JP7449083B2 - 送電装置、送信方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は無線電力伝送システムの送電装置、送信方法、およびプログラムに関するものである。

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では、無線充電規格の標準化団体Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ（ＷＰＣ）が策定する規格に準拠した送電装置および受電装置が開示されている。また、特許文献２には、検出用電力を断続的に繰り返し出力し、連続する複数回の出力において受電する物体の存在を検出した場合に、認証用送電を出力する送電装置が開示されている。ＷＰＣ規格では、送電装置は、まず、受電装置を起動しない程度の弱い電力の検出用電力（Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇ）の信号を送信し、送電範囲内に載置された物体を検出する。続いて、送電装置上に物体が置かれていることを検知すると、受電装置を起動できるだけの電力を有する、受電装置と無線通信を行うための通信用電力の信号（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇ）を送信し、通信を行う。

特開２０１５－５６９５９号公報 特開２０１６－１１１８７９号公報

ここで、例えば送電装置が大きな送電用コイルの上に、送電装置による送電が想定されていない小さな受電用コイルを有する受電装置が載置される場合がある。このような場合、送電用コイルと受電用コイルとの間の結合係数が低いため、伝送効率が低下し、受電装置における発熱の原因となりうる。そのため、Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇと比較して大きい電力を送電するＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇでは、受電装置における発熱も大きくなり、受電装置が備える電子部品の破壊や誤動作を引き起こしうる。

本発明は、このような課題に鑑み、大きな電力の送信の際に不適切な物体が送電装置上に載置された場合に、大きな電力の送信を低減することを目的とする。

上述のような課題を解決するため、本発明に係る送電装置は、受電装置に無線で送電を行う送電手段と、信号を送信する送信手段と、Ｑ ｆａｃｔｏｒに関する値を取得する取得手段と、を有し、前記送信手段は第１の信号を送信し、前記送信手段は、前記第１の信号の送信の後、前記取得手段により取得された値が閾値を超える場合に、受電装置を起動させる第２の信号を送信し、前記送信手段は、第３の信号を送信し、前記送信手段は、前記第３の信号の送信の後、物体の有無が所定の条件を満たす場合に、前記第１の信号を送信する。

本発明により、大きな電力の送信の際に不適切な物体が送電装置上に載置された場合に、大きな電力の送信を低減することが可能となる。

一実施形態に係る無線電力伝送システムの構成例を示す図。 一実施形態に係る受電装置のブロック図。 一実施形態に係る送電装置のブロック図。 実施例１に係る無線電力伝送システムの構成例を示す図。 実施例１に係る送電装置の処理フロー。 実施例１に係る送電装置の概略回路図。 実施例１に係るＶ２／Ｖ１と送電電力の周波数の関係を示す図。 実施例２に係るセンサを備える送電装置の構成例を示す図。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。尚、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものでなく、また本実施の形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は本発明の技術的思想を説明するための一例にすぎず、本発明を実施形態で説明される構成や方法に限定することは意図されていない。

（システムの構成）
図１に、本実施形態に係る無線電力伝送システム（無線充電システム）の構成例を示す。本システムは、一例において、受電装置１０１と送電装置１０２を含んで構成される。以下では、受電装置１０１をＲＸと呼び、送電装置１０２をＴＸと呼ぶ場合がある。ＲＸは、ＴＸからの無線送電を受電して内蔵バッテリに充電を行う電子機器である。ＴＸは、ＴＸの一部である充電台１０３に載置されたＲＸに対して無線で送電する電子機器である。以下、充電台１０３はＴＸの一部であるため、「充電台１０３に戴置された」ことを「送電装置に載置された」という場合がある。１０４は、ＲＸがＴＸから受電が可能な範囲（送電範囲）である。なお、ＲＸとＴＸは無線充電以外のアプリケーションを実行する機能を有しうる。

本システムは、ＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）が規定するＷＰＣ規格に基づいて、無線充電のための電磁誘導方式を用いた無線電力伝送を行うものとする。すなわち、ＲＸとＴＸは、ＲＸの受電コイル（受電アンテナ）とＴＸの送電コイル（送電アンテナ）との間で、ＷＰＣ規格に基づく無線充電のための無線電力伝送を行う。なお、無線電力伝送方式（無線電力伝送方法）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。

ＷＰＣ規格では、ＲＸがＴＸから受電する際に保証される電力の大きさがＧｕａｒａｎｔｅｅｄ Ｐｏｗｅｒ（ＧＰ）と呼ばれる値によって規定される。ＧＰは、例えばＲＸとＴＸの位置関係が変動して受電コイルと送電コイルとの間の送電効率が低下したとしても、充電用の回路等のＲＸの負荷へ出力されることが保証される電力値を示す。例えばＧＰが５ワットの場合、受電コイルと送電コイルの位置関係が変動して送電効率が低下したとしても、ＴＸは、ＲＸ内の負荷へ５ワットを出力することができるように制御して送電を行う。

