WO2022102494A1 - 送電装置、送電装置の制御方法、及びプログラム - Google Patents
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Definitions
- This disclosure relates to the control of wireless power transmission.
- WPC standard a standard established by the Wireless Power Consortium (WPC), a standardization organization for wireless charging standards.
- Patent Document 1 discloses a power transmission device having a plurality of power transmission coils.
- Patent Document 1 discloses the arrangement of a plurality of power transmission coils, but does not consider the control method of wireless power transmission of a power transmission device having a plurality of power transmission coils.
- the power transmission device uses a plurality of coils used for transmitting power to the power receiving device wirelessly and at least one of the plurality of coils to wirelessly transmit power to the power receiving device in the first region.
- a first power transmission means for transmitting power a second power transmission means for wirelessly transmitting power to a power receiving device in a second region using at least one of the plurality of coils, and the first power transmission means. While power transmission is being performed to the first power receiving device in the common region where the first region and the second region overlap with each other, the second region of the first region is not the common region.
- the power transmission to the first power receiving device by the first power transmitting means is stopped, and power is transmitted to the first power receiving device by the second power transmitting means. It is characterized by having a control means for controlling to be performed.
- Embodiment 2 It is a flowchart for demonstrating the process performed by the power transmission apparatus in Embodiment 2. It is a figure for demonstrating an example of the functional structure of a power transmission device. It is a figure for demonstrating an example of the structure of the power transmission coil group which a power transmission apparatus has. It is a flowchart for demonstrating the process performed by the power transmission apparatus in Embodiment 3. It is a sequence diagram for demonstrating the process performed by the power transmission device and the power receiving device in the third embodiment. It is a figure which shows an example of the arrangement of a power transmission coil group and a power receiving device. It is a figure which shows an example of the arrangement of a power transmission coil group and a power receiving device.
- FIG. 1 shows an example of a wireless power transmission system according to the present embodiment.
- the wireless power transmission system in the present embodiment includes a power transmission device 100 and a power receiving device (first power receiving device 101a and second power receiving device 101b).
- the power transmission device 100 in the present embodiment has a function of simultaneously charging the first power receiving device 101a and the second power receiving device 101b placed within the range in which the power transmission device 100 can transmit power.
- FIG. 1 shows an example in which two power receiving devices exist on the power transmission device, but the present invention is not limited to this. For example, one power transmission device 100 may be charged. Further, the power transmission device 100 may be configured so that three or more power receiving devices can be charged at the same time.
- the fact that the power receiving device is mounted includes the following states.
- the state in which the power receiving device is mounted includes, for example, the case where the power receiving device is placed (installed) on a surface within the power transmission range of the power transmission device.
- the method described in this embodiment is applicable at least in a state where the power receiving device is included in the range in which the power transmitting device can transmit power, and for example, even in a state where the power receiving device and the power transmitting device are not in contact with each other. good.
- the surface on which the power receiving device can be placed may be not only a horizontal surface but also a vertical surface or an inclined surface.
- FIG. 2 is a block diagram for explaining the functional configuration of the power transmission device 100.
- the power transmission device 100 includes a control unit 201, a power supply unit 202, a first power transmission circuit 203, a first communication unit 204, a second power transmission circuit 205, a second communication unit 206, a memory 207, a selection unit 208, and a power transmission coil group 210.
- the power transmission coil group 210 has a plurality of power transmission coils 209a to 209n.
- the number of power transmission coils 209a to 209b may be 2 or more. Further, in the following description, when it is not necessary to distinguish between them, it is simply referred to as a power transmission coil 209.
- each processing unit will be described.
- the control unit 201 controls the entire power transmission device 100.
- the control unit 201 includes, for example, one or more processors such as a CPU (Central Processing Unit) and an MPU (Micro Processing Unit).
- the control unit 201 may include an integrated circuit (ASIC) for a specific application, a field programmable gate array (FPGA), or the like, which is configured to execute a process described later.
- ASIC integrated circuit
- FPGA field programmable gate array
- the power supply unit 202 is a power source that supplies electric power for operating the control unit 201, the first power transmission circuit 203, and the second power transmission circuit 205.
- the power supply unit 202 may be, for example, a wired power receiving circuit or a battery that receives power from a commercial power source.
- the first power transmission circuit 203 and the second power transmission circuit 205 generate AC voltage and AC current in any power transmission coil 209 included in the power transmission coil group 210 described later.
- the DC voltage supplied by the power supply unit 202 is converted into an AC voltage by using a half-bridge or full-bridge configuration switching circuit using a FET (Field Effect Transistor). do.
- the power transmission circuit 203 includes a gate driver that controls ON / OFF of the FET.
- the first communication unit 204 performs control communication of wireless power transmission based on the standard (hereinafter referred to as WPC standard) established by the Wireless Power Consortium (WPC) with the communication unit of the power receiving device described later.
- WPC Wireless Power Consortium
- the first communication unit 204 load-modulates the AC voltage or AC current generated by the first power transmission circuit 203, superimposes the communication data on the electric power to be transmitted, and transmits the communication data to the power receiving device. ..
- the first communication unit 204 receives the communication data transmitted from the power receiving device by demodulating the AC voltage or AC current modulated by the communication unit of the power receiving device described later. By this process, control communication is realized.
- the second communication unit 206 realizes control communication by load-modulating or demodulating the AC voltage or AC current generated by the second power transmission circuit 205 and transmitting / receiving communication data. ..
- the memory 207 stores the state of each element and the whole of the power transmission device 100 and the wireless power transmission system.
- the power transmission coil group 210 has a plurality of power transmission coils 209. Any one or more power transmission coils 209 of the plurality of power transmission coils 209 are connected to the first power transmission circuit 203 or the second power transmission circuit 205.
- the selection unit 208 connects any one or more power transmission coils 209 of the power transmission coil group 210 to the first power transmission circuit 203 or the second power transmission circuit 205.
- the selection unit 208 connects the first power transmission circuit 203 to any one or more power transmission coils 209 and the second power transmission circuit 205 to the other one or more power transmission coils 209. Which transmission coil 209 is connected to the first transmission circuit 203 and the second transmission circuit 205 is determined by the control unit 201 controlling the selection unit 208.
- the selection unit 208 switches the connection between the first power transmission circuit 203 and the second power transmission circuit 205 and the power transmission coil according to the control by the control unit 201.
- the control of the connection between the first power transmission circuit 203 and the second power transmission circuit 205 and the power transmission coil will be described later.
- the first power transmission circuit 203 and the second power transmission circuit 205 in this embodiment can operate independently, and can simultaneously transmit power for charging to a maximum of one power receiving device. That is, the power transmission device 100 can charge up to two power receiving devices at the same time.
- control unit 201 the power supply unit 202, the first power transmission circuit 203, the first communication unit 204, the second power transmission circuit 205, the second communication unit 206, the memory 207, the selection unit 208, and the power transmission coil group 210 are respectively. It is described as a separate block, but is not limited to this. Two or more of the above blocks may be put together by one chip or the like. Further, one block may be divided into a plurality of blocks.
- FIG. 3 is a block diagram for explaining the functional configurations of the first power receiving device 101a and the second power receiving device 101b.
- the first power receiving device 101a and the second power receiving device 101b in the present embodiment have the same functional configuration, and are simply referred to as the power receiving device 101 when there is no particular need to distinguish them.
- the first power receiving device 101a and the second power receiving device 101b may be different types of devices.
- the power receiving device 101 includes a control unit 301, a power receiving unit 302, a communication unit 303, a memory 304, a power receiving coil 305, a charging unit 306, and a battery 307.
- each processing unit will be described.
- the control unit 301 controls the entire power receiving device 101.
- the control unit 301 includes, for example, one or more processors such as a CPU (Central Processing Unit) and an MPU (Micro Processing Unit).
- the control unit 201 may include an integrated circuit (ASIC) for a specific application, a field programmable gate array (FPGA), or the like, which is configured to execute a process described later.
- the control unit 301 is activated by receiving a predetermined electric power from the power transmission device 100.
- the power receiving unit 302 acquires the AC voltage and AC current generated in the power receiving coil 305 by power transmission from any one or more power transmission coils 209 included in the power transmission coil group 210. Further, the power receiving unit 302 converts the acquired AC voltage and AC current into DC voltage and DC current for operating the control unit 301, the charging unit 306, and the like.
- the communication unit 303 performs control communication for wireless power transmission based on the WPC standard with the first communication unit 204 or the second communication unit 206 of the power transmission device 100.
- the communication unit 303 transmits communication data to the power transmission device 100 by load-modulating the AC voltage and AC current received by the power receiving coil 305. Further, the communication unit 303 receives the communication data transmitted from the power transmission device 100 by demodulating the AC voltage and the AC current modulated by the power transmission device 100.
- the charging unit 306 charges the battery 307 by using the DC voltage and the DC current supplied from the power receiving unit 302.
- the memory 304 stores the state of each element and the whole of the power receiving device 101 and the wireless power transmission system.
- control unit 301 the power receiving unit 302, the communication unit 303, the memory 304, and the charging unit 306 are described as separate blocks, but the present invention is not limited to this. Two or more of the above blocks may be put together by one chip or the like. Further, one block may be divided into a plurality of blocks.
- the power receiving device 101 and the power transmitting device 100 may have a function of executing an application other than wireless charging.
- An example of the power receiving device 101 is a smartphone
- an example of the power transmission device 100 is an accessory device for charging the smartphone.
- the power receiving device 101 and the power transmitting device 100 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).
- the power receiving device 101 and the power transmitting device 100 may be, for example, an image input device such as an image pickup device (camera, video camera, etc.) or a scanner, or an image output device such as a printer, a copy machine, or a projector. May be good.
- the power transmission device 100 may be a smartphone. In this case, the power receiving device 101 may be another smartphone or a wireless earphone. Further, the power transmission device 100 may be a charger installed on a console or the like in an automobile.
- FIG. 4 shows a top view of the power transmission coil group 210. That is, FIG. 4 shows the arrangement of the plurality of power transmission coils 209 on the xy plane, which is a two-dimensional plane. However, the actual plurality of power transmission coils 209 may be arranged in a three-dimensional space including the height direction. The arrangement of the plurality of power transmission coils shown in FIG. 4 is an example, and is not limited to this. Further, the power transmission coils 400 to 411 in the following description correspond to a plurality of power transmission coils 209 constituting the power transmission coil 210.
- FIG. 4A and 4B are views of a part of the power transmission coil group 210 viewed from above.
- FIG. 4A shows the arrangement of the six circular coils of the power transmission coils 400 to 405.
- the power transmission coil 400, the power transmission coil 401, and the power transmission coil 402 are arranged so that the circumference of the power transmission coil is in contact with the other two coils, respectively.
- the power transmission coil 403, the power transmission coil 404, and the power transmission coil 405 are arranged so that the circumference of the power transmission coil is in contact with the other two coils, respectively.
- the power transmission coil 402, the power transmission coil 403, and the power transmission coil 404 are arranged so that the circumference of the power transmission coil is in contact with the other two coils, respectively.
- FIG. 4B shows the arrangement of the six circular coils of the power transmission coils 406 to 411.
- the arrangement of the power transmission coils 406 to 411 shown in FIG. 4A corresponds to the arrangement in which the arrangement of the power transmission coils 400 to 405 shown in FIG. 4B is reversed left and right.
- the power transmission coil 409, the power transmission coil 410, and the power transmission coil 411 are arranged so that the circumference of the power transmission coil is in contact with the other two coils, respectively.
- the power transmission coil 406, the power transmission coil 407, and the power transmission coil 408 are arranged so that the circumference of the power transmission coil is in contact with the other two coils, respectively.
- the power transmission coil 408, the power transmission coil 409, and the power transmission coil 411 are arranged so that the circumference of the power transmission coil is in contact with the other two coils, respectively.
- FIG. 4C is a top view of the entire power transmission coil group 210.
- the power transmission coil group 210 is configured by arranging the power transmission coils 400 to 405 shown in FIG. 4A on top of the power transmission coils 406 to 411 shown in FIG. 4B.
- FIG. 4D is a diagram for explaining the positional relationship between the power transmission coils.
- 4D shows the power transmission coils 400, 401, 410, 411 among the power transmission coil group 210 shown in FIG. 4C.
- the power transmission coil 400 and the power transmission coil 410 overlap each other when viewed from above. Transmission coils having such a positional relationship are expressed as "overlapping".
- the power transmission coil 401 and the power transmission coil 410 overlap.
- the power transmission coil 400 and the power transmission coil 411 do not overlap when viewed from above.
- a power transmission coil having such a positional relationship is expressed as "not overlapping”.
- the distance 412 is the distance between the circumferential tangent of the power transmission coil 400 and the circumferential tangent of the power transmission coil 411.
- the distance 412 is the shortest distance between the power transmission coil 400 and the power transmission coil 411, and indicates that the power transmission coil 400 and the power transmission coil 411 are separated by a distance 412.
- the definition of the distance between the power transmission coils is the distance between the positions on the power transmission coils when a plurality of power transmission coils are viewed from above, but the definition of the distance is not limited to this. ..
- the center of gravity of the power transmission coil may be used as a reference point, and the distance between the reference points of the power transmission coils may be used as the distance between the power transmission coils.
- the distance 412 in FIG. 4D is a distance on the xy plane, the plurality of coils may be arranged at arbitrary positions in the three-dimensional space including the z-axis direction.
- the distance between the power transmission coils may be the shortest distance between the power transmission coils in the xyz space, or may be the distance between the reference points of the power transmission coils.
- the power transmission coil was described as a circular coil, the shape is not limited to this.
- the power transmission coil may be, for example, a coil having a rectangular rectangular shape.
- FIG. 4E is a diagram for explaining the range in which the first power transmission circuit 203 and the second power transmission circuit 205 can transmit power.
- the first power transmission circuit 203 in the present embodiment can be connected to the power transmission coils 400, 401, 402, 403, 405, 408, 409, 410, 411.
- the first power transmission circuit 203 can transmit power to the power receiving device 101 mounted on the area 413 indicated by the dotted line.
- the second power transmission circuit 205 in the present embodiment can be connected to the power transmission coils 402, 403, 404, 405, 406, 407, 408, 409, 411.
- the second power transmission circuit 205 can transmit power to the power receiving device 101 mounted on the region 414 indicated by the alternate long and short dash line.
- the area 415 is a common area where the area 413 and the area 414 overlap.
- the area 415 is a range in which power can be transmitted by the power transmission coils 402, 403, 405, and 408, and these power transmission coils can be connected to either the first power transmission circuit 203 or the second power transmission circuit 205. That is, the power receiving device 101 mounted on the area 415 is transmitted from either the first power transmission circuit 203 or the second power transmission circuit 205.
- the area 415 is referred to as a shared area 415.
- the area of the area 413 excluding the common area 415 is referred to as a dedicated area 416 of the first power transmission circuit 203.
- the power receiving device 101 mounted on the dedicated area 416 can be charged only from the first power transmission circuit 203. Further, the area of the area 414 excluding the common area 415 is referred to as a dedicated area 417 of the second power transmission circuit 205. The power receiving device 101 mounted on the region 417 can be charged only from the second power transmission circuit 205.
- FIG. 5 is a sequence diagram showing a control flow of a power transmitting device and a power receiving device conforming to the WPC standard v1.2.3.
- the sequence shown in FIG. 5 is not limited to the power transmission device 100 having a plurality of power transmission coils and a plurality of power transmission circuits as in the present embodiment, but is a control executed by a power transmission device having a configuration conforming to the WPC standard.
- the power transmission device 100 transmits power to the power receiving device 101 using an arbitrary power transmission coil 209.
- the power transmission device and the power receiving device comply with the WPC standard v1.2.3 will be described, but the present invention is not limited to this. That is, the power transmission device and the power receiving device of the present disclosure may comply with the WPC standard of the version after WPC standard v1.2.3, or may comply with the version before WPC standard v1.2.3. May be good.
- the WPC standard defines a plurality of phases including a Power Transfer phase in which power transmission for charging is executed and a phase before power transmission for charging is performed. Phases prior to power transfer include (1) Selection phase, (2) Ping phase, (3) Identity & Configuration phase, (4) Negotiation phase, and (5) Calibration phase. In the following, the Identity and Configuration phase will be referred to as the I & C phase.
- the power transmission device 100 transmits an analog ping (hereinafter referred to as A-Ping) in order to detect an object existing in the vicinity of the power transmission coil 209 (F500).
- A-Ping is a pulsed electric power, which is an electric power for detecting an object. Further, even if the power receiving device receives the A-Ping, the power is so small that the control unit 301 of the power receiving device 101 cannot be activated.
- the power transmission device 100 intermittently transmits the A-Ping.
- the voltage and current applied to the power transmission coil 209 change depending on whether the object is placed in the power transmission range of the power transmission device 100 or not.
- the control unit 201 of the power transmission device 100 detects at least one of the voltage value and the current value of the power transmission coil 209 when the A-Ping is transmitted.
- the control unit 201 determines that an object exists when the detected voltage value is below a certain threshold value or when the current value exceeds a certain threshold value, and transitions to the Ping phase.
- the power transmission device 100 In the Ping phase, when the power transmission device 100 detects that an object is placed by A-Ping, it measures the Q value (Quality Factor) of the power transmission coil 209 (F501). When the Q value measurement is completed, the power transmission device 100 starts power transmission of the Digital Ping (hereinafter referred to as D-Ping) (F502).
- the D-Ping is the electric power for activating the control unit 301 of the power receiving device 101, which is larger than the A-Ping.
- the power transmission device 100 is equal to or higher than the D-Ping until it starts transmitting the D-Ping (F502) and receives an EPT (End Power Transfer) packet requesting the stop of the power transmission from the power receiving device 101 (F522). Continue to transmit power.
- D-Ping Digital Ping
- EPT End Power Transfer
- the control unit 301 of the power receiving device 101 When the control unit 301 of the power receiving device 101 receives power from the D-Ping and starts it, it transmits a Signal Strength packet, which is data storing the voltage value of the received D-Ping, to the power transmission device 100 (F503).
- the power transmission device 100 By receiving the Signal Strength packet from the power transmission device 101 that has received the D-Ping, the power transmission device 100 recognizes that the object detected in the Selection phase is the power reception device.
- the power transmission device 100 Upon receiving the Signal Strength packet, the power transmission device 100 transitions to the I & C phase.
- the power receiving device 101 transmits data containing an ID including version information and device identification information of the WPC standard to which the power receiving device 101 complies (F504). Further, the power receiving device 101 transmits a Configuration packet including information indicating the maximum value of the power supplied by the power receiving unit 302 to the load (charging unit 306) to the power transmission device 100 (F505). By receiving the ID and the Configuration packet, the power transmission device 100 determines whether the power receiving device 101 is a version corresponding to the WPC standard to which it complies, and transmits ACK.
- the power transmission device 100 responds with an ACK (F506) when it determines that the power receiving device 101 supports an extended protocol (including processing in the negotiation phase described later) of WPC standard v1.2 or later.
- the power receiving device 101 transitions to the Negotiation phase in which the power to be transmitted and received is negotiated.
- the power receiving device 101 transmits FOD Status data to the power transmission device 100 (F507).
- the FOD Status data is expressed as FOD (Q).
- the power transmission device 100 detects foreign matter based on the Q value stored in the received FOD (Q) and the Q value measured by the Q value measurement, and determines that there is a high possibility that there is no foreign matter. It is transmitted to the power receiving device (F508).
- the power receiving device When the power receiving device receives the ACK, it is data inquiring about the capacity of the power transmission device 100, and transmits a General Request (Capabley) packet, which is one of the General Requests defined by the WPC standard (F535).
- the General Request (Capabley) packet is referred to as a GRQ (CAP) packet.
- the power transmission device 100 receives the GRQ (CAP) packet, it transmits a capacity packet (hereinafter referred to as CAP) containing the capability information to which the power transmission device 100 corresponds (hereinafter referred to as CAP) (F536).
- the power receiving device 101 negotiates with the Guaranteed Power (hereinafter referred to as GP), which is the maximum value of the power value required to receive power.
- the Guaranteed Power represents the amount of power that can be used by the power receiving device 101, which has been agreed in negotiations with the power transmitting device 100. That is, the GP is the maximum value of the electric power (the electric power consumed by the charging unit 306) that can be used to supply the load of the power receiving device 101.
- the negotiation is realized by transmitting to the power transmission device 100 a packet containing the value of the Guaranteed Power requested by the power receiving device among the Special Request packets specified in the WPC standard (F509).
- the data is expressed as an SRQ (GP) packet.
- the power transmission device 100 responds to the SRQ (GP) packet in consideration of its own power transmission capacity and the like.
- the power transmission device 100 determines that the Guaranteed Power is acceptable, it transmits an ACK indicating that the request has been accepted (F510).
- the power receiving device 101 transmits an SRQ (EN) requesting the end of the negotiation (End Negotiation) to the power transmission device in the Specific Request (F511).
- the power transmission device 100 transmits an ACK to the SRQ (EN) packet (F512), terminates the negotiation, and transitions to the calibration phase for creating a standard for performing foreign matter detection based on the power loss method.
- the foreign matter detection is a process of determining whether or not an object different from the power receiving device (hereinafter referred to as a foreign matter) exists in the power transmission range of the power transmission device 100, or whether or not there is a possibility that a foreign matter exists. Is.
- the power receiving device 101 notifies the power transmitting device 100 of the received power value R1 when the power receiving device 101 receives D-Ping in a state where the power receiving unit 302 and the load (battery 307) are not connected.
- the power receiving device 100 transmits a Received Power packet (mode 1) (hereinafter referred to as PR1) storing the received power value R1 to the power transmission device 100.
- PR1 Received Power packet
- the power transmission device 100 Upon receiving the RP1, the power transmission device 100 transmits an ACK to the power reception device 101 (F514).
- the power transmission device 100 measures its own power transmission power value T1 and calculates the difference ⁇ 1 between T1 and R1, which is a power loss.
- the power receiving device 101 is a Control Error packet (hereinafter referred to as CE) that requests the power transmission device 100 to increase or decrease the power receiving voltage in a state where the power receiving unit 302 and the load are connected. Is transmitted to the power transmission device 100.
- a code and a numerical value are stored in CE. If the sign of the numerical value stored in CE is positive, the received voltage is increased, if it is negative, the received voltage is decreased, and if the numerical value is zero, the received voltage is decreased. Means demanding to maintain.
- the power receiving device transmits CE (+) indicating that the receiving voltage is increased to the power transmission device 100 (F515).
- the power transmission device 100 When the power transmission device 100 receives CE (+), it changes the set value of the power transmission circuit and raises the power transmission voltage (F516). When the received power rises in response to CE (+), the power receiving device 100 supplies the received power to the charging unit 306, which is a load, and transmits an RP2 (Received Power packet (mode 2) (hereinafter referred to as RP2)). Transmission to 100 (F517).
- RP2 Receiveived Power packet (mode 2) (hereinafter referred to as RP2)
- Transmission to 100 F517).
- the RP2 stores the received power value R2 in a state where the power receiving device 101 supplies the output of the power receiving unit 302 to the load (battery 307).
- the power transmission device 100 When the power transmission device 100 receives the RP2, it transmits an ACK to the power reception device (F514). At this time, the power transmission device 100 measures its own power transmission power value T2 and calculates the difference ⁇ 2 between T2 and R2, which is a power loss. The power transmission device 100 is based on the power loss ⁇ 1 when the power consumption of the load is 0 without connecting the power receiving unit 302 and the load, and the power loss ⁇ 2 when the power consumption of the load is not 0 by connecting the power receiving unit 302 and the load. , Performs foreign matter detection based on power loss.
- the power transmission device 100 can predict the power loss in a state where there is no foreign matter at an arbitrary received power value from ⁇ 1 and ⁇ 2, and detect the foreign matter based on the actually received received power value and the transmitted power value. ..
- the power transmission device 100 transmits an ACK to the RP2, the power transmission device 100 transitions to the Power Transfer phase.
- the power transmission device 100 transmits power capable of receiving a maximum of 15 watts negotiated by the power receiving device in the Negotiation phase.
- the power receiving device 101 periodically transmits RP0 (Received Power packet (mode0) (hereinafter referred to as RP0) storing the CE and the current received power value) to the power transmission device 100 (F519, F520). ).
- RP0 Received Power packet
- the power transmission device 100 predicts the power loss in any received power from the above ⁇ 1 and ⁇ 2 and detects the foreign matter. As a result of the foreign matter detection, the power transmission device 100 may have no foreign matter. If it is determined to be high, ACK is transmitted to the power receiving device (F521). Here, if it is determined that there is a high possibility that a foreign substance is present, the power transmission device 100 transmits NAK to the power receiving device.
- the power receiving device 101 transmits an EPT (End Power Transfer) packet requesting the power transmission device 100 to stop power transmission (F522).
- EPT End Power Transfer
- the first power transmission circuit 203 and the second power transmission circuit 205 included in the power transmission device 100 in the present embodiment can each perform the processing shown in FIG. Although some processes are omitted in FIG. 6 for the sake of brevity, it is assumed that the same processes as those shown in FIG. 5 are actually executed.
- the first power transmission circuit 203 and the second power transmission circuit 205 each use the power transmission coil 209 to which they are connected to detect the power receiving device mounted in the power transmission range of the power transmission device 100. -Transmitting Ping intermittently (F541).
- the control method of A-Ping of this embodiment will be described later.
- the first power receiving device 101a is placed in the vicinity of the power transmission coil 209 to which the first power transmission circuit 203 is connected, the first power receiving device 203 performs D-Ping to the first power receiving device 101a.
- Power is transmitted (F542, 543).
- the first power transmission circuit 203 performs the above-mentioned control communication, transitions to the Power Transfer phase, and transmits power for charging to the first power receiving device 101a (F544).
- the second power transmission circuit 205 shall continue to transmit A-Ping (F545).
