内に、RX200に対してGET_DIGESTを送信し、RX200の正当性を認証するWPT認証を開始する(S707a)。RX200は、GET_DIGESTを受信し、TX100による認証が開始される(S1105でYES、S906a)。
そして、TX100は、RX200に対するWPT認証が成功であれば(S1205でYES)、X200に対してRESULT(Success)パケットを送信し、Negotiationフェーズへ遷移する(S709)。ここで、TX100もRX200の正当性を認めたので(S1205でYES)、図6Aに基づいて、最大15ワットのGPを許容する。つまり、TX100の制御部101は、両方のWPT認証の結果に基づき、送電に係る内容として、送電時にRX200に許容できる送電電力値を決定している。
一方、RX200は、WPT認証の結果をTX100から受信し、認証が成功であれば(S1106でYES)、Negotiationフェーズへ遷移する(S909)。ここで、RX200は、TX100の正当性を認めたので(S1102でYES)、図6Bに基づいて、最大値15ワットのGPをTX100にSpecific Requestとして要求する。つまり、RX200の制御部201は、両方のWPT認証の結果に基づき、受電に係る内容としてTX100に要求する電力値の最大値を決定している。
ここで、RX200は、S907bの処理において、TX100の正当性が認められなかった場合、つまり、WPT認証が成功しなかった場合(S1102でNO)には、GPを5ワットに制限する(S1107)。また、TX100は、S707bの処理のWPT認証が成功しなかった場合(S1202でNO)には、GPを5ワットに制限する(S1206)。つまり、RX200の制御部201は、先に行われたWPT認証の結果に基づき、受電に係る内容として、RX200がTX100に要求する電力値を決定している。また、TX100の制御部101も同様に、先に行われたWPT認証の結果に基づき、送電に係る内容として、送電時にRX200に許容できる送電電力値を決定している。
なお、RX200及びTX100は、GPを5ワットと決定する例を示しているが、これに限られない。具体的には、WPT認証が成功しなかった場合に、RX200が決定する受電に係る内容は、以下の事項が挙げられる。RX200は、相互のWPT認証に成功した場合と比較して小さな電力値をTX100に要求すること、又はTX100から受電しないことである。TX100から受電しないことは、例えば、TX100に対して送電停止を要求することが挙げられる。そのために、例えば、その旨を示すパケットを送信し、送電を停止させ、電力を要求しないようにしてもよい。また、RX200は、TX100から受電しないように、受電コイル205に電流が流れないように不図示の電流パスを遮断するようにしてもよい。これにより、過度な発熱などを予防することができる。
また、WPT認証が成功しなかった場合に、TX100が決定する送電に係る内容は、以下のことが挙げられる。TX100は、RX200に送電する許容電力の最大値を、相互のWPT認証に成功した場合と比較して小さな値にすること、又はRX200への送電を停止することである。これにより、過度な発熱などを予防することができる。
図11、図12で示すように、先に行われるWPT認証処理(S707b、S906b)で成功しなかった場合、より後に行われる予定のWPT認証処理(S707a、S906a)が行われないように、制御部101及び制御部201は認証処理を制御している。具体的には、RX200の制御部201は、TX100がイニシエータとして動作する機会を与えないようにしている。より具体的には、RX200の制御部201は、S1103のAuth_reqを送信しないようにしている。なぜなら、RX200は、イニシエータとなった認証に成功しなかったため、すでに要求するGPを5ワットにすると決定し(図6B参照)、この決定は、TX100がイニシエータとなる認証の結果が成功してもしなくても変わらないからである。そうすることで、Authenticationフェーズでの処理時間を短縮し、速やかにNegotiationフェーズに遷移することが可能となる。
WPT認証が成功しなかった場合とは、具体的には次のような場合が挙げられる。例えば、RX200がイニシエータとなるWPT認証処理においてTX100の正当性を確認できなかった場合、つまり認証に失敗した場合がある(S1102でNO)。