また、本実施形態に係るＲＸおよびＴＸは、ＷＰＣ規格に基づく送受電制御のための通信を行うことができる。

まずＷＰＣ規格に基づく処理（フェーズ）について説明する。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が行われる前のフェーズとを含んだ、複数のフェーズが規定され、各フェーズにおいて必要な送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フェーズを含む。なお、以下では、Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎフェーズをＩ＆Ｃフェーズと呼ぶ。

Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズでは、ＴＸが、Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを間欠送信し、送電範囲１０４内に物体が存在すること（例えば充電台１０３に受電装置１０１や導体片等が載置されたこと）を検出する。Ｐｉｎｇフェーズでは、ＴＸが、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを送信し、そのＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを受信したＲＸからの応答を受信することにより、検出された物体がＲＸであることを認識する。Ｉ＆Ｃフェーズでは、ＲＸが識別情報と能力情報をＴＸへ通知する。Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズでは、ＲＸが要求するＧＰの値やＴＸの送電能力等に基づいてＧＰの値を決定する。Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズでは、ＷＰＣ規格に基づいて、ＲＸが受電電力値をＴＸへ通知し、ＴＸが、効率よく送電するための調整を行う。Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズでは、送電の継続、及びエラーや満充電による送電停止等のための制御を行う。ＴＸとＲＸは、これらの送受電制御のための通信を、ＷＰＣ規格に基づいて無線電力伝送と同じコイル（アンテナ）を用いて信号を重畳する第１の通信により行う。なお、ＴＸとＲＸとの間で、ＷＰＣ規格に基づく第１の通信が可能な範囲は、送電可能範囲とほぼ同様である。図１において、範囲１０４は、ＴＸとＲＸの送受電コイルにより無線電力伝送と第１の通信が可能な範囲を表している。なお、以下の説明において、ＲＸが「載置された」とは、ＲＸが範囲１０４の内側に進入したことを意味し、実際には充電台１０３の上にＲＸが載置されない状態をも含むものとする。

（装置構成）
続いて、本実施形態に係る受電装置１０１（ＲＸ）及び送電装置１０２（ＴＸ）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。

図２は、本実施形態に係るＲＸの構成例を示す図である。ＲＸは無線充電規格の標準化団体Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ（ＷＰＣ）が策定する規格に準拠しているものとする。

ＲＸは、一例において、制御部２０１、バッテリ２０２、受電部２０３、受電コイル２０４、充電部２０５、通信部２０６、表示部２０７、操作部２０８、メモリ２０９、及びタイマ２１０を有する。

制御部２０１は、例えばメモリ２１０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、ＲＸ全体の動作を制御する。制御部２０１は、一例において、ＲＸにおける受電に必要な制御を行う。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は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の１つ以上のプロセッサーを含んで構成される。なお、制御部２０１は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の特定の処理に専用のハードウェアや、所定の処理を実行するようにコンパイルされたＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）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２１０に記憶させる。また、制御部２０１は、タイマ２１１を用いて時間を計測しうる。

バッテリ２０２は、ＲＸ全体に対して、制御と受電と通信に必要な電力を供給する。また、バッテリ２０２は、受電コイル２０４を介して受電された電力を蓄電することができる。受電コイル２０４は、ＴＸの送電コイル３０４から放射された電磁波エネルギーを受電し、受電部２０３は受電コイル２０４を介して発生した交流電力を取得する。そして、受電部２０３は、交流電力を直流または所定周波数の交流電力に変換して、バッテリ２０２を充電するための処理を行う充電部２０５に電力を出力する。すなわち、受電部２０３は、ＲＸにおける負荷に対して電力を供給する。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。通信部２０６は、ＴＸとの間で、第１の通信によって、上述のようなＷＰＣ規格に基づく制御通信を行う。通信部２０６は、送電装置の通信部との間で、ＷＰＣ規格に基づいた無線充電の制御通信を行う。制御通信は受電コイル２０４で受電した電磁波を負荷変調する、いわゆる第１の通信である。しかしこれは第１の通信ではなく、送電部３０３の周波数と異なる周波数を使用する第２の通信でもよい。第２の通信は、ＮＦＣまたはＲＦＩＤまたはＷｉ－Ｆｉ（登録商標）またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）であってもよい。表示部２０７は、視覚的、聴覚的、触覚的等の任意の手法で、ユーザに対して情報を提示する。表示部２０７は、例えば、ＲＸの状態や、図１のようなＴＸおよびＲＸを含む無線電力伝送システムの状態を、ユーザに通知する。表示部２０７は、例えば、液晶ディスプレイやＬＥＤ、スピーカ、振動発生回路、その他の通知デバイスを含んで構成される。操作部２０８は、ユーザからのＲＸに対する操作を受け付ける受付機能を有する。操作部２０８は、例えば、ボタンやキーボード、マイク等の音声入力デバイス、加速度センサやジャイロセンサ等の動き検出デバイス、又はその他の入力デバイスを含んで構成される。なお、タッチパネルのように、表示部２０７と操作部２０８とが一体化されたデバイスが用いられてもよい。メモリ２０９は、上述のように、各種情報を記憶する。なお、メモリ２０９は、制御部２０１と異なる機能部によって得られた情報を記憶してもよい。タイマ２１０は、例えば起動された時刻からの経過時間を測定するカウントアップタイマや、設定された時間からカウントダウンするカウントダウンタイマ等によって、計時を行う。