- the second power receiving device 101b when the second power receiving device 101b is placed in the vicinity of the power transmission coil 209 to which the second power transmission circuit 205 is connected, the second power receiving device 205 transmits D-Ping to the second power receiving device 101b. (546). Further, the second power transmission circuit 205 performs the above-mentioned control communication, transitions to the Power Transfer phase, and transmits power for charging to the second power receiving device 101b (F547). By the process described above, the power transmission device 100 can charge a plurality of power receiving devices at the same time.
- the two power transmission coils “interfere" they are as follows. That is, when the voltage / current amplitude fluctuation or frequency fluctuation of the modulation signal transmitted / received from one of the two transmission coils is observed in the other transmission coil, or the observed level is larger than a predetermined value and the other modulation signal is communicated. This is a case where the unit affects the demodulation performance when demodulating.
- the presence or absence of interference may be expressed based on the high frequency voltage or high frequency current applied to one of the two electromagnetically coupled (that is, the coupling coefficient is not zero) power transmission coil. That is, if the fluctuation of the high-frequency voltage or high-frequency current applied to one power transmission coil is not induced in the other power transmission coil, or if the induced level is less than a predetermined value, it is regarded as "no interference", and if not, it is regarded as “no interference”. It may be "interfering".
- the above-mentioned interference can occur, for example, when the first power transmission circuit 203 and the second power transmission circuit 205 simultaneously perform control communication or power transmission.
- a method of shifting the timing at which the first power transmission circuit 203 and the second power transmission circuit 205 perform control communication or power transmission may be used.
- a method of outputting A-Ping using a plurality of power transmission coils to perform object detection so as not to cause interference will be described. According to this method, since the A-Ping is output from the power transmission coils at different positions at the same time, the object can be detected efficiently in a short time.
- the degree of interference depends on the positional relationship between the two power transmission coils. In the present embodiment, if the two power transmission coils are separated by a predetermined distance D or more, the two power transmission coils do not interfere with each other. Now, it is assumed that the distance 412 between the power transmission coil 400 and the power transmission coil 411 shown in FIG. 4D is D. In this case, it can be said that the power transmission coil 400 and the power transmission coil 411 do not interfere with each other. Further, since the power transmission coil 400 and the power transmission coil 410 and the power transmission coil 401 and the power transmission coil 410 overlap each other and are not separated by a distance D or more, it can be said that they are power transmission coils that interfere with each other.
- the predetermined distance D is set in advance, for example, by measuring the distance between the power transmission coils that do not cause interference. For example, a voltage or current is applied to a predetermined power transmission coil among a plurality of power transmission coils, and the fluctuation of the voltage or current in the other power transmission coils at this time is measured. By this measurement, if a power transmission coil in which fluctuation does not occur or the fluctuation is equal to or less than a predetermined amount is specified and the distance to the predetermined power transmission coil is measured, the distance D in which interference does not occur can be obtained.
- the amplitude or frequency of the voltage or current applied to a predetermined transmission coil among the plurality of transmission coils is varied, and the fluctuation of the amplitude or frequency of the voltage or current in the other transmission coils at this time is measured.
- the distance D in which interference does not occur can be obtained.
- the predetermined value used for determining the presence or absence of interference and the predetermined distance D may be specified by the WPC standard.
- the predetermined distance D at which interference does not occur can be a different value depending on the definition of the distance between the power transmission coils.
- the predetermined distance D can be a different value depending on whether the distance between the power transmission coils is the distance between the reference points (for example, the center of gravity) of the power transmission coils and the shortest distance between the power transmission coils. Further, it may be arranged not only on a two-dimensional plane as shown in FIG. 4 but also in a three-dimensional space (for example, in the height direction). In this embodiment, under any condition, a predetermined distance D in which interference does not occur can be acquired by the same method, and the control described later can be carried out.
- the power transmission device 100 in the present embodiment transmits power at a predetermined distance D or more so as not to interfere with each other when selecting the power transmission coils connected to the first power transmission circuit 203 and the second power transmission circuit 205. It works like selecting a coil. As a result, even in the case of power transmission using a plurality of power transmission coils, appropriate power transmission can be performed.
- a specific predetermined distance D it is also possible to use a method in which a specific predetermined distance D is not determined. Specifically, it suffices to identify another power transmission coil that causes interference due to power transmission to one power transmission coil. That is, another power transmission coil that interferes with the power transmission to a certain power transmission coil, or another power transmission coil that does not interfere with the power transmission coil may be specified in advance, and the specified result may be retained. Based on this specific result, when selecting a certain power transmission coil, the power transmission coil specified as not interfering is selected. It may be operated using those selected transmission coils.
- FIG. 7 is a flowchart for explaining the process executed by the power transmission device 100 in the present embodiment.
- FIG. 8 is a sequence diagram showing a process executed by the power transmission device 100 in the present embodiment.
- the control unit 201 of the power transmission device 100 executes a control program stored in the memory 207, calculates and processes information, and controls each hardware. Can be realized by.
- the control unit 201 When the power of the power transmission device 100 is turned on (S601), the control unit 201 performs a process of selecting a power transmission coil to be connected to the first power transmission circuit 203 and the second power transmission circuit 205 from the power transmission coil group 210. At this time, the process changes depending on whether or not the power transmission device 100 is already performing the power transmission process for charging (S602). Here, since the power transmission device 100 has just been turned on, it is assumed that the power transmission process has not been performed, and the process proceeds to S603. The control unit 201 selects a coil that does not cause interference even if the first power transmission circuit 203 and the second power transmission circuit 205 are used at the same time.
- the control unit 201 determines the combination of the power transmission coils 400 and the power transmission coil 411 shown in FIG. 4D, which are separated from each other by a distance D or more.
- the control unit 201 uses a combination of power transmission coils (400, 411), (401, 409), (402, 404), (403, 407), in which interference does not occur in the power transmission coil group 210 shown in FIG. 4C. (405, 406), (408, 410). Note that this combination example is only one example, and other combinations may be determined.
- the selection unit 208 connects two power transmission coils having a positional relationship that do not interfere with each other to the first power transmission circuit 203 and the second power transmission circuit 205, respectively, according to the combination determined by the control unit 201 (S603).
- the power transmission device 100 waits for the power receiving device to be mounted on the power transmission device 100 (S605).
- the control of A-Ping will be described in detail with reference to FIG.
- the selection unit 208 first connects the first power transmission circuit 203 and the coil 400, and the second power transmission circuit 205 and the coil 411 based on the determined combination of the power transmission coils. Further, the control unit 201 performs an object detection process by simultaneously outputting A-Ping from the coil 400 and the coil 411 (F701). Since the power transmission coil 400 and the power transmission coil 411 are in a positional relationship that does not interfere with each other, even if the first power transmission circuit 203 and the second power transmission circuit 205 are controlled to transmit A-Ping at the same time, the power transmission coils interfere with each other.
- the timing and period of output of A-Ping from each of the two power transmission coils may or may not match.
- the periods during which A-Ping is output from each of the two power transmission coils may overlap at least for a part of the period.
- a method may be used in which the periods during which A-Ping is output from each of the plurality of power transmission coils do not overlap.
- the selection unit 208 next connects the first power transmission circuit 203 and the coil 401, and the second power transmission circuit 205 and the coil 409, and performs detection processing of the power receiving device. In this way, the power transmission device 100 connects each of the first power transmission circuit 203 and the second power transmission circuit 205 to the power transmission coil based on the determined coil combination until the power reception device is detected, and performs object detection processing. conduct.
- F702 when the power receiving device is placed on the power transmission device 100, a change in voltage or current in the coil 400 of the power transmission device 100 transmitting A-Ping at that time is detected. Then, the power transmission device 100 transmits the D-Ping in the above-mentioned Ping phase. Then, by communication in the Ping phase, the power transmission device 100 identifies the object as the power reception device 101. In this way, the power receiving device 101 is detected (F703).
- the control unit 201 of the power transmission device 100 detects that the power receiving device is mounted (Yes in S506), the first power transmission circuit 203 performs power transmission processing through a plurality of phases specified by the WPC standard. (S606).
- the power transmission device 100 detects the placement of the power receiving device 101 via the power transmission coil 400 connected to the first power transmission circuit 203.
- the power transmission device 100 uses the power transmission coil 400 that has detected the power receiving device to transmit power for charging.
- the control unit 201 prohibits the use of a coil that causes interference with the power transmission coil (here, the power transmission coil 400) used for power transmission processing in the power transmission coil group 210.
- the power transmission coil not separated from the power transmission coil 400 by a distance D or more is (401, 402, 409, 410). Therefore, these coils are prohibited from being used while the power transmission coil 400 is in use (S607).
- the second power transmission circuit 205 since the second power transmission circuit 205 has not detected the mounting of the power receiving device (No in S608), by performing the processing after S602 again, the power transmission coil is selected from the coil group 210 and the power receiving device is mounted. Is detected. Since the first power transmission circuit 203 is already performing power transmission processing (Yes in S602), the second power transmission circuit 205 selects a power transmission coil other than the power transmission coil prohibited from use from the coil group 210, and of the power receiving device. The detection process is performed until the placement is detected (S610). That is, the second power transmission circuit 205 uses a power transmission coil having a positional relationship that does not interfere with the power transmission coil 400 used by the first power transmission circuit 203 for power transmission for charging, to mount a newly mounted power receiving device. To detect.
- the power transmission device 100 detects that the power receiving device is mounted on the power transmission coil 400 (F703), the power transmission coil 400 is used to start power transmission for charging (F704). Further, the power transmission device 100 prohibits the use of the power transmission coil that interferes with the power transmission coil 400 (F705).
- the power transmission device 100 connects a power transmission coil other than the prohibited power transmission coil and the second power transmission circuit 205 in order, and executes power transmission of A-Ping for detecting the power receiving device (F706).
- the power transmission process is carried out through a plurality of phases defined by the above-mentioned WPC standard (S606).
- the power transmission device 100 ends the control process for power transmission.
- the power transmission circuit that has completed the power transmission process such as receiving an EPT packet from the power receiving device, executes the processing after S602 again, detects a new power receiving device, and transmits power.
- the process shown in FIG. 7 shall be repeated until the power of the power transmission device 100 is turned off.
- A-Ping is not output at the same time from two power transmission coils arranged at positions closer to each other than a position separated by a predetermined distance from the plurality of power transmission coils.
- the power transmission device 100 can appropriately detect and transmit power even if a plurality of power receiving devices are mounted at any place on the power transmission device 100.
- a coil different from the power transmission coil that detects an object (power receiving device) may be used to transmit power for charging.
- the power transmission circuit different from the power transmission circuit used for charging uses a power transmission coil that does not interfere with the power transmission coil that performs power transmission for charging, so that the A-Ping is transmitted. That is, a power transmission coil that does not interfere with the power transmission coil used for power transmission for charging may be specified, and the A-Ping may be transmitted using the power transmission coil.
- the method described in this embodiment can be applied even when there are three or more power transmission circuits.
- the power transmission device 100 when the power transmission device 100 has three power transmission circuits of a third power transmission circuit (not shown) in addition to the first power transmission circuit 203 and the second power transmission circuit 205, the power transmission device 100 performs the following processing. .. That is, when the control unit 201 of the power transmission device 100 outputs a signal for object detection using each power transmission circuit, the three power transmission coils 209 connected to each power transmission circuit have a predetermined distance D or more from each other. Make sure that the ones located at a distance are used. In the example of the power transmission coil group 210 shown in FIG.
- the power transmission coils 400, 403, and 411 are selected as the three power transmission coils. Since these three power transmission coils are separated from each other by a distance D or more, interference does not occur even if A-Ping is transmitted at the same time.
- the power transmission device 100 can prevent mutual interference even if the A-Ping is output from the three power transmission coils 209. The same applies when there are four or more power transmission circuits.
- the power transmission capacities of the first power transmission circuit 203 and the second power transmission circuit 205 may be the same or different.
- control when the power transmission capacities of a plurality of power transmission circuits included in the power transmission device are different will be described.
- the power transmission process may be performed by a power transmission circuit in which the power receiving device cannot sufficiently transmit the power that can be received (the power transmission capacity is low).
- the power transmission capacity is low.
- appropriate power transmission may not be performed.
- sufficient power can be supplied to the power receiving device by determining whether the power transmission circuit will be used for power transmission based on the power transmission capacity of the power transmission circuit and the power receiving capacity of the power receiving device. I will explain how to do this.
- the same names and reference numerals are used for the same configurations as those in the first embodiment.
- FIG. 9A is obtained by adding the process of switching the power transmission circuit described in the present embodiment to the process shown in FIG. In F505, when the power transmission device 100 acquires a Configuration packet from the power receiving device 101, the power transmitting device 100 acquires the power receiving capacity of the power receiving device 101 from the acquired packet.
- the power receiving capacity referred to here is the power that can be received by the power receiving device 101 based on the maximum value of the power supplied to the load (charging unit 306) by the power receiving unit 302 of the power receiving device 101, and specifically, WPC.
- the power transmission device 100 executes a switching process based on the maximum power (power transmission capacity) that can be transmitted by itself for charging the power reception device and the power reception capacity of the acquired power reception device 101 (F826). This switching process may be executed before transitioning to the Power Transfer phase.
- FIG. 10 is a processing flow of a power transmission circuit switching process of the power transmission device according to the present embodiment.
- the process shown in FIG. 10 is performed in F826 of FIG.
- the power transmission device 100 detects the power reception device 101 by the first power transmission circuit 203 and acquires the Configuration packet from the power reception device 101.
- the power transmission device 100 determines whether another power transmission circuit having a higher power transmission capacity than the first power transmission circuit 203 that performs control communication with the power reception device can be used for power transmission (S901). That is, the power transmission device 100 determines whether or not there is a power transmission circuit that has a higher power transmission capacity than the first power transmission circuit 203 and has not yet transmitted power to another power receiving device.
- the second power transmission circuit 205 has a higher power transmission capacity than the first power transmission circuit 203 and does not transmit power.
- the power transmission circuit performing control communication with the power receiving device is the second power transmission circuit, there is no power transmission circuit having a higher power transmission capacity than the second power transmission circuit in the first place, so the determination in S901 is No.
- the power transmission device 100 determines whether or not the power transmission capacity of the power transmission circuit currently performing control communication with the power reception device is lower than the power reception capacity of the power reception device. (S902). Here, it is assumed that the power transmission capacity is lower than the power reception capacity when the power transmission device 100 cannot perform power transmission satisfying the Maximus Power included in the Configuration packet.
- the power transmission device 100 switches the first power transmission circuit 203 that is performing control communication with the power reception device 101 to another power transmission circuit having a higher power transmission capacity (S903). ..
- the power transmission device 100 uses the selection unit 208 to switch the connection of the power transmission coil that performs control communication with the power reception device 101 from the first power transmission circuit 203 to the second power transmission circuit 205.
- the process is terminated.
- the power transmission device 100 has another power transmission circuit having a lower power transmission capacity, and determines whether or not the other power transmission circuit can be used (S906). If another transmission circuit with a lower transmission capacity is available (Yes in S906), the process proceeds to S904. On the other hand, if another transmission circuit having a lower transmission capacity cannot be used, the process is terminated without switching the transmission circuit.
- the power transmission device 100 determines whether or not the power transmission capacity of another power transmission circuit having a lower power transmission capacity is equal to or higher than the power reception capacity of the power reception device (S904).
- the power transmission device 100 determines whether or not the maximum power that can be transmitted by the other power transmission circuit is equal to or greater than the power that the power receiving device can receive.
- the first power transmission device 100 switches the connection of the power transmission coil performing control communication with the power reception device to another power transmission circuit having a lower power transmission capacity (S905). ). If it is lower than the power receiving capacity, the process ends.
- S905 power transmission capacity
- the process ends.
- the processing of the power transmission device of the present embodiment will be described using a specific example.
- the first power receiving device 101a having a power receiving capacity of 60w is placed in the power transmission device 100 having a power transmission capacity of 15w of the first power transmission circuit and a power transmission capacity of 60w of the second power transmission circuit, it is sufficient for the power receiving device.
- a method of supplying power will be described.
- the power transmission device 100 transmits A-Ping via the first power transmission circuit 203 in F500 of FIG. 9A.
- the first power transmitting device 100 and the first power receiving device 101a execute the sequences F509 to F506.
- the first power transmission device 100 can know that the power reception capacity of the first power reception device 101a is 60w from the value of the maximum power reception power included in the Configuration packet. Since the power transmission device 100 transmits power via the first power transmission circuit 203, it cannot supply sufficient power to the first power receiving device 101a. Therefore, the first power transmission device 100 performs the power transmission circuit switching process F826. In S901 of FIG. 10, the power transmission device 100 has a second power transmission circuit 205 having a power transmission capacity of 60 w, so that the process proceeds to S902.
- the power transmission device 100 advances the process to S903 because the power transmission capacity of the first power transmission circuit 203 currently transmitting power is 60 w or less, which is the power reception capacity of the power reception device.
- the power transmission device 100 stops power transmission and switches the power transmission circuit that transmits power to the first power receiving device 101a to the second power transmission circuit 205.
- the power transmission device 100 uses the second power transmission circuit 205 to perform the processing after F507. Further, since the first power transmission circuit 203 does not communicate with the power receiving device, A-Ping for detecting a new power receiving device is transmitted.
- the power receiving device in a power transmission device having multiple power transmission circuits with different capacities, by switching the power transmission circuit that transmits power to the power receiving device based on the power reception capacity of the power receiving device and the power transmission capacity of the power transmission circuit, the power receiving device can be used. It becomes possible to supply sufficient power.
- FIG. 9B is a sequence diagram for explaining the operation of each power transmission circuit and the processing when a second power receiving device is mounted.
- the same processes as those shown in FIGS. 5 and 9A are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
- the first power transmission circuit 203 detects the placement of the power receiving device 101a (F542), the first power transmission circuit 203 transmits D-Ping to the power receiving device 101a and performs control communication (F543).
- the first power transmission circuit 203 acquires the Configuration packet from the first power receiving device 101a (F505), the first power transmission circuit 203 transmits an ACK to the first power receiving device 101a (F506), and performs the power transmission circuit switching process shown in FIG. 10 (F826). .. As a result, the subsequent processing is performed by the second power transmission circuit 205.
- the second power transmission circuit 205 performs the processing after F507 in FIG. 9A, and transmits power for charging to the first power receiving device 101a (F827). Since the power transmission device 100 has already acquired the information regarding the first power receiving device 101a via the first power transmission circuit 203, the second power transmission circuit 205 processes the power transmission without acquiring the information such as the Configuration packet again. It can be performed. On the other hand, the first power transmission circuit 203 transmits power of A-Ping in order to detect the placement of a new power receiving device (F828). Here, when the first power transmission circuit 203 detects that the second power receiving device 101b is newly mounted, it transmits D-Ping to the second power receiving device 101b to perform control communication (F829) and for charging. (F830).
- the power receiving capacity of the first power receiving device 101a is 15w. It is assumed that the device has been placed.
- the first power transmission device 100 sends A-Ping in F541 via the first power transmission circuit 203.
- the first power transmitting device 100 acquires a Configuration packet from the first power receiving device 101a in F506, and it can be known that the power receiving capacity of the first power receiving device 101a is 5w. ..
- the first power transmission device 100 performs the power transmission circuit switching process shown in FIG. 10 (F826).
- the power transmission device in S901, there is no other power transmission circuit having a high power transmission capacity, so that the process proceeds to S906.
- the power transmission device 100 since the power transmission device 100 can use another power transmission circuit (second power transmission circuit 205) having a power transmission capacity lower than that of the power transmission circuit performing control communication, the process proceeds to S904.
- the power transmission device 100 advances the process to S905 because the power transmission capacity of the other power transmission circuit is equal to or higher than the power reception capacity of the power reception device.
- the power transmission device switches the power transmission circuit that transmits power to the first power receiving device 101a to the second power transmission circuit 205.
- the first power transmission device 100 sends A-Ping in F828 via the first power transmission circuit 203. After that, when the second power receiving device 101b having a power receiving capacity of 15w is mounted, D-Ping is transmitted to the second power receiving device 101b (F829), and power transmission for charging is started (F830).
- the second power transmission circuit 205 acquires a Configuration packet from the second power receiving device 101b after F828, and performs switching processing in the same manner.
- the power transmission device 100 already knows that power transmission is performed by the first power transmission circuit 203 and that there is no usable power transmission circuit other than the second power transmission circuit 205, the switching process may be omitted.
- the power transmission device 100 can supply sufficient power to the newly mounted second power receiving device 101b. In this way, in a power transmission device having multiple power transmission circuits with different capacities, sufficient power is supplied by switching the power transmission circuit that transmits power to the power reception device based on the power reception capacity of the power receiving device and the power transmission capacity of the power transmission circuit. It will be possible to do.
- the power transmission circuit is switched by using the selection unit 208 so that the power transmission does not stop, but other methods may be used. For example, the power transmission device 100 transmits an EPT to the first power receiving device 101a, stops power transmission, switches the power transmission circuit using the selection unit 208, and resumes processing from A-Ping.
- the power transmission device 100 may perform a switching process before responding with ACK.
- the determination of switching of the power transmission circuit is performed based on the information included in the Configuration packet acquired by the power transmission device 100 in the I & C phase, but the present invention is not limited to this.
- the power transmission device 100 may be configured to determine switching of the power transmission circuit based on the GP information acquired from the power receiving device 101 in the Negotiation phase, for example.
- the power transmission device 100 compares the power that can be transmitted by the power transmission circuit with the power represented by the GP included in the SRQ (GP) packet acquired from the power reception device 101, and determines the switching of the power transmission circuit.
- the power transmission device 100 When the power transmission device 100 cannot transmit the power corresponding to the GP, the power transmission device 100 switches to a power transmission circuit having a higher power transmission capacity (Yes, S903 in S902 in FIG. 10). Further, when the power that can be transmitted by another power transmission circuit having a lower power transmission capacity is larger than that of the GP, the power transmission circuit 100 switches to another power transmission circuit having a lower power transmission capacity (Yes, S905 in S904 of FIG. 10). .. In this case, in the sequence of FIG. 9A, the power transmission device 100 performs the switching process after acquiring the SRQ (GP) packet at F511 or after transmitting ACK as a response to the SRQ (GP) packet at F512.
- the power transmission device 100 may perform a power transmission circuit switching process based on the changed GP.
- the power transmission device 100 and the power reception device 101 can be configured so that the GP can be changed by performing renegotiation.
- the power transmission device 100 switches to a power transmission circuit having a higher power transmission capacity when the power corresponding to the GP determined by renegotiation cannot be transmitted.
- the power transmission circuit during power transmission cannot supply sufficient power, it becomes possible to supply sufficient power by switching the power transmission circuit.
- the power transmission device 100 switches to another power transmission circuit having a lower power transmission capacity when the power that can be transmitted by another power transmission circuit having a lower power transmission capacity is larger than the power corresponding to the GP determined by renegotiation.
- the power transmission device 100 can effectively utilize the power transmission capacity of the power transmission circuit.
- the power transmission device 100 may switch the power transmission circuit based on the information included in the SRQ packet acquired in the Negotiation phase after the power transmission circuit to be used for power transmission is determined in the I & C phase. Further, the power transmission device 100 may further switch the power transmission circuit based on the information acquired in the renegotiation.
- the power receiving capacity of the power receiving device is the value of the maximum received power or GP, but it is not limited to this.
- the power receiving capacity of the power receiving device may be acquired based on the identification number of the power receiving device, the information capable of specifying the type of the power receiving device, the information of the version of the WPC, and the like, and the power transmission circuit switching process may be performed.
- the power transmission device can identify the power receiving device that has transmitted power in the past based on the identification number of the power receiving device, and can determine the power transmission circuit to be used according to the past power transmission record.
- the power transmission device can specify the type of the power receiving device and switch the power transmission device between the case where the power receiving device is a smartphone and the case where the power receiving device is a PC.
- the type of the power receiving device described here is an example, and a power receiving device of a type other than the above may be used. Further, the switching process may be performed based on an arbitrary number of information among the above-mentioned information acquired from the power receiving device.
- the method described in this embodiment can be applied even if the power transmission device does not have a plurality of power transmission coils as shown in FIGS. 2 and 4. That is, the present embodiment is applicable to a power transmission device having a plurality of power transmission circuits having different power transmission capacities. For example, it may be a power transmission device capable of connecting a plurality of power transmission circuits having different power transmission capacities to one power transmission coil. Further, the method of the present embodiment is applicable to a power transmission device having a plurality of power transmission circuits including at least two power transmission circuits having different power transmission capacities. For example, even in a power transmission device having two or more power transmission circuits, power transmission using an appropriate power transmission circuit can be performed by applying the process shown in FIG.
- the power transmission device in the present embodiment determines whether or not power transmission is being performed to the power receiving device, and if power transmission is in progress, the transmission of A-Ping in the power transmission coil is stopped, and the physical quantity in the object detection coil is stopped. The object is detected based on the change of (physical parameter). Then, A-Ping is transmitted from each power transmission coil only when an object is detected by the object detection coil. As a result, by suppressing the transmission of unnecessary A-Ping, it is possible to detect the installation of a new power receiving device while reducing the adverse effect on the existing power transmission due to the generation of radiation noise. In addition, unnecessary power consumption can be suppressed.
- FIG. 11 is a diagram for explaining the configuration of the power transmission device 200 in the present embodiment.
- the power transmission device 200 further comprises an object detection coil 211 configured to cover the entire power transmission range of the power transmission coil group 210.
- FIG. 11B shows a configuration example of the object detection coil.
- the object detection coil 211 is, for example, a coil configured to surround the transmission coil group 210 shown in FIG. 4C. That is, the area where the object posting coil 211 can transmit power includes the area where the power transmission coil group 210 can transmit power.