また、TX100は、第二認証部109を動作させることができないために、Auth_reqに対する応答として否定を示すNACKを送信する場合も、RX200は認証に成功しなかったと判断する(S1101でNO、S1201でNO)。また、RX200がAuth_reqを送信した後、所定の時間以内にTX100からACKを受信しなかった場合も、RX200は認証に成功しなかったと判断する(S1201でNO)。
また、WPT認証処理において、RX200が後述するパケットを送信した後、所定の時間以内にTX100から想定するパケットを受信しなかった場合も、RX200は認証に成功しなかったと判断する。具体的には、RX200が送信するGET_DIGESTパケットに対してDIGESTパケットを受信しないか他のパケットを受信する場合がある。また、GET_CERTIFICATEパケットに対してCERTIFICATEを受信しないか他のパケットを受信する場合、CHALLENGEパケットに対してRESPONSEパケットを受信しないか他のパケットを受信する場合などがある。
一方、TX100が、WPT認証が成功しなかったと判断する場合、TX100の制御部101は、RX200に対して、GET_DIGESTを送信しないなど、RX200に対するWPT認証の処理に関するパケットの送信は行わない。
TX100が、WPT認証が成功しなかったと判断する場合とは、以下の場合が挙げられる。TX100が、ACK(auth)を送信した後(S705)、所定の時間内にAuth_reqパケットを受信しない場合(S1200でNO)がある。また、TX100が、Auth_reqパケットを受信した後(S1200でYES)、所定時間内にACKを送信しない場合(S1201でNO)がある。
また、WPT認証処理において、TX100が後述するパケットを送信した後、所定の時間以内にRX200から想定するパケットを受信しなかった場合も、TX100は、認証に成功しなかったと判断する。具体的には、TX100は、ACK送信(S1200)の後、GET_DIGESTパケットを受信しないか他のパケットを受信した場合がある。また、TX100が、DIGESTパケットを送信した後、GET_CERTIFICATEパケットを受信しないか他のパケットを受信した場合がある。そのほかに、TX100が、CERTIFICATEパケットを送信した後、CHALLENGEパケットを受信しないか他のパケットを受信した場合がある。さらに、TX100が、RESPONSEパケットを送信した後、RESULTパケットを受信しないか他のパケットを受信した場合や、RX200がイニシエータとなるWPT認証が成功しなかった場合(S1201でNO)などがある。前記WPT認証が成功しなかった場合とは、TX100が、RESPONSEパケットを送信した後、所定の時間内にRESULT(Success)パケットを受信しない場合も含まれる。そのほかに、TX100が、認証が失敗したことを示すRESULT(Fail)パケットを受信した場合などがある。
また、同様に、S707a(S906a)の処理において、TX100がイニシエータとしてRX200の認証に成功しなかった場合(S1205でNO、S1106でNO)は、以下のように処理が行われる。RX200は、Negotiationフェーズにおいて、相互のWPT認証に成功した場合と比較して小さな電力値をGPとしてTX100に要求する。または、RX200は、TX100に送電の停止を要求し、電力を要求しないなどの処理を決定する。一方、TX100は、Negotiationフェーズにおいて相互のWPT認証に成功した場合と比較して小さな電力値をGPとして許容するか、又はRX200への送電を停止するなどの処理を決定する。なお、図11では、RX200は、GPを5ワットと決定し(S1107)、図12では、TX100は、GPを5ワットに決定する(S1206)。
RX200が、WPT認証が成功しなかったと判断する場合とは、以下の場合が挙げられる。具体的には、RX200がS1103のAuth Reqを送信した後に、所定の時間以内にTX100からACKを受信しない場合(S1104でNO)などがある。また、ACKを受信(S1104でYES)した後で、所定の時間以内にGET_DIGESTを受信しない場合(S1105でNO)がある。
また、WPT認証処理において、RX200が後述のパケットを送信した後、所定の時間以内にTX100から想定するパケットを受信しなかった場合も、RX200は認証に成功しなかったと判断する。具体的には、RX200が、DIGESTパケットの送信後にGET_CERTIFICATEパケットを受信しないか他のパケットを受信する場合がある。また、RX200が、CERTIFICATEパケットの送信後にCHALLENGEパケットを受信しないか他のパケットを受信する場合、RESPONSEパケットの送信後にRESULTパケットを受信しないか他のパケットを受信する場合などがある。