図３は本実施形態に係るＴＸの構成例を示す図である。ＴＸは、一例において、制御部３０１、電源部３０２、送電部３０３、送電コイル３０４、通信部３０５、検出部３０６、判定部３０７、表示部３０８、操作部３０９、メモリ３１０、及び、タイマ３１１を有する。

制御部３０１は、例えばメモリ３１０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、ＴＸ全体の動作を制御する。制御部３０１は、一例において、ＴＸにおける送電に必要な制御を行う。制御部３０１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３０１は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の１つ以上のプロセッサーを含んで構成される。なお、制御部３０１は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の特定の処理に専用のハードウェアや、所定の処理を実行するようにコンパイルされたＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）等のアレイ回路を含んで構成されてもよい。制御部３０１は、各種処理を実行中に記憶しておくべき情報をメモリ３１０に記憶させる。また、制御部３０１は、タイマ３１１を用いて時間を計測しうる。

電源部３０２は、ＴＸ全体に対して、制御と送電と通信に必要な電力を供給する。電源部３０２は、例えば、商用電源またはバッテリである。

送電部３０３は、電源部３０２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コイル３０４へ入力することによって、ＲＸに受電させるための電磁波を発生させる。なお、送電部３０３によって生成される交流電力の周波数は数百ｋＨｚ（例えば、８７ｋＨｚ～２０５ｋＨｚ）程度である。送電部３０３は、制御部３０１の指示に基づいて、ＲＸに送電を行うための電磁波を送電コイル３０４から出力させるように、交流周波数電力を送電コイル３０４へ入力する。また、送電部３０３は、送電コイル３０４に入力する電圧（送電電圧）または電流（送電電流）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。送電電圧または送電電流を大きくすると電磁波の強度が強くなり、送電電圧また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３０３は、制御部３０１の指示に基づいて、送電コイル３０４からの送電が開始または停止されるように、交流周波数電力の出力制御を行う。なお、本実施形態において、送電部３０３および送電コイル３０４を併せて送電回路と称する。

検出部３０６は、ＷＰＣ規格に基づいて、送電範囲内（範囲１０４）に物体が存在する載置されているかを検出する。検出部３０６は、例えば、送電部３０３が、送電コイル３０４を介してＷＰＣ規格のＡｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを送電した時の送電コイル３０４の電圧値または電流値を検出する。そして、検出部３０６は、電圧が所定電圧値を下回る場合又は電流値が所定電流値を超える場合に、範囲１０４に物体が存在すると判定しうる。なお、この物体がＲＸであるかその他の異物であるかは、続いて通信部３０５によって第１の通信で送信されるＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇに対して所定の応答を受信した場合に、その物体がＲＸであると判定される。

通信部３０５は、ＲＸとの間で、第１の通信によって、上述のようなＷＰＣ規格に基づく制御通信を行う。本実施例では通信部３０５が実行する通信は、送電コイル３０４から出力される電磁波を変調し、無線電力に通信を重畳するいわゆる第１の通信とする。しかしこれは第１の通信ではなく、送電部の周波数と異なる周波数を使用する第２の通信でもよい。第２の通信は、ＮＦＣまたはＲＦＩＤまたはＷｉ－Ｆｉ（登録商標）またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）であってもよい。通信部３０５は、送電コイル３０４から出力される電磁波を変調して、ＲＸへ情報を伝送する。また、通信部３０５は、送電コイル３０４から出力されてＲＸにおいて変調された電磁波を復調してＲＸが送信した情報を取得する。すなわち、通信部３０５で行う通信は、送電コイル３０４からの送電に重畳されて行われる。

