WO2022264878A1 - 送電装置、受電装置、制御方法、および、プログラム - Google Patents
送電装置、受電装置、制御方法、および、プログラム Download PDFInfo
- Publication number
- WO2022264878A1 WO2022264878A1 PCT/JP2022/022915 JP2022022915W WO2022264878A1 WO 2022264878 A1 WO2022264878 A1 WO 2022264878A1 JP 2022022915 W JP2022022915 W JP 2022022915W WO 2022264878 A1 WO2022264878 A1 WO 2022264878A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- power
- power transmission
- period
- transmission
- predetermined
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 351
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 736
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 191
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 123
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 252
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 193
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 139
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 10
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 153
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 153
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 153
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 62
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 30
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 26
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 25
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 22
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 20
- 230000006870 function Effects 0.000 description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 16
- 230000008859 change Effects 0.000 description 14
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 14
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 10
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 10
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 3
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000009774 resonance method Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000004397 blinking Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/60—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power responsive to the presence of foreign objects, e.g. detection of living beings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
Definitions
- the present disclosure relates to wireless power transmission technology.
- JP 2017-70074 A Japanese Patent Publication No. 2018-512036
- the measurement result obtained by the process of measuring the voltage or current during the period when the power transmission device limits power transmission may be data that is not suitable for determination. have a nature. Therefore, by performing the process of measuring the voltage or current a plurality of times during the period in which the power transmission device restricts power transmission, it is assumed that data suitable for determination can be obtained and more reliable determination can be performed.
- Patent Literatures 1 and 2 do not consider control when the power transmission device performs the process of measuring the voltage or current a plurality of times during the power transmission period in which power transmission is restricted.
- the present disclosure has been made in view of the above problems, and aims to enable appropriate control when the process of measuring the voltage or current in the period in which the power transmission device limits power transmission is performed multiple times.
- the power transmitting device includes: power transmitting means for wirelessly transmitting power to the power receiving device using an antenna; and a measuring means for performing a measuring process of measuring at least one of current and a first measuring process and a second measuring process when the measuring means performs a first measuring process and a second measuring process, a processing period related to the first measuring process; and control means for controlling such that the processing period for the second measurement processing has the same length.
- FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a wireless power transmission system
- FIG. 5 is a sequence diagram showing an example of processing for performing wireless power transmission
- FIG. 4 is a diagram for explaining a method of detecting a foreign object based on a power transmission waveform during power transmission
- 4 is a flowchart for explaining the operation of the power transmission device according to Embodiment 1.
- FIG. 4 is a flow chart for explaining the operation of the power receiving device according to Embodiment 1.
- FIG. FIG. 10 is a diagram for explaining a method of setting a threshold in detecting a foreign object by the Power Loss method;
- FIG. 10 is a diagram for explaining a method of setting a threshold in detecting a foreign object by a waveform attenuation method;
- FIG. 11 is a flowchart for explaining the operation of the power transmission device according to Embodiment 2;
- FIG. 10 is a flowchart for explaining the operation of the power receiving device according to the second embodiment;
- FIG. 11 is a flowchart for explaining the operation of the power transmission device according to Embodiment 3;
- FIG. 12 is a flowchart for explaining the operation of the power receiving device according to Embodiment 3;
- FIG. 4 is a diagram illustrating a method of measuring an index indicating a first coupling state between a power transmitting antenna and a power receiving antenna according to Embodiment 1;
- FIG. 5 is a diagram illustrating a method of measuring an index indicating a second coupling state between the power transmitting antenna and the power receiving antenna according to Embodiment 1;
- FIG. 5 is a diagram illustrating a method of setting a threshold for state abnormality detection using a coupling state of a power transmitting antenna and a power receiving antenna according to the first embodiment;
- FIG. 4 shows a configuration example of a wireless power transmission system according to this embodiment.
- the system includes a power receiving device 401 and a power transmitting device 402 .
- the power receiving device may be referred to as RX
- the power transmitting device may be referred to as TX.
- the RX 401 is an electronic device that receives power from the TX 402 and charges an internal battery.
- the TX402 is an electronic device that wirelessly transmits power to the RX401 placed on the charging stand 403 that is part of the TX402. Since the charging stand 403 is a part of the TX 402, "the RX 401 is placed on the charging stand 403" may be expressed as "the RX 401 is placed on the TX 402". Area 404 surrounded by dotted lines is the area where RX 401 can receive power from TX 402 . That is, range 404 can be said to be a range in which TX 402 can transmit power to RX 401 . When the RX 401 is placed on the TX 402, the RX 401 and the TX 402 or the charging base 403 may not be in contact with each other. For example, a state in which RX 401 is included in range 404 without contact with TX 402 (charging base 403) is also regarded as a state in which "RX 401 is placed on TX 402".
- RX 401 and TX 402 can have the function of executing applications other than wireless power transmission.
- An example of RX 401 is a smart phone and an example of TX 402 is an accessory device for charging the smart phone.
- the RX 401 and TX 402 may be a tablet, a storage device such as a hard disk device or a memory device, or an information processing device such as a personal computer (PC).
- the RX 401 and TX 402 may be imaging devices (cameras, video cameras, etc.), for example.
- the RX 401 may be an image input device such as a scanner, or may be an image output device such as a printer, copier, or projector.
- TX402 may be a smart phone. In this case, RX 401 may be another smart phone or wireless earphones.
- RX 401 may be an automobile.
- the TX 402 may be a charger installed in a console or the like in the automobile.
- RX401 and TX402 perform wireless power transmission using an electromagnetic induction method for wireless power transmission based on the Wireless Power Consortium (WPC) standard. That is, the RX 401 and the TX 402 perform wireless power transmission based on the WPC standard between the power receiving antenna (power receiving coil) of the RX 401 and the power transmitting antenna (power transmitting coil) of the TX 402 .
- the wireless power transmission method applied to this system is not limited to the method specified by the WPC standard, and other methods such as electromagnetic induction method, magnetic field resonance method, electric field resonance method, microwave method, laser, etc. There may be. Also, in the present embodiment, wireless power transmission is used for wireless charging, but wireless power transmission may be used for purposes other than wireless charging.
- the WPC standard defines the amount of power that a power receiving device is guaranteed to be able to output to a load (eg, charging circuit, battery, etc.). Specifically, it is a value called Guaranteed Power or Guaranteed Load Power (hereinafter referred to as "GP").
- GP indicates a power value at which output to the load of the power receiving device is guaranteed even if the positional relationship between the power receiving device and the power transmitting device fluctuates and the power transmission efficiency between the power receiving antenna and the power transmitting antenna decreases.
- the power transmitting device is designed so that the power receiving device can output 5 watts of power to the load.
- power is transmitted under control.
- the GP is determined by negotiation between the power transmitting device and the power receiving device in the Negotiation phase, which will be described later.
- the WPC standard defines the maximum amount of power that a power receiving device can output to a load (eg, charging circuit, battery, etc.) in the Power Transfer phase. Specifically, it is a value called Maximum Power or Reference Power (hereinafter referred to as "MP").
- the WPC standard stipulates the amount of power that can be transmitted when a power transmission device transmits power to an appropriate reference power reception device in the Power Transfer phase. Specifically, it is a value called Potential Power or Potential Load Power (hereinafter referred to as "PP"). That is, PP is the maximum GP that the transmitting device can negotiate with the receiving device. Note that this embodiment can be applied to a configuration in which power transmission and reception are performed with power determined by mutual negotiation between a power transmission device and a power reception device, without being limited to GP, MP, and PP.
- the WPC standard defines a method for detecting the existence or possible existence of a foreign object within a range in which a power transmission device can transmit power. Specifically, a power loss method is stipulated that detects a foreign object based on the difference between the power transmitted by the power transmission device and the power received by the power reception device.
- a Q-value measurement method for detecting a foreign object based on a change in the quality factor (Q-value) of a power transmission antenna (power transmission coil) in a power transmission device is stipulated. By detecting a foreign object using these methods, the power transmitting device can stop power transmission when the foreign object is present to prevent the foreign object from rising in temperature and breaking.
- a foreign object in the present disclosure is, for example, a metal piece, a clip, an IC card, or the like.
- Power receivers and objects that are an integral part of products that incorporate power receivers or transmitters and products that incorporate transmitters that unintentionally generate heat when exposed to wireless power transmitted by transmitting antennas Objects that may do so will not hit the foreign object.
- the RX 401 and TX 402 in this embodiment perform processing for detecting the existence of a foreign object as described above (hereinafter referred to as "foreign object detection processing").
- the foreign object detected by the TX 402 in this embodiment is not limited to the object existing on the charging stand 403 .
- the TX 402 may detect a foreign object located in the vicinity of the TX 402, and may detect a foreign object located within a range 404 in which the TX 402 can transmit power, for example.
- FIG. 10 The horizontal axis of FIG. 10 is the power transmitted by the TX 402 and the vertical axis is the power received by the RX 401 .
- the graph in FIG. 10 can be obtained by calibration processing (CAL processing). The calibration process will be described below.
- the TX 402 transmits power to the RX 401 at the first transmission power value Pt1.
- the RX 401 receives power at the first received power value Pr1 (this state is called a Light Load state (light load state)).
- the TX 402 stores the first transmission power value Pt1.
- the first transmitted power value Pt1 or the first received power value Pr1 is the minimum transmitted power or received power predetermined between the RX 401 and the TX 402 .
- the RX 401 controls the load so that the received power becomes the minimum power. For example, the RX 401 may disconnect the power receiving antenna and the load so that the received power is not supplied to the load (charging circuit and battery, etc.).
- the RX 401 notifies the TX 402 of the power value Pr1 of the first received power.
- the TX 402 changes the transmission power value to the second transmission power value Pt2 and transmits power to the RX 401.
- the RX 401 receives power at the second received power value Pr2 (this state is called a Connected Load state (load connection state)).
- the TX 402 then stores the second transmission power value Pt2.
- the second transmitted power value Pt2 or the second received power value Pr2 is a predetermined maximum transmitted power or received power.
- the RX 401 controls the load so that the received power becomes the maximum power. Alternatively, the load is controlled so that power equal to or greater than a predetermined threshold is supplied to the load.
- RX 401 connects a power receiving antenna and a load such that received power is supplied to the load. RX 401 then notifies Pr2 to TX 402 .
- the TX 402 then creates a straight line 1002 for linear interpolation between the calibration points 1000 and 1001 .
- a straight line 1002 indicates the relationship between transmitted power and received power when there is no foreign object near the TX 402 and RX 401 .
- the TX 402 can predict the power value received by the RX 401 when a predetermined transmission power is transmitted in the absence of a foreign object. For example, when the TX 402 transmits power at the third transmitted power value Pt3, it can be estimated from the point 1003 corresponding to Pt3 on the straight line 1002 that the third received power value received by the RX 401 will be Pr3.
- the power loss relationship between the TX 402 and the RX 401 according to the load can be obtained based on a plurality of combinations of the transmitted power value of the TX 402 and the received power value of the RX 401 measured while changing the load. can. Also, by interpolation from multiple combinations, the power loss between TX 402 and RX 401 can be estimated for all loads.
- the TX 402 receives a received power value Pr3′ notification from the RX 401 when the TX 402 transmits power to the RX 401 at Pt3.
- Ploss_FO is assumed to be the power loss due to the power consumed by the foreign matter present near the TX 402 and RX 401 .
- the power Ploss_FO that would have been consumed by the foreign object may be estimated.
- Ploss_FO the power Ploss_FO that would have been consumed by the foreign matter
- Ploss_FO the power Ploss_FO that would have been consumed by the foreign matter
- Ploss_FO the power Ploss_FO that would have been consumed by the foreign matter
- Ploss_FO Ploss3'-Ploss3
- the foreign object detection unit 305 of the TX 402 After the straight line 1002 is acquired by the calibration process, the foreign object detection unit 305 of the TX 402 periodically receives the current received power value (for example, Pr3' above) from the RX 401 via the communication unit 104.
- the current received power value periodically transmitted by RX 401 is transmitted to TX 402 as a Received Power Packet (mode 0).
- the foreign object detection unit 305 of the TX 402 performs foreign object detection based on the received power value stored in the Received Power Packet (mode 0) and the straight line 1002 .
- Foreign object detection by the Power Loss method is performed during power transmission (power transfer phase, described later) based on data obtained in the Calibration phase, described later.
- foreign object detection by the Q-value measurement method is performed before power transmission (before Digital Ping transmission, Negotiation phase or Renegotiation phase, which will be described later).
- the RX 401 and TX 402 perform control communication for power transmission/reception control based on the WPC standard.
- the WPC standard defines multiple phases, including a Power Transfer phase in which power transfer is performed and one or more phases before actual power transfer. done.
- the phases before power transmission can include a Selection phase, a Ping phase, an Identification and Configuration phase, a Negotiation phase, and a Calibration phase.
- the Identification and Configuration phase is hereinafter referred to as the I&C phase. Processing in each phase will be described below.
- TX402 intermittently transmits Analog Ping and detects that an object has been placed on the charging base of TX402 (for example, RX401 or a conductor piece has been placed on the charging base).
- the TX402 detects at least one of the voltage value and current value of the power transmitting antenna when the Analog Ping is sent, and determines that an object exists when the voltage value is below a certain threshold or when the current value is above a certain threshold. and transition to the Ping phase.
- TX 402 transmits Digital Ping with higher power than Analog Ping.
- the amount of power of the Digital Ping is sufficient to activate the control unit of RX401 placed on TX402.
- RX 401 notifies TX 402 of the magnitude of the received voltage.
- TX402 recognizes that the object detected in the Selection phase is RX401 by receiving a response from RX401 that received the Digital Ping.
- the TX 402 transitions to the I&C phase upon receiving notification of the received power voltage value.
- the TX 402 measures the Q-factor of the power transmitting antenna before transmitting the Digital Ping. This measurement result is used when executing foreign matter detection processing using the Q value measurement method.
- TX402 identifies RX401 and acquires device configuration information (capability information) from RX401.
- RX 401 transmits the ID Packet and Configuration Packet.
- the ID Packet contains the identifier information of the RX 401
- the Configuration Packet contains the equipment configuration information (capability information) of the RX 401.
- TX 402, which has received the ID Packet and Configuration Packet responds with an acknowledgment (ACK). Then the I&C phase ends.
- the GP value is determined based on the GP value requested by RX401 and the power transmission capability of TX402. Also, the values of MP and PP are determined in the Negotiation phase.
- the TX 402 also receives the FOD Status Packet containing Reference Quality Factor Value information from the RX 401, and adjusts and determines the threshold in the Q-factor measurement method. Then, according to the request from RX 401, TX 402 executes foreign object detection processing using the Q value measurement method.
- the WPC standard defines a method of once shifting to the Power Transfer phase and then performing the same processing as in the Negotiation phase again in response to a request from the RX401. A phase in which the same processing as in the Negotiation phase is performed again from the Power Transfer phase, which will be described later, is called the Renegotiation phase.
- the above-mentioned calibration process is performed based on the WPC standard. Also, the RX 401 notifies the TX 402 of a predetermined received power value (the received power value in the light load state/the received power value in the maximum load state), and the TX 402 makes adjustments for efficient power transmission.
- the received power value notified to the TX 402 can be used for foreign object detection processing by the Power Loss method.
- control is performed to start and continue power transmission, and to stop power transmission due to an error or full charge.
- the TX 402 and RX 401 use the power transmission antenna and the power reception antenna used when performing wireless power transmission based on the WPC standard, and apply signals to the electromagnetic waves transmitted from the power transmission antenna or the power reception antenna. Communication is performed by superimposing.
- the range in which communication based on the WPC standard is possible between the TX 402 and RX 401 is substantially the same as the power transmission range of the TX 402 .
- FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration example of the TX 402 according to this embodiment.
- TX 402 has control section 101 , power supply section 102 , power transmission section 103 , communication section 104 , power transmission antenna 105 , memory 106 , resonance capacitor 107 and switch 108 .
- control unit 101, power supply unit 102, power transmission unit 103, communication unit 104, and memory 106 are shown separately in FIG. may
- the control unit 101 controls the entire TX 402 by executing a control program stored in the memory 106, for example. Also, the control unit 101 performs control related to power transmission control including communication for device authentication in the TX 402 . Furthermore, the control unit 101 may perform control for executing applications other than wireless power transmission.
- the control unit 101 includes one or more processors such as a CPU (Central Processing Unit) or MPU (Micro Processor Unit). Note that the control unit 101 may be configured by hardware such as an application specific integrated circuit (ASIC). Also, the control unit 101 may be configured to include an array circuit such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) compiled to execute predetermined processing.
- the control unit 101 causes the memory 106 to store information to be stored during execution of various processes. Also, the control unit 101 can measure time using a timer (not shown).
- the power supply unit 102 supplies power to each functional block.
- the power supply unit 102 is, for example, a commercial power supply or a battery.
- the battery stores electric power supplied from a commercial power source.
- the power transmission unit 103 wirelessly transmits power to the RX 401 using the power transmission antenna 105 .
- the power transmission unit 103 converts the DC or AC power input from the power supply unit 102 into AC frequency power in the frequency band used for wireless power transmission, and inputs the AC frequency power to the power transmission antenna 105, whereby the RX 401 receives power.
- the power transmission unit 103 converts the DC voltage supplied by the power supply unit 102 into an AC voltage with a half-bridge or full-bridge switching circuit using FETs (Field Effect Transistors).
- FETs Field Effect Transistors
- power transmission section 103 includes a gate driver that controls ON/OFF of the FET.
- the power transmission unit 103 controls the intensity of the electromagnetic wave to be output by adjusting the voltage (transmission voltage) or current (transmission current) input to the power transmission antenna 105, or both.
- the power transmission unit 103 performs output control of AC frequency power so that power transmission from the power transmission antenna 105 is started or stopped.
- the power transmission unit 103 has the capability of supplying 15 watts (W) of power to the charging unit 206 of the RX401 conforming to the WPC standard.
- the communication unit 104 communicates with the RX 401 for power transmission control based on the WPC standard as described above.
- the communication unit 104 frequency shift modulates the electromagnetic waves output from the power transmission antenna 105 and transmits information to the RX 401 for communication. Further, the communication unit 104 demodulates the electromagnetic wave transmitted from the power transmission antenna 105 that is amplitude-modulated or load-modulated by the RX 401 and acquires information transmitted by the RX 401 . That is, the communication performed by the communication unit 104 is performed by superimposing a signal on the electromagnetic wave transmitted from the power transmission antenna 105 .
- the communication unit 104 may communicate with the RX 401 using an antenna different from the power transmission antenna 105 and according to a standard different from the WPC standard, or may selectively use a plurality of communications to communicate with the RX 401.
- this communication standard include Bluetooth (registered trademark) Low Energy (BLE) and NFC (Near Field Communication).
- the memory 106 can also store the states of the TX 402 and the RX 401 (transmitted power value, received power value, etc.).
- the state of TX 402 can be obtained by the control unit 101 and the state of RX 401 can be obtained by the control unit 201 of RX 401 and received via the communication unit 104 .
- the switch 108 is controlled by the control unit 101.
- the power transmitting antenna 105 is connected to a resonant capacitor 107, and when the switch 108 is turned ON and short-circuited, the power transmitting antenna 105 and the resonant capacitor 107 form a series resonant circuit and resonate at a specific frequency f1. At this time, a current flows through the closed circuit formed by the power transmitting antenna 105, the resonant capacitor 107, and the switch .
- the switch 108 is turned off and opened, power is supplied from the power transmission section 103 to the power transmission antenna 105 and the resonance capacitor 107 .
- FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the RX 401 according to this embodiment.
- RX 401 includes control unit 201, UI (user interface) unit 202, power receiving unit 203, communication unit 204, power receiving antenna 205, charging unit 206, battery 207, memory 208, first switch unit 209, second switch unit 210, resonance It has a capacitor 211 .
- the plurality of functional blocks shown in FIG. 2 may be implemented as one hardware module.
- the control unit 201 controls the entire RX 401 by executing a control program stored in the memory 208, for example. That is, the control unit 201 controls each functional unit shown in FIG. Furthermore, the control unit 201 may perform control for executing applications other than wireless power transmission.
- An example of the control unit 201 includes one or more processors such as a CPU or MPU. It should be noted that the entire RX 401 (or the entire smartphone if the RX 401 is a smartphone) may be controlled in cooperation with an OS (Operating System) executed by the control unit 201 .
- OS Operating System
- control unit 201 may be configured by hardware such as ASIC. Also, the control unit 201 may be configured including an array circuit such as an FPGA compiled to execute predetermined processing. The control unit 201 causes the memory 208 to store information that should be stored during execution of various processes. Also, the control unit 201 can measure time using a timer (not shown).
- the UI unit 202 performs various outputs for the user.
- the various outputs referred to here are operations such as screen display, LED (Light Emitting Diode) blinking and color change, audio output from a speaker, and vibration of the body of the RX401.
- a UI unit 202 is implemented by a liquid crystal panel, a speaker, a vibration motor, and the like.
- the power receiving unit 203 uses the power receiving antenna 205 to wirelessly receive power from the TX 402 .
- the power receiving unit 203 acquires AC power (AC voltage and AC current) generated by electromagnetic induction based on electromagnetic waves radiated from the power transmitting antenna 105 of the TX 402 via the power receiving antenna 205 .
- the power receiving unit 203 converts the AC power into DC power or AC power of a predetermined frequency, and outputs power to the charging unit 206 that performs processing for charging the battery 207 .
- the power reception unit 203 includes a rectification unit and a voltage control unit necessary for supplying power to the load in the RX401.
- the GP described above is the amount of power guaranteed to be output from the power receiving unit 203 . It is assumed that the power receiving unit 203 is capable of supplying power for the charging unit 206 to charge the battery 207 and supplying the charging unit 206 with enough power to output power of 15 watts.
- the communication unit 204 communicates with the communication unit 104 of the TX 402 for power reception control based on the WPC standard as described above.
- the communication unit 204 demodulates the electromagnetic waves input from the power receiving antenna 205 and acquires information transmitted from the TX 402 .
- the communication unit 204 carries out communication with the TX 402 by amplitude-modulating or load-modulating the input electromagnetic wave and superimposing a signal related to information to be transmitted to the TX 402 on the electromagnetic wave.
- the communication unit 204 may communicate with the TX 402 by communication according to a standard different from the WPC standard using an antenna different from the power receiving antenna 205, or selectively use a plurality of communications to communicate with the TX 402. good too. Examples of this communication standard include Bluetooth (registered trademark) Low Energy (BLE) and NFC (Near Field Communication).
- the memory 208 stores the states of the TX 402 and RX 401 in addition to storing the control program.
- the state of RX 401 can be obtained by control unit 201 and the state of TX 402 can be obtained by control unit 101 of TX 402 and received via communication unit 204 .
- the first switch section 209 and the second switch section 210 are controlled by the control section 201 .
- the power receiving antenna 205 is connected to a resonance capacitor 211, and when the second switch section 210 is turned ON and short-circuited, the power receiving antenna 205 and the resonance capacitor 211 form a series resonance circuit, and resonate at a specific frequency f2. .
- a current flows through the closed circuit formed by the power receiving antenna 205, the resonant capacitor 211, and the second switch section 210, and no current flows through the power receiving section.
- the second switch unit 210 is turned off and opened, the power received by the power receiving antenna 205 and the resonance capacitor 211 is supplied to the power receiving unit 203 .
- the first switch unit 209 is for controlling whether or not to supply the received power to the battery, which is the load.
- the first switch section 209 also has a function of controlling the value of the load.
- the received power is supplied to battery 207 .
- the connection between charging section 206 and battery 207 is cut off by first switch section 209 , the received power is not supplied to battery 207 .
- first switch section 209 is arranged between charging section 206 and battery 207 in FIG. Alternatively, it may be arranged between the closed circuit formed by the power receiving antenna 205 , the resonance capacitor 211 , and the second switch section 210 and the power receiving section 203 . That is, the first switch unit 209 may be for controlling whether or not to supply the received power to the power receiving unit 203 . Also, although FIG. 2 shows the first switch unit 209 as one block, the first switch unit 209 can be implemented as part of the charging unit 206 or part of the power receiving unit 203 .
- FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration example of the control section 101 of the TX 402.
- the control unit 101 has a communication control unit 301 , a power transmission control unit 302 , a measurement unit 303 , a setting unit 304 and a foreign object detection unit 305 .
- the communication control unit 301 performs control communication with the RX 401 based on the WPC standard via the communication unit 104 .
- the power transmission control unit 302 controls the power transmission unit 103 to control power transmission to the RX 401 .
- the measurement unit 303 measures a waveform attenuation index used in a waveform attenuation method, which will be described later. Also, the power transmitted to the RX 401 via the power transmission unit 103 is measured, and the average transmitted power is measured for each unit time. In addition, measurement section 303 measures the Q value of power transmission antenna 105 .
- the setting unit 304 sets a threshold value used for foreign object detection based on the waveform attenuation index measured by the measurement unit 303, for example, by calculation processing.
- the foreign object detection unit 305 can realize a foreign object detection function by the power loss method, a foreign object detection function by the Q value measurement method, and a foreign object detection function by the waveform attenuation method. Also, the foreign object detection unit 305 may have a function for performing foreign object detection processing using other methods. For example, if the TX 402 has an NFC (Near Field Communication) communication function, the foreign object detection unit 305 may perform foreign object detection processing using a counterpart device detection function based on the NFC standard. In addition to the function of detecting a foreign object, the foreign object detection unit 305 can also detect that the state of the TX 402 has changed. For example, TX 402 can also detect an increase or decrease in the number of RX 401 on TX 402 .
- NFC Near Field Communication
- the setting unit 304 sets a threshold that serves as a reference for determining the presence or absence of a foreign object when the TX 402 detects a foreign object by the power loss method, the Q value measurement method, or the waveform attenuation method described later.
- the setting unit 304 may also have a function of setting a threshold value that is a reference for determining the presence or absence of a foreign object, which is necessary when performing foreign object detection processing using other methods.
- the foreign object detection unit 305 can perform foreign object detection processing based on the threshold set by the setting unit 304 and the waveform attenuation index, transmitted power, and Q value measured by the measurement unit 303 .
- the functions of the communication control unit 301 , the power transmission control unit 302 , the measurement unit 303 , the setting unit 304 , and the foreign object detection unit 305 are implemented as programs that operate in the control unit 101 .
- Each processing unit is configured as an independent program, and can operate in parallel while synchronizing the programs by event processing or the like. However, two or more of these processing units may be incorporated into one program.
- the WPC standard defines a Selection phase, a Ping phase, an I&C phase, a negotiation phase, a Calibration phase, and a Power Transfer phase.
- the operations of the TX 402 and RX 401 in these phases will be described below using the sequence diagram of FIG. FIG. 5 is a sequence diagram for power transmission according to the WPC standard.
- TX402 (TX402) and RX401 will be described as an example.
- TX402 repeatedly and intermittently transmits WPC standard Analog Ping in order to detect objects existing within the power transmission range (F501).
- the TX 402 executes processing specified as the Selection phase and Ping phase of the WPC standard, and waits for the RX 401 to be placed.
- a user of RX 401 brings RX 401 (eg, smart phone) closer to TX 402 to charge RX 401 (F502).
- RX 401 onto TX 402 brings RX 401 closer to TX 402 .
- the TX 402 detects that an object exists within the power transmission range (F503, F504), it transmits a WPC standard Digital Ping (F505).
- RX 401 receives Digital Ping, it can recognize that TX 402 has detected RX 401 (F506).
- the TX 402 determines that the detected object is the RX 401 and that the RX 401 is placed on the charging base 403 when there is a predetermined response to the Digital Ping.
- the TX 402 When the TX 402 detects the placement of the RX 401, it acquires identification information and capability information from the RX 401 through I&C phase communication specified by the WPC standard (F507).
- the identification information of RX401 includes Manufacturer Code and Basic Device ID.
- the RX 401 capability information includes the following information. For example, it includes an information element that can specify the supported WPC standard version, a Maximum Power Value that specifies the maximum power that the RX 401 can supply to the load, and information indicating whether the RX 401 has the WPC standard Negotiation function.
- the TX 402 may acquire the identification information and capability information of the RX 401 by a method other than WPC standard I&C phase communication.
- the identification information may be any other identification information that can identify an individual RX401, such as a Wireless Power ID. Information other than the above may be included as the capability information.
- the TX402 performs Calibration based on the GP.
- the RX 401 sends information (hereinafter referred to as “first reference received power information”) including received power in a light load state (disconnected load state, load state in which the transmitted power is equal to or less than the first threshold) to the TX 402. call) is transmitted (F509).
- the first reference received power information in this embodiment is the received power information of RX 401 when the transmitted power of TX 402 is 250 milliwatts.
- the first reference received power information is the Received Power Packet (mode 1) defined by the WPC standard, but other messages may be used.
- the TX 402 receives information including the received power in the load connection state (maximum load state, load state in which the transmitted power is equal to or greater than the second threshold) (hereinafter referred to as "second (referred to as "reference received power information").
- second referred to as “reference received power information”
- the second reference received power information is the received power information of RX 401 when the transmitted power of TX 402 is 5 watts.
- the second reference received power information is the Received Power Packet (mode 2) specified by the WPC standard, but other messages may be used.
- RX 401 transmits a transmission output change instruction containing a positive value in order to increase transmission power from TX 402 to 5 watts (F511).
- the TX 402 receives the transmission output change instruction described above, responds with ACK when it is possible to respond to the increase in transmission power, and increases the transmission power (F512, F513). Since the second reference received power information is the received power information when the transmitted power of the TX 402 is 5 watts, when the TX 402 receives a power increase request exceeding 5 watts from the RX 401 (F514), the transmitted power output is changed. Respond NAK to the instruction. As a result, transmission of power exceeding the prescribed amount is suppressed (F515).
- RX 401 Upon receiving NAK from TX 402 and determining that the predetermined transmitted power has been reached, RX 401 transmits information including received power in the load connected state to TX 402 as second reference received power information (F516).
- the TX 402 calculates the amount of power loss between the TX 402 and the RX 401 in the load disconnected state and the load connected state based on the transmitted power value of the TX 402 and the received power values included in the first and second reference received power information. becomes possible.
- the TX 402 transmits ACK to the second reference received power information from the RX 401 (F518), and completes the calibration process.
- the TX 402 that has determined that the charging process can be started starts the power transmission process to the RX 401, the charging of the RX 401 is started.
- the TX 402 and RX 401 perform device authentication processing (F519), and if it is determined that the mutual device can support a larger GP, reset the GP to a larger value, for example 15 watts. (F520).
- the TX 402 transmits ACK to the third reference received power information from the RX 401 (F527), and completes the calibration process.
- TX402 transmits power to RX401.
- Foreign matter detection is also performed by the Power Loss method.
- the TX 402 first calculates the amount of power loss between the TX 402 and the RX 401 in the absence of foreign matter from the difference between the power transmitted by the TX 402 and the power received by the RX 401 by the above-described calibration.
- the calculated value corresponds to a reference power loss amount in a normal state (state where there is no foreign object) during power transmission processing.
- the TX 402 determines that there is a "foreign object" when the amount of power loss between the TX 402 and the RX 401 measured during power transmission after calibration deviates from the amount of power loss in the normal state by a threshold value or more.
- the above is the explanation of the Power Loss method.
- the Power Loss method performs foreign object detection based on the power loss measurement results during power transmission from the TX402 to the RX401.
- Foreign object detection using the Power Loss method has the disadvantage that the accuracy of foreign object detection decreases when the TX402 is transmitting a large amount of power.
- the Power Transfer phase is a phase in which the TX 402 transmits power, and if there is a foreign object near the TX 402 and RX 401 during power transmission, heat generation from the foreign object will increase, so it is required to improve the foreign object detection accuracy in this phase. be done. Therefore, in the present embodiment, in order to improve the foreign matter detection accuracy, it is considered that a waveform attenuation method is also implemented as a foreign matter detection method different from the Power Loss method.
- waveform attenuation method A method of detecting a foreign object based on the attenuation state of a power transmission waveform (hereinafter referred to as "waveform attenuation method") will be described below with reference to FIG.
- the “power transmission waveform” is a voltage waveform or a current waveform at the power transmission antenna 105 of the TX 402 .
- FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of foreign matter detection by the waveform attenuation method.
- foreign object detection using a power transmission waveform related to power transmission from the TX 402 to the RX 401 will be described as an example.
- the waveform shows the change over time of the voltage value 600 (hereinafter simply referred to as "voltage value") of the high-frequency voltage applied to the power transmission antenna 105 of the TX402.
- the horizontal axis of FIG. 6 represents time, and the vertical axis represents voltage value.
- TX 402 which is transmitting power to RX 401 via power transmitting antenna 105, stops transmitting power at time T0. That is, at time T0, the power supply for transmission from the power supply unit 102 is stopped.
- the frequency of the power transmission waveform related to power transmission from the TX 402 is a predetermined frequency, for example, a fixed frequency between 85 kHz and 205 kHz used in the WPC standard.
- a point 601 is a point on the envelope of the high frequency voltage and is the voltage value at time T1.
- (T1, A1) in the figure indicates that the voltage value at time T1 is A1.
- point 602 is a point on the envelope of the high-frequency voltage and is the voltage value at time T2.
- (T2, A2) in the figure indicates that the voltage value at time T2 is A2.
- the quality factor (Q value) of the power transmission antenna (power transmission coil) 105 can be obtained based on the time change of the voltage value of the power transmission antenna 105 after time T0.
- the Q value is calculated by Equation 1 based on the time at points 601 and 602 on the voltage value envelope, the voltage value, and the frequency f of the high frequency voltage.
- Q ⁇ f(T2 ⁇ T1)/ln(A1/A2) (Formula 1)
- the waveform attenuation method determines the presence or absence of a foreign object based on the attenuation state of the voltage value between the points 601 and 602. In actually determining the presence or absence of a foreign object, this attenuation state can be determined by using a predetermined numerical index representing
- a lower Q value means a higher waveform attenuation rate (degree of decrease in waveform amplitude per unit time).
- the determination may be made using the slope of the straight line connecting the points 601 and 602 obtained from (A1-A2)/(T2-T1).
- the time (T1 and T2) for observing the attenuation state of the voltage value is fixed, the value of the voltage value difference (A1-A2) or the voltage value ratio (A1/A2) is used. Judgments can also be made.
- the determination can also be made using the value of the voltage value A2 after a predetermined time has elapsed.
- the determination may be made using the value of the time (T2-T1) until the voltage value A1 reaches the predetermined voltage value A2.
- the TX 402 measures the voltage of the power transmission antenna 105 at least at two points in time during the period in which power transmission is restricted, and calculates values such as voltage attenuation, attenuation rate, and Q value based on the measurement results. By obtaining the information, it is possible to determine whether or not there is a foreign object. Note that the TX 402 may be configured to measure the voltage at three or more points in time.
- the presence or absence of a foreign object can be determined by the attenuation state of the voltage value during the power transmission suspension period, and there are multiple values that represent the attenuation state.
- a value representing these attenuation states is called a "waveform attenuation index" in the present embodiment.
- the Q value calculated by Equation 1 is a value representing the attenuation state of the voltage value related to power transmission, and is included in the "waveform attenuation index". All of the waveform attenuation indices are values corresponding to waveform attenuation rates or waveform attenuation amounts.
- the waveform attenuation rate and the attenuation amount themselves may be measured as the "waveform attenuation index".
- the waveform attenuation rate is used as the waveform attenuation index
- the content of the present embodiment can be similarly applied to the case where other waveform attenuation indexes are used.
- the attenuation state of the current value during the power transmission suspension period changes depending on the presence or absence of a foreign object, as in the case of the voltage value. Then, when there is foreign matter, the waveform attenuation rate is higher than when there is no foreign matter. Therefore, even if the above-described method is applied to the time change of the current value flowing through the power transmitting antenna 105, foreign matter can be detected. That is, the Q value obtained from the current waveform, the slope of the attenuation of the current value, the difference between the current values, the ratio of the current values, the absolute value of the current value, and the time until the current value reaches a predetermined value.
- the presence or absence of a foreign object can be determined and the foreign object can be detected by using the represented index as a waveform attenuation index.
- foreign object detection based on both the state of attenuation of the voltage value and the state of attenuation of the current value such as judging the presence or absence of a foreign object using the evaluation value calculated from the waveform attenuation index of the voltage value and the waveform attenuation index of the current value. may be done.
- the waveform attenuation index is measured during the period in which the TX 402 suspends power transmission, but the present invention is not limited to this.
- the TX 402 may measure the waveform decay index during a period in which the power supplied by the power supply 102 is temporarily reduced from a predetermined power level to a lower power level. That is, in the waveform attenuation method, foreign object detection is performed based on the attenuation state of at least one of the voltage and current of the power transmission antenna 105 during the period during which the TX 402 stops power transmission or limits power transmission to a predetermined value.
- FIG. 7 shows a power transmission waveform when performing foreign object detection by the waveform attenuation method, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the voltage value of the power transmission antenna 105 . As in FIG. 6 , the vertical axis may represent the current value of the current flowing through the power transmission antenna 105 .
- FIG. 7 shows waveforms when multiple waveform attenuation methods are performed, here, a case where one waveform attenuation method is performed will be described with reference to FIG.
- the TX 402 When the TX 402 receives a foreign object detection execution request packet (command) from the RX 401 during the power transmission period, it suspends power transmission after a predetermined period of time. Alternatively, the transmission power is restricted so as to be temporarily lowered.
- a predetermined period from the reception of the foreign object detection execution request packet (hereinafter referred to as the "execution request packet") to the start of the restriction of the transmitted power is hereinafter referred to as a preparation period.
- the signal used as the execution request packet is a signal representing the magnitude of power received by the RX 401 from the TX 402 .
- Signals representing the magnitude of received power are, for example, Received Power Packet (mode 0), Received Power Packet (mode 1), and Received Power Packet (mode 2) for TX 402 .
- TX 402 When the TX 402 receives these signals, it assumes that it has received an execution request packet and implements the waveform decay method. Note that the execution request packet is not limited to this, and a dedicated packet for request may be used.
- the power transmission control unit 302 of the TX 402 Upon receiving the execution request packet, the power transmission control unit 302 of the TX 402 stops power transmission or temporarily reduces power transmission. Then the amplitude of the transmitted waveform is attenuated.
- a power transmission restriction period during which the TX 402 suspends or temporarily lowers the power transmission until power transmission is resumed is hereinafter referred to as a power transmission control period. More specifically, when the slope of the envelope curve of the power transmission waveform transmitted by the TX 402 to the RX 401 becomes a negative slope equal to or less than a predetermined value, the slope changes to zero or a positive value equal to or greater than a predetermined value. is called a transmission power control period.
- the TX 402 calculates the waveform attenuation index of this attenuation waveform, compares the calculated waveform attenuation index with a predetermined threshold value, and determines the presence or absence of a foreign object or the possibility that a foreign object exists (existence probability). Note that this determination may be performed during the transmission power control period, or may be performed during a communication prohibited period or a power transmission period, which will be described later.
- the TX 402 resumes power transmission.
- the power transmission waveform is not stable during the transient response period immediately after the TX 402 starts power transmission. Therefore, during the transient response period in which the power transmission waveform is unstable, the RX 401 controls the TX 402 not to perform communication (communication by amplitude modulation or load modulation). Also, the TX 402 controls the RX 401 not to perform communication (communication by frequency shift keying).
- this communication restricted period during which communication is restricted will be referred to as a communication prohibited period.
- the period from the timing when the slope of the envelope curve of the power transmission waveform that the TX 402 transmits to the RX 401 after the restart of power transmission becomes a positive predetermined value or more to the timing when communication becomes possible. It is called communication restriction period.
- the timing at which communication becomes possible is the timing at which RX 401 and TX 402 may communicate, and the timing at which TX 402 or RX 401 transmits a packet.
- the communication restriction period may be a period from the timing when the slope of the envelope curve of the power transmission waveform that the TX 402 transmits to the RX 401 becomes zero to the timing when communication becomes possible after power transmission is resumed.
- the communication restriction period may be a period from the timing when the TX 402 resumes power transmission, that is, the timing when the power transmission control unit 302 increases the supply of transmitted power, to the timing when communication becomes possible.
- the communication restriction period may be a period from the timing when the TX 402 receives a foreign object detection execution request packet (command) from the RX 401 to the timing when communication becomes possible.
- the communication restriction period may be a period from the timing when the RX 401 transmits a foreign object detection execution request packet (command) to the TX 402 to the timing when communication becomes possible.
- power transmission to RX 401 by TX 402 is performed during this communication prohibited period.
- a period during which the TX 402 transmits power to the RX 401 after the communication prohibited period is hereinafter referred to as a power transmission period.
- the TX 402 determines the preparation period, power transmission power control period, communication inhibition period, and power transmission period. Then, the TX 402 calculates the waveform attenuation index of the attenuation waveform at a predetermined timing based on each determined period, compares the calculated waveform attenuation index with a predetermined threshold value, and determines the presence or absence of foreign matter or the possibility of the presence of foreign matter (existence of foreign matter). probability).
