JP6440197B2 - 非接触給電システム及び送電器 - Google Patents

Description

本発明は、非接触通信機器に対して非接触通信及び非接触給電を行う非接触給電システムに関し、特に、非接触給電における無駄な電力を削減する技術に関する。

近年、非接触通信機器に対してワイヤレスで給電を行う非接触給電が実用化されており、電磁誘導方式と磁界共鳴方式との２つの標準化が進められている。このうち電磁誘導方式は、現在、最も製品化が進んでいるＷＰＣ規格のＱｉ（チー）にも採用されており、送電用コイルと受電用コイルとを１対１で近接させて給電を行うものである（例えば、特許文献１参照）。

このような非接触給電は、送電側装置と受電側装置とのそれぞれにケーブルを接続するための端子を設ける必要がないとともに、送電用コイルに受電用コイルを近接させるだけで受電側装置に給電が行われるため、今後のさらなる普及が予想される。

ところが、電磁誘導方式による非接触給電においては、給電を行うために送電用コイルと受電用コイルとを１対１で近接させることになるため、１つの送電側装置によって複数の受電側装置に給電を行うためには、１つの送電側装置に複数の送電用コイルを設けなければならない。

一方、磁界共鳴方式による非接触給電においては、１つの送電用コイルによって複数の受電側装置への給電を行うことができるため、上述したように、１つの送電側装置にて複数の受電側装置に給電を行う場合であっても、１つの送電側装置に複数の送電用コイルを設ける必要がない。

特開２０１５−３９２７１号公報

ところで、上述したように、磁界共鳴方式において１つの送信側装置によって複数の受電側装置に非接触給電を行う環境では、送電側コイルと複数の受電側装置との距離は必然的に異なるものとなる。そのため、磁界共鳴方式においては、非接触給電を行う所定領域内のどの場所に受電側装置が設置された場合であっても、送電用コイルから送電された電力が受電側装置にて受電される必要があり、それにより、受電側装置が送電用コイルの近傍に存在している場合でも、非接触給電を行う所定領域内の全領域にて受電できるような電力で常時給電を行っておく必要があり、無駄な電力が発生してしまうという問題点がある。

本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされものであって、非接触通信機器が所定領域内の任意の場所に設置されて１つの送電器によって非接触通信及び非接触給電を行う場合であっても給電における無駄な電力を削減することができる非接触給電システム及び送電器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、
非接触通信機器と、所定領域内に存在する非接触通信機器に対して非接触通信及び非接触給電を行う送電器とを有する非接触給電システムであって、
前記送電器は、
前記非接触通信を行うための通信用電力及び前記非接触給電を行うための給電用電力をそれぞれ供給する電力制御部と、
前記電力制御部から供給された通信用電力で非接触通信機器に対して非接触通信を行う通信送受信部と、
前記電力制御部から供給された給電用電力を非接触通信機器に送電することで該非接触通信機器に対して非接触給電を行う電力送電部とを有し、
前記非接触通信機器は、前記電力送電部から送電された給電用電力を受電した場合、その旨を前記送電器に通知し、
前記電力制御部は、前記通信送受信部が前記所定領域内に存在する非接触通信機器のみと非接触通信可能となるように設定された最大の通信用電力を前記通信送受信部に対して供給するとともに、前記電力送電部に対して前記給電用電力を供給していない状態において、前記通信送受信部が前記非接触通信によって非接触通信機器を検出した場合、前記電力送電部に対して供給する給電用電力を増加させていき、前記検出された非接触通信機器から、前記電力送電部から送電された給電用電力を受電した旨が通知された場合、前記給電用電力の増加を停止し、前記給電用電力の増加を停止した後、前記通信送受信部に対して供給する通信用電力を、前記通信送受信部が、前記検出された非接触通信機器と非接触通信可能な最小電力まで減少させていく。

上記のように構成された本発明においては、所定領域内に存在する非接触通信機器に対して非接触通信及び非接触給電を行う場合に、まず、通信送受信部にて電力制御部から供給された通信用電力による非接触通信によって非接触通信機器が検出されることになるが、電力制御部からは、通信送受信部が所定領域内に存在する非接触通信機器のみと非接触通信可能となるように設定された最大の通信用電力が通信送受信部に対して供給されており、通信送受信部においてこの通信用電力による非接触通信によって非接触通信機器が検出されるので、所定領域内のどの場所に非接触通信機器が存在していても、その非接触通信機器が確実に検出されることになる。この際、電力制御部からは、非接触通信機器に対して非接触給電を行うための給電用電力が電力送電部に供給されていないので、電力送電部からは、非接触通信機器に非接触給電を行うための給電用電力が所定領域内に送電されていない。所定領域内に存在する非接触通信機器が上記のようにして検出されると、電力制御部から電力送電部に供給される給電用電力が増加していき、その後、通信送受信部にて検出された非接触通信機器から、電力送電部から送電された給電用電力を受電した旨が通知されると、電力制御部から電力送電部に対して供給される給電用電力の増加が停止し、電力送電部からその給電用電力が非接触通信機器に送電されることで非接触通信機器に対する給電が行われることになる。これにより、電力送電部において、所定領域内に存在する非接触通信機器に対して非接触給電可能な最小の電力で給電が行われることになり、無駄な電力が送電されることがなくなる。