表示部３０８は、視覚、聴覚、触覚等の任意の手法で、ユーザに対して情報を提示する。表示部３０８は、例えば、ＴＸの状態や、図１のようなＴＸとＲＸとを含む無線電力伝送システムの状態を示す情報を、ユーザに通知する。表示部３０８は、例えば、液晶ディスプレイやＬＥＤ、スピーカ、振動発生回路、その他の通知デバイスを含んで構成される。操作部３０９は、ユーザからのＴＸに対する操作を受け付ける受付機能を有する。操作部３０９は、例えば、ボタンやキーボード、マイク等の音声入力デバイス、加速度センサやジャイロセンサ等の動き検出デバイス、又はその他の入力デバイスを含んで構成される。なお、タッチパネルのように、表示部３０８と操作部３０９とが一体化されたデバイスが用いられてもよい。メモリ３１０は、上述のように、各種情報を記憶する。なお、メモリ３１０は、制御部３０１と異なる機能部によって得られた情報を記憶してもよい。タイマ３１１は、例えば起動された時刻からの経過時間を測定するカウントアップタイマや、設定された時間からカウントダウンするカウントダウンタイマ等によって、計時を行う。

以上が、ＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）が規定するＷＰＣ規格のシステム構成、装置構成である。なお、一例では、受電装置１０１の制御部２０１を含む１つ以上の構成要素、または送電装置１０２の制御部３０１を含む１つ以上の構成要素は、コンピュータによって実現されてもよい。

上述したように、Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズで、ＴＸが、Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを間欠送信し、送電範囲内に物体が存在することを検出した後、Ｐｉｎｇフェーズに移行し、ＴＸは、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを送信する。送電範囲内に物体が存在することというのは、例えば充電台１０３に受電装置１０１が載置されたことや、導体片などが載置されたことも含む。

ＷＰＣ規格において、上記ＴＸが送電するＡｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇは、受電装置を起動しない程度の弱い電力を有する信号である。一方、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇは、受電装置を起動できるだけの電力を有する信号であり、Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇよりも強い電力を有する。

ここで、図４に示すように、大電力を送電する送電装置４０１が、送電装置４０１が有する大きな送電コイル４０３の内側に、小電力を受電するための受電コイル４０５を有する小型な受電装置４０４が置かれた場合を考える。この場合、送電装置４０１はＡｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇで受電装置４０４が送電装置４０１上に置かれたことを検知し、小型な受電装置４０４に対して、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを送信する。上述したように、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇは、受電装置に対して、受電装置を起動できる程度の電力も送電する。このため、受電装置４０４は受電コイル４０５以外の部分も電磁エネルギーにさらされることになり、受電装置４０４の例えば筐体の温度上昇、受電装置４０４内の電子部品破壊を引き起こす可能性がある。また、送電装置４０１から送信されるＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇの電力のうち、受電装置４０４で消費されない電力も大きく、周囲に放射するノイズも大きくなってしまうという課題がある。

上記の課題を解決するために、送電装置４０１はＡｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇで物体が送電装置４０１上に載置したことを検知した場合、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを送信することなく、Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇと同程度の弱い電力（判定用電力）で信号を送信する。そして、判定用電力への電気的応答に基づいて送電装置４０１の上に載置された物体が送電対象として不適切な物体か否かを判定する。そして、送電装置４０１の上に載置された物体が、所定の条件を満たさないと判定した場合、Ｐｉｎｇフェーズには進まないようにする。すなわち、Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇより強い信号（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇ）を物体に対して送信しないようにする。なお、上記を実現するために、送電装置１０２は、送電装置１０２の上に載置された物体が所定の条件を満たすか否かを判定するための判定部（図３の３０７）を備える。

以下、上記課題を解決するための送電装置１０２の処理フローおよび送電装置１０２の構成の詳細について述べる。図５は、送電装置１０２の処理フローである。送電装置１０２は、送電装置１０２の起動後（Ｓ５０１）、Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズに移行してＡｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを送電し（Ｓ５０２）、送電装置１０２上に物体が載置されているかどうかを検出する（Ｓ５０３）。物体の載置を検出しない場合には、タイマで所定の時間待機後（Ｓ５０４）、再度Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを送電する。つまり送電装置は定期的にＡｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを送電し、送電装置１０２上に物体が載置されているかどうかを検出する。Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを送電し、送電装置上に物体が載置されていることを検出した場合、送電装置はＡｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇと同程度の弱い判定用電力の信号を送信する（Ｓ５０５）。続いて、送電装置１０２に載置されている物体が送電対象として所定の条件を満たすか否かを判定する（Ｓ５０６）。そして、所定の条件を満たすと判定された場合、Ｐｉｎｇフェーズに移行し、物体に対してＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを送信する（Ｓ５０７）。そして、Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎフェーズ（Ｓ５０８）、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズ（Ｓ５０９）に移行し、所定の動作を行う。続いて、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズ（Ｓ５１０）、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズ（Ｓ５１１）に移行し、送電処理を行う。そして、物体が送電対象として所定の条件を満たさないと判定された場合には、Ｐｉｎｇフェーズには移行せず、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを送信することなく、終了する。このとき、送電装置には所定の条件を満たさない、不適切な物体が載置されていることをユーザに認識させるために、例えば送電装置の表示部３０８に不適切な物体が載置されていることを示す情報を表示してもよい（Ｓ５１２）。本実施形態において、判定用電力は、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇより小さい電力であればよく、一例では、Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇと同程度の電力である。