- the above is the basic processing for foreign object detection by the waveform attenuation method.
- a series of periods including the communication inhibition period, power transmission period, preparation period, and power transmission power control period are also referred to as detection processing periods in the waveform attenuation method.
- the detection processing period does not have to include all of the communication inhibition period, power transmission period, preparation period, and power transmission power control period.
- the detection processing period represents a period including at least the transmission power control period. That is, the detection processing period is a processing period related to the measurement process of measuring the voltage or current at least at two points in time during the period in which the transmitted power is limited. Also, the detection processing period is determined by the power transmission control unit 302 of the TX 402 .
- the waveform attenuation index of the attenuation waveform is Subject to loading by elements. That is, the waveform attenuation index changes depending on the states of the power receiving unit 203, the charging unit 206, and the battery 207. FIG. Therefore, for example, even if the waveform attenuation index is large, it may be difficult to distinguish whether it is due to the influence of a foreign object or the state change of power receiving unit 203, charging unit 206, battery 207, or the like.
- the RX 401 may turn off the first switch section 209 during the preparation period. This makes it possible to eliminate the influence of the battery 207 .
- the RX 401 may control the load so that the received power becomes the minimum power and enters the Light Load state (light load state) described above.
- the RX 401 enters the above-described Connected Load state (load connection state) so that the received power becomes the maximum received power, or so that the load is supplied with power equal to or greater than a predetermined threshold.
- the load may be controlled as follows. By setting the state of the load to a predetermined state in this manner, it is possible to eliminate the influence of state changes of the power receiving unit 203, the charging unit 206, the battery 207, and the like.
- the second switch section 210 may be turned ON to short-circuit, and current may flow through the closed loop formed by the power receiving antenna 205, the resonance capacitor 211, and the second switch section 210.
- FIG. In other words, when the RX 401 transmits an execution request packet (command) to the TX 402, it performs the above process, turns on the first switch unit 209 or the second switch unit 210, and short-circuits (connects). By performing foreign matter detection based on the waveform attenuation index of the waveform observed in this state, foreign matter can be detected with high accuracy.
- the RX 401 switches to the low power consumption mode or switches to a low power consumption mode in a state in which the first switch section 209 is turned ON to short-circuit and the second switch section 210 is turned OFF to disconnect. You may make it control so that it may become.
- the power consumed by the RX 401 is not constant, or when a large amount of power is consumed, the waveform attenuation index of the decay waveform is affected by fluctuations in those power consumptions. Therefore, in order to eliminate it, the operation of the software application running on the RX 401 is restricted/stopped, the hardware function blocks of the RX 401 are set to the low power consumption mode, or the operation stop mode is performed. This allows the RX 401 to control the power it consumes. By performing foreign matter detection based on the waveform attenuation index of the waveform observed in such a state, highly accurate foreign matter detection becomes possible.
- the switch unit 108 is turned ON during the preparation period to short-circuit. That is, the TX 402 may be in a state in which current flows through the closed loop formed by the power transmission antenna 105, the resonance capacitor 107, and the switch section .
- the power transmission antenna 105 and the power reception antenna 205 are electromagnetically coupled to transmit power. That is, an alternating current is passed through the power transmitting antenna 105 to change the magnetic flux penetrating the power receiving antenna 205, thereby inducing a voltage in the power receiving antenna 205 and transmitting power.
- the remaining (30%) magnetic flux generated by the power transmitting antenna 105 becomes leakage magnetic flux (leakage magnetic flux), which is the magnetic flux that does not penetrate the power receiving antenna 205 among the magnetic flux generated by the power transmitting antenna 105 . That is, when the coupling state is good and the value of the coupling coefficient is large, the transmission efficiency of power transmitted from the TX 402 to the RX 401 is high. On the other hand, the transmission efficiency of the power transmitted from the TX 402 to the RX 401 is low especially when the coupling state is poor and the value of the coupling coefficient is small.
- TX 402 and RX 401 may measure the coupling state (including the coupling coefficient) between power transmitting antenna 105 and power receiving antenna 205 described above.
- FIG. 16 shows an equivalent circuit of the power transmitting antenna 105 and an equivalent circuit of the power receiving antenna 205.
- the coupling coefficient k representing the coupling state between the power transmitting antenna 105 and the power receiving antenna 205 is obtained by the following formula.
- the RX 401 when the TX 402 calculates the coupling coefficient, the RX 401 notifies the TX 402 of the measured power receiving voltage V2 applied to the power receiving antenna 205 and the value of the self-inductance L2 of the power receiving antenna 205 held in advance. Then, the TX 402 can calculate k using the measured power transmission voltage V1 applied to the power transmission antenna 105, the prestored value of the self-inductance L1 of the power transmission antenna 105, and the values of V2 and L2. Become. Alternatively, RX 401 may inform TX 402 of a constant calculated using all or any of V1, L1, and L2, and TX 402 may use this constant and V2 to calculate k.
- the TX 402 when the RX 401 calculates the coupling coefficient, the TX 402 notifies the RX 401 of the measured transmission voltage V1 applied to the power transmission antenna 105 and the self-inductance L1 value of the power transmission antenna 105 held in advance. . Then, the RX 401 can calculate k using the measured power receiving voltage V2 applied to the power receiving antenna 205, the value of the self-inductance L2 of the power receiving antenna 205 held in advance, and the values of V1 and L1. Become. Alternatively, TX 402 may inform RX 401 of a constant calculated using all or any of V2, L1, and L2, and RX 401 may use this constant and V1 to calculate k.
- the transmission voltage V1 applied to the power transmission antenna 105 described above may be actually measured by the TX 402, may be calculated from the set value of the transmission power transmitted by the TX 402, or may be It may be a voltage set value. Further, the transmission voltage V1 applied to the power transmission antenna 105 may be obtained from the transmission voltage (V3) applied to the circuit (for example, inverter) included in the power transmission section 103 and the voltage applied to both ends of the resonance capacitor 211 . The transmission voltage (V3) applied to the circuit (for example, inverter) included in the power transmission unit 103 in this case may also be calculated by the TX 402 from the set value of the transmission power to be transmitted.
- the RX 401 turns off a switch (not shown) between the power receiving antenna 205 and the resonance capacitor 211 so that the terminal of the power receiving antenna 205 is open. You can control it so that As a result, both ends of the power receiving antenna can be opened as shown in FIG. This eliminates the influence of the resonance capacitor 211, the power receiving unit 203, the charging unit 206, and the battery 207 when performing the above measurement, so that the coupling state (coupling coefficient) between the power transmitting antenna and the power receiving antenna can be determined with higher accuracy. can be measured.
- the load of RX 401 may be controlled to be in a light load state (light load state).
- it may be controlled so that the load of RX 401 is in a connected load state (Connected Load state).
- the "coupling coefficient" is used as an index representing the coupling state between the power transmitting antenna 105 and the power receiving antenna 205.
- the index representing the coupling state between the power transmitting antenna 105 and the power receiving antenna 205 includes not only the “coupling coefficient” but also multiple values representing the coupling state.
- a value representing the coupling state between the power transmitting antenna 105 and the power receiving antenna 205 is referred to as a "coupling state index" in the present embodiment.
- the "coupling coefficient" as described above is included in the "coupling state index”. All of the coupling state indices are values corresponding to the coupling state between the power transmitting antenna 105 and the power receiving antenna 205 .
- the content of this embodiment can be similarly applied to the case of using other coupling state indices than coupling coefficients.
- the coupling state index representing the coupling state of the power transmitting antenna 105 and the power receiving antenna 205 may be the following index. That is, the index calculated using the transmission voltage (V3) applied to the circuit (eg, inverter) included in the power transmission unit 103 and the received voltage (V4) applied to the circuit (eg, rectifier) included in the power reception unit 203. It's okay.
- the coupling state index may be calculated using an output voltage (assumed to be V5) output by a circuit (for example, a rectifier) included in power reception unit 203 . This output voltage V5 is the voltage applied to the load (charger, battery).
- the TX 402 notifies the RX 401 of the transmission voltage V3, so that the RX 401 can calculate the coupling state index between the power transmission antenna 105 and the power reception antenna 205 . Also, the TX 402 may notify the RX 401 of a constant (for example, L1) including the electrical characteristics of the power transmitting antenna 105, and the RX 401 may calculate a coupling state index between the power transmitting antenna 105 and the power receiving antenna 205 based on it.
- a constant for example, L1
- the RX 401 may notify the TX 402 of the power receiving voltage V4 or the output voltage V5, so that the TX 402 may calculate the coupling state index between the power transmitting antenna 105 and the power receiving antenna 205 .
- RX 401 may notify TX 402 of a constant (eg, L2) that includes the electrical characteristics of power receiving antenna 105 , and TX 402 may calculate a coupling state index between power transmitting antenna 105 and power receiving antenna 205 based thereon.
- a constant eg, L2
- the TX 402 and the RX 401 are each voltage value, a self-inductance value, constants including the electric characteristics of the power transmitting antenna (eg, L1), and information of constants including the electrical characteristics of the power receiving antenna (eg, L2). make a deal.
- the timing for measuring these voltage values and the timing for exchanging each piece of information will be described below.
- the measurement timing of each voltage value may be performed during the Ping phase.
- TX402 sends Digital Ping to RX401.
- TX 402 and RX 401 measure any value of V1 to V5 described above and store it in memory 106 or memory 208 .
- the TX 402 receives a predetermined packet containing information on any of the voltage values of V2, V4, and V5 notified from the RX 401, and records the information in memory.
- the predetermined packet may include not only the received voltage of the RX 401 but also the received power.
- the predetermined packet may include information on the self-inductance values of L1 and L2, a constant (for example, L1) including the electrical characteristics of the power transmitting antenna, and a constant (for example, L2) including the electrical characteristics of the power receiving antenna.
- a Signal Strength Packet can be used as the predetermined packet. It should be noted that the Signal Strength Packet may notify the TX 402 of the received power of RX 401 with another Signal Strength Packet.
- the predetermined packet may be an Identification Packet, an Extended Identification Packet, or a Configuration Packet in the I&C phase.
- the predetermined packet may be the Received Power Packet (mode 1) in the Calibration phase or the Power Transfer phase.
- the predetermined packet may be a Received Power Packet (mode 2) or a Received Power Packet (mode 0).
- the above describes the case where the voltage value generated when the TX 402 transmits a Digital Ping is used, but any of the voltage values V1 to V5 generated when the TX 402 transmits an Analog Ping in the Selection phase may be used.
- the RX 401 turns ON (short-circuits) the switch 210 between the resonance capacitor 211 and the power receiving unit 203 . Then, control may be performed so that the circuit formed by the power receiving antenna 205 and the resonant capacitor 211 becomes a closed circuit. This eliminates the influence of the power receiving unit 203, the charging unit 206, and the battery 207 when performing the above-described measurement. It becomes possible.
- Lsc is the inductance value of the power transmitting antenna 105 when both ends of the power receiving antenna 205 are short-circuited.
- Lsc can be measured by measuring the inductance value of the power transmitting antenna 105 with the switch 210 between the resonant capacitor 211 and the power receiving unit 203 turned on (short-circuited).
- a switch (not shown) may be provided in series between the resonance capacitor 211 and the power receiving unit 203 to turn the switch off (open). This eliminates the influence of the power receiving unit 203, the charging unit 206, and the battery 207, making it possible to measure Lsc with higher accuracy.
- the inductance value Lsc of power transmitting antenna 105 can be measured from the input voltage (V6) input to power transmitting antenna 105 and the current (I1) flowing through power transmitting antenna 105 .
- Lopen is the inductance value of the power transmitting antenna 105 when both ends of the power receiving antenna 205 are open.
- a switch (not shown) is provided in series between the resonance capacitor 211 and the power receiving unit 203, and the switch is turned off (opened).
- the RX 401 can measure Lopen by measuring the inductance value of the power transmission antenna 105 with the switch 210 between the resonance capacitor 211 and the power receiving unit 203 turned off (open).
- the inductance value Lopen of the power transmission antenna 105 can be measured from the input voltage (V7) input to the power transmission antenna 105 and the current (I2) flowing through the power transmission antenna 105. That is, the coupling state index (coupling coefficient) between the power transmitting antenna 105 and the power receiving antenna 205 is the input voltage input to the power transmitting antenna 105 and the power transmission It is determined by the current flowing through the antenna 105 .
- the TX 402 is an index representing the coupling state of the power transmitting antenna 105 and the power receiving antenna 205 based on the power transmission voltage applied to the circuit (eg, inverter) included in the power transmission section 103 and the current flowing through the circuit (eg, inverter) included in the power transmission section 103. may be calculated. That is, the above-described input voltage V6 or V7 used when calculating the index representing the coupling state of the power transmitting antenna 105 and the power receiving antenna 205 shown in FIG. There may be. Also, V6 or V7 may be the voltage applied to power transmitting antenna 105, or may be the voltage applied to both terminals of a series resonant circuit composed of power transmitting antenna 105 and a resonant capacitor.
- the power transmission voltage applied to a circuit (for example, an inverter) included in the power transmission unit 103 and the voltage applied across the resonance capacitor 211 may be measured, and the voltage applied to the power transmission antenna may be calculated from the results. That is, the coupling state index between the power transmitting antenna 105 and the power receiving antenna 205 may be obtained from the measurement result of the power transmission voltage applied to the circuit (for example, inverter) included in the power transmission unit 103 and the voltage applied across the resonant capacitor 211 . Also, the transmission voltage applied to the circuit (for example, inverter) included in the power transmission unit 103 in this case may be calculated from the set value of the transmission power transmitted by the TX 402 .
- a circuit for example, an inverter
- the current I1 or I2 shown in FIG. 17, which is used when calculating the index representing the coupling state of the power transmitting antenna 105 and the power receiving antenna 205 may be the following current. That is, it may be a current flowing through a circuit (for example, an inverter) included in the power transmission unit 103 or a current flowing through the power transmission antenna 105 .
- the TX 402 can calculate an index representing the coupling state by measuring the input voltages V6 and V7 and the currents I1 and I2.
- the voltage value measured by the RX 401, the inductance value of the power receiving antenna 205, and the like are not required, and it is unnecessary for the RX 401 to notify the TX 402 of such information.
- RX 401 when TX 402 measures input voltage V6 and current I1, RX 401 must open both terminals of the circuit including power receiving antenna 205 .
- RX 401 needs to short both terminals of the circuit containing power receiving antenna 205.
- the RX 401 appropriately controls both terminals of the circuit including the power receiving antenna 205 to be OPEN (open) or SHORT (short).
- This timing may be determined by TX 402 and notified to RX 401 or may be determined by RX 401 and notified to TX 402 .
- the notification method is implemented by communication based on the WPC standard performed between the communication unit 104 of the TX 402 and the communication unit 204 of the RX 401 .
- communication according to a standard different from the WPC standard for example, wireless LAN, Bluetooth (registered trademark) Low Energy (BLE), NFC (Near Field Communication), etc.
- the timing for the TX 402 to measure the voltage values V6 and V7 and the current values I1 and I2 may be the Ping phase.
- TX402 sends Digital Ping to RX401. Therefore, measure the voltage value of either V6 or V7 that occurs during Digital Ping transmission. Also, measure the current value of either I1 or I2 that occurs during Digital Ping transmission.
- the TX 402 measures any value of V6, V7, I1, and I2 described above, stores it in the memory 106, and calculates the coupling coefficient.
- a method of detecting a state abnormality such as detecting a foreign object between the power transmitting antenna 105 and the power receiving antenna 205 and detecting a positional deviation between the power transmitting antenna and the power receiving antenna has been described.
- a method of setting a threshold used to determine whether there is a state abnormality will be described below based on the “method of measuring an index indicating the coupling state of a power transmitting antenna and a power receiving antenna”.
- the coupling state index in a state where there is no state abnormality can be used.
- the coupling state index between the power transmitting antenna and the power receiving antenna 205 when the RX 401 is placed on the test power transmitting device and there is no state abnormality between the power transmitting antenna and the power receiving antenna 205 of the test power transmitting device is set as the threshold. can do.
- the RX 401 holds an index indicating the binding state measured in advance in a memory, and the RX 401 notifies the TX 402 of the binding state index so that the TX 402 can use the binding state index as a threshold.
- This threshold coupling state indicator may be sent from RX 401 to TX 402 by including it in the FOD Status Packet defined by the WPC standard.
- the binding state index measured when there is no abnormal state is used as the threshold. That is, in a state where there is no state abnormality between the power transmitting antenna 105 and the power receiving antenna 205, the TX 402 and the RX 401 measure the coupling state index using the above-described “method for measuring the index indicating the coupling state between the power transmitting antenna and the power receiving antenna”. is the threshold. As a method for confirming that there is no state abnormality, there are foreign matter detection by the above-mentioned Power Loss method, Q value measurement method, and the like.
- the "means for detecting state abnormality between the power transmitting antenna and the power receiving antenna” other than the “method for measuring the index of the coupling state of the power transmitting antenna and the power receiving antenna” is executed.
- the coupling state index is measured using the "measurement method of the index indicating the coupling state of the power transmitting antenna and the power receiving antenna", and the measurement result is used as the threshold. .
- foreign matter detection processing using the Q value measurement method is executed in the Negotiation phase or Renegotiation phase.
- the connection state is determined using the “measurement method of the index indicating the connection state of the power transmitting antenna and the power receiving antenna” in the Negotiation phase or after the Renegotiation phase. Measure metrics.
- the measurement result is determined using the “measurement method of the index indicating the connection state of the power transmitting antenna and the power receiving antenna” in the Negotiation phase or after the Renegotiation phase.
- Measure metrics By using the measurement result as a threshold, it is possible to set an appropriate threshold.
- foreign matter detection processing by the Power Loss method may be executed during the Power Transfer phase.
- the coupling state index is measured using the "measurement method of the index indicating the coupling state of the power transmitting antenna and the power receiving antenna", and the measurement result is used as the threshold good too.
- foreign matter detection processing may be executed using Q-Factor or the like in the Selection phase or Ping phase.
- the coupling state index may be measured using the “measurement method of the index indicating the coupling state of the power transmitting antenna and the power receiving antenna” after the phase in which the foreign object detection process is executed, and the measurement result may be used as the threshold.
- FIG. 18 is a diagram for explaining this threshold setting method.
- the following is the received voltage V4 applied to the circuit (for example, a rectifier) included in the power receiving unit 203 or its This is an example of using the output voltage V5 output by the circuit.
- the circuit for example, a rectifier
- the calculated coupling state index changes depending on the state of this load. Therefore, a threshold value of the coupling state (including the coupling coefficient) between the power transmitting antenna 105 and the power receiving antenna 205 is set for determining whether or not there is a state abnormality depending on the state of the load. The method will be described below.
- RX401 controls the load of RX401 to be in a light load state so that no power is supplied to the load of RX401 or only a very small amount of power is supplied. do.
- the transmission power of the TX 402 at this time is assumed to be Pt1.
- TX 402 and RX 402 measure the input voltage on the TX 402 side and the received voltage on the RX 401 side, exchange information on the input voltage and received voltage, and TX 402 or RX 401 calculates the coupling state index. do.
- the binding state index at this time is assumed to be k1.
- the TX 402 recognizes the transmitted power Pt1 transmitted by the TX 402, and stores in its memory a calibration point 1800 that associates the transmitted power Pt1 with the coupling state index k1.
- the load of the RX 401 is placed in the load connection state so that the maximum power is supplied to the load of the RX 401 when power is transmitted from the TX 402, or power equal to or greater than a predetermined threshold is supplied to the load of the RX 401. control so that Let Pt2 be the transmission power of the TX 402 in this case.
- TX 402 measures the input voltage on the TX 402 side and the received voltage on the RX 401 side described above.
- the TX 402 stores in its memory a calibration point 1801 that associates the transmitted power Pt2 with the coupling state index k2. TX 402 then linearly interpolates between calibration points 1800 and 1801 to create straight line 1802 .
- a straight line 1802 indicates the relationship between the transmitted power and the coupling state index when there is no state abnormality around TX 402 and RX 401 . Therefore, from the straight line 1802, the TX 402 can estimate the combined state index for each transmitted power value when there is no state abnormality around the TX 402 and the RX 401. For example, when the transmitted power value is Pt3, it can be estimated that the coupling state index is k3 from the point 1803 on the straight line 1802 corresponding to the transmitted power value Pt3.
- the TX 402 can calculate a threshold value for use in determining whether or not there is a state abnormality for each transmitted power value. For example, a coupling state index that is larger by a predetermined value (a value corresponding to a measurement error) than the estimation result of the coupling state index when there is no state abnormality at a certain transmission power value may be set as the threshold for determining the presence or absence of a foreign object.
- the calibration process performed by the TX 402 and the RX 401 in order for the TX 402 to acquire the combination of the transmitted power value and the coupling state index is hereinafter referred to as "the calibration process (CAL process) of the coupling state measurement method".
- the RX 401 controls the load so that power is not supplied to the load/the load is light, and the control causes the load to be connected. good. Also, either of the two controls may be performed first. Note that the operation for calculating the threshold value used for determining the presence or absence of a state abnormality for each load (for each transmitted power value) described in the present embodiment may be performed in the calibration phase. As described above, in the Calibration phase, the TX 402 acquires data necessary for foreign object detection by the Power Loss method. At that time, the TX 402 acquires data on power loss when the load state of the RX 401 is a light load state and when a load is connected.
- the measurement of calibration points 1800 and 1801 in FIG. 18 may be performed together with the measurement of power loss during the light load state and load connection state in the calibration phase. That is, when the TX 402 receives the first reference received power information from the RX 401, the TX 402 measures the calibration point 1800 in addition to the predetermined processing to be performed in the Calibration phase.
- the first reference received power information is the Received Power Packet (mode 1) defined by the WPC standard, but other messages may be used.
- mode 1 the Received Power Packet
- the TX 402 measures the calibration point 1801 in addition to the predetermined processing to be performed in the Calibration phase.
- the second reference received power information is the Received Power Packet (mode 2) defined by the WPC standard, but other messages may be used. Therefore, since it is not necessary to provide a separate period for measuring the calibration points 1800 and 1801, the calibration points 1800 and 1801 can be measured in a shorter time.
- mode 2 the Received Power Packet
- the calibration points 1800 and 1801 can be measured in a shorter time. The above is the description of the third threshold setting method.
- a fourth threshold setting method is a method of setting a threshold in advance for a binding state index having a value within a predetermined range for TX 402 or RX 401 .
- the coupling state index is the "coupling coefficient”
- the coupling coefficient k is a value within the range of 0 to 1 as described above. Therefore, the TX 402 or RX 401, for example, "0 ⁇ k ⁇ 0.3 has a status abnormality", "0.3 ⁇ k ⁇ 0.6 has a possibility of a status abnormality", "0.6 ⁇ k ⁇ 1 There is no status abnormality”.
- the coupling coefficient k and the determination conditions thereof are stored in advance in a memory, and the determination is performed based thereon. The above is the description of the fourth threshold setting method.
- the threshold may be set in the same way in “setting the state abnormality detection threshold using the coupling state of the power transmitting antenna and the power receiving antenna".
- a waveform attenuation factor that is larger or smaller than the above-described "binding state index” calculated based on the measured or received information by a predetermined value (value corresponding to the measurement error) is set as the threshold value for determining the presence or absence of a foreign object.
- the threshold may have a plurality of thresholds in stages. Then, for the first threshold, set it as “abnormal state”, for the second threshold, "possible abnormal state", and for the third threshold, set "no abnormal state”. may
- the TX 402 sets a predetermined value (length of time) for the preparation period.
- TX 402 may determine a predetermined value (time) according to its own state and notify it to RX 401 .
- RX 401 may determine a predetermined value (time) according to the state of RX 401 and notify it to TX 402 .
- the TX 402 and RX 401 may communicate with each other to exchange and determine a predetermined value (time).
- the maximum time length determined by TX402 is notified to RX401
- the minimum time length determined by RX401 is notified to TX402
- the preparation period is determined by RX401 with a value (time length) within the range set by TX402 and RX401.
- TX 402. the relationship between the TX 402 and the RX 401 may be reversed. By setting the preparation period to an appropriate length of time, it is possible to prevent the waveform from being disturbed during the transmission power control period.
- the transmission power control period is determined by negotiation between RX 401 and TX 402 .
- the method of negotiation is, for example, the following method. That is, the TX 402 determines the minimum length of time that can be set as the transmission power control period and notifies it to the RX 401 .
- the RX 401 also determines the maximum length of time that can be set as the transmission power control period and notifies it to the TX 402 .
- the TX 402 and RX 401 determine a time length within a settable range of the notified time lengths, and set it as the transmission power control period.
- the TX 402 or RX 401 determines the minimum time length as the transmission power control period within the range set by the TX 402 and RX 401 .
- the content of the negotiation is not limited to this.
- one of the TX 402 and the RX 401 may notify the other party of the range of time length that can be set by itself, and the notified side may determine the length of time.
- the TX 402 may notify the maximum time length and the RX 401 may notify the minimum time length.
- information for determining the transmission power control period may be included in the execution request packet (eg, Received Power Packet).
- a predetermined value may be set as the transmission power control period.
- the TX 402 may determine a predetermined value (length of time) according to the state of the TX 402 and notify it to the RX 401 .
- RX 401 may determine a predetermined value (time) according to the state of RX 401 and notify it to TX 402 .
- the TX 402 or RX 401 may determine the maximum time within the range set by the TX 402 and RX 401 as the transmission power control period. By doing so, it is possible to observe the waveform attenuation state of the power transmission waveform for a long period of time, so that it is possible to detect a foreign object with high accuracy.
- the TX 402 or RX 401 determines that the transmission power control period is shorter when the transmission power transmitted by the TX 402 is larger than when it is small.
- ringing occurs in the power transmission waveform at the timing when power transmission is restarted. The greater the difference in height between the power immediately before resumption of power transmission and the power transmitted at the time of resumption of power transmission, the greater the ringing that occurs.
- the transmission power control period is shortened.
- power transmission is restarted with little attenuation of the power transmission waveform.
- the level difference between the power immediately before power transmission is restarted and the power transmitted when power transmission is restarted is reduced, making it possible to suppress ringing.
- the greater the transmitted power the shorter the transmission power control period, which reduces the difference in power between the power immediately before power transmission resumes and the power transmitted when power transmission resumes, making it possible to suppress ringing. Become.
- the greater the transmitted power the shorter the transmitted power control period.
- the greater the transmitted power the longer the transmitted power control period.
- the transmitted power control period is increased to observe the attenuation state for a long time.
- the transmitted power control period is made longer than when it is smaller.
- the structure which lengthens the transmission power control period, so that transmission power is large may be sufficient.
- it may be configured such that whether to lengthen or shorten the transmission power control period is determined based on the designation by the user or the like, depending on the magnitude of the transmission power.
- the TX 402 and RX 401 can determine the length of the transmission power control period based on the magnitude of transmission power.
- the length of the transmission power control period is determined based on the amount of transmission power transmitted by the TX 402 to the RX 401 .
- the transmission power transmitted by the TX 402 described above may be replaced with GP, MP, and PP. That is, the length of the transmission power control period may be determined based on the size of the set value for transmission power determined by negotiation between the TX 402 and the RX 401 . Alternatively, the length of the transmission power control period may be determined based on the information stored in the Received Power Packet (mode 0) transmitted by RX 401 to TX 402 .
- mode 0 Received Power Packet
- the length of the transmission power control period may be determined based on information stored in the Received Power Packet (mode 1) or the Received Power Packet (mode 2). These Received Power Packets store received power value information indicating the magnitude of power received by the RX 401 from the TX 402 . Also, the transmitted power transmitted by the TX 402 may be replaced with this received power value information.
- the coupling state index between the power transmitting antenna 105 of the TX 402 and the power receiving antenna 205 of the RX 401 can be measured by, for example, the "measurement method of the indicator indicating the coupling state between the power transmitting antenna and the power receiving antenna".
- the coupling state index may be measured by another method for measuring the coupling state of the power transmitting antenna and the power receiving antenna.
- TX 402 or RX 401 determines that the power transmission power control period is longer when the coupling state between power transmitting antenna 105 and power receiving antenna 205 is poorer than when the coupling state is good.
- “when the coupling state is good” is, for example, when the measured coupling coefficient is compared with a predetermined threshold as described above and it is determined that there is “no state abnormality”.
- "when the binding state is bad” is, for example, when the measured coupling coefficient is compared with a predetermined threshold as described above and it is determined that "there is a possibility of an abnormal state” or "there is an abnormal state”. be.
- the transmission power control period is increased to observe the attenuation state for a long time.
- the accuracy of the attenuation index is improved because the accuracy of the measurement of the attenuation state is improved.
- the transmission power control period is made longer than when it is good. Note that the worse the coupling state, the longer the transmission power control period may be.
- the worse the coupling state the longer the transmission power control period, in order to improve the measurement accuracy of the waveform attenuation index.
- priority is given to power transmission efficiency
- the worse the coupling state the shorter the power transmission control period.
- the worse the coupling state the lower the power transmission efficiency. Therefore, when the coupling state is poor, the transmission power control period is shortened to secure a long period during which power transmission is possible. This improves power transmission efficiency.
- the transmission power control period is made shorter than when it is good. Note that the transmission power control period may be shortened as the coupling state is worse.
- the coupling state between the power transmitting antenna 105 of the TX 402 and the power receiving antenna 205 of the RX 401 described above may be measured before the TX 402 starts transmitting power, or may be measured multiple times at predetermined timings after the TX 402 starts transmitting power. may be When the measurement is performed multiple times at predetermined timings after the TX 402 starts power transmission, the power transmission control period may be changed based on each measurement result. For example, if the TX 402 performs three measurements at predetermined timings after starting transmission, and the measured coupling state values are all different, the transmission power control period will be changed three times.
- TX 402 and RX 401 can determine the length of the transmission power control period based on the coupling state.
- the TX 402 or RX 401 performs power transmission power control when the frequency of the electromagnetic waves radiated from the power transmission antenna 105 to the power reception antenna 205 of the RX 401 for power transmission is lower than when the frequency is high. Decide on a longer period.
- the frequency of the electromagnetic wave radiated for power transmission is the frequency of the electromagnetic wave radiated for power transmission from the power transmission antenna 105 to the power reception antenna 205 of the RX 401 during the power transmission period.
- the higher the frequency of electromagnetic waves the greater the loss. Therefore, the higher the frequency of the electromagnetic wave radiated from the power transmitting antenna 105 for power transmission, the greater the attenuation rate of the electromagnetic wave during the power transmission control period, and the electromagnetic wave attenuates more sharply.
- the lower the frequency of the electromagnetic wave the smaller the attenuation rate of the electromagnetic wave during the transmission power control period, and the electromagnetic wave attenuates gradually.
- the higher the frequency of the electromagnetic wave emitted from the power transmitting antenna 105 for power transmission the shorter the wavelength of the electromagnetic wave during the power transmission control period, making it possible to calculate the attenuation rate in a shorter period.
- the lower the frequency of the electromagnetic wave the longer the wavelength of the electromagnetic wave during the transmission power control period, and the longer period is required to calculate the attenuation rate. Therefore, the lower the frequency of the electromagnetic wave radiated from the power transmission antenna 105 for power transmission, the longer the transmission power control period and the longer the attenuation state is observed. As a result, the accuracy of the attenuation index is improved because the accuracy of the measurement of the attenuation state is improved. In this way, in order to improve the measurement accuracy of the waveform attenuation index, when the frequency of the electromagnetic wave emitted from the power transmission antenna 105 for power transmission is lower than a predetermined value, the power transmission power control is performed more than when the frequency is high. lengthen the period. Note that the lower the frequency of the electromagnetic wave radiated from the power transmission antenna 105 for power transmission, the longer the transmission power control period may be.
- the lower the frequency of the electromagnetic waves emitted from the power transmission antenna 105 for power transmission the longer the power transmission power control period.
- priority is given to power transmission efficiency
- the lower the frequency of the electromagnetic waves emitted from the power transmission antenna 105 for power transmission the shorter the power transmission control period.
- the lower the frequency of the electromagnetic wave radiated from the power transmitting antenna 105 for power transmission the more stable the waveform of the electromagnetic wave.
- the higher the frequency of the electromagnetic wave the more easily the electromagnetic wave is affected by objects around the power transmission antenna 105, and the waveform of the electromagnetic wave may become unstable.
- the power transmission power control period is increased to observe the attenuation state for a long time.
- the accuracy of the attenuation index is improved because the accuracy of the measurement of the attenuation state is improved.
- the power transmission power control is performed more than when the frequency is high. lengthen the period. It should be noted that the higher the frequency of the electromagnetic wave radiated from power transmission antenna 105 for power transmission, the longer the transmission power control period may be.
- the frequencies of electromagnetic waves used for power transmission under the WPC standard are frequencies between 85 kHz and 205 kHz. If the frequency of the electromagnetic wave radiated from the power transmission antenna 105 described above for power transmission varies between 85 kHz and 205 kHz, the power transmission power control period may be controlled accordingly. Alternatively, if the frequency of the electromagnetic wave radiated from the power transmission antenna 105 for power transmission is within a first predetermined frequency band such as 85 kHz to 205 kHz, the power transmission power control period is set to the first power transmission power control. Set to period. Then, if the frequency is within a second predetermined frequency band different from the first predetermined frequency band, the transmission power control period is set to a second transmission power control period different from the first transmission power control period. You may do so.
- the TX 402 and RX 401 can determine the length of the power transmission power control period based on the frequency of electromagnetic waves emitted from the power transmission antenna 105 for power transmission.
- the communication inhibition period is determined by RX 401 and notified to TX 402 .
- the TX 402 may determine a predetermined value (time) according to the state of the TX 402 and notify it to the RX 401 .
- RX 401 may determine a predetermined value (time) according to the state of RX 401 and notify it to TX 402 .
- the TX 402 and the RX 401 may communicate with each other to determine a predetermined value (length of time).
- the maximum time length determined by TX402 is notified to RX401, and the minimum time length determined by RX401 is notified to TX402, and RX401 determines the communication inhibition period with a value (time length) within the range set by TX402 and RX401. and may be notified to TX 402.
- the relationship between the TX 402 and the RX 401 may be reversed.
- the TX 402 or the RX 401 may determine the minimum period of time within the range set by the TX 402 and the RX 401 as the communication inhibition period.
- TX 402 or RX 401 may determine the maximum period of time within the range set by TX 402 and RX 401 as the communication inhibition period.
- information for determining the communication inhibition period may be included in the execution request packet (eg, Received Power Packet).
- the TX 402 or RX 401 determines that the communication inhibition period is longer when the transmission power transmitted by the TX 402 is greater than when it is small.
- ringing occurs in the power transmission waveform at the timing when power transmission is restarted. The greater the difference in the level of the transmitted power when power transmission is resumed, the greater the ringing that occurs. That is, the greater the transmitted power, the greater the ringing that occurs.
- the TX 402 and RX 401 can determine the length of the communication inhibition period based on the magnitude of transmitted power.
- the length of the communication inhibition period is determined based on the amount of transmitted power transmitted from TX 402 to RX 401 .
- the transmission power transmitted by the TX 402 described above is not limited to this, and may be replaced with GP, MP, and PP. That is, the length of the communication inhibition period may be determined based on the size of the set value related to transmission power determined by negotiation between the TX 402 and RX 401 . Alternatively, the length of the communication inhibition period may be determined based on the information stored in the Received Power Packet (mode 0) transmitted by RX 401 to TX 402 .
- mode 0 Received Power Packet
- the length of the communication inhibition period may be determined based on the information stored in the Received Power Packet (mode 1) and the Received Power Packet (mode 2). These Received Power Packets store received power value information indicating the magnitude of power received by the RX 401 from the TX 402 . The transmitted power transmitted by the TX 402 may be replaced with this received power value information. Also, the relationship between the coupling state between the power transmitting antenna 105 of the TX 402 and the power receiving antenna 205 of the RX 401 and the communication inhibition period will be described. In addition to the method described above, the TX 402 or RX 401 determines that the communication inhibition period is longer when the coupling state between the power transmitting antenna and the power receiving antenna is bad than when it is good.
- the worse the coupling state the more likely foreign matter is mixed between the power transmitting antenna and the power receiving antenna. Contamination of foreign matter may adversely affect communication between TX 402 and RX 401, such as waveform distortion, so there is a high possibility of errors occurring in communication between TX 402 and RX 401 Become. Therefore, when the coupling state is worse than a predetermined value, the communication inhibition period is lengthened. As a result, communication can be performed after the ringing of the power transmission waveform at the time of resuming power transmission converges or becomes sufficiently small, and the possibility of a communication error occurring is reduced. Thus, when the coupling state is worse than a predetermined value, the communication inhibition period is made longer than when it is good. It should be noted that the worse the connection state, the longer the communication inhibition period may be.
- communication data is transmitted using frequency shift keying with a greater modulation depth.
- RX 401 transmits communication data using slower amplitude modulation or load modulation.
- communication data is transmitted using amplitude modulation or load modulation with a greater modulation depth.
- the communication inhibition period is made shorter than when it is good. Communication between the TX 402 and the RX 401 is performed at a lower speed than in good times or using a large modulation factor. It should be noted that the worse the coupling state, the shorter the communication inhibition period, and the communication between the TX 402 and the RX 401 may be performed at a lower speed or using a higher degree of modulation.
- the communication inhibition period is shortened to ensure a long communication period, and the communication between the TX 402 and the RX 401 is performed at a lower speed or with a higher degree of modulation.
- the case of performing communication using when the coupling state is poor, communication between the TX 402 and the RX 401 is only performed at a lower speed or using a larger modulation index than when the coupling state is good. good. That is, under poor coupling conditions, TX 402 transmits communication data using slower frequency shift keying. Alternatively, communication data is transmitted using frequency shift keying with a greater modulation depth. Also, in poor coupling conditions, RX 401 transmits communication data using slower amplitude modulation or load modulation. Alternatively, communication data is transmitted using amplitude modulation or load modulation with a greater modulation depth. As a result, the probability of occurrence of communication errors can be reduced, and communication quality is improved.
- the coupling state between the power transmitting antenna 105 of the TX 402 and the power receiving antenna 205 of the RX 401 described above may be measured before the TX 402 starts transmitting power, or may be measured multiple times at predetermined timings after the TX 402 starts transmitting power. may be When the measurement is performed multiple times at predetermined timings after the TX 402 starts power transmission, the communication inhibition period, communication speed, or communication modulation may be changed based on each measurement result. For example, after the TX 402 starts power transmission, measurements are performed three times at predetermined timings, and if the measured coupling state values are all different, the communication inhibition period, communication speed, or communication modulation degree is changed three times. It will be.
- TX 402 and RX 401 can determine the length of the communication inhibition period based on the coupling state.
- the TX 402 or RX 401 uses the communication inhibition period when the frequency of the electromagnetic wave radiated from the power transmitting antenna 105 to the power receiving antenna 205 of the RX 401 for power transmission is lower than when the frequency is high. is determined to be short.
- the “frequency of electromagnetic waves radiated for power transmission” is the frequency of electromagnetic waves radiated for power transmission from power transmission antenna 105 to power reception antenna 205 of RX 401 during the power transmission period.
- the higher the frequency of the electromagnetic wave emitted from the power transmission antenna 105 for power transmission the longer the communication inhibition period, in order to improve the stability of communication between the TX 402 and the RX 401. did.
- the lower the frequency of the electromagnetic wave radiated from the power transmission antenna 105 for power transmission the longer the power transmission power control period.
- ringing occurs in the power transmission waveform of the electromagnetic waves emitted from the power transmission antenna 105 for power transmission at the timing when power transmission is restarted. The lower the frequency of the power transmission waveform, the longer the ringing may occur.
- the lower the frequency of the electromagnetic waves radiated from the power transmission antenna 105 for power transmission the longer the ringing may occur. Therefore, by lengthening the communication inhibition period as the frequency of the electromagnetic wave radiated from the antenna 105 for power transmission becomes lower, communication can be performed after the ringing converges or becomes sufficiently small. This enables stable communication between the TX 402 and the RX 401 .
- the frequency of the electromagnetic waves emitted from the power transmission antenna 105 for power transmission is lower than a predetermined value, communication is more stable than when the frequency is high. lengthen the ban. Note that the lower the frequency of the electromagnetic wave radiated from the power transmission antenna 105 for power transmission, the longer the communication inhibition period may be.
- the frequencies of electromagnetic waves used for power transmission under the WPC standard are frequencies between 85 kHz and 205 kHz. If the frequency of the electromagnetic wave emitted for power transmission from the power transmission antenna 105 described above varies between 85 kHz and 205 kHz, the communication inhibition period may be controlled accordingly.
- the frequency of the electromagnetic wave radiated from the power transmitting antenna 105 for power transmission is within a first predetermined frequency band, such as from 85 kHz to 205 kHz
- the communication prohibited period is changed to the first communication prohibited period. set. Then, when it is within a second predetermined frequency band different from the first predetermined frequency band, the communication prohibited period is set to a second communication prohibited period different from the first communication prohibited period. good too.
- the TX 402 and RX 401 can determine the length of the communication inhibition period based on the frequency of electromagnetic waves emitted from the power transmission antenna 105 for power transmission.