また、TX100が、WPT認証が成功しなかったと判断する場合とは、以下の場合が挙げられる。TX100が、RESULT(Success)パケットを受信した後、所定の時間内にAuth_reqパケットを受信しない場合がある(S1203でNO)。また、Auth_reqパケットに対して、TX100が所定時間内にACKを送信しない(S1204でNO)又は第二認証部109を動作させることをできないことを示すNACKを送信した場合がある。
また、S707aのWPC認証処理において、TX100が後述するパケットを送信した後、所定の時間内にRX200から想定するパケットを受信しなかった場合もTX100は認証に成功しなかったと判断する(S1205でNO)。具体的には、TX100が、送信するGET_DIGESTパケットに対してDIGESTパケットを受信しないか他のパケットを受信する場合がある。また、TX100が、送信するGET_CERTIFICATEパケットに対してCERTIFICATEを受信しないか他のパケットを受信した場合がある。さらに、TX100が、送信したCHALLENGEパケットに対してRESPONSEパケットを受信しないか他のパケットを受信した場合などがある。
また、S1103において、RX200はTX100がイニシエータとなってRX200をレスポンダとなる処理をTX100が行う意図を有しているかを問い合わせるAuth_reqを送信している。しかし、これはTX100がイニシエータになれるかどうかを判断した上で、Auth_reqを送信するようにしてもよい。
例えば、TX100は、Transmitter Capability Packetの一部にイニシエータの機能を持っているか、レスポンダの機能を持っているかを示す情報を格納するようにしてもよい。同様に、RX200は、ConfigurationPacketの一部にイニシエータの機能を持っているか、レスポンダの機能を持っているかを示す情報を格納するようにしてもよい。そして、受電装置RX200は、TX100がイニシエータとしての機能を持っていれば、S1103でAuth_reqを送信し、TX100がイニシエータとしての機能を持っていなければAuth_reqを送信しないようにしてもよい。そうすることで、TX100がイニシエータとしての機能を持たないにもかかわらず、Auth_reqを送信するといった時間等を削減することができ、処理時間を短縮することが可能となる。
また、S1103のAuth_reqは、TX100がGET_DIGESTを送信するトリガとなるパケットである。しかし、これは、TX100に対して、RX200に送信するデータがあるかを問い合わせるパケットでもよく、又はデータの送信権をTX100に与えることを意味するパケットでもよい。TX100は、RX200に送信するデータがある、又はデータの送信権がほしいと判断すればACKで応答し(S1204)、そうでなければNACKで応答するようにしても同様の効果が得られる。
なお、RX200は、S1100のAuth_reqの送信に先立って、TX100の識別情報を取得するためのパケットであるGeneral Request(ID)をTX100に送信し、TX100から識別情報を取得してもよい。そして、この識別情報をレスポンダの識別情報としてAuth_reqパケットに格納してもよい。そのようにすることで、Auth_reqを受信したTX100は、自身がレスポンダになるべきことがわかる。そして、TX100は、GET_DIGESTの受信を待機し、WPT認証を受けることが可能となる。ここで、RX200は、Auth_reqパケットにイニシエータの識別情報として自身の識別情報を格納したり、レスポンダの識別情報としてTX100の識別情報を格納してもよい。そうすることで、TX100は、誰が(この場合RX200)誰の(この場合TX100)の正当性を確認したいのかを明確に知ることができる。
また、S1103においては、RX200は、Auth_reqパケットに、レスポンダの識別情報として自身の識別情報を格納し、イニシエータの識別情報としてTX100の識別情報を格納する。そうすることで、そのAuth_reqを受信したTX100は、自身がイニシエータになるべきであることがわかる。