以下、送電装置に載置されている物体が所定の条件を満たすかどうかの判定として、送電対象として不適切な物体であるか否か、あるいは不適切な配置であるか否かを判定する方法について述べる。図６は、前記判定を行うための測定を説明するための、概略回路図である。６０１は、送電部３０３が生成する交流電力である。６０２は、送電コイル３０４である。６０３は共振コンデンサであり、送電部３０３に含まれる。電圧値Ｖ１は、送電装置の送電部に印加される、無線電力伝送システムを動作させるための所定の周波数の電圧値であり、電圧値Ｖ２は、送電コイルに印加される電圧値である。ここで送電装置は、電圧値の周波数を変化させることができる。また、電圧値Ｖ１およびＶ２は、仮に送電装置に受電装置が載置されても、受電装置が起動されない程度の弱い電力である。なお、電圧値Ｖ１およびＶ２は交流であるので、実効値（ＲＭＳ）の値を用いてもよい。

送電装置上に物体が載置されるということは、送電コイル６０２近傍に物体が載置される、ということである。ここで、送電装置が有する送電コイル６０２は、大きな一つのコイルであるとする。図６に示す、Ｖ１とＶ２の電圧比であるＶ２／Ｖ１を考える。電圧比Ｖ２／Ｖ１は、送電コイル６０２のＱ ｆａｃｔｏｒであるため、送電コイル６０２近傍に物体が載置されると、このＱ ｆａｃｔｏｒも変化する。Ｑ ｆａｃｔｏｒである電圧比Ｖ２／Ｖ１と送電電力の周波数の関係の一例を、図７に示す。Ｑ ｆａｃｔｏｒの変化は、物体の大小、物体の材質、送電コイルと物体の配置関係等によって変化する。

よって例えば、所定の周波数で測定したＶ２／Ｖ１と物体の大小とを関連付ける関連情報を保持するテーブルを作成し、それに基づいて判定することで、送電装置に載置されている物体が送電対象として不適切な物体であるか否かが判定可能である。これにより、大きな送電コイル内に、小さな受電装置が置かれたとしても、送電装置は受電装置に対してＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを送信することはない。なお、「所定の周波数」とは、例えば無線電力伝送システムの共振周波数であってもよい。なお、本実施形態では、小さな受電装置に対してＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを送信しないように制御する例を用いて説明を行うが、大きな受電装置に対しても同様に適用可能である。例えば、無線電力伝送システムが想定している送電対象の受電装置とは異なる大きな受電装置が配置された場合には、送電装置からＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを送信しないように制御することで、送電対象の受電装置のみに送電を行うことができる。

また、送電装置１０２は、所定の周波数で測定した電圧比Ｖ２／Ｖ１と物体の材質に関する情報との関連付けを示すテーブルを保持し、それに基づいて、送電装置に載置されている物体が送電対象として不適切な物体であるか否かを判定してもよい。また、送電装置１０２は、電圧比Ｖ２／Ｖ１と、送電コイルと物体の配置を示す情報との関連付けを示すテーブルを保持し、測定した電圧比と当該テーブルとに基づいて載置されている物体が送電対象として適切な配置（状態）であるか否かを判定してもよい。あるいは、上述した、物体の大小、物体の材質、および送電コイルと物体の配置関係等を複合的に考慮して、物体が送電対象として適切であるか否かを判定するための所定の閾値を設けてもよい。この場合、電圧比Ｖ２／Ｖ１が閾値を超えるか否かを判定することで、送電装置に載置されている物体が送電対象として不適切な物体あるいは配置（状態）であるか否かが判定可能である。

また、別の方法として、例えば、複数の周波数で測定した電圧比Ｖ２／Ｖ１を利用する方法もある。ここで、複数の周波数とは、例えば無線電力伝送システムの共振周波数の近傍の任意の周波数である。例えば、複数の周波数において測定した電圧比Ｖ２／Ｖ１と物体の大小を示す情報との関連付けを示すテーブルを保持し、それに基づいて判定することで、送電装置に載置されている物体が送電対象として不適切な物体であるか否かが判定可能である。また、例えば、複数の周波数で測定した電圧比Ｖ２／Ｖ１と物体の材質を示す情報との関連付けを示すテーブルを保持し、それに基づいて判定することで、送電装置に載置されている物体が送電対象として不適切な物体であるか否かが判定可能である。