- TX 402 or RX 401 decides to lengthen the communication inhibition period as the transmission power control period becomes longer.
- the greater the difference in height between the power immediately before resumption of power transmission and the power transmitted at the time of resumption of power transmission the greater the ringing that occurs.
- the longer the transmission power control period the greater the attenuation of the transmission waveform.
- the difference in level between the power immediately before resumption of power transmission and the power transmitted at the time of resumption of power transmission increases, resulting in large ringing.
- the TX 402 and RX 401 can determine the length of the communication inhibition period based on the length of the transmission power control period.
- the length of the power transmission period is determined by RX 401 and notified to TX 402 .
- the power transmission period is not limited to this, and a predetermined value (length of time) predetermined by the TX 402 may be set.
- the TX 402 may determine a predetermined value (time) according to the state of the TX 402 and notify it to the RX 401 .
- RX 401 may determine a predetermined value (length of time) according to the state of RX 401 and notify it to TX 402 .
- the TX 402 and the RX 401 may communicate with each other to determine a predetermined value (length of time).
- the TX 402 determines the maximum length of time that can be set as the power transmission period and notifies it to the RX 401
- the RX 401 determines the minimum length of time that can be set as the power transmission period and notifies it to the TX 402.
- the RX 401 may determine the transmission power control period with a value (time) within the range set by the TX 402 and RX 401 and notify the value to the TX 402 .
- the relationship between the TX 402 and the RX 401 may be reversed.
- TX 402 or RX 401 determines that the transmission period is shorter when the transmission power transmitted by TX 402 is greater than when transmission power is small.
- the higher the transmitted power the higher the foreign object detection accuracy required. Therefore, as the transmitted power increases, the transmission period is shortened to increase the number of transmitted power control periods within a predetermined period of time, thereby increasing the number of observations of the attenuation state of the transmitted waveform, thereby increasing the chances of foreign object detection. Therefore, it is possible to detect a foreign object with high accuracy.
- the greater the transmitted power the longer the power transmission period may be set. By setting the power transmission period longer, power transmission can be performed without lowering the power transmission efficiency from the TX 402 to the RX 401 .
- the length of the power transmission period is determined based on the amount of power transmitted by the TX 402 to the RX 401 .
- the transmission power transmitted by the TX 402 may be replaced with GP, MP, and PP. That is, the length of the power transmission period may be determined based on the magnitude of the set value for power transmission determined by negotiation between TX 402 and RX 401 .
- TX 402 or RX 401 determines that the power transmission period is shorter when the coupling state between power transmitting antenna 105 of TX 402 and power receiving antenna 205 of RX 401 is bad than when it is good. The worse the coupling state, the more likely it is that a foreign object has entered between the power transmitting antenna and the power receiving antenna, so high foreign object detection accuracy is required.
- the worse the coupling state the shorter the power transmission period, thereby increasing the number of power transmission power control periods within a predetermined period of time and increasing the number of times the attenuation state of the power transmission waveform is observed, thereby increasing the chances of foreign object detection. Therefore, it is possible to detect a foreign object with high accuracy.
- the worse the coupling state the longer the power transmission period may be set.
- the worse the coupling state the lower the power transmission efficiency.
- by setting the power transmission period longer it becomes possible to transmit power from the TX 402 to the RX 401 without lowering the power transmission efficiency.
- the power transmission period is not set as the detection processing period, and power transmission continues.
- each period does not necessarily have to be set individually.
- the configuration may be such that the length of the entire detection processing period including at least the transmission power control period is determined.
- the TX 402 and RX 401 may be configured to determine the length of the entire detection processing period based on the magnitude of transmitted power.
- the configuration may be such that the length of the entire detection processing period is determined based on the size of the set value related to transmission power determined by negotiation between the TX 402 and RX 401 .
- the length of the entire detection processing period may be determined based on the coupling state between the power transmitting antenna 105 of the TX 402 and the power receiving antenna 205 of the RX 401 .
- Method of setting foreign object detection threshold in waveform attenuation method A method of setting a threshold for determining the presence or absence of a foreign object or the possibility of the presence of a foreign object (existence probability) when detecting a foreign object by the waveform attenuation method will be described.
- foreign matter is detected based on the waveform attenuation index.
- the measured waveform attenuation index is compared with a predetermined threshold value, and the presence or absence of a foreign matter or the possibility of the presence of a foreign matter is determined based on the result.
- Methods for setting this threshold include the following methods.
- the first is a method in which the TX 402 holds a predetermined value as a common value that does not depend on the RX 401 to which power is to be transmitted. Note that this may be the same value in any case, or may be a value determined by the TX 402 depending on the situation.
- the power transmission waveform during the power transmission control period has a higher waveform attenuation rate when a foreign object exists than when the foreign object does not exist. Therefore, the waveform attenuation index when it is considered that "there is no foreign matter" is held in advance as a predetermined value, and this value is used as a threshold to compare with the measured waveform attenuation index result.
- the measured waveform attenuation index indicates that the waveform attenuation rate is larger than the threshold value, it is determined that "foreign matter is present” or that "foreign matter is likely to be present".
- the Q value measured by the TX 402 is compared with a predetermined Q value (threshold value) when it is considered that there is no foreign matter.
- the threshold value When the measured Q value is smaller than the threshold Q value, it is determined that "foreign matter is present” or “foreign matter may be present”. If the measured Q value is greater than or substantially equal to the threshold Q value, it is determined that there is no foreign matter or that the possibility of foreign matter being present is low. By doing so, it becomes possible to detect a foreign object by the waveform attenuation method using the first method.
- the second is how TX 402 adjusts and determines the threshold based on information sent from RX 401 .
- the power transmission waveform during the power transmission control period has a higher waveform attenuation rate when a foreign object exists than when the foreign object does not exist. Therefore, the waveform attenuation index when it is considered that "there is no foreign matter" is held as a predetermined value in advance, and this value is used as a threshold value to compare with the measured result of the "waveform attenuation index". If the measured waveform attenuation index indicates that the waveform attenuation rate is greater than the threshold value, it is determined that "foreign matter is present" or "there is a high possibility that foreign matter is present".
- the value of the waveform attenuation index may differ depending on the RX 401 to be transmitted, which is placed on the TX 402 . This is because the electrical characteristics of RX 401 coupled via the power transmission antenna (power transmission coil) of TX 402 affect the value of the waveform attenuation index.
- the waveform attenuation index is the Q value
- the Q value measured by the TX 402 when no foreign matter is present may differ depending on the RX 401 placed on the TX 402 . Therefore, the RX 401 holds the Q value information for each TX 402 when the RX 401 is placed without a foreign object on the TX 402 and notifies the TX 402 of the Q value.
- TX 402 then adjusts and determines the threshold based on the Q factor information received from RX 401 . More specifically, the TX 402 receives the FOD Status Packet containing Reference Quality Factor Value information in the Negotiation phase, and adjusts and determines the threshold in the Q-factor measurement method. This Reference Quality Factor Value corresponds to "Q value information when the RX 401 is placed in a state where no foreign object exists within the transmittable range of the TX 402".
- the TX 402 also adjusts and determines the threshold value for foreign object detection by the waveform attenuation method based on this Reference Quality Factor Value.
- the Reference Quality Factor Value transmitted from the RX 401 to the TX 402 in the Negotiation phase is information used for foreign object detection in the Q value measurement method, which originally measures the Q value in the frequency domain.
- the "waveform attenuation index" is the Q value, although the method of deriving the Q value is different, even if the waveform attenuation method for measuring the Q value in the time domain is used, the waveform in FIG. can be used to obtain the Q value.
- TX 402 sets the Q value threshold of the waveform decay method, so that processing such as new measurement for threshold setting is performed. no longer needed. As a result, it becomes possible to set the threshold in a shorter time.
- the Q value measured by the TX 402 is compared with the threshold value determined by the above method, and if the measured Q value is smaller than the threshold Q value, it is determined that "foreign matter is present” or “foreign matter may be present”. . If the measured Q value is greater than or substantially equal to the threshold Q value, it is determined that there is no foreign matter or that the possibility of foreign matter being present is low. By doing so, it becomes possible to detect a foreign object by the waveform attenuation method using the second method.
- the third is a method in which the TX 402 measures the waveform attenuation index in the absence of a foreign object, and adjusts and determines the threshold value based on the information of the measurement result.
- the value of the waveform attenuation index may vary depending on the transmitted power of TX402. This is because the calorific value, various characteristics of the electric circuit of the TX 402, etc. change depending on the magnitude of the transmitted power of the TX 402, and these affect the value of the waveform attenuation index. Therefore, the TX 402 measures the waveform attenuation index for each transmitted power, adjusts the threshold value based on the result, and determines the threshold value, thereby enabling foreign object detection with higher accuracy.
- FIG. 11 is a diagram for explaining a method of setting a foreign object detection threshold for each transmitted power of the TX 402 in the waveform attenuation method.
- the RX 401 controls the load of the RX 401 so that no power is supplied or only a very small amount of power is supplied to the load of the RX 401 so that the load of the RX 401 is in a light load state.
- the transmission power of the TX 402 at this time is assumed to be Pt1.
- the TX 402 stops transmitting power in that state and measures the waveform attenuation index.
- the waveform attenuation index at this time is assumed to be ⁇ 1.
- the TX 402 recognizes the transmitted power Pt1 transmitted by the TX 402, and stores in its memory a calibration point 1100 that associates the transmitted power Pt1 with the waveform attenuation index ⁇ 1.
- RX 401 is set to a state in which maximum power is supplied to the load of RX 401, or power equal to or greater than a predetermined threshold is supplied, and the load of RX 401 is set to a load connection state. Control.
- the transmission power of the TX 402 at this time is assumed to be Pt2.
- the TX 402 then limits transmission for a predetermined period of time in that state and measures the waveform attenuation index.
- the TX 402 stores in memory a calibration point 1101 that associates the transmitted power Pt2 with the waveform attenuation index ⁇ 2.
- the TX 402 performs linear interpolation between the calibration points 1100 and 1101 to create a straight line 1102.
- a straight line 1102 indicates the relationship between the transmitted power and the waveform attenuation index of the transmitted waveform when there is no foreign object around the TX 402 and RX 401 . Therefore, from the straight line 1102, the TX 402 can estimate the waveform attenuation index of the transmitted power waveform for each transmitted power value in the absence of a foreign object. For example, when the transmitted power value is Pt3, it can be estimated that the waveform attenuation index is ⁇ 3 from the point 1103 on the straight line 1102 corresponding to the transmitted power value Pt3.
- the TX 402 can calculate the threshold used for determining the presence or absence of a foreign object for each transmitted power value. For example, a waveform attenuation index that is larger by a predetermined value (a value corresponding to a measurement error) than the estimation result of the waveform attenuation index in the absence of a foreign object at a certain transmitted power value may be set as the threshold for determining the presence or absence of a foreign object.
- the calibration processing performed by the TX 402 and the RX 401 for the TX 402 to acquire the combination of the transmitted power value and the waveform attenuation index is hereinafter referred to as "calibration processing (CAL processing) of the waveform attenuation index".
- CAL processing calibration processing
- the RX 401 performs the control to make the load not supplied with power/light load and the control to make the load connected after notifying the TX 402 of each control. good too. Also, either of the two controls may be performed first.
- the operation for calculating the threshold value used for determining the presence or absence of a foreign object for each load (for each transmitted power value) described in the present embodiment may be performed in the calibration phase.
- the TX 402 acquires data necessary for foreign object detection by the Power Loss method.
- the TX 402 acquires data on power loss when the load state of the RX 401 is a light load state and when a load is connected. Therefore, the measurement of calibration points 1100 and 1101 in FIG. 11 may be performed when the RX 401 is in the light load state and in the load connected state in the calibration phase described above.
- the TX 402 when the TX 402 receives the first reference received power information from the RX 401, the TX 402 measures the calibration point 1100 in addition to the predetermined processing to be performed in the Calibration phase. Further, when the TX 402 receives the second reference received power information from the RX 401, the TX 402 measures the calibration point 1101 in addition to the predetermined processing to be performed in the Calibration phase. This eliminates the need to separately provide a period for measuring the calibration points 1100 and 1101, so that the calibration points 1100 and 1101 can be measured in a shorter time.
- the TX 402 Based on the waveform attenuation index information measured by the TX 402 for each transmitted power, the TX 402 adjusts and sets the waveform attenuation index threshold for the waveform attenuation method for each transmitted power. For example, when the waveform attenuation index is the Q value, the TX 402 compares the Q value measured by the TX 402 with the threshold value determined by the above method, and if the measured Q value is smaller than the threshold Q value, " It is determined that there is a foreign substance” or “there is a possibility that a foreign substance is present”.
- the TX 402 determines that "there is no foreign matter” or "the possibility of the presence of foreign matter is low.” By doing so, it becomes possible to set the threshold value for each transmission power of the TX 402, and it becomes possible to detect a foreign object with higher accuracy.
- the waveform attenuation index used as the threshold is a predetermined value, but it is not limited to this.
- the waveform attenuation index used as the threshold may be a value with a predetermined width (range). This width may be set, for example, based on the measurement error assumed in the attenuation rate measurement.
- the TX 402 determines that "no foreign matter” or "possible presence of foreign matter” when the waveform attenuation index obtained by measurement is a value within the range set as the threshold.
- the configuration may be such that it is determined that the
- FIG. 8 is a flowchart showing the processing of TX402
- FIG. 9 is a flowchart showing the processing of RX401.
- the processing in FIGS. 8 and 9 is implemented by the control units of the TX 402 and RX 401 executing programs stored in memory.
- the TX 402 When the TX 402 is powered on, it detects the RX 401 through the above-described Selection phase and Ping phase (S801). The TX 402 starts power transmission to the detected RX 401 (S802). The power transmission at this time is power transmission performed in the I&C phase, the Negotiation phase, the Calibration phase, the Power Transfer phase, and the like.
- the RX 401 when the RX 401 is placed on the TX 402 (S901), it is detected by the TX 402 through the Selection phase and Ping phase. Also, the RX 401 starts receiving power transmitted from the TX 402 (S902).
- the power received here is power transmitted from the TX 402 in the I&C phase, Negotiation phase, Calibration phase, Power Transfer phase, and the like.
- the RX 401 determines to request the TX 402 to detect a foreign object when a predetermined condition is satisfied (Yes in S903). On the other hand, if the predetermined condition is not satisfied, the RX 401 determines not to request the TX 402 to detect a foreign object (No in S903), and continues power reception.
- the predetermined conditions are, for example, the following conditions. That is, an error occurs in communication between TX402 and RX401, a decrease in power transmitted from TX402 to RX401 is observed, the acquired calibration data is an abnormal value, and a temperature rise is observed in TX402 or RX401. etc. These conditions are when the presence of a foreign body is suspected.
- the predetermined condition is a case where the transmission power transmitted from TX 402 to RX 401 is made higher.
- the predetermined condition is a case of performing calibration (Calibration processing of the Power Loss method), which is measurement for setting a threshold value used in foreign object detection.
- the predetermined condition is a case where the RX 401 notifies the TX 402 of the state of the RX 401 (for example, received power received by the RX 401).
- the RX 401 presets the predetermined conditions as described above, and determines to perform foreign object detection when at least one of the set predetermined conditions is satisfied.
- the predetermined condition conditions other than those described above may be set. Any of the conditions described above may be set as the predetermined condition.
- the RX 401 determines the detection processing period for the foreign object detection process (S904).
- the detection processing period is a period including a preparation period, a power transmission power control period, a communication inhibition period, and a power transmission period.
- the RX 401 transmits to the TX 402 an execution request packet containing information for determining each period related to power transmission control (S905).
- the information included in the execution request packet includes, for example, information for determining the length of the transmission power control period and the length of the communication inhibition period.
- the execution request packet may be, for example, Received Power Packet (mode 0), Received Power Packet (mode 1), or Received Power Packet (mode 2). Alternatively, a separate packet may be used as the execution request packet.
- the TX 402 When the TX 402 receives a foreign object detection request packet from the RX 401 (Yes in S803), it sets each period related to transmission power control based on the information in the execution request packet (S804). Then, transmission power control is executed based on each set period (S805). Then, the waveform attenuation index is measured, and the result is compared with the above-described threshold to determine the presence or absence of foreign matter or the possibility of the presence of foreign matter (existence probability) (S806). If the result of the determination is that there is a foreign object or there is a high possibility that a foreign object exists (Yes in S807), the TX 402 notifies the RX 401 to that effect with a predetermined packet (S808). .
- TX 402 sending NAK, which is a negative acknowledgment, to RX 401, for example. If the result of the determination is "no foreign matter" or "low possibility of foreign matter existing" (No in S807), the TX 402 notifies the RX 401 to that effect with a predetermined packet (S809). This can be achieved by the TX 402 sending an acknowledgment, eg, ACK, to the RX 401 . TX 402 then continues to transmit power.
- NAK which is a negative acknowledgment
- the TX 402 may notify the RX 401 of the "possibility of presence of a foreign object" obtained as a result of the determination as an index according to the level of possibility (existence probability). For example, the probability that a foreign object exists, which is determined based on the difference between the measured waveform attenuation index and the set threshold, may be specified and notified to the RX 401 . Therefore, when performing foreign object detection, the TX 402 includes at least one of the presence of a foreign object, the absence of a foreign object, the possibility of the presence of a foreign object, and the probability that a foreign object exists with respect to the RX 401. Send a given packet.
- the RX 401 receives a packet containing the foreign object detection determination result from the TX 402 (S906). Further, when the received judgment result is "existence of foreign matter” or “high possibility of existence of foreign matter” (Yes in S907), RX 401 sends a power transmission stop command for requesting TX 402 to stop power transmission. is transmitted (S908).
- This power transmission stop command can be an EPT (End Power Transfer) command (packet).
- the TX 402 includes information requesting transmission of an EPT (End Power Transfer) command (packet) in the packet containing the foreign object detection determination result, and sends the packet containing the foreign object detection determination result to the RX 401. You may send.
- the RX 401 executes a predetermined process (S909).
- the predetermined processing is, for example, the following processing. That is, the transmission power transmitted from the TX 402 to the RX 401 is increased, the measurement processing for setting the threshold value used in foreign object detection is performed, and the state of the RX 401 (such as the received power received by the RX 401) is changed to the etc.
- the TX 402 When the TX 402 receives an EPT (End Power Transfer) command (packet), which is a power transmission stop command, from the RX 401 (S810), it stops power transmission to the RX 401 (S811). Alternatively, in S811, the TX 402 may reduce the transmission power transmitted to the RX 401. At this time, the TX 402 may include information requesting a predetermined operation of the RX 401 in the packet containing the foreign object detection determination result and transmit it to the packet RX 401 containing the foreign object detection determination result. The above is the processing flow of the RX 401 and TX 402 .
- EPT End Power Transfer
- a method for applying the WPC standard to foreign object detection using the waveform attenuation method a method for setting each period of a power transmission waveform when the waveform attenuation method is used, and a method for setting a foreign object detection threshold in the waveform attenuation method are described. said about
- a method for applying the WPC standard to foreign object detection using the waveform attenuation method a method for setting each period of a power transmission waveform when the waveform attenuation method is used, and a method for setting a foreign object detection threshold in the waveform attenuation method are described.
- an appropriate waveform attenuation index can be obtained due to the following factors. It is possible that there is none. For example, the power transmission waveform during the power transmission power control period may be disturbed due to factors such as other noise being mixed in during the power transmission power control period or the position of the RX 401 placed on the TX 402 being shifted. At this time, there is a possibility that an appropriate waveform attenuation index cannot be obtained.
- the TX 402 in this embodiment performs transmission power control a plurality of times, measures a waveform attenuation index from the transmission waveform during a plurality of transmission power control periods, and detects a foreign object from the results. and In such a case, foreign matter can be detected more reliably by measuring a plurality of waveform attenuation indices and performing foreign matter detection based on the results.
- a case will be described in which foreign matter detection is performed a plurality of times by the waveform attenuation method in order to more reliably detect foreign matter. Also, a determination method for foreign matter detection at that time will be described.
- a power transmission waveform in the case of detecting a foreign object by measuring a plurality of waveform attenuation indices in this embodiment will be described with reference to FIG.
- the communication inhibition period, the power transmission period, the preparation period, and the transmission power control period are repeated multiple times.
- each period at this time is set to have the same length. That is, regarding the communication inhibition period, the first communication inhibition period, the second communication inhibition period, the third communication inhibition period, .
- the power transmission period the first power transmission period, the second power transmission period, the third power transmission period, .
- the preparation period the first preparation period, the second preparation period, the third preparation period, . . .
- the Nth preparation period are all set to the same length.
- the transmission power control period the first transmission power control period, the second transmission power control period, the third transmission power control period, ..., the Nth transmission power control period all have the same length. set.
- the method for setting each period is as described in the first embodiment, and the TX 402 and RX 401 determine the optimum time for each period based on the method described in the first embodiment. As described above, by setting each period to an optimum time and repeating it a plurality of times, it is possible to measure the waveform attenuation index a plurality of times.
- each period is set to the optimum length and executing each period with the same length in the waveform attenuation method multiple times, it is possible to suppress disturbance of the power transmission waveform, suppress ringing, and perform stable communication. , it is possible to perform highly accurate foreign matter detection.
- each of the communication inhibition period, power transmission period, preparation period, and transmission power control period in the detection processing period is controlled to have the same length as each period in the other detection processing period. did.
- the TX 402 may be configured to perform control such that the length of the entire detection processing period including at least the transmission power control period is the same as the length of other detection processing periods.
- the TX 402 controls at least one of the communication inhibition period, the power transmission period, the preparation period, and the power transmission control period so that the length of the period is the same as that of the other detection processing period. It's okay.
- the TX 402 when the TX 402 measures the waveform attenuation index (for example, Q value) a plurality of times, the presence or absence of a foreign substance or the possibility that a foreign substance exists (existence probability) is determined from the multiple measurement results. A determination method for how to make a determination will be described.
- the TX 402 performs transmission power control during a plurality of predetermined transmission power control periods, and can obtain a plurality of waveform attenuation indices from the measurement results of the attenuation state of the transmission waveform.
- the TX 402 makes determinations based on predetermined thresholds for these multiple waveform attenuation indices.
- the TX 402 determines that the number of Q values smaller than the threshold Q value among the obtained multiple Q values is greater than a predetermined number in the multiple waveform attenuation methods. , it is determined that there is a foreign object. Also, for example, when the waveform attenuation amount or waveform attenuation rate is used as the waveform attenuation index, TX 402 is greater than the threshold among the plurality of indices (attenuation amount or attenuation rate) obtained in a plurality of waveform attenuation methods If the number of indicators is greater than a predetermined number, it is determined that there is a "foreign object".
- the threshold at this time may be set as a predetermined range having an upper threshold and a lower threshold. Also in this case, among a plurality of indices obtained by a plurality of waveform attenuation methods, according to the number of indices included in a predetermined range represented by a threshold value or the number of indices not included in a predetermined range, Determination of the presence or absence of foreign matter is performed.
- the TX 402 determines that there is a foreign object when the number of Q values smaller than the threshold Q value is greater than two. It should be noted that the same applies when indices other than the Q value are used. Any number can be set as the ratio for determining the predetermined number. Also, the method for determining the predetermined number is not limited to this, and any number can be set.
- the TX 402 may compare with a predetermined threshold to obtain the possibility of the presence of a foreign object (presence probability) and express it as a predetermined index.
- An index indicating the possibility (existence probability) of the presence of foreign matter is hereinafter referred to as a “foreign matter existence probability index”.
- the TX 402 sets a "foreign object presence probability index" according to the number of waveform attenuation indices within a predetermined range having an upper threshold and a lower threshold, and The indicator is notified to RX401. In other words, the greater the number of waveform attenuation indices within the predetermined range, the lower the probability of foreign matter existence.
- the TX 402 sets an index according to the presence probability of the foreign matter specified by this method and notifies it to the RX 401 .
- the criteria for determination can be arbitrarily changed according to the type of waveform attenuation index.
- the foreign object existence probability itself may be used as the foreign object existence probability index.
- the TX 402 compares each of the plurality of waveform attenuation indices with a predetermined threshold value, obtains the possibility that a foreign object exists (existence probability), and expresses it as a predetermined index. As a result, the TX 402 acquires a plurality of "foreign object presence probability indices" that indicate the possibility (existence probability) of the presence of a foreign object.
- the TX 402 determines the final presence or absence of a foreign object or the possibility of the presence of a foreign object (existence probability) from the index indicating the possibility of the existence of a plurality of foreign objects (existence probability). TX 402 determines the presence or absence of a foreign object based on the existence probability, and transmits a signal (for example, ACK or NAK) based on the determination result to RX 401 . Alternatively, the TX 402 may notify the RX 401 of the foreign object existence probability itself using a predetermined packet.
- a signal for example, ACK or NAK
- the RX 401 may receive information on a plurality of waveform attenuation indices or a plurality of foreign matter presence probability indices from the TX 402 and may make the above determination. Further, in the above-described embodiment, the waveform attenuation index is calculated by the TX 402 from the measurement results. However, since the power transmitting antenna and the power receiving antenna are electromagnetically coupled, the attenuation state of the power transmission waveform can be observed even with the RX401. Therefore, the waveform attenuation index may be calculated by the RX 401 from the measurement results. Also, the RX 401 may perform the above-described determination based on the waveform attenuation index calculated by the RX 401 .
- the TX 402 executes transmission power control multiple times, calculates multiple waveform attenuation indexes from the waveform attenuation state, and uses them to determine foreign object detection, thereby achieving more accurate foreign object detection. becomes possible.
- the TX 402 or RX 401 may have a configuration for determining whether or not to execute the waveform attenuation method multiple times. For example, if the judgment result obtained by the first waveform attenuation method is "no foreign matter", the TX 402 does not perform the second and subsequent waveform attenuation methods, and the judgment obtained by the first waveform attenuation method is If the result is "foreign object present", a second waveform attenuation method may be performed.
- the TX 402 may identify the presence probability of a foreign object and, if the presence probability is within a predetermined range of values, perform a second waveform attenuation method.
- the RX 401 may acquire the value of the existence probability specified by the TX 402 and transmit the execution request packet according to the value.
- FIG. 12 is a flowchart of processing performed by the TX 402
- FIG. 13 is a flowchart of processing performed by the RX 401.
- the TX 402 When the TX 402 is powered on, it goes through the Selection phase and Ping phase described above, and detects the RX 401 (S1201). The TX 402 starts power transmission to the detected RX 401 (S1202). The power transmission at this time is power transmission performed in the I&C phase, the Negotiation phase, the Calibration phase, the Power Transfer phase, and the like.
- the RX 401 when the RX 401 is placed on the TX 402 (S1301), it is detected by the TX 402 through the Selection phase and Ping phase. Also, the RX 401 starts receiving power transmitted from the TX 402 (S1302). The power received here is power transmitted from the TX 402 in the I&C phase, Negotiation phase, Calibration phase, Power Transfer phase, and the like.
- the RX 401 determines to request the TX 402 to detect a foreign object when a predetermined condition is satisfied (Yes in S1303). If the predetermined condition is not satisfied, the RX 401 determines not to request the TX 402 to detect a foreign object (No in S1303), and continues power reception.
- the predetermined conditions are, for example, the following cases. That is, an error occurs in communication between TX402 and RX401, a decrease in the power transmitted from TX402 to RX401 is observed, the acquired calibration data is an abnormal value, and a temperature rise is observed in TX402 or RX401. etc. Further, for example, the predetermined condition is a case where the transmission power transmitted from the TX 402 to the RX 401 is increased.
- the predetermined condition is a case of performing calibration (calibration processing of the Power Loss method), which is measurement for setting a threshold value used in foreign object detection.
- calibration calibration processing of the Power Loss method
- the RX 401 notifies the TX 402 of the state of the RX 401 (received power received by the RX 401, etc.).
- the RX 401 determines to perform foreign object detection when at least one of the above conditions is satisfied.
- the RX 401 determines the detection processing period related to transmission power control by the method described in the first embodiment (S1304). .
- the detection processing period is a period including a preparation period, a transmission power control period, a communication period, and a power transmission period.
- the RX 401 then transmits an execution request packet containing information for determining the length of the detection processing period to the TX 402 (S1305).
- Received Power Packet (mode 0), Received Power Packet (mode 1), Received Power Packet (mode 2), or the like is used as the execution request packet.
- the TX 402 receives the foreign object detection request packet from the RX 401 (Yes in S1203), it sets each period related to transmission power control based on the information in the execution request packet (S1204). Also, the TX 402 may notify the RX 401 in advance of the information necessary for the RX 401 to set the information in the execution request packet. That is, the RX 401 receives from the TX 402 information related to the TX 402 necessary for setting each period related to transmission power control. Then, the TX 402 may include information for setting each period related to power transmission control determined based on the information in the execution request packet and transmit the execution request packet to the TX 402 .
- the TX 402 executes transmission power control based on each set period (S1205).
- the TX 402 determines whether transmission power control has been completed for a predetermined number of times (S1206).
- the number of times transmission power control is executed may be determined in advance by the TX 402 or may be determined in advance by the RX 401 and notified to the TX 402 . Also, if the TX 402 decides in advance, it may be notified to the RX 401 .
- the TX 402 determines that power transmission control has not been completed for the predetermined number of times (No in S1206), the TX 402 transmits a predetermined signal to the RX 401 (S1207).
- the predetermined signal can be, for example, an ND (Not-Defined) packet.
- the TX 402 can notify the RX 401 that transmission power control has not been completed a predetermined number of times and request the RX 401 to transmit an additional execution request packet. be possible.
- the RX 401 receives a predetermined signal indicating whether the transmission power control has been completed a predetermined number of times (S1306). Also. When the RX 401 acquires information indicating that the power transmission control has not been completed a predetermined number of times (No in S1307), the RX 401 returns to S1304 and performs the power transmission control again. At this time, in S ⁇ b>1304 , the RX 401 sets the length of each period related to power transmission control to be the same as the length of each period related to power transmission control set when executing the previous power transmission control as the length of each period related to power transmission control to be performed this time.
- the TX 402 sets, for example, the length of each period related to the second transmission power control to be the same as the length of each period related to the first transmission power control.
- the RX 401 then transmits again to the TX 402 an execution request packet containing each period related to transmission power control (S1305).
- This execution request packet can be, for example, a Received Power Packet (mode 0), a Received Power Packet (mode 1), or a Received Power Packet (mode 2).
- the TX 402 When the TX 402 receives the second foreign object detection request packet from the RX 401 (Yes in S1203), it again sets the length of each period related to power transmission control based on the information in the execution request packet (S1204). Then, transmission power control is executed based on the set length of each period (S1205). The TX 402 then determines whether transmission power control has been completed for a predetermined number of times (S1206). Here, if the TX 402 determines that the transmission power control has not been completed for the predetermined number of times (No in S1206), the processing after S1203 is repeated again.
- the TX 402 advances to Yes in S1206. Then, in S1208, the TX 402 transmits to the RX 401 a packet containing information indicating that transmission power control has been completed a predetermined number of times.
- the RX 401 receives the packet in S1306, determines from the information in the packet that transmission power control has been performed a predetermined number of times, and proceeds to Yes in S1307.
- the length of each period related to the power transmission control is set to be the same at least in the power transmission control for a predetermined number of times.
- the presence or absence of a foreign object or the possibility of the presence of a foreign object is determined from the results of the waveform attenuation index and the like for a plurality of times.
- the detailed determination method is as described above. If the result of the determination is that there is a foreign object or there is a high possibility that a foreign object exists (Yes in S1210), the TX 402 notifies the RX 401 of this fact with a predetermined packet (S1211). .
- TX402 sending NAK, which is a negative response, to RX401. If the result of the determination is "no foreign matter” or "low possibility of foreign matter existing" (No in S1210), the TX 402 notifies the RX 401 to that effect by a predetermined packet (S1212). This can be achieved by the TX 402 sending an acknowledgment, eg, ACK, to the RX 401 . TX 402 then continues to transmit power.
- TX 402 expresses the “possibility of presence of a foreign object” obtained as a result of determination by a predetermined index corresponding to the level of possibility (probability of existence), transmits a predetermined packet including the index to RX 401, and may be notified to The RX 401 receives the packet containing the foreign object detection determination result from the TX 402 (S1308). Also, when the received judgment result is "existence of foreign matter” or "high possibility of existence of foreign matter" (Yes in S1309), RX 401 transmits an EPT command (packet) to TX 402 ( S1310).
- the RX 401 executes a predetermined process (S1311).
- the predetermined processing is, for example, the following processing. That is, the transmission power transmitted from the TX 402 to the RX 401 is increased, and calibration, which is a measurement for setting a threshold value used in foreign object detection, is performed.
- the predetermined processing is such that the RX 401 notifies the TX 402 of the state of the RX 401 (receiving power received by the RX 401, etc.).
- the TX 402 When the TX 402 receives an EPT (End Power Transfer) command (packet), which is a power transmission stop command, from the RX 401 (S1213), it stops power transmission to the RX 401 (S1214). Alternatively, in S1214, the TX 402 may reduce the transmission power transmitted to the RX 401.
- EPT End Power Transfer
- the TX 402 received a notification from the RX 401 each time and set information for determining the detection processing period when performing transmission power control a plurality of times.
- the present invention is not limited to this, and the TX 402 may be configured to receive a notification from the RX 401 only once before performing the first transmission power control instead of receiving the notification from the RX 401 each time.
- RX 401 transmits information for determining the length of the detection processing period to TX 402 only once, and TX 402 sets the length of the detection processing period for a predetermined number of times determined by TX 402 according to the information. good too.
- the TX 402 received a notification of an execution request packet from the RX 401 each time when performing transmission power control a plurality of times, and made settings. However, instead of receiving the notification from the RX 401 each time, it may be configured to receive the notification only once before performing the first transmission power control. For example, RX 401 may transmit an execution request packet to TX 402 only once, and TX 402 may accordingly execute transmission power control for a predetermined number of times determined by TX 402 .
- the TX 402 determines the length of the detection processing period based on information acquired from the RX 401, it is not limited to this.
- the TX 402 may perform transmission power control for at least one of the periods included in the detection processing period with a predetermined length of the detection processing period.
- the length of the detection processing period may vary depending on the timing of receiving the execution request packet. For example, if the timing at which the TX 402 receives the execution request packet is different each time during the power transmission period, the power transmission period may also fluctuate.
- the RX 401 controls transmission of execution request packets so that the detection processing periods are the same for a plurality of detection processings. For example, when detection processing is performed multiple times, the RX 401 transmits execution request packets at regular intervals.
- the interval at this time is assumed to have the same length as the detection processing period for the TX 402 to perform the detection processing. Thus, even if the detection processing period can vary, the length of the detection processing period can be made constant by controlling the timing at which the RX 401 transmits the execution request packet.
- the execution request packet does not need to include all information for determining each of the communication inhibition period, power transmission period, preparation period, and power transmission power control period.
- the execution request packet may include information for determining the transmission power control period, and a predetermined value for the TX 402 may be used for other periods.
- the execution request packet may include information for determining the communication inhibition period, and a predetermined value for the TX 402 may be used for other periods.
- the execution request packet may contain information for determining the length of the period for any of the periods. Further, the execution request packet may include information for determining the length of the entire detection processing period.
- each time period related to transmission power control is set to an optimum value (length of time) and repeated multiple times, thereby achieving highly accurate foreign object detection.
- a specific An electromagnetic wave with a relatively large power can be generated in the frequency band of At this time, for example, when the power transmitted from the TX 402 to the RX 401 is lower than a predetermined value, the electromagnetic waves in the specific frequency band are not so large, and there are cases where no problem occurs. Therefore, when the transmitted power is lower than a predetermined value, by setting a plurality of detection processing periods to the same optimal time length as described in the second embodiment, highly accurate foreign object detection can be performed. .
- each time involved in transmission power control is controlled to have a different length. Details will be described below.
- a power transmission waveform in the case of detecting a foreign object by measuring a plurality of waveform attenuation indices in this embodiment will be described with reference to FIG. 7 .
- the communication inhibition period, the power transmission period, the preparation period, and the transmission power control period are repeated multiple times.
- each period at this time is set to have a different length. That is, regarding the communication inhibition period, the first communication inhibition period, the second communication inhibition period, the third communication inhibition period, .
- At least one communication prohibited period may be set to have a different length from other communication prohibited periods.
- the power transmission period the first power transmission period, the second power transmission period, the third power transmission period, .
- at least one power transmission period may be set to have a different length from the other power transmission periods.
- the preparation period the first preparation period, the second preparation period, the third preparation period, .
- at least one preparation period may be set to have a different length from the other preparation periods.
- the transmission power control period the first transmission power control period, the second transmission power control period, the third transmission power control period, ..., the Nth transmission power control period are all set to different lengths. be done.
- at least one transmission power control period may be set to have a different length from other transmission power control periods.
- the length of each period was set to be different, but it is not limited to this.
- the length of at least one period included in the detection processing period may be controlled to be different from the lengths of other detection processing periods.
- the length of the entire detection processing period may be set to be different from the length of other detection processing periods.
- Embodiments 1 and 2 can be applied as the method for setting each period. For example, based on the method described in Embodiment 1, TX 402 and RX 401 are determined for their respective optimum lengths of periods. However, in order to vary the length of the detection processing period, it is not always necessary to set the length of the optimum period each time. For example, when foreign matter is detected for the first time, the length of the detection processing period is determined by the method described in the first embodiment. Alternatively, the detection processing period may be determined. Moreover, the adjustment method of the length of the period at this time may be performed by an arbitrary method.
- the TX 402 determines the detection processing period based on information included in the execution request packet received from the RX 401 .
- the RX 401 transmits an execution request packet containing information for determining the length of the detection processing period to the TX 402, but the length of the detection processing period represented by this information varies for each detection process. It will be
- FIG. 14 is a flowchart of processing performed by the TX 402
- FIG. 15 is a flowchart of processing performed by the RX 401.
- a different point from the second embodiment is S1504 in the flowchart of the RX 401 in FIG.
- a time different from the previous time related to transmission power control is set. For example, when executing the second transmission power control, a time different from each time relating to the transmission power control set during the first transmission power control is set.
- TX 402 and RX 401 communicate to exchange information, and determine the maximum value (maximum time) and minimum value (minimum time) of each time related to transmission power control.
- the RX 401 sets a time different from the time related to the previous transmission power control within the range of the determined maximum value (maximum time) and minimum value (minimum time) of each time related to transmission power control. .
- the RX 401 transmits to the TX 402 an execution request packet containing each time related to power transmission control.
- the TX 402 receives the execution request packet transmitted from the RX 401 (Yes in S1403), and sets each time related to transmission power control based on the information in the execution request packet.
- Each time related to the power transmission control at this time is set to be different from the time related to the previous power transmission control.
- the power transmission waveform does not become periodic, so foreign object detection can be executed without generating large noise in a specific frequency band.
- a method for determining the presence or absence of a foreign object or the possibility of the presence of a foreign object (existence probability) from the waveform attenuation index obtained by detecting the foreign object a plurality of times by the above-described method is described below.
- the determination method described in the second embodiment can also be applied to this embodiment.
- the present embodiment differs from the second embodiment in that the lengths of the plurality of detection processing periods are different. Therefore, the configuration of the second embodiment can be applied to the configuration other than the points different from the second embodiment.
- foreign object detection is executed each time the RX 401 sends an execution request packet.
- the configuration is not limited to this, and for example, the configuration may be such that the execution request packet is transmitted only the first time.
- the execution request packet may include information for specifying the length of the detection processing period for multiple foreign object detections.
- the TX 402 determines the length of the detection processing period based on information acquired from the RX 401, it is not limited to this.
- the TX 402 may perform transmission power control for at least one of the periods included in the detection processing period with a predetermined length of the detection processing period.
- the length of the detection processing period may vary depending on the timing of receiving the execution request packet. For example, if the timing at which the TX 402 receives the execution request packet is different each time during the power transmission period, the power transmission period may also fluctuate.
- the RX 401 controls transmission of execution request packets so that the detection processing periods have different lengths in a plurality of detection processings. For example, when detection processing is performed multiple times, the RX 401 transmits execution request packets at random intervals so that detection processing periods have different lengths. By controlling the timing at which the RX 401 transmits an execution request packet in this way, the detection processing periods of a plurality of detection processes can be set to different lengths.
- each time related to transmission power control is set to be the same, and when foreign object detection is performed multiple times by the waveform attenuation method, the TX 402 sets each time related to transmission power control to an optimum value, Perform transmission power control multiple times. Therefore, in the second embodiment, compared to the third embodiment, foreign matter can be detected with higher accuracy, foreign matter can be detected in a shorter period of time, stable communication can be performed, and high-speed detection can be performed. communication is possible.
- different values (time) are set for each time related to transmission power control and foreign object detection is performed a plurality of times by the waveform attenuation method, a specific There is an effect that it becomes possible to suppress noise in the frequency band.