- the shape of the object detection coil 211 is not limited to FIG. 11B.
- FIG. 12 shows a flowchart of the process executed by the power transmission device 200.
- This process can be realized, for example, by executing a program read from the memory 207 by the control unit 201 of the power transmission device.
- at least a part of the following procedure may be realized by hardware.
- the hardware in this case can be realized, for example, by automatically generating a dedicated circuit using a gate array circuit such as FPGA from a program for realizing each processing step by using a predetermined compiler.
- the user of the power transmission device 200 in response to the power of the power transmission device 200 being turned on, the user of the power transmission device 200 inputs an instruction to start the contactless charging application, or the power transmission device 200 is a commercial power source. Can be performed depending on being connected to and receiving power. Further, this process may be started by another trigger.
- the power transmission device 200 executes this process using a plurality of power transmission coils 209, but one of them may be sequentially selected and executed, and the plurality or all of the power transmission coils may be used in parallel. And execute it.
- one or more power receiving devices are mounted on the power transmission device 200 (for example, on a charging stand (mounting surface) configured in the power transmission device 200 so as to be close to a plurality of power transmission coils). However, it is not limited to this. It may be assumed that one or more power receiving devices exist, for example, within the power transmission range of the power transmission device 200.
- the power transmission device 200 determines whether or not power is being transmitted to the power receiving device (S1001). If the power is being transmitted to the power receiving device (Yes in S1001), the process proceeds to S1002, and if the power is not being transmitted to the power receiving device (No in S1001), the process proceeds to S1005. Next, in S1002, the power transmission device 200 transmits an object detection signal from the object detection coil 211, and the process proceeds to S1003. At this time, in order to detect an object during a predetermined time length such as 1 second, the power transmission device 200 transmits A-Ping as an object detection signal once per second from the object detection coil 211. ..
- the object detection signal may be A-Ping of the WPC standard, but may be another signal.
- the power transmission device 200 calculates the amount of change in the physical quantity in the object detection coil 211, and the process proceeds to S1004.
- the amount of change in the physical quantity can be calculated by measuring the current value of the object detection coil 211 caused by the change in the state of the object detection coil 211 and obtaining the difference from the previously measured value. Not limited to this. For example, it may be the difference in the voltage value applied to the object detection coil 211, the shift amount of the resonance frequency of the object detection coil 211, or the difference in the characteristic impedance of the object detection coil 211.
- the control unit 201 of the power transmission device 200 can detect that a new power receiving device may be installed based on this change.
- the current, voltage, resonance frequency, and the like in the coil change because the magnetic flux in the coil changes or the characteristic impedance changes due to the change in the state in the object detection coil 211.
- the power transmission device 200 determines whether or not the amount of change in the physical quantity calculated by the object detection coil 211 is equal to or greater than the threshold value, that is, whether or not a new power receiving device may be mounted. ..
- the process proceeds to S1005, and when the change amount of the physical quantity is less than the threshold value (No in S1004), the process returns to S1001.
- the amount of change in the physical quantity is equal to or greater than the threshold value, it means that the object is newly placed on the power transmission device 200.
- the power transmission device 200 starts the process specified as the Selection phase of the WPC standard described above.
- the power transmission device 200 sequentially transmits A-Ping from the power transmission coil 209, and detects the position of an object existing within the power transmission range.
- the power transmission device 200 needs to transmit A-Ping from each of the plurality of power transmission coils 209 per second. .. Therefore, the power transmission device 200 in this case sequentially transmits A-Ping from the plurality of power transmission coils 209 every (1 / N) seconds (N is the number of power transmission coils 209).
- the power transmission device 200 When the power transmission device 200 detects an object within the power transmission range, it shifts to the Ping phase of the WPC standard, and transmits D-Ping using the power transmission coil 209 that has detected the object. When a predetermined response to the D-Ping is received, the power transmission device 200 determines that the detected object is the power receiving device and the power receiving device is mounted on the target power transmission coil, and stores the detected object (S1006). When the power transmission device 200 detects that the power receiving device is mounted, it shifts to the I & C phase of the WPC standard described above, and acquires the identifier information and the capability information of the power receiving device (S1007).
- the power transmission device 200 shifts to the Negotiation phase of the WPC standard described above, and determines the GP value with the power receiving device (S1008). After the GP is determined, the power transmission device 200 shifts to the calibration phase of the WPC standard described above.
- the power receiving device notifies the power transmission device 200 of a predetermined received power value (received power value in the light load state / received power value in the maximum load state), and the power transmission device 200 efficiently transmits power. Make adjustments.
- the power transmission device 200 shifts to the Power Transfer phase of the WPC standard described above, controls for continuation of power transmission, stop of power transmission due to an error or full charge (S1010), and the process returns to S1001.
- the power transmission device 100 ends the process.
- the process for detecting the object in the power transmission coil that is, the above-mentioned WPC standard Selection. Do not start the process specified as a phase. As a result, it is possible to reduce the adverse effect on the existing power transmission due to the generation of radiation noise. In addition, unnecessary power consumption can be suppressed.
- the operation sequence of the power transmission device 200 will be described with reference to FIGS. 13 and 14.
- the power transmission device 200 has three power transmission coils 209a to 209c and an object detection coil 211 as shown in FIG. 14A.
- the power receiving device is not mounted on the power transmission device 200, and the power transmission device 200 has sufficient power transmission capacity to execute power transmission at the GP required by the power transmission device. do.
- the threshold value for the amount of change in the physical quantity calculated by the object detection coil is set in advance in the power transmission device 200 as a predetermined value.
- the threshold value may be set by an input operation by the user or the like.
- the expression that the power receiving device is mounted on the power transmission coil 209 of the power transmission device 200 includes the following cases. That is, the fact that the power receiving device is mounted means that the power receiving device is mounted on the charging stand (mounting surface) configured in the vicinity of the power transmission coil 209, or that the power receiving device is mounted in the vicinity of the power transmission coil 209 (power transmission). It is synonymous with arranging the power receiving device in the possible range).
- the power transmission device 200 detects the placement of the first power receiving device 101a and starts power transmission. At this time, when the power transmission device 200 starts power transmission to the first power receiving device 101a, the transmission of A-Ping in the power transmission coil 209 is stopped, and the object detection by the transmission of the object detection signal in the object detection coil 211 is performed. To start. Then, when the second power receiving device 101b is mounted, the physical quantity changes due to the change in the state of the object detection coil 211, and the difference becomes equal to or more than the threshold value. judge. The power transmission device 200 restarts the transmission of the A-Ping in the power transmission coil 209, detects the placement of the second power receiving device 101b, and starts power transmission. After that, the power transmission device 200 stops the transmission of the A-Ping in the power transmission coil 209 again, and restarts the object detection by transmitting the object detection signal in the object detection coil 211.
- the power transmission coils 209a to 209c wait for an object to be placed by sequentially transmitting A-Ping (No, F1101 in S1001). ).
- the power transmission device 200 detects that the A-Ping transmitted from the power transmission coil 209a is changed due to the mounting of the first power receiving device 300, whereby an object is mounted (F1102, F1103, F1104).
- the first power receiving device 300 detects that the first power receiving device 300 itself is mounted on the power transmission device 200 (near the power transmission coil 209a) by the subsequent D-Ping (F1105, F1106). Further, the power transmission device 200 detects that the mounted object is the power receiving device (first power receiving device 300) by the response of the D-Ping, and stores that the mounted object is mounted on the power transmission coil 209a (). S1005, S1006).
- the power transmission device 200 acquires identification information and capability information from the first power receiving device 300 by communication in the I & C phase (S1007, F1107).
- the power transmission device 200 and the first power receiving device 300 derive the calibration data by communication in the calibration phase (S1009, F1109).
- the power transmission device 200 executes power transmission to the first power receiving device 101a (S1010, F1110).
- the power transmission device since the power transmission device is transmitting power to the first power receiving device 300, the transmission of the A-Ping in the power transmission coil 209 is stopped, the object detection signal is transmitted from the object detection coil 211, and the amount of change in the physical quantity is increased. Is calculated (S1001 to 1003, F1111 to 1113). At this time, since the new power receiving device is not mounted and the calculated change amount of the physical quantity is less than the threshold value, it is determined that the new object is not detected. Further, the power transmission device 200 repeatedly executes transmission of the object detection signal and calculation of the change amount of the physical quantity at predetermined intervals (No in S1004, S1001 to 1003, F1112 to 1113).
- the power transmission device 200 determines that a new object has been detected because the calculated change amount of the physical quantity becomes equal to or more than the threshold value.
- the power transmission device 200 resumes transmission of A-Ping in 209b to 209c excluding the power transmission coil 209a during power transmission (Yes in S1004, F1114 to 1116).
- the power transmission device 200 detects that the A-Ping transmitted from the power transmission coil 209c is changed due to the placement of the second power reception device 101b, whereby the object is mounted on the power transmission coil 209c (). F1117, F1118).
- the power transmission device 200 is transmitting power to the first power receiving device 101a and the second power receiving device 101b, so that the object detection by A-Ping in the power transmission coil 209 is performed. Stop again. Further, the power transmission device 200 transmits an object detection signal from the object detection coil 211 and calculates the amount of change in the physical quantity (Yes in S1001, S1002 to 1003, F1125 to 1127).
- the power transmission device 200 stops the transmission of the A-Ping from each power transmission coil 209 and starts the object detection by the object detection coil. Then, the power transmission device 200 detects the power receiving device by transmitting an object detection signal (A-Ping) from each power transmission coil 209 based on the fact that the object is detected by using the object detection coil. At this time, the object detection coil is configured to cover the entire power transmission range of the power transmission coil group. Therefore, the number of times the object detection signal is transmitted from the object detection coil in a predetermined time length is less than the total number of times the A-Ping is transmitted from each transmission coil in the same predetermined time length.
- A-Ping object detection signal
- the power consumption can be relatively reduced as compared with the case where the A-Ping is transmitted from each transmission coil.
- the power transmission device when the power transmission device starts power transmission to the power receiving device, the transmission of A-Ping from each power transmission coil is stopped, and the object detection signal is transmitted from the object detection coil to change the physical quantity. Although it is calculated, it is not necessary to transmit the object detection signal. At this time, the power transmission device can calculate the amount of change in the physical quantity caused by the change in the state in the object detection coil caused by the electric power transmitted from the power transmission coil during power transmission. As a result, it is possible to further suppress the generation of radiation noise and the like and suppress unnecessary power consumption as compared with the case where the object detection signal is transmitted.
- the power transmission device 200 transmits an object detection signal from the object detection coil 211 even when the power is not being transmitted to the power receiving device (no power receiving device is mounted), and the change amount of the physical quantity is calculated. By doing so, object detection may be performed. As a result, unnecessary power consumption can be suppressed even when power is not being transmitted to the power receiving device.
- the power transmission device has a coil for object detection configured to cover the entire power transmission range of the power transmission coil group, but the present invention is not limited to this.
- the power transmission device 200 may select a specific power transmission coil 209 other than the power transmission coil 209 being transmitted, and transmit the A-Ping from the determined specific power transmission coil 209. As a result, it is possible to suppress the generation of radiation noise and the like and suppress unnecessary power consumption as compared with the case where A-Ping is sequentially transmitted from a plurality of power transmission coils. Further, in the case of this configuration, the power transmission device 200 does not have to have the object detection coil 211 that surrounds the power transmission coil group 210.
- the power transmission device has one object detection coil configured to cover the entire power transmission range of the power transmission coil group, but the present invention is not limited to this.
- the power transmission device 200 may have a plurality of objects detection coils. For example, a case where a plurality of object detection coils are arranged so as to include a region in which each power transmission circuit can transmit power (for example, the dedicated region 416 and the dedicated region 417 in FIG. 4) will be described. In this case, the power transmission device 200 starts object detection only by the object detection coil including the area where the power transmission circuit that is not transmitting power can transmit, and when the object is detected, the area included by the object detection coil. A-Ping can be transmitted only by the transmission coil of.
- FIG. 15 is a flowchart showing a process executed by the power transmission device 100.
- the flowchart shown in FIG. 15 can be realized by the control unit 201 of the power transmission device 100 executing a control program stored in the memory 207, calculating and processing information, and controlling each hardware.
- the process starts when the power of the power transmission device is turned on (S1301).
- the power transmission device 100 has a first power transmission coil used by the first power transmission circuit 203 for power transmission and a second power transmission used by the second power transmission circuit 205 for power transmission from the power transmission coil group 210 via the control unit 201.
- a coil is selected, and each power transmission circuit and each power transmission coil are connected (S1302).
- the power transmission device 100 selects a power transmission coil that does not cause mutual interference even when A-Ping is transmitted from the first power transmission circuit and the second power transmission circuit at the same time.
- the selection method at this time for example, the method described in the first embodiment may be used.
- the power transmission device 100 determines whether or not the power transmission circuit is transmitting power (S1303).
- the power transmission device since the power transmission device is immediately after the power is turned on, it is assumed that power transmission is not performed in any of the power transmission circuits (No in S1303).
- the power transmission device 100 transmits (transmits) the above-mentioned A-Ping from each power transmission coil connected to each power transmission circuit (S1304).
- the electric power of the A-Ping is smaller than the electric power transmitted at the time of transmission.
- the power transmission device 100 determines whether or not the power receiving device is mounted on the coil of the power transmission device (S1305).
- the power transmission device 100 detects that an object is mounted on the power transmission device by A-Ping
- the power transmission device 100 detects the placement of the power receiving device through the above-mentioned Selection phase, Ping phase, and I & C phase.
- the power transmission device performs power transmission processing on the power receiving device detected in S1305 through a plurality of phases defined by the above-mentioned WPC standard, and starts power transmission (S1306).
- the power transmission device 100 determines whether all the power transmission circuits of the power transmission device are used (S1307). When all are in use, the power transmission device 100 terminates control for power transmission. Although not shown in FIG. 15, the power transmission device 100 is used for charging until the power transmission stop command (EPT) is received from the power reception device, for example, when the battery of the power reception device is fully charged. Send electricity. Further, when the power transmission device 100 finishes the power transmission for charging, the power transmission device 100 re-executes the processes after S1303 in order to detect a new power receiving device. It is assumed that the processes after S1303 are repeatedly executed until the power of the power transmission device 100 is turned off. Further, even if the power receiving device is not detected by the elapse of the predetermined time in S1305, the process returns to S1303 after the elapse of the predetermined time.
- EPT power transmission stop command
- the first power transmission circuit 203 and the second power transmission circuit 205 are configured to be capable of transmitting power by using the first power transmission coil and the second power transmission coil, respectively.
- the reason for performing the control described here is as follows. That is, when the power transmission from the first power transmission coil and the transmission of the A-Ping which is the object detection signal from the second power transmission coil are performed at the same time, the small power transmission of the A-Ping is the power transmission of the large power. It may be disturbed by electric power. Therefore, the A-Ping transmitted from the second power transmission coil does not function properly as a detection signal, which may lead to erroneous detection of an object.
- the power transmission device 100 in the present embodiment suppresses the problem that the A-Ping is disturbed by performing the subsequent processing.
- the power transmission device 100 When it is determined in S1303 that the power transmission device is transmitting power (Yes in S1303), the power transmission device 100 temporarily interrupts the power transmission from the first power transmission circuit 203 and stops the power transmission. Then, during the period (moment) when the power transmission device 100 stops power transmission, a detection signal is transmitted from another power transmission coil that is not used for power transmission. Here, it is assumed that the second power transmission coil is not used for power transmission, and the detection signal is transmitted from the second power transmission coil. The power transmission device 100 suspends (instantaneously interrupts) power transmission from the first power transmission coil that is transmitting power for a predetermined period (S1308).
- the detection signal is transmitted from the second power transmission coil that is not transmitting power (S1309). That is, during the period in which the power transmission from the first power transmission circuit 203 that carries out power transmission is stopped, the A-Ping is transmitted by using the second power transmission circuit 205 that does not carry out power transmission. Then, the power transmission device 100 stops power transmission for a predetermined period and then restarts power transmission (S1310). At this time, it is necessary to prevent the A-Ping output by the second power transmission circuit 205 for object detection from overlapping with the power transmission performed by the first power transmission circuit 203.
- the period during which the power transmission from the first power transmission coil is stopped is controlled to be longer than the period during which the detection signal is transmitted from the second power transmission coil. Therefore, the predetermined period during which the power transmission is stopped is longer than the period for the second power transmission circuit 205 to detect the object.
- the detection signal transmitted from the second power transmission coil without overlapping the charging power transmitted from the first power transmission coil and the detection signal transmission transmitted from the second power transmission coil. Can be sent.
- the timing of stopping the power transmission for charging by the power transmission device 100 and the timing of transmitting the detection signal will be described.
- the case where the power transmission device 100 performs power transmission processing using two power transmission circuits and two power transmission coils connected to each of them has been described.
- the present embodiment is not limited to this, and the present embodiment can be applied to power transmission processing using more power transmission circuits and power transmission coils.
- the first power transmission circuit 203 uses the first power transmission coil to transmit power for charging.
- the second power transmission circuit 205 is sequentially connected to the second power transmission coil, the third power transmission coil, and the fourth power transmission coil, and A-Ping is transmitted from each power transmission coil.
- the first power transmission coil is used for power transmission, and power is transmitted to the power receiving device. Then, after the lapse of a predetermined time, the first power transmission circuit 203 stops (instantaneously interrupts) the power transmission from the first power transmission coil for a predetermined period at the first timing (S1308). Then, during the period when the power transmission is stopped, the second power transmission circuit 205 transmits the A-Ping using the second power transmission coil (S1309). The first power transmission circuit connected to the first power transmission coil momentarily interrupts power transmission for a predetermined period and then resumes power transmission (S1310).
- the first power transmission circuit 203 stops the power transmission from the first power transmission coil for a predetermined period at the second timing after the lapse of a predetermined time (S1305). (Instantaneous interruption) (S1308). Then, during the period when the power transmission is stopped, the second power transmission circuit 205 transmits the A-Ping using the third power transmission coil (S1309). Then, the first power transmission circuit 203 resumes power transmission after stopping power transmission for a predetermined period (S1310).
- the first power transmission circuit 203 stops the power transmission from the first power transmission coil for a predetermined period at the third timing after the lapse of a predetermined time (S1305). (Instantaneous interruption) (S1308). Then, during the period when the power transmission is stopped, the second power transmission circuit 205 transmits the A-Ping using the third power transmission coil (S1309). Then, the first power transmission circuit 203 resumes power transmission after stopping power transmission for a predetermined period (S1310).
- the process described above is repeated until the second power transmission circuit 205 detects the power receiving device.
- the second power transmission circuit 205 detects an object mounted on the power transmission device by A-Ping and detects the power reception device through a plurality of predetermined phases (S1305)
- the power transmission device is S1305 by the second power transmission circuit 205.
- Power transmission is started to the power receiving device detected in (S1306).
- the power transmission device 100 periodically transmits a detection signal from the other power transmission coils while stopping the power transmission for charging, so as to whether or not there is a power receiving device in the vicinity of each power transmission coil. It will be possible to confirm.
- the timing at which the power transmission device 100 stops power transmission for charging may be set in advance in the power transmission device 100. Further, the predetermined period during which the power transmission device 100 stops power transmission may be set to a length that does not affect the power reception process of the power receiving device.
- the power transmission device 100 may be configured to perform the above processing after determining whether there is no problem even if the power transmission is momentarily interrupted, depending on the version of the power receiving device that is performing power transmission for charging.
- the power transmission device 100 shares the timing of momentary interruption of power transmission with each other by transmitting information indicating the timing of momentary interruption of power transmission to the power receiving device or acquiring the information from the power receiving device, for example, in the Negotiation phase. You may do so.
- the configuration of the power transmission circuit and the power transmission coil is not limited to the above.
- the first power transmission coil is connected to the first power transmission circuit
- the second power transmission coil is connected to the second power transmission circuit
- the third power transmission coil is the third power transmission.
- the fourth power transmission coil may be connected to the circuit and the fourth power transmission coil may be connected to the fourth power transmission circuit.
- the number of power transmission coils may be any number.
- the power transmission device 100 determines to transmit the detection signal in order from the power transmission coil not used for power transmission, but the detection signal A-Ping is simultaneously transmitted from the plurality of coils. You may. That is, the power transmission device temporarily stops (instantaneously interrupts) the power transmission from the first power transmission coil, and during the period when the power transmission is stopped, the second power transmission coil, the third power transmission coil, and the fourth power transmission A-Ping may be transmitted from the coil at the same time.
- the first power transmission circuit can be connected to the first power transmission coil and the second power transmission coil, and the second power transmission circuit is connected to the third power transmission coil to the third power transmission circuit. May be configured to connect a fourth power transmission coil.
- the power transmission device 100 temporarily stops (instantaneously interrupts) the power transmission from the first power transmission coil, the first power transmission circuit is connected to the second power transmission coil, and the second power transmission is performed.
- A-Ping may be transmitted simultaneously from the coil, the third power transmission coil, and the fourth power transmission coil.
- the combination of the power transmission coils that simultaneously transmit the A-Ping may be determined using, for example, the method of the first embodiment described above.
- the detection signal transmitted from the power transmission device is described as a signal for detecting the power receiving device.
- the detection signal may be used to detect a foreign substance (object) different from the power receiving device. If, for example, a foreign substance of a conductor is present on the power transmission device, when the power transmission device transmits power, the foreign substance consumes electric power, and the foreign substance may generate heat. Therefore, the power transmission device 100 detects the presence of an object in the A-Ping transmitted in S1304 or S1309, and if it is determined that "there is a foreign substance" or "there is a possibility that a foreign substance exists", the power transmission device 100 transmits power. It may be controlled to stop.
- the presence or absence of a foreign substance can be determined by going through the above-mentioned Ping phase, Selection phase, Ping phase, Identity and Negotiation phase, and Negotiation phase.
- the power transmission device shown in FIG. 14 periodically transmits detection signals from the power transmission coils not used for power transmission to check whether foreign matter is present in the vicinity of each power transmission coil. It will be possible to confirm. Therefore, the power transmission device can detect foreign matter on the power transmission device with high accuracy.
- foreign matter may be detected based on the transient response of the voltage or current in the power transmission coil when the power transmission is momentarily interrupted.
- the power may be transmitted only from one of the power transmission circuits without transmitting power from each power transmission circuit at the same time. That is, when the presence of the first power receiving device is detected by the first power transmission coil and the presence of the second power receiving device is also detected in the vicinity of the second power transmission coil (S1305), after S1305, Select one of the power receiving devices based on the predetermined conditions.
- the power receiving device may be selected based on the priority (priority) to be the target of power transmission.
- the priority is information for the power transmission device to communicate with the first power receiving device and the second power receiving device to determine the priority.
- the reason why the power transmission device selects one of the power transmission devices as the power transmission target is as follows. For example, if the transmission power transmitted from the first transmission circuit and the second transmission circuit is very large, even if the transmission coil used for transmission is properly selected, the power transmitted from the first transmission circuit will be used. , Interference may occur with the power transmitted from the second power transmission circuit. This is because there is a possibility that a communication error or the like may occur between the power transmission device and the power receiving device. Further, when power is transmitted from a plurality of power transmission circuits, the generated noise may be larger than the reference value. Therefore, the interference of electric power is suppressed by carrying out "selection of the power receiving device" and transmitting power to the selected power receiving device.
- FIG. 17 is an arrangement configuration diagram of the power transmission coil group 210 and the power receiving device.
- the configuration of the power transmission device in the present embodiment is the same as that in the first embodiment, and the first power transmission circuit 203 and the second power transmission circuit 205 of the power transmission device 100 can each transmit power to a maximum of one power receiving device. Suppose there is.
- the first power receiving device 101a is mounted in the common area 415, and the power receiving device is not mounted in the dedicated area 416 of the first power transmission circuit 203 and the dedicated area 417 of the second power transmission circuit 205.
- FIG. 17B shows that the second power receiving device 101b is further mounted in the dedicated area 416 of the first power transmission circuit 203 from the state of FIG. 17A.
- the first power transmission circuit 203 is transmitting power to the first power receiving device 101a mounted on the common area 415 in FIG. 17A.
- the second power receiving device 101b is newly placed in the dedicated area of the first power transmission circuit 203 as shown in FIG. 17B, the first power transmission circuit 203 cannot transmit power to the second power receiving device 101b.
- the first power transmission circuit 203 has a maximum number of power receiving devices that can transmit power at the same time. As described above, even if the power transmission device 100 itself has two power transmission circuits and can transmit power to two power receiving devices at the same time, it may be 1 depending on the order in which the power receiving devices are placed and the position where the power receiving devices are placed. There is a problem that power can be transmitted only to the power receiving device of the unit.
- FIGS. 17 and 18 The processing performed by the power transmission device in this embodiment will be described with reference to FIGS. 17 and 18. It should be noted that this process can be started in response to the power being turned on and started by the power transmission circuit 203 receiving power supply from the power supply unit 202 or the like. Further, this process can be realized by the control unit 201 executing the program stored in the memory 207. However, the present invention is not limited to these, and this process may be executed in response to the activation of the power transmission function by, for example, an operation such as pressing a predetermined button by the user. Further, at least a part of the processing shown in FIG. 18 may be realized by hardware.
- a dedicated circuit automatically generated on the FPGA using a predetermined compiler from a program for realizing the processing step may be used.
- the Gate Array circuit may realize hardware for executing a predetermined processing step.
- the process is started when the power transmission device 100 is turned on.
- the power transmission device 100 transmits A-Ping and determines whether or not the power receiving device is mounted (S1600).
- S1600 the power receiving device is mounted
- FIG. 17A it is assumed that the first power receiving device 101a is placed in the common area 415.
- the power transmission device 100 detects that the power receiving device is placed (Yes in S1600)
- the power transmission device 100 proceeds to process to S1602.