図11及び図12は、先にRX200がイニシエータになり、TX100の正当性を認証する場合のRX200置とTX100の制御部のフローに関するものである。しかし、先にTX100がイニシエータになり、RX200の正当性を認証する場合であっても同様の効果を得ることができる。この場合のRX200の制御部201の処理を示すフローチャートは、図11においてS1100、S1101、S906b、S1102の一連の処理とS1103、S1104、S1105、S906a、S1106の一連の処理を入れ替えたものである。また、TX100の制御部101の処理を示すフローチャートは、図12において、S1200、S1201、S706、S707b、S1202の一連の処理とS1203、S1204、S707a、S1205の一連の処理を入れ替えたものである。
上述した構成により、より精度よく、送電又は受電に係る内容を決定することができることを示したが、そのほかに、セキュリティを高めるという効果も得られる。
また、本発明のTX100及びRX200は、WPT認証のイニシエータとしての機能を持っている。さらに、TX100及びRX200は、イニシエータとして動作した(つまり、レスポンダの正当性を確認した)結果と、レスポンダの識別情報(機器ID、製造者ID、証明書に関する情報等)を図示しない不揮発メモリに記憶してもよい。さらに、認証に失敗したレスポンダの識別情報のみを不揮発メモリに記憶してもよい。そして、TX100及びRX200は、不揮発メモリに識別情報を記憶しているレスポンダと同一の装置がイニシエータとして認証処理を行わないように動作してもよい。具体的には、TX100及びRX200は、不揮発メモリに認証が失敗したレスポンダとして、その識別情報が記憶されている装置から、レスポンダとして動作してその正当性を確認したい旨の要求を受信した場合に、その要求を拒否するように動作する。
例えば、RX200は、イニシエータとして動作し、TX100の認証に失敗した場合、自装置の不揮発メモリにTX100のレスポンダとしての識別情報を記憶する。次に、RX200に対して送信するデータがあるかについて、TX100に問い合わせるパケット又はTX100にデータの送信権を与えるためのパケットを送信する。そして、RX200は、送信したパケットに対して、TX100が送信するデータがある、又はデータの送信権を得たことを示す応答であるACKを、TX100から受信する。続いて、RX200は、TX100がイニシエータとなってRX200をレスポンダとしたWPT認証処理を開始する意図を示すパケット(Auth_req)を受信する場合、その応答として、不揮発メモリに記憶された識別情報を基にNAKを送信する。このため、RX200がWPT認証を行った結果、失敗した装置(この場合TX100)から、その装置がイニシエータとして動作する認証処理が行われないようにできる。つまり、先に行われたWPT認証が成功しなかった場合、後のWPT認証が行われないようにすることができる。このため、先に行われたWPT認証によって正当性が認められなかった場合に、Authenticationフェーズの処理時間を短縮できる。
また、TX100がイニシエータとしてRX200の認証に失敗した場合も同様である。例えば、TX100は、不揮発メモリに、認証が失敗したレスポンダとしてRX200の識別情報を記憶しているとする。その状態で、TX100は、RX200がイニシエータとなってTX100をレスポンダとしたWPT認証処理を開始する意図を示すパケット(Auth_req)をRX200から受信した場合、その応答としてNAKを送信する。このように動作しても、自装置がイニシエータとして動作した認証に失敗した装置からの認証処理を行わないようにできるので、Authenticationフェーズの処理時間を短縮できる。
また、TX100及びRX200は、不揮発メモリに認証が失敗したレスポンダとしてその識別情報が記憶されている機器が、TX100及びRX200をレスポンダとして動作して正当性を確認したい旨の要求をさせないように動作しても同様の効果がある。
例えば、RX200に対して送信するデータがあるかをTX100に問い合わせるパケット又はTX100にデータの送信権を与えるためのパケットを送信する機能を持つRX200は、以下のように制御されてもよい。すなわち、不揮発メモリに認証が失敗したレスポンダとして、その識別情報が記憶されている装置(つまり、TX100)に対して、上述したパケットを送信しないようにしてもよい。
また、TX100に対して送信するデータがあるかをRX200に問い合わせるパケット又はRX200にデータの送信権を与えるためのパケットを送信する機能を持つTX100は、以下のように制御されてもよい。すなわち、不揮発メモリに認証が失敗したレスポンダとして、その識別情報が記憶されている装置(つまり、RX200)に対して、上述したパケットを送信しないようにしてもよい。