また、電力制御部から電力送電部に対して供給される給電用電力の増加が停止した後、電力制御部から通信送受信部に対して供給される通信用電力を、通信送受信部が検出された非接触通信機器と非接触通信可能な最小電力まで減少させていくことで、通信送受信部における非接触通信のための電力においても無駄な電力が生じないとともに、不要な非接触通信によるエラーが生じてしまう可能性が低減される。

本発明によれば、所定領域内に非接触通信機器が存在する場合、その非接触通信機器が確実に検出されながらも、その後、所定領域内に存在する非接触通信機器に対して非接触給電可能な最小電力で給電が行われることになるため、非接触通信機器が任意の場所に設置されて１つの送電器によって非接触通信及び非接触給電を行う場合であっても給電における無駄な電力を削減することができる。

また、電力制御部から電力送電部に対して供給される給電用電力の増加が停止した後、電力制御部から通信送受信部に対して供給される通信用電力を、通信送受信部が検出された非接触通信機器と非接触通信可能な最小電力まで減少させていくことにより、非接触通信機器に対する非接触通信についても無駄な電力を削減することができるとともに、不要な非接触通信によるエラーが生じてしまう可能性を低減することができる。

本発明の非接触給電システムの実施の一形態を示す図であり、（ａ）はシステムが設置される環境の一例を横方向から見た図、（ｂ）は（ａ）に示した環境を上方向から見た図、（ｃ）はリーダ／ライタ及び携帯端末の構成を示すブロック図である。 図１に示した非接触給電システムにおける処理動作を説明するためのフローチャートである。 図２に示した処理動作による図１に示した部屋内における通信エリア及び給電エリアの変化を示す図である。 図１に示した制御テーブル記憶部に記憶される制御テーブルの一例を示す図である。 図１に示した非接触給電システムにおける制御テーブル記憶部に記憶された制御テーブルを用いた処理動作を説明するためのフローチャートである。 リーダ／ライタにてチェック通信が行われた際の部屋内における通信エリア及び給電エリアの変化を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の非接触給電システムの実施の一形態を示す図であり、（ａ）はシステムが設置される環境の一例を横方向から見た図、（ｂ）は（ａ）に示した環境を上方向から見た図、（ｃ）はリーダ／ライタ１０及び携帯端末２０の構成を示すブロック図である。

本形態における非接触給電システムは図１に示すように、所定領域となる決められた部屋１内に設置された机３ａ〜３ｉ上に載置される携帯端末２０と、部屋１の天井に設置されたリーダ／ライタ１０とから構成される。

リーダ／ライタ１０は、本発明における送電器となるものであって、部屋１の天井中央に、給電エリア及び通信エリアが下方に向くように取り付けられており、通信送受信部１１と、電力送電部１２と、アンテナ１３と、コイル１４と、電力制御部１５と、制御テーブル記憶部１６とを有している。

電力制御部１５は、部屋１内に存在する携帯端末２０に対して非接触通信を行うための通信用電力を通信送受信部１１に供給し、また、部屋１内に存在する携帯端末２０に対して非接触給電を行うための給電用電力を電力送電部１２に供給する。

通信送受信部１１は、電力制御部１５から供給された通信用電力で、部屋１内に存在する携帯端末２０に対してアンテナ１３を介して非接触通信を行う。非接触通信方式は、ＵＨＦ帯の電波やBluetooth、あるいは赤外線等の近距離通信技術を用いることができる。

電力送電部１２は、電力制御部１５から供給された給電用電力を、部屋１内に存在する携帯端末２０にコイル１４を介して送電することで携帯端末２０に対して非接触給電を行う。この非接触給電の方式は、磁界共鳴方式を用いている。

制御テーブル記憶部１６は、部屋１内に存在する携帯端末２０に対する給電用電力と通信用電力とが対応づけて記憶されている。

携帯端末２０は、本発明における非接触通信機器となるものであって、リーダ／ライタ１０を用いた充電あるいはリーダ／ライタ１０との間にて非接触通信を行う場合に、部屋１内の机３ａ〜３ｉ上に載置される。本形態においては、説明をわかりやすくするためにその一例として、１台の携帯端末２０が机３ｆ上に載置されているが、携帯端末２０は他の机３ａ〜３ｅ，３ｇ〜３ｉ上に載置されてもよいし、複数台の携帯端末２０が、互いに異なる机３ａ〜３ｉ上に載置されていてもよい。

