JP6128861B2 - 給電装置、給電方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、給電装置、給電方法及びプログラムに関する。

非接触（無線）で電力の供給を行う方式には、４つの方式がある。すなわち、電磁誘導方式、磁界共鳴方式、電界結合方式、電波受信方式である。近年、この４つの方式の中でも、送電できる十分な電力と長い送電距離という特徴をもつ磁界共鳴方式が注目されている。磁界共鳴方式では、この送電距離を活かして、送電装置が複数の無線電力受信装置へ送電を行う１対Ｎ（Ｎは複数）の給電方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の構成では、送電装置は、給電を行っていない場合のスタンバイモード時に、一定のパルス信号を発信して、数メートル以内に無線電力受信装置が近接したかを探索する。無線電力受信装置が自身の固有ＩＤを送電装置へ送ると、送電装置はその無線電力受信装置が給電対象であるか否かを判別する。給電対象の無線電力受信装置である場合、送電装置は給電電力を無線電力受信装置へ送る。このとき、送電装置から充電量や機器の状態などを個別に受信するために、無線電力受信装置へ固有のコードを送ることができる。

特開２００９−１３６１３２号公報

上記構成では、送電装置と受電装置の距離がより近いほど、電力の伝送効率は上がる。しかしながら、受電装置を持った使用者は、どの位置で給電されれば電力の伝送効率が良いか分からない。

上記課題を解決するため、本発明は、給電エリア内に存在する受電装置に無線で電力を供給する給電装置であって、受電装置が前記給電エリア内に存在するか否かを判定する第１の判定手段と、前記受電装置が前記給電エリア内に存在しないと前記第１の判定手段によって判定された場合に、前記受電装置を前記給電エリア内に移動させることをユーザに促す第１の通知を、前記受電装置に送信する第１の通知手段と、前記受電装置が前記給電エリア内に存在すると前記第１の判定手段によって判定された場合に、前記受電装置を更に移動させることをユーザに促す第２の通知を、前記受電装置に送信する必要があるか否かを判定する第２の判定手段と、前記第２の通知を前記受電装置に送信する必要があると前記第２の判定手段によって判定された場合に、前記第２の通知を前記受電装置に送信する第２の通知手段とを備え、前記第２の通知を前記受電装置に送信する必要がないと前記第２の判定手段によって判定された場合、前記第２の通知手段は、前記第２の通知を前記受電装置に送信しないことを特徴とする。

本発明によれば、給電装置が受電装置へ電力の伝送効率を通知することができる。このため、使用者は、どの位置で給電すれば効率が良いかが分かる。

第１の実施形態にかかる無線給電システムの構成を示す概念図である。 第１の実施形態にかかる送電装置の構成を示す機能ブロック図である。 第１の実施形態にかかる受電装置の構成を示す機能ブロック図である。 スーパーフレームの構造を示す図である。 フレームフォーマットの構造を示す図である。 スーパーフレームにおける送電装置と受電装置の間のデータの送受信を示すシーケンス図である。 第１の実施形態にかかる制御方法のフローチャートである。 伝送効率設定画面の一例を示す図である。 フレームボディ一部であるペイロードの例を示す図である。 第２の実施形態にかかる送電装置の機能構成を示す機能ブロック図である。 第３の実施形態にかかる無線給電システムの構成を示す概念図である。 第３の実施形態にかかる送電装置の機能構成を示す機能ブロック図である。 第３の実施形態にかかる制御方法のフローチャートである。 伝送効率設定画面の一例を示す図である。 伝送効率と距離の関係の表示の例を示す図である。 ２次元センサーの外形図である。 ２次元センサーの検知範囲の例を模式的に示す図である。 伝送効率と距離の関係の表示に受電装置の検出位置を重ねて示す図である。 受電装置の位置の移動の例を示す図である。 第３の実施形態にかかる電力伝送のシーケンス図である。 第４の実施形態にかかる電力伝送のシーケンス図である。

＜第１の実施形態＞
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態にかかる無線給電システムの構成を示す概念図である。図１に示すように、本発明の実施形態にかかる無線給電システムは送電装置１０を含み、１つの送電装置１０により複数の受電装置２０に無線で給電できる。また、本発明の実施形態にかかる無線給電システムは、送電装置１０から受電装置２０に対し、磁界共鳴方式を用いて電力を伝送する。
本実施形態にかかる送電装置１０は、磁界共鳴方式の送電装置である。送電装置１０は、受電装置２０に無線で電力を送る。また、送電装置１０は、受電装置２０との間で給電のために必要なデータ通信も行う。
受電装置２０は、磁界共鳴方式の受電装置である。受電装置２０は、送電装置１０から無線で電力を受ける。また、受電装置２０は、送電装置１０との間で給電のために必要なデータ通信も行う。
給電エリア３０は、送電装置１０から受電装置２０へ給電が実行可能なエリアである。
通信エリア４０は、送電装置１０と受電装置２０の間においてデータ通信が実行可能なエリアである。
給電エリア３０と通信エリア４０の関係は、給電エリア３０より通信エリア４０の方が広い。そして、給電エリア３０は、通信エリア４０に完全に包含される。
また、図１に示すように、給電エリア３０の中に複数の受電装置２０が存在する場合、送電装置１０は、これら複数の受電装置２０に対して並行して無線給電を実行することが可能である。

図２は、送電装置１０の構成を示す機能ブロック図である。なお、図２において、データの送受信を示す線は実線で示し、電力の供給を示す線は破線で示す。
送電装置１０は、制御部１１０と、無線送信部１２０と、無線受信部１３０と、ＡＣ電源１４０と、電源供給部１５０とを含む。
制御部１１０は、送電装置１０の各部を制御するための構成である。制御部１１０は、ＣＰＵ１１１と、ＲＯＭ１１２と、ＲＡＭ１１３と、ＨＤＤ１１４と、ＵＩ１１５とを含む。制御部１１０は、無線送信部１２０及び無線受信部１３０と内部バスで信号を送受信可能に接続される。
ＣＰＵ１１１は、様々なデータを処理し、送電装置１０を制御する。ＲＯＭ１１２は、不揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ１１１が実行するブートプログラム等を記憶する。ＲＡＭ１１３は、揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ１１１が使用するデータやプログラム等を一時的に記憶する。
ＨＤＤ１１４は、不揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ１１１が実行するＯＳやアプリケーションプログラム（コンピュータプログラム）等を記憶する。すなわち、ＨＤＤ１１４には、本発明の実施形態にかかる制御方法（後述）を実行するためのコンピュータプログラムが、コンピュータ読取り可能な形式で格納される。
ＵＩ１１５は、使用者に様々な情報を表示し、使用者から様々な指示を受け付ける。ＵＩ１１５は、画像などを表示できる表示デバイスと、使用者が指示を入力するための操作デバイスを含