<その他の実施形態>
本発明に係る無線電力伝送システムの電力伝送方式は特に限定はしない。TXの共振器(共鳴素子)と、RXの共振器(共鳴素子)との間の磁場の共鳴(共振)による結合によって電力を伝送する磁界共鳴方式が用いられうる。また、電磁誘導方式、電界共鳴方式、マイクロ波方式、レーザー等を利用した電力伝送方式を用いてもよい。
本発明に係る無線電力伝送システムの電力伝送方式は特に限定はしない。TXの共振器(共鳴素子)と、RXの共振器(共鳴素子)との間の磁場の共鳴(共振)による結合によって電力を伝送する磁界共鳴方式が用いられうる。また、電磁誘導方式、電界共鳴方式、マイクロ波方式、レーザー等を利用した電力伝送方式を用いてもよい。
また、本発明は上の実施形態の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以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
TX及びRX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、TX及びRX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)やスマートフォンなどの情報処理装置であってもよい。
また、図5、図7、図9、図11、図12に示すフローチャートは、例えば、制御部101又は制御部201に電源が投入された場合に開始される。なお、図5A、図7、図12に示される処理は、TX100のメモリ107に記憶されたプログラムを制御部101が実行することで実現される。また、図5B、図9、図11に示すフローチャートは、RX200のメモリ209に記憶されたプログラムを制御部201が実行することで実現される。
なお、図5、図7、図9、図11、図12のフローチャートで示される処理の少なくとも一部がハードウェアにより実現されてもよい。ハードウェアにより実現する場合、例えば、所定のコンパイラを用いることで、各ステップを実現するためのプログラムからFPGA(Field Programmable Gate Array)上に自動的に専用回路を生成すればよい。また、FPGAと同様にして、Gate Array回路を形成し、ハードウェアとして実現するようにしてもよい。
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。
本願は、2018年4月27日提出の日本国特許出願特願2018-087491を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。
Claims (20)
- 送電装置から無線で受電する受電装置であって、
前記送電装置に対して第一の機器認証を行い、前記送電装置から第二の機器認証を受ける認証手段と、
行われた機器認証の結果に基づき受電に係る内容を決定する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記第一の機器認証と前記第二の機器認証のうち先に行われた機器認証が成功したことに基づき他方の機器認証を行うように制御し、前記先に行われた機器認証が成功しないことに基づき前記他方の機器認証が行われないように制御することができることを特徴とする受電装置。 - 前記制御手段は、行われた機器認証の結果に基づき、前記送電装置に要求する電力値を決めることを特徴とする請求項1に記載の受電装置。
- 前記制御手段は、前記先に行われた機器認証が成功しない場合には、前記先に行われた機器認証及び他方の機器認証がともに成功した場合と比較して小さい電力値を、前記送電装置に要求することを特徴とする請求項2に記載の受電装置。
- 前記制御手段は、前記先に行われた機器認証が成功しないことに基づき、前記送電装置に送電の停止を要求することを特徴とする請求項1に記載の受電装置。
- 前記機器認証が成功しないことは、所定の時間内に所定の信号を受信しないことを含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の受電装置。
- 前記認証手段は、前記第二の機器認証を受けている間は、前記第一の機器認証を行わない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。
- 前記認証手段は、前記第一の機器認証を行っている間は、前記第二の機器認証の要求を保留又は無視することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の受電装置。