携帯端末２０は、通信送受信部２１と、電力受電部２２と、アンテナ２３と、コイル２４と、制御部２５と、スイッチ２６と、バッテリー２７とを有している。

通信送受信部２１は、アンテナ２３を介してリーダ／ライタ１０との間にて非接触通信を行う。

電力受電部２２は、リーダ／ライタ１０から送電された給電用電力をコイル２４を介して受電し、バッテリー２７に蓄電する。

スイッチ２６は、電力受電部２２にて受電された送電用電力のバッテリー２７への蓄電や、バッテリー２７に蓄電された電力の通信送受信部２１への供給のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるためのものである。

制御部２５は、通信送受信部２１におけるリーダ／ライタ１０との間の非接触通信を制御するとともに、通信送受信部２１を介した非接触通信に基づいてスイッチ２６を切り替える。

以下に、上記のように構成された非接触給電システムにおける処理動作について説明する。

図２は、図１に示した非接触給電システムにおける処理動作を説明するためのフローチャートである。なお、図２中、リーダ／ライタ１０と携帯端末２０との間のやりとりで通信によるものを破線の矢印で示し、給電によるものを一点鎖線の矢印で示している。図３は、図２に示した処理動作による図１に示した部屋１内における通信エリア及び給電エリアの変化を示す図である。

図１に示した非接触給電システムにおいては、部屋１内に設置された机３ａ〜３ｉのいずれにも携帯端末２０が載置されていない状態においては、電力制御部１５から通信送受信部１１に対して、部屋１内に存在する携帯端末２０と非接触通信をするための最大電力が通信用電力として供給されている（ステップ１）。この最大電力は、リーダ／ライタ１０の最大電力ではなく、通信送受信部１１において、部屋１内に存在する携帯端末２０のみと非接触通信が可能となるように設定されたものであり、それにより、図３（ａ）に示すように、通信送受信部１１にてアンテナ１３を介して非接触通信可能な通信エリア４は、部屋１外の領域は含まれず、部屋１内に設置された机３ａ〜３ｉを全て含むものとなる。なお、図３（ａ）に示す通信エリア４は、部屋１の角部までは届いていないものとなっているが、部屋１の角部まで届くような通信エリアを設定した場合、通信エリアの一部が部屋１の外部にはみ出してしまい、部屋１の外部に存在する携帯端末２０まで非接触通信によって検出してしまうことになる。本形態においては、通信エリア４が、部屋１の角部を含まないものの、携帯端末２０が載置される机３ａ〜３ｉを全て含むものであるため、机３ａ〜３ｉ上に載置された携帯端末２０のみを非接触通信によって検出するためには十分なものとなっている。ただ、この最大電力は、用途に応じて適宜設定することができ、通信エリア４が部屋１の外部を一部含むようなものであってもよい。

この状態で机３ｆ上に携帯端末２０が載置されると、携帯端末２０が通信送受信部１１における通信エリア４に入ることから、リーダ／ライタ１０の通信送受信部１１と携帯端末２０の通信送受信部２１との間にてアンテナ１３，２３を介して非接触通信が可能な状態となる。

そして、携帯端末２０の通信送受信部２１から、送電を依頼する送電依頼と、携帯端末２０の識別情報や小電力／中電力を示す電力情報等の種類情報とがアンテナ２３を介して送信されると（ステップ２，３）、これらがリーダ／ライタ１０のアンテナ１３を介して通信送受信部１１にて受信される（ステップ４，５）。それにより、リーダ／ライタ１０において、部屋１内に携帯端末２０が存在することが検出されることになる。

すると、リーダ／ライタ１０の通信送受信部１１から、携帯端末２０のスイッチ２６を、電力受電部２２にて受電した電力をバッテリー２７に蓄電するように切り替える旨の依頼が送信される（ステップ６）。これは、部屋１内に複数の携帯端末が存在している場合等において、リーダ／ライタ１０から送電された給電用電力が大きなことにより、携帯端末２０が破壊されてしまうことを回避するために行うものである。

また、リーダ／ライタ１０においては、携帯端末２０に対して非接触給電を行うための給電用電力が給電出力として電力制御部１５から電力送電部１２に供給され、電力送電部１２において電力制御部１５から供給された給電用電力がコイル１４を介して部屋１内に送電されることにより、携帯端末２０に対する送電が開始される（ステップ７）。