- the method of the second embodiment when the power transmitted from the TX 402 to the RX 401 is lower than a predetermined value, even if the method of the second embodiment is used, the noise in the specific frequency band does not increase so much, and no problem occurs. There is also Therefore, when the power transmitted from the TX 402 to the RX 401 is lower than the predetermined value, the method of the second embodiment is used, and when the power transmitted from the TX 402 to the RX 401 is higher than the predetermined value, the method of the third embodiment is used. method may be used.
- the method of the second embodiment may be used. good. This is because there are cases where noise in a specific frequency band does not pose a problem. Therefore, if the strength of the coupling state between the power transmitting antenna of TX 402 and the power receiving antenna of RX 401 satisfies the standard and the leakage power is smaller than the standard, TX 402 uses the method of the second embodiment. On the other hand, if the strength of the coupling state between the power transmitting antenna of TX 402 and the power receiving antenna of RX 401 does not satisfy the standard and the leakage power is greater than the standard, TX 402 uses the method of the third embodiment.
- the strength of the coupling state between the power transmitting antenna of TX402 and the power receiving antenna of RX401 can fluctuate in the following two ways.
- the first is a factor related to the original performance of the power transmitting antenna of TX402 and the power receiving antenna of RX401. For example, the larger the difference between the size (antenna diameter) of the power transmitting antenna of TX 402 and the size (antenna diameter) of the power receiving antenna of RX 401, the weaker the coupling may be.
- the detection processing period performed by TX 402 is switched between the method of Embodiment 2 and the method of Embodiment 3 depending on RX 401 mounted on TX 402. You may do so.
- the second factor is the positional deviation of the RX 401 placed on the TX 402 .
- the relative positions of the transmitting and receiving antennas may change, resulting in weaker coupling between the antennas than before the displacement. Therefore, when the TX 402 or the RX 401 detects a change in the relative position of the TX 402 and the RX 401, the time setting related to the transmission power control performed by the TX 402 is switched between the method of the second embodiment and the method of the third embodiment. good too.
- sensors such as a photoelectric sensor, an eddy current displacement sensor, a contact displacement sensor, an ultrasonic sensor, an image discrimination sensor, and a weight sensor mounted on the TX402 or RX401 can be used. There is a method using measurement results. Alternatively, changes in the Q value of the TX402 antenna or RX401 antenna measured in the time domain or the Q value of the TX402 antenna or RX401 antenna measured in the frequency domain may be observed. Alternatively, changes in coupling state (for example, coupling coefficient) between power transmitting antenna 105 of TX 402 and power receiving antenna 205 of RX 401 may be observed.
- coupling state for example, coupling coefficient
- the following methods are available for measuring the Q value used to detect positional deviation. That is, there is a method of transmitting a signal of a resonance frequency (for example, a sine wave, a rectangular wave, etc.) and measuring the Q value at the resonance frequency. Alternatively, signals of multiple frequencies near the resonance frequency are transmitted multiple times and their Q values are measured. Alternatively, a signal (e.g., pulse wave) having all frequency components of multiple frequencies whose electrical characteristics are to be measured or a portion of frequency components is transmitted once, and the measurement results are subjected to arithmetic processing (e.g., Fourier transform) to measure the Q factor at multiple frequencies.
- arithmetic processing e.g., Fourier transform
- the resonance frequency of the power transmission antenna the sharpness of the resonance curve, the inductor value of the power transmission antenna, the coupling coefficient between the power transmission antenna and an object placed on the power transmission device, the electrical characteristics of the power transmission unit including the power transmission antenna of the power transmission device.
- Measurement results such as characteristics may be used. Moreover, they may be determined based on the measurement results of the electrical characteristics at one frequency, or may be determined based on the measurement results of the electrical characteristics at a plurality of frequencies.
- a signal of each frequency for example, sine wave, square wave, etc.
- the signal of each frequency is It can be realized by measuring electrical characteristics.
- This method has the effect that the measurement can be performed with a relatively small amount of arithmetic processing in the power transmission device.
- a signal having all frequency components of a plurality of frequencies whose electrical characteristics are to be measured (for example, a pulse wave) is transmitted once, and arithmetic processing (for example, Fourier transform) is performed on the measurement result. Electrical properties at multiple frequencies can be calculated.
- a signal having partial frequency components of multiple frequencies whose electrical characteristics are to be measured is transmitted multiple times, and arithmetic processing (for example, Fourier transform) is performed on the measurement results to characteristics can be calculated.
- This method can reduce the number of times signals are transmitted for measurement, and thus has the effect of being able to perform measurement in a relatively short period of time.
- changes in the value of power received by RX 401 from TX 402 may be observed to detect changes in the relative positions of TX 402 and RX 401 .
- the TX 402 and RX 401 may perform wireless communication of a standard different from the WPC standard (for example, Bluetooth (registered trademark) Low Energy (BLE), NFC (Near Field Communication), etc.).
- a standard different from the WPC standard for example, Bluetooth (registered trademark) Low Energy (BLE), NFC (Near Field Communication), etc.
- BLE Bluetooth Low Energy
- NFC Near Field Communication
- the method of the second embodiment is used when the TX 402 and the RX 401 do not perform wireless communication of a standard different from the WPC standard
- the method of the third embodiment is used when the TX 402 and the RX 401 perform wireless communication of a standard different from the WPC standard. may be used.
- the method of Embodiment 1, the method of Embodiment 2, and the method of Embodiment 3 are used properly. may be done.
- Embodiments 1 to 4 may be implemented in any combination.
- the TX 402 performs transmission power control, and foreign object detection is performed from the waveform attenuation index.
- Other methods for measuring the Q value include, for example, the following methods. That is, a signal having multiple frequency components (for example, a pulse wave) is transmitted, the amplitude or attenuation state of the waveform is measured, and arithmetic processing (for example, Fourier transform) is performed on the result to obtain the Q value. Measure. It is also possible to apply this method to the above embodiments.
- the above-described embodiments may be performed by a device different from the RX401 and TX402.
- at least one of measuring the voltage or current during the period when the TX 402 limits power transmission and determining the presence or absence of a foreign object based on the measurement result may be performed by another device.
- the determination of the time length of the detection processing period may be performed by another device.
- another device may control the RX 401 and TX 402 to perform the processes described in the above embodiments.
- the present disclosure provides a program that implements one or more functions of the above-described embodiments to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in a computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by processing to It can also be realized by a circuit (for example, ASIC, etc.) that realizes one or more functions.
- the program may be recorded on a computer-readable recording medium and provided.
- FIGS. 8, 9, 12 to 15 may be implemented by hardware.
- a dedicated circuit may be automatically generated on an FPGA from a program for implementing each step.
- FPGA is an abbreviation for Field Programmable Gate Array.
- a Gate Array circuit may be formed in the same manner as the FPGA and implemented as hardware.
- the power transmitting device and the power receiving device may be, for example, image input devices such as imaging devices (cameras, video cameras, etc.) and scanners, or image output devices such as printers, copiers, and projectors.
- image input devices such as imaging devices (cameras, video cameras, etc.) and scanners
- image output devices such as printers, copiers, and projectors.
- storage device such as a hard disk device or a memory device
- an information processing device such as a personal computer (PC) or a smart phone.
- PC personal computer
- the power receiving device of the present disclosure may be an information terminal device.
- an information terminal device has a display unit (display) that displays information to a user and is supplied with power received from a power receiving antenna.
- the power received from the power receiving antenna is stored in a power storage unit (battery), and power is supplied from the battery to the display unit.
- the power receiving device may have a communication unit that communicates with another device different from the power transmitting device.
- the communication unit may support communication standards such as NFC communication and the fifth generation mobile communication system (5G).
- the power receiving device of the present disclosure may be a vehicle such as an automobile.
- an automobile which is a power receiving device, may receive power from a charger (power transmitting device) via a power transmitting antenna installed in a parking lot.
- the automobile which is the power receiving device, may receive power from a charger (power transmitting device) via a power transmitting antenna embedded in the road.
- the received power is supplied to the battery.
- the power of the battery may be supplied to the driving unit (motor, electric unit) that drives the wheels, or may be used to drive sensors used for driving assistance or to drive the communication unit that communicates with external devices. good.
- the power receiving device may have a battery, a motor or sensor driven by the received power, and a communication unit that communicates with devices other than the power transmitting device, in addition to the wheels.
- the power receiving device may have a housing section that houses a person.
- sensors include sensors used to measure the distance between vehicles and the distance to other obstacles.
- the communication unit may be compatible with, for example, the Global Positioning System (Global Positioning Satellite, GPS).
- the communication unit may support a communication standard such as the fifth generation mobile communication system (5G).
- the vehicle may be a bicycle or a motorcycle.
- the power receiving device of the present disclosure may be an electric tool, a home appliance, or the like.
- These devices which are power receiving devices, may have a battery as well as a motor driven by received power stored in the battery. Also, these devices may have notification means for notifying the remaining amount of the battery. Also, these devices may have a communication unit that communicates with another device different from the power transmission device.
- the communication unit may support communication standards such as NFC and the fifth generation mobile communication system (5G).
- the power transmission device of the present disclosure may be an in-vehicle charger that transmits power to mobile information terminal devices such as smartphones and tablets that support wireless power transmission in the vehicle.
- Such an on-board charger may be provided anywhere in the vehicle.
- the in-vehicle charger may be installed in the console of the automobile, or may be installed in the instrument panel (instrument panel, dashboard), between the seats of passengers, on the ceiling, or on the door. However, it should not be installed in a place that interferes with driving.
- the power transmission device has been described as an example of an in-vehicle charger, such a charger is not limited to being arranged in a vehicle, and may be installed in a transport machine such as a train, an aircraft, or a ship. Chargers in this case may also be installed between passenger seats, on the ceiling, or on the door.
- a vehicle such as an automobile equipped with an in-vehicle charger may be the power transmission device.
- the power transmission device has wheels and a battery, and uses the power of the battery to supply power to the power reception device through the power transmission circuit unit and the power transmission antenna.
- a power transmitting means for wirelessly transmitting power to a power receiving device using an antenna; measuring means for measuring at least one of the voltage and current in the antenna at least two points in a power transmission restriction period during which power transmitted to the power receiving device by the power transmission means is restricted;
- the processing period for the first measurement process and the processing period for the second measurement process have the same length.
- a power transmission device comprising: control means for controlling such that
- Configuration 2 Having communication means for communicating with the power receiving device, The power transmission device according to configuration 1, wherein the measurement means performs the measurement process in response to the communication means receiving a predetermined signal from the power reception device.
- Composition 3 The power transmission device according to configuration 2, wherein the measurement means performs the measurement process each time the predetermined signal is received by the communication means.
- Composition 4 The measurement means performs a plurality of measurement processes including the first measurement process and the second measurement process in response to the predetermined signal being received by the communication means. 4.
- the power transmission device according to 2 or 3.
- Composition 5 The power transmission device according to any one of configurations 2 to 4, wherein the predetermined signal includes information for determining the power transmission restriction period.
- Composition 6 The power transmitting device according to any one of configurations 2 to 5, wherein the predetermined signal includes information for determining a communication restriction period during which communication performed by the communication means is restricted.
- Composition 7 The power transmission device according to any one of configurations 2 to 6, wherein the predetermined signal is a signal indicating the magnitude of power received by the power reception device from the power transmission device.
- Composition 8 The power transmitting device according to any one of configurations 2 to 7, wherein the control means determines the length of the processing period based on the predetermined signal.
- the processing period includes a communication restriction period during which communication performed by the communication means is restricted, and the control means controls the communication restriction period related to the first measurement process and the communication restriction period related to the second measurement process.
- the processing period includes a predetermined period from when the predetermined signal is received by the communication means to when the power transmitted by the power transmission means starts to be restricted, Configurations 2 to 9, wherein the control means controls the predetermined period related to the first measurement process and the predetermined period related to the second measurement process to have the same length.
- the power transmission device according to any one of .
- the processing period includes the power transmission restriction period, 11. Any one of configurations 1 to 10, wherein the control means performs control so that the power transmission restricted period related to the first measurement process and the power transmission restricted period related to the second measurement process have the same length.
- the power transmission device according to 1.
- Composition 12 Any one of configurations 1 to 11, further comprising detecting means for detecting an object different from the power receiving device based on results of a plurality of measurement processes including the first measurement process and the second measurement process. 1.
- the power transmission device according to 1.
- the detection means responds to a number of measurement results satisfying a predetermined condition being greater than a predetermined number among a plurality of measurement results obtained in a plurality of measurement processes including the first measurement process and the second measurement process. 13.
- composition 14 14. The power transmission device according to configuration 13, wherein the predetermined condition is that at least one of an attenuation amount and an attenuation rate of the voltage obtained based on the measurement result is larger than a threshold.
- composition 15 15. The power transmitting device according to configuration 13 or 14, wherein the predetermined condition is that at least one of an attenuation amount and an attenuation rate of the current obtained based on the measurement result is larger than a threshold.
- composition 16 16. The power transmitting device according to any one of configurations 13 to 15, wherein the predetermined condition is that the quality factor obtained based on the measurement result is smaller than a threshold.
- composition 17 An object different from the power receiving device exists, an object different from the power receiving device may exist, and an object different from the power receiving device exists, depending on the result of detection processing by the detection means. 17.
- Composition 18 A power receiving device, a power receiving means for wirelessly receiving power from a power transmitting device using an antenna; a communication means for communicating with the power transmission device; determining means for determining a length of a processing period related to the predetermined processing performed by the power transmitting device for detecting an object different from the power receiving device; a control means for controlling a predetermined signal for notifying the power transmission device of the length of the processing period determined by the determination means so that the communication means transmits the power transmission device; When the power transmitting device performs a first predetermined process and a second predetermined process, the determining means determines a processing period for the first predetermined process and a process for the second predetermined process. A power receiving device, wherein the length of the processing period is determined so that the length of the period is the same as the period.
- the processing period includes a power transmission restriction period during which power transmitted by the power transmission device is restricted in the predetermined processing,
- the determination means determines the length of the processing period such that the power transmission restriction period related to the first predetermined process and the power transmission restriction period related to the second predetermined process have the same length.
- the power receiving device according to configuration 18, characterized by:
- the processing period includes a communication restriction period during which communication performed by the communication means in the predetermined processing is restricted,
- the determination means determines the length of the processing period such that the communication restriction period related to the first predetermined process and the power transmission restriction period related to the second predetermined process have the same length.
- the power receiving device according to configuration 18 or 19, characterized by:
- Method 21 A control method for a power transmission device, A measurement that performs a measurement process of measuring at least one of the voltage and the current in the antenna at least at two points in a power transmission restriction period in which power wirelessly transmitted from the power transmission device to the power reception device using the antenna is restricted. process and When the first measurement process and the second measurement process are performed in the measurement process, the processing period for the first measurement process and the processing period for the second measurement process have the same length.
- Method 22 A control method for a power receiving device, a determining step of determining a length of a processing period for predetermined processing for detecting an object different from the power receiving device that wirelessly receives power from the power transmitting device using an antenna; a control step of controlling a predetermined signal for notifying the power transmission device of the length of the processing period determined in the determination step to be transmitted to the power transmission device; In the determination step, when the power transmission device performs a first predetermined process and a second predetermined process, a processing period related to the first predetermined process and a processing period related to the second predetermined process are determined.
- a control method wherein the length of the processing period is determined so as to have the same length as the processing period.
- program A program for causing a computer to function as the power transmitting device according to any one of Structures 1 to 17 or the power receiving device according to any one of Structures 18 to 20.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
送電装置402は、送電アンテナ105を使用して受電装置へ無線により送電し、受電装置401へ送電される電力が制限される送電制限期間の少なくとも2以上の時点における送電アンテナ105における電圧及び電流の少なくとも何れかを測定する、第1の測定処理と第2の測定処理を含む複数の測定処理を行う。ここで、第1の測定処理に係る処理期間と第2の測定処理に係る処理期間とが同一の長さとなるように制御される。
Description
本開示は、無線電力伝送技術に関する。
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。特許文献1には、Wireless Power Consortium(WPC)規格における、異物検出(Foreign Object Detection)の方法が開示されている。また、特許文献2には、電力の伝送を停止した後に、送電器の電圧が徐々に低下する期間における送電器の電圧値の減衰量に基づいて、送電器の近傍に物体が存在するか否かを判定する方法が開示されている。
特許文献2に記載の方法を使用して物体の有無を判定する際、送電装置が送電を制限する期間における電圧又は電流を測定する処理により得られる測定結果が、判定に適さないデータとなる可能性がある。したがって、送電装置が送電を制限する期間における電圧又は電流を測定する処理を複数回行うことにより、判定に適したデータが得られ、より確実な判定が行えるようになることが想定される。しかしながら、特許文献1、2においては、送電装置が送電を制限する送電期間における電圧又は電流を測定する処理を複数回行う場合の制御については考慮されていない。
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、送電装置が送電を制限する期間における電圧又は電流を測定する処理を複数回行う場合における適切な制御を可能にすることを目的とする。