また、送電装置１０２は、複数の周波数で測定した電圧比Ｖ２／Ｖ１と物体の配置関係を示す情報との関連付けを示すテーブルを保持し、それに基づいて、送電範囲内に載置されている物体が送電対象として不適切な配置（状態）であるか否かを判定してもよい。あるいは、物体の大小、物体の材質、送電コイルと物体の配置関係等を考慮して、物体が送電対象として適切であるか否かを判定するための所定の閾値を、複数の周波数の各々の周波数で測定した電圧比Ｖ２／Ｖ１毎に設けてもよい。この場合、各々の周波数で測定した電圧比Ｖ２／Ｖ１が、閾値を上回るか下回るかの情報を基に判定することで、送電装置に載置されている物体が送電対象として不適切な物体であるか否か、あるいは不適切な配置（状態）であるか否かが判定可能である。一例では、測定した周波数ごとの電圧比Ｖ２／Ｖ１の曲線と、送電対象として適切な物体を配置した場合に測定される電圧比の曲線と相関を取って、閾値以上の相関値である場合に送電装置に載置されている物体が送電対象として適切であると判定してもよい。

また別の方法として、例えば、送電コイルを含む送電部の共振周波数、あるいは無線電力伝送システムの共振周波数を利用する方法もある。送電コイル６０２近傍に物体が載置されると、この送電コイルを含む送電部の共振周波数、あるいは無線電力伝送システムの共振周波数も変化する。共振周波数の測定方法の一例としては、所定の周波数範囲内の複数の周波数で電圧比Ｖ２／Ｖ１を測定し、その測定結果から算出する。例えば、図７のような測定結果が得られた場合であれば、共振周波数ω₀は１００ｋＨｚである。

例えば、送電コイルを含む送電部の共振周波数と物体の大小の関連付けを示すテーブル（関連情報）を保持し、それに基づいて判定することで、送電装置に載置されている物体が送電対象として不適切な物体であるか否かが判定可能である。

また、例えば、送電コイルを含む送電部の共振周波数と物体の材質との関連を示す情報を保持するテーブルを作成し、それに基づいて判定することで、送電装置に載置されている物体が送電対象として不適切な物体であるか否かが判定可能である。

また、送電コイルを含む送電部の共振周波数と、送電コイルに対する物体の配置関係を示す情報との関連付けを示すテーブルを作成し、それに基づいて、送電装置に載置されている物体が送電対象として不適切な配置（状態）であるか否かが判定可能である。あるいは、物体の大小、物体の材質、および送電コイルと物体との配置関係等を複合的に考慮して、物体が送電対象として適切であるか否かを判定するための所定の閾値を設けてもよい。この場合、測定した送電コイルを含む送電部の共振周波数が、閾値を超えるか否かに基づいて、送電装置に載置されている物体が送電対象として不適切な物体または配置（状態）であるか否かが判定可能である。

また別の方法として、例えば、図７のような、所定の周波数範囲内の複数の周波数で測定したＶ２／Ｖ１と、周波数の関係を示す曲線（共振曲線）から求められる、共振曲線の鋭さを利用する方法もある。送電コイル６０２近傍に物体が載置されると、この共振曲線の鋭さも変化する。

図６の概略回路図からも分かるように直列共振回路になるので、直列共振回路の共振曲線の鋭さを利用してもよい。共振曲線の鋭さは、一例として、図７中の矢印で示す、Ｖ２／Ｖ１の大きさが共振周波数ω０のＶ２／Ｖ１の１／√２となる周波数（ω１およびω２）の幅（半値幅 Δω）を用いて、
ω₀／（ω₂－ω₁）
として算出することができる。

あるいは、同様に、図６送電コイル６０２あるいは共振コンデンサ６０３にかかる電圧あるいは電流を測定し、それらから共振曲線の鋭さを算出してもよい。

例えば、送電部が構成する共振回路の共振曲線の鋭さと物体の大小を示す情報を保持するテーブル（関連情報）を保有し、それに基づいて判定することで、送電装置に載置されている物体が送電対象として不適切な物体であるか否かが判定可能である。また、例えば、送電部が構成する共振回路の共振曲線の鋭さと物体の材質を示す情報との関連付けを示すテーブルを格納し、テーブルに基づいて、送電装置に載置されている物体が送電対象として不適切な物体であるか否かが判定可能である。

また、例えば、送電回路が構成する共振回路の共振曲線の鋭さと、送電コイルと物体との配置関係を示す情報との関連付けを示すテーブルを保有し、これに基づいて、載置されている物体が送電対象として不適切な配置（状態）であるか否かが判定可能である。あるいは、物体の大小、物体の材質、および送電コイルと物体との配置関係等を複合的に考慮し、物体が送電対象として適切であるか否かを判定するための所定の閾値を設けてもよい。そして、測定した送電部あるいは無線電力伝送システムが構成する共振回路の共振曲線の鋭さが、当該閾値を上回るか下回るかの情報を基に判定することで、送電範囲内の物体が送電対象として不適切な物体または配置（状態）であるか否かが判定可能である。