- the power transmission device 100 transmits the D-Ping and receives the Signal Strength packet, it is determined that the first power receiving device 101a has been detected.
- the D-Ping is transmitted by the first power transmission circuit 203.
- the power transmission device 100 compares the number of power receiving devices currently transmitting power (in the Power Transfer phase) with the upper limit of the number of power receiving devices that can be transmitted by the power transmission circuit (S1602).
- the first power transmission circuit 203 D-Ping power is transmitted to the first power receiving device 101a
- the number of power receiving devices is 0 because there is no power receiving device during power transmission in the Power Transfer phase.
- the upper limit value of the first power transmission circuit 203 is 1 as described above.
- the power transmission device 100 proceeds to process to S1611.
- the power transmission device 100 compares the number of power receiving devices being transmitted in the area where the power receiving device is detected with the upper limit value of the power receiving device capable of transmitting power in the area where the power receiving device is detected (S1611).
- the number of power receiving devices in the common area 415 is compared with the upper limit value representing the number of power receiving devices in which the first power transmission circuit 203 can transmit power in the common area 415. Since there is no power receiving device currently transmitting power in the common area 415, the number of power receiving devices is 0. Further, the upper limit of the power receiving device that the first power transmission circuit 203 can transmit in the common area 415 is 1.
- the power transmission device 100 determines that the first power transmission circuit 203 that has detected the first power receiving device 101a transmits power to the first power receiving device 101a (S1607). ), End the process. Since the power transmission circuit for transmitting power to the power receiving device has been determined, the power transmitting device 100 transmits power to the first power receiving device 101a based on the flow of FIG.
- the second power receiving device 101b is further mounted in the dedicated area 416 of the first power transmission circuit 203.
- the power transmission device 100 uses the A-Ping to detect the second power receiving device 101b (Yes in S1600). Although the power transmission device 100 is transmitting power to the first power receiving device 101a, the second power receiving device 101b may be detected by the object detection coil shown in the third embodiment. Further, as shown in the fourth embodiment, the power transmission device 100 sets the second power receiving device 101b while the first power transmission circuit momentarily interrupts the power transmission to the first power receiving device 101a in the common area 416. It may be detected. Specifically, the power transmission device 100 may detect the second power receiving device 101b mounted on the dedicated area 416 by using the power transmission coil included in the dedicated area 416 during the momentary interruption.
- the power transmission device 100 When the power transmission device 100 detects the second power receiving device 101b, it compares the number of power receiving devices with the upper limit value (S1602). Since the first power transmission circuit 203 is transmitting power to the first power receiving device 101a, the number of power receiving devices is 1. Since the upper limit value of the first power transmission circuit 203 is 1, it is determined that the upper limit value is not larger than the number of power receiving devices (No in S1602). Then, the power transmission device 100 acquires the detected mounting area of the power receiving device including the power receiving device during power transmission (S1601). Whether or not the power receiving device is mounted in which region can be determined by which transmission coil in FIG. 4E receives the Signal Strength Packet.
- the power transmission device 100 selects another power transmission circuit capable of transmitting power in the common area 415 (S1604).
- the power transmission device compares the number of power receiving devices currently transmitting in the common area with the upper limit of the power receiving devices capable of transmitting power in the common area. Since power is being transmitted to the first power receiving device 101a in the common area 415, the number of power receiving devices is 1. Further, the upper limit of the number of power receiving devices to which the selected second power transmission circuit 205 can transmit power in the common area 415 is 1. Therefore, since the number of power receiving devices is equal to or less than the upper limit of the area (Yes in S1610), the power transmission device 100 is mounted on the common area 415, and the first power receiving device 101a is transmitted by the second power transmission circuit 205 currently selected. Then, it is decided (S1606).
- the power transmission device 100 stops the power transmission of the first power transmission circuit 203 currently transmitting power in the common area 415 (S1609). Further, the second power transmission circuit 205 transmits power to the first power receiving device 101a in the common area 415 based on the flow shown in FIG. Here, the first power transmission circuit 203 is in a state of not transmitting power to any of the power receiving devices.
- the power transmission device 100 detects the second power receiving device 101b mounted on the dedicated area 416 using the first power transmission circuit 203 (S1600), and determines the number of power receiving devices being transmitted and the number of power receiving devices capable of transmitting power. Compare with the upper limit (S1602).
- the process proceeds to S1611. Since the power transmission device 100 has already detected the second power receiving device 101b, the detection process here may be omitted.
- the above is the power transmission control process performed by the power transmission device 100 in the present embodiment.
- By performing the above-mentioned control it becomes possible to efficiently transmit power to a plurality of power receiving devices by using a plurality of power transmission circuits.
- FIG. 17B it is assumed that the second power receiving device 101b is first mounted in the dedicated area 416 of the first power transmission circuit 203, and then the first power receiving device 101a is mounted in the common area 415.
- the power transmission device 100 first transmits power to the second power receiving device 101b using the first power transmission circuit 203. Subsequently, the power transmission device 100 detects the first power receiving device 101a by the first power transmission circuit 203 or the second power transmission circuit 205 when the first power receiving device 101a is mounted on the common area 415.
- the first power transmission circuit 203 detects the first power receiving device 101a, the result is No in S1602.
- the power transmission device 100 selects the second power transmission circuit 205 in S1604 and uses the second power transmission circuit 205.
- (1) Power is transmitted to the power receiving device 101a. Further, when the second power transmission circuit 205 detects the first power receiving device 101a, it becomes Yes in S1602, so that the second power transmission circuit 205 transmits power to the first power receiving device 101a in S1607.
- the third power receiving device is mounted in the dedicated area 417 of the second power transmission circuit 205 from the state of FIG. 17B.
- the power transmission device 100 may detect the second power receiving device 101b with the object detection coil shown in the third embodiment.
- the first power transmission circuit 203 momentarily interrupts the power transmission performed in the dedicated area 416 and the second power transmission circuit 205 in the common area 416, and operates based on the flow of FIG. You may. Specifically, the first power transmission circuit 203 periodically transmits A-Ping using the power transmission coils included in the dedicated area 416 and the common area 416 during the momentary interruption. The second power transmission circuit 205 may periodically transmit the A-Ping using the power transmission coils included in the dedicated area 417 and the common area 416 while the momentary interruption occurs, and detect the third power receiving device.
- the operation is as follows. Become. That is, the first power transmission circuit 203 and the second power transmission circuit 205 transmit power to the first power receiving device 101a and the second power receiving device 101b according to the processes of S1602, S1611, and S1607, respectively.
- the first power receiving device 101a is first placed in the dedicated area 416 of the first power transmission circuit 203, and the first power transmission circuit 203 is transmitting power to the first power receiving device 101a, while the second power receiving device 101b is being transmitted. Is placed in the dedicated area 416 of the first power transmission circuit 203.
- the power transmission device 100 detects the second power receiving device 101b by looking at the method described in the above-described third embodiment or the fourth embodiment. In this case, when the second power receiving device 101b is mounted, no further power can be transmitted to the power receiving device in the dedicated area 416 (No in S1610), so that the power transmission device 100 can transmit any power to the detected second power receiving device 101b. It is also decided not to transmit power to the circuit (S1608).
- the power transmission device 100 transmits A-Ping using the first power transmission circuit 203 and the second power transmission circuit 205 (F1701), and performs detection processing of the power receiving device.
- the first power receiving device 101a is placed in the common area 415 and detected by the A-Ping transmitted by the first power transmission circuit 203.
- the first power transmission circuit 203 transmits the D-Ping to the first power receiving device 101a (F1701), and transmits power for charging according to the flow shown in FIG. 5 (F1702).
- the second power receiving device 101b is further mounted in the dedicated area 416 of the first power transmission circuit 203, and is detected by the A-Ping transmitted by the first power transmission circuit 203 (F1703).
- the first power transmission circuit 203 transmits D-Ping (F1711) and performs the process of S1602 in FIG. Since the first power transmission circuit 203 is already transmitting power to the first power receiving device 101a (No in S1602), the power transmission device 100 selects the second power transmission circuit 205 in S1604 and uses the second power transmission circuit 205. It is controlled to transmit power to the first power receiving device 101a (S1609).
- the power transmission device 100 stops the power transmission to the first power receiving device 101a by the first power transmission circuit 203 (S1609, F1704).
- the D-Ping is transmitted by F1711, but the power transmission may be stopped by F1704 without transmitting the D-Ping.
- the second power transmission circuit 205 transmits A-Ping (S1705) and D-Ping (F1706), and transmits power to the first power receiving device 101a (F1707).
- the first power transmission circuit 203 transmits A-Ping (S1708) and D-Ping (F1709), and transmits power to the second power receiving device 101b (F1710).
- the power transmission device in the present embodiment is mounted based on the upper limit of the number of power receiving devices that the power transmission circuit can transmit and the mounted area. Determine the transmission circuit to transmit to the device. As a result, even when a power receiving device is mounted as shown in FIG. 17B, it is possible to transmit power to a plurality of power receiving devices at the same time.
- the power transmission device 100 determines the power transmission circuit to be transmitted to the mounted power receiving device based on the upper limit of the number of power receiving devices that the power transmission circuit can transmit and the mounted area.
- the present invention is not limited to this, and the power transmission device 100 may determine the power transmission circuit to be transmitted to the power receiving device based on the fact that the power transmission circuit performs a predetermined process on the power receiving device. For example, when the number of power receiving devices that can be simultaneously transmitted by the power transmission circuit is 1, the power transmission device 100 determines whether or not the power transmission circuit is performing the following processing.
- the power transmission device 100 determines whether the power transmission circuit is transmitting A-Ping (selection phase) or D-Ping (Negotiation phase, Power Transfer phase). In the processing of S1602 and S1605 shown in FIG. 18, the power transmission device 100 determines No when the power transmission circuit is transmitting A-Ping or D-Ping, and Yes when the power transmission circuit is not transmitting power. As a result, the power transmission circuit 100 determines that the power transmission circuit that has already transmitted the A-Ping or the D-Ping cannot transmit power to the new power receiving device any more.
- the power transmission device 100 of the present embodiment receives the Signal Strength Packet for the transmitted D-Ping, it is determined that the first power receiving device 101a is detected. You may judge.
- the power transmission device 100 may transmit a message regarding "the number of power receiving devices" to the second power receiving device 101b on which the power transmission device 100 is mounted later by using the communication unit. Specifically, "the upper limit of the number of power receiving devices that the power transmission device or the power transmission circuit can transmit at the same time is exceeded" or "the upper limit of the number of power receiving devices that the power transmission device or the power transmission circuit can transmit in the same area". It may be a message indicating that it exceeds.
- the message may simply be “many, much” or “too much (too much)”.
- the message may be related to "distance between a plurality of power receiving devices". Specifically, the message may be "the distance between a plurality of mounted power receiving devices is short” or simply “close” or “too close”.
- the power transmission device 100 can notify the power receiving device of the reason why the power transmission is not performed. Further, the power receiving device can recognize the reason why the power transmitting device 100 does not transmit power.
- the power receiving device that has received the message may display the UI of the power receiving device prompting that the power receiving device be placed at a different position of the power transmission coil group 210 so that the power receiving device can be transmitted to the power receiving device. For example, “Please put the charging device in another place” "The distance to other charging devices (power receiving device) is too close for wireless charging” “Other charging devices (power receiving device) for wireless charging” Please keep it away from and away from you. "