- 無線で受電装置に送電する送電装置であって、
前記受電装置から第一の機器認証を受け、前記受電装置に対して第二の機器認証を行う認証手段と、
行われた機器認証の結果に基づき送電に係る内容を決定する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記第一の機器認証と前記第二の機器認証のうち先に行われた機器認証が成功したことに基づき他方の機器認証を行うように制御し、前記先に行われた機器認証が成功しないことに基づき前記他方の機器認証が行われないように制御することができることを特徴とする送電装置。 - 前記制御手段は、行われた機器認証の結果に基づき、前記受電装置への送電時に許容できる電力値を決めることを特徴とする請求項8に記載の送電装置。
- 前記制御手段は、前記先に行われた機器認証が成功しない場合には、前記先に行われた機器認証及び他方の機器認証がともに成功した場合と比較して小さい電力値を、前記許容できる電力値として決めることを特徴とする請求項9に記載の送電装置。
- 前記制御手段は、前記先に行われた機器認証が成功しないことに基づき、前記受電装置への送電を停止することを特徴とする請求項8に記載の送電装置。
- 前記機器認証が成功しないことは、所定の時間内に所定の信号を受信しないことを含むことを特徴とする請求項8乃至11のいずれか1項に記載の送電装置。
- 前記認証手段は、前記第一の機器認証を受けている間は、前記第二の機器認証を行わないことを特徴とする請求項8乃至12のいずれか1項に記載の送電装置。
- 前記認証手段は、前記第二の機器認証を行っている間は、前記第一の機器認証の要求を保留又は無視することを特徴とする請求項8乃至13のいずれか1項に記載の送電装置。
- 前記送電装置は、電源装置から供給された電力を用いて前記受電装置に送電し、
前記認証手段は、前記電源装置との間で第三の機器認証を行うことを特徴とする請求項8乃至14のいずれか1項に記載の送電装置。 - 送電装置から受電装置に無線で送電するシステムであって、
前記受電装置が前記送電装置に対して第一の機器認証を行い、前記送電装置が前記受電装置に対して第二の機器認証を行う認証手段と、
行われた機器認証の結果に基づき、送電に係る内容を決定する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記第一の機器認証と前記第二の機器認証のうち先に行われた機器認証が成功したことに基づき他方の機器認証を行うように制御し、前記先に行われた機器認証が成功しないことに基づき他方の機器認証が行われないように制御することができることを特徴とするシステム。 - 送電装置から無線で受電し、前記送電装置に対して第一の機器認証を行い、前記送電装置から第二の機器認証を受ける認証手段を有する受電装置が行う制御方法であって、
前記第一の機器認証と前記第二の機器認証のうち先に行われた機器認証が成功したことに基づき他方の機器認証を行うように制御し、前記先に行われた機器認証が成功しないことに基づき他方の機器認証が行われないように制御し、
行われた機器認証の結果に基づき、受電に係る内容を決定することを特徴とする制御方法。 - 無線で受電装置に送電し、前記受電装置から第一の機器認証を受け、前記受電装置に対して第二の機器認証を行う認証手段を有する送電装置が行う制御方法であって、
前記第一の機器認証と前記第二の機器認証のうち先に行われた機器認証が成功したことに基づき他方の機器認証を行うように制御し、前記先に行われた機器認証が成功しないことに基づき他方の機器認証が行われないように制御し、
行われた機器認証の結果に基づき、送電に係る内容を決定することを特徴とする制御方法。 - コンピュータを、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の受電装置の各手段として機能させるためのプログラム。
- コンピュータを、請求項8乃至15のいずれか1項に記載の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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NENP | Non-entry into the national phase |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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