送電装置の送電部の電気的特性（Ｑ ｆａｃｔｏｒ、共振周波数、共振曲線の鋭さ）を利用して送電装置に載置されている物体が送電対象として不適切な物体であるか否か、あるいは不適切な配置（状態）であるか否かを判定する場合について述べた。しかし、判定に利用するものは上記以外の送電装置の送電コイルを含む送電部の電気的特性を用いてもよい。また、例えばコイルのインダクタ値や、インピーダンス値や、送電コイルと物体の結合係数等の電気的特性を用いてもよいし、それらと、送電装置の送電コイルを含む送電部の電気的特性を組み合わせて、上述した所定の閾値やテーブルを作成してもよい。

また、それらは一つの周波数における電気的特性を基に作成されてもよいし、複数の周波数における電気的特性を基に作成されてもよい。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。

また上記は、送電装置に搭載されている送電コイルは、大電力を送電するための、大きな一つのコイルである場合を想定した。しかし、送電コイルは、小型な複数の送電コイルから成り、複数の送電コイルから受電装置に送電が行われることによって、大電力を送電するような送電装置であっても、上述した方法は適用可能である。すなわち、上述した方法を、一つのコイルに対して行うのではなく、送電装置に搭載されている複数の送電コイルにおいて実行してもよい。この場合、コイルのインダクタ値や、インピーダンス値や、送電コイルと物体の結合係数等の電気的特性や、送電装置のそれぞれの送電コイルを含む送電部の電気的特性の測定結果に基づいて、上述した所定の閾値やテーブルを作成してもよい。また、それらは一つの周波数における電気的特性を基に作成されてもよいし、複数の周波数における電気的特性を基に作成されてもよい。

以上のように、送電装置の上に載置された物体が送電対象として不適切な物体または配置（状態）であるか否かを判定することで、判定用送電より大きな電力の信号を物体に対して送信しないようにすることが可能である。これによって、仮に物体が小型な受電装置であったとしても、受電装置が大きな電磁エネルギーにさらされることはなく、受電装置の筐体の温度上昇、受電装置内の電子部品破壊を引き起こすことはなく、また周囲へのノイズの放射を防ぐことができる。

また、上述した「テーブル」または「閾値」は、送電対象の受電装置が送電装置に載置された場合の、送電コイルのインダクタ値、インピーダンス値、および送電コイルと受電装置との結合係数等を含む、送電部の電気的特性に基づいて決定されてもよい。また、それらは一つの周波数における電気的特性を基に作成されてもよいし、複数の周波数における電気的特性を基に作成されてもよい。例えば、送電装置がＮｏｔｅ ＰＣを充電・給電するための送電装置であった場合、送電装置は、予め受電装置であるＮｏｔｅ ＰＣが載置された場合の送電部の電気的特性に基づいた「テーブル」あるいは「閾値」を保持しておく。送電装置に物体が載置された場合には、電気的特性を測定し、当該テーブルまたは閾値を参照して、送電装置に載置された物体がＮｏｔｅ ＰＣかどうかを判定することで、同様の効果が得られる。

なお、本実施形態では、Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを送電し、送電装置上に物体が載置されていることを検出した後に、送電装置はＡｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇと同程度の弱い判定用電力の信号を送信することとした。しかし、物体が送電対象として不適切な物体であるか否かの判定を行うための判定用電力の信号を利用して、物体が載置されているか否かの判定を行うことも可能である。すなわち、物体の載置を検出することと、載置された物体が送電対象として不適切な物体または不適切な配置（状態）であるか否かを判定することとの両方を行うことが可能な信号を１回送信してもよい。これによって、Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇと、判定用電力の信号とを別々に２回送信する必要がなく、物体が送電対象として適切であるか否かを判定する時間を短縮することができる。

＜実施形態２＞
実施形態１では、送電装置の送電回路の電気的特性を測定して、載置された物体が送電対象として不適切な物体または配置（状態）であると判定した場合、検出用送電より大きな電力の信号を物体に対して送信しないようにする構成について述べた。

本実施形態では、送電装置の送電装置の上に載置された物体がＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇの送信対象として不適切な物体である、あるいは不適切な配置（状態）であると判定するにあたり、送電装置に設置されたセンサを利用する場合について述べる。

図８は、センサが搭載された送電装置を示す図である。搭載するセンサ８０４としては、物体の寸法、重量、および位置の少なくとも何れのパラメータが取得可能であればよく、例えば、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、画像判別センサが使用可能である。また、重量センサ８０５を使用してもよい。

光電センサは、投光部から可視光線や赤外線を発射し、送電装置上に載置された物体によって反射する光や、遮光される光量の変化を受光部で検出することで、センサから物体までの位置などの配置状態を検知することが可能である。

渦電流式変位センサは、センサヘッドが有するコイルに高周波電流を流して高周波磁界を発生させ、コイルのインピーダンスの変化による発振状態の変化量に基づき物体までの距離を検出することにより、物体の状態を検知することが可能である。

接触式変位センサは、接触子が物体に直接触れることで、物体の位置を検出することにより、物体の状態を検知することが可能である。

超音波センサは、センサヘッドから超音波を発信し、対象物から反射してくる超音波をセンサヘッドで受信して、物体までの距離を検出することにより、物体の状態を検知することが可能である。

画像判別センサは、カメラで撮影した画像に公知の画像処理技術を適用することによって、物体の位置や種類などの状態を検知することが可能である。

重量センサは、送電装置上に載置された物体の重量を検出することにより、物体の状態を検知することが可能である。

これらのセンサを使用することで、送電装置上に載置された物体が適切であるかどうかの判定が可能である。また、必要に応じてこれらのセンサを組み合わせることで、より精度の高い物体の状態検知が可能となる。

以上述べたセンサを利用して、送電装置の上に載置された物体が送電対象として不適切な物体または配置（状態）であると判定した場合、検出用送電より大きな電力の信号を物体に対して送信しないようにする。これにより、仮に送電装置に小型な受電装置が載置された場合であっても、受電装置がＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇのような大きな電磁エネルギーにさらされることを防ぐことができる。この結果、受電装置の筐体の温度上昇や受電装置内の電子部品破壊、または周囲へのノイズの放射を防ぐことができる。

＜その他の実施形態＞
実施形態１および２は任意に組み合わせることができる。例えば、送電装置が複数の送電コイルを有する場合、接触式変位センサで物体が載置された位置を特定し、特定した位置に対応する送電コイルのみを用いて、物体が送電対象の物体であるか否かを判定する実施形態１または２の処理を行ってもよい。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、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、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１０１：受電装置、１０２：送電装置、１０３：充電台、１０４：送電範囲

Claims (14)

1. 受電装置に無線で送電を行う送電手段と、
   信号を送信する送信手段と、
   Ｑ ｆａｃｔｏｒに関する値を取得する取得手段と、
   を有し、
   前記送信手段は、第１の信号を送信し、
   前記送信手段は、前記第１の信号の送信の後、前記取得手段により取得された値が閾値を超える場合に、受電装置を起動させる第２の信号を送信し、
   前記送信手段は、第３の信号を送信し、
   前記送信手段は、前記第３の信号の送信の後、物体の有無が所定の条件を満たす場合に、前記第１の信号を送信することを特徴とする送電装置。
2. 前記送信手段は、前記取得手段により取得された値が前記閾値を超えない場合に、前記第２の信号を送信しないことを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
3. 前記第２の信号は、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍの規格で定められるＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇであることを特徴とする請求項１または２に記載の送電装置。
4. 前記第１の信号により受電装置は起動されないことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の送電装置。
5. 前記第１の信号は、前記物体が送電対象であるかを判定するための信号であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の送電装置。
6. 前記送信手段は、前記物体がある場合に、前記第１の信号を送信することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の送電装置。
7. 前記第３の信号により受電装置は起動されないことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の送電装置。
8. 前記第３の信号は、受電装置を起動しない信号であって、物体の存在を検出するための信号であることを特徴とする請求項７に記載の送電装置。
9. 前記第３の信号は、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍの規格で定められるＡｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇであることを特徴とする請求項７または８に記載の送電装置。
10. 前記送信手段は、前記物体が受電装置であっても、前記取得手段により取得された値が閾値を超えない場合には前記第２の信号を送信しないことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の送電装置。
11. 送電装置の信号の送信方法であって、
    第１の信号を送信する第１の送信工程と、
    Ｑ ｆａｃｔｏｒに関する値を取得する取得工程と、
    前記第１の信号の送信の後、前記取得工程において取得された値が閾値を超える場合に、受電装置を起動させる第２の信号を送信する第２の送信工程と、
    第３の信号を送信する第３の送信工程と、
    を有し、
    前記第１の送信工程は、前記第３の送信工程の後、物体の有無が所定の条件を満たす場合に行われることを特徴とする送信方法。
12. 前記取得工程により取得された値が閾値を超えない場合に、前記第２の信号は送信されないことを特徴とする請求項１１に記載の送信方法。
13. 前記第３の信号は、受電装置を起動しない信号であって、物体の存在を検出するための信号であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の送信方法。
14. 請求項１から１０の何れか１項に記載の送電装置としてコンピュータを動作させるためのプログラム。

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