- the attribute of the charging device may be detected by the Identity packet, the Extended Identity packet, and the Configuration packet defined in the WPC standard, and the attribute may be displayed on the UI.
- the first power receiving device 101a is a smartphone
- the second power receiving device 101b is a smart watch
- the following display is displayed on the UI of the smart watch. For example, “Please keep away from your smartphone for wireless charging” "Too close to your smartphone for wireless charging” "Keep away from your smartphone for wireless charging” Etc. are displayed.
- the power transmission device 100 can transmit power to the second power receiving device 101b.
- the power transmission device notifies the power receiving device of the reason why the power transmission cannot be performed, and the notified power receiving device displays the attribute of the device on the UI in addition to the reason why the power transmission cannot be performed or the method for enabling the power transmission. By doing so, it becomes possible to transmit power to the power receiving device.
- the same effect can be obtained when, for example, the first power receiving device 101a and the second power receiving device 101b are both mounted in the common area 416 and the other power receiving devices are not mounted. ..
- the power transmission device 100 switches the power transmission circuit that transmits power to the first power reception device 101a from the first power transmission circuit 203 to the second power transmission circuit 205.
- the second power transmission circuit 205 started from the power transmission (S500, F1705) of A-Ping, that is, the Selection phase according to the flow of FIG.
- the power transmission circuit switches from the first power transmission circuit 203 to the second power transmission circuit 205, but the information of the first power receiving device 101a is already grasped by the power transmission device 100, so that the second power transmission circuit 205 is shown in FIG.
- You may start from the middle of the flow. Specifically, the negotiation process and the calibration process may be omitted, and the power transmission in the Power Transfer phase may be started. By doing so, power transmission to the first power receiving device 101a can be started at an early stage.
- the power transmission device is charged to the smartphone as follows.
- Information may be displayed.
- the information displayed on the smartphone by the power transmission device is, for example, the upper limit of the number of power receiving devices that the power transmission device can transmit, the message that the upper limit of the power transmission in the same area is exceeded, and the information of the device that cannot be charged. And so on.
- the power transmission device may display information about the wireless earphone on the display unit of the smartphone being charged.
- the message “Please put it in a different place from the smartphone to charge the wireless earphones wirelessly” and "The distance to the smartphone is too close to charge the wireless earphones wirelessly” may be displayed. Further, for example, the message “To charge the wireless earphones wirelessly, keep it away from the smartphone” may be displayed. This allows the user to check information on devices (wireless earphones, etc.) that do not have a display unit.
- the power transmission device 100 transmits a message to the second power receiving device 101b mounted later that the communication unit exceeds the upper limit value that can be transmitted or the upper limit value that can be transmitted in the same area. You may. Then, the power transmission device may display the reason why power transmission is not possible when the power transmission circuit exceeds the upper limit value that can be transmitted or the upper limit value that can be transmitted in the same area on the display unit of the device that cannot transmit power. For example, the power transmission device may display "The number of devices that can be wirelessly charged at the same time is exceeded" and "Please stop wireless charging of other devices to perform wireless charging".
- the power transmission coil 402, the power transmission coil 403, the power transmission coil 405, the power transmission coil 408, the power transmission coil 409, and the power transmission coil 411 existing in the common area 416 are exclusively connected to any of the first power transmission circuit 203 and the second power transmission circuit 205. It was possible. However, this is because if either the first power transmission circuit 203 or the second power transmission circuit 205 can transmit power to the power receiving device in which the first power transmission circuit 203 or the second power transmission circuit 205 is placed in the common area 416, each power transmission circuit is described above. It does not have to be able to connect to all transmission coils.
- the first power transmission circuit 203 may be connectable to the power transmission coil 402, the power transmission coil 403, and the power transmission coil 405, and the second power transmission circuit 205 may be connectable to the power transmission coil 408, the power transmission coil 409, and the power transmission coil 411.
- the power receiving device displays the UI based on the message transmitted by the communication unit of the power transmission device, but even if the message is transmitted by a communication unit other than the WPC standard in a communication unit different from the communication unit. good.
- the communication unit may be a communication unit compliant with the Bluetooth Low Energy standard, the Wi-Fi standard, or the NFC standard.
- the power transmission circuit 100 having two power transmission circuits 203 and the second power reception device 101b and one common area 415 has been described as an example. However, it is clear that this is applicable even with any number of transmission circuits and any number of common areas 415 and dedicated areas.
- the present disclosure supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by the processing to be performed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
- a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by the processing to be performed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
- ASIC application specific integrated circuit
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Abstract
送電装置100は、受電装置に無線で送電を行うために使用される複数の送電コイル209と、少なくとも1つの送電コイル209を使用して、第1の領域における受電装置に無線で送電を行う第一送電回路203と、少なくとも1つの送電コイル209を使用して、第2の領域における受電装置に無線で送電を行う第二送電回路205と、第一送電回路203により第1の領域と第2の領域とが重複する共通領域における第1の受電装置に送電が行われている間に、第1の領域のうち共通領域ではない領域に第2の受電装置が載置されることに基づいて、第一送電回路203による前記第1の受電装置への送電を停止させ、第1の受電装置に、第二送電回路205により送電が行われるように制御する制御部201とを有する。
Description
本開示は、無線電力伝送の制御に関する。
近年、無線電力伝送システムの技術開発が広く行われている。そして、無線充電規格の標準化団体Wireless Power Consortium(WPC)が策定する規格(以下、WPC規格という)に準拠した送電装置及び受電装置が提供されている。
また、特許文献1には、複数の送電コイルを有する送電装置が開示されている。
特許文献1では、複数の送電コイルの配置については開示されているが、複数の送電コイルを有する送電装置の無線電力伝送の制御方法については考慮されていない。
本開示は、複数の送電コイルを有する送電装置において、無線電力伝送に関する適切な制御を行うことができる技術を提供することを目的とする。
本開示に係る送電装置は、受電装置に無線で送電を行うために使用される複数のコイルと、前記複数のコイルのうち少なくとも1つを使用して、第1の領域における受電装置に無線で送電を行う第1の送電手段と、前記複数のコイルのうち少なくとも1つを使用して、第2の領域における受電装置に無線で送電を行う第2の送電手段と、前記第1の送電手段により前記第1の領域と前記第2の領域とが重複する共通領域における第1の受電装置に送電が行われている間に、前記第1の領域のうち前記共通領域ではない領域に第2の受電装置が載置されることに基づいて、前記第1の送電手段による前記第1の受電装置への送電を停止させ、前記第1の受電装置に、前記第2の送電手段により送電が行われるように制御する制御手段とを有することを特徴とする。
本開示によれば、複数の送電コイルを有する送電装置において、無線電力伝送に関する適切な制御を行うことができる。
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態に記載される構成要素は、本開示の実施の形態の一例を示すものであり、本開示をそれらのみに限定するものではない。
(実施形態1)
[システムの構成]
図1に本実施形態に係る無線電力伝送システムの一例を示す。本実施形態における無線電力伝送システムは、送電装置100及び受電装置(第一受電装置101a及び第二受電装置101b)を含んで構成される。本実施形態における送電装置100は、自身が送電可能な範囲内に載置された第一受電装置101aと第二受電装置101bとを同時に充電する機能を有する。なお、図1では2台の受電装置が送電装置上に存在する例が示されるが、これに限定されない。例えば、送電装置100は1台に対して充電を行ってもよい。また、送電装置100は、3台以上の受電装置を同時に充電可能な構成としてもよい。
[システムの構成]
図1に本実施形態に係る無線電力伝送システムの一例を示す。本実施形態における無線電力伝送システムは、送電装置100及び受電装置(第一受電装置101a及び第二受電装置101b)を含んで構成される。本実施形態における送電装置100は、自身が送電可能な範囲内に載置された第一受電装置101aと第二受電装置101bとを同時に充電する機能を有する。なお、図1では2台の受電装置が送電装置上に存在する例が示されるが、これに限定されない。例えば、送電装置100は1台に対して充電を行ってもよい。また、送電装置100は、3台以上の受電装置を同時に充電可能な構成としてもよい。
なお、本実施形態において、受電装置が載置される、というのは、以下のような状態を含む。受電装置が載置される状態は、例えば、受電装置が送電装置の送電可能な範囲内の面上に置かれる(設置される)場合を含む。しかしながら、本実施形態において説明する方法は、少なくとも、送電装置が送電可能な範囲の中に受電装置が含まれている状態において適用可能であり、例えば受電装置と送電装置とが非接触の状態でもよい。また、受電装置が載置され得る面は、水平面だけでなく、垂直面や傾斜のある面であってもよい。
[装置構成]
図2は、送電装置100の機能構成を説明するためのブロック図である。送電装置100は、制御部201、電源部202、第一送電回路203、第一通信部204、第二送電回路205、第二通信部206、メモリ207、選択部208、及び、送電コイル群210を有する。また、送電コイル群210は、複数の送電コイル209a~209nを有する。なお、送電コイル209a~209bの数は、2以上でありうる。また、以下の説明では、特に区別する必要がない場合は単に送電コイル209と表記する。以下、各処理部について説明する。
図2は、送電装置100の機能構成を説明するためのブロック図である。送電装置100は、制御部201、電源部202、第一送電回路203、第一通信部204、第二送電回路205、第二通信部206、メモリ207、選択部208、及び、送電コイル群210を有する。また、送電コイル群210は、複数の送電コイル209a~209nを有する。なお、送電コイル209a~209bの数は、2以上でありうる。また、以下の説明では、特に区別する必要がない場合は単に送電コイル209と表記する。以下、各処理部について説明する。
制御部201は、送電装置100全体の制御を行う。制御部201は、例えば、CPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro Processing Unit)等の1つ以上のプロセッサを含んで構成される。なお、制御部201は、後述の処理を実行するように構成された、特定用途向け集積回路(ASIC)やフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)等を含んでもよい。
電源部202は、制御部201、第一送電回路203、及び、第二送電回路205が動作するため電力を供給する電源である。電源部202は、例えば、商用電源から電力の供給を受ける有線受電回路やバッテリ等でありうる。
第一送電回路203及び第二送電回路205は、後述する送電コイル群210に含まれる任意の送電コイル209に、交流電圧及び交流電流を発生させる。第一送電回路203及び第二送電回路205は、例えば、電源部202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する。この場合、送電回路203は、FETのON/OFFを制御するゲ-トドライバを含む。
第一通信部204は、後述する受電装置の通信部との間で、Wireless Power Consortium(WPC)が策定する規格(以下、WPC規格という)に基づいた無線電力伝送の制御通信を行う。本実施形態では、第1通信部204は、第一送電回路203が発生させる交流電圧又は交流電流を負荷変調し、送電する電力に通信データを重畳することにより、通信データを受電装置に送信する。また、第一通信部204は、後述する受電装置の通信部により変調された交流電圧又は交流電流を復調することにより、受電装置から送信される通信データを受信する。この処理により、制御通信が実現される。第二通信部206は、第一通信部204と同様に、第二送電回路205が発生させる交流電圧又は交流電流を負荷変調又は復調し、通信データの送受信を行うことにより、制御通信を実現する。
メモリ207は、送電装置100、及び、無線電力伝送システムの各要素及び全体の状態を記憶する。
送電コイル群210は、複数の送電コイル209を有する。複数の送電コイル209のうち任意の1つ又は複数の送電コイル209は、第一送電回路203又は第二送電回路205に接続される。選択部208は、送電コイル群210が有する任意の1つまたは複数の送電コイル209と、第一送電回路203又は第二送電回路205とを接続する。選択部208は、第一送電回路203を任意の1つ又は複数の送電コイル209に接続し、第二送電回路205を他の1つ又は複数の送電コイル209に接続する。第一送電回路203及び第二送電回路205といずれの送電コイル209とを接続させるかは、制御部201が選択部208を制御することにより決定される。選択部208は、制御部201による制御に応じて、第一送電回路203及び第二送電回路205と送電コイルとの接続を切り替える。第一送電回路203及び第二送電回路205と送電コイルとの接続の制御については、後述する。
本実施形態における第一送電回路203及び第二送電回路205は独立して動作可能であり、それぞれ同時に最大1つの受電装置に充電のための電力を送電することができる。つまり、送電装置100は最大2台の受電装置を同時に充電することが可能である。
図2では、制御部201、電源部202、第一送電回路203、第一通信部204、第二送電回路205、第二通信部206、メモリ207、選択部208、及び送電コイル群210がそれぞれ別個のブロックとして記載されているが、これに限定されない。上記のうちの2つ以上のブロックが1つのチップ等によってまとめられてもよい。また、1つのブロックが複数のブロックに分割されてもよい。
図3は、第一受電装置101a及び第二受電装置101bの機能構成を説明するためのブロック図である。本実施形態における第一受電装置101a及び第二受電装置101bは同様の機能構成を有するものとし、特に区別する必要がない場合は、単に受電装置101と表記する。ただし、第一受電装置101aと第二受電装置101bとは、種類の異なるデバイスであってもよい。受電装置101は、制御部301、受電部302、通信部303、メモリ304、受電コイル305、充電部306、及び、バッテリ307を有する。以下、各処理部について説明する。
制御部301は、受電装置101全体の制御を行う。制御部301は、例えば、CPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro Processing Unit)等の1つ以上のプロセッサを含んで構成される。なお、制御部201は、後述の処理を実行するように構成された、特定用途向け集積回路(ASIC)やフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)等を含んでもよい。制御部301は、送電装置100から所定の電力を受電することにより起動する。
受電部302は、送電コイル群210に含まれる任意の1以上の送電コイル209からの送電によって受電コイル305に生じた交流電圧及び交流電流を取得する。また、受電部302は、取得した交流電圧及び交流電流を、制御部301及び充電部306等が動作するための直流電圧及び直流電流に変換する。
通信部303は、送電装置100の第一通信部204又は第二通信部206との間で、WPC規格に基づいた無線電力伝送のための制御通信を行う。通信部303は、受電コイル305で受電された交流電圧及び交流電流を負荷変調することにより、通信データを送電装置100に送信する。また、通信部303は、送電装置100により変調された交流電圧及び交流電流を復調することにより、送電装置100から送信される通信データを受信する。
充電部306は、受電部302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307を充電する。メモリ304は、受電装置101及び無線電力伝送システムの各要素及び全体の状態を記憶する。
図3では制御部301、受電部302、通信部303、メモリ304、及び充電部306がそれぞれ別個のブロックとして記載されているが、これに限定されない。上記のうちの2つ以上のブロックが1つのチップ等によってまとめられてもよい。また、1つのブロックが複数のブロックに分割されてもよい。
なお、受電装置101と送電装置100は無線充電以外のアプリケーションを実行する機能を有しうる。受電装置101の一例はスマートフォンであり、送電装置100の一例はそのスマートフォンを充電するためのアクセサリ機器である。受電装置101及び送電装置100は、ハードディスク装置やメモリ装置などの記憶装置であってもよいし、パーソナルコンピュータ(PC)などの情報処理装置であってもよい。また、受電装置101及び送電装置100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、送電装置100がスマートフォンであってもよい。この場合、受電装置101は、別のスマートフォンでもよいし、無線イヤフォンであってもよい。また、送電装置100は、自動車内のコンソール等に設置される充電器であってもよい。
次に、本実施形態における送電装置100が有する送電コイル群210の構成を、図4を使用して説明する。図4は、送電コイル群210を上面視した図を表している。すなわち、図4は、2次元平面であるxy平面上における複数の送電コイル209の配置である。ただし、実際の複数の送電コイル209は、高さ方向を含む3次元空間に配置され得る。なお、図4が示す複数の送電コイルの配置は一例であり、これに限定されるものではない。また、以下の説明における送電コイル400~411は、送電コイル210を構成する複数の送電コイル209に対応する。
図4A、図4Bは送電コイル群210の一部を上面視した図である。図4Aは、送電コイル400~405の6つの円形コイルの配置を示す。送電コイル400、送電コイル401及び送電コイル402は、それぞれ、送電コイルの円周が他の2つのコイルに接するように配置される。同様に、送電コイル403、送電コイル404及び送電コイル405は、それぞれ、送電コイルの円周が他の2つのコイルに接するように配置される。同様に、送電コイル402、送電コイル403及び送電コイル404は、それぞれ、送電コイルの円周が他の2つのコイルに接するように配置される。
図4Bは、送電コイル406~411の6つの円形コイルの配置を示す。図4Aが示す送電コイル406~411の配置は、図4Bが示す送電コイル400~405の配置を左右反転させた配置に対応する。送電コイル409、送電コイル410及び送電コイル411は、それぞれ、送電コイルの円周が他の2つのコイルに接するように配置される。同様に、送電コイル406、送電コイル407及び送電コイル408は、それぞれ、送電コイルの円周が他の2つのコイルに接するように配置される。同様に、送電コイル408、送電コイル409及び送電コイル411は、それぞれ、送電コイルの円周が他の2つのコイルに接するように配置される。
図4Cは、送電コイル群210全体を上面視した図である。送電コイル群210は図4Bに示す送電コイル406~411の上部に、図4Aに示す送電コイル400~405を重ねて配置することにより構成される。
図4Dは、送電コイル同士の位置関係を説明するための図である。図4Dには、図4Cに示す送電コイル群210のうち、送電コイル400、401、410、411が示される。送電コイル400と送電コイル410とは、上面視した場合に重なっている。このような位置関係を有する送電コイルは「重複する」と表現する。同様に、送電コイル401及び送電コイル410は重複する。一方、送電コイル400と送電コイル411とは、上面視した場合に重なっていない。このような位置関係を有する送電コイルは「重複しない」と表現する。また、距離412は、送電コイル400の円周の接線と、送電コイル411の円周の接線との距離である。各接線は、送電コイル400の円の中心と送電コイル411の円の中心とを結ぶ直線と各送電コイルの円周との交点を通る。すなわち、距離412は、送電コイル400と送電コイル411との最短距離であり、送電コイル400と送電コイル411とが距離412だけ離れていることを示す。なお、本実施形態においては、送電コイルどうしの距離の定義として、複数の送電コイルを上面視した場合における送電コイル上の位置どうしの距離であるものとしたが、距離の定義はこれに限定されない。例えば、送電コイルの重心などを基準点とし、送電コイルの基準点どうしの距離を、送電コイルどうしの距離としてもよい。また、図4Dにおける距離412はxy平面上における距離であるが、複数のコイルはz軸方向を含む3次元空間の任意の位置に配置され得る。この場合も同様に、送電コイルどうしの距離は、xyz空間における送電コイルどうしの最短距離であってもよいし、送電コイルどうしの基準点どうしの距離であってもよい。
また、送電コイルを円形コイルで説明したが、形状はこれに限られない。送電コイルは例えば四角形の矩形形状を有するコイルであってもよい。
図4Eは、第一送電回路203及び第二送電回路205が送電可能な範囲を説明するための図である。本実施形態における第一送電回路203は、送電コイル400、401、402、403、405、408、409、410、411と接続可能であるものとする。これにより、第一送電回路203は、点線により示される領域413に載置される受電装置101に送電を行うことが可能となる。また、本実施形態における第二送電回路205は、送電コイル402、403、404、405、406、407、408、409、411と接続可能であるものとする。これにより、第二送電回路205は、一点鎖線により示される領域414に載置される受電装置101に送電を行うことが可能となる。
領域415は、領域413と領域414とが重複する共通領域である。領域415は、送電コイル402、403、405、408により送電可能な範囲であり、これらの送電コイルは、第一送電回路203と第二送電回路205のいずれとも接続可能である。すなわち、領域415に載置された受電装置101は、第一送電回路203と第二送電回路205とのいずれかから送電される。以下の説明においては、領域415を共用領域415と表現する。また、領域413のうち共用領域415を除いた領域を、第一送電回路203の専用領域416と表現する。専用領域416に載置された受電装置101は、第一送電回路203のみから充電可能である。また、領域414のうち共用領域415を除いた領域を、第二送電回路205の専用領域417と表現する。領域417に載置された受電装置101は、第二送電回路205のみから充電可能である。
次に、本実施形態における送電装置100と受電装置101との制御の流れについて説明する。まず、WPC規格に準拠した無線電力伝送の制御について説明する。図5は、WPC規格v1.2.3に準拠した送電装置及び受電装置の制御の流れを示すシーケンス図である。図5に示すシーケンスは、本実施形態のように複数の送電コイル及び複数の送電回路を有する送電装置100に限らず、WPC規格に適合する構成を有する送電装置により実行される制御である。以下の説明では、送電装置100が任意の送電コイル209を使用して受電装置101に送電を行うものとして説明する。なお、以下では、送電装置や受電装置がWPC規格v1.2.3に準拠する場合について説明するが、これに限られない。つまり、本開示の送電装置や受電装置は、WPC規格v1.2.3以降のバージョンのWPC規格に準拠していてもよいし、WPC規格v1.2.3より前のバージョンに準拠していてもよい。
WPC規格では、充電用の送電が実行されるPower Transferフェーズと、充電用の送電が行われる前のフェーズとを含んだ、複数のフェーズが規定される。電力伝送が行われる前のフェーズは、(1)Selectionフェーズ、(2)Pingフェーズ、(3)Identification&Configurationフェーズ、(4)Negotiationフェーズ、(5)Calibrationフェーズを含む。なお、以下では、Identification and ConfigurationフェーズをI&Cフェーズと呼ぶ。
Selectionフェーズにおいて、送電装置100は、送電コイル209の近傍に存在する物体を検出する為にAnalog Ping(以下、A-Pingという)を送電する(F500)。なお、本実施形態のA-Pingの制御方法については後述する。A-Pingはパルス状の電力で、物体を検出するための電力である。また、受電装置がA-Pingを受電したとしても、受電装置101の制御部301を起動することができないほど微小な電力である。送電装置100は、A-Pingを間欠的に送電する。ここで、送電装置100の送電可能範囲に物体が載置される場合と、物体が載置されていない場合とでは、送電コイル209に印加される電圧や電流に変化が生じる。そこで、送電装置100の制御部201は、A-Pingを送信した時の送電コイル209の電圧値と電流値の少なくともいずれか一方を検出する。制御部201は、検出した電圧値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定し、Pingフェーズに遷移する。