上記課題を解決するための一手段として、本開示の送電装置は以下の構成を有する。送電装置は、アンテナを使用して受電装置へ無線により送電する送電手段と、前記送電手段により前記受電装置へ送電される電力が制限される送電制限期間の少なくとも2以上の時点における前記アンテナにおける電圧及び電流の少なくとも何れかを測定する測定処理を行う測定手段と、前記測定手段により第1の測定処理と第2の測定処理とが行われる場合、前記第1の測定処理に係る処理期間と、前記第2の測定処理に係る処理期間とが同一の長さとなるように制御する制御手段とを有する。
本開示によれば、送電装置が送電を制限する期間における電圧又は電流を測定する処理を複数回行う場合における適切な制御が可能になる。
<実施形態1>
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが実施形態に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付す。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが実施形態に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付す。
[無線電力伝送システムの構成]
図4に、本実施形態における無線電力伝送システムの構成例を示す。本システムは、一例において、受電装置401と送電装置402を含んで構成される。受電装置401と送電装置402の詳細な構成については図2及び図1を用いて後述する。以下では、受電装置をRXと呼び、送電装置をTXと呼ぶ場合がある。RX401は、TX402から受電して内蔵バッテリに充電を行う電子機器である。
図4に、本実施形態における無線電力伝送システムの構成例を示す。本システムは、一例において、受電装置401と送電装置402を含んで構成される。受電装置401と送電装置402の詳細な構成については図2及び図1を用いて後述する。以下では、受電装置をRXと呼び、送電装置をTXと呼ぶ場合がある。RX401は、TX402から受電して内蔵バッテリに充電を行う電子機器である。
TX402は、TX402の一部である充電台403に載置されたRX401に対して無線で送電する電子機器である。以下、充電台403はTX402の一部であるため、「RX401が充電台403に載置される」ことを「RX401がTX402に載置される」と表現する場合がある。点線で囲まれた範囲404は、RX401がTX402から受電することが可能な範囲である。すなわち、範囲404は、TX402がRX401に送電可能な範囲であるともいえる。RX401がTX402に載置される状態は、RX401とTX402又は充電台403とが接触していなくてもよい。例えば、RX401がTX402(充電台403)と非接触で範囲404に含まれている状態も、「RX401がTX402に載置された」状態とみなすものとする。
なお、RX401とTX402は無線電力伝送以外のアプリケーションを実行する機能を有しうる。RX401の一例はスマートフォンであり、TX402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。RX401及びTX402は、タブレットや、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、RX401及びTX402は、例えば、撮像装置(カメラやビデオカメラ等)であってもよい。また、RX401は、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、TX402がスマートフォンであってもよい。この場合、RX401は、別のスマートフォンでもよいし、無線イヤホンであってもよい。また、RX401は、自動車であってもよい。また、TX402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。
本システムでは、RX401とTX402は、Wireless Power Consortium(WPC)規格に基づいて、無線電力伝送のための電磁誘導方式を用いた無線電力伝送を行う。すなわち、RX401とTX402は、RX401が有する受電アンテナ(受電コイル)とTX402が有する送電アンテナ(送電コイル)との間で、WPC規格に基づく無線電力伝送を行う。なお、本システムに適用される無線電力伝送方式は、WPC規格で規定された方式に限られず、他の電磁誘導方式、磁界共鳴方式、電界共鳴方式、マイクロ波方式、レーザー等を利用した方式であってもよい。また、本実施形態では、無線電力伝送が無線充電に用いられるものとするが、無線充電以外の用途で無線電力伝送が行われてもよい。
ここで、WPC規格における受電装置と送電装置の処理について説明する。WPC規格では、受電装置が負荷(例えば、充電用の回路、バッテリー等)に出力可能であることが保証される電力の大きさが規定されている。具体的には、Guaranteed PowerあるいはGuaranteed Load Power(以下、「GP」と呼ぶ)と呼ばれる値である。GPは、例えば受電装置と送電装置の位置関係が変動して受電アンテナと送電アンテナとの間の送電効率が低下したとしても、受電装置の負荷への出力が保証される電力値を示す。例えばGPが5ワットの場合、受電アンテナと送電アンテナとの位置関係が変動して送電効率が低下したとしても、送電装置は、受電装置内が負荷へ5ワットの電力を出力することができるように制御して送電を行う。GPは、送電装置と受電装置とが、後述するNegotiationフェーズにて交渉を行うことにより決定される。また、WPC規格では、Power Transferフェーズにおいて、受電装置が負荷(例えば、充電用の回路、バッテリー等)に出力可能な最大電力の大きさが規定されている。具体的には、Maximum PowerあるいはReference Power(以下、「MP」と呼ぶ)と呼ばれる値である。
また、WPC規格では、Power Transferフェーズにおいて、送電装置が、適切な基準となる受電装置に対して送電する際に送電可能な電力の大きさが規定されている。具体的には、Potential PowerあるいはPotential Load Power(以下、「PP」と呼ぶ)と呼ばれる値である。つまりPPは、送電装置が受電装置と交渉可能な、最大のGPである。なお、GP、MP、PPに限らず、送電装置と受電装置とが互いに交渉を行うことにより決定される電力で送受電が行われる構成において、本実施形態は適用可能である。
また、送電装置から受電装置へ送電を行う際に、送電装置の近傍に受電装置とは異なる物体(以下、「異物」と呼ぶ)が存在する場合がありうる。この場合に、例えば異物が金属片などであれば、送電のための電磁波が異物に影響して異物の温度を上昇させたり異物を破壊したりしてしまう虞がある。そこでWPC規格では、送電装置が送電可能な範囲に異物が存在する、又は異物が存在する可能性があることを検出する手法が規定されている。具体的には、送電装置における送電電力と受電装置における受電電力との差分により異物を検出するPower Loss(パワーロス)法が規定されている。また、送電装置における送電アンテナ(送電コイル)の品質係数(Q値)の変化により異物を検出するQ値計測法が規定されている。これらの方法を使用して異物を検出することにより、送電装置は、異物が存在する場合に送電を停止して異物の温度上昇や破壊を防ぐことができる。
なお、本開示における異物とは、例えば、金属片、クリップ、またはICカード等である。受電装置および受電装置が組み込まれた製品または送電装置および送電装置が組み込まれた製品に不可欠な部分の物体のうち、送電アンテナが送電する無線電力にさらされたときに意図せずに熱を発生する可能性のある物体は、異物には当たらない。
本実施形態におけるRX401及びTX402は、上述したような異物の存在を検出する処理(以下、「異物検出処理」と呼ぶ)を行う。なお、本実施形態におけるTX402が検出する異物は充電台403の上に存在する物体に限定されない。TX402は、TX402の近傍に位置する異物を検出すればよく、例えばTX402が送電可能な範囲404に位置する異物を検出することとしてもよい。
WPC規格で規定されているPower Loss法に基づく異物検出について、図10を用いて説明する。図10の横軸はTX402の送電電力、縦軸はRX401の受電電力である。図10のグラフは、キャリブレーション処理(Calibration処理(CAL処理))により取得することができる。以下、キャリブレーション処理について説明する。
まず、TX402は第一送電電力値Pt1でRX401に対して送電を行う。RX401は、このとき第一受電電力値Pr1で受電するものとする(この状態をLight Loadの状態(軽負荷状態)という)。そして、TX402は第一送電電力値Pt1を記憶する。ここで、第一送電電力値Pt1、又は第一受電電力値Pr1は、RX401とTX402との間で予め定められた最小の送電電力又は受電電力である。このとき、RX401は受電する電力が最小の電力となるように、負荷を制御する。たとえば、RX401は、受電した電力が負荷(充電回路とバッテリなど)に供給されないように、受電アンテナと負荷との接続を切断してもよい。
続いて、RX401は、第一受電電力の電力値Pr1をTX402に通知する。RX401からPr1の通知を受信したTX402は、TX402とRX401との間の電力損失はPt1-Pr1(=Ploss1)であると算出し、Pt1とPr1との対応を示すキャリブレーションポイント1000を作成することができる。
続いて、TX402は、送電電力値を第二送電電力値Pt2に変更し、RX401に対して送電を行う。このとき、RX401は、第二受電電力値Pr2で受電するものとする(この状態をConnected Loadの状態(負荷接続状態)という)。そして、TX402は第二送電電力値Pt2を記憶する。ここで、第二送電電力値Pt2、又は第二受電電力値Pr2は、予め定められた最大の送電電力又は受電電力である。このとき、RX401は受電する電力が最大の電力となるように、負荷を制御する。あるいは、負荷に所定の閾値以上の電力が供給される状態となるように、負荷を制御する。たとえば、RX401は、受電した電力が負荷に供給されるように、受電アンテナと負荷を接続する。続いて、RX401はPr2をTX402に通知する。RX401からPr2の通知を受信したTX402は、TX402とRX401との間の電力損失はPt2-Pr2(=Ploss2)であると算出し、Pt2とPr2との対応を示すキャリブレーションポイント1001を作成することができる。
そしてTX402はキャリブレーションポイント1000とキャリブレーションポイント1001の間を直線補間する直線1002を作成する。直線1002はTX402とRX401の近傍に異物が存在しない状態における送電電力と受電電力の関係を示している。TX402は直線1002に基づいて、異物がない状態において所定の送電電力で送電した場合にRX401が受電する電力値を予想することができる。例えば、TX402が第三送電電力値Pt3で送電した場合は、直線1002上のPt3に対応する点1003から、RX401が受電する第三受電電力値はPr3になると推測することができる。
以上のように、負荷を変えながら測定したTX402の送電電力値とRX401の受電電力値との複数の組み合わせに基づいて、負荷に応じたTX402とRX401との間の電力損失の関係を求めることができる。また、複数の組み合わせからの補間により、すべての負荷に応じたTX402とRX401との間の電力損失を推定することができる。
図10のグラフを用いて、Power Loss法による異物検出を行う方法について説明する。キャリブレーション処理後、TX402がPt3でRX401に送電した場合に、TX402がRX401から受電電力値Pr3’という値の通知を受信したとする。
TX402は異物が存在しない状態における受電電力値Pr3から、実際にRX401から受信した受電電力値Pr3’を引いた値Pr3-Pr3’(=Ploss_FO)を算出する。このPloss_FOは、TX402とRX401の近傍に異物が存在し、その異物で消費される電力による電力損失であると想定される。
よって、異物で消費されたであろう電力Ploss_FOがあらかじめ決められた閾値よりも大きい場合に、異物が存在すると判定することができる。あるいは、TX402は、事前に、異物が存在しない状態における受電電力値Pr3から、TX402とRX401との間の電力損失Pt3-Pr3(=Ploss3)を求めておく。そして次に、異物が存在する状態においてRX401から受信した受電電力値Pr3’から、異物が存在する状態でのTX402とRX401との間の電力損失Pt3-Pr3’(=Ploss3’)を求める。そして、Ploss3’-Ploss3(=Ploss_FO)を用いて、異物で消費されたであろう電力Ploss_FOを推定してもよい。
以上述べたように、異物で消費されたであろう電力Ploss_FOの求め方としては、Pr3-Pr3’(=Ploss_FO)として求めてもよいし、Ploss3’-Ploss3(=Ploss_FO)として求めてもよい。以下の本開示においては、基本的にPloss3’-Ploss3(=Ploss_FO)として求める方法について述べるが、Pr3-Pr3’(=Ploss_FO)として求める方法においても本実施形態の内容を適用可能である。以上がPower Loss法に基づく異物検出の説明である。
キャリブレーション処理により直線1002が取得されたのち、TX402の異物検出部305は、通信部104を介して、RX401から定期的に現在の受電電力値(例えば上記のPr3’)を受信する。RX401が定期的に送信する現在の受電電力値は、Received Power Packet(mode0)としてTX402に送信される。TX402の異物検出部305は、Received Power Packet(mode0)に格納されている受電電力値と、直線1002とに基づいて異物検出を行う。
Power Loss法による異物検出は、後述するCalibrationフェーズにより得られたデータを基に、電力伝送(送電)中(後述のPower Transferフェーズ)に実施される。また、Q値計測法による異物検出は、電力伝送前(後述のDigital Ping送信前、NegotiationフェーズまたはRenegotiationフェーズ)に実施される。
次に、WPC規格に基づく受電装置と送電装置との間の通信について説明する。本実施形態によるRX401とTX402は、WPC規格に基づく送受電制御のための制御通信を行う。WPC規格では、電力伝送が実行されるPower Transferフェーズと、実際の電力伝送前の1以上のフェーズとを含んだ、複数のフェーズが規定され、各フェーズにおいて必要な送受電制御のための通信が行われる。電力伝送前のフェーズは、Selectionフェーズ、Pingフェーズ、Identification and Configurationフェーズ、Negotiationフェーズ、Calibrationフェーズを含みうる。なお、以下では、Identification and ConfigurationフェーズをI&Cフェーズと呼ぶ。以下、各フェーズの処理について説明する。
Selectionフェーズでは、TX402が、Analog Pingを間欠的に送信し、物体がTX402の充電台に載置されたこと(例えば充電台にRX401や導体片等が載置されたこと)を検出する。TX402は、Analog Pingを送信した時の送電アンテナの電圧値と電流値の少なくともいずれか一方を検出し、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断し、Pingフェーズに遷移する。
Pingフェーズでは、TX402が、Analog Pingより電力が大きいDigital Pingを送信する。Digital Pingの電力の大きさは、TX402の上に載置されたRX401の制御部が起動するのに十分な電力である。RX401は、受電電圧の大きさをTX402へ通知する。このように、TX402は、そのDigital Pingを受信したRX401からの応答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RX401であることを認識する。TX402は、受電電圧値の通知を受けると、I&Cフェーズに遷移する。また、TX402はDigital Pingを送信する前に、送電アンテナのQ値(Q-Factor)を測定する。この測定結果は、Q値計測法を用いた異物検出処理を実行する際に使用する。
I&Cフェーズでは、TX402は、RX401を識別し、RX401から機器構成情報(能力情報)を取得する。RX401は、ID Packet及びConfiguration Packetを送信する。ID PacketにはRX401の識別子情報が含まれ、Configuration Packetには、RX401の機器構成情報(能力情報)が含まれる。ID Packet及びConfiguration Packetを受信したTX402は、アクノリッジ(ACK、肯定応答)で応答する。そして、I&Cフェーズが終了する。
Negotiationフェーズでは、RX401が要求するGPの値やTX402の送電能力等に基づいてGPの値が決定される。また、MPやPPの値もNegotiationフェーズで決定される。またTX402は、RX401から、Reference Quality Factor Valueの情報が入ったFOD Status Packetを受信し、Q値計測法における閾値を調整し、決定する。そして、TX402はRX401からの要求に従って、Q値計測法を用いた異物検出処理を実行する。また、WPC規格では、一旦Power Transferフェーズに移行した後、RX401の要求によって再度Negotiationフェーズと同様の処理を行う方法が規定されている。後述するPower Transferフェーズから再度Negotiationフェーズと同様の処理を行うフェーズのことを、Renegotiationフェーズと呼ぶ。
Calibrationフェーズでは、WPC規格に基づいて、上述したキャリブレーション処理を実施する。また、RX401が所定の受電電力値(軽負荷状態における受電電力値/最大負荷状態における受電電力値)をTX402へ通知し、TX402が、効率よく送電するための調整を行う。TX402へ通知された受電電力値は、Power Loss法による異物検出処理のために使用されうる。
Power Transferフェーズでは、送電の開始、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が行われる。TX402とRX401は、これらの送受電制御のために、WPC規格に基づいて無線電力伝送を行う際に使用する送電アンテナ及び受電アンテナを用いて、送電アンテナあるいは受電アンテナから送信される電磁波に信号を重畳して通信を行う。なお、TX402とRX401との間で、WPC規格に基づく通信が可能な範囲は、TX402の送電可能範囲とほぼ同様である。
[送電装置402および受電装置401の構成]
続いて、本実施形態における送電装置402(TX402)及び受電装置401(RX401)の構成について説明する。なお、以下で説明する構成は一例に過ぎず、説明される構成の一部(場合によっては全部)が他の同様の機能を果たす他の構成と置き換えられる、又は省略されてもよく、さらなる構成が説明される構成に追加されてもよい。さらに、以下の説明で示される1つのブロックが複数のブロックに分割されてもよいし、複数のブロックが1つのブロックに統合されてもよい。また、以下に示す各機能ブロックは、ソフトウェアプログラムとして機能が実施されるものとするが、本機能ブロックに含まれる一部または全部がハードウェア化されていてもよい。
続いて、本実施形態における送電装置402(TX402)及び受電装置401(RX401)の構成について説明する。なお、以下で説明する構成は一例に過ぎず、説明される構成の一部(場合によっては全部)が他の同様の機能を果たす他の構成と置き換えられる、又は省略されてもよく、さらなる構成が説明される構成に追加されてもよい。さらに、以下の説明で示される1つのブロックが複数のブロックに分割されてもよいし、複数のブロックが1つのブロックに統合されてもよい。また、以下に示す各機能ブロックは、ソフトウェアプログラムとして機能が実施されるものとするが、本機能ブロックに含まれる一部または全部がハードウェア化されていてもよい。
図1は、本実施形態に係るTX402の構成例を示す機能ブロック図である。TX402は、制御部101、電源部102、送電部103、通信部104、送電アンテナ105、メモリ106、共振コンデンサ107、スイッチ108を有する。図1では、制御部101、電源部102、送電部103、通信部104、メモリ106は別体として記載しているが、これらの内の任意の複数の機能ブロックは、同一チップ内に実装されてもよい。
制御部101は、例えばメモリ106に記憶されている制御プログラムを実行することにより、TX402全体を制御する。また、制御部101は、TX402における機器認証のための通信を含む送電制御に関する制御を行う。さらに、制御部101は、無線電力伝送以外のアプリケーションを実行するための制御を行ってもよい。制御部101は、例えばCPU(Central Processing Unit)又はMPU(MicroProcessor Unit)等の1つ以上のプロセッサーを含んで構成される。なお、制御部101は、特定用途向け集積回路(ASIC:Application Specific Integrated Circuit)等のハードウェアで構成されてもよい。また、制御部101は、所定の処理を実行するようにコンパイルされたFPGA(Field Programmable Gate Array)等のアレイ回路を含んで構成されてもよい。制御部101は、各種処理を実行中に記憶しておくべき情報をメモリ106に記憶させる。また、制御部101は、タイマ(不図示)を用いて時間を計測しうる。
電源部102は、各機能ブロックに電源を供給する。電源部102は、例えば、商用電源又はバッテリである。バッテリには、商用電源から供給される電力が蓄電される。
送電部103は、送電アンテナ105を使用して、RX401へ無線により送電を行う。送電部103は、電源部102から入力される直流又は交流電力を、無線電力伝送に用いる周波数帯の交流周波数電力に変換し、その交流周波数電力を送電アンテナ105へ入力することによって、RX401に受電させるための電磁波を発生させる。例えば、送電部103は、電源部102が供給する直流電圧を、FET(Field Effect Transister)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で交流電圧に変換する。この場合、送電部103は、FETのON/OFFを制御するゲートドライバを含む。
送電部103は、送電アンテナ105に入力する電圧(送電電圧)又は電流(送電電流)、又はその両方を調節することにより、出力させる電磁波の強度を制御する。送電電圧又は送電電流を大きくすると電磁波の強度が強くなり、送電電圧又は送電電流を小さくすると電磁波の強度が弱くなる。また、送電部103は、制御部101の指示に基づいて、送電アンテナ105からの送電が開始又は停止されるように、交流周波数電力の出力制御を行う。また、送電部103はWPC規格に対応したRX401の充電部206に15ワット(W)の電力を出力するだけの電力を供給する能力があるものとする。
通信部104は、RX401との間で、上述のようなWPC規格に基づく送電制御のための通信を行う。通信部104は、送電アンテナ105から出力される電磁波を周波数偏移変調し、RX401へ情報を伝送して、通信を行う。また、通信部104は、RX401が振幅変調あるいは負荷変調した送電アンテナ105から送電される電磁波を復調して、RX401が送信した情報を取得する。すなわち、通信部104で行う通信は、送電アンテナ105から送電される電磁波に信号が重畳されて行われる。また、通信部104は、送電アンテナ105とは異なるアンテナを用いたWPC規格とは異なる規格による通信でRX401と通信を行ってもよいし、複数の通信を選択的に用いてRX401と通信を行ってもよい。この通信規格の例としては、Bluetooth(登録商標) Low Energy(BLE)、NFC(Near Field Communication)が挙げられる。
メモリ106は、制御プログラムを記憶するほかに、TX402及びRX401の状態(送電電力値、受電電力値等)なども記憶しうる。例えば、TX402の状態は制御部101により取得され、RX401の状態はRX401の制御部201により取得され、通信部104を介して受信されうる。
スイッチ108は、制御部101に制御される。送電アンテナ105は、共振コンデンサ107と接続されており、スイッチ108がON状態になって短絡される場合、送電アンテナ105と共振コンデンサ107は直列共振回路となり、特定の周波数f1で共振する。この時、送電アンテナ105と共振コンデンサ107、スイッチ108が形成する閉回路に電流が流れる。スイッチ108がOFF状態になり、開放されると、送電アンテナ105と共振コンデンサ107には、送電部103から電力が供給される。
図2は、本実施形態によるRX401の構成例を示すブロック図である。RX401は、制御部201、UI(ユーザインタフェース)部202、受電部203、通信部204、受電アンテナ205、充電部206、バッテリ207、メモリ208、第一スイッチ部209、第二スイッチ部210、共振コンデンサ211を有する。なお、図2に示す複数の機能ブロックを1つのハードウェアモジュールとして実現してもよい。
制御部201は、例えばメモリ208に記憶されている制御プログラムを実行することによりRX401全体を制御する。すなわち、制御部201は、図2で示す各機能部を制御する。さらに、制御部201は、無線電力伝送以外のアプリケーションを実行するための制御を行ってもよい。制御部201の一例は、CPU又はMPU等の1つ以上のプロセッサーを含んで構成される。なお、制御部201が実行しているOS(Operating System)との協働によりRX401全体(RX401がスマートフォンである場合には当該スマートフォン全体)を制御するようにしてもよい。
また、制御部201は、ASIC等のハードウェアで構成されてもよい。また、制御部201は、所定の処理を実行するようにコンパイルされたFPGA等のアレイ回路を含んで構成されてもよい。制御部201は、各種処理を実行中に記憶しておくべき情報をメモリ208に記憶させる。また、制御部201は、タイマ(不図示)を用いて時間を計測しうる。
UI部202は、ユーザに対する各種の出力を行う。ここでいう各種の出力とは、画面表示、LED(Light Emitting Diode)の点滅や色の変化、スピーカーによる音声出力、RX401本体の振動等の動作である。UI部202は液晶パネル、スピーカー、バイブレーションモーター等により実現される。
受電部203は、受電アンテナ205を用いて、TX402から無線により電力を受電する。受電部203は、受電アンテナ205を介して、TX402の送電アンテナ105から放射された電磁波に基づく電磁誘導により生じた交流電力(交流電圧及び交流電流)を取得する。そして、受電部203は、交流電力を直流又は所定周波数の交流電力に変換して、バッテリ207を充電するための処理を行う充電部206に電力を出力する。すなわち、受電部203は、RX401における負荷に対して電力を供給するために必要な、整流部と電圧制御部を含む。上述のGPは、受電部203から出力されることが保証される電力量である。受電部203は、充電部206がバッテリ207を充電するための電力を供給し、充電部206に15ワットの電力を出力するだけの電力を供給する能力があるものとする。
通信部204は、TX402が有する通信部104との間で、上述したようなWPC規格に基づく受電制御のための通信を行う。通信部204は、受電アンテナ205から入力された電磁波を復調してTX402から送信された情報を取得する。そして、通信部204は、その入力された電磁波を振幅変調あるいは負荷変調することによってTX402へ送信すべき情報に関する信号を電磁波に重畳することにより、TX402との間で通信を行う。なお通信部204は、受電アンテナ205とは異なるアンテナを用いたWPC規格とは異なる規格による通信でTX402と通信を行ってもよいし、複数の通信を選択的に用いてTX402と通信を行ってもよい。この通信規格の例としては、Bluetooth(登録商標) Low Energy(BLE)、NFC(Near Field Communication)が挙げられる。
メモリ208は、制御プログラムを記憶するほかに、TX402及びRX401の状態なども記憶する。例えば、RX401の状態は制御部201により取得され、TX402の状態はTX402の制御部101により取得され、通信部204を介して受信されうる。
第一スイッチ部209および第二スイッチ部210は、制御部201により制御される。受電アンテナ205は、共振コンデンサ211と接続されており、第二スイッチ部210がON状態になって短絡される場合、受電アンテナ205と共振コンデンサ211は直列共振回路となり、特定の周波数f2で共振する。この時、受電アンテナ205と共振コンデンサ211、第二スイッチ部210が形成する閉回路に電流が流れ、受電部に電流は流れない。第二スイッチ部210がOFF状態になり、開放されると、受電アンテナ205と共振コンデンサ211により受電された電力は、受電部203へ供給される。
第一スイッチ部209は、受電した電力を、負荷であるバッテリに供給するか否かを制御するためのものである。また、第一スイッチ部209は、負荷の値を制御する機能も有する。充電部206とバッテリ207とが、第一スイッチ部209により接続されると、受電した電力はバッテリ207に供給される。充電部206とバッテリ207との接続が、第一スイッチ部209により切断されると、受電した電力はバッテリ207に供給されない。
なお、第一スイッチ部209は、図2においては、充電部206とバッテリ207の間に配置されているが、受電部203と充電部206の間に配置されてもよい。あるいは、受電アンテナ205と共振コンデンサ211、及び第二スイッチ部210が形成する閉回路と受電部203との間に配置されてもよい。つまり、第一スイッチ部209は、受電した電力を受電部203に供給するか否かを制御するためのものであってもよい。また、図2では第一スイッチ部209を一つのブロックとして記載しているが、第一スイッチ部209を充電部206の一部、あるいは受電部203の一部として実現することも可能である。
次に、図3を参照して、TX402の制御部101の機能について説明する。図3は、TX402の制御部101の機能構成例を示すブロック図である。制御部101は、通信制御部301、送電制御部302、測定部303、設定部304、異物検出部305を有する。通信制御部301は、通信部104を介したWPC規格に基づいたRX401との制御通信を行う。送電制御部302は、送電部103を制御し、RX401への送電を制御する。測定部303は、後述する波形減衰法に使用される波形減衰指標を測定する。また、送電部103を介してRX401に対して送電する電力を計測し、単位時間ごとに平均送電電力を測定する。また、測定部303は、送電アンテナ105のQ値を測定する。
設定部304は、測定部303により測定された波形減衰指標に基づいて、異物検出のために用いる閾値を、例えば算出処理により、設定する。
異物検出部305は、Power Loss法による異物検出機能、Q値計測法による異物検出機能、及び、波形減衰法による異物検出機能を実現しうる。また異物検出部305は、その他の手法を用いて異物検出処理を行うための機能を有してもよい。例えば、TX402がNFC(Near Field Communication)通信機能を備える場合、異物検出部305は、NFC規格による対向機検出機能を用いて異物検出処理を行ってもよい。また、異物検出部305は、異物を検出する以外の機能として、TX402上の状態が変化したことを検出することもできる。例えば、TX402は、TX402上のRX401の数の増減も、検出することが可能である。設定部304は、TX402が、Power Loss法や、Q値計測法や、後述する波形減衰法による異物検出を行う上で、異物の有無を判定するための基準となる閾値を設定する。また設定部304は、その他の手法を用いた異物検出処理を行う上で必要となる、異物の有無を判定するための基準となる閾値を設定する機能を有してもよい。また、異物検出部305は、設定部304により設定された閾値と、測定部303により測定された波形減衰指標や送電電力やQ値に基づいて、異物検出処理を行うことができる。
通信制御部301、送電制御部302、測定部303、設定部304、異物検出部305は、制御部101において動作するプログラムとしてその機能が実現される。各処理部は、それぞれが独立したプログラムとして構成され、イベント処理等によりプログラム間の同期をとりながら並行して動作しうる。ただし、これらの処理部のうち2つ以上が1つのプログラムに組み込まれていてもよい。
[WPC規格に従った電力伝送のための処理の流れ]
WPC規格では、Selectionフェーズ、Pingフェーズ、I&Cフェーズ、Negotiationフェーズ、Calibrationフェーズ、及びPower Transferフェーズが規定されている。以下では、これらのフェーズにおける、TX402及びRX401の動作について、図5のシーケンス図を用いて説明する。図5は、WPC規格に従った電力伝送のためのシーケンス図である。ここでは、TX402(TX402)とRX401を例に説明する。
WPC規格では、Selectionフェーズ、Pingフェーズ、I&Cフェーズ、Negotiationフェーズ、Calibrationフェーズ、及びPower Transferフェーズが規定されている。以下では、これらのフェーズにおける、TX402及びRX401の動作について、図5のシーケンス図を用いて説明する。図5は、WPC規格に従った電力伝送のためのシーケンス図である。ここでは、TX402(TX402)とRX401を例に説明する。
TX402は、送電可能範囲内に存在する物体を検出するため、WPC規格のAnalog Pingを繰り返し間欠送信している(F501)。TX402は、WPC規格のSelectionフェーズとPingフェーズとして規定されている処理を実行し、RX401が載置されるのを待ち受ける。RX401のユーザは、RX401(例えばスマートフォン)を充電すべくRX401をTX402に近づける(F502)。例えば、RX401をTX402に積載することにより、RX401をTX402に近づける。TX402は、送電可能範囲内に物体が存在することを検出すると(F503、F504)、WPC規格のDigital Pingを送信する(F505)。RX401はDigital Pingを受信すると、TX402がRX401を検知したことを把握できる(F506)。
またTX402は、Digital Pingに対する所定の応答があった場合に、検出された物体がRX401であり、RX401が充電台403に載置されたと判定する。
TX402は、RX401の載置を検出すると、WPC規格で規定されたI&Cフェーズの通信により、RX401から識別情報と能力情報を取得する(F507)。ここで、RX401の識別情報には、Manufacturer CodeとBasic Device IDが含められる。RX401の能力情報には、以下の情報が含まれる。例えば、対応しているWPC規格のバージョンを特定可能な情報要素、RX401が負荷に供給できる最大電力を特定する値であるMaximum Power Value、WPC規格のNegotiation機能を有するかを示す情報が含まれる。なお、TX402は、WPC規格のI&Cフェーズの通信以外の方法でRX401の識別情報と能力情報を取得してもよい。また、識別情報は、Wireless Power ID等の、RX401の個体を識別可能な任意の他の識別情報であってもよい。能力情報として、上記以外の情報を含んでいてもよい。
続いて、TX402は、WPC規格で規定されたNegotiationフェーズの通信により、RX401との間でGPの値を決定する(F508)。また、MPやPPの値もNegotiationフェーズで決定される。なお、F508では、WPC規格のNegotiationフェーズの通信に限らず、GP、MP、PPを決定する他の手順が実行されてもよい。また、TX402は、例えばF507において、RX401がNegotiationフェーズに対応していないことを示す情報を取得した場合に、Negotiationフェーズの通信は行わず、GP、MP、PPの値を所定の値としてもよい。また、このときにGP、MP、PPとして設定される所定の値は、例えば、WPC規格で予め規定された、比較的小さな値であってもよい。本実施形態では、GP=5ワットとする。
TX402は、GPの決定後、当該GPに基づいてCalibrationを行う。Calibration処理では、まず、RX401が、TX402に軽負荷状態(負荷切断状態、送電電力が第一の閾値以下になる負荷状態)における受電電力を含む情報(以下、「第1基準受電電力情報」と呼ぶ)を送信する(F509)。本実施形態での第1基準受電電力情報は、TX402の送電電力が250ミリワットの時の、RX401の受電電力情報とする。第1基準受電電力情報は、WPC規格で規定されるReceived Power Packet(mode1)であるが、他のメッセージが用いられてもよい。
TX402は、自装置の送電状態に基づいて、第1基準受電電力情報を受け入れるか否かを判定する。TX402は、受け入れる場合は肯定応答=ACKを、受け入れない場合は否定応答=NAKを、RX401へ送信する。
次にRX401は、TX402からACKを受信すると(F510)、TX402に負荷接続状態(最大負荷状態、送電電力が第二の閾値以上になる負荷状態)における受電電力を含む情報(以下、「第2基準受電電力情報」と呼ぶ)を送信するための処理を行う。本実施形態では、GPが5ワットであることから、第2基準受電電力情報は、TX402の送電電力が5ワットの時の、RX401の受電電力情報とする。ここで第2基準受電電力情報は、WPC規格で規定されるReceived Power Packet(mode2)であるが、他のメッセージが用いられてもよい。RX401はTX402からの送電電力を5ワットまで増加させるために、正の値を含む送電出力変更指示を送信する(F511)。
TX402は上述した送電出力変更指示を受信し、送電電力の増加対応が可能な場合、ACKを応答し、送電電力の増加を行う(F512、F513)。第2基準受電電力情報は、TX402の送電電力が5ワットの時の受電電力情報であることから、TX402は、5ワットを超える電力増加要求をRX401から受信した場合は(F514)、送電出力変更指示に対してNAKを応答する。これにより、規定以上の電力送電を抑止する(F515)。
RX401は、TX402よりNAKを受信することで既定の送電電力に達したと判断すると、TX402へ負荷接続状態における受電電力を含む情報を、第2基準受電電力情報として送信する(F516)。TX402は、TX402の送電電力値、および、第1および第2基準受電電力情報に含まれる受電電力値に基づいて、負荷切断状態と負荷接続状態におけるTX402-RX401間の電力損失量を算出することが可能となる。また、それらの電力損失量の間を補間することで、TX402の取り得るすべての送電電力(本ケースでは250ミリワットから5ワット)におけるTX402-RX401間の電力損失値を算出することができる(F517)。TX402は、RX401からの第2基準受電電力情報に対してACKを送信し(F518)、Calibration処理を完了する。充電処理を開始可能と判断したTX402が、RX401に対して送電処理を開始した場合、RX401の充電が開始される。なお、送電処理の開始前に、TX402とRX401が機器認証処理を行い(F519)、相互の機器がより大きなGPに対応可能と判断した場合は、GPをより大きな値、例えば15ワットに再設定するようにしてもよい(F520)。
この場合、RX401とTX402は、TX402の送電電力を15ワットまで増加させるために、送電出力変更指示、ACK、及びNAKを使い送電出力を上げる(F521~F524)。そしてTX402及びRX401は、GP=15ワットに対して、再度Calibration処理を実施する。具体的には、RX401は、TX402の送電電力が15ワットの時の、RX401の負荷接続状態における受電電力を含む情報(以下、「第3基準受電電力情報」と呼ぶ)を送信する(F525)。TX402は、第1、第2及び第3の基準受電電力情報に含まれる受電電力に基づいてCalibrationを行う。これにより、TX402の取り得るすべての送電電力(本ケースでは250ミリワットから15ワット)におけるTX402-RX401間の電力損失量が算出される(F526)。TX402はRX401からの第3基準受電電力情報に対してACKを送信し(F527)、Calibration処理を完了する。充電処理を開始可能と判断したTX402は、RX401に対して送電処理を開始し、Power Transferフェーズに移行する(F528)。
Power Transferフェーズでは、TX402はRX401に対して、送電を行う。また、Power Loss法による、異物検出が行われる。Power Loss法ではまず、TX402は、上述したCalibrationにより、TX402による送電電力と、RX401による受電電力との差分から、異物がない状態におけるTX402-RX401間の電力損失量を算出する。当該算出された値は、送電処理中の通常状態(異物がない状態)における、基準の電力損失量に相当する。そしてTX402は、Calibration後の送電中に測定したTX402-RX401間の電力損失量が、当該通常状態の電力損失量から閾値以上はなれた場合に「異物あり」と判定する。
以上がPower Loss法の説明である。Power Loss法は、TX402からRX401への送電中に、電力損失の測定結果に基づいて異物検出を行うものである。Power Loss法での異物検出は、TX402が大きな電力を送電しているときには異物検出の精度が低下するという短所がある一方で、送電を継続しながら異物検出を行えるため送電効率を高く保てるという長所がある。
このように、Power Transferフェーズ中には、Power Loss法による異物検出を行うことができる。しかし、Power Loss法による異物検出のみでは、異物の誤検出の可能性や、異物が有るにも関わらず異物なしと判定してしまう誤判定の可能性がある。特に、Power TransferフェーズはTX402が送電を行うフェーズであり、送電中にTX402とRX401の近傍に異物が存在すると異物からの発熱等が大きくなるため、このフェーズにおける異物検出精度を向上させることが求められる。そこで、本実施形態では、異物検出精度を向上させるために、Power Loss法とは異なる異物検出方法として、波形減衰法もあわせて実施することを考える。
[波形減衰法を用いた異物検出方法]
以下では、送電波形の減衰状態に基づいて異物検出を行う方法(以下、「波形減衰法」と呼ぶ)を、図6を用いて説明する。ここで、「送電波形」とは、TX402の送電アンテナ105における電圧の波形又は電流の波形である。図6は、波形減衰法による異物検出の原理を説明する図である。ここでは、TX402からRX401への送電に係る送電波形を用いた異物検出を例に説明する。
以下では、送電波形の減衰状態に基づいて異物検出を行う方法(以下、「波形減衰法」と呼ぶ)を、図6を用いて説明する。ここで、「送電波形」とは、TX402の送電アンテナ105における電圧の波形又は電流の波形である。図6は、波形減衰法による異物検出の原理を説明する図である。ここでは、TX402からRX401への送電に係る送電波形を用いた異物検出を例に説明する。
図6において、波形は、TX402の送電アンテナ105に印加される高周波電圧の電圧値600(以下、単に「電圧値」と言う)の時間経過に伴う変化を示している。図6の横軸は時間、縦軸は電圧値を表す。送電アンテナ105を介してRX401に送電を行っているTX402は、時間T0において送電を停止する。すなわち、時間T0において、電源部102からの送電用の電力供給は停止される。TX402からの送電に係る送電波形の周波数は、所定の周波数であり、例えばWPC規格で使用される85kHzから205kHzの間の固定された周波数である。
点601は、高周波電圧の包絡線上の点であり、時間T1における電圧値である。図中の(T1、A1)は、時間T1における電圧値がA1であることを示す。同様に、点602は、高周波電圧の包絡線上の点であり、時間T2における電圧値である。図中の(T2、A2)は、時間T2における電圧値がA2であることを示す。この送電アンテナ(送電コイル)105の品質係数(Q値)は、時間T0以降の送電アンテナ105の電圧値の時間変化に基づいて求めることが可能である。たとえば、電圧値の包絡線上の点601および602における時間、電圧値および高周波電圧の周波数fに基づいて、式1によりQ値が算出される。
Q=πf(T2-T1)/ln(A1/A2) (式1)
Q=πf(T2-T1)/ln(A1/A2) (式1)
TX402とRX401の近傍に異物が存在する場合には、このQ値が低下する。これは、異物が存在する場合には、当該異物によってエネルギーの損失が発生するためである。よって、電圧値の減衰の傾きに着目すると、異物が無い時よりも、異物が有る時の方が、異物によるエネルギーの損失が発生するため、点601と点602を結ぶ直線の傾きが急になり、波形の振幅の減衰率(減衰量)が高くなる。つまり、波形減衰法は、この点601と点602との間の電圧値の減衰状態に基づいて異物の有無の判定を行うものであり、実際に異物の有無を判定する上では、この減衰状態を表す数値の所定の指標を用いることによって判定をすることが可能となる。
例えば、上述したQ値を用いて判定を行うことができる。Q値が低くなるということは、波形減衰率(単位時間当たりの波形の振幅の減少度合い)が高くなることを意味する。
あるいは、(A1-A2)/(T2-T1)から求められる点601と点602を結ぶ直線の傾きを用いて判定が行われてもよい。あるいは、電圧値の減衰状態を観測する時間(T1及びT2)が固定であるならば、電圧値の差を表す(A1-A2)や、電圧値の比(A1/A2)の値を用いて判定を行うこともできる。あるいは、送電を停止した直後の電圧値A1が一定であるならば、所定の時間経過後の、電圧値A2の値を用いて判定を行うこともできる。あるいは、電圧値A1が所定の電圧値A2になるまでの時間(T2-T1)の値を用いて判定が行われてもよい。このように、TX402は、送電が制限される期間内の少なくとも2以上の時点における送電アンテナ105の電圧を測定し、測定結果に基づいて電圧の減衰量、減衰率、及びQ値等の値を取得することで、異物の有無の判定を行うことができる。なお、TX402は、3以上の時点の電圧を測定する構成であってもよい。
以上述べたように、送電停止期間中の電圧値の減衰状態によって異物の有無は判定可能であり、その減衰状態を表す値は複数存在する。これらの減衰状態を表す値のことを、本実施形態では、「波形減衰指標」と呼ぶ。例えば、上述したように、式1で算出されるQ値は、送電に係る電圧値の減衰状態を表す値であり、「波形減衰指標」に含まれる。波形減衰指標はいずれも、波形減衰率あるいは波形減衰量に対応する値となる。なお、波形減衰法において、波形減衰率及び減衰量そのものが「波形減衰指標」として測定されてもよい。以下では、波形減衰率を波形減衰指標として用いる場合を中心に説明するが、その他の波形減衰指標を用いる場合も同様に本実施形態の内容を適用できる。
なお、図6の縦軸を、送電アンテナ105を流れる電流値としても、電圧値の場合と同様に、送電停止期間中の電流値の減衰状態が異物の有無によって変化する。そして、異物が有る場合は異物がない場合より波形減衰率が高くなる。よって、送電アンテナ105を流れる電流値の時間変化に関して、上述した方法を適用しても、異物を検出できる。すなわち、電流波形より求められるQ値、電流値の減衰の傾き、電流値の差、電流値の比、電流値の絶対値、及び所定の電流値になるまでの時間等、電流の減衰状態を表す指標を波形減衰指標として用いて、異物有無を判定し、異物を検出することができる。また、電圧値の波形減衰指標と電流値の波形減衰指標とから算出される評価値を用いて異物有無を判定するなど、電圧値の減衰状態と電流値の減衰状態の両方に基づく異物検出が行われてもよい。
なお、上記の例では、TX402が送電を一時停止した期間の波形減衰指標を測定するものとしたが、これに限定されない。例えば、TX402が電源部102から供給される電力を所定の電力レベルからそれより低い電力レベルまで一時的に下げた期間の波形減衰指標を測定するものとしてもよい。すなわち、波形減衰法においては、TX402が送電を停止または所定値まで低下させるように制限する期間における送電アンテナ105の電圧及び電流の少なくともいずれかの減衰状態に基づいて、異物検出が行われる。
波形減衰法により、送電中の送電波形に基づいて異物検出を行う方法について、図7を用いて説明する。図7では、波形減衰法による異物検出を行う際の送電波形が示され、横軸は時間を表し、縦軸は送電アンテナ105の電圧値を表す。なお、図6と同様、縦軸が送電アンテナ105を流れる電流の電流値を表すものとしてもよい。なお、図7は、波形減衰法が複数行われている場合の波形を表すが、ここでは、図7を参照し、1回の波形減衰法が行われる場合について説明する。
TX402は、送電期間中にRX401から異物検出実行要求パケット(コマンド)を受信したら、所定の期間経過後に送電を一時停止する。あるいは送電電力を一時低下させるように制限する。この、異物検出実行要求パケット(以下、「実行要求パケット」と呼ぶ)が受信されてから送電電力の制限が開始されるまでの所定の期間を、以降準備期間と呼ぶ。なお、本実施形態においては、実行要求パケットとして使用される信号は、RX401がTX402から受電した電力の大きさを表す信号であるものとする。受電した電力の大きさを表す信号は、例えば、TX402はReceived Power Packet(mode0)、Received Power Packet(mode1)、及びReceived Power Packet(mode2)等である。TX402は、これらの信号を受信した場合に、実行要求パケットを受信したものとして、波形減衰法を実施する。なお、実行要求パケットはこれに限定されず、要求のための専用のパケットが使用されてもよい。
TX402の送電制御部302は、実行要求パケットを受信すると、送電を停止、あるいは送電電力を一時低下させる。すると、送電波形の振幅は減衰する。このTX402が送電電力を一時停止、あるいは一時低下させるように制限し、送電を再開するまでの、送電が制限される送電制限期間を、以降、送電電力制御期間と呼ぶ。より具体的には、TX402がRX401に対して送電している送電波形の包絡線の傾きが、所定の値以下のマイナスの傾きとなった時から、傾きがゼロ、あるいは所定の値以上のプラスの傾きとなるまでの期間を送電電力制御期間と呼ぶ。
TX402はこの減衰波形の波形減衰指標を算出し、算出した波形減衰指標と所定の閾値を比較し、異物の有無、あるいは異物が存在する可能性(存在確率)を判定する。なお、この判定は、送電電力制御期間中に実施してもよいし、後述する通信禁止期間、あるいは送電期間に実施してもよい。
送電電力制御期間の経過後、異物が検出されなければ、TX402は送電を再開する。TX402が送電を開始した直後の過渡応答期間は、送電波形が安定しない。よって、この送電波形が安定しない過渡応答期間中は、RX401はTX402に対して通信(振幅変調あるいは負荷変調による通信)を行わないように制御する。また、TX402はRX401に対して通信(周波数偏移変調による通信)を行わないように制御する。以降、この通信が制限される通信制限期間を、通信禁止期間と呼ぶ。
具体的には、送電再開後の、TX402がRX401に対して送電している送電波形の包絡線の傾きが、プラスの所定の値以上となるタイミングから、通信が可能となるタイミングまでの期間を通信制限期間と呼ぶ。通信が可能となるタイミングは、RX401とTX402が通信を実施してもよいタイミング、TX402あるいはRX401がパケットを送信するタイミングである。あるいは、通信制限期間は、送電再開後の、TX402がRX401に対して送電している送電波形の包絡線の傾きがゼロとなるタイミングから、通信が可能となるタイミングまでの期間でもよい。あるいは、通信制限期間は、TX402が送電を再開するタイミング、すなわち送電制御部302が送電電力の供給を増加させるタイミングから、通信が可能となるタイミングまでの期間でもよい。あるいは、通信制限期間は、TX402がRX401から異物検出実行要求パケット(コマンド)を受信したタイミングから、通信が可能となるタイミングまでの期間でもよい。あるいは、通信制限期間は、RX401がTX402に対して異物検出実行要求パケット(コマンド)を送信したタイミングから、通信が可能となるタイミングまでの期間でもよい。