一方、携帯端末２０においては、スイッチ２６を切り替える旨の依頼がアンテナ２３を介して通信送受信部２１にて受信されると（ステップ８）、制御部２５の制御によって、スイッチ２６が、電力受電部２２にて受電した電力をバッテリー２７に蓄電するように切り替えられ（ステップ９）、リーダ／ライタ１０から送電された給電用電力の受電状態となる（ステップ１０）。

そして、制御部２５において、リーダ／ライタ１０から送電された給電用電力がコイル２４を介して電力受電部２２にて受電されているかどうかが確認され、その確認結果である受電状況がアンテナ２３を介して通信送受信部２１から送信される（ステップ１１）。

リーダ／ライタ１０においては、携帯端末２０から送信された受電状況がアンテナ１３を介して通信送受信部１１にて受信されると（ステップ１２）、受信された受電状況が、リーダ／ライタ１０から送電された給電用電力が携帯端末２０にて受電されていないことを示すものである場合（ステップ１３）、電力制御部１５において、電力送電部１２に供給する給電用電力が１ステップ分増加される（ステップ１４）。なお、給電用電力を増加する１ステップは任意に設定可能であるが、細かくすればそれだけ無駄な電力を効率よく削減することができ、一方、大まかなものとすれば、処理が簡略化される。

ここで、部屋１内に設置された机３ａ〜３ｉのいずれにも携帯端末２０が載置されていない状態においては、電力制御部１５から電力送電部１２に対して、部屋１内に存在する携帯端末２０に対して非接触給電を行うための給電用電力が供給されていないため、ステップ７，１４の処理によって、電力制御部１５から電力送電部１２に給電用電力が供給されはじめ、その後、電力制御部１５から電力送電部１２に供給する給電用電力が増加していくこととなる。

そして、電力送電部１２において、電力制御部１５から供給された給電用電力がコイル１４を介して部屋１内に送電されることにより、リーダ／ライタ１０から携帯端末２０への給電用電力の送電が行われ、この処理が、リーダ／ライタ１０から送電された給電用電力が携帯端末２０にて受電されるまで繰り返し行われることにより、図３（ａ）に示すように、電力送電部１２による給電エリア５が広がっていく。

一方、携帯端末２０から送信された受電状況が、リーダ／ライタ１０から送電された給電用電力が携帯端末２０にて受電されていることを示すものである場合、すなわち、リーダ／ライタ１０から送電された給電用電力が携帯端末２０にて受電されるようになって、その旨が携帯端末２０からリーダ／ライタ１０に通知されると、電力制御部１５において、電力送電部１２に供給する給電用電力の増加が停止し、その給電用電力で携帯端末２０に対する非接触給電が行われることになる。

すなわち、電力送電部１２から供給される給電用電力による給電エリア５が、図３（ｂ）に示すように、携帯端末２０を含むようなものとなるまで給電エリア５が広がっていき、携帯端末２０を含むようなものとなった状態で給電エリア５の広がりが停止することとなる。

次に、リーダ／ライタ１０においては、通信送受信部１１から、携帯端末２０にてリーダ／ライタ１０と通信ができているかどうかを示す通信状況を送信するための通信状況送信依頼がアンテナ１３を介して送信される（ステップ１５）。

携帯端末２０においては、通信送受信部１１から送信された通信状況送信依頼がアンテナ２３を介して通信送受信部２１にて受信された場合（ステップ１６）、リーダ／ライタ１０との間にて通信ができていることになるため、リーダ／ライタ１０との間にて通信ができていることを示す通信状況が通信送受信部２１からアンテナ２３を介して送信される（ステップ１７）。

リーダ／ライタ１０においては、携帯端末２０から送信された通信状況がアンテナ１３を介して通信送受信部１１にて受信された場合（ステップ１８）、携帯端末２０がリーダ／ライタ１０との間にて通信ができていることになるため（ステップ１９）、電力制御部１５において、通信送受信部１１に供給する通信用電力が１ステップ分減少される（ステップ２０）。なお、通信用電力を減少させる１ステップにおいても、給電用電力と同様に任意に設定可能であるが、細かくすればそれだけ無駄な電力を効率よく削減することができ、一方、大まかなものとすれば、処理が簡略化される。

そして、通信送受信部１１において、電力制御部１５から供給された通信用電力で携帯端末２０に対して非接触通信が行われ、この処理が、携帯端末２０とリーダ／ライタ１０との非接触通信が不可能となって、リーダ／ライタ１０にて携帯端末２０から通信状況が受信されなくなるまで繰り返し行われることにより、図３（ｃ）に示すように、通信送受信部１１による通信エリア４が狭まっていく。