Pingフェーズにおいて、送電装置100は、A-Pingにより物体が載置されたことを検出すると、送電コイル209のQ値(Quality Factor)を測定する(F501)。送電装置100は、Q値測定が終了すると、Digital Ping(以下、D-Pingという)の送電を開始する(F502)。D-Pingは受電装置101の制御部301を起動させるための電力で、A-Pingよりも大きい電力である。以降、送電装置100は、D-Pingの送電を開始してから(F502)、受電装置101から送電停止を要求するEPT(End Power Transfer)パケットを受信するまで(F522)、D-Ping以上の電力を送電し続ける。受電装置101の制御部301は、D-Pingを受電して起動すると、受電したD-Pingの電圧値を格納したデータであるSignal Strengthパケットを送電装置100に送信する(F503)。送電装置100は、D-Pingを受信した送電装置101からSignal Strengthパケットを受信することにより、Selectionフェーズにおいて検出された物体が受電装置であることを認識する。送電装置100は、Signal Strengthパケットを受信すると、I&Cフェーズに遷移する。
I&Cフェーズにおいて、受電装置101は、受電装置101が準拠しているWPC規格のバージョン情報やデバイス識別情報を含むIDを格納したデータを送信する(F504)。また、受電装置101は、受電部302が負荷(充電部306)へ供給する電力の最大値を示す情報等を含むConfigurationパケットを送電装置100に送信する(F505)。送電装置100は、ID及びConfigurationパケットを受信することによって、受電装置101が自身の準拠するWPC規格に対応するバージョンであるかを判定し、ACKを送信する。具体的には、送電装置100は、受電装置101がWPC規格 v1.2以降の拡張プロトコル(後述するNegotiationフェーズにおける処理を含む)に対応していると判定すると、ACKで応答する(F506)。受電装置101はACKを受信すると、送受電する電力の交渉などを行うNegotiationフェーズに遷移する。
Negotiationフェーズにおいて、受電装置101は、送電装置100に対してFOD Statusデータを送信する(F507)。本実施形態では当該FOD StatusデータをFOD(Q)と表現する。送電装置100は、受信したFOD(Q)に格納されているQ値とQ値測定で測定したQ値に基づいて異物検出を行い、異物がない可能性が高いと判定したことを示すACKを受電装置に送信する(F508)。
受電装置はACKを受信すると、送電装置100の能力を問い合わせるデータであり、WPC規格で規定されているGeneral Requestの1つであるGeneral Request(Capabiliy)パケットを送信する(F535)。以降、General Request(Capabiliy)パケットをGRQ(CAP)パケットと表現する。送電装置100はGRQ(CAP)パケットを受信すると、自身が対応している能力情報を格納したCapabilityパケット(以下、CAPという)を送信する(F536)。
受電装置101は、受電を要求する電力値の最大値であるGuaranteed Power(以下、GPという)の交渉を行う。具体的には、Guaranteed Powerは、送電装置100との交渉で合意された、受電装置101が利用可能な電力量を表す。すなわち、GPは、受電装置101の負荷に供給するために使用することができる電力(充電部306が消費する電力)の最大値である。交渉は、WPC規格で規定されているSpecific Requestパケットの内、受電装置が要求するGuaranteed Powerの値を格納したパケットを送電装置100に送信することにより実現される(F509)。本実施形態では当該データをSRQ(GP)パケットと表現する。
送電装置100は自身の送電能力等を考慮して、SRQ(GP)パケットに応答する。送電装置100は、Guaranteed Powerを受け入れられると判定した場合、当該要求を受入れたことを示すACKを送信する(F510)。受電装置101は、Guaranteed Powerを含む複数のパラメータの交渉が終了すると、Specific Requestの内、交渉の終了(End Negotiation)を要求するSRQ(EN)を送電装置に送信する(F511)。送電装置100は、SRQ(EN)パケットに対してACKを送信し(F512)、Negotiationを終了し、パワーロス手法に基づく異物検出を実施するための基準を作成するCalibrationフェーズに遷移する。なお、異物検出とは、送電装置100の送電可能範囲内に、受電装置とは異なる物体(以下、異物という)が存在する、又は、異物が存在する可能性があるか否かを判定する処理である。
Calibrationフェーズにおいて、受電装置101は、受電部302と負荷(バッテリ307)とを接続しない状態で、受電装置101がD-Pingを受電したときの受電電力値R1を送電装置100に通知する。このとき、受電装置100は、受電電力値R1を格納したReceived Powerパケット(mode1)(以下、PR1という)を送電装置100に送信する。送電装置100は、RP1を受信すると、ACKを受電装置101に送信する(F514)。この時送電装置100は、自身の送電電力値T1を計測し、パワーロスであるT1とR1の差分Δ1を計算する。受電装置101は、ACKを受信後、受電部302と負荷とを接続した状態で、送電装置100に対して受電電圧の増減を送電装置100に要求するControl Errorパケット(以後、CEと表現する)を送電装置100に送信する。CEには符号及び数値が格納され、CEに格納される数値の符号がプラスであれば受電電圧を上げることを、マイナスであれば受電電圧を下げることを、数値がゼロであれば受電電圧を維持することを要求することを意味する。ここでは受電装置は、受電電圧を上げることを示すCE(+)を送電装置100に送信する(F515)。
送電装置100はCE(+)を受信すると、送電回路の設定値を変更し送電電圧を上げる(F516)。受電装置100は、CE(+)に応答して受電電力が上昇すると、受電した電力を負荷である充電部306に供給し、RP2(Received Powerパケット(mode2)(以下、RP2という)を送電装置100に送信する(F517)。ここでRP2には、受電装置101が受電部302の出力を負荷(バッテリ307)に供給した状態における受電電力値R2が格納されている。
送電装置100は、RP2を受信すると、ACKを受電装置に送信する(F514)。この時送電装置100は、自身の送電電力値T2を計測し、パワーロスであるT2とR2の差分Δ2を計算する。送電装置100は、受電部302と負荷を接続せず負荷の消費電力が0である場合のパワーロスΔ1と、受電部302と負荷を接続し負荷の消費電力が0でない場合のパワーロスΔ2を基準として、パワーロスに基づく異物検出を行う。具体的には、送電装置100はΔ1とΔ2から任意の受電電力値において異物がない状態におけるパワーロスを予測し、実際に受信した受電電力値と送電電力値に基づいて異物検出を行うことができる。送電装置100はRP2に対してACKを送信すると、Power Transferフェーズに遷移する。
Power Transferフェーズにおいて、送電装置100は、受電装置がNegotiationフェーズで交渉した最大15ワットを受電可能な電力を送電する。受電装置101は、送電装置100に対して、CE及び現在の受電電力値を格納したRP0(Received Powerパケット(mode0)(以下、RP0という)を送電装置100に定期的に送信する(F519、F520)。送電装置100は、受電装置からRP0を受信すると、前記Δ1とΔ2から任意の受電電力におけるパワーロスを予測し異物検出を行う。送電装置100は、異物検出の結果、異物がない可能性が高いと判定した場合、ACKを受電装置に送信する(F521)。ここで、異物がある可能性が高いと判定した場合は、送電装置100はNAKを受電装置に送信する。
受電装置101は、バッテリ307への充電が終了すると、送電装置100に対して送電を停止することを要求するEPT(End Power Transfer)パケットを送信する(F522)。以上がWPC規格v1.2.3に準拠した送電装置100及び受電装置の制御の流れである。
次に、WPC規格に基づき、複数の送電コイル209を有する送電装置100が送電を行う際の制御の例を、図6を使用して説明する。本実施形態における送電装置100が有する第一送電回路203及び第二送電回路205は、それぞれが図5に示す処理を行うことができる。なお、図6では説明の簡略のためいくつかの処理の記載を省略しているが、実際は図5に示す処理と同様の処理が実行されるものとする。
まず、第一送電回路203及び第二送電回路205は、それぞれ、自身が接続された送電コイル209を使用して、送電装置100の送電可能範囲に載置される受電装置を検出するためのA-Pingを間欠的に送電する(F541)。本実施形態のA-Pingの制御方法については後述する。ここで、第一送電回路203が接続される送電コイル209の近傍に、第一受電装置101aが載置されると、第一受電装置203は、第一受電装置101aに対してD-Pingを送電する(F542、543)。また、第一送電回路203は、上述した制御通信を行い、Power Transferフェーズに遷移して第一受電装置101aに充電用の送電を行う(F544)。このとき、第二送電回路205は、A-Pingを送電し続けるものとする(F545)。
そして、第二送電回路205が接続される送電コイル209の近傍に、第二受電装置101bが載置されると、第二受電装置205は、第二受電装置101bに対してD-Pingを送電する(546)。また、第二送電回路205は、上述した制御通信を行い、Power Transferフェーズに遷移して第二受電装置101bに充電用の送電を行う(F547)。以上説明した処理により、送電装置100は、複数の受電装置に対して同時に充電を行うことができる。
[送電装置における処理]
本実施形態において解決すべき課題について説明する。第一送電回路203及び第二送電回路205が、それぞれ制御通信及び送電を行う場合に、一方の送電回路に接続される送電コイルが送電する電力が、他方の送電回路に接続される送電コイルの電力に重畳されることがある。この現象を本実施形態では干渉と表現する。干渉する、干渉しない、の定義について説明する。2つの送電コイルは「干渉しない」場合は以下の通りである。すなわち、2つの送電コイルの一方で送受信される変調信号の電圧・電流振幅変動又は周波数変動量が他方の送電コイルで観測されない場合、又は観測されるレベルが所定値以下であり他方の変調信号を通信部が復調する際の復調性能に影響を与えない場合である。また、2つの送電コイルは「干渉する」場合は以下の通りである。すなわち、2つの送電コイルの一方で送受信される変調信号の電圧・電流振幅変動又は周波数変動が他方の送電コイルで観測される場合、又は観測されるレベルが所定値より大きく他方の変調信号を通信部が復調する際の復調性能に影響を与える場合である。
本実施形態において解決すべき課題について説明する。第一送電回路203及び第二送電回路205が、それぞれ制御通信及び送電を行う場合に、一方の送電回路に接続される送電コイルが送電する電力が、他方の送電回路に接続される送電コイルの電力に重畳されることがある。この現象を本実施形態では干渉と表現する。干渉する、干渉しない、の定義について説明する。2つの送電コイルは「干渉しない」場合は以下の通りである。すなわち、2つの送電コイルの一方で送受信される変調信号の電圧・電流振幅変動又は周波数変動量が他方の送電コイルで観測されない場合、又は観測されるレベルが所定値以下であり他方の変調信号を通信部が復調する際の復調性能に影響を与えない場合である。また、2つの送電コイルは「干渉する」場合は以下の通りである。すなわち、2つの送電コイルの一方で送受信される変調信号の電圧・電流振幅変動又は周波数変動が他方の送電コイルで観測される場合、又は観測されるレベルが所定値より大きく他方の変調信号を通信部が復調する際の復調性能に影響を与える場合である。
また、電磁的に結合された(つまり、結合係数がゼロでない)2つの送電コイルのうち一方の送電コイルに印加される高周波電圧または高周波電流に基づいて、干渉の有無を表現してもよい。すなわち、一方の送電コイルに印加される高周波電圧又は高周波電流の変動が、他方の送電コイルに誘起されない、又は誘起されるレベルが所定値以下である場合は「干渉しない」とし、そうでない場合は「干渉する」としてもよい。
上述した干渉は、例えば、第一送電回路203及び第二送電回路205が同時に制御通信あるいは送電を行う場合に発生しうる。干渉を発生させないためには、例えば第一送電回路203及び第二送電回路205が制御通信あるいは送電を行うタイミングをずらす方法でもよい。以下では、干渉を生じさせないように、複数の送電コイルを使用してA-Pingを出力して物体検出を行う方法について説明する。この方法によれば、異なる位置の送電コイルからA-Pingを同時に出力するため、短時間で効率よく物体を検出することができる。
干渉の度合いは、2つの送電コイルの位置関係によって異なる。本実施形態では、2つの送電コイルが所定の距離D以上離れていれば2つの送電コイルは干渉しないものとする。今、図4Dに示す送電コイル400と送電コイル411との距離412は、Dであるものとする。この場合、送電コイル400と送電コイル411は干渉しない送電コイルと言える。また、送電コイル400と送電コイル410、送電コイル401と送電コイル410はそれぞれ重複しており、それぞれ距離D以上離れていないので、互いに干渉する送電コイルと言える。
なお、所定の距離Dは、例えば、干渉が発生しない送電コイル同士の距離を測定することにより、予め設定されるものとする。例えば、複数の送電コイルのうち所定の送電コイルに電圧又は電流を印加し、このときの他の送電コイルにおける電圧又は電流の変動を測定する。この測定により、変動が発生しない、又は変動が所定の量以下である送電コイルを特定し、所定の送電コイルとの距離を測定すれば、干渉が発生しない距離Dを取得することができる。また、例えば、複数の送電コイルのうち所定の送電コイルに印加した電圧又は電流の振幅又は周波数を変動させ、このときの他の送電コイルにおける電圧又は電流の振幅又は周波数の変動を測定する。この測定により、変動が発生しない、又は変動が所定の量以下である送電コイルを特定し、所定の送電コイルとの距離を測定すれば、干渉が発生しない距離Dを取得することができる。干渉の有無の判定に使用される所定値、及び、所定の距離Dは、WPC規格で規定されてもよい。
なお、干渉が発生しない所定の距離Dは、送電コイルどうしの距離の定義によって異なる値となりうる。例えば、送電コイルどうしの距離が、送電コイルの基準点(例えば、重心等)どうしの距離である場合と、送電コイルどうしの最短距離である場合とでは、所定の距離Dは異なる値となりうる。また、図4のように2次元平面上に配置されるだけでなく、3次元空間に(例えば、高さ方向に)配置される場合もありうる。本実施形態は、いずれの条件においても、同様の方法によって干渉の発生しない所定の距離Dを取得し、後述する制御を実施することができる。
上述したように、所定の位置関係にある送電コイルから同時に送電が行われることにより、送電コイルが互いに干渉し、それぞれの送電コイルの送電や制御通信に影響を及ぼす場合がある。したがって、本実施形態における送電装置100は、第一送電回路203及び第二送電回路205に接続する送電コイルを選択する際に、互いに干渉しないような、所定の距離D以上離れた位置にある送電コイルを選択するように動作する。これにより、複数の送電コイルを使用した送電においても、適切な送電を行うことができるようになる。
なお、本開示において、具体的な所定の距離Dを決めない方法を用いることも可能である。具体的には、ある送電コイルへの送電によって干渉が生じる他の送電コイルが特定されていればよい。つまり、ある送電コイルへの送電に伴い、干渉する他の送電コイル、あるいは干渉しない他の送電コイルを予め特定し、その特定した結果を保持するようにしてもよい。この特定の結果を基に、ある送電コイルを選択する際に、干渉しないと特定した送電コイルを選択する。選択されたそれらの送電コイルを用いて動作させればよい。
図7は、本実施形態における送電装置100により実行される処理を説明するためのフローチャートである。また、図8は本実施形態における送電装置100により実行される処理を示すフシーケンス図である。図7に示すフローチャート及び図8に示すシーケンス図は、送電装置100の制御部201がメモリ207に記憶されている制御プログラムを実行し、情報の演算及び加工並びに各ハードウェアの制御を実行することにより実現され得る。
送電装置100の電源をONにすると(S601)、制御部201は、送電コイル群210の中から、第一送電回路203及び第二送電回路205に接続する送電コイルを選択する処理を行う。このとき、送電装置100がすでに充電のための送電処理を実施中か否かによって処理が変わる(S602)。ここでは、送電装置100は電源ON直後であることから、送電処理は実施されていないとし、S603へ処理を進める。制御部201は、第一送電回路203、第二送電回路205が同時に使用しても干渉が発生しないコイルを選択する。
ここで干渉が発生しないコイルの選択方法について説明する。図4Dを用いて説明したように、2つの送電コイルが距離D以上離れていれば、コイル間の干渉は発生しない。制御部201は、図4Dに示す送電コイル400と送電コイル411のように、互いに距離D以上離れている送電コイルの組み合わせを決定する。一例として、制御部201は、図4Cに示す送電コイル群210において干渉が発生しない送電コイルの組み合わせを(400、411)、(401、409)、(402、404)、(403、407)、(405、406)、(408、410)とする。なおこの組み合わせ例は一例にすぎず、他の組み合わせが決定されてもよい。選択部208は、制御部201が決定した組み合わせに従い、干渉しない位置関係の2つの送電コイルを、それぞれ第一送電回路203及び第二送電回路205に接続する(S603)。
送電装置100は、受電装置が送電装置100に載置されるのを待つ(S605)。図8を用いて、A-Pingの制御について、詳しく説明する。選択部208は、決定された送電コイルの組み合わせに基づき、まず、第一送電回路203とコイル400、第二送電回路205とコイル411とを接続する。また、制御部201は、コイル400とコイル411とからA-Pingを同時に出力することにより、物体の検出処理を行う(F701)。送電コイル400と送電コイル411とは、互いに干渉しない位置関係であるので、第一送電回路203及び第二送電回路205が同時にA-Pingを送電するように制御しても、送電コイルどうしの干渉は発生しない。なお、2つの送電コイルそれぞれからA-Pingが出力されるタイミングや期間が一致していてもいいし、一致していなくてもよい。2つの送電コイルそれぞれからA-Pingが出力される期間どうしが少なくとも一部の期間で重なっていればよい。なお、干渉を発生させないためには、複数の送電コイルそれぞれからA-Pingが出力される期間が重ならないようにする方法を用いてもよい。
ここで受電装置が検出されなかった場合は、選択部208は次に、第一送電回路203とコイル401、第二送電回路205とコイル409とを接続して、受電装置の検出処理を行う。このように、送電装置100は、受電装置が検出されるまで、決定したコイルの組み合わせに基づいて第一送電回路203及び第二送電回路205それぞれと送電コイルとを接続し、物体の検出処理を行う。
F702において、送電装置100の上に受電装置が載置された場合、その時点でA-Pingを送信している送電装置100のコイル400における電圧又は電流の変化が検出される。そして送電装置100は、上述したPingフェーズにおけるD-Pingを送電する。そして、Pingフェーズにおける通信により、送電装置100は、その物体が受電装置101であると特定する。こうして、受電装置101が検出される(F703)。
図7に戻り、送電装置100の制御部201は、受電装置が載置されたことを検出すると(S506でYes)、第一送電回路203はWPC規格で規定された複数のフェーズを経て送電処理を実施する(S606)。ここでは、送電装置100は、第一送電回路203に接続された送電コイル400を介して、受電装置101の載置を検出したとする。送電装置100は、受電装置を検出した送電コイル400を使用して、充電用の送電を行う。制御部201は、送電コイル群210において送電処理に使用される送電コイル(ここでは、送電コイル400)と干渉を起こすコイルの使用を禁止とする。具体的には、図4Cにて、送電コイル400と距離D以上離れていない送電コイルは(401、402、409、410)である。よってこれらのコイルは送電コイル400が使用中は使用禁止とする(S607)。
一方、第二送電回路205は受電装置の載置を検出していないので(S608でNo)、S602以降の処理を再度行うことにより、コイル群210から送電コイルを選択して受電装置の載置を検出する。すでに第一送電回路203が送電処理実施中であるため(S602でYes)、第二送電回路205は、コイル群210から、使用禁止とした送電コイル以外の送電コイルを選択して、受電装置の載置を検出するまで検出処理を行う(S610)。すなわち、第二送電回路205は、第一送電回路203が充電用の送電に使用している送電コイル400と干渉しない位置関係を有する送電コイルを使用して、新たに載置される受電装置を検出する。
図8を用いて詳しく説明する。送電装置100は、送電コイル400で受電装置が載置されたことを検出すると、(F703)、送電コイル400を使用して充電用の送電を開始する(F704)。また、送電装置100は、送電コイル400と干渉する送電コイルの使用を禁止する(F705)。送電装置100は、使用禁止された送電コイル以外の送電コイルと第二送電回路205とを順に接続し、受電装置の検出のためのA-Pingの送電を実行する(F706)。
図7に戻り、第二送電回路205が受電装置を検出した場合は、前記したWPC規格で規定された複数のフェーズを経て送電処理を実施する(S606)。送電装置100は、全ての送電回路が充電用の送電を行っている場合(S608でYes)、送電のための制御処理を終了する。なお、受電装置からEPTパケットを受信するなどして送電処理を終了した送電回路は、再度S602以降の処理を実行し、新たな受電装置の検出及び送電を行う。図7に示す処理は、送電装置100の電源がOFFになるまで繰り返し行われるものとする。
以上説明したように、本実施形態における送電装置100は、複数の送電コイルのうち、互いに所定の距離離れた位置よりも近い位置に配置される2つの送電コイルからは同時にA-Pingが出力されないように制御する。本実施形態によれば、複数の送電コイルが隙間なく敷き詰められた構成であっても、送電コイルどうしの干渉を発生させないようにしつつ、効率よく送電の制御を行うことが可能となる。これにより、送電装置100は、送電装置100上の任意の場所に複数の受電装置が載置されても、適切に検出及び送電を行うことができる。
なお、充電用の送電には、物体(受電装置)を検出した送電コイルを用いて行う例を説明したが、本開示はこれに限られない。効率的な送電を行うために、物体(受電装置)を検出した送電コイルとは異なるコイルを用いて充電用の送電を行うようにしてもよい。その場合、充電用に用いられる送電回路とは異なる送電回路は、充電用の送電を行う送電コイルと干渉しない送電コイルを用いて、A-Pingを送信するようにする。つまり、充電用の送電に用いられる送電コイルと干渉しない送電コイルを特定し、その送電コイルを用いてA-Pingを送信するようにすればよい。
また、本実施形態においては、送電回路が2つである例について説明したが、本実施形態で説明した方法は、送電回路が3つ以上の場合においても適用可能である。例えば、送電装置100が、第一送電回路203及び第二送電回路205の他に、不図示の第三送電回路の3つの送電回路を有する場合は、送電装置100は以下のような処理を行う。すなわち、送電装置100の制御部201は、それぞれの送電回路を使用して物体検出のための信号を出力させる場合に、各送電回路に接続される3つの送電コイル209として互いに所定の距離D以上離れた位置に配置されたものが使用されるようにする。図4Cに示す送電コイル群210の例においては、例えば、3つの送電コイルとして送電コイル400、403、411が選択される。この3つの送電コイルは、それぞれが互いに距離D以上離れているため、同時にA-Pingを送電しても干渉が発生しない。このように各送電回路に接続する送電コイル209を選択することにより、送電装置100は、3つの送電コイル209からA-Pingを出力しても、互いに干渉が発生しないようにすることができる。送電回路が4つ以上の場合も同様である。
(実施形態2)
上述した実施形態1においては、第一送電回路203及び第二送電回路205の送電能力は同じでもよいし、異なっていてもよい。本実施形態では、送電装置が有する複数の送電回路の送電能力が異なる場合の制御について説明する。送電能力の異なる複数の送電回路を有する送電装置を使用して受電装置に送電を行う場合、以下のような問題が発生しうる。例えば、受電装置が送電装置上に載置された場合に、受電装置が受電可能な電力を十分に送電することができない(送電能力が低い)送電回路により送電処理が行われる場合がある。これにより、受電装置の充電が効率よく行われないという問題がある。このように、送電能力の異なる送電回路を有する送電装置を使用して受電装置に送電を行う際に、適切な送電がされない場合がある。
上述した実施形態1においては、第一送電回路203及び第二送電回路205の送電能力は同じでもよいし、異なっていてもよい。本実施形態では、送電装置が有する複数の送電回路の送電能力が異なる場合の制御について説明する。送電能力の異なる複数の送電回路を有する送電装置を使用して受電装置に送電を行う場合、以下のような問題が発生しうる。例えば、受電装置が送電装置上に載置された場合に、受電装置が受電可能な電力を十分に送電することができない(送電能力が低い)送電回路により送電処理が行われる場合がある。これにより、受電装置の充電が効率よく行われないという問題がある。このように、送電能力の異なる送電回路を有する送電装置を使用して受電装置に送電を行う際に、適切な送電がされない場合がある。
本実施形態では、送電回路の送電能力と、受電装置の受電能力を基に、いずれ送電回路を送電に使用するかを判定することにより、受電装置に対して十分な電力を供給することができるようにする方法について説明する。本実施形態において、実施形態1と同様の構成については、同じ名称及び符号を使用する。
[送電装置における処理]
以下、送電装置100が実行する処理について、図9、10を用いて説明する。図9Aの処理は、図5に示す処理に、本実施形態において説明する送電回路の切替え処理を加えたものである。F505において、送電装置100は、受電装置101からConfigurationパケットを取得すると、取得したパケットから受電装置101の受電能力を取得する。ここでいう受電能力とは、受電装置101の受電部302が負荷(充電部306)へ供給する電力の最大値等に基づく、受電装置101が受電可能な電力であり、具体的には、WPC規格におけるMaximum Powerに相当する電力に相当する電力である。送電装置100は、受電装置を充電するために自身が送電可能な最大電力(送電能力)と、取得した受電装置101の受電能力とに基づいて、切替え処理を実行する(F826)。この切替え処理は、Power Transferフェーズに遷移する前に実行されてもよい。
以下、送電装置100が実行する処理について、図9、10を用いて説明する。図9Aの処理は、図5に示す処理に、本実施形態において説明する送電回路の切替え処理を加えたものである。F505において、送電装置100は、受電装置101からConfigurationパケットを取得すると、取得したパケットから受電装置101の受電能力を取得する。ここでいう受電能力とは、受電装置101の受電部302が負荷(充電部306)へ供給する電力の最大値等に基づく、受電装置101が受電可能な電力であり、具体的には、WPC規格におけるMaximum Powerに相当する電力に相当する電力である。送電装置100は、受電装置を充電するために自身が送電可能な最大電力(送電能力)と、取得した受電装置101の受電能力とに基づいて、切替え処理を実行する(F826)。この切替え処理は、Power Transferフェーズに遷移する前に実行されてもよい。
図10は、本実施形態による送電装置の送電回路切り替え処理の処理フローである。図10に示す処理は、図9のF826において行われる。今、送電装置100は、第一送電回路203により受電装置101を検出し、受電装置101からConfigurationパケットを取得したものとする。まず、送電装置100は、受電装置と制御通信を行っている第一送電回路203よりも送電能力の高い他の送電回路が送電に使用可能かを判定する(S901)。つまり、送電装置100は、第一送電回路203よりも送電能力が高く、且つまだ他の受電装置に対して送電を行っていない送電回路が存在するかを判定する。ここで、第二送電回路205は第一送電回路203よりも送電能力が高く、且つ送電を行っていないものとする。なお、受電装置と制御通信を行っている送電回路が第二送電回路の場合、そもそも第二送電回路よりも送電能力の高い送電回路が存在しないので、S901の判定においては、Noとなる。
該当する送電回路が送電に使用可能である場合(S901でYes)、送電装置100は、現在受電装置と制御通信を行っている送電回路の送電能力が、受電装置の受電能力より低いか否かを判定する(S902)。ここでは、Configurationパケットに含まれるMaximus Powerを満たす送電を送電装置100が行うことができない場合に、受電能力よりも送電能力が低いものとする。送電能力が受電能力より低い場合(S902でYes)、送電装置100は、受電装置101と制御通信を行っている第一送電回路203を、より送電能力の高い他の送電回路に切り替える(S903)。ここでは、送電装置100は、選択部208を使用して、受電装置101と制御通信を行う送電コイルの接続を、第一送電回路203から第二送電回路205に切り替える。一方、送電能力が受電能力よりも高い場合(S902でNo)、処理を終了する。
また、S901において該当する他の送電回路が存在しない場合(S901でNo)についても説明する。S901においてNo場合、送電装置100は、送電能力がより低い他の送電回路を有し、且つ当該他の送電回路が使用可能か否かを判定する(S906)。送電能力がより低い他の送電回路が使用可能である場合(S906においてYes)、S904へ処理を進める。一方、送電能力のより低い他の送電回路が使用可能でない場合は、送電回路の切り替えをせずに処理を終了する。送電装置100は、送電能力がより低い他の送電回路の送電能力が、受電装置の受電能力以上であるか否かを判定する(S904)。すなわち、送電装置100は、他の送電回路の送電可能な最大電力が、受電装置が受電可能な電力以上であるか否かを判定する。他の送電回路の送電能力が受電能力以上である場合、第一送電装置100は、受電装置と制御通信を行っている送電コイルの接続を、より送電能力の低い他の送電回路に切り替える(S905)。受電能力より低い場合、処理を終了する。ここで説明した処理を行うことにより、後述するような2台目の受電装置が載置された場合に、2台目の受電装置に対して十分な電力を送電することができるようになり、送電装置100の送電能力を有効に活用することができるという効果がある。
ここで、具体例を用いて本実施形態の送電装置の処理を説明する。今、第一送電回路の送電能力15w、第二送電回路の送電能力60wである送電装置100に受電能力が60wである第一受電装置101aが置かれた場合について、受電装置に対して十分な電力を供給する方法について説明する。送電装置100は、図9AのF500において、第一送電回路203を介してA-Pingを送る。第一受電装置101aが載置されると、第一送電装置100と第一受電装置101aはシーケンスF509からF506までを実行する。ここで、第一送電装置100はF505において、Configurationパケットに含まれる最大の受電電力の値により、第一受電装置101aの受電能力は60wであることを知ることができる。送電装置100は、第一送電回路203を介して送電を行っているため、第一受電装置101aに対して十分な電力を供給することができない。そこで、第一送電装置100は送電回路切り替え処理F826を行う。送電装置100は、図10のS901において、送電能力が60wである第二送電回路205が存在するので、処理をS902に進める。続いて、送電装置100はS902において、現在送電を行っている第一送電回路203の送電能力が受電装置の受電能力である60w以下であるため、処理をS903に進める。送電装置100はS903において、送電を停止し第一受電装置101aに送電を行う送電回路を第二送電回路205に切り替える。送電装置100は、第二送電回路205を使用して、F507以降の処理を行う。また、第一送電回路203は受電装置と通信を行っていないので、新たな受電装置を検出するためのA-Pingを送電する。このように、複数の能力の異なる送電回路を持つ送電装置において、受電装置の受電能力と送電回路の送電能力を基に、受電装置に送電を行う送電回路を切り替えることで、受電装置に対して十分な電力を供給することが可能になる。
図9Bは、各送電回路の動作、及び、2台目の受電装置が載置された場合の処理を説明するためのシーケンス図である。図9に示す処理において、図5及び図9Aに示す処理と同様の処理については、同じ符号を付し、説明を省略する。図9Bにおいて、第一送電回路203が受電装置101aの載置を検出すると(F542)、第一送電回路203は受電装置101aにD-Pingを送電し、制御通信を行う(F543)。第一送電回路203は、第一受電装置101aからConfigurationパケットを取得すると(F505)、第一受電装置101aにACKを送信し(F506)、図10に示す送電回路の切替え処理を行う(F826)。これにより、以降の処理は第二送電回路205により行われる。
第二送電回路205は、図9AのF507以降の処理を行い、第一受電装置101aに充電用の送電を行う(F827)。なお、送電装置100は、第一送電回路203を介して第一受電装置101aに関する情報をすでに取得しているので、第二送電回路205は再度Configurationパケット等の情報を取得することなく送電の処理を行うことができる。一方、第一送電回路203は、新たな受電装置の載置を検出するため、A-Pingの送電を行う(F828)。ここで、第一送電回路203は、新たに第二受電装置101bが載置されたことを検出すると、第二受電装置101bにD-Pingを送信して制御通信を行い(F829)、充電用の送電を開始する(F830)。