なお、この通信禁止期間中、TX402によるRX401に対する送電は行われる。通信禁止期間を経たあとの、TX402がRX401に対して送電を行う期間を、以降、送電期間と呼ぶ。
以上のように、TX402は、準備期間、送電電力制御期間、通信禁止期間、送電期間を決定する。そしてTX402は、決定した各期間に基づき所定のタイミングで減衰波形の波形減衰指標を算出し、算出した波形減衰指標と所定の閾値を比較し、異物の有無、あるいは異物が存在する可能性(存在確率)を判定する。以上が波形減衰法による異物検出の基本的な処理である。なお、以降の説明においては、通信禁止期間、送電期間、準備期間、送電電力制御期間を含む一連の期間を、波形減衰法における検出処理期間ともいう。
なお、検出処理期間は、通信禁止期間、送電期間、準備期間、送電電力制御期間の全てを含んでいなくてもよい。検出処理期間は、少なくとも送電電力制御期間を含む期間を表すものとする。すなわち、検出処理期間は、送電電力が制限される期間内の少なくとも2以上の時点における電圧又は電流の測定をする測定処理に係る処理期間である。また、検出処理期間は、TX402の送電制御部302により決定される。
なお、送電電力制御期間に、RX401の受電アンテナ205と共振コンデンサ211に、受電部203、充電部206、及びバッテリ207等の要素が接続されていると、減衰波形の波形減衰指標は、これらの要素による負荷の影響を受ける。すなわち、受電部203、充電部206、及びバッテリ207の状態によって、波形減衰指標が変化することになる。そのため、たとえば波形減衰指標が大きくても、それが異物による影響によるものなのか、受電部203、充電部206、バッテリ207等の状態変化によるものなのかの区別が困難になる場合がある。よって、波形減衰指標を観測して異物検出を行う場合には、RX401は上記準備期間中に第一スイッチ部209を切断してもよい。これにより、バッテリ207の影響を排除することが可能になる。あるいは、RX401は受電する電力が最小の電力となるように、上述したLight Loadの状態(軽負荷状態)となるように負荷を制御してもよい。あるいは、RX401は受電する電力が最大の受電電力となるように、あるいは、負荷に所定の閾値以上の電力が供給される状態となるように、上述したConnected Loadの状態(負荷接続状態)となるように負荷を制御してもよい。このように、負荷の状態を所定の状態にすることで、受電部203、充電部206、バッテリ207等の状態変化の影響を排除することが可能になる。
また、第二スイッチ部210をONにして短絡し、受電アンテナ205、共振コンデンサ211、及び第二スイッチ部210で形成される閉ループに電流が流れる状態にしてもよい。これにより、受電部203、充電部206、及びバッテリ207の影響を排除することが可能になる。つまり、RX401はTX402に対して実行要求パケット(コマンド)を送信したら、上記処理を実施し、第一スイッチ部209あるいは第二スイッチ部210をONにして短絡(接続)する。この状態で観測した波形の波形減衰指標を基に異物検出を行うことで、精度の高い異物検出が可能となる。
また、RX401は、上記準備期間中に、第一スイッチ部209をONにして短絡し、第二スイッチ部210をOFFにして切断した状態において、低消費電力モードに移行する、あるいは消費電力が一定になるように制御するようにしてもよい。RX401で消費される電力が一定でない場合や、大きな電力が消費される場合、減衰波形の波形減衰指標はそれらの消費電力の変動の影響を受ける。よって、それを排除するために、RX401で動作するソフトウェアアプリケーションの動作を制限・停止する、RX401が有するハードウェア機能ブロックを低消費電力モードにする、又は動作停止モードにする等を行う。これにより、RX401は自身が消費する電力を制御する。そのような状態で観測した波形の波形減衰指標を基に異物検出を行うことで、精度の高い異物検出が可能となる。
また、TX402は、RX401から実行要求パケット(コマンド)を受信したら、準備期間中に、スイッチ部108をONにして短絡する。すなわち、TX402は、送電アンテナ105、共振コンデンサ107、及びスイッチ部108で形成される閉ループに電流が流れる状態にしてもよい。これにより、電源部102、送電部103、及び通信部104の影響を排除することが可能になる。あるいは、送電アンテナと送電部の間にスイッチ(不図示)を設け、上記準備期間中に当該スイッチを切断することで電源部102、送電部103、及び通信部104の影響を排除することが可能になる。
[送電アンテナと受電アンテナの第一の結合状態を示す指標の測定方法]
無線電力伝送は、送電アンテナ105と受電アンテナ205を、電磁結合させて送電を行う。すなわち、送電アンテナ105に交流電流を流し、受電アンテナ205を貫く磁束を変化させることによって受電アンテナ205に電圧を誘起して送電を行う。送電アンテナ105と受電アンテナ205の結合状態を表す指標として、結合係数がある。例えば、送電アンテナで発生した磁束の全て(100%)が受電アンテナ205を貫く時、結合係数kは「k=1」となる。また、例えば送電アンテナ105で発生した磁束の70%が受電アンテナ205を貫く時、結合係数kは「k=0.7」となる。この場合、送電アンテナ105で発生した残り(30%)の磁束は漏れ磁束(漏洩磁束)となり、これは送電アンテナ105で発生した磁束のうち、受電アンテナ205を貫かなかった磁束である。つまり、結合状態が良好であり、結合係数の値が大きい時、TX402からRX401に送電される電力の伝送効率は高くなる。一方、結合状態が悪く、結合係数の値が小さい特、TX402からRX401に送電される電力の伝送効率は低くなる。
無線電力伝送は、送電アンテナ105と受電アンテナ205を、電磁結合させて送電を行う。すなわち、送電アンテナ105に交流電流を流し、受電アンテナ205を貫く磁束を変化させることによって受電アンテナ205に電圧を誘起して送電を行う。送電アンテナ105と受電アンテナ205の結合状態を表す指標として、結合係数がある。例えば、送電アンテナで発生した磁束の全て(100%)が受電アンテナ205を貫く時、結合係数kは「k=1」となる。また、例えば送電アンテナ105で発生した磁束の70%が受電アンテナ205を貫く時、結合係数kは「k=0.7」となる。この場合、送電アンテナ105で発生した残り(30%)の磁束は漏れ磁束(漏洩磁束)となり、これは送電アンテナ105で発生した磁束のうち、受電アンテナ205を貫かなかった磁束である。つまり、結合状態が良好であり、結合係数の値が大きい時、TX402からRX401に送電される電力の伝送効率は高くなる。一方、結合状態が悪く、結合係数の値が小さい特、TX402からRX401に送電される電力の伝送効率は低くなる。
結合状態が悪くなる(結合係数が低くなる)要因としては、送電アンテナ105と受電アンテナ205間に異物の混入や、送電アンテナ105と受電アンテナ205の位置ずれが考えられる。送電アンテナ105と受電アンテナ205間に異物が混入すると、異物において発熱が発生する可能性がある。また、送電アンテナ105の受電アンテナ205の位置ずれが発生すると、上述したように漏れ磁束(漏洩磁束)が多くなるため、周囲に大きなノイズを発生させる可能性がある。よって、結合状態が悪い(結合係数が低い)ことを検出し、適切に制御することが求められる。本実施形態では、TX402とRX401が、上述した送電アンテナ105と受電アンテナ205間の結合状態(結合係数を含む)の測定を実施してもよい。
図16には、送電アンテナ105の等価回路と受電アンテナ205の等価回路が示されている。この場合、送電アンテナ105と受電アンテナ205間の結合状態を表す結合係数kは、以下の式で求められる。
よって、例えばTX402が結合係数を算出する場合には、RX401は、測定した受電アンテナ205にかかる受電電圧V2と、予め保持している受電アンテナ205の自己インダクタンスL2の値を、TX402に通知する。そして、TX402は、測定した送電アンテナ105にかかる送電電圧V1と、予め保持している送電アンテナ105の自己インダクタンスL1の値と、V2とL2の値を用いて、kを算出することが可能となる。あるいは、RX401は、V1、L1、L2のすべて、あるいはいずれかを用いて算出される定数をTX402に通知し、TX402はこの定数とV2とを用いてkを算出してもよい。
一方、例えば、RX401が結合係数を算出する場合には、TX402は、測定した送電アンテナ105にかかる送電電圧V1と、予め保持している送電アンテナ105の自己インダクタンスL1の値を、RX401に通知する。そして、RX401は、測定した受電アンテナ205にかかる受電電圧V2と、予め保持している受電アンテナ205の自己インダクタンスL2の値と、V1とL1の値を用いて、kを算出することが可能となる。あるいは、TX402はV2、L1、L2のすべて、あるいはいずれかを用いて算出される定数をRX401に通知し、RX401はこの定数とV1とを用いてkを算出してもよい。
なお、上述した送電アンテナ105にかかる送電電圧V1は、TX402が実際に測定してもよいし、TX402が送電する送電電力の設定値から送電電圧を算出してもよいし、あるいは送電時の送電電圧設定値としてもよい。また、送電部103が含む回路(例えばインバーター)にかかる送電電圧(V3とする)と、共振コンデンサ211の両端にかかる電圧から送電アンテナ105にかかる送電電圧V1を求めてもよい。この場合の送電部103が含む回路(例えばインバーター)にかかる送電電圧(V3とする)も、TX402が、送電する送電電力の設定値から算出してもよい。
また、TX402あるいはRX401が上述の測定を実施する際には、RX401は、受電アンテナ205と共振コンデンサ211の間に存在するスイッチ(不図示)をOFFにして、受電アンテナ205の端子が開放状態になるように制御してもよい。これにより、図16で示すように受電アンテナの両端が開放状態にすることが可能となる。これにより、上述の測定を実施するにあたり、共振コンデンサ211、受電部203、充電部206、バッテリ207の影響を受けることが無くなるため、より高精度に送電アンテナと受電アンテナの結合状態(結合係数)を測定することが可能となる。
また、TX402あるいはRX401が上述の測定を実施する際には、RX401の負荷が、軽負荷状態(Light Loadの状態)になるように制御してもよい。あるいは、RX401の負荷が負荷接続状態(Connected Loadの状態)になるように制御してもよい。このようにすることで、RX401の負荷の状態を一定にすることでより高精度に送電アンテナと受電アンテナの結合状態(結合係数)を測定することが可能となる。
以上では、送電アンテナ105と受電アンテナ205の結合状態を表す指標として、「結合係数」を用いた。しかし、送電アンテナ105と受電アンテナ205の結合状態を表す指標は、「結合係数」のみならず、結合状態を表す値は複数存在する。これらの送電アンテナ105と受電アンテナ205の結合状態を表す値のことを、本実施形態では、「結合状態指標」と呼ぶ。例えば、上述したような「結合係数」は「結合状態指標」に含まれる。結合状態指標はいずれも、送電アンテナ105と受電アンテナ205の結合状態に対応する値となる。結合係数以外の、その他の結合状態指標を用いる場合も同様に本実施形態の内容を適用できる。
例えば、送電アンテナ105と受電アンテナ205の結合状態を表す結合状態指標は、以下の指数でもよい。すなわち、送電部103が含む回路(例えばインバーター)にかかる送電電圧(V3とする)と、受電部203が含む回路(例えば整流器)にかかる受電電圧(V4とする)とを用いて算出される指数でもよい。あるいは、結合状態指標は、受電部203が含む回路(例えば整流器)が出力する出力電圧(V5とする)を用いて算出でもよい。この出力電圧V5は、負荷(充電部、バッテリー)に印加される電圧である。この場合、TX402が送電電圧V3をRX401に通知することで、RX401は送電アンテナ105と受電アンテナ205の結合状態指標を算出することが可能となる。また、TX402は送電アンテナ105の電気特性を含む(例えばL1)定数をRX401に通知し、それに基づいてRX401は送電アンテナ105と受電アンテナ205の結合状態指標を算出してもよい。
また、RX401が受電電圧V4あるいは出力電圧V5をTX402に通知することで、TX402が送電アンテナ105と受電アンテナ205の結合状態指標を算出してもよい。この場合、RX401は受電アンテナ105の電気特性を含む(例えばL2)定数をTX402に通知し、それに基づいてTX402は送電アンテナ105と受電アンテナ205の結合状態指標を算出してもよい。
なお、上述したように、TX402とRX401は、各電圧値や、自己インダクタンス値、あるいは送電アンテナの電気特性(例えばL1)を含む定数、受電アンテナの電気特性(例えばL2)を含む定数の情報のやり取りを行う。これら電圧値の測定のタイミングや、各情報のやり取りのタイミングについて、以下述べる。
まず、各電圧値の測定タイミングとしては、Pingフェーズに実行してもよい。Pingフェーズでは、TX402はRX401に対してDigital Pingを送信する。そして、TX402およびRX401は、上述したV1~V5のいずれかの値を測定し、メモリ106あるいはメモリ208に保持する。TX402は、RX401から通知されたV2、V4、V5いずれかの電圧値の情報が入った所定パケットを受信し、その情報をメモリに記録する。
所定パケットには、RX401の受電電圧だけでなく、受電電力を含んでもよい。また、所定パケットには、L1、L2の自己インダクタンス値、あるいは送電アンテナの電気特性を含む(例えばL1)定数、受電アンテナの電気特性を含む(例えばL2)定数の情報を含めてもよい。所定パケットとしては、Signal Strength Packetを使用できる。なお、Signal Strength Packetは、別のSignal Strength PacketでRX401の受電電力をTX402に通知してもよい。また、所定パケットは、I&Cフェーズにおける、Identification PacketまたはExtended Identification PacketまたはConfiguration Packetであってもよい。また、所定パケットは、CalibrationフェーズやPower Transferフェーズにおける、Received Power Packet(mode1)であってもよい。
また、所定パケットは、Received Power Packet(mode2)、Received Power Packet(mode0)であってもよい。
以上は、TX402がDigital Ping送信時に発生する電圧値を用いる場合について述べたが、Selectionフェーズにおける、TX402がAnalog Ping送信時に発生するV1~V5のいずれかの各電圧値を用いてもよい。また、TX402あるいはRX401が上述の測定を実施する際には、RX401は共振コンデンサ211と受電部203の間にあるスイッチ210をON(短絡)にする。そして、受電アンテナ205と共振コンデンサ211で構成される回路が閉回路になるように制御してもよい。これにより、上述の測定を実施するにあたり、受電部203、充電部206、バッテリ207の影響を受けることが無くなるため、より高精度に送電アンテナ105と受電アンテナ205の結合状態指数を測定することが可能となる。
[送電アンテナと受電アンテナの第二の結合状態を示す指標の測定方法]
以下、送電アンテナ105と受電アンテナ205の結合状態を示す別の指標の測定方法について述べる。図17には、送電アンテナ105と受電アンテナ205がある場合、送電アンテナ105と受電アンテナ205間の結合状態を表す結合係数kは、以下の式で求められる。
以下、送電アンテナ105と受電アンテナ205の結合状態を示す別の指標の測定方法について述べる。図17には、送電アンテナ105と受電アンテナ205がある場合、送電アンテナ105と受電アンテナ205間の結合状態を表す結合係数kは、以下の式で求められる。
ここで、Lscは、受電アンテナ205の両端を短絡させた場合の、送電アンテナ105のインダンクタンス値である。これは、例えば共振コンデンサ211と受電部203の間にあるスイッチ210をON状態(短絡)にした状態で、送電アンテナ105のインダクタンス値を測定することで、Lscを測定することができる。このとき、共振コンデンサ211と受電部203の間に直列にスイッチ(不図示)を設け、スイッチをOFF状態(開放)としてもよい。これにより、受電部203、充電部206、バッテリ207の影響を受けることが無くなるため、より高精度にLscを測定することが可能となる。送電アンテナ105のインダクタンス値Lscの測定は、送電アンテナ105に入力される入力電圧(V6)と、送電アンテナ105に流れる電流(I1)から求めることができる。また、Lopenは、受電アンテナ205の両端を開放させた場合の、送電アンテナ105のインダンクタンス値である。これは、例えば共振コンデンサ211と受電部203の間に直列にスイッチ(不図示)を設け、スイッチをOFF状態(開放状態)にする。そして、RX401は共振コンデンサ211と受電部203の間にあるスイッチ210をOFF(開放)にした状態で、送電アンテナ105のインダクタンス値を測定することで、Lopenを測定することができる。送電アンテナ105のインダクタンス値Lopenの測定は、送電アンテナ105に入力される入力電圧(V7)と、送電アンテナ105に流れる電流(I2)から求めることができる。つまり、送電アンテナ105と受電アンテナ205の結合状態指標(結合係数)は、受電アンテナ205の両端を短絡にした場合と、開放にした場合それぞれの、送電アンテナ105に入力される入力電圧と、送電アンテナ105を流れる電流により求められる。
また、TX402は、送電部103が含む回路(例えばインバーター)にかかる送電電圧と、送電部103が含む回路(例えばインバーター)に流れる電流を基に送電アンテナ105と受電アンテナ205の結合状態を表す指標を算出してもよい。つまり、図8に記載の送電アンテナ105と受電アンテナ205の結合状態を表す指標を算出する際に用いる上述した入力電圧V6あるいはV7は、送電部103が含む回路(例えばインバーター)にかかる送電電圧であってもよい。また、V6あるいはV7は、送電アンテナ105にかかる電圧であってもよいし、送電アンテナ105と共振コンデンサから成る直列共振回路の両端子にかかる電圧であってもよい。また、送電部103が含む回路(例えばインバーター)にかかる送電電圧と、共振コンデンサ211の両端にかかる電圧を測定し、その結果から送電アンテナにかかる電圧を算出してもよい。つまり、送電部103が含む回路(例えばインバーター)にかかる送電電圧と、共振コンデンサ211の両端にかかる電圧の測定結果から、送電アンテナ105と受電アンテナ205の結合状態指標を求めてもよい。また、この場合の送電部103が含む回路(例えばインバーター)にかかる送電電圧も、TX402が送電する送電電力の設定値から送電電圧を算出してもよい。
また、送電アンテナ105と受電アンテナ205の結合状態を表す指標を算出する際に用いる、図17に記載の電流I1あるいはI2は、以下の電流でもよい。すなわち、送電部103が含む回路(例えばインバーター)に流れる電流であってもよいし、送電アンテナ105に流れる電流であってもよい。また、図17に記載の、受電アンテナの「OPEN」および「SHORT」の状態は、制御部201に制御される上述したスイッチで実現されてもよいし、受電部203で実現されてもよい。あるいは、「SHORT」の状態は、上述したLight Loadの状態(軽負荷状態)であってもよい。
本測定法では、TX402が入力電圧V6、V7および電流I1、I2を測定することによって、TX402が、結合状態を表す指標を算出することが可能である。つまり、RX401が測定する電圧値や、の受電アンテナ205のインダクタンス値等は必要なく、RX401からTX402に対してそれらの情報の通知は不要である。ただし、TX402が入力電圧V6および電流I1を測定するときは、RX401は受電アンテナ205が含まれる回路の両端子をOPEN(開放)にする必要がある。また、TX402が入力電圧V7および電流I2を測定する場合は、RX401は受電アンテナ205が含まれる回路の両端子をSHORT(短絡)にする必要がある。つまり、TX402が入力電圧又は電流を測定するタイミングに応じて、RX401は受電アンテナ205が含まれる回路の両端子をOPEN(開放)あるいはSHORT(短絡)になるように、適切に制御する。このタイミングは、TX402が決定してRX401に通知してもよいし、RX401が決定してTX402に通知してもよい。通知方法は、TX402が有する通信部104と、RX401が有する通信部204の間で行うWPC規格に基づく通信によって実施される。あるいは、WPC規格とは異なる規格による通信(例えば、無線LAN、Bluetooth(登録商標) Low Energy(BLE)、NFC(Near Field Communication)等)によって実施されてもよい。
また、TX402が電圧値V6、V7および電流値I1、I2を測定するタイミングとしては、Pingフェーズに実行してもよい。Pingフェーズでは、TX402はRX401に対してDigital Pingを送信する。よって、Digital Ping送信時に発生するV6、V7のいずれかの電圧値を測定する。また、Digital Ping送信時に発生するI1、I2のいずれかの電流値を測定する。Pingフェーズにおいて、TX402は、上述したV6、V7、I1、I2のいずれかの値を測定し、メモリ106に保持し、結合係数を算出する。
以上は、TX402がDigital Ping送信時に発生する電圧値、電流値を用いる場合について述べたが、TX402がAnalog Ping送信時に発生するV6、V7、I1、I2のいずれかの電圧値、電流値を用いてもよい。
以下において「送電アンテナと受電アンテナの結合状態を示す指標の測定方法」と記載した場合には、上述した2つの測定方法のいずれも適用可能であることを意味する。すなわち、この場合には、「送電アンテナと受電アンテナの第一の結合状態を示す指標の測定方法」および「送電アンテナと受電アンテナの第二の結合状態を示す指標の測定方法」のいずれも適用可能である。
[送電アンテナと受電アンテナの結合状態を示す指標を用いた状態異常検出の閾値の設定方法]
送電アンテナ105と受電アンテナ205間の異物検出や、送電アンテナと受電アンテナの位置ずれの検出のような状態異常検出を行う方法を述べた。以下、「送電アンテナと受電アンテナの結合状態を示す指標の測定方法」を基に、状態異常の有無を判定するために用いる、閾値の設定方法について述べる。
送電アンテナ105と受電アンテナ205間の異物検出や、送電アンテナと受電アンテナの位置ずれの検出のような状態異常検出を行う方法を述べた。以下、「送電アンテナと受電アンテナの結合状態を示す指標の測定方法」を基に、状態異常の有無を判定するために用いる、閾値の設定方法について述べる。
まず、一つ目の閾値設定方法について述べる。送電アンテナ105と受電アンテナ205の間の状態異常を検出するために用いられる結合状態指標と比較する閾値は、状態異常が無い状態での結合状態指標を用いることができる。例えば、試験用の送電装置にRX401が載置され、かつ、試験用の送電装置の送電アンテナと受電アンテナ205間の状態異常が無い場合の、送電アンテナと受電アンテナ205の結合状態指標を閾値とすることができる。つまり、事前に測定された結合状態を示す指標をRX401はメモリに保持しており、RX401は結合状態指標をTX402に通知することで、TX402は結合状態指標を閾値とすることができる。この閾値となる結合状態指標は、RX401がTX402に対して、WPC規格で規定されるFOD Status Packet内に含めて送信してもよい。
次に、二つ目の閾値設定方法について述べる。この場合、状態異常が無い状態において測定した結合状態指標を閾値とする。すなわち、送電アンテナ105および受電アンテナ205の間に状態異常が無い状態において、TX402とRX401が、上述した「送電アンテナと受電アンテナの結合状態を示す指標の測定方法」を用いて測定した結合状態指標を閾値とする。この状態異常が無い状態を確認する方法としては、上述したPower Loss(パワーロス)法による異物検出や、Q値計測法等がある。つまり、状態異常が無い状態を確認するために、「送電アンテナと受電アンテナの結合状態の指標を測定方法」以外の「送電アンテナおよび受電アンテナの間の状態異常を検出する手段」を実行する。そして、その結果、「状態異常無し」と判定された場合に、「送電アンテナと受電アンテナの結合状態を示す指標の測定方法」を用いて結合状態指標を測定し、その測定結果を閾値とする。
たとえば、WPC規格ではNegotiationフェーズまたはRenegotiationフェーズに、Q値計測法を用いた異物検出処理を実行する。このQ値計測法による異物検出処理の結果、「異物無し」と判定された場合、NegotiationフェーズまたはRenegotiationフェーズ以降に「送電アンテナと受電アンテナの結合状態を示す指標の測定方法」を用いて結合状態指標を測定する。そして、その測定結果を閾値とすることで、適切な閾値を設定することが可能となる。また、Power Loss(パワーロス)法による異物検出処理は、Power Transferフェーズ中に実行されてもよい。つまり、Power Transferフェーズ中にPower Loss(パワーロス)法を実行した後に、「送電アンテナと受電アンテナの結合状態を示す指標の測定方法」を用いて結合状態指標を測定し、その測定結果を閾値としてもよい。あるいは、Selectionフェーズや、PingフェーズにQ-Factor等を用いて異物検出処理を実行してもよい。この場合には、それら異物検出処理を実行したフェーズ以降に「送電アンテナと受電アンテナの結合状態を示す指標の測定方法」を用いて結合状態指標を測定し、その測定結果を閾値としてもよい。
次に、三つ目の閾値設定方法について述べる。図18は、この閾値の設定方法を説明するための図である。以下は、上述した「送電アンテナと受電アンテナの第一の結合状態を示す指標の測定方法」での結合状態指標算出に、受電部203が含む回路(例えば整流器)にかかる受電電圧V4あるいは、その回路が出力する出力電圧V5を用いる場合の例である。この場合、受電部203には充電部206、バッテリ207の負荷が接続されるため、この負荷の状態によって、算出される結合状態指標は変化する。よって、負荷の状態によって状態異常の有無を判定するための送電アンテナ105と受電アンテナ205間の結合状態(結合係数を含む)の閾値を設定する。その方法について、以下述べる。まず、RX401は、TX402から送電があった場合に、RX401の負荷に電力が供給されない、あるいはとても小さな電力しか供給されないような状態になるように、RX401の負荷が軽負荷状態になるように制御する。この時のTX402の送電電力をPt1とする。そして、TX402とRX402は、その状態で上述したTX402側の入力電圧およびRX401側の受電電圧の測定を実施し、入力電圧と受電電圧の情報のやり取りを行い、TX402あるいはRX401は結合状態指標を算出する。この時の結合状態指標をk1とする。この時、TX402は、TX402が送電している送電電力Pt1を認識しており、送電電力Pt1と結合状態指標k1とを関連付けるキャリブレーションポイント1800をメモリに記憶しておく。次に、RX401は、TX402から送電があった場合にRX401の負荷に最大電力が供給される、あるいは所定の閾値以上の電力が供給される状態になるように、RX401の負荷が負荷接続状態になるように制御する。この場合のTX402の送電電力をPt2とする。そして、TX402は、その状態で上述したTX402側の入力電圧およびRX401側の受電電圧の測定を実施し、TX402あるいはRX401は入力電圧と受電電圧の情報のやり取りを行い、TX402あるいはRX401は結合状態指標を算出する。この時、TX402は、送電電力Pt2と結合状態指標k2とを関連づけるキャリブレーションポイント1801をメモリに記憶しておく。続いて、TX402は、キャリブレーションポイント1800とキャリブレーションポイント1801との間を直線補間し、直線1802を作成する。直線1802は、TX402とRX401の周辺に状態異常がない状態における送電電力と結合状態指標との関係を示している。よって、TX402は直線1802から、TX402とRX401の周辺に状態異常がない状態における、送電電力値毎の結合状態指標を推定することができる。例えば、送電電力値がPt3の場合は、送電電力値Pt3に対応する直線1802上の点1803から、結合状態指標はk3であると推定することができる。そして、上記の推定結果を基に、TX402は、送電電力値毎の、状態異常の有無の判定に用いる閾値を算出することができる。例えば、ある送電電力値における状態異常無しの場合の結合状態指標の推定結果より所定値(測定誤差に対応する値)だけ大きい結合状態指標を、異物有無の判定の閾値として設定してもよい。TX402が送電電力値と結合状態指標との組み合わせを取得するためにTX402とRX401とが行うキャリブレーション処理を、以下では「結合状態測定法のCalibration処理(CAL処理)」と呼ぶ。なお、RX401は、負荷に対して電力が供給されない/軽負荷の状態となるような制御と、負荷接続状態となるような制御を、それぞれTX402に制御を行うことを通知したあとに行ってもよい。また、当該2つの制御はいずれが先に行われてもよい。なお、本実施形態で述べた、負荷毎(送電電力値毎)の状態異常有無の判定に用いる閾値を算出するための動作は、Calibrationフェーズにおいて行われてもよい。上述したように、Calibrationフェーズでは、TX402は、Power Loss法による異物検出を行う際に必要となるデータを取得する。その際、TX402は、RX401の負荷状態が軽負荷状態の場合と、負荷接続状態の場合における、電力損失に関するデータを取得する。
そこで、図18におけるキャリブレーションポイント1800とキャリブレーションポイント1801の測定を、Calibrationフェーズにおける軽負荷状態と負荷接続状態の際に電力損失の測定と一緒に行ってもよい。すなわち、TX402は、RX401から第1基準受電電力情報を受信した際に、Calibrationフェーズで行うべき所定の処理に加えて、キャリブレーションポイント1800の測定を行う。ここで、第1基準受電電力情報は、WPC規格で規定されるReceived Power Packet(mode1)であるが、他のメッセージが用いられてもよい。また、TX402は、RX401から第2基準受電電力情報を受信した際に、Calibrationフェーズで行うべき所定の処理に加えて、キャリブレーションポイント1801の測定を行う。
ここで第2基準受電電力情報は、WPC規格で規定されるReceived Power Packet(mode2)であるが、他のメッセージが用いられてもよい。よって、キャリブレーションポイント1800とキャリブレーションポイント1801の測定を行う期間を別途設ける必要がなくなるため、より短時間でキャリブレーションポイント1800とキャリブレーションポイント1801の測定を行うことができる。以上が三つ目の閾値設定方法の説明である。
四つ目の閾値設定方法について述べる。四つ目の閾値設定方法は、TX402あるいはRX401は、所定の範囲内の値を有する結合状態指標に対して、予め閾値を設定する方法である。たとえば、結合状態指標を「結合係数」とする場合、結合係数kは上述した通り、0から1の範囲内の値になる。よって、TX402あるいはRX401は、たとえば、「0≦k<0.3は状態異常有り」、「0.3≦k<0.6は状態異常の可能性有り」、「0.6≦k≦1は状態異常無し」と判定する。具体的には、予め結合係数kとその判定条件をメモリに保持しておき、それに基づいて判定を行うようにする。以上が四つ目の閾値設定方法の説明である。
また「送電アンテナと受電アンテナの結合状態を用いた状態異常検出閾値の設定」においても、同様に閾値を設定してもよい。つまり、上述した、測定あるいは受信した情報に基づいて算出された「結合状態指標」より所定値(測定誤差に対応する値)だけ大きい、あるいは小さい波形減衰率を、異物有無の判定の閾値として設定してもよい。また、閾値は段階的に複数の閾値を有してもよい。そして、第一の閾値の場合は「状態異常有り」とし、第二の閾値の場合は「状態異常の可能性有り」とし、第三の閾値の場合は「状態異常無し」のように設定してもよい。
[異物検出方法として波形減衰法を用いた場合の各期間の設定方法]
以下では、本実施形態における波形減衰法における各期間の設定方法と、各期間の適切な時間長を決定する方法の例について説明する。
以下では、本実施形態における波形減衰法における各期間の設定方法と、各期間の適切な時間長を決定する方法の例について説明する。
準備期間の決定方法について述べる。本実施形態では、準備期間は、TX402が予め決められた所定の値(時間長)を設定するものとする。しかしこれに限定されず、例えば、TX402が自身の状態に応じて所定の値(時間)を決定して、それをRX401に通知してもよい。あるいはRX401がRX401の状態に応じて所定の値(時間)を決定して、それをTX402に通知してもよい。あるいは、TX402とRX401でお互い通信を行い、やり取りをして所定の値(時間)を決定してもよい。あるいは、TX402が決定した最大時間長をRX401に通知し、またRX401が決定した最小時間長をTX402通知し、TX402とRX401で設定した範囲内の値(時間長)で準備期間をRX401が決定し、TX402に通知してもよい。また、このTX402とRX401の関係は逆であってもよい。準備期間を適切な時間の長さに設定することによって、送電電力制御期間の波形が乱れることを防止することが可能となる。
次に、送電電力制御期間の決定方法について述べる。本実施形態においては、送電電力制御期間は、RX401とTX402との間で交渉して決定されるものとする。交渉の方法は、例えば以下の方法である。すなわち、TX402が送電電力制御期間として設定可能な最小の時間長を決定してそれをRX401に通知する。またRX401は、送電電力制御期間として設定可能な最大の時間長を決定してそれをTX402に通知する。TX402とRX401は、互いに通知した時間長で設定可能な範囲内の時間長を決定し、送電電力制御期間として設定する。この場合、TX402とRX401で設定した範囲のうち、TX402あるいはRX401は最小の時間長を送電電力制御期間として決定するものとする。なお、交渉の内容はこれに限定されない。例えば、TX402とRX401とのうちの一方が、自身が設定可能な時間長の範囲を相手に通知し、通知された側が時間長を決定する構成でもよい。また、TX402が最大の時間長を通知し、RX401が最小の時間長を通知する構成でもよい。また、送電電力制御期間を決定するための情報が、実行要求パケット(例えば、Received Power Packet)に含まれていてもよい。
あるいは、予め決められた所定の値(時間長)が送電電力制御期間として設定されてもよい。あるいはTX402がTX402の状態に応じて所定の値(時間長)を決定して、それをRX401に通知してもよい。あるいはRX401がRX401の状態に応じて所定の値(時間)を決定して、それをTX402に通知してもよい。あるいはTX402とRX401で設定した範囲のうち、TX402あるいはRX401は最大の時間を送電電力制御期間と決定してもよい。このようにすることで、送電波形の波形減衰状態を長時間観測できるため、高精度な異物検出が可能になる。
また、TX402から送電される送電電力と、送電電力制御期間の関係について述べる。TX402あるいはRX401は、上述した方法に加えて、TX402が送電する送電電力が小さい時よりも大きい時の方が、送電電力制御期間が短くなるように決定する。送電電力制御期間を経て送電を再開すると、送電波形は送電を再開したタイミングで送電波形にリンギングが発生する。そして、送電再開直前の電力と、送電再開時の送電電力との高低差が大きければ大きいほど、大きなリンギングが発生する。よって、リンギングを小さくするためには、送電再開直前の電力と、送電再開時の送電電力との高低差を小さくすることが必要になる。これを実現するために、送電電力制御期間を短くする。これにより、送電波形減衰が少ない状態で送電が再開されるので、結果として、送電再開直前の電力と、送電再開時の送電電力との高低差が小さくなり、リンギングを抑制することが可能となる。同様に、送電電力が大きければ大きいほど、送電電力制御期間を短くすることで、送電再開直前の電力と、送電再開時の送電電力との高低差を小さくし、リンギングを抑制することが可能となる。
また、上述では、リンギングを抑制するために、送電電力が大きければ大きいほど、送電電力制御期間を短くすることについて説明した。一方で、波形減衰法における波形減衰指標の測定の精度を優先する場合は、送電電力が大きいほど、送電電力制御期間が長くなるようにしてもよい。例えば、送電電力が大きいほど、異物が存在する場合における危険性が高まるため、高精度な異物検出を求められる。したがって、送電電力が所定の値よりも大きい場合は、送電電力制御期間をより長くして減衰状態を長時間観測する。これにより、減衰状態の測定の精度があがるため減衰指標の精度も向上する。このように、波形減衰指標の測定の精度を優先する場合として、送電電力が所定の値よりも大きい場合は、小さい時よりも送電電力制御期間を長くする。なお、送電電力が大きいほど、送電電力制御期間を長くする構成であってもよい。また、送電電力の大きさに応じて、送電電力制御期間を長くするか短くするかを、ユーザによる指定などに基づいて決定する構成であってもよい。以上のように、TX402及びRX401は、送電電力の大きさに基づいて、送電電力制御期間の長さを決定することが可能である。
なお、上述では、TX402がRX401に対して送電する送電電力の大きさに基づいて、送電電力制御期間の長さを決定する場合について述べた。しかし、それに限らず、上述のTX402が送電する送電電力は、GP、MP、PPに置き換えてもよい。すなわち、TX402とRX401との間で交渉を行うことにより決定される送電電力に関する設定値の大きさに基づいて、送電電力制御期間の長さを決定してもよい。あるいは、RX401がTX402に送信する、Received Power Packet(mode0)に格納される情報に基づいて、送電電力制御期間の長さを決定してもよい。また、送電電力制御期間の長さは、Received Power Packet(mode1)やReceived Power Packet(mode2)に格納される情報に基づいて決定されてもよい。これらのReceived Power Packetには、RX401がTX402から受電した電力の大きさを示す受電電力値情報が格納されている。また、TX402が送電する送電電力は、この受電電力値情報に置き換えてもよい。
次に、TX402の送電アンテナ105とRX401の受電アンテナ205間の結合状態と、送電電力制御期間の関係について述べる。TX402の送電アンテナ105とRX401の受電アンテナ205間の結合状態指標は、例えば、「送電アンテナと受電アンテナの結合状態を示す指標の測定方法」によって測定可能である。あるいは、その結合状態指標は、その他の送電アンテナと受電アンテナの結合状態測定方法によって測定を行ってもよい。
TX402あるいはRX401は、上述した方法に加えて、送電アンテナ105と受電アンテナ205の結合状態が良好な時よりも悪い時の方が、送電電力制御期間が長くなるように決定する。ここで、「結合状態が良好な時」とは、例えば上述のように、測定した結合係数と所定の閾値を比較して「状態異常無し」と判定された場合である。また、「結合状態が悪い時」とは、例えば上述のように、測定した結合係数と所定の閾値を比較して「状態異常の可能性有り」あるいは「状態異常有り」と判定された場合である。
結合状態が悪いほど、送電アンテナ105と受電アンテナ205間に異物が混入している可能性も考えられるため、高精度な異物検出を求められる。したがって、結合状態が所定の値よりも悪い場合は、送電電力制御期間をより長くして減衰状態を長時間観測する。これにより、減衰状態の測定の精度が上がるため減衰指標の精度も向上する。このように、波形減衰指標の測定の精度を優先する場合として、結合状態が所定の値よりも悪い場合は、良好な時よりも送電電力制御期間を長くする。なお、結合状態が悪いほど、送電電力制御期間を長くする構成であってもよい。
また、上述では、波形減衰指標の測定の精度を向上させるために、結合状態が悪ければ悪いほど、送電電力制御期間を長くすることについて説明した。一方で、送電効率を優先する場合は、結合状態が悪ければ悪いほど、送電電力制御期間が短くなるようにしてもよい。結合状態が悪いほど、送電効率は低下する。したがって、結合状態が悪い場合は、送電電力制御期間をより短くして送電可能な期間を長く確保する。これにより、送電効率が向上する。このように、送電効率を優先する場合として、結合状態が所定の値よりも悪い場合は、良好な時よりも送電電力制御期間を短くする。なお、結合状態が悪いほど、送電電力制御期間を短くする構成であってもよい。また、上述したTX402の送電アンテナ105とRX401の受電アンテナ205間の結合状態は、TX402が送電を開始する前に測定されてもよいし、TX402が送電を開始した後に所定のタイミングで複数回測定されてもよい。TX402が送電を開始した後に所定のタイミングで測定を複数回実施する場合には、それぞれの測定結果に基づいて、送電電力制御期間を変更してもよい。例えば、TX402が送電を開始した後に所定のタイミングで測定を3回実施し、測定した結合状態の値がすべて異なる場合、送電電力制御期間は3回変更されることになる。
また、結合状態の状態に応じて、送電電力制御期間を長くするか短くするかを、ユーザによる指定などに基づいて決定する構成であってもよい。以上のように、TX402及びRX401は、結合状態に基づいて、送電電力制御期間の長さを決定することが可能である。
次に、TX402の送電アンテナ105からRX401の受電アンテナ205に対して送電のために放射される電磁波の周波数と、送電電力制御期間の関係について述べる。TX402あるいはRX401は、上述した方法に加えて、送電アンテナ105からRX401の受電アンテナ205に対して送電のために放射される電磁波の周波数が高い時よりも周波数が低い時の方が、送電電力制御期間が長くなるように決定する。ここで、送電のために放射される電磁波の周波数とは、送電期間中に送電アンテナ105からRX401の受電アンテナ205に対して送電のために放射される電磁波の周波数である。
一般的に、電磁波の周波数は高ければ高いほど、損失は大きくなる。そのため、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数が高いほど、送電電力制御期間中の電磁波の減衰率は大きくなり、急峻に減衰する。一方、電磁波の周波数が低いほど、送電電力制御期間中の電磁波の減衰率は小さくなり、緩やかに減衰する。また、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数が高いほど、送電電力制御期間中の電磁波の波長は短くなり、より短い期間で減衰率を算出することが可能となる。一方、電磁波の周波数が低いほど、送電電力制御期間中の電磁波の波長は長くなり、減衰率を算出するにはより長い期間を要する。したがって、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数が低いほど、送電電力制御期間をより長くして減衰状態を長時間観測する。これにより、減衰状態の測定の精度が上がるため減衰指標の精度も向上する。このように、波形減衰指標の測定の精度を向上させるために、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数が所定の値よりも低い場合は、周波数が高い時よりも送電電力制御期間を長くする。なお、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数が低いほど、送電電力制御期間を長くする構成であってもよい。
また、上述では、波形減衰指標の測定の精度を向上させるために、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数が低ければ低いほど、送電電力制御期間を長くすることについて説明した。一方で、送電効率を優先する場合は、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数が低ければ低いほど、送電電力制御期間が短くなるようにしてもよい。送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数が低ければ低いほど、電磁波の波形は安定する。一方、電磁波の周波数が高ければ高いほど、電磁波は送電アンテナ105周辺の物体等の影響を受けやすくなり、電磁波の波形が不安定になる虞がある。したがって、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数が高い場合は、送電電力制御期間をより長くして減衰状態を長時間観測する。これにより、減衰状態の測定の精度が上がるため減衰指標の精度も向上する。このように、波形減衰指標の測定の精度を向上させるために、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数が所定の値よりも高い場合は、周波数が高い時よりも送電電力制御期間を長くする。なお、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数が高いほど、送電電力制御期間を長くする構成であってもよい。
また、上述したように、例えばWPC規格で送電のために使用される電磁波の周波数は、85kHzから205kHzの間の周波数である。上述した送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数は、85kHzから205kHzの間で変化する場合、それに応じて送電電力制御期間を制御してもよい。あるいは、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数が、例えば85kHzから205kHzのような、第一の所定の周波数帯域内である場合には送電電力制御期間を第一の送電電力制御期間に設定する。そして、第一の所定の周波数帯域とは異なる第二の所定の周波数帯域内である場合には送電電力制御期間を第一の送電電力制御期間とは異なる第二の送電電力制御期間に設定するようにしてもよい。
また、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数に応じて、送電電力制御期間を長くするか短くするかを、ユーザによる指定などに基づいて決定する構成であってもよい。以上のように、TX402及びRX401は、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数に基づいて、送電電力制御期間の長さを決定することが可能である。
次に、通信禁止期間の決定方法について述べる。通信禁止期間の目的は、送電再開後は送電波形にリンギングが発生するため、リンギング発生状態においては通信を行わないようにすることで、安定した通信を実現することである。本実施形態においては、通信禁止期間は、RX401により決定され、TX402に通知されるものとする。しかしこれに限定されず、例えば、TX402がTX402の状態に応じて所定の値(時間)を決定して、それをRX401に通知してもよい。あるいはRX401がRX401の状態に応じて所定の値(時間)を決定して、それをTX402に通知してもよい。あるいは、TX402とRX401でお互い通信を行い、やり取りをして所定の値(時間長)を決定してもよい。
あるいは、TX402が決定した最大時間長をRX401に通知し、またRX401が決定した最小時間長をTX402通知し、TX402とRX401で設定した範囲内の値(時間長)でRX401が通信禁止期間を決定し、TX402に通知してもよい。また、このTX402とRX401の関係は逆であってもよい。この場合、TX402とRX401で設定した範囲のうち、TX402あるいはRX401は最小の時間を通信禁止期間と決定してもよい。あるいはTX402とRX401で設定した範囲のうち、TX402あるいはRX401は最大の時間を通信禁止期間と決定してもよい。また、通信禁止期間を決定するための情報が、実行要求パケット(例えば、Received Power Packet)に含まれていてもよい。
また、TX402から送電される送電電力と、通信禁止期間の関係について述べる。TX402あるいはRX401は、上述した方法に加えて、TX402が送電する送電電力が小さい時よりも大きい時の方が、通信禁止期間が長くなるように決定する。送電電力制御期間を経て送電を再開すると、送電波形は送電を再開したタイミングで送電波形にリンギングが発生する。そして、送電再開時の送電電力の高低差が大きければ大きいほど、大きなリンギングが発生する。つまり、送電電力が大きければ大きいほど大きなリンギングが発生する。したがって、送電電力が大きいほど通信禁止期間を長くすることにより、リンギングが収束、あるいは十分小さくなってから通信を行うことができ、TX402とRX401の間で安定した通信を行うことが可能となる。なお、例えば通信に係る期間をできるだけ短くしたい場合等は、通信禁止期間がより短くなるようにしてもよい。以上のように、TX402及びRX401は、送電電力の大きさに基づいて、通信禁止期間の長さを決定することが可能である。
なお、上述では、TX402がRX401に対して送電する送電電力の大きさに基づいて、通信禁止期間の長さを決定する場合について述べた。しかし、それに限らず、上述のTX402が送電する送電電力は、GP、MP、PPに置き換えてもよい。すなわち、TX402とRX401との間で交渉を行うことにより決定される送電電力に関する設定値の大きさに基づいて、通信禁止期間の長さを決定してもよい。あるいは、RX401がTX402に送信する、Received Power Packet(mode0)に格納される情報に基づいて、通信禁止期間の長さを決定してもよい。また、通信禁止期間の長さは、Received Power Packet(mode1)、及びReceived Power Packet(mode2)に格納される情報に基づいて決定されてもよい。これらのReceived Power Packetには、RX401がTX402から受電した電力の大きさを示す受電電力値情報が格納されている。TX402が送電する送電電力は、この受電電力値情報に置き換えてもよい。また、TX402の送電アンテナ105とRX401の受電アンテナ205間の結合状態と、通信禁止期間の関係について述べる。TX402あるいはRX401は、上述した方法に加えて、送電アンテナと受電アンテナの結合状態が良好な時よりも悪い時の方が、通信禁止期間が長くなるように決定する。結合状態が悪いほど、送電アンテナと受電アンテナ間に異物が混入している可能性も考えられる。異物の混入はTX402とRX401との間の通信に対して、例えば波形のひずみを生じる等の悪影響を及ぼす可能性があるため、TX402とRX401との間の通信にエラーが発生する可能性も高くなる。したがって、結合状態が所定の値よりも悪い場合は、通信禁止期間をより長くする。これにより、送電再開時の送電波形のリンギングが収束、あるいは十分小さくなってから通信を行うことができ、通信のエラーが発生する可能性が低くなる。このように、結合状態が所定の値よりも悪い場合は、良好な時よりも通信禁止期間を長くする。なお、結合状態が悪いほど、通信禁止期間を長くする構成であってもよい。
また、上述では、通信の品質を向上させるために、結合状態が悪ければ悪いほど、通信禁止期間を長くすることについて説明した。一方で、通信品質を向上させるために、結合状態が悪ければ悪いほど、通信禁止期間が短くなるようにしてもよい。結合状態が悪いほど、TX402とRX401との間の通信にエラーが発生する可能性も高くなる。したがって、結合状態が悪い場合は、通信禁止期間をより短くして通信可能な期間を長く確保する。そして、結合状態が良い場合に比べて、TX402とRX401との間の通信はより低速な通信を行う。あるいは、TX402とRX401との間の通信はより大きな変調度(Modulation depth)の通信を行う。つまり、結合状態が悪い場合は、TX402は、より低速な周波数偏移変調を用いて通信データを送信する。あるいは、より大きな変調度(Modulation depth)の周波数偏移変調を用いて通信データを送信する。また、結合状態が悪い場合は、RX401は、より低速な振幅変調あるいは負荷変調を用いて通信データを送信する。あるいは、より大きな変調度(Modulation depth)の振幅変調あるいは負荷変調を用いて通信データを送信する。