携帯端末２０とリーダ／ライタ１０との非接触通信が不可能となって、リーダ／ライタ１０の通信送受信部１１にて携帯端末２０から通信状況が受信されなくなると、電力制御部１５から通信送受信部１１に供給される通信用電力が１ステップ分増加され（ステップ２１）、通信状況の停止依頼が通信送受信部１１からアンテナ１３を介して携帯端末２０に送信される（ステップ２２）。

これにより、電力制御部１５の制御によって、給電用電力の増加が停止した後、通信送受信部１１に対して供給される通信用電力が、通信送受信部１１が携帯端末２０と非接触通信可能な最小電力まで減少していき、それにより、通信送受信部１１による通信エリア４が、図３（ｄ）に示すように、携帯端末２０を含む最小範囲となるまで狭まっていき、通信エリア４と給電エリア５とがほぼ等しいものとなり、携帯端末２０を含む最小範囲となった状態で通信エリア４の狭まりが停止することとなる。

一方、携帯端末２０においては、リーダ／ライタ１０から送信された通信状況停止依頼がアンテナ２３を介して通信送受信部２１にて受信されると（ステップ２３）、リーダ／ライタ１０に対する通信状況の送信が停止される（ステップ２４）。

また、リーダ／ライタ１０においては、電力制御部１５から電力送電部１２に供給される給電用電力の値と、電力制御部１５から通信送受信部１１に供給される通信用電力の値とを用いて、制御テーブルが作成され、制御テーブル記憶部１６に記憶される（ステップ２５）。

図４は、図１に示した制御テーブル記憶部１６に記憶される制御テーブルの一例を示す図である。

リーダ／ライタ１０においては、図４に示すように、上記のようにして設定された給電出力となる給電用電力と通信出力となる通信用電力とが対応づけられ、制御テーブルとして制御テーブル記憶部１６に記憶される。なお、本例においては、携帯端末２０からリーダ／ライタ１０に送信される種類情報によって、携帯端末２０が小電力で通信を行うものであるのか、中電力で通信を行うものであるのかを判断し、この電力の違いによって通信用電力の値を分けている。

このように本形態においては、まず、通信送受信部１１が部屋１内に存在する携帯端末２０のみと非接触通信可能な最大の通信用電力が電力制御部１５から通信送受信部１１に対して供給されており、通信送受信部１１においてこの通信用電力による非接触通信によって携帯端末２０が検出されるので、部屋１内に設置されたいずれの机３ａ〜３ｉ上に携帯端末２０が載置されていても、携帯端末２０が確実に検出されることになる。また、初期状態において、携帯端末２０に対して非接触給電を行うための給電用電力が電力制御部１５から電力送電部１２に供給されておらず、部屋１内に存在する携帯端末２０が上記のようにして検出されると、電力制御部１５から電力送電部１２に供給される給電用電力が増加していき、その後、電力送電部１２から送電された給電用電力が携帯端末２０にて受電されると、電力制御部１５から電力送電部１２に対して供給される給電用電力の増加が停止し、その給電用電力が携帯端末２０に送電されることで給電が行われることになるため、電力送電部１２において、部屋１内に存在する携帯端末２０に対して非接触給電可能な最小の電力で給電が行われることになり、無駄な電力が送電されることがなくなる。これにより、リーダ／ライタ１０によって非接触給電が行われる部屋１内に設置された机３ａ〜３ｉのうち任意の机上に携帯端末２０が設置されて１つのリーダ／ライタ１０によって携帯端末２０に対して非接触通信及び非接触給電を行う場合であっても給電における無駄な電力を削減することができる。また、電力制御部１５から電力送電部１２に対して供給される給電用電力の増加が停止した後、電力制御部１５から通信送受信部１１に対して供給される通信用電力が、通信送受信部１１が検出された携帯端末２０と非接触通信可能な最小電力まで減少させていくことにより、携帯端末２０に対する非接触通信についても無駄な電力を削減することができるとともに、不要な非接触通信によるエラーが生じてしまう可能性を低減することができる。

以下に、図１に示した非接触給電システムにおいて制御テーブル記憶部１６に記憶された制御テーブルを用いた処理動作について説明する。

図５は、図１に示した非接触給電システムにおける制御テーブル記憶部１６に記憶された制御テーブルを用いた処理動作を説明するためのフローチャートである。なお、図５中、リーダ／ライタ１０と携帯端末２０との間のやりとりで通信によるものを破線の矢印で示し、給電によるものを一点鎖線の矢印で示している。

図１に示した非接触給電システムにおいては、上述したように制御テーブル記憶部１６に制御テーブルが記憶されている場合は、部屋１内に設置された机３ａ〜３ｉのいずれにも携帯端末２０が載置されていない状態においては、電力制御部１５から通信送受信部１１に対して、小電力で通信を行う携帯端末に対して非接触通信を行う際の最大電力が通信用電力として供給されている（ステップ１０１）。

この状態で、例えば机３ｆ上に携帯端末２０が載置されると、携帯端末２０が通信送受信部１１における通信エリアに入ることから、リーダ／ライタ１０の通信送受信部１１と携帯端末２０の通信送受信部２１との間にてアンテナ１３，２３を介して非接触通信が可能な状態となる。

そして、携帯端末２０の通信送受信部２１から、送電を依頼する送電依頼と、携帯端末２０の識別情報や小電力／中電力を示す電力情報等の種類情報とがアンテナ２３を介して送信されると（ステップ１０２，１０３）、これらがリーダ／ライタ１０のアンテナ１３を介して通信送受信部１１にて受信される（ステップ１０４，１０５）。それにより、リーダ／ライタ１０において、部屋１内に携帯端末２０が存在することが検出されることになる。

次に、通信送受信部１１から、携帯端末２０にてリーダ／ライタ１０と通信ができているかどうかを示す通信状況を送信するための通信状況送信依頼がアンテナ１３を介して送信される（ステップ１０６）。

また、リーダ／ライタ１０においては、ステップ１０５にて携帯端末２０から受信された種類情報に基づいて、携帯端末２０が中電力で通信を行うものである場合（ステップ１０７）、電力制御部１５から通信送受信部１１に対して供給される通信用電力が、中電力で通信を行う携帯端末に対して非接触通信を行う際の最大電力に下げられる（ステップ１０８）。

携帯端末２０においては、通信送受信部１１から送信された通信状況送信依頼がアンテナ２３を介して通信送受信部２１にて受信された場合（ステップ１０９）、リーダ／ライタ１０との間にて通信ができていることになるため、リーダ／ライタ１０との間にて通信ができていることを示す通信状況が通信送受信部２１からアンテナ２３を介して送信される（ステップ１１０）。

リーダ／ライタ１０においては、携帯端末２０から送信された通信状況がアンテナ１３を介して通信送受信部１１にて受信された場合（ステップ１１１）、携帯端末２０がリーダ／ライタ１０との間にて通信ができていることになるため（ステップ１１２）、通信ができていることを示すフラグ“１”が設定され（ステップ１１３）、電力制御部１５において、通信送受信部１１に供給する通信用電力が１ステップ分減少される（ステップ１１４）。

そして、通信送受信部１１において、電力制御部１５から供給された通信用電力で携帯端末２０に対して非接触通信が行われ、この処理が、携帯端末２０とリーダ／ライタ１０との非接触通信が不可能となって、リーダ／ライタ１０にて携帯端末２０から通信状況が受信されなくなるまで繰り返し行われることにより、通信送受信部１１による通信エリアが狭まっていく。

携帯端末２０とリーダ／ライタ１０との非接触通信が不可能となって、リーダ／ライタ１０の通信送受信部１１にて携帯端末２０から通信状況が受信されなくなると、フラグ“１”が設定されている場合（ステップ１１５）、電力制御部１５から通信送受信部１１に供給される通信用電力が１ステップ分増加すれば、リーダ／ライタ１０と携帯端末２０との通信が可能となるため、電力制御部１５から通信送受信部１１に供給される通信用電力が１ステップ分増加され（ステップ１１６）、通信状況の停止依頼が通信送受信部１１からアンテナ１３を介して携帯端末２０に送信される（ステップ１１７）。

これにより、通信送受信部１１に対して供給される通信用電力が、通信送受信部１１が携帯端末２０と非接触通信可能な最小電力まで減少していき、それにより、通信送受信部１１による通信エリアが、携帯端末２０を含む最小範囲となるまで狭まっていき、携帯端末２０を含む最小範囲となった状態で通信エリア４の狭まりが停止することとなる。

また、リーダ／ライタ１０においては、通信送受信部１１から、携帯端末２０のスイッチ２６を、電力受電部２２にて受電した電力をバッテリー２７に蓄電するように切り替える旨の依頼が送信される（ステップ１１８）。

その後、リーダ／ライタ１０においては、制御テーブル記憶部１６に記憶された制御テーブルが参照され、ステップ１１６にて設定された通信用電力に対応づけられた給電用電力が電力制御部１５において呼び出される（ステップ１１９）。

そして、制御テーブルから呼び出された給電用電力が給電出力として電力制御部１５から電力送電部１２に供給され、電力送電部１２において電力制御部１５から供給された給電用電力がコイル１４を介して部屋１内に送電されることにより、携帯端末２０に対する送電が開始される（ステップ１２０）。

一方、携帯端末２０においては、リーダ／ライタ１０から送信された通信状況停止依頼がアンテナ２３を介して通信送受信部２１にて受信され（ステップ１２１）、その後、スイッチ２６を切り替える旨の依頼がアンテナ２３を介して通信送受信部２１にて受信されると、制御部２５の制御によって、スイッチ２６が、電力受電部２２にて受電した電力をバッテリー２７に蓄電するように切り替えられ（ステップ１２２）、リーダ／ライタ１０から送電された給電用電力が受電されて、バッテリー２７に蓄電されることになる（ステップ１２３）。

上記のように、制御テーブル記憶部１６に記憶された制御テーブルを参照して給電用電力を設定することにより、図２に示したステップ７〜１４までの処理が不要となり、リーダ／ライタ１０と携帯端末２０との間において、通信のやりとりのみで給電用電力を設定することができる。

また、図４に示した制御テーブルは、携帯端末２０が小電力で通信を行うものと、中電力で通信を行うものとのそれぞれについて、給電出力となる給電用電力と通信出力となる通信用電力とが対応づけられているが、机３ａ〜３ｉ上に載置されてリーダ／ライタ１０との間にて非接触通信及び非接触給電が行われた携帯端末のそれぞれについて給電出力となる給電用電力と通信出力となる通信用電力とが対応づけておけば、携帯端末にとって最適な給電用電力で非接触給電を行うことが可能となる。また、例えば、制御テーブルにて対応づけられた１組の給電出力と通信出力を用いて、その１組の給電出力の間の給電出力に対応する通信出力を補間して制御テーブルに設定してもよい。

ここで、図３（ｄ）に示したような通信エリア４で非接触通信や非接触給電を行っている際に、通信エリア４に含まれていない机３ａ，３ｃ，３ｇ，３ｉ上に携帯端末が載置された場合、その携帯端末は、リーダ／ライタ１０の通信エリア４に含まれないため、リーダ／ライタ１０から非接触給電を受けることができない。

そこで、リーダ／ライタ１０において、現在の通信エリア４外に携帯端末が存在しているかどうかを検出するためのチェック通信を一定時間毎に実施することが好ましい。

図６は、リーダ／ライタ１０にてチェック通信が行われた際の部屋１内における通信エリア及び給電エリアの変化を示す図である。

図６（ａ）に示すように、図３（ｄ）に示したような通信エリア４及び給電エリア５で、机３ｆ上に載置された携帯端末２０ａとリーダ／ライタ１０との間にて非接触通信及び非接触給電が行われている際に、通信エリア４に含まれていない机３ｃ上に携帯端末２０ｂが載置されたとする。

リーダ／ライタ１０においては、机３ｆ上に載置された携帯端末２０ａに応じた通信エリア４及び給電エリア５で非接触通信及び非接触給電が行われている間においても、図３に示したステップ１と同様の最大電力が一定時間毎に電力制御部１５から通信送受信部１１に対して供給され、図６（ｂ）に示すように、通信送受信部１１において、部屋１内に設置された机３ａ〜３ｉを全て含む通信エリア４で非接触通信が行われることとなる。

そして、このチェック通信によって、携帯端末２０ｂが通信エリア４に含まれることにより、リーダ／ライタ１０において、部屋１内に携帯端末２０ｂが存在することが検出されると、図２にて示した処理と同様に、まず、電力制御部１５から電力送電部１２に供給する給電用電力が増加していき、それにより、図６（ｃ）に示すように、リーダ／ライタ１０による給電エリア５が広がっていく。

その後、リーダ／ライタ１０から送電された給電用電力が携帯端末２０ｂにて受電されると、図２にて示した処理と同様に、電力制御部１５において電力送電部１２に供給する給電用電力の増加が停止し、図６（ｄ）に示すように、その給電用電力で携帯端末２０ｂに対する非接触給電が行われることになる。

次に、図２にて示した処理と同様に、電力制御部１３から通信送受信部１１に対して供給される通信用電力が、通信送受信部１１が携帯端末２０と非接触通信可能な最小電力まで減少していき、それにより、図６（ｅ）に示すように、その通信エリア４が狭まっていく。

そして、電力制御部１３から通信送受信部１１に対して供給される通信用電力が、通信送受信部１１が携帯端末２０と非接触通信可能な最小電力まで減少していき、それにより、通信送受信部１１による通信エリア４が、図６（ｆ）に示すように、携帯端末２０ｂを含む最小範囲となるまで狭まっていき、携帯端末２０ｂを含む最小範囲となった状態で通信エリア４の狭まりが停止することとなる。

これにより、図３（ｄ）に示したような通信エリア４で非接触通信や非接触給電を行っている際に、通信エリア４に含まれていない机３ｃ上に携帯端末２０ｂが載置された場合であっても、携帯端末２０ｂがリーダ／ライタ１０から非接触給電を受けることができるようになる。

なお、図６に示した例は、図３（ｄ）に示したような通信エリア４で非接触通信や非接触給電を行っている際に、通信エリア４に含まれていない机３ｃ上に携帯端末２０ｂが載置された場合についての通信エリア４及び給電エリア５の変化であるが、図３（ｄ）に示したような通信エリア４で非接触通信を行っている際に、通信エリア４に含まれている他の机３ｂ，３ｄ，３ｅ，３ｈ上に携帯端末が載置された場合や、机３ａ〜３ｉ上に載置されていた携帯端末が移動した場合は、図５に示したものと同様の処理を行うことで、複数の携帯端末それぞれについて、リーダ／ライタ１０との間にて非接触通信及び非接触給電を行うことができる。

また、机３ａ〜３ｉ上に載置されていた携帯端末が部屋１の外に取り出されることにより、部屋１内に携帯端末が存在しなくなった場合は、上述した初期状態に戻り、電力制御部１５から通信送受信部１１に対して、部屋１内に存在する携帯端末２０のみと非接触通信をするための最大電力が通信用電力として供給されるとともに、給電用電力が電力制御部１５から電力送電部１２に供給されていない状態に戻る。

１ 部屋
３ａ〜３ｉ 机
４ 通信エリア
５ 給電エリア
１０ リーダ／ライタ
１１，２１ 通信送受信部
１２ 電力送電部
１３，２３ アンテナ
１４，２４ コイル
１５ 電力制御部
１６ 制御テーブル記憶部
２０，２０ａ，２０ｂ 携帯端末
２２ 電力受電部
２５ 制御部
２６ スイッチ
２７ バッテリー

Claims (2)

1. 非接触通信機器と、所定領域内に存在する非接触通信機器に対して非接触通信及び非接触給電を行う送電器とを有する非接触給電システムであって、
   前記送電器は、
   前記非接触通信を行うための通信用電力及び前記非接触給電を行うための給電用電力をそれぞれ供給する電力制御部と、
   前記電力制御部から供給された通信用電力で非接触通信機器に対して非接触通信を行う通信送受信部と、
   前記電力制御部から供給された給電用電力を非接触通信機器に送電することで該非接触通信機器に対して非接触給電を行う電力送電部とを有し、
   前記非接触通信機器は、前記電力送電部から送電された給電用電力を受電した場合、その旨を前記送電器に通知し、
   前記電力制御部は、前記通信送受信部が前記所定領域内に存在する非接触通信機器のみと非接触通信可能となるように設定された最大の通信用電力を前記通信送受信部に対して供給するとともに、前記電力送電部に対して前記給電用電力を供給していない状態において、前記通信送受信部が前記非接触通信によって非接触通信機器を検出した場合、前記電力送電部に対して供給する給電用電力を増加させていき、前記検出された非接触通信機器から、前記電力送電部から送電された給電用電力を受電した旨が通知された場合、前記給電用電力の増加を停止し、前記給電用電力の増加を停止した後、前記通信送受信部に対して供給する通信用電力を、前記通信送受信部が、前記検出された非接触通信機器と非接触通信可能な最小電力まで減少させていく、非接触給電システム。
2. 所定領域内に存在する非接触通信機器に対して非接触通信及び非接触給電を行う送電器であって、
   前記非接触通信を行うための通信用電力及び前記非接触給電を行うための給電用電力をそれぞれ供給する電力制御部と、
   前記電力制御部から供給された通信用電力で非接触通信機器に対して非接触通信を行う通信送受信部と、
   前記電力制御部から供給された給電用電力を非接触通信機器に送電することで該非接触通信機器に対して非接触給電を行う電力送電部とを有し、
   前記電力制御部は、前記通信送受信部が前記所定領域内に存在する非接触通信機器のみと非接触通信可能となるように設定された最大の通信用電力を前記通信送受信部に対して供給するとともに、前記電力送電部に対して前記給電用電力を供給していない状態において、前記通信送受信部が前記非接触通信によって非接触通信機器を検出した場合、前記電力送電部に対して供給する給電用電力を増加させていき、前記検出された非接触通信機器から、前記電力送電部から送電された給電用電力を受電した旨が通知された場合、前記給電用電力の増加を停止し、前記給電用電力の増加を停止した後、前記通信送受信部に対して供給する通信用電力を、前記通信送受信部が、前記検出された非接触通信機器と非接触通信可能な最小電力まで減少させていく、送電器。

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