ここで、図9Bの処理の具体例について説明する。今、第一送電回路の送電能力15w、第二送電回路の送電能力5wである送電装置100に、受電能力が5wである第一受電装置101aが置かれた後、受電能力が15wである受電装置が置かれたものとする。第一送電装置100は、F541において、第一送電回路203を介してA-Pingを送る。第一受電装置101aが載置されると、第一送電装置100はF506において第一受電装置101aからConfigurationパケットを取得し、第一受電装置101aの受電能力は5wであることを知ることができる。第一送電装置100は図10に示す送電回路切り替え処理を行う(F826)。送電装置はS901において、制御通信を行っている送電回路高い送電能力を持つ他の送電回路が存在しないので、処理をS906に進める。S906において、送電装置100は、制御通信を行っている送電回路よりも送電能力の低い他の送電回路(第二送電回路205)が使用可能であるので、S904へ処理を進める。続いて、送電装置100はS904において、他の送電回路の送電能力が、受電装置の受電能力以上であるため、処理をS905に進める。送電装置はS905において、第一受電装置101aに送電を行う送電回路を第二送電回路205に切り替える。
第一送電装置100は、F828において、第一送電回路203を介してA-Pingを送る。その後、受電能力が15wである第二受電装置101bが載置されると、第二受電装置101bに対してD-Pingを送信し(F829)、充電用の送電を開始する(F830)。ここで、第二送電回路205は、図9Bには不図示であるが、F828の後に第二受電装置101bからConfigurationパケットを取得し、同様に切替え処理を行うものとする。ただし、送電装置100はすでに第一送電回路203による送電が行われ、第二送電回路205以外に使用可能な送電回路が存在しないことを把握しているため、切替え処理を省略してもよい。
上述した処理により、送電装置100は新たに載置された第二受電装置101bに対して十分な電力を供給することができる。このように、複数の能力の異なる送電回路を持つ送電装置において、受電装置の受電能力と送電回路の送電能力を基に、受電装置に送電を行う送電回路を切り替えることで、十分な電力を供給することが可能になる。本実施形態では、送電回路の切り替えを、送電が停止しないように選択部208を用いて送電回路を切り替えたが、他の方法でもよい。例えば、送電装置100は第一受電装置101aにEPTを送信し、送電を停止した後、選択部208を用いて送電回路を切り替え、A-Pingから処理を再開する。これにより、瞬時に送電回路を切り替えることのできない送電装置においても、受電装置に対して十分な電力を供給することができるようになる。また、送電装置100は、受電装置からConfigurationパケットを受信した場合に、ACKで応答する前に切り替え処理を行ってもよい。
なお、本実施形態では、I&Cフェーズにおいて送電装置100が取得するConfigurationパケットに含まれる情報に基づいて、送電回路の切り替えの判定を行うものとしたが、これに限定されない。送電装置100は、例えば、Negotiationフェーズにおいて受電装置101から取得されるGPの情報に基づいて、送電回路の切り替えの判定を行う構成であってもよい。送電装置100は、送電回路が送電可能な電力と、受電装置101から取得されるSRQ(GP)パケットに含まれるGPにより表される電力とを比較し、送電回路の切り替え判定を行う。送電装置100は、GPに相当する電力を送電することができない場合は、送電能力がより高い送電回路に切り替える(図10のS902でYes、S903)。また、送電回路100は、送電能力がより低い他の送電回路が送電可能な電力がGPよりも大きい場合は、送電能力がより低い他の送電回路に切り替える(図10のS904でYes、S905)。この場合、図9Aのシーケンスにおいて、送電装置100はF511でSRQ(GP)パケットを取得した後、又はF512でSRQ(GP)パケットに対する応答としてACKを送信した後に切り替え処理を行う。
また、送電装置100は、送電中にGPが変更された場合に、変更されたGPを基に送電回路切り替え処理を行ってもよい。送電装置100及び受電装置101は、再交渉(Renegotiation)を行うことにより、GPを変更可能な構成とすることができる。この場合に、送電装置100は、再交渉によって決定したGPに相当する電力が送電できない場合は、より高い送電能力を有する送電回路に切り替える。これにより、送電中の送電回路では十分な電力を供給できない場合に、送電回路を切り替えることで十分な電力を供給することができるようになる。また、送電装置100は、送電能力の低い他の送電回路が送電可能な電力が、再交渉によって決定したGPに相当する電力よりも大きい場合、より低い送電能力を有する他の送電回路に切り替える。これにより、新たな受電装置が載置された場合に、新たな受電装置に対して送電能力の高い送電回路を使用した送電を行うことができる。この結果、送電装置100は送電回路の送電能力を有効に活用することができる。
また、送電装置100は、I&Cフェーズにおいて送電に使用する送電回路を決定したのち、さらにNegotiationフェーズにおいて取得したSRQパケットに含まれる情報に基づいて送電回路を切り替えてもよい。また、送電装置100は、さらに再交渉(Renegotiation)において取得される情報に基づいて送電回路を切り替えてもよい。
また、受電装置の受電能力は、最大の受電電力の値やGPとしたが、これに限らない。例えば、受電装置の識別番号、受電装置の種別を特定可能な情報、及び、WPCのバージョンの情報等を基に、受電装置の受電能力を取得し、送電回路切り替え処理を行ってもよい。例えば、送電装置は、受電装置の識別番号に基づいて、過去に送電したことのある受電装置であることを特定し、過去の送電記録に従って使用する送電回路を決定することができる。また例えば、送電装置は、受電装置の種別を特定し、受電装置がスマートフォンである場合とPCである場合とで送電装置を切り替えることができる。なお、ここで述べた受電装置の種別は一例であり、上記以外の種別の受電装置であってもよい。また、受電装置から取得される上述したような情報のうち任意の数の情報に基づいて、切替え処理が行われる構成であってもよい。
また、本実施形態で説明した方法は、図2及び図4に示すような複数の送電コイルを有する送電装置でなくても適用可能である。すなわち、本実施形態は、送電能力の異なる複数の送電回路を有する送電装置に適用可能である。例えば、一つの送電コイルに対して、送電能力の異なる複数の送電回路を接続可能な送電装置であってもよい。また、本実施形態の方法は、少なくとも送電能力の異なる2つの送電回路を含む複数の送電回路を有する送電装置に適用可能である。例えば、2つ以上の送電回路を有する送電装置においても、図10に示す処理を適用することにより、適切な送電回路を使用した送電を行うことができる。
(実施形態3)
本実施形態では、複数の送電回路を有する送電装置が、1台以上の受電装置に対して送電中に別の受電装置を検出する場合を考える。この時、受電装置に対して送電中に、別の受電装置を検出するために定常的に各送電コイルからA-Pingを送信した場合、放射ノイズが増大し、周辺の機器(既存の送電)に悪影響を与えてしまうという課題がある。また、複数の送電コイルからA-Pingを送電し続けるため、別の受電装置が載置されない間、送電装置は不要な電力を消費するという課題がある。このように、複数の送電コイルを有する送電装置が受電装置の検出を行う際に、送電コイル間で悪影響を及ぼす恐れがある。
本実施形態では、複数の送電回路を有する送電装置が、1台以上の受電装置に対して送電中に別の受電装置を検出する場合を考える。この時、受電装置に対して送電中に、別の受電装置を検出するために定常的に各送電コイルからA-Pingを送信した場合、放射ノイズが増大し、周辺の機器(既存の送電)に悪影響を与えてしまうという課題がある。また、複数の送電コイルからA-Pingを送電し続けるため、別の受電装置が載置されない間、送電装置は不要な電力を消費するという課題がある。このように、複数の送電コイルを有する送電装置が受電装置の検出を行う際に、送電コイル間で悪影響を及ぼす恐れがある。
この課題を解決するため、本実施形態における送電装置は、受電装置に送電中か否かを判定し、送電中の場合は送電コイルにおけるA-Pingの送信を停止し、物体検出用コイルにおける物理量(物理パラメータ)の変化に基づいて物体の検出を行う。そして、物体検出用コイルにより物体を検出した場合にのみ、各送電コイルからのA-Pingの送信を行う。これにより、不要なA-Pingの送信を抑制することで、放射ノイズの発生による既存の送電に対する悪影響を軽減しながら、新たな受電装置の載置を検出することができる。また、不要な電力消費を抑制することができる。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、上述した実施形態と同様の構成については、同じ名称及び符号を使用する。
[装置の構成]
図11は、本実施形態における送電装置200の構成を説明するための図である。図11Aに示すように、送電装置200は、送電コイル群210の送電範囲全体を包含するように構成された物体検出用コイル211をさらに有するものとする。物体検出用コイルの構成例を図11Bに示す。物体検出用コイル211は、例えば、図4Cに示す伝送コイル群210を囲むように構成されるコイルである。すなわち、物体掲出用コイル211が送電可能な領域は、送電コイル群210が送電可能な領域を包含する。なお、物体検出用コイル211の形状は図11Bに限定されない。
図11は、本実施形態における送電装置200の構成を説明するための図である。図11Aに示すように、送電装置200は、送電コイル群210の送電範囲全体を包含するように構成された物体検出用コイル211をさらに有するものとする。物体検出用コイルの構成例を図11Bに示す。物体検出用コイル211は、例えば、図4Cに示す伝送コイル群210を囲むように構成されるコイルである。すなわち、物体掲出用コイル211が送電可能な領域は、送電コイル群210が送電可能な領域を包含する。なお、物体検出用コイル211の形状は図11Bに限定されない。
[送電装置における処理]
続いて、送電装置200が実行する処理の流れについて説明する。図12に、送電装置200に実行される処理のフローチャートを示す。本処理は、例えば送電装置の制御部201がメモリ207から読み出したプログラムを実行することによって、実現されうる。なお、以下の手順の少なくとも一部がハードウェアによって実現されてもよい。この場合のハードウェアは、例えば、所定のコンパイラを用いて、各処理ステップを実現するためのプログラムからFPGA等のゲートアレイ回路を用いた専用回路を自動的に生成することによって実現されうる。また、本処理は、送電装置200の電源がオンとされたことに応じて、送電装置200のユーザが非接触充電アプリケーションの開始指示を入力したことに応じて、又は、送電装置200が商用電源に接続され電力供給を受けていることに応じて、実行されうる。また、他の契機によって本処理が開始されてもよい。なお、送電装置200は、複数の送電コイル209を用いて本処理を実行するが、そのうちの1つを逐次選択して用いて実行してもよいし、そのうちの複数または全ての送電コイルにおいて並行して実行してもよい。
続いて、送電装置200が実行する処理の流れについて説明する。図12に、送電装置200に実行される処理のフローチャートを示す。本処理は、例えば送電装置の制御部201がメモリ207から読み出したプログラムを実行することによって、実現されうる。なお、以下の手順の少なくとも一部がハードウェアによって実現されてもよい。この場合のハードウェアは、例えば、所定のコンパイラを用いて、各処理ステップを実現するためのプログラムからFPGA等のゲートアレイ回路を用いた専用回路を自動的に生成することによって実現されうる。また、本処理は、送電装置200の電源がオンとされたことに応じて、送電装置200のユーザが非接触充電アプリケーションの開始指示を入力したことに応じて、又は、送電装置200が商用電源に接続され電力供給を受けていることに応じて、実行されうる。また、他の契機によって本処理が開始されてもよい。なお、送電装置200は、複数の送電コイル209を用いて本処理を実行するが、そのうちの1つを逐次選択して用いて実行してもよいし、そのうちの複数または全ての送電コイルにおいて並行して実行してもよい。
なお、以下の説明において、1台以上の受電装置が送電装置200上(例えば、送電装置200において複数の送電コイルに近接するように構成された充電台(載置面)上)に載置される場合を想定するが、これに限定されない。1台以上の受電装置が、例えば当該送電装置200の送電可能範囲の中に存在する場合を想定してもよい。
まず、送電装置200は、受電装置に送電中であるか否かの判定を行う(S1001)。受電装置へ送電中である場合(S1001でYes)、処理はS1002へ進み、受電装置へ送電中でない場合(S1001でNo)、処理はS1005へ進む。次に、S1002において、送電装置200は物体検出用コイル211から物体検出用信号を送信し、処理はS1003へ進む。このとき、送電装置200は、例えば1秒間などの所定の時間長の間に物体を検出するためには、物体検出用コイル211から1秒に一回物体検出用信号としてA-Pingを送信する。
ここで、物体検出信号は、WPC規格のA-Pingでありうるが、他の信号であってもよい。S1003において、送電装置200は物体検出用コイル211における物理量の変化量の算出を行い、処理はS1004へ進む。ここで、物理量の変化量は、物体検出用コイル211の状態が変化することにより生じる物体検出用コイル211の電流値を計測し、前回計測した値との差分を求めることにより算出しうるが、これに限らない。例えば、物体検出用コイル211にかかる電圧値の差分や、物体検出用コイル211の共振周波数のシフト量、物体検出用コイル211の特性インピーダンスの差分であってもよい。このように、物体検出用信号の送信により、物体検出用コイル211内の状態に変化があった場合には、コイルに生じる電流や電圧、共振周波数等の少なくともいずれかに変化が生じる。送電装置200の制御部201は、この変化に基づき新たに受電装置が載置された可能性があることを検出することができる。コイル内の電流や電圧、共振周波数等が変化するのは、物体検出用コイル211内の状態に変化が生じることで、コイル内の磁束が変化する、あるいは特性インピーダンスが変化するためである。
S1004において、送電装置200は物体検出用コイル211において算出した物理量の変化量が閾値以上であるか否か、すなわち、新たに受電装置が載置された可能性があるか否かの判定を行う。物理量の変化量が閾値以上である場合(S1004でYes)、処理はS1005へ進み、物理量の変化量が閾値未満である場合(S1004でNo)、処理はS1001へ戻る。物理量の変化量が閾値以上である場合とは、新たに物体が送電装置200上に載置されることを意味する。
次に、S1005において、送電装置200は上述したWPC規格のSelectionフェーズとして規定されている処理を開始する。送電装置200は、送電コイル209から順次A-Pingを送信し、送電可能範囲内に存在する物体の位置を検知する。このとき、送電装置200は、例えば1秒間などの所定の時間長の間に物体の位置を検知するためには、1秒間に複数の送電コイル209のそれぞれからA-Pingを送信する必要がある。したがって、この場合の送電装置200は、例えば(1/N)秒(Nは送電コイル209の数)ごとに複数の送電コイル209から順次A-Pingを送信する。
送電装置200は、送電可能範囲内にある物体を検知すると、WPC規格のPingフェーズへ移行し、物体を検出した送電コイル209を用いて、D-Pingを送信する。送電装置200は、D-Pingに対する所定の応答があった場合に、検知された物体が受電装置であり、受電装置が対象送電コイル上に載置されたと判定し、記憶する(S1006)。送電装置200は、受電装置が載置されたことを検知すると、上述したWPC規格のI&Cフェーズへ移行し、受電装置の識別子情報や能力情報を取得する(S1007)。続いて、送電装置200は、上述したWPC規格のNegotiationフェーズへ移行し、受電装置との間でGPの値を決定する(S1008)。送電装置200は、GPの決定後、上述したWPC規格のCalibrationフェーズへ移行する。ここで、送電装置200は、受電装置が所定の受電電力値(軽負荷状態における受信電力値/最大負荷状態における受信電力値)を送電装置200へ通知し、送電装置200が効率よく送電するための調整を行う。
次に、送電装置200は、上述したWPC規格のPower Transferフェーズへ移行し、送電の継続、及び、エラーや満充電による送電停止等のための制御を行い(S1010)、処理はS1001へ戻る。なお、送電装置200への電源供給が停止されれば、送電装置100は、処理を終了する。
以上のように、本実施形態の送電装置は、受電装置へ送電中で且つ物体の載置を検出していない場合は、送電コイルにおける物体検出のための処理、すなわち、上述したWPC規格のSelectionフェーズとして規定されている処理を開始しない。これにより、放射ノイズの発生による既存の送電に対する悪影響を軽減することができる。また、不要な電力消費を抑制することができる。
[システム全体の処理]
次に、図13、14を用いて送電装置200の動作シーケンスについて説明する。ここでは、説明の簡略のため、送電装置200は、図14Aで示すように3つの送電コイル209a~209c、及び物体検出用コイル211を有するものとする。なお、初期状態として、受電装置は送電装置200に載置されておらず、送電装置200は受電装置の要求するGPでの送電を実行可能な程度の十分な送電能力を有しているものとする。また、物体検出用コイルで算出する物理量の変化量に対する閾値は、所定値としてあらかじめ送電装置200に設定されているものとする。なお、当該閾値は、ユーザによる入力操作等により設定されてもよい。また、以下の説明における、送電装置200の送電コイル209上に受電装置が載置される、という表現は、以下の場合を含む。すなわち、受電装置が載置される、とは、当該送電コイル209に近接して構成される充電台(載置面)に受電装置が載置されることや、当該送電コイル209の近傍(送電可能範囲)に受電装置が配置されることと同義である。
次に、図13、14を用いて送電装置200の動作シーケンスについて説明する。ここでは、説明の簡略のため、送電装置200は、図14Aで示すように3つの送電コイル209a~209c、及び物体検出用コイル211を有するものとする。なお、初期状態として、受電装置は送電装置200に載置されておらず、送電装置200は受電装置の要求するGPでの送電を実行可能な程度の十分な送電能力を有しているものとする。また、物体検出用コイルで算出する物理量の変化量に対する閾値は、所定値としてあらかじめ送電装置200に設定されているものとする。なお、当該閾値は、ユーザによる入力操作等により設定されてもよい。また、以下の説明における、送電装置200の送電コイル209上に受電装置が載置される、という表現は、以下の場合を含む。すなわち、受電装置が載置される、とは、当該送電コイル209に近接して構成される充電台(載置面)に受電装置が載置されることや、当該送電コイル209の近傍(送電可能範囲)に受電装置が配置されることと同義である。
本実施形態では、送電装置200が第一受電装置101aの載置を検知し、送電を開始する。この時、送電装置200は第一受電装置101aへ送電を開始したことを契機に、送電コイル209におけるA-Pingの送信を停止し、物体検出用コイル211における物体検出用信号の送信による物体検出を開始する。そして、第二受電装置101bが載置されると、物体検出用コイル211の状態が変化することにより物理量が変化し、その差分が閾値以上となるため、送電装置200は物体が載置されたと判定する。送電装置200は、送電コイル209におけるA-Pingの送信を再開して第二受電装置101bの載置を検知し、送電を開始する。その後、送電装置200は、再度送電コイル209におけるA-Pingの送信を停止、物体検出用コイル211における物体検出用信号の送信による物体検出を再開する。
図13において、送電装置200は、受電装置に送電をしていないため、送電コイル209a~209cにおいて、順次A-Pingを送信することによって物体が載置されるのを待つ(S1001でNo、F1101)。送電装置200は、第一受電装置300が載置されることにより、送電コイル209aから送信したA-Pingに変化が生じ、これにより物体が載置されたことを検出する(F1102、F1103、F1104)。第一受電装置300は、続くD-Pingにより、第一受電装置300自身が送電装置200上(送電コイル209aの近傍)に載置されたことを検知する(F1105、F1106)。また、送電装置200は、D-Pingの応答により、載置された物体が受電装置(第一受電装置300)であることを検知し、送電コイル209a上に載置されたことを記憶する(S1005、S1006)。
続いて、I&Cフェーズの通信により、送電装置200は、第一受電装置300から識別情報及び能力情報を取得する(S1007、F1107)。次に、送電装置200と第一受電装置300は、Negotiationフェーズの通信を実行し、GP=15Wに決定されたものとする(S1008、F1108)。続いて、送電装置200及び第一受電装置300は、Calibrationフェーズの通信により、Calibrationデータの導出を行う(S1009、F1109)。その後、送電装置200は、第一受電装置101aへの送電を実行する(S1010、F1110)。
続いて、送電装置は第一受電装置300へ送電中であるため、送電コイル209におけるA-Pingの送信を停止し、物体検出用コイル211から物体検出用信号の送信を行い、物理量の変化量を算出する(S1001~1003、F1111~1113)。この時、新たな受電装置は載置されておらず、算出した物理量の変化量は閾値未満となるため、新たな物体は検知されていないと判定する。また、送電装置200は、物体検出用信号の送信と物理量の変化量の算出を所定の間隔で繰り返し実行する(S1004でNo、S1001~1003、F1112~1113)。その後、第二受電装置310が載置されると、送電装置200は算出した物理量の変化量が閾値以上となるため、新たな物体を検知したと判定する。送電装置200は、送電中の送電コイル209aを除く209b~209cにおけるA-Pingの送信を再開する(S1004でYes、F1114~1116)。送電装置200は、第二受電装置101bが載置されることにより、送電コイル209cから送信したA-Pingに変化が生じ、これにより物体が送電コイル209c上に載置されたことを検出する(F1117、F1118)。以降、F1119~F1124の処理は、F1105~F1110と同様のため、説明を省略する。送電コイル209cを介して第二受電装置310への送電を実行すると、送電装置200は第一受電装置101a及び第二受電装置101bへ送電中であるため、送電コイル209におけるA-Pingによる物体検出を再度停止する。また、送電装置200は、物体検出用コイル211から物体検出用信号の送信を行い、物理量の変化量を算出する(S1001でYes、S1002~1003、F1125~1127)。
以上説明した動作によれば、送電装置200は受電装置への送電開始後、各送電コイル209からA-Pingの送信を停止し、物体検出用コイルでの物体検出を開始する。そして、送電装置200は、物体検出用コイルを使用して物体を検出したことに基づいて、各送電コイル209から物体検出用信号(A-Ping)を送信することにより、受電装置を検出する。この時、物体検出用コイルは送電コイル群の送電範囲全体を包含するように構成されている。このため、所定の時間長において物体検出用コイルから物体検出用信号を送信する回数は、同じ所定の時間長において各送電コイルからA-Pingを送信する回数の合計よりも少なくなる。これにより、相対的に放射ノイズ等の発生を抑制することが可能となり、既存の受電装置への送電に対する悪影響を軽減しながら、新たな受電装置の載置を検出することができる。また、物体検出用コイルのみからA-Pingを送電することにより、各送電コイルからA-Pingを送信するよりも相対的に消費電力を少なくすることができる。
上述した実施形態において、送電装置は受電装置への送電を開始すると、各送電コイルからのA-Pingの送信を停止し、物体検出用コイルから物体検出用信号を送信して物理量の変化量を算出するようにしたが、物体検出用信号を送信しなくてもよい。この時、送電装置は送電中の送電コイルから送信される電力により生じる物体検出用コイル内の状態の変化により生じる物理量の変化量を算出しうる。これにより、物体検出用信号を送信した場合と比べて、より放射ノイズ等の発生の抑制、及び、不要な消費電力の抑制を行うことができる。
なお、上述した実施形態において、送電装置は受電装置へ送電中でない場合は、各送電コイルから順次A-Pingを送信するようにしたが、これに限定されない。すなわち、送電装置200は、受電装置へ送電中でない(受電装置が1台も載置されていない)場合も、物体検出用コイル211から物体検出用信号を送信し、物理量の変化量を算出することにより物体検出を行ってもよい。これにより、受電装置へ送電中でない場合であっても、不要な消費電力を抑制することができる。
また、上述した実施形態において、送電装置は送電コイル群の送電範囲全体を包含するように構成された物体検出用コイルを有するものとしたが、これに限定されない。例えば、送電装置200は、送電中の送電コイル209以外の特定の送電コイル209を選択し、決定した特定の送電コイル209からA-Pingを送信するようにしてもよい。これにより、複数の送電コイルからA-Pingを順次送信する場合と比べて、放射ノイズ等の発生の抑制、及び、不要な消費電力の抑制を行うことができる。また、この構成の場合は、送電装置200は、送電コイル群210を囲むような物体検出用コイル211を有していなくともよい。
また、上述した実施形態において、送電装置は送電コイル群の送電範囲全体を包含するように構成された物体検出用コイルを1つ有するものとしたが、これに限定されない。送電装置200は、物体検出用コイルを複数有していてもよい。例えば、各送電回路が送電可能な領域(例えば、図4の専用領域416及び専用領域417)をそれぞれ包含するような複数の物体検出用コイルが配置される場合について説明する。この場合、送電装置200は、送電中ではない送電回路が送電可能な領域を包含する物体検出用コイルでのみ物体検出を開始し、物体を検出した場合には当該物体検出用コイルが包含する領域の送電コイルでのみA-Pingを送信しうる。このように、物体を検出したと判定された領域でのみA-Pingを送信することで、送電範囲全体でA-Pingを順次送信する場合と比べて、信号の送信回数は少なくなる。これにより、相対的に放射ノイズ等の発生を抑制することが可能となり、既存の受電装置への送電に対する悪影響をより軽減しながら、新たな受電装置の載置を検出することができる。
(実施形態4)
上述の実施形態1において説明したように、複数の送電コイルから同時に送電が行われる場合、適切に送電コイルを適切に選択しないと、各送電コイルから送電される電力によって、お互いが干渉してしまうという課題があった。実施形態1では、干渉しない位置関係を有する(所定の距離D以上離れている)送電コイルを使用して送電を行うことにより、干渉を抑制する方法について説明した。本実施形態では、送電コイルどうしの干渉を抑制するための他の方法について説明する。本実施形態では、特に、送電コイルで充電用の送電が行われている間に、他の送電コイルが物体検出のためのA-Pingを送信する場合における送電コイルどうしの影響(干渉)を抑制するための方法について説明する。なお、上述した実施形態と同様の構成については、同じ名称及び符号を使用する。
上述の実施形態1において説明したように、複数の送電コイルから同時に送電が行われる場合、適切に送電コイルを適切に選択しないと、各送電コイルから送電される電力によって、お互いが干渉してしまうという課題があった。実施形態1では、干渉しない位置関係を有する(所定の距離D以上離れている)送電コイルを使用して送電を行うことにより、干渉を抑制する方法について説明した。本実施形態では、送電コイルどうしの干渉を抑制するための他の方法について説明する。本実施形態では、特に、送電コイルで充電用の送電が行われている間に、他の送電コイルが物体検出のためのA-Pingを送信する場合における送電コイルどうしの影響(干渉)を抑制するための方法について説明する。なお、上述した実施形態と同様の構成については、同じ名称及び符号を使用する。
[送電装置における処理]
図15は、送電装置100により実行される処理を示すフローチャートである。図15に示すフローチャートは、送電装置100の制御部201がメモリ207に記憶されている制御プログラムを実行し、情報の演算及び加工並びに各ハードウェアの制御を実行することにより実現され得る。
図15は、送電装置100により実行される処理を示すフローチャートである。図15に示すフローチャートは、送電装置100の制御部201がメモリ207に記憶されている制御プログラムを実行し、情報の演算及び加工並びに各ハードウェアの制御を実行することにより実現され得る。
まず、送電装置の電源がONになると処理が開始される(S1301)。送電装置100は、制御部201を介して、送電コイル群210の中から第一送電回路203が送電に使用する第一の送電コイルと、第二送電回路205が送電に使用する第二の送電コイルとを選択し、各送電回路と各送電コイルとを接続する(S1302)。ここで、送電装置100は、第一送電回路と第二送電回路から同時にA-Pingの送電が行われた場合においても、お互いの干渉が発生しない送電コイルを選択する。このときの選択方法は、例えば実施形態1に記載の方法を用いてもよい。
次に、送電装置100は、送電回路が送電中か否かを判定する(S1303)。ここでは送電装置は電源ON直後であることから、いずれの送電回路においても送電は実施されていないとする(S1303でNo)。次に、送電装置100は、各送電回路に接続される各送電コイルから、上述したA-Pingを送信(送電)する(S1304)。当該A-Pingの電力は、送電時の送電電力に比べて、小さな電力である。
次に、送電装置100は、送電装置のコイル上に、受電装置が載置されたか否かを判定する(S1305)。ここで、送電装置100は、A-Pingで送電装置に物体が載置されていることを検知した場合、上述したSelectionフェーズ、Pingフェーズ、I&Cフェーズを経て、受電装置の載置を検出する。
次に、送電装置はS1305で検出された受電装置に対して、上述したWPC規格で規定された複数のフェーズを経て送電処理を実施し、送電を開始する(S1306)。
次に、送電装置100は、送電装置の送電回路がすべて使用されているかを判定する(S1307)。すべて使用されている場合には、送電装置100は、送電のための制御を終了する。なお、図15には表されていないが、送電装置100は、例えば受電装置のバッテリが満充電になる等して、受電装置からの送電停止のコマンド(EPT)を受信するまで、充電用の送電を行う。また、送電装置100は、充電用の送電を終了すると、新たな受電装置を検出するため、S1303以降の処理を再度実行する。S1303以降の処理は、送電装置100の電源がOFFになるまで繰り返し実行されるものとする。また、S1305で、所定の時間が経過するまでに受電装置が検出されなかった場合にも、所定の時間経過後、S1303へ戻る。
次に、S1303で、送電装置が送電中である、と判定された場合について述べる。ここでは、第一送電回路203及び第二送電回路205が、それぞれ第一の送電コイル及び第二の送電コイルを用いて送電可能な構成であるとする。ここで説明する制御を行う理由は以下の通りである。すなわち、第一の送電コイルからの送電と、第二の送電コイルからの物体検出用信号であるA-Pingの送信とが同時に行われると、電力として小さいA-Pingは、電力の大きい送電の電力により乱されてしまう場合がある。このため、第二の送電コイルから送信されるA-Pingは、検出用信号として正しく機能しなくなり、物体の誤検出につながる可能性がある。本実施形態における送電装置100は、以降の処理を行うことにより、A-Pingが乱されてしまう問題を抑制する。
S1303で、送電装置が送電中である、と判定された場合(S1303でYes)、送電装置100は、第一送電回路203からの送電を一時的に瞬断し、送電を停止する。そして、送電装置100が送電を停止している期間(瞬間)に、送電に使用されていない他の送電コイルから検出用信号を送信する。ここでは、第二の送電コイルは、送電に使用されていないものとし、検出用信号を第二の送電コイルから送信されるものとする。送電装置100は、送電を行っている第一の送電コイルからの送電を所定の期間停止(瞬断)する(S1308)。そして、第一の送電コイルからの送電が停止されている期間に、送電を行っていない第二の送電コイルから、検出用信号を送信する(S1309)。つまり、送電を行う第一送電回路203からの送電を停止する期間に、送電を行っていない第二送電回路205を用いて、A-Pingを送信する。そして、送電装置100は、所定の期間送電を停止した後、送電を再開する(S1310)。このとき、第二送電回路205が物体検出のために出力するA-Pingが、第一送電回路203が行う送電と重ならないようにする必要がある。つまり、第一の送電コイルからの送電が停止されている期間は、第二の送電コイルから検出用信号が送信されている期間よりも長い期間となるように制御する。このため、送電が停止される所定の期間は、第二送電回路205が物体の検出を行うための期間よりも長い期間となる。この処理によって、第一の送電コイルから送電される充電用の電力と、第二の送電コイルから送信される検出用信号送信とが重なることなく、第二の送電コイルから送信される検出用信号を送信することができる。
図16を用いて、送電装置100による充電用の送電の停止のタイミングと、検出用信号送信のタイミングについて説明する。上述した実施形態では、送電装置100は、2つの送電回路と、それぞれに接続される2つの送電コイルを使用して送電処理を行う場合について述べた。しかしながらこれに限定されず、さらに多くの送電回路及び送電コイルを使用した送電処理においても、本実施形態は適用可能である。今、第一送電回路203が第一の送電コイルを使用して、充電用の送電を行っているものとする。また、第二送電回路205は、第二の送電コイル、第三の送電コイル、及び第四の送電コイルと順次接続され、それぞれの送電コイルからA-Pingを送信するものとする。
図16において、第一の送電コイルは送電に使用されており、受電装置に対して送電を行う。そして、所定の時間経過後、第一送電回路203は、第一のタイミングにおいて第一の送電コイルからの送電を所定の期間停止(瞬断)する(S1308)。そして、送電が停止された期間に、第二送電回路205は、第二の送電コイルを使用してA-Pingを送信する(S1309)。第一の送電コイルに接続される第一の送電回路は、所定の期間送電を瞬断したのち、送電を再開する(S1310)。第二送電回路205により受電装置が検出されなかった場合(S1305)、所定の時間経過後、第一送電回路203は、第二のタイミングにおいて第一の送電コイルからの送電を所定の期間停止(瞬断)する(S1308)。そして、送電が停止された期間に、第二送電回路205は、第三の送電コイルを使用してA-Pingを送信する(S1309)。そして第一の送電回路203は、所定の期間送電を停止したら、送電を再開する(S1310)。第二送電回路205により受電装置が検出されなかった場合(S1305)、所定の時間経過後、第一送電回路203は、第三のタイミングにおいて第一の送電コイルからの送電を所定の期間停止(瞬断)する(S1308)。そして、送電が停止された期間に、第二送電回路205は、第三の送電コイルを使用してA-Pingを送信する(S1309)。そして第一の送電回路203は、所定の期間送電を停止したら、送電を再開する(S1310)。