これにより、通信エラーが発生する確率を低くすることができ、通信品質が向上する。このように、結合状態が所定の値よりも悪い場合は、良好な時よりも通信禁止期間を短くする。そして、TX402とRX401との間の通信は、良好な時よりも低速な通信、あるいは大きな変調度を用いた通信を行う。なお、結合状態が悪いほど、通信禁止期間を短くし、TX402とRX401との間の通信をより低速な通信、あるいはより大きな変調度を用いた通信をする構成であってもよい。
また上述では、結合状態が悪い場合は、通信禁止期間をより短くして通信可能な期間を長く確保して、かつTX402とRX401との間の通信はより低速な通信、あるいはより大きな変調度を用いた通信を行う場合について述べた。しかし、結合状態が悪い場合は、結合状態が良い場合に比べて、TX402とRX401との間の通信はより低速な通信、あるいはより大きな変調度を用いた通信を行うことのみが行われてもよい。つまり、結合状態が悪い場合は、TX402は、より低速な周波数偏移変調を用いて通信データを送信する。あるいは、より大きな変調度(Modulation depth)の周波数偏移変調を用いて通信データを送信する。また、結合状態が悪い場合は、RX401は、より低速な振幅変調あるいは負荷変調を用いて通信データを送信する。あるいは、より大きな変調度(Modulation depth)の振幅変調あるいは負荷変調を用いて通信データを送信する。これにより、通信エラーが発生する確率を低くすることができ、通信品質が向上する。
また、上述したTX402の送電アンテナ105とRX401の受電アンテナ205間の結合状態は、TX402が送電を開始する前に測定されてもよいし、TX402が送電を開始した後に所定のタイミングで複数回測定されてもよい。TX402が送電を開始した後に所定のタイミングで測定を複数回実施する場合には、それぞれの測定結果に基づいて、通信禁止期間、あるいは通信の速度や通信の変調度を変更してもよい。例えば、TX402が送電を開始した後に所定のタイミングで測定を3回実施し、測定した結合状態の値がすべて異なる場合、通信禁止期間、あるいは通信の速度や通信の変調度は3回変更されることになる。また、結合状態の状態に応じて、通信禁止期間を長くするか短くするかを、ユーザによる指定などに基づいて決定する構成であってもよい。以上のように、TX402及びRX401は、結合状態に基づいて、通信禁止期間の長さを決定することが可能である。
また、TX402の送電アンテナ105からRX401の受電アンテナ205に対して送電のために放射される電磁波の周波数と、通信禁止期間の関係について述べる。TX402あるいはRX401は、上述した方法に加えて、送電アンテナ105からRX401の受電アンテナ205に対して送電のために放射される電磁波の周波数が高い時よりも周波数が低い時の方が、通信禁止期間が短くなるように決定する。ここで、「送電のために放射される電磁波の周波数」とは、送電期間中に送電アンテナ105からRX401の受電アンテナ205に対して送電のために放射される電磁波の周波数である。送電電力制御期間を経て送電を再開すると、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の送電波形は、送電を再開したタイミングで送電波形にリンギングが発生する。そして、送電波形の周波数が高ければ高いほど、大きなリンギングが発生する虞がある。つまり、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数が高ければ高いほど、大きなリンギングが発生する虞がある。したがって、アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数が高いほど通信禁止期間を長くすることにより、リンギングが収束、あるいは十分小さくなってから通信を行うことができる。このため、TX402とRX401の間で安定した通信を行うことが可能となる。このように、TX402とRX401の間の通信の安定を向上させるために、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数が所定の値よりも高い場合は、周波数が低い時よりも通信禁止期間を長くする。なお、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数が高いほど、通信禁止期間を長くする構成であってもよい。
また、上述では、TX402とRX401の間の通信の安定性を向上させるために、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数が高ければ高いほど、通信禁止期間を長くすることについて説明した。一方で、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数が低ければ低いほど、送電電力制御期間が長くなるようにしてもよい。送電電力制御期間を経て送電を再開すると、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の送電波形は、送電を再開したタイミングで送電波形にリンギングが発生する。そして、送電波形の周波数が低ければ低いほど、リンギングが長期間に亘って発生する虞がある。つまり、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数が低ければ低いほど、長期間リンギングが発生する虞がある。したがって、アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数が低いほど通信禁止期間を長くすることにより、リンギングが収束、あるいは十分小さくなってから通信を行うことができる。これにより、TX402とRX401の間で安定した通信を行うことが可能となる。このように、TX402とRX401の間の通信の安定を向上させるために、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数が所定の値よりも低い場合は、周波数が高い時よりも通信禁止期間を長くする。なお、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数が低いほど、通信禁止期間を長くする構成であってもよい。
また、上述したように、例えばWPC規格で送電のために使用される電磁波の周波数は、85kHzから205kHzの間の周波数である。上述した送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数は、85kHzから205kHzの間で変化する場合、それに応じて通信禁止期間を制御してもよい。あるいは、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数が、例えば85kHzから205kHzのような、第一の所定の周波数帯域内である場合には通信禁止期間を第一の通信禁止期間に設定する。そして、第一の所定の周波数帯域とは異なる第二の所定の周波数帯域内である場合には通信禁止期間を第一の通信禁止期間とは異なる第二の通信禁止期間に設定するようにしてもよい。
また、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数に応じて、通信禁止期間を長くするか短くするかを、ユーザによる指定などに基づいて決定する構成であってもよい。以上のように、TX402及びRX401は、送電アンテナ105から送電のために放射される電磁波の周波数に基づいて、通信禁止期間の長さを決定することが可能である。
また、送電電力制御期間と、通信禁止期間の関係について述べる。TX402あるいはRX401は、上述した方法に加えて、送電電力制御期間が長くなればなるほど、通信禁止期間を長くするように決定する。上述したように、送電再開直前の電力と送電再開時の送電電力との高低差が大きければ大きいほど、大きなリンギングが発生する。送電電力制御期間が長くなるほど、送電波形の減衰も大きくなるため、結果として送電再開直前の電力と送電再開時の送電電力との高低差が大きくなり、大きなリンギングが発生する。よって、送電電力制御期間が長くなればなるほど、通信禁止期間を長く設定することで、リンギングが収束、あるいは十分小さくなってから通信を行うことができ、TX402とRX401の間で安定した通信を行うことが可能となる。以上のように、TX402及びRX401は、送電電力制御期間の長さに基づいて、通信禁止期間の長さを決定することが可能である。
次に、送電期間の決定方法について述べる。本実施形態においては、RX401により送電期間の長さが決定され、TX402に通知されるものとする。しかしながらこれに限定されず、送電期間は、TX402により予め決められた所定の値(時間長)が設定されてもよい。また、例えば、TX402がTX402の状態に応じて所定の値(時間)を決定して、それをRX401に通知してもよい。あるいはRX401がRX401の状態に応じて所定の値(時間長)を決定して、それをTX402に通知してもよい。あるいは、TX402とRX401でお互い通信を行い、やり取りをして所定の値(時間長)を決定してもよい。あるいは、TX402が送電期間として設定可能な最大の時間長を決定してそれをRX401に通知し、RX401が送電期間として設定可能な最小の時間長を決定してそれをTX402通知する。この通知に基づき、TX402とRX401で設定した範囲内の値(時間)でRX401が送電電力制御期間を決定して、その値をTX402に通知してもよい。また、このTX402とRX401の関係は逆であってもよい。
また、TX402から送電される送電電力と、送電期間の関係について述べる。TX402あるいはRX401は、上述した方法に加えて、TX402が送電する送電電力が小さい時よりも大きい時の方が、送電期間が短くなるように決定する。送電電力が大きくなればなるほど、高い異物検出精度が求められる。よって、送電電力が大きくなればなるほど、送電期間を短くすることで、所定時間内の送電電力制御期間の回数を増やし、送電波形の減衰状態を観測する回数を増やして異物検出する機会を増加させることが可能となり、高精度な異物検出が可能となる。あるいは、送電電力が大きくなればなるほど、送電期間を長く設定してもよい。送電期間をより長く設定することにより、TX402からRX401に対する送電電力伝送効率を下げることなく、送電を行うことが可能になる。
なお、上述では、TX402がRX401に対して送電する送電電力の大きさに基づいて、送電期間の長さを決定する場合について述べた。しかし、それに限らず、TX402が送電する送電電力は、GP、MP、PPに置き換えてもよい。すなわち、TX402とRX401との間で交渉を行うことにより決定される送電電力に関する設定値の大きさに基づいて、送電期間の長さを決定してもよい。
また、TX402の送電アンテナ105とRX401の受電アンテナ205間の結合状態と、送電期間の関係について述べる。TX402あるいはRX401は、上述した方法に加えて、TX402の送電アンテナ105とRX401の受電アンテナ205間の結合状態が良好な時よりも悪い時の方が、送電期間が短くなるように決定する。結合状態が悪いほど、送電アンテナと受電アンテナ間に異物が混入している可能性も考えられるため、高い異物検出精度が求められる。
よって、結合状態が悪いほど、送電期間を短くすることで、所定時間内の送電電力制御期間の回数を増やし、送電波形の減衰状態を観測する回数を増やして異物検出する機会を増加させることが可能となり、高精度な異物検出が可能となる。あるいは、結合状態が悪くなればなるほど、送電期間を長く設定してもよい。結合状態が悪いほど、送電電力効率は低くなるが、送電期間をより長く設定することにより、TX402からRX401に対する送電電力伝送効率を下げることなく、送電を行うことが可能になる。
なお、送電期間中にTX402が実行要求パケットを受信しなかった場合、検出処理期間としての送電期間は設定されず、送電が継続される。
以上、各期間の設定方法について説明した。なお、各期間は必ずしも個別で設定されなくてもよい。例えば、送電電力制御期間を少なくとも含む検出処理期間全体の長さが決定される構成であってもよい。この場合、TX402及びRX401は、送電電力の大きさに基づいて、検出処理期間全体の長さを決定する構成であってもよい。あるいは、TX402とRX401との間で交渉を行うことにより決定される送電電力に関する設定値の大きさに基づいて、検出処理期間全体の長さを決定する構成であってもよい。あるいは、TX402の送電アンテナ105とRX401の受電アンテナ205間の結合状態に基づいて、検出処理期間全体の長さを決定する構成であってもよい。
[波形減衰法における異物検出閾値の設定方法]
波形減衰法による異物検出を行う際の、異物の有無、あるいは異物存在の可能性(存在確率)を判定するための閾値の設定方法について述べる。上述したように、波形減衰法においては、波形減衰指標に基づき、異物検出を行う。本実施形態における異物検出処理では、測定した波形減衰指標と、所定の閾値を比較し、その結果に基づいて異物の有無、あるいは異物存在の可能性を判定する。この閾値の設定方法としては、以下の方法がある。
波形減衰法による異物検出を行う際の、異物の有無、あるいは異物存在の可能性(存在確率)を判定するための閾値の設定方法について述べる。上述したように、波形減衰法においては、波形減衰指標に基づき、異物検出を行う。本実施形態における異物検出処理では、測定した波形減衰指標と、所定の閾値を比較し、その結果に基づいて異物の有無、あるいは異物存在の可能性を判定する。この閾値の設定方法としては、以下の方法がある。
一つ目は、閾値を、送電対象となるRX401に依存しない共通の値として、予め定められた所定の値をTX402が保持する方法である。なお、これはいかなる場合においても同一の値であってもよいし、状況に応じてTX402が決定する値であってもよい。上述したように、送電電力制御期間中の送電波形は、異物が存在すると、異物が存在しない場合と比較して波形減衰率が高くなる。よって、「異物が存在しない」と考えられるときの波形減衰指標を予め所定の値として保持しておき、これを閾値として、測定された波形減衰指標の結果と比較する。測定された波形減衰指標が、閾値よりも波形減衰率が大きい結果である場合、「異物有り」あるいは「異物が存在する可能性が高い」と判定する。たとえば、波形減衰指標としてQ値を使用する場合、TX402が測定したQ値と、予め定められた異物が存在しないと考えられるときの所定のQ値(閾値)とを比較する。測定したQ値が閾値のQ値よりも小さい場合、「異物有り」あるいは「異物が存在する可能性有り」と判定する。測定したQ値が閾値のQ値よりも大きい、あるいはほぼ同等である場合、「異物無し」あるいは「異物が存在する可能性は低い」と判定する。以上のようにすることで、一つ目の方法を用いて、波形減衰法による異物検出が可能となる。
二つ目は、RX401から送信される情報に基づいて、TX402が閾値を調整し、決定する方法である。上述したように、送電電力制御期間中の送電波形は、異物が存在すると、異物が存在しない場合と比較して波形減衰率が高くなる。よって、「異物が存在しない」と考えられるときの波形減衰指標を予め所定の値として保持しておき、これを閾値として、測定された「波形減衰指標」の結果と比較する。測定された波形減衰指標が、閾値よりも波形減衰率が大きい結果である場合、「異物有り」あるいは「異物が存在する可能性が高い」と判定する。ここで、波形減衰指標の値は、TX402に載置される、送電対象のRX401によって異なる可能性がある。これはTX402の送電アンテナ(送電コイル)を介して結合するRX401の電気特性が、波形減衰指標の値に影響を与えるからである。
たとえば、波形減衰指標をQ値とする場合、異物が存在しないときのTX402が測定するQ値は、TX402に載置されるRX401によって異なる可能性がある。よって、RX401は、RX401がTX402に異物が存在しない状態で載置された際のQ値情報をTX402毎に保持しておき、そのQ値をTX402に通知する。そして、TX402はRX401から受信したQ値情報に基づき、閾値を調整し、決定する。より具体的には、TX402は、Negotiationフェーズにおいて、Reference Quality Factor Valueの情報が入ったFOD Status Packetを受信し、Q値計測法における閾値を調整して、決定する。このReference Quality Factor Valueが、「TX402の送電可能範囲内に異物が存在しない状態でRX401が載置された際のQ値情報」に相当する。
よって、波形減衰法による異物検出における閾値も、TX402がこのReference Quality Factor Valueに基づいて調整して、決定する。なお、NegotiationフェーズにおいてRX401からTX402に送信されるReference Quality Factor Valueは、本来周波数領域でQ値を計測する、Q値計測法における異物検出に用いる情報である。しかし、「波形減衰指標」をQ値とする場合、Q値の導出方法は異なるが、時間領域でQ値を計測する波形減衰法を使用しても、例えば図6の波形から(式1)を用いてQ値を求めることが可能となる。
このため、Reference Quality Factor Valueに基づいて、波形減衰法のQ値の閾値を設定することは可能である。このようにNegotiationフェーズですでにRX401からTX402に対して送信された情報を基に、TX402が波形減衰法のQ値の閾値を設定することで、閾値設定のための新たな測定等の処理が必要なくなる。この結果、より短時間に閾値を設定することが可能となる。
TX402が測定したQ値と、上記の方法で決定した閾値を比較し、測定したQ値が閾値のQ値よりも小さい場合、「異物有り」あるいは「異物が存在する可能性有り」と判定する。測定したQ値が閾値のQ値よりも大きい、あるいはほぼ同等である場合、「異物無し」あるいは「異物が存在する可能性は低い」と判定する。以上のようにすることで、2つ目の方法を用いて、波形減衰法による異物検出が可能となる。
三つ目は、TX402が、異物がない状態で波形減衰指標を測定し、その測定結果の情報に基づいて、TX402が閾値を調整し、決定する方法である。波形減衰指標の値は、TX402の送電電力によって異なる可能性がある。これは、TX402の送電電力の大小によって、発熱量、TX402の電気回路の諸特性等が変化し、それらが波形減衰指標の値に影響を与えるからである。よって、TX402が、送電電力毎の波形減衰指標を測定し、その結果に基づき閾値を調整し、決定することで、より高精度な異物検出が可能となる。
図11は、波形減衰法におけるTX402の送電電力毎の異物検出閾値の設定方法を説明するための図である。まず、RX401は、TX402から送電があった場合に、RX401の負荷に電力が供給されない、あるいはとても小さな電力しか供給されないような状態にし、RX401の負荷が軽負荷状態になるように制御する。この時のTX402の送電電力をPt1とする。そして、TX402は、その状態で送電を停止し、波形減衰指標を測定する。この時の波形減衰指標をδ1とする。この時、TX402は、TX402が送電している送電電力Pt1を認識しており、送電電力Pt1と波形減衰指標δ1とを関連付けるキャリブレーションポイント1100をメモリに記憶しておく。
次に、RX401は、TX402から送電があった場合にRX401の負荷に最大電力が供給される、あるいは所定の閾値以上の電力が供給される状態にし、RX401の負荷が負荷接続状態になるように制御する。この時のTX402の送電電力をPt2とする。そして、TX402は、その状態で所定の期間送電を制限し、波形減衰指標を測定する。この時、TX402は、送電電力Pt2と波形減衰指標δ2とを関連づけるキャリブレーションポイント1101をメモリに記憶しておく。
続いて、TX402は、キャリブレーションポイント1100とキャリブレーションポイント1101との間を直線補間し、直線1102を作成する。直線1102は、TX402とRX401の周辺に異物が存在しない状態における送電電力と送電波形の波形減衰指標との関係を示している。よって、TX402は直線1102から、異物がない状態における、送電電力値毎の送電波形の波形減衰指標を推定することができる。例えば、送電電力値がPt3の場合は、送電電力値Pt3に対応する直線1102上の点1103から、波形減衰指標はδ3であると推定することができる。そして、上記の推定結果を基に、TX402は、送電電力値毎の、異物有無の判定に用いる閾値を算出することが可能となる。例えば、ある送電電力値における異物なしの場合の波形減衰指標の推定結果より所定値(測定誤差に対応する値)だけ大きい波形減衰指標を、異物有無の判定の閾値として設定してもよい。TX402が送電電力値と波形減衰指標との組み合わせを取得するためにTX402とRX401とが行うキャリブレーション処理を、以下では「波形減衰指標のCalibration処理(CAL処理)」と呼ぶ。なお、上述した例では、TX402の送電電力Pt1とPt2の2ポイントの測定を行ったが、より精度を高めるために、3以上の複数のポイントで測定を実施して各送電電力の波形減衰指標を算出するようにしてもよい。
なお、RX401は、負荷に対して電力が供給されない/軽負荷の状態となるような制御と、負荷接続状態となるような制御とに関して、それぞれTX402に制御を行うことを通知したあとに行ってもよい。また、当該2つの制御はいずれが先に行われてもよい。
なお、本実施形態で述べた、負荷毎(送電電力値毎)の異物有無の判定に用いる閾値を算出するための動作は、Calibrationフェーズにおいて行われてもよい。上述したように、Calibrationフェーズでは、TX402は、Power Loss法による異物検出を行う際に必要となるデータを取得する。その際、TX402は、RX401の負荷状態が軽負荷状態の場合と、負荷接続状態の場合における、電力損失に関するデータを取得する。そこで、図11におけるキャリブレーションポイント1100とキャリブレーションポイント1101の測定を、上述したCalibrationフェーズにおいて、RX401が軽負荷状態になった時と負荷接続状態になった時に行ってもよい。すなわち、TX402は、RX401から第1基準受電電力情報を受信した際に、Calibrationフェーズで行うべき所定の処理に加えて、キャリブレーションポイント1100の測定を行う。また、TX402は、RX401から第2基準受電電力情報を受信した際に、Calibrationフェーズで行うべき所定の処理に加えて、キャリブレーションポイント1101の測定を行う。これにより、キャリブレーションポイント1100とキャリブレーションポイント1101の測定を行う期間を別途設ける必要がなくなるため、より短時間でキャリブレーションポイント1100とキャリブレーションポイント1101の測定を行うことができる。
このようにTX402が各送電電力で測定した波形減衰指標の情報を基に、TX402が各送電電力の波形減衰法の波形減衰指標の閾値を調整し、設定する。TX402は、例えば、波形減衰指標をQ値とする場合、TX402が測定したQ値と、上記の方法で決定した閾値とを比較し、測定したQ値が閾値のQ値よりも小さい場合、「異物有り」あるいは「異物が存在する可能性有り」と判定する。また、TX402は、測定したQ値が閾値のQ値よりも大きい、あるいはほぼ同等である場合、「異物無し」あるいは「異物が存在する可能性が低い」と判定する。以上のようにすることで、TX402の各送電電力における閾値を設定することが可能となり、より高精度な異物検出が可能となる。
なお、上述した方法においては、閾値として使用される波形減衰指標は所定の値であるものとしたが、これに限定されない。例えば、閾値として使用される波形減衰指標は、所定の幅(範囲)を持った値であってもよい。この幅は、例えば減衰率の測定において想定される測定誤差に基づいて設定されてもよい。このような閾値が設定される場合、TX402は、測定により得られた波形減衰指標が、閾値として設定されている範囲内の値であった場合は、「異物無し」又は「異物が存在する可能性が低い」と判定する構成であってもよい。
[受電装置401および送電装置402の処理]
上述した内容を実行するための、RX401およびTX402の処理の流れについて図8、9を使用して説明する。図8は、TX402の処理を表すフローチャート図であり、図9はRX401の処理を表すフローチャート図である。図8、9の処理は、TX402及びRX401が有する制御部が、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
上述した内容を実行するための、RX401およびTX402の処理の流れについて図8、9を使用して説明する。図8は、TX402の処理を表すフローチャート図であり、図9はRX401の処理を表すフローチャート図である。図8、9の処理は、TX402及びRX401が有する制御部が、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
TX402は電源をONすると、上述したSelectionフェーズ、Pingフェーズを経て、RX401を検出する(S801)。TX402は、検出したRX401に対して送電を開始する(S802)。このときの送電は、I&Cフェーズ、Negotiationフェーズ、Calibrationフェーズ、Power Transferフェーズ等において行われる送電である。
また、RX401はTX402に載置されると(S901)、Selectionフェーズ、Pingフェーズを経て、TX402により検出される。また、RX401は、TX402から送電される電力の受電を開始する(S902)。ここで受電される電力は、I&Cフェーズ、Negotiationフェーズ、Calibrationフェーズ、Power Transferフェーズ等においてTX402から送電される電力である。
RX401は、所定の条件を満たす場合に、TX402に対して異物検出を要求することを決定する(S903でYes)。一方、RX401は、所定の条件を満たさない場合は、TX402に対して異物検出を要求しないことを決定し(S903でNo)、受電を継続する。
ここで所定の条件とは、例えば、以下の条件であるものとする。すなわち、TX402とRX401との間の通信にエラーが発生する、TX402からRX401への送電電力の低下が観測される、取得したキャリブレーションデータが異常値である、TX402あるいはRX401において温度の上昇が観測される、等である。これらの条件は、異物の存在が疑われる場合である。あるいは、所定の条件は、TX402からRX401に対して送電する送電電力をより高くする場合である。あるいは、所定の条件は、異物検出において使用する閾値を設定するための測定である、キャリブレーション(Power Loss法のCalibration処理)を実施する場合である。あるいは、所定の条件は、RX401がTX402に対して、RX401の状態(例えば、RX401が受電している受電電力等)を通知する場合である。RX401は、上述したような所定の条件を予め設定しておき、設定された所定の条件のうち少なくともいずれかが満たされた場合に、異物検出を行うと決定する。なお、所定の条件としては、上述したもの以外の条件が設定されてもよい。また、所定の条件として、上述した条件のうち任意のものが設定されてもよい。
RX401がTX402に対して異物検出を要求することを決定(S903でYes)した場合には、RX401は、異物検出処理に係る検出処理期間を決定する(S904)。検出処理期間は、準備期間、送電電力制御期間、通信禁止期間、送電期間を含む期間である。そして、RX401は、送電電力制御に関わる各期間を決定するための情報を含んだ実行要求パケットをTX402に対して送信する(S905)。ここで、本実施形態においては、実行要求パケットに含まれる情報として、例えば、送電電力制御期間の長さ、及び、通信禁止期間の長さを決定するための情報が含まれるものとする。実行要求パケットは、例えば、Received Power Packet(mode0)、あるいはReceived Power Packet(mode1)、あるいはReceived Power Packet(mode2)であってもよい。また、実行要求パケットとして個別のパケットが使用されてもよい。
TX402は、RX401から異物検出要求パケットを受信した場合(S803でYes)は、実行要求パケット内の情報に基づいて送電電力制御に関わる各期間を設定する(S804)。そして、設定された各期間に基づいて、送電電力制御を実行する(S805)。そして、波形減衰指標を測定し、その結果と上述した閾値を比較して、異物の有無、あるいは異物存在の可能性(存在確率)を判定する(S806)。そして、判定の結果、「異物有り」あるいは「異物が存在する可能性が高い」となった場合(S807でYes)は、TX402はRX401に対して所定のパケットでその旨を通知する(S808)。これは、TX402がRX401に対して、例えば否定応答であるNAKを送信することで実現できる。判定の結果、「異物無し」あるいは「異物が存在する可能性が低い」となった場合(S807でNo)は、TX402はRX401に対して所定のパケットでその旨を通知する(S809)。これは、TX402がRX401に対して、例えば肯定応答であるACKを送信することで実現できる。そしてTX402は送電を継続する。
なおTX402は、判定の結果求められる「異物が存在する可能性」を、可能性(存在確率)のレベルに応じた指標にしてRX401に通知してもよい。例えば、測定した波形減衰指標と、設定した閾値との差分に基づいて決定される、異物が存在する確率を特定して、RX401に通知してもよい。したがって、TX402は、異物検出を行った場合、RX401に対し、異物が存在する、異物が存在しない、異物が存在する可能性がある、及び、異物が存在する確率、のうち少なくともいずれかを含む所定のパケットを送信する。
RX401は、TX402から、異物検出の判定結果を含むパケットを受信する(S906)。また、RX401は、受信した判定結果が「異物有り」あるいは「異物が存在する可能性が高い」であった場合(S907でYes)、RX401はTX402に対して送電の停止を要求する送電停止コマンドを送信する(S908)。この送電停止コマンドは、EPT(End Power Transfer)コマンド(パケット)でありうる。なおこの時、TX402は、EPT(End Power Transfer)コマンド(パケット)を送信することを要求する情報を、異物検出の判定結果を含むパケットに含めて、異物検出の判定結果を含むパケットをRX401に送信してもよい。S907の判定結果が「異物無し」あるいは「異物が存在する可能性が低い」であった場合(S907でNo)、RX401は所定の処理を実行する(S909)。ここで、所定の処理とは、例えば以下の処理である。すなわち、TX402からRX401に対して送電する送電電力を上げる、異物検出において使用する閾値を設定するための測定処理を実施する、及び、RX401の状態(RX401が受電している受電電力等)をTX402に通知する、等である。
TX402は、RX401から送電停止コマンドであるEPT(End Power Transfer)コマンド(パケット)を受信したら(S810)、RX401に対する送電を停止する(S811)。あるいは、S811において、TX402はRX401に対して送電する送電電力を低下させてもよい。なおこの時、TX402は、RX401所定の動作を要求する情報を、異物検出の判定結果を含むパケットに含めて、異物検出の判定結果を含むパケットRX401に送信してもよい。以上が、RX401およびTX402の処理の流れである。
<実施形態2>
実施形態1では、WPC規格に波形減衰法を用いた異物検出を行う場合の適用方法、波形減衰法を用いた場合の送電波形の各期間の設定方法、波形減衰法における異物検出閾値の設定方法について述べた。しかしながら、異物検出を行う場合、異物検出を行うための処理を1回実行するだけでは正確な異物検出を実施できない可能性もある。例えば、一回の送電電力制御を行い、その波形減衰指標から異物の有無、あるいは異物存在の可能性(存在確率)を判定する場合に、以下のような要因により適切な波形減衰指標が得られないことがありうる。例えば、送電電力制御期間に他のノイズが混入する、あるいはTX402上に載置されるRX401の位置がずれる、等の要因により、送電電力制御期間中の送電波形に乱れが生じうる。このときに、適切な波形減衰指標が得られない可能性がある。
実施形態1では、WPC規格に波形減衰法を用いた異物検出を行う場合の適用方法、波形減衰法を用いた場合の送電波形の各期間の設定方法、波形減衰法における異物検出閾値の設定方法について述べた。しかしながら、異物検出を行う場合、異物検出を行うための処理を1回実行するだけでは正確な異物検出を実施できない可能性もある。例えば、一回の送電電力制御を行い、その波形減衰指標から異物の有無、あるいは異物存在の可能性(存在確率)を判定する場合に、以下のような要因により適切な波形減衰指標が得られないことがありうる。例えば、送電電力制御期間に他のノイズが混入する、あるいはTX402上に載置されるRX401の位置がずれる、等の要因により、送電電力制御期間中の送電波形に乱れが生じうる。このときに、適切な波形減衰指標が得られない可能性がある。
そして、適切な波形減衰指標が得られず、結果として異物検出において誤判定をしてしまう可能性がある。
誤判定を抑制するために、本実施形態におけるTX402は、送電電力制御を複数回行い、複数の送電電力制御期間中の送電波形から波形減衰指標を測定して、その結果から異物検出を行うこととする。このような場合に、複数の波形減衰指標を測定し、その結果に基づいて異物検出を行うことによって、より確実に異物検出が可能となる。本実施形態においては、実施形態1で述べた方法を用いながら、より確実に異物検出を行うために、複数回の波形減衰法による異物検出を行う場合について述べる。また、その時の異物検出の判定方法についても述べる。
本実施形態における、複数の波形減衰指標を測定して異物検出を行う場合の送電波形について、図7を用いて説明する。図7に示すように、複数回の波形減衰法を実行する場合には、通信禁止期間、送電期間、準備期間、送電電力制御期間を複数回繰り返すことになる。本実施形態においては、この時の各期間は同一の長さになるように設定される。つまり、通信禁止期間については、1回目の通信禁止期間、2回目の通信禁止期間、3回目の通信禁止期間・・・、N回目の通信禁止期間は全て同一の長さに設定する。また、送電期間については、1回目の送電期間、2回目の送電期間、3回目の送電期間・・・、N回目の送電期間は全て同一の長さに設定する。また、準備期間については、1回目の準備期間、2回目の準備期間、3回目の準備期間・・・、N回目の準備期間は全て同一の長さに設定する。また、送電電力制御期間については、1回目の送電電力制御期間、2回目の送電電力制御期間、3回目の送電電力制御期間・・・、N回目の送電電力制御期間は全て同一の長さに設定する。それぞれの期間の設定方法は実施形態1で述べた通りであり、実施形態1で述べた方法に基づいて、TX402とRX401は、それぞれの期間について最適な時間を決定する。以上のように、それぞれの期間を最適な時間に設定してそれを複数回繰り返すことで、複数回の波形減衰指標を測定することが可能となる。また、各期間を最適な長さに設定し、複数回の波形減衰法において各期間を同一の長さで実行することにより、送電波形の乱れの抑制、リンギングの抑制、安定した通信を行いつつ、高精度な異物検出を実施することが可能となる。
なお、上述の例では、検出処理期間における通信禁止期間、送電期間、準備期間、送電電力制御期間のそれぞれについて、他の検出処理期間における各期間と、期間の長さが同一になるように制御した。しかしこれに限定されない。TX402は、例えば、少なくとも送電電力制御期間を含む検出処理期間全体の長さが、他の検出処理期間の長さと同一になるように制御する構成でもよい。また例えば、TX402は、通信禁止期間、送電期間、準備期間、送電電力制御期間のうちの少なくともいずれかについて、他の検出処理期間における期間と、期間の長さが同一となるように制御する構成でもよい。
次に、上述したように、TX402が複数回の波形減衰指標(たとえばQ値)を測定した場合に、その複数の測定結果から、異物の有無、あるいは異物が存在する可能性(存在確率)をどのように判定するかの判定方法について述べる。TX402は、所定の複数回の送電電力制御期間に送電電力制御を行い、その送電波形の減衰状態の測定結果から、複数の波形減衰指標を得ることができる。TX402は、これら複数の波形減衰指標について、予め定められた閾値に基づく判定を行う。例えば、波形減衰指標としてQ値が使用される場合、TX402は、複数の波形減衰法において、得られた複数のQ値のうち閾値のQ値よりも小さいQ値の数が所定数よりも多い場合に、「異物あり」と判定する。また例えば、波形減衰指標として波形減衰量又は波形減衰率が使用される場合、TX402は、複数の波形減衰法において、得られた複数の指標(減衰量又は減衰率)のうち、閾値よりも大きい指標の数が所定数よりも多い場合に、「異物あり」と判定する。
なお、このときの閾値は、上限の閾値と下限の閾値を有する所定の範囲として設定されてもよい。この場合にも、複数の波形減衰法により得られた複数の指標のうち、閾値により表される所定の範囲に含まれる指標の数、又は所定の範囲に含まれない指標の数に応じて、異物の有無の判定が行われる。なお上述した「所定の数」は、送電電力制御を実行する回数に対して所定の割合を乗じた数、とする。例えば、TX402は、5回の波形減衰法が実行される場合に、所定の数として5回の40%の数(=2)を設定する。TX402は、複数の波形減衰法により複数のQ値を取得した場合、閾値のQ値よりも小さいQ値の数が2よりも大きい場合に、異物ありと判定する。なお、Q値以外の指標が使用される場合にも同様である。また、所定の数を決定するための割合は任意の数を設定可能である。また、所定の数の決定方法はこれに限定されず、任意の数を設定することが可能である。
また、TX402は、所定の閾値と比較し、異物が存在する可能性(存在確率)を求め、所定の指標で表してもよい。異物が存在する可能性(存在確率)を示す指標のことを、以下、「異物存在確率指標」と呼ぶ。たとえば、TX402は、上限の閾値と下限の閾値を有する予め定められた所定の範囲に対して、範囲内に入っている波形減衰指標の数に応じて、「異物存在確率指標」を設定し、その指標をRX401に通知する。つまり、所定の範囲内に入っている波形減衰指標の数が多いほど異物の存在確率が低い、とし、所定の範囲内に入っている波形減衰指標の数が少ないほど異物の存在確率が高い、とする。TX402は、この方法により特定される異物の存在確率の大小に応じて指標を設定して、RX401に通知する。なお、波形減衰指標の種別に応じて、判定の基準は任意に変更が可能である。また、異物存在確率指標として、異物の存在確率そのものが使用されてもよい。
あるいは、TX402は、複数の波形減衰指標それぞれに対して、所定の閾値と比較し、異物が存在する可能性(存在確率)を求め、所定の指標で表す。これにより、TX402は、異物が存在する可能性(存在確率)を示す「異物存在確率指標」を複数取得する。
そして、TX402は、複数の異物が存在する可能性(存在確率)を示す指標から、最終的な異物の有無、あるいは異物が存在する可能性(存在確率)を決定する。TX402は、存在確率に基づいて異物の有無を判定し、判定結果に基づく信号(例えば、ACK又はNAK)をRX401に送信する。又は、TX402は、異物の存在確率そのものを、所定のパケットを用いてRX401に通知してもよい。
また、複数の波形減衰指標、あるいは複数の異物存在確率指標の情報を、RX401がTX402から受信し、上述した判定をRX401が行ってもよい。また、上述した実施形態においては、波形減衰指標はTX402が測定結果から算出するとした。しかし、送電アンテナと受電アンテナは電磁的に結合しているため、送電波形の減衰状態はRX401でも観測は可能である。よって、波形減衰指標はRX401が測定結果から算出するようにしてもよい。また、RX401が算出した波形減衰指標を基に、上述した判定をRX401が行ってもよい。
以上のように、TX402が送電電力制御を複数回実行し、その波形減衰状態から複数の波形減衰指標を算出して、それらを用いて異物検出の判定を行うことで、より高精度な異物検出が可能となる。なお、TX402又はRX401が、波形減衰法を複数回実行するか否かを判定する構成を有していてもよい。例えば、TX402は、1回目の波形減衰法により得られた判定結果が「異物なし」であった場合は、2回目以降の波形減衰法は行わず、1回目の波形減衰法により得られた判定結果が「異物あり」であった場合は、2回目の波形減衰法を実行してもよい。また例えば、TX402は、異物の存在確率を特定し、存在確率が所定の値の範囲内である場合は、2回目の波形減衰法を実施してもよい。このとき、RX401は、TX402が特定した存在確率の値を取得し、値に応じて実行要求パケットを送信する構成であってもよい。
上述した内容を実行するための、RX401およびTX402の処理の流れについて図12、13を使用して説明する。図12は、TX402が行う処理のフローチャートであり、図13は、RX401が行う処理のフローチャートである。
TX402は電源をONすると、上述したSelectionフェーズ、Pingフェーズを経て、RX401を検出する(S1201)。TX402は、検出したRX401に対して送電を開始する(S1202)。このときの送電は、I&Cフェーズ、Negotiationフェーズ、Calibrationフェーズ、Power Transferフェーズ等において行われる送電である。
また、RX401はTX402に載置されると(S1301)、Selectionフェーズ、Pingフェーズを経て、TX402により検出される。また、RX401は、TX402から送電される電力の受電を開始する(S1302)。ここで受電される電力は、I&Cフェーズ、Negotiationフェーズ、Calibrationフェーズ、Power Transferフェーズ等においてTX402から送電される電力である。
RX401は、所定の条件を満たす場合に、TX402に対して異物検出を要求することを決定する(S1303でYes)。RX401は、所定の条件を満たさない場合は、TX402に対して異物検出を要求しないことを決定し(S1303でNo)、受電を継続する。ここで所定の条件とは、例えば以下の場合である。すなわち、TX402とRX401との間の通信にエラーが発生する、TX402からRX401への送電電力の低下が観測される、取得したキャリブレーションデータが異常値である、TX402あるいはRX401において温度の上昇が観測される、等である。また例えば、所定の条件は、TX402からRX401に対して送電する送電電力を高くする場合である。また例えば、所定の条件は、異物検出において使用する閾値を設定するための測定である、キャリブレーション(Power Loss法のCalibration処理)を実施する場合である。また例えば、RX401がTX402に対して、RX401の状態(RX401が受電している受電電力等)を通知する場合である。RX401は、上述した条件のうち少なくとも何れかを満たす場合に、異物検出を行うことを決定する。
RX401がTX402に対して異物検出を要求することを決定(S1303でYes)した場合には、RX401は、送電電力制御に関わる検出処理期間を、実施形態1で述べた方法で決定する(S1304)。検出処理期間は、準備期間、送電電力制御期間、通信期間、送電期間を含む期間である。そして、RX401は、検出処理期間の長さを決定するための情報を含む実行要求パケットをTX402に対して送信する(S1305)。
実行要求パケットとしては、Received Power Packet(mode0)、Received Power Packet(mode1)、あるいはReceived Power Packet(mode2)等が使用される。TX402は、RX401から異物検出要求パケットを受信した場合(S1203でYes)は、実行要求パケット内の情報に基づいて送電電力制御に関わる各期間を設定する(S1204)。また、TX402は、RX401が実行要求パケット内の情報を設定するために必要な情報を、予めRX401に対して通知することとしてもよい。すなわち、RX401は、送電電力制御に関わる各期間を設定するために必要なTX402に関連した情報をTX402から受信する。そしてTX402は、当該情報に基づいて決定した、送電電力制御に関わる各期間を設定するための情報を実行要求パケット内に含めて、実行要求パケットをTX402に送信してもよい。
TX402は、設定された各期間に基づいて、送電電力制御を実行する(S1205)。そしてTX402は、送電電力制御を、予め定められた所定の回数分完了したかを判定する(S1206)。ここで送電電力制御を実行する回数は、予めTX402が決定してもよいし、予めRX401が決定し、それをTX402に通知することとしてもよい。また、予めTX402が決定する場合は、それをRX401に通知することとしてもよい。
次に、TX402は、送電電力制御が所定の回数分完了していない、と判定した場合(S1206でNo)には、TX402はRX401に対して、所定の信号を送信する(S1207)。所定の信号は、例えばND(Not-Defined)パケットでありうる。
TX402は、所定の信号を送信することにより、所定の回数の送電電力制御が未完了であることと、追加の実行要求パケットを送信するようにRX401に要求することとをRX401に通知することが可能になる。
RX401は、受信したパケットより、所定の回数の送電電力制御が完了したかを表す所定の信号を受信(S1306)する。また。RX401は、所定の回数の送電電力制御が完了していないことを表す情報を取得した場合(S1307でNo)、S1304に戻り、再度送電電力制御を行う。このときS1304において、RX401は前回の送電電力制御実行時に設定した送電電力制御に関わる各期間と同一の長さを、今回行う送電電力制御に関わる各期間の長さに設定する。つまり、TX402は、例えば2回目の送電電力制御に関わる各期間の長さは、1回目の送電電力制御に係る各期間の長さと同一となるように設定する。そして、RX401は、送電電力制御に関わる各期間を含んだ実行要求パケットを再度TX402に対して送信する(S1305)。この実行要求パケットは、例えばReceived Power Packet(mode0)、あるいはReceived Power Packet(mode1)、あるいはReceived Power Packet(mode2)でありうる。
TX402は、RX401から2回目の異物検出要求パケットを受信した場合(S1203でYes)は、実行要求パケット内の情報に基づいて再度送電電力制御に関わる各期間の長さを設定する(S1204)。そして、設定された各期間の長さに基づいて、送電電力制御を実行する(S1205)。そしてTX402は、送電電力制御を、予め定められた所定の回数分完了したかを判定する(S1206)。ここで、まだTX402が、送電電力制御が所定の回数分完了していない、と判定した場合(S1206でNo)には、再度S1203以降の処理を繰り返す。
TX402の送電電力制御が所定の回数分完了した場合、TX402はS1206でYesに進む。そしてS1208で、TX402はRX401に所定の回数の送電電力制御が完了したことを示す情報を含むパケットを送信する。RX401は、S1306において前記パケットを受信し、当該パケットの情報から、所定の回数の送電電力制御が終了したと判定し、S1307においてYesに進む。以上のようにTX402とRX401を制御することにより、少なくとも予め定められた所定の回数分の送電電力制御においては、送電電力制御に関わる各期間の長さは同一となるように設定される。
次に、S1209は複数回分の波形減衰指標等の結果から、異物の有無、あるいは異物が存在する可能性(存在確率)を判定する。この詳細な判定方法については、上述したとおりである。そして、判定の結果、「異物有り」あるいは「異物が存在する可能性が高い」となった場合(S1210でYes)は、TX402はRX401に対してその旨を所定のパケットで通知する(S1211)。
これは、TX402がRX401に対して、否定応答であるNAKを送信することで実現できる。判定の結果、「異物無し」あるいは「異物が存在する可能性が低い」となった場合(S1210でNo)は、TX402はRX401に対してその旨を所定のパケットで通知する(S1212)。これは、TX402がRX401に対して、例えば肯定応答であるACKを送信することで実現できる。そしてTX402は送電を継続する。なおTX402は、判定の結果求められる「異物が存在する可能性」を、可能性(存在確率)のレベルに応じた所定の指標で表し、その指標を含む所定のパケットをRX401に送信してRX401に通知してもよい。RX401は、TX402から、異物検出の判定結果を含むパケットを受信する(S1308)。また、RX401は、受信した判定結果が「異物有り」あるいは「異物が存在する可能性が高い」であった場合(S1309でYes)、RX401はTX402に対してEPTコマンド(パケット)を送信する(S1310)。
S1309の判定結果が「異物無し」あるいは「異物が存在する可能性が低い」であった場合(S1309でNo)、RX401は所定の処理を実行する(S1311)。ここで、所定の処理とは、例えば以下の処理である。すなわち、TX402からRX401に対して送電する送電電力を高くする、異物検出において使用する閾値を設定するための測定であるキャリブレーションを実施する、等である。あるいは、所定の処理は、RX401がTX402に対して、RX401の状態(RX401が受電している受電電力等)を通知する、等である。TX402は、RX401から送電停止コマンドであるEPT(End Power Transfer)コマンド(パケット)を受信したら(S1213)、RX401に対する送電を停止する(S1214)。あるいは、S1214において、TX402はRX401に対して送電する送電電力を低下させてもよい。
なお、上述した実施形態では、TX402は、複数回の送電電力制御を行うにあたり、検出処理期間を決定するための情報を毎回RX401から通知を受けて設定を行った。しかしこれに限定されず、TX402はRX401から毎回通知を受けるのではなく、初回の送電電力制御を行うまでに、1回だけ通知を受ける構成としてもよい。たとえば、RX401はTX402に1回だけ検出処理期間の長さを決定するための情報を送信し、TX402はその情報に従って、TX402が決定した所定の回数分の検出処理期間の長さを設定してもよい。またTX402は、複数回の送電電力制御を行うにあたり、実行要求パケットを毎回RX401から通知を受けて設定を行った。しかし、RX401から毎回通知を受けるのではなく、初回の送電電力制御を行うまでに、1回だけ通知を受ける構成としてもよい。たとえば、RX401はTX402に1回だけ実行要求パケットを送信し、TX402はそれに従って、TX402が決定した所定の回数分の送電電力制御を実行してもよい。
また、TX402は、RX401から取得される情報に基づいて、検出処理期間の長さを決定するものとしたが、これに限定されない。例えば、TX402は、検出処理期間に含まれる各期間のうち少なくともいずれかを、予め決められた検出処理期間の長さで、送電電力制御を行ってもよい。ただし、TX402がRX401から実行要求パケットを受信するごとに送電電力制御を行う構成である場合は、実行要求パケットを受信するタイミングに応じて、検出処理期間の長さが変動する可能性がある。例えば、TX402が、送電期間において実行要求パケットを受信するタイミングが毎回異なると、送電期間も変動しうる。よって、この構成の場合は、RX401は、複数の検出処理において検出処理期間が同一となるように、実行要求パケットを送信するように制御する。例えば、複数回の検出処理が行われる場合に、RX401は、一定の間隔で実行要求パケットを送信する。
このときの間隔は、TX402が検出処理を行うための検出処理期間と同一の長さの間隔であるものとする。このように、検出処理期間が変動しうる場合にも、RX401が実行要求パケットを送信するタイミングを制御することにより、検出処理期間の長さを一定にすることができる。
また、実行要求パケットには、通信禁止期間、送電期間、準備期間、送電電力制御期間のそれぞれを決定するための情報を全て含む必要はない。例えば、実行要求パケットには、送電電力制御期間を決定するための情報が含まれ、それ以外の期間については、TX402に対して予め決定された値が使用されるようにしてもよい。また例えば、実行要求パケットには、通信禁止期間を決定するための情報が含まれ、それ以外の期間については、TX402に対して予め決定された値が使用されるようにしてもよい。このように、実行要求パケットには、各期間のうち任意の期間について、期間の長さを決定するための情報が含まれうる。また、実行要求パケットに、検出処理期間全体の長さを決定するための情報が含まれる構成でもよい。
<実施形態3>
実施形態2では、送電電力制御に関わる各時間を同一にし、複数回の波形減衰法による異物検出を行う場合について述べた。本形態では、送電電力制御に関わる各時間を異なる値(時間)にし、複数回の波形減衰法による異物検出を行う場合について述べる。
実施形態2では、送電電力制御に関わる各時間を同一にし、複数回の波形減衰法による異物検出を行う場合について述べた。本形態では、送電電力制御に関わる各時間を異なる値(時間)にし、複数回の波形減衰法による異物検出を行う場合について述べる。