以上述べた処理は、第二送電回路205が受電装置を検出するまで繰り返し行われる。第二送電回路205がA-Pingで送電装置に載置される物体を検知し、所定の複数のフェーズを経て受電装置を検出した場合(S1305)、送電装置は第二送電回路205により、S1305で検出された受電装置に対して送電を開始する(S1306)。
このように、送電装置100は、充電用の送電を停止しつつ他の送電コイルから順番に検出用信号を送信することによって、定期的に各送電コイルの近傍に受電装置が存在しないかどうかを確認することが可能となる。なお、送電装置100が充電用の送電を停止するタイミングは、送電装置100にあらかじめ設定されてもよい。また、送電装置100が送電を停止する所定の期間は、受電装置の受電処理に影響を及ぼさない長さに設定されるようにしてもよい。あるいは、送電装置100は、充電用の送電を行っている受電装置のバージョン等により、送電を瞬断しても問題ないかを判定したうえで上記の処理を行う構成でもよい。また、送電装置100は、例えばNegotiationフェーズにおいて、送電を瞬断するタイミングを表す情報を受電装置に送信する、又は当該情報を受電装置から取得することにより、送電を瞬断するタイミングを互いに共有するようにしてもよい。
また、送電回路と送電コイルの構成は上述したものに限定されない。例えば、4つの送電回路を使用し、第一の送電コイルは第一の送電回路に接続され、第二の送電コイルは第二の送電回路に接続され、第三の送電コイルは第三の送電回路に接続され、第四の送電コイルは第四の送電回路に接続される構成でもよい。また、送電コイルの数も任意の数であって良い。
また、上述した実施形態では、送電装置100は送電に使用していない送電コイルから順番に検出用信号を送信することとしたが、検出用信号であるA-Pingは複数のコイルから同時に送信されてもよい。すなわち、送電装置は第一の送電コイルからの送電を一時的に停止(瞬断)し、その送電を停止した期間に、第二の送電コイルと、第三の送電コイルと、第四の送電コイルとから同時にA-Pingを送信するようにしてもよい。あるいは、第一の送電回路には、第一の送電コイル、第二の送電コイルに接続可能であり、第二の送電回路には、第三の送電コイルが接続され、第三の送電回路には、第四の送電コイルが接続されている構成でもよい。そして、上記構成において、送電装置100は、第一の送電コイルからの送電を一時的に停止(瞬断)し、第一の送電回路は第二の送電コイルに接続して、第二の送電コイル、第三の送電コイル、及び第四の送電コイルから同時にA-Pingを送信してもよい。なお、このとき同時にA-Pingを送信する送電コイルの組み合わせは、例えば上述した実施形態1の方法を使用して決定されてもよい。
また、上述の本実施形態では、送電装置から送信される検出用信号は、受電装置を検出するための信号として述べた。しかし、当該検出用信号は、受電装置とは異なる異物(物体)を検出するために使用されてもよい。送電装置上に、例えば導体の異物が存在すると、送電装置が送電を行った際に、当該異物で電力が消費され、異物が発熱する可能性がある。よって、送電装置100は、S1304あるいはS1309において送信されるA-Pingで物体があることを検出し、「異物有り」あるいは「異物が存在する可能性あり」と判定された場合には、送電を停止するように制御してもよい。異物の有無の判定は、上述したPingフェーズ、Selectionフェーズ、Pingフェーズ、Identification and Configurationフェーズ、Negotiationフェーズを経ることで行うことができる。これにより、図14に示した送電装置は、送電に使用していない送電コイルから、順番に検出用信号を送信することによって、定期的に、各送電コイルの近傍に異物が存在しないかどうかを確認することが可能となる。よって、送電装置は送電装置上の異物を高精度に検出することが可能となる。
また、送電を瞬断する際の送電コイルにおける電圧または電流の過渡応答に基づいて、異物を検出するようにしてもよい。
また、上述した実施形態においては、第一の送電回路と、第二の送電回路との両方から、受電装置に対して同時に送電が可能な構成について述べた。しかし、各送電回路から同時に送電せずに、どちらか一方の送電回路からのみ、送電を行う構成にしてもよい。すなわち、第一の送電コイルにより第一の受電装置が存在することを検知し、第二の送電コイル近傍にも第二の受電装置が存在することを検知した場合(S1305)、S1305の後に、所定の条件に基づいて、どちらか一方の受電装置を選択する。ここで、受電装置が選択される所定の条件として、例えば、送電対象となるべき優先度(優先順位)に基づいて選択されてもよい。優先度は、送電装置が、第一の受電装置及び第二の受電装置と通信を行い、優先度を決定するための情報である。送電装置が送電対象としてどちらか一方の受電装置を選定する理由は、以下の通りである。例えば、第一の送電回路と第二の送電回路から送電される送電電力が非常に大きい場合、送電に使用する送電コイルの選択を適切に行っても、第一送電回路から送電される電力と、第二送電回路から送電される電力で干渉が発生する場合がある。これにより、送電装置と受電装置との間の通信エラー等が発生するおそれがあるからである。また、複数の送電回路から送電されることによって、発生するノイズが基準値よりも大きくなるおそれがある。したがって、「受電装置の選択」を実施し、選択した受電装置に対する送電を行うことにより、電力の干渉を抑制する。
また、複数の送電回路から送電を行うと送電装置のハードウェアの電力供給能力を超えてしまう場合においても、「受電装置の選択」を行うことで適切に送電を行うことが可能となる。また、このような「受電装置の選択」を行う場合も、本実施形態の方法により、送電装置に新たな受電装置が載置されていないかを定期的に確認し、例えば優先度の高い受電装置が新たに載置された場合でも、早期に検出及び送電を開始することが可能となる。
(実施形態5)
本実施形態では、第一受電装置101a及び第二受電装置101bが送電コイル群210の上に載置された場合の送電装置100の動作について説明する。図17を使用して、本実施形態で解決すべき課題について説明する。図17は送電コイル群210と受電装置の配置構成図である。なお、本実施形態における送電装置の構成は実施形態1と同様であり、送電装置100が有する第一送電回路203及び第二送電回路205は、それぞれ最大1台の受電装置に対して送電可能であるものとする。
本実施形態では、第一受電装置101a及び第二受電装置101bが送電コイル群210の上に載置された場合の送電装置100の動作について説明する。図17を使用して、本実施形態で解決すべき課題について説明する。図17は送電コイル群210と受電装置の配置構成図である。なお、本実施形態における送電装置の構成は実施形態1と同様であり、送電装置100が有する第一送電回路203及び第二送電回路205は、それぞれ最大1台の受電装置に対して送電可能であるものとする。
図17Aは共用領域415に第一受電装置101aが載置されており、第一送電回路203の専用領域416及び第二送電回路205の専用領域417に受電装置は載置されていない。図17Bは、図17Aの状態から、さらに第二受電装置101bが第一送電回路203の専用領域416に載置されたことを示している。ここで、図17Aにおいて共用領域415に載置された第一受電装置101aに対して第一送電回路203が送電しているものとする。この場合、図17Bのように第二受電装置101bが新たに第一送電回路203の専用領域に載置された場合には、第一送電回路203は第二受電装置101bに送電することができない。なぜなら、第一送電回路203は同時に送電できる受電装置の最大数は1だからである。このように、送電装置100自体は2つの送電回路を有し、同時に2台の受電装置に送電可能な構成であっても、受電装置の載置の順番及び載置される位置によっては、1台の受電装置にしか送電できないという課題がある。
以下では、複数の受電装置に送電可能な送電装置において、受電装置の載置条件によらずに、適切に送電の制御が行われるようにするための実施形態について説明する。なお、上述した他の実施形態と同様の構成については、同じ名称及び符号を使用する。
[送電装置における処理]
本実施形態における送電装置が行う処理を、図17、18を使用して説明する。なお、本処理は、送電回路203が電源部202から電源供給を受ける等によって電源が投入されて起動したことに応じて開始されうる。また、本処理は、制御部201が、メモリ207に記憶されたプログラムを実行することによって実現されうる。ただし、これらに限られず、例えばユーザによる所定のボタンの押下等の操作によって電力伝送機能が起動されたことに応じて、本処理が実行されてもよい。また、図18に示される処理の少なくとも一部がハードウェアによって実現されてもよい。少なくとも一部の処理がハードウェアによって実現される場合、例えば、その処理ステップを実現するためのプログラムから、所定のコンパイラを用いてFPGA上に自動的に生成された専用回路が用いられうる。また、FPGAと同様に、Gate Array回路によって、所定の処理ステップを実行するためのハードウェアが実現されてもよい。
本実施形態における送電装置が行う処理を、図17、18を使用して説明する。なお、本処理は、送電回路203が電源部202から電源供給を受ける等によって電源が投入されて起動したことに応じて開始されうる。また、本処理は、制御部201が、メモリ207に記憶されたプログラムを実行することによって実現されうる。ただし、これらに限られず、例えばユーザによる所定のボタンの押下等の操作によって電力伝送機能が起動されたことに応じて、本処理が実行されてもよい。また、図18に示される処理の少なくとも一部がハードウェアによって実現されてもよい。少なくとも一部の処理がハードウェアによって実現される場合、例えば、その処理ステップを実現するためのプログラムから、所定のコンパイラを用いてFPGA上に自動的に生成された専用回路が用いられうる。また、FPGAと同様に、Gate Array回路によって、所定の処理ステップを実行するためのハードウェアが実現されてもよい。
図18において、送電装置100が電源ONとなることにより、処理が開始される。送電装置100は、A-Pingを送信し、受電装置が載置されたかを判定する(S1600)。ここで、図17Aに示すように、第一受電装置101aが共用領域415に載置されたとする。送電装置100は、受電装置の載置を検出すると(S1600でYes)、S1602へ処理を進める。
送電装置100は、D-Pingを送信し、Signal Strengthパケットを受信すると、第一受電装置101aを検出したと判定する。ここでは、前記D-Pingは第一送電回路203が送電したものとする。ここで送電装置100は現在送電している(Power Transferフェーズである)受電装置数と、送電回路が送電可能な受電装置の台数の上限値を比較する(S1602)。図17Aの例では、第一送電回路203は第一受電装置101aにD-Ping送電してはいるが、Power Transferフェーズで送電中の受電装置はないため、受電装数は0である。また、第一送電回路203の上限値は前述のとおり1である。受電装置数より上限値の方が大きいので(S1602でYes)、送電装置100はS1611へ処理を進める。送電装置100は、受電装置を検出した領域において送電中の受電装置数と、受電装置を検出した領域における送電可能な受電装置の上限値とを比較する(S1611)。ここでは、共用領域415における受電装置数と、第一送電回路203が共用領域415において送電可能な受電装置の台数を表す上限値とが比較される。今、共用領域415において送電中の受電装置は存在しないので、受電装置数は0である。また、第一送電回路203が共用領域415で送電可能な受電装置の上限値は1である。受電装置の数は領域の上限値より小さいので(S1611でYes)、送電装置100は第一受電装置101aを検出した第一送電回路203が第一受電装置101aに送電を行うと決定し(S1607)、処理を終了する。受電装置に送電する送電回路が決まったので、送電装置100は図5のフローに基づいて、第一受電装置101aに送電する。
続いて、図17Bに示すように、第二受電装置101bが第一送電回路203の専用領域416にさらに載置されたとする。送電装置100は、A-Pingを使用して、第二受電装置101bを検出する(S1600でYes)。送電装置100は第一受電装置101aに送電中ではあるが、実施形態3に示す物体検出用コイルで第二受電装置101bを検出してもよい。また、送電装置100は、実施形態4に示すように、第一送電回路が共用領域416で第一受電装置101aに対して行っている送電を瞬断している間に第二受電装置101bを検出してもよい。具体的には、送電装置100は前記瞬断している間に専用領域416に含まれる送電コイルを用いて専用領域416に載置された第二受電装置101bを検出してもよい。
送電装置100は第二受電装置101bを検出すると、受電装置数と上限値とを比較する(S1602)。第一送電回路203は第一受電装置101aに送電中なので、受電装置数は1である。第一送電回路203の上限値は1であるので、上限値は受電装置数より大きくないと判定される(S1602でNo)。そして送電装置100は送電中の受電装置も含めて検出した受電装置の載置領域を取得する(S1601)。受電装置がいずれの領域に載置されているかどうかは、図4Eのいずれの送電コイルでSignal Strength Packetを受信したかによって判定できる。
今、第一送電回路203が第一受電装置101aに共用領域415で送電中なので(S1603でYes)、送電装置100は共用領域415で送電可能な他の送電回路を選択する(S1604)。ここでは、第二送電回路205が共用領域415で送電可能なので、送電装置100は第二送電回路205を選択し(S1604)、第二送電回路205が送電中の受電装置数と、送電可能な受電装置の台数の上限値とを比較する(S1605)。この時点で第二送電回路205はいずれの受電装置にも送電していないので、上限値(=1)は受電装置数(=0)より大きい(S1605でYes)。次に送電装置は現在の共用領域における送電中の受電装置数と共用領域における送電可能な受電装置の上限値を比較する。共用領域415において第一受電装置101aに送電中であるので、受電装置数は1である。また、選択されている第二送電回路205が共用領域415において送電可能な受電装置の台数の上限値は1である。したがって、受電装置の数は領域の上限値以下なので(S1610でYes)、送電装置100は共用領域415に載置されている第一受電装置101aは現在選択している第二送電回路205が送電すると決定する(S1606)。
送電装置100は、現在共用領域415で送電している第一送電回路203の送電を停止する(S1609)。また、第二送電回路205は図5に示すフローに基づいて、共用領域415における第一受電装置101aに送電する。ここで、第一送電回路203はいずれの受電装置にも送電していない状態となる。送電装置100は、第一送電回路203を使用して専用領域416に載置された第二受電装置101bを検出し(S1600)、送電中の受電装置数と、送電可能な受電装置の台数の上限値とを比較する(S1602)。比較の結果、第一送電回路203の上限値(=1)は、送電中の受電装置数(=0)よりも大きいと判定し、S1611に処理を進める。なお、送電装置100はすでに第二受電装置101bを検出済みであるので、ここでの検出処理は省略してもよい。送電装置100は、送電中の受電装置数(=0)と、専用領域416において送電可能な受電装置の台数の上限値(=0)とを比較し(S1611)、第二受電装置101bに送電を行う(S1607)。
以上が、本実施形態における送電装置100が行う送電の制御処理である。上述した制御を行うことにより、複数の送電回路を使用して複数の受電装置に効率よく送電を行うことが可能となる。
また、送電制御の他の例について説明する。ここでは、図17Bにおいて、最初に第二受電装置101bが第一送電回路203の専用領域416に載置され、そのあとに第一受電装置101aが共用領域415に載置されたものとする。この場合、送電装置100は、まず、第一送電回路203を使用して第二受電装置101bに送電を行う。続いて、送電装置100は、第一受電装置101aが共用領域415に載置されたときに、第一送電回路203又は第二送電回路205により第一受電装置101aを検出する。第一送電回路203が第一受電装置101aを検出した場合は、S1602においてNoとなるので、送電装置100はS1604にて第二送電回路205を選択し、第二送電回路205を使用して第一受電装置101aに送電する。また、第二送電回路205が第一受電装置101aを検出した場合は、S1602においてYesとなるので、S1607にて第二送電回路205が第一受電装置101aに送電する。
また、図示はしないが、図17Bの状態から第二送電回路205の専用領域417に第三受電装置が載置されたとする。この場合、第二送電回路205が送電可能な受電装置の台数の上限値(=1)は、送電中の受電装置数(=1)より大きくない(S1605でNo)。よって送電装置100は第三受電装置に対してはいずれの送電回路も送電しないと判定する(S1608)。なお、第三受電装置を検出するさいにも、送電装置100は実施形態3に示す物体検出用コイルで第二受電装置101bを検出してもよい。また、実施形態4で説明したように、第一送電回路203が専用領域416で、第二送電回路205が共用領域416で行っていた送電を瞬断し、図15のフローに基づいて動作してもよい。具体的には、第一送電回路203は定期的に前記瞬断している間に専用領域416及び共用領域416に含まれる送電コイルを用いてA-Pingを送電する。第二送電回路205は定期的に前記瞬断している間に専用領域417及び共用領域416に含まれる送電コイルを用いてA-Pingを送電し、第三受電装置を検出してもよい。
また、図17Cのように、第一受電装置101a及び第二受電装置101bが第一送電回路203及び第二送電回路205のそれぞれの専用領域に載置された場合は、以下のような動作となる。すなわち、第一送電回路203及び第二送電回路205がそれぞれS1602、S1611、S1607の処理に従い、第一受電装置101a及び第二受電装置101bに送電する。
また、図17Dのように、最初に第一受電装置101aが第一送電回路203の専用領域416に載置され第一送電回路203が第一受電装置101aに送電中に、第二受電装置101bが第一送電回路203の専用領域416に載置された場合を考える。この場合は、送電装置100は上述した実施形態3あるいは実施形態4で説明した方法を視よして第二受電装置101bを検出する。この場合、第二受電装置101bが載置された時点で、専用領域416においてこれ以上受電装置に送電できないので(S1610でNo)、送電装置100は検出した第二受電装置101bにはいずれの送電回路も送電しないと決定する(S1608)。
[システム全体の処理]
図17A、図17B、及び図19を使用して、システム全体の処理を説明する。送電装置100は、第一送電回路203及び第二送電回路205を使用してA-Pingを送電し(F1701)、受電装置の検出処理を行う。ここで、第一受電装置101aが共用領域415に載置され、第一送電回路203が送信したA-Pingにより検出されたものとする。第一送電回路203は、D-Pingを第一受電装置101aに送電し(F1701)、図5に示すフローに従って、充電用の送電を行う(F1702)。ここで、第一送電回路203の専用領域416に第二受電装置101bがさらに載置され、第一送電回路203が送電したA-Pingにより検出されたものとする(F1703)。第一送電回路203は、D-Ping(F1711)を送電し、図18のS1602の処理を行う。第一送電回路203は、すでに第一受電装置101aに送電中であるため(S1602でNo)、送電装置100はS1604にて第二送電回路205を選択し、第二送電回路205を使用して第一受電装置101aに対し送電を行うように制御する(S1609)。また、送電装置100は第一送電回路203による第一受電装置101aへの送電を停止させる(S1609、F1704)。なお、図19ではF1711にてD-Pingを送信するものとしたが、D-Pingを送電せずにF1704にて送電停止を行う構成でもよい。
図17A、図17B、及び図19を使用して、システム全体の処理を説明する。送電装置100は、第一送電回路203及び第二送電回路205を使用してA-Pingを送電し(F1701)、受電装置の検出処理を行う。ここで、第一受電装置101aが共用領域415に載置され、第一送電回路203が送信したA-Pingにより検出されたものとする。第一送電回路203は、D-Pingを第一受電装置101aに送電し(F1701)、図5に示すフローに従って、充電用の送電を行う(F1702)。ここで、第一送電回路203の専用領域416に第二受電装置101bがさらに載置され、第一送電回路203が送電したA-Pingにより検出されたものとする(F1703)。第一送電回路203は、D-Ping(F1711)を送電し、図18のS1602の処理を行う。第一送電回路203は、すでに第一受電装置101aに送電中であるため(S1602でNo)、送電装置100はS1604にて第二送電回路205を選択し、第二送電回路205を使用して第一受電装置101aに対し送電を行うように制御する(S1609)。また、送電装置100は第一送電回路203による第一受電装置101aへの送電を停止させる(S1609、F1704)。なお、図19ではF1711にてD-Pingを送信するものとしたが、D-Pingを送電せずにF1704にて送電停止を行う構成でもよい。
第二送電回路205は、A-Ping(S1705)及びD-Ping(F1706)を送電し、第一受電装置101aに送電を行う(F1707)。第一送電回路203はA-Ping(S1708)及びD-Ping(F1709)を送電し、第二受電装置101bに送電を行う(F1710)。
以上のように、本実施形態における送電装置は受電装置が載置された場合に、送電回路が送電可能な受電装置数の上限値と、載置された領域とに基づいて載置された受電装置に送電する送電回路を決定する。これにより、例えば図17Bに示すように受電装置が載置された場合であっても、複数台の受電装置に対して同時に送電することが可能となる。
上述した方法によれば、送電装置100は送電回路が送電可能な受電装置数の上限値と、載置された領域とに基づいて、載置された受電装置に送電する送電回路を決定する。しかしこれに限定されず、送電装置100は、送電回路が受電装置に対して所定の処理を行っていることに基づいて、受電装置に送電する送電回路を決定してもよい。例えば、送電回路が同時に送電可能な受電装置数が1の場合、送電装置100は、送電回路が下記の処理を行っているか否かを判定する。すなわち、送電装置100は、送電回路がA-Pingを送電している(Selectionフェーズである)、又はD-Pingを送電している(Negotiationフェーズ、Power Transferフェーズである)かを判定する。送電装置100は、図18に示すS1602及びS1605の処理において、送電回路がA-PingまたはD-Pingを送電している場合はNo、送電していない場合はYesと判定する。これにより、送電回路100は、すでにA-Ping又はD-Pingを送電している送電回路はこれ以上新たな受電装置に対して送電ができないものと判定されることとなる。
また、本実施形態の送電装置100は送電したD-Pingに対してSignal Strength Packetを受信すると、第一受電装置101aを検出したと判定したが、これはA-Pingで物体が近傍に存在すると判定してもよい。
なお、図17Dのように、送電回路が送電可能な上限値または同じ領域に当該領域で送電可能な受電装置の上限値を超える数の受電装置が載置された場合は、以下のような処理が行われてもよい。例えば、送電装置100は、送電装置100が後から載置された第二受電装置101bに対して、通信部を使用して「受電装置数」に関するメッセージを送信してもよい。具体的には、「送電装置ないし送電回路が同時に送電可能な受電装置数の上限値を超えていること」または「送電装置ないし送電回路が同一の領域で送電可能な受電装置数の上限値を超えていること」を示すメッセージでよい。または、単に「多い(many,much)」「多すぎる(too much)」というメッセージであってよい。また、当該メッセージは「複数の受電装置間の距離」に関するものでよい。具体的には「載置されている複数の受電装置間の距離が近いこと」または単に「近い(close)」「近すぎる(too close)」というメッセージでよい。こうすることで、送電装置100は受電装置に送電を行わない理由を通知することができる。また受電装置は送電装置100が送電を行わない理由を認識することができる。
さらに、当該メッセージを受電した受電装置は受電装置のUIに当該受電装置に送電が可能になるように受電装置を送電コイル群210の異なる位置に載置することを促す表示をしてもよい。例えば、「充電デバイスを別の場所においてください」「ワイヤレス充電を行うには他の充電デバイス(受電装置)との距離が近すぎます」「ワイヤレス充電を行うには他の充電デバイス(受電装置)との距離を離して置いてください」等の表示がされてもよい。
また充電デバイス(受電装置)の属性を、WPC規格で規定されている前記Identificationパケット、Extended Identificationパケット、Configurationパケットで検出し、当該属性をUI表示してもよい。例えば第一受電装置101aがスマートフォンで第二受電装置101bがスマートウォッチだった場合は、スマートウォッチのUIに以下のような表示がされる。例えば「ワイヤレス充電を行うにはスマートフォンと別の場所においてください」「ワイヤレス充電を行うにはスマートフォンとの距離が近すぎます」「ワイヤレス充電を行うにはスマートフォンとの距離を離して置いてください」等の表示がされる。
上述したようなメッセージを確認したユーザが、例えば図17Dにおける第二受電装置101bを共用領域415に移動させれば、送電装置100は第二受電装置101bに送電することが可能となる。このように、送電装置は送電できない理由を受電装置に通知し、通知された受電装置は送電できない理由または送電できるようにするための方法に加え、機器の属性をUIに表示するようにした。こうすることで、受電装置に送電を行うことが可能となる。同様のメッセージは、図示はしないが例えば第一受電装置101aと第二受電装置101bがともに共用領域416に載置され、他の受電装置は載置されていないという場合も同様の効果が得られる。
また、図17Bにおいて送電装置100は第一受電装置101aに送電する送電回路を第一送電回路203から第二送電回路205に切り替えた。そして第二送電回路205は図5のフローに従いA-Pingの送電(S500、F1705)、つまりSelectionフェーズから開始した。しかしこれは、送電回路は第一送電回路203から第二送電回路205に切り替わるものの、第一受電装置101aの情報は送電装置100がすでに把握しているので、第二送電回路205は図5のフローの途中から開始してもよい。具体的にはNegotiation処理やCalibration処理を省略し、Power Transferフェーズの送電を開始してもよい。そうすることで、第一受電装置101aへの送電を早期に開始することができる。
また、第一受電装置101aがスマートフォンのように表示部を有する装置で、第二受電装置101bが無線イヤフォンのように表示ができない装置である場合に、送電装置が充電中のスマートフォンに以下のような情報を表示させてもよい。送電装置がスマートフォンに表示させる情報は、例えば、送電装置が送電可能な受電装置の台数の上限値、同一の領域で送電可能な上限値を超えている旨のメッセージ、及び、充電できないデバイスの情報等である。そして、送電装置は、充電中のスマートフォンの表示部に、無線イヤフォンに関する情報を表示してもよい。例えば「無線イヤフォンをワイヤレス充電するにはスマートフォンと別の場所においてください」「無線イヤフォンをワイヤレス充電するにはスマートフォンとの距離が近すぎます」という表示がされてもよい。また、例えば「無線イヤフォンをワイヤレス充電するにはスマートフォンとの距離を離して置いてください」という表示がされてもよい。これにより、ユーザは、表示部を有しないデバイス(無線イヤフォン等)の情報も確認することが可能となる。
また、送電装置100は、後から載置された第二受電装置101bに対して、通信部が送電可能な上限値または同一の領域で送電可能な上限値を超えている旨のメッセージを送信してもよい。そして、送電装置は、送電回路が送電可能な上限値または同一の領域で送電可能な上限値を超えている場合は送電できない理由を送電できないデバイスの表示部に表示させてもよい。例えば、送電装置は「同時にワイヤレス充電できるデバイスの数を超えています」「ワイヤレス充電を行うには他のデバイスのワイヤレス充電を終了してください」と表示させる。
また、共用領域416に存在する送電コイル402、送電コイル403、送電コイル405、送電コイル408、送電コイル409、送電コイル411は第一送電回路203及び第二送電回路205のいずれとも排他的に接続可能とした。しかしこれは、第一送電回路203または第二送電回路205が共用領域416に置かれた受電装置に第一送電回路203または第二送電回路205のいずれかが送電できれば、各送電回路が上記の送電コイルすべてに接続できなくてよい。例えば、第一送電回路203は送電コイル402、送電コイル403、送電コイル405に接続可能で、第二送電回路205は送電コイル408、送電コイル409、送電コイル411に接続可能な構成でもよい。
また、受電装置は送電装置の通信部が送信するメッセージに基づいてUI表示を行うようにしたが、当該メッセージは通信部とは異なる別の通信部でWPC規格外の通信部が送信してもよい。当該通信部はBluetooth Low Energy規格、もしくはWi-Fi規格もしくはNFC規格に準拠した通信部でよい。
また、本実施形態では送電回路が第一送電回路203と第二受電装置101bの2つで、共用領域415が1つの送電装置100を例に説明を行った。しかしこれは、任意の数の送電回路と任意の数の共用領域415及び専用領域があっても適用可能であることは明らかである。
(その他の実施形態)
上述した実施形態1~5は、任意の実施形態を組み合わせて実施することが可能である。
上述した実施形態1~5は、任意の実施形態を組み合わせて実施することが可能である。
本開示は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。
本願は、2020年11月12日提出の日本国特許出願特願2020-188572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 (7)
- 受電装置に無線で送電を行うために使用される複数のコイルと、
前記複数のコイルのうち少なくとも1つを使用して、第1の領域における受電装置に無線で送電を行う第1の送電手段と、
前記複数のコイルのうち少なくとも1つを使用して、第2の領域における受電装置に無線で送電を行う第2の送電手段と、
前記第1の送電手段により前記第1の領域と前記第2の領域とが重複する共通領域における第1の受電装置に送電が行われている間に、前記第1の領域のうち前記共通領域ではない領域に第2の受電装置が載置されることに基づいて、前記第1の送電手段による前記第1の受電装置への送電を停止させ、前記第1の受電装置に、前記第2の送電手段により送電が行われるように制御する制御手段と
を有することを特徴とする送電装置。 - 前記制御手段は、前記第2の受電装置に、前記第1の送電手段により送電が行われるように制御することを特徴とする請求項1に記載の送電装置。
- 前記第1の送電手段は、前記第1の領域において第1の数の受電装置に送電可能であり、
前記制御手段は、前記第1の送電手段により、前記第1の領域において、前記共通領域における前記第1の受電装置を含む前記第1の数の受電装置に送電が行われている間に、前記第1の領域のうち前記共通領域ではない領域に前記第2の受電装置が載置される場合、前記第1の受電装置に、前記第2の送電手段により送電が行われるように制御する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の送電装置。 - 前記第2の送電手段は、前記第2の領域において第2の数の受電装置に送電可能であり、
前記制御手段は、前記第2の送電手段により、前記第2の領域において前記第2の数の受電装置に送電が行われている場合、前記第2の受電装置には送電がされないように制御する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の送電装置。 - 前記複数のコイルは、前記第1の領域と前記第2の領域の少なくとも一方に含まれ、
前記複数のコイルのうち前記共通領域に含まれるコイルは、前記第1の送電手段と前記第2の送電手段によって、前記受電装置への送電に使用され得、
前記複数のコイルのうち前記第1の領域に含まれ前記共通領域に含まれないコイルは、前記第1の送電手段により前記受電装置への送電に使用され、前記第2の送電手段によっては前記受電装置への送電に使用されず、
前記複数のコイルのうち前記第2の領域に含まれ前記共通領域に含まれないコイルは、前記第2の送電手段により前記受電装置への送電に使用され、前記第1の送電手段によっては前記受電装置への送電に使用されないことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の送電装置。 - 送電装置の制御方法であって、
受電装置に無線で送電を行うために使用される複数のコイルのうち少なくとも1つを使用して、第1の領域における受電装置に無線で送電を行う第1の送電工程と、
前記複数のコイルのうち少なくとも1つを使用して、第2の領域における受電装置に無線で送電を行う第2の送電工程と、
前記第1の送電工程において前記第1の領域と前記第2の領域とが重複する共通領域における第1の受電装置に送電が行われている間に、前記第1の領域のうち前記共通領域ではない領域に第2の受電装置が載置されることに基づいて、前記第1の送電工程における前記第1の受電装置への送電を停止させ、前記第1の受電装置に、前記第2の送電工程において送電が行われるように制御する制御工程と
を有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5のいずれか1項に記載の送電装置として機能させるためのプログラム。
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