波形減衰法による異物検出を行う場合、異物検出を行うための処理を1回実行するだけでは正確な異物検出を実施できない可能性があることは、実施形態2で述べたとおりである。そのため、異物検出を行うための処理を複数回実行し、複数の結果から異物を判定することで、より確実な異物検出を実現する。実施形態2では、送電電力制御に関わる各時間を、それぞれ最適な値(時間長)に設定して複数回繰り返すことで、高精度な異物検出を実現した。
しかしながら、実施形態2の方法の場合、複数回の送電電力制御を行う間の送電波形が周期的になるため、特定の周波数帯においてノイズが発生しうる、という課題がある。周期的な波形は、基本波と、高調波に分離されるため、特定の複数の周波数帯において電力の大きな電磁波が観測されることになる。つまり、複数の送電電力制御において、複数の検出処理期間をそれぞれ同一の長さに設定して複数回繰り返すと、送電に使用する周波数帯である、85kHzから205kHzの間の周波数以外にも、特定の周波数帯で電力の比較的大きな電磁波が発生しうる。このとき、例えばTX402からRX401に対して送電する電力が所定値よりも低い場合には、特定周波数帯での電磁波もそれほど大きくならず、問題が生じないケースもある。したがって、送電電力が所定値よりも低い場合は、実施形態2で説明したように、複数の検出処理期間を最適な同一の時間長に設定することで、高精度な異物検出を行うことができる。しかしながら、例えば送電電力が所定値よりも高い場合等は、発生した電磁波が、例えばその他の機器に対して誤動作等を招くノイズになる可能性がある。また、各国の電波法においては、各周波数帯での電力に対して規制値が設定されているが、送電状態によっては、85kHzから205kHzの間の周波数以外に発生する電磁波が、上述した規制値以上になってしまうことも考えられる。
上述したような実施形態2の方法の欠点を補うために、本実施形態では、送電電力制御に関わる各時間は異なる長さになるように制御する。以下、詳細について述べる。本実施形態における、複数の波形減衰指標を測定して異物検出を行う場合の送電波形について、図7を用いて説明する。図7に示すように、複数回の波形減衰指標を測定する場合には、通信禁止期間、送電期間、準備期間、送電電力制御期間を複数回繰り返すことになる。本実施形態においては、この時の各期間は異なる長さになるように設定される。つまり、通信禁止期間については、1回目の通信禁止期間、2回目の通信禁止期間、3回目の通信禁止期間・・・、N回目の通信禁止期間は全て異なる長さに設定される。あるいは、少なくとも1つの通信禁止期間が、その他の通信禁止期間と異なる長さとなるように設定されてもよい。また、送電期間については、1回目の送電期間、2回目の送電期間、3回目の送電期間・・・、N回目の送電期間は全て異なる長さに設定される。あるいは、少なくとも1つの送電期間が、その他の送電期間と異なる長さとなるように設定されてもよい。また、準備期間については、1回目の準備期間、2回目の準備期間、3回目の準備期間・・・、N回目の準備期間は全て異なる長さに設定される。あるいは、少なくとも1つの準備期間が、その他の準備期間と異なる長さとなるように設定されてもよい。また、送電電力制御期間については、1回目の送電電力制御期間、2回目の送電電力制御期間、3回目の送電電力制御期間・・・、N回目の送電電力制御期間は全て異なる長さに設定される。あるいは、少なくとも1つの送電電力制御期間が、その他の送電電力制御期間と異なる長さとなるように設定されてもよい。
なお、上述の例では、各期間の長さについて、それぞれ異なる長さとなるように設定したが、これに限定されない。例えば、検出処理期間に含まれる少なくとも一つの期間の長さが、他の検出処理期間における期間の長さと異なる長さとなるように制御されてもよい。また、検出処理期間全体の長さが、他の検出処理期間の長さと異なる長さとなるように設定されてもよい。
それぞれの期間の設定方法は実施形態1、2で述べた方法を適用可能である。例えば、実施形態1で述べた方法に基づいて、TX402とRX401は、それぞれの期間の最適な長さが決定される。ただし、検出処理期間の長さを異ならせるためには、必ずしも毎回最適な期間の長さとする必要はない。例えば、1回目の異物検出の際は、実施形態1で述べた方法により検出処理期間の長さが決定され、2回目以降は、1回目の検出処理期間とは異なる長さとなるように調整された検出処理期間が決定されるようにしてもよい。また、このときの期間の長さの調整方法は、任意の方法により行われてよい。
また例えば、TX402は、RX401から受信される実行要求パケットに含まれる情報に基づいて、検出処理期間を決定する。この場合、RX401は、検出処理期間の長さを決定するための情報を含む実行要求パケットをTX402に送信するが、この情報により表される検出処理期間の長さは、検出処理ごとに異なる長さとなる。
以上のように、それぞれの期間を、異なる値(時間長)に設定してそれを複数回繰り返すことで、特定の周波数帯におけるノイズを抑制して、高精度な異物検出を実施することが可能となる。
上述した内容を実行するための、RX401およびTX402の処理の流れについて図14、15を使用して説明する。図14はTX402が行う処理のフローチャートであり、図15はRX401が行う処理のフローチャートである。
大部分は実施形態2で述べた図12の送電装置のフローチャート図と、図13の受電装置のフローチャート図と同様であるため、同一部分に関しては説明を省略し、異なる部分のみ説明する。実施形態2と異なる点は、図15のRX401のフローチャート図におけるS1504である。送電電力制御に関わる各時間を決定する際に、前回の送電電力制御に関わる時間とは異なる時間を設定する。例えば、2回目の送電電力制御を実行する場合には、1回目の送電電力制御時に設定した送電電力制御に関わる各時間とは異なる時間を設定する。
例えば、TX402とRX401の間で通信をして情報のやり取りを行い、送電電力制御に関わる各時間の最大値(最大時間)と最小値(最小時間)を決定する。RX401は、決定された送電電力制御に関わる各時間の最大値(最大時間)と最小値(最小時間)の範囲内において、前回の送電電力制御に関わる時間とは異なる時間を設定するようにする。このようにすることで、実施形態1で述べたように、送電波形の乱れの抑制、リンギングの抑制、安定した通信を行いつつ、高精度な異物検出を実施することが可能となり、かつ、特定の周波数帯において発生する大きなノイズを抑制することも可能となる。
そしてS1505で、RX401はTX402に対して、送電電力制御に関わる各時間を含んだ実行要求パケットを送信する。一方TX402は、RX401から送信される前記実行要求パケットを受信し(S1403でYes)、実行要求パケット内の情報に基づいて送電電力制御に関わる各時間を設定する。このときの送電電力制御に関わる各時間は、前回の送電電力制御に関わる時間とは異なる時間を設定することになる。以上のようにTX402とRX401を制御することにより、少なくとも予め定められた所定の回数分の送電電力制御においては、送電電力制御に関わる各期間の長さは、前回の送電電力制御に関わる各期間とは異なる時間が設定される。
以上のようにすることで、送電電力制御を複数回実行する場合において、送電波形が周期的にならないため、特定の周波数帯において大きなノイズが発生することなく、異物検出を実行することが可能となる。なお、上述した方法により行われた複数回の異物検出かにより得られる波形減衰指標から、異物の有無、あるいは異物が存在する可能性(存在確率)をどのように判定するかの判定方法については、実施形態2で述べた判定方法を、本実施形態にも適用可能である。また、本実施形態は、実施形態2と比較して、複数の検出処理期間の長さが異なるという点において異なる。したがって、実施形態2と異なる点以外の構成については、実施形態2の構成を適用することが可能である。
また、上述したフローチャートでは、RX401が実行要求パケットを送る毎に異物検出が実行される。しかしながらこれに限定されず、例えば、最初の1回のみ実行要求パケットが送信される構成でもよい。この場合、例えば実行要求パケットに、複数回の異物検出に係る検出処理期間の長さを特定するための情報が含まれていてもよい。
また、TX402は、RX401から取得される情報に基づいて、検出処理期間の長さを決定するものとしたが、これに限定されない。例えば、TX402は、検出処理期間に含まれる各期間のうち少なくともいずれかを、予め決められた検出処理期間の長さで、送電電力制御を行ってもよい。ただし、TX402がRX401から実行要求パケットを受信するごとに送電電力制御を行う構成である場合は、実行要求パケットを受信するタイミングに応じて、検出処理期間の長さが変動する可能性がある。例えば、TX402が、送電期間において実行要求パケットを受信するタイミングが毎回異なると、送電期間も変動しうる。よって、この構成の場合は、RX401は、複数の検出処理において検出処理期間が異なる長さとなるように、実行要求パケットを送信するように制御する。例えば、複数回の検出処理が行われる場合に、RX401は、検出処理期間が異なる長さとなるように、ランダムな間隔で実行要求パケットを送信する。このように、RX401が実行要求パケットを送信するタイミングを制御することにより、複数の検出処理の検出処理期間を異なる長さにすることができる。
<実施形態4>
実施形態2では、送電電力制御に関わる各時間を同一にし、複数回の波形減衰法による異物検出を行う場合について述べた。実施形態3では、送電電力制御に関わる各時間を異なる値(時間)にし、複数回の波形減衰法による異物検出を行う場合について述べた。本実施形態では、実施形態2で述べた方法と、実施形態3で延べた方法を、所定の条件になった場合に切り換える方法について述べる。
実施形態2では、送電電力制御に関わる各時間を同一にし、複数回の波形減衰法による異物検出を行う場合について述べた。実施形態3では、送電電力制御に関わる各時間を異なる値(時間)にし、複数回の波形減衰法による異物検出を行う場合について述べた。本実施形態では、実施形態2で述べた方法と、実施形態3で延べた方法を、所定の条件になった場合に切り換える方法について述べる。
実施形態2で述べた、送電電力制御に関わる各時間を同一にし、複数回の波形減衰法による異物検出を行う場合は、TX402は、送電電力制御に関わる各時間を最適な値に設定し、複数回の送電電力制御を行う。このため、実施形態2は、実施形態3の場合に比べて、より高精度な異物検出が可能となる、より短時間で異物検出が可能となる、より安定した通信が可能となる、より高速な通信が可能となる等の効果がある。一方で、実施形態3で述べた、送電電力制御に関わる各時間を異なる値(時間)にし、複数回の波形減衰法による異物検出を行う場合は、実施形態2の場合に比べて、特定の周波数帯でのノイズを抑制することが可能となるという効果がある。
ここで、たとえばTX402からRX401に対して送電する電力が所定値よりも低い場合には、実施形態2の方法を用いても、特定周波数帯でのノイズはそれほど大きくならず、問題が生じないケースもある。よって、TX402からRX401に対して送電する電力が所定値よりも低い場合は、実施形態2の方法を用い、TX402からRX401に対して送電する電力が所定値よりも高い場合には、実施形態3の方法を用いるようにしてもよい。
また例えば、上述したTX402の送電アンテナとRX401の受電アンテナの結合状態が一定以上強く、アンテナ間から漏洩する電力が基準よりも少ないと判断される場合には、実施形態2の方法を用いてもよい。なぜなら、特定周波数帯でのノイズが問題とならないケースもあるからである。よって、TX402の送電アンテナとRX401の受電アンテナの結合状態の強さが基準を満たし、漏洩電力が基準よりも小さい場合は、TX402は実施形態2の方法を用いるとする。一方、TX402の送電アンテナとRX401の受電アンテナの結合状態の強さが基準を満たさず、漏洩電力が基準よりも大きい場合には、TX402は実施形態3の方法を用いるとする。
なお、このTX402の送電アンテナとRX401の受電アンテナの結合状態の強さは、以下の2通りにより変動し得る。一つ目は、TX402の送電アンテナとRX401の受電アンテナの本来の性能に関する要因である。たとえば、TX402の送電アンテナの大きさ(アンテナ径)と、RX401の受電アンテナの大きさ(アンテナ径)との差が大きいほど、結合が弱くなる可能性がある。TX402の送電アンテナと、RX401の受電アンテナは複数の種類が存在するので、TX402が実施する検出処理期間は、TX402に載置されるRX401によって、実施形態2の方法と実施形態3の方法を切り替えるようにしてもよい。
二つ目は、TX402に載置されるRX401の位置ずれに関する要因である。例えばRX401が、何らかの理由で初期位置から位置がずれると、送電アンテナと受電アンテナの相対位置に変化が生じ、結果としてアンテナ間の結合が位置ずれの前よりも弱くなる可能性がある。よって、TX402あるいはRX401は、TX402とRX401の相対位置の変化を検知した場合に、TX402が実施する送電電力制御に関わる時間設定は、実施形態2の方法と実施形態3の方法を切り替えるようにしてもよい。TX402とRX401の相対位置の変化を検知する方法としては、TX402あるいはRX401に実装される光電センサ、渦電流式変位センサ、接触式変位センサ、超音波センサ、画像判別センサ、重量センサ等のセンサによる測定結果を用いる方法がある。またあるいは、時間領域で測定したTX402アンテナあるいはRX401アンテナのQ値、あるいは周波数領域で測定したTX402アンテナあるいはRX401アンテナのQ値の変化を観測してもよい。あるいは、TX402の送電アンテナ105とRX401の受電アンテナ205間の結合状態(たとえば結合係数)の変化を観測してもよい。
位置ずれの検出に使用されるQ値を測定する方法としては、例えば以下の方法がある。すなわち、共振周波数の信号(例えば、正弦波、矩形波等)を送信し、当該共振周波数におけるQ値を測定する方法がある。あるいは、共振周波数近傍の複数の周波数の信号を複数回送信し、それらのQ値を測定する。あるいは、電気的特性を測定したい複数の周波数のすべての周波数成分、あるいは一部の周波数成分を有する信号(例えば、パルス波)を1回送信し、その測定結果に対して演算処理(例えば、フーリエ変換)を行うことで、複数の周波数におけるQ値を測定する。あるいは、送電アンテナの共振周波数、共振曲線の鋭さ、あるいは送電アンテナのインダクタ値や、送電アンテナと送電装置上に載置される物体との結合係数、送電装置の送電アンテナを含む送電部の電気的特性等の測定結果を用いてもよい。また、それらは一つの周波数における電気的特性の測定結果を基に判定してもよいし、複数の周波数における電気的特性の測定結果を基に判定してもよい。なお、複数の周波数における電気的特性を測定するための方法としては、電気的特性を測定したい各周波数の信号(例えば、正弦波、矩形波等)を複数回送信し、各々の周波数の信号における電気的特性を測定することで実現可能である。この方法は、送電装置での演算処理を比較的少なくして測定ができるという効果がある。あるいは、電気的特性を測定したい複数の周波数のすべての周波数成分を有する信号(例えば、パルス波)を1回送信し、その測定結果に対して演算処理(例えば、フーリエ変換)を行うことで、複数の周波数における電気的特性を算出することができる。あるいは、電気的特性を測定したい複数の周波数の一部の周波数成分を有する信号を複数回送信し、その測定結果に対して演算処理(例えば、フーリエ変換)を行うことで、複数の周波数における電気的特性を算出することができる。この方法は、測定のための信号を送信する回数を少なくすることができるため、比較的短時間で測定ができるという効果がある。あるいは、RX401がTX402から受電する電力の値の変化を観測して、TX402とRX401の相対位置の変化を検知してもよい。
また、TX402とRX401とが、WPC規格とは異なる規格の無線通信(例えば、Bluetooth(登録商標) Low Energy(BLE)、NFC(Near Field Communication)等)を行う場合がありうる。この場合、実施形態1の方法を用いると、TX402の送電電力制御で発生するノイズが通信に悪影響を及ぼす可能性がある。よって、TX402とRX401が通信を行わない場合は実施形態1の方法を用い、TX402とRX401が通信を行う場合は実施形態2の方法を用いるようにしてもよい。あるいは、TX402とRX401がWPC規格とは異なる規格の無線通信を行わない場合は実施形態2の方法を用い、TX402とRX401がWPC規格とは異なる規格の無線通信を行う場合は実施形態3の方法を用いるようにしてもよい。
また、上述したような場合において、実施形態1の方法、実施形態2の方法と実施形態3の方法との使い分けが行われるが、このときに使用する方法の決定は、TX402及びRX401のどちらで行われてもよい。
<その他の実施形態>
上述した実施形態1~4の内容は、任意に組み合わせて実施されてもよい。また、上述した実施形態においては、TX402が送電電力制御を行い、その波形減衰指標から異物検出を行った。波形減衰指標の一つであるQ値を測定するその他の方法としては、例えば以下の方法がある。すなわち、複数の周波数成分を有する信号(例えば、パルス波)を送信し、その波形の振幅あるいは減衰状態等を測定し、結果に対して演算処理(例えば、フーリエ変換)を行うことでQ値を測定する。この方法を上記の実施形態に適用することも可能である。
上述した実施形態1~4の内容は、任意に組み合わせて実施されてもよい。また、上述した実施形態においては、TX402が送電電力制御を行い、その波形減衰指標から異物検出を行った。波形減衰指標の一つであるQ値を測定するその他の方法としては、例えば以下の方法がある。すなわち、複数の周波数成分を有する信号(例えば、パルス波)を送信し、その波形の振幅あるいは減衰状態等を測定し、結果に対して演算処理(例えば、フーリエ変換)を行うことでQ値を測定する。この方法を上記の実施形態に適用することも可能である。
また、上述した実施形態は、RX401及びTX402とは異なる装置により行われてもよい。例えば、TX402が送電を制限する期間における電圧又は電流の測定、及び、測定結果に基づく異物の有無の判定、の少なくともいずれかが、他の装置により行われてもよい。また、検出処理期間の時間長の決定が、他の装置により行われてもよい。また、他の装置が、上述した実施形態で説明した処理をRX401及びTX402に実施させるように制御してもよい。
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ー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等)によっても実現可能である。また、そのプログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。
また、図8、9、12~15に示すフローチャートの少なくとも一部をハードウェアにより実現してもよい。ハードウェアにより実現する場合、例えば、所定のコンパイラを用いることで、各ステップを実現するためのプログラムからFPGA上に自動的に専用回路を生成すればよい。FPGAとは、Field Programmable Gate Arrayの略である。また、FPGAと同様にしてGate Array回路を形成し、ハードウェアとして実現するようにしてもよい。
また、送電装置および受電装置は例えば、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、ハードディスク装置やメモリ装置などの記憶装置であってもよいし、パーソナルコンピュータ(PC)やスマートフォンなどの情報処理装置であってもよい。
また、本開示の受電装置は、情報端末機器でもよい。例えば、情報端末機器は、受電アンテナから受けた電力が供給される、情報をユーザに表示する表示部(ディスプレイ)を有している。なお、受電アンテナから受けた電力は蓄電部(バッテリ)に蓄積され、そのバッテリから表示部に電力が供給される。この場合、受電装置は、送電装置とは異なる他の装置と通信する通信部を有していてもよい。通信部は、NFC通信や、第5世代移動通信システム(5G)などの通信規格に対応していてもよい。
また、本開示の受電装置が自動車などの車両であってもよい。例えば、受電装置である自動車は、駐車場に設置された送電アンテナを介して充電器(送電装置)から電力を受けとるものであってもよい。また、受電装置である自動車は、道路に埋め込まれた送電アンテナを介して充電器(送電装置)から電力を受けとるものでもよい。このような自動車は、受電した電力はバッテリに供給される。バッテリの電力は、車輪を駆動する発動部(モータ、電動部)に供給されてもよいし、運転補助に用いられるセンサの駆動や外部装置との通信を行う通信部の駆動に用いられてもよい。つまり、この場合、受電装置は、車輪の他、バッテリや、受電した電力を用いて駆動するモータやセンサ、さらには送電装置以外の装置と通信を行う通信部を有していていもよい。さらに、受電装置は、人を収容する収容部を有していてもよい。例えば、センサとしては、車間距離や他の障害物との距離を測るために使用されるセンサなどがある。通信部は、例えば、全地球測位システム(Global Positioning System、Global Positioning Satellite、GPS)に対応していてもよい。また、通信部は、第5世代移動通信システム(5G)などの通信規格に対応していてもよい。また、車両としては、自転車や自動二輪車であってもよい。
また、本開示の受電装置は、電動工具、家電製品などでもよい。受電装置であるこれらの機器は、バッテリの他、バッテリに蓄積された受電電力によって駆動するモータを有していてもよい。また、これらの機器は、バッテリの残量などを通知する通知手段を有していてもよい。また、これらの機器は、送電装置とは異なる他の装置と通信する通信部を有していてもよい。通信部は、NFCや、第5世代移動通信システム(5G)などの通信規格に対応していてもよい。
また、本開示の送電装置は、自動車の車両内で、無線電力伝送に対応するスマートフォンやタブレットなどの携帯情報端末機器に対して送電を行う車載用充電器であってもよい。このような車載用充電器は、自動車内のどこに設けられていてもよい。例えば、車載用充電器は、自動車のコンソールに設置されてもよいし、インストルメントパネル(インパネ、ダッシュボード)や、乗客の座席間の位置や天井、ドアに設置されてもよい。ただし、運転に支障をきたすような場所に設置されないほうがよい。また、送電装置が車載用充電器の例で説明したが、このような充電器が、車両に配置されるものに限らず、電車や航空機、船舶等の輸送機に設置されてもよい。この場合の充電器も、乗客の座席間の位置や天井、ドアに設置されてもよい。
また、車載用充電器を備えた自動車等の車両が、送電装置であってもよい。この場合、送電装置は、車輪と、バッテリとを有し、バッテリの電力を用いて、送電回路部や送電アンテナにより受電装置に電力を供給する。
<その他>
上述した実施形態の開示は、以下の構成、方法、及びプログラムを含む。
上述した実施形態の開示は、以下の構成、方法、及びプログラムを含む。
(構成1)
アンテナを使用して受電装置へ無線により送電する送電手段と、
前記送電手段により前記受電装置へ送電される電力が制限される送電制限期間の少なくとも2以上の時点における前記アンテナにおける電圧及び電流の少なくとも何れかを測定する測定処理を行う測定手段と、
前記測定手段により第1の測定処理と第2の測定処理とが行われる場合、前記第1の測定処理に係る処理期間と、前記第2の測定処理に係る処理期間とが同一の長さとな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。
アンテナを使用して受電装置へ無線により送電する送電手段と、
前記送電手段により前記受電装置へ送電される電力が制限される送電制限期間の少なくとも2以上の時点における前記アンテナにおける電圧及び電流の少なくとも何れかを測定する測定処理を行う測定手段と、
前記測定手段により第1の測定処理と第2の測定処理とが行われる場合、前記第1の測定処理に係る処理期間と、前記第2の測定処理に係る処理期間とが同一の長さとな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。
(構成2)
前記受電装置と通信を行う通信手段を有し、
前記測定手段は、前記通信手段により前記受電装置から所定の信号が受信されたことに応じて、前記測定処理を行う
ことを特徴とする構成1に記載の送電装置。
前記受電装置と通信を行う通信手段を有し、
前記測定手段は、前記通信手段により前記受電装置から所定の信号が受信されたことに応じて、前記測定処理を行う
ことを特徴とする構成1に記載の送電装置。
(構成3)
前記測定手段は、前記通信手段により前記所定の信号が受信されるごとに前記測定処理を行う
ことを特徴とする構成2に記載の送電装置。
前記測定手段は、前記通信手段により前記所定の信号が受信されるごとに前記測定処理を行う
ことを特徴とする構成2に記載の送電装置。
(構成4)
前記測定手段は、前記通信手段により前記所定の信号が受信されたことに応じて、前記第1の測定処理及び前記第2の測定処理を含む複数の前記測定処理を行う
ことを特徴とする構成2又は3に記載の送電装置。
前記測定手段は、前記通信手段により前記所定の信号が受信されたことに応じて、前記第1の測定処理及び前記第2の測定処理を含む複数の前記測定処理を行う
ことを特徴とする構成2又は3に記載の送電装置。
(構成5)
前記所定の信号は、前記送電制限期間を決定するための情報を含む
ことを特徴とする構成2乃至4のいずれか1項に記載の送電装置。
前記所定の信号は、前記送電制限期間を決定するための情報を含む
ことを特徴とする構成2乃至4のいずれか1項に記載の送電装置。
(構成6)
前記所定の信号は、前記通信手段により行われる通信が制限される通信制限期間を決定するための情報を含む
ことを特徴とする構成2乃至5のいずれか1項に記載の送電装置。
前記所定の信号は、前記通信手段により行われる通信が制限される通信制限期間を決定するための情報を含む
ことを特徴とする構成2乃至5のいずれか1項に記載の送電装置。
(構成7)
前記所定の信号は、前記受電装置が前記送電装置から受電した電力の大きさを示す信号である
ことを特徴とする構成2乃至6のいずれか1項に記載の送電装置。
前記所定の信号は、前記受電装置が前記送電装置から受電した電力の大きさを示す信号である
ことを特徴とする構成2乃至6のいずれか1項に記載の送電装置。
(構成8)
前記制御手段は、前記所定の信号に基づいて前記処理期間の長さを決定する
ことを特徴とする構成2乃至7のいずれか1項に記載の送電装置。
前記制御手段は、前記所定の信号に基づいて前記処理期間の長さを決定する
ことを特徴とする構成2乃至7のいずれか1項に記載の送電装置。
(構成9)
前記処理期間は、前記通信手段により行われる通信が制限される通信制限期間を含み、 前記制御手段は、前記第1の測定処理に係る通信制限期間と前記第2の測定処理に係る通信制限期間とが同一の長さとなるように制御する
ことを特徴とする構成2乃至8のいずれか1項に記載の送電装置。
前記処理期間は、前記通信手段により行われる通信が制限される通信制限期間を含み、 前記制御手段は、前記第1の測定処理に係る通信制限期間と前記第2の測定処理に係る通信制限期間とが同一の長さとなるように制御する
ことを特徴とする構成2乃至8のいずれか1項に記載の送電装置。
(構成10)
前記処理期間は、前記通信手段により前記所定の信号が受信されてから前記送電手段により送電される電力の制限が開始されるまでの所定の期間を含み、
前記制御手段は、前記第1の測定処理に係る前記所定の期間と前記第2の測定処理に係る前記所定の期間とが同一の長さとなるように制御する
ことを特徴とする構成2乃至9のいずれか1項に記載の送電装置。
前記処理期間は、前記通信手段により前記所定の信号が受信されてから前記送電手段により送電される電力の制限が開始されるまでの所定の期間を含み、
前記制御手段は、前記第1の測定処理に係る前記所定の期間と前記第2の測定処理に係る前記所定の期間とが同一の長さとなるように制御する
ことを特徴とする構成2乃至9のいずれか1項に記載の送電装置。
(構成11)
前記処理期間は、前記送電制限期間を含み、
前記制御手段は、前記第1の測定処理に係る送電制限期間と前記第2の測定処理に係る送電制限期間とが同一の長さとなるように制御する
ことを特徴とする構成1乃至10のいずれか1項に記載の送電装置。
前記処理期間は、前記送電制限期間を含み、
前記制御手段は、前記第1の測定処理に係る送電制限期間と前記第2の測定処理に係る送電制限期間とが同一の長さとなるように制御する
ことを特徴とする構成1乃至10のいずれか1項に記載の送電装置。
(構成12)
前記第1の測定処理及び前記第2の測定処理を含む複数の前記測定処理の結果に基づいて、受電装置とは異なる物体を検出する検出手段を有する
ことを特徴とする構成1乃至11のいずれか1項に記載の送電装置。
前記第1の測定処理及び前記第2の測定処理を含む複数の前記測定処理の結果に基づいて、受電装置とは異なる物体を検出する検出手段を有する
ことを特徴とする構成1乃至11のいずれか1項に記載の送電装置。
(構成13)
前記検出手段は、前記第1の測定処理及び前記第2の測定処理を含む複数の測定処理における複数の測定結果のうち、所定の条件を満たす測定結果の数が所定数よりも大きいことに応じて、前記受電装置とは異なる物体を検出する
ことを特徴とする構成12に記載の送電装置。
前記検出手段は、前記第1の測定処理及び前記第2の測定処理を含む複数の測定処理における複数の測定結果のうち、所定の条件を満たす測定結果の数が所定数よりも大きいことに応じて、前記受電装置とは異なる物体を検出する
ことを特徴とする構成12に記載の送電装置。
(構成14)
前記所定の条件は、前記測定結果に基づいて取得される電圧の減衰量及び減衰率の少なくともいずれかが閾値よりも大きいことである
ことを特徴とする構成13に記載の送電装置。
前記所定の条件は、前記測定結果に基づいて取得される電圧の減衰量及び減衰率の少なくともいずれかが閾値よりも大きいことである
ことを特徴とする構成13に記載の送電装置。
(構成15)
前記所定の条件は、前記測定結果に基づいて取得される電流の減衰量及び減衰率の少なくともいずれかが閾値よりも大きいことである
ことを特徴とする構成13又は14に記載の送電装置。
前記所定の条件は、前記測定結果に基づいて取得される電流の減衰量及び減衰率の少なくともいずれかが閾値よりも大きいことである
ことを特徴とする構成13又は14に記載の送電装置。
(構成16)
前記所定の条件は、前記測定結果に基づいて取得される品質係数が閾値よりも小さいことである
ことを特徴とする構成13乃至15のいずれか1項に記載の送電装置。
前記所定の条件は、前記測定結果に基づいて取得される品質係数が閾値よりも小さいことである
ことを特徴とする構成13乃至15のいずれか1項に記載の送電装置。
(構成17)
前記検出手段による検出処理の結果に応じて、前記受電装置とは異なる物体が存在する、前記受電装置とは異なる物体が存在する可能性がある、及び、前記受電装置とは異なる物体が存在する確率、のうち少なくともいずれかを出力する出力手段
を有する
ことを特徴とする構成12乃至16のいずれか1項に記載の送電装置。
前記検出手段による検出処理の結果に応じて、前記受電装置とは異なる物体が存在する、前記受電装置とは異なる物体が存在する可能性がある、及び、前記受電装置とは異なる物体が存在する確率、のうち少なくともいずれかを出力する出力手段
を有する
ことを特徴とする構成12乃至16のいずれか1項に記載の送電装置。
(構成18)
受電装置であって、
アンテナを使用して送電装置から無線により受電する受電手段と、
前記送電装置と通信する通信手段と、
前記送電装置により行われる所定の処理であって、前記受電装置とは異なる物体を検出するための前記所定の処理に係る処理期間の長さを決定する決定手段と、
前記決定手段により決定される処理期間の長さを前記送電装置に通知するための所定の信号が前記通信手段により前記送電装置に送信されるように制御する制御手段と、を有し、
前記決定手段は、前記送電装置により第1の所定の処理と第2の所定の処理とが行われる場合、前記第1の所定の処理に係る処理期間と前記第2の所定の処理に係る処理期間とが同一の長さとなるように前記処理期間の長さを決定する
ことを特徴とする受電装置。
受電装置であって、
アンテナを使用して送電装置から無線により受電する受電手段と、
前記送電装置と通信する通信手段と、
前記送電装置により行われる所定の処理であって、前記受電装置とは異なる物体を検出するための前記所定の処理に係る処理期間の長さを決定する決定手段と、
前記決定手段により決定される処理期間の長さを前記送電装置に通知するための所定の信号が前記通信手段により前記送電装置に送信されるように制御する制御手段と、を有し、
前記決定手段は、前記送電装置により第1の所定の処理と第2の所定の処理とが行われる場合、前記第1の所定の処理に係る処理期間と前記第2の所定の処理に係る処理期間とが同一の長さとなるように前記処理期間の長さを決定する
ことを特徴とする受電装置。
(構成19)
前記処理期間は、前記所定の処理において前記送電装置により送電される電力が制限される送電制限期間を含み、
前記決定手段は、前記第1の所定の処理に係る送電制限期間と前記第2の所定の処理に係る送電制限期間とが同一の長さとなるように、前記処理期間の長さを決定する
ことを特徴とする構成18に記載の受電装置。
前記処理期間は、前記所定の処理において前記送電装置により送電される電力が制限される送電制限期間を含み、
前記決定手段は、前記第1の所定の処理に係る送電制限期間と前記第2の所定の処理に係る送電制限期間とが同一の長さとなるように、前記処理期間の長さを決定する
ことを特徴とする構成18に記載の受電装置。
(構成20)
前記処理期間は、前記所定の処理において前記通信手段により行われる通信が制限される通信制限期間を含み、
前記決定手段は、前記第1の所定の処理に係る通信制限期間と前記第2の所定の処理に係る送電制限期間とが同一の長さとなるように、前記処理期間の長さを決定する
ことを特徴とする構成18又は19に記載の受電装置。
前記処理期間は、前記所定の処理において前記通信手段により行われる通信が制限される通信制限期間を含み、
前記決定手段は、前記第1の所定の処理に係る通信制限期間と前記第2の所定の処理に係る送電制限期間とが同一の長さとなるように、前記処理期間の長さを決定する
ことを特徴とする構成18又は19に記載の受電装置。
(方法21)
送電装置の制御方法であって、
アンテナを使用して前記送電装置から受電装置へ無線により送電される電力が制限される送電制限期間の少なくとも2以上の時点における前記アンテナにおける電圧及び電流の少なくとも何れかを測定する測定処理を行う測定工程と、
前記測定工程において第1の測定処理と第2の測定処理とが行われる場合、前記第1の測定処理に係る処理期間と、前記第2の測定処理に係る処理期間とが同一の長さとな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。
送電装置の制御方法であって、
アンテナを使用して前記送電装置から受電装置へ無線により送電される電力が制限される送電制限期間の少なくとも2以上の時点における前記アンテナにおける電圧及び電流の少なくとも何れかを測定する測定処理を行う測定工程と、
前記測定工程において第1の測定処理と第2の測定処理とが行われる場合、前記第1の測定処理に係る処理期間と、前記第2の測定処理に係る処理期間とが同一の長さとな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。
(方法22)
受電装置の制御方法であって、
アンテナを使用して送電装置から無線により受電する前記受電装置とは異なる物体を検出するための所定の処理に係る処理期間の長さを決定する決定工程と、
前記決定工程において決定される処理期間の長さを前記送電装置に通知するための所定の信号が前記送電装置に送信されるように制御する制御工程と、を有し、
前記決定工程においては、前記送電装置により第1の所定の処理と第2の所定の処理とが行われる場合、前記第1の所定の処理に係る処理期間と前記第2の所定の処理に係る処理期間とが同一の長さとなるように前記処理期間の長さが決定される
ことを特徴とする制御方法。
受電装置の制御方法であって、
アンテナを使用して送電装置から無線により受電する前記受電装置とは異なる物体を検出するための所定の処理に係る処理期間の長さを決定する決定工程と、
前記決定工程において決定される処理期間の長さを前記送電装置に通知するための所定の信号が前記送電装置に送信されるように制御する制御工程と、を有し、
前記決定工程においては、前記送電装置により第1の所定の処理と第2の所定の処理とが行われる場合、前記第1の所定の処理に係る処理期間と前記第2の所定の処理に係る処理期間とが同一の長さとなるように前記処理期間の長さが決定される
ことを特徴とする制御方法。
(プログラム)
コンピュータを、構成1乃至17のいずれか1項に記載の送電装置、又は、構成18乃至20のいずれか1項に記載の受電装置として機能させるためのプログラム。
コンピュータを、構成1乃至17のいずれか1項に記載の送電装置、又は、構成18乃至20のいずれか1項に記載の受電装置として機能させるためのプログラム。
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、2021年6月15日提出の日本国特許出願特願2021-099455と2022年4月14日提出の日本国特許出願特願2022-067160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。
402 送電装置
101 制御部
103 送電部
101 制御部
103 送電部
Claims (23)
- アンテナを使用して受電装置へ無線により送電する送電手段と、
前記送電手段により前記受電装置へ送電される電力が制限される送電制限期間の少なくとも2以上の時点における前記アンテナにおける電圧及び電流の少なくとも何れかを測定する測定処理を行う測定手段と、
前記測定手段により第1の測定処理と第2の測定処理とが行われる場合、前記第1の測定処理に係る処理期間と、前記第2の測定処理に係る処理期間とが同一の長さとな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。 - 前記受電装置と通信を行う通信手段を有し、
前記測定手段は、前記通信手段により前記受電装置から所定の信号が受信されたことに応じて、前記測定処理を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の送電装置。 - 前記測定手段は、前記通信手段により前記所定の信号が受信されるごとに前記測定処理を行うことを特徴とする請求項2に記載の送電装置。
- 前記測定手段は、前記通信手段により前記所定の信号が受信されたことに応じて、前記第1の測定処理及び前記第2の測定処理を含む複数の前記測定処理を行うことを特徴とする請求項2に記載の送電装置。
- 前記所定の信号は、前記送電制限期間を決定するための情報を含むことを特徴とする請求項2に記載の送電装置。
- 前記所定の信号は、前記通信手段により行われる通信が制限される通信制限期間を決定するための情報を含むことを特徴とする請求項2に記載の送電装置。
- 前記所定の信号は、前記受電装置が前記送電装置から受電した電力の大きさを示す信号であることを特徴とする請求項2に記載の送電装置。
- 前記制御手段は、前記所定の信号に基づいて前記処理期間の長さを決定することを特徴とする請求項2に記載の送電装置。
- 前記処理期間は、前記通信手段により行われる通信が制限される通信制限期間を含み、
前記制御手段は、前記第1の測定処理に係る通信制限期間と前記第2の測定処理に係る通信制限期間とが同一の長さとなるように制御することを特徴とする請求項2に記載の送電装置。 - 前記処理期間は、前記通信手段により前記所定の信号が受信されてから前記送電手段により送電される電力の制限が開始されるまでの所定の期間を含み、
前記制御手段は、前記第1の測定処理に係る前記所定の期間と前記第2の測定処理に係る前記所定の期間とが同一の長さとなるように制御することを特徴とする請求項2に記載の送電装置。 - 前記処理期間は、前記送電制限期間を含み、
前記制御手段は、前記第1の測定処理に係る送電制限期間と前記第2の測定処理に係る送電制限期間とが同一の長さとな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の測定処理及び前記第2の測定処理を含む複数の前記測定処理の結果に基づいて、受電装置とは異なる物体を検出する検出手段を有することを特徴とする請求項1に記載の送電装置。
- 前記検出手段は、前記第1の測定処理及び前記第2の測定処理を含む複数の測定処理における複数の測定結果のうち、所定の条件を満たす測定結果の数が所定数よりも大きいことに応じて、前記受電装置とは異なる物体を検出することを特徴とする請求項12に記載の送電装置。
- 前記所定の条件は、前記測定結果に基づいて取得される電圧の減衰量及び減衰率の少なくともいずれかが閾値よりも大きいことであることを特徴とする請求項13に記載の送電装置。
- 前記所定の条件は、前記測定結果に基づいて取得される電流の減衰量及び減衰率の少なくともいずれかが閾値よりも大きいことであることを特徴とする請求項13に記載の送電装置。
- 前記所定の条件は、前記測定結果に基づいて取得される品質係数が閾値よりも小さいことであることを特徴とする請求項13に記載の送電装置。
- 前記検出手段による検出処理の結果に応じて、前記受電装置とは異なる物体が存在する、前記受電装置とは異なる物体が存在する可能性がある、及び、前記受電装置とは異なる物体が存在する確率、のうち少なくともいずれかを出力する出力手段を有することを特徴とする請求項12に記載の送電装置。
- 受電装置であって、
アンテナを使用して送電装置から無線により受電する受電手段と、
前記送電装置と通信する通信手段と、
前記送電装置により行われる所定の処理であって、前記受電装置とは異なる物体を検出するための前記所定の処理に係る処理期間の長さを決定する決定手段と、
前記決定手段により決定される処理期間の長さを前記送電装置に通知するための所定の信号が前記通信手段により前記送電装置に送信されるように制御する制御手段と、を有し、
前記決定手段は、前記送電装置により第1の所定の処理と第2の所定の処理とが行われる場合、前記第1の所定の処理に係る処理期間と前記第2の所定の処理に係る処理期間とが同一の長さとなるように前記処理期間の長さを決定する
ことを特徴とする受電装置。 - 前記処理期間は、前記所定の処理において前記送電装置により送電される電力が制限される送電制限期間を含み、
前記決定手段は、前記第1の所定の処理に係る送電制限期間と前記第2の所定の処理に係る送電制限期間とが同一の長さとなるように、前記処理期間の長さを決定する
ことを特徴とする請求項18に記載の受電装置。 - 前記処理期間は、前記所定の処理において前記通信手段により行われる通信が制限される通信制限期間を含み、
前記決定手段は、前記第1の所定の処理に係る通信制限期間と前記第2の所定の処理に係る送電制限期間とが同一の長さとなるように、前記処理期間の長さを決定する
ことを特徴とする請求項18に記載の受電装置。 - 送電装置の制御方法であって、
アンテナを使用して前記送電装置から受電装置へ無線により送電される電力が制限される送電制限期間の少なくとも2以上の時点における前記アンテナにおける電圧及び電流の少なくとも何れかを測定する測定処理を行う測定工程と、
前記測定工程において第1の測定処理と第2の測定処理とが行われる場合、前記第1の測定処理に係る処理期間と、前記第2の測定処理に係る処理期間とが同一の長さとな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。 - 受電装置の制御方法であって、
アンテナを使用して送電装置から無線により受電する前記受電装置とは異なる物体を検出するための所定の処理に係る処理期間の長さを決定する決定工程と、
前記決定工程において決定される処理期間の長さを前記送電装置に通知するための所定の信号が前記送電装置に送信されるように制御する制御工程と、を有し、
前記決定工程においては、前記送電装置により第1の所定の処理と第2の所定の処理とが行われる場合、前記第1の所定の処理に係る処理期間と前記第2の所定の処理に係る処理期間とが同一の長さとなるように前記処理期間の長さが決定される
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17のいずれか1項に記載の送電装置、又は、請求項18乃至20のいずれか1項に記載の受電装置として機能させるためのプログラム。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021-099455 | 2021-06-15 | ||
JP2021099455 | 2021-06-15 | ||
JP2022-067160 | 2022-04-14 | ||
JP2022067160A JP2022191156A (ja) | 2021-06-15 | 2022-04-14 | 送電装置、受電装置、制御方法、および、プログラム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2022264878A1 true WO2022264878A1 (ja) | 2022-12-22 |
Family
ID=84527422
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2022/022915 WO2022264878A1 (ja) | 2021-06-15 | 2022-06-07 | 送電装置、受電装置、制御方法、および、プログラム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
WO (1) | WO2022264878A1 (ja) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011030422A (ja) * | 2004-05-11 | 2011-02-10 | Access Business Group Internatl Llc | 誘導電力転送システムの制御 |
JP2013132133A (ja) * | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Sony Corp | 検知装置、受電装置、非接触電力伝送システム及び検知方法 |
JP2013135518A (ja) * | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Sony Corp | 検知装置、検知システム、送電装置、非接触電力伝送システム及び検知方法 |
JP2015154159A (ja) * | 2014-02-12 | 2015-08-24 | キヤノン株式会社 | 通信システム、通信装置、それらの制御方法およびプログラム |
JP2019097389A (ja) * | 2017-07-27 | 2019-06-20 | ソニー株式会社 | 送電装置、送電方法、受電装置、及び受電方法 |
JP2020188634A (ja) * | 2019-05-16 | 2020-11-19 | キヤノン株式会社 | 送電装置、送電装置の制御方法、及びプログラム |
-
2022
- 2022-06-07 WO PCT/JP2022/022915 patent/WO2022264878A1/ja active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011030422A (ja) * | 2004-05-11 | 2011-02-10 | Access Business Group Internatl Llc | 誘導電力転送システムの制御 |
JP2013132133A (ja) * | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Sony Corp | 検知装置、受電装置、非接触電力伝送システム及び検知方法 |
JP2013135518A (ja) * | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Sony Corp | 検知装置、検知システム、送電装置、非接触電力伝送システム及び検知方法 |
JP2015154159A (ja) * | 2014-02-12 | 2015-08-24 | キヤノン株式会社 | 通信システム、通信装置、それらの制御方法およびプログラム |
JP2019097389A (ja) * | 2017-07-27 | 2019-06-20 | ソニー株式会社 | 送電装置、送電方法、受電装置、及び受電方法 |
JP2020188634A (ja) * | 2019-05-16 | 2020-11-19 | キヤノン株式会社 | 送電装置、送電装置の制御方法、及びプログラム |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2022264760A1 (ja) | 送電装置、受電装置、制御方法、および、プログラム | |
WO2021161966A1 (ja) | 送電装置、受電装置、それらの制御方法、およびプログラム | |
JP7566483B2 (ja) | 送電装置、送電装置が行う方法およびプログラム | |
US11962167B2 (en) | Power receiving apparatus, power transmitting apparatus, control methods thereof, and a non-transitory computer-readable storage medium | |
JP2024100905A (ja) | 送電装置および受電装置、それらの制御方法、プログラム | |
WO2024062770A1 (ja) | 送電装置、送電装置の制御方法、および記憶媒体 | |
WO2022264878A1 (ja) | 送電装置、受電装置、制御方法、および、プログラム | |
JP2022191156A (ja) | 送電装置、受電装置、制御方法、および、プログラム | |
JP2022191155A (ja) | 送電装置、受電装置、制御方法、および、プログラム | |
WO2023112622A1 (ja) | 受電装置、受電装置の制御方法およびプログラム | |
WO2023106030A1 (ja) | 受電装置、送電装置、無線電力伝送方法、および、プログラム | |
WO2023149238A1 (ja) | 送電装置および受電装置 | |
WO2024166725A1 (ja) | 受電装置、送電装置、通信方法、およびプログラム | |
CN117501583A (zh) | 送电装置、受电装置、控制方法和程序 | |
JP2023144646A (ja) | 送電装置、受電装置、無線電力伝送の制御方法、およびプログラム | |
JP2023112407A (ja) | 送電装置、送電装置の制御方法およびプログラム | |
WO2024095593A1 (ja) | 送電装置、受電装置、無線電力伝送システム、無線電力伝送の制御方法、および記憶媒体 | |
WO2024116837A1 (ja) | 送電装置、受電装置、無線電力伝送システム、送電装置の制御方法、および記憶媒体 | |
WO2024185583A1 (ja) | 送電装置、受電装置、送電装置が行う方法、受電装置が行う方法、およびプログラム | |
JP2024151949A (ja) | 送電装置およびその制御方法、受電装置およびその制御方法、プログラム | |
US20230075161A1 (en) | Power transmission apparatus, power reception apparatus, control method, and computer-readable storage medium | |
WO2023276580A1 (ja) | 送電装置、受電装置、無線電力伝送の方法、及び、プログラム | |
WO2023136154A1 (ja) | 送電装置、受電装置、無線電力伝送システム、送電装置の制御方法、受電装置の制御方法およびプログラム | |
WO2023210445A1 (ja) | 受電装置、送電装置、それらの制御方法、およびプログラム | |
WO2023042679A1 (ja) | 送電装置および受電装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 22824870 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 22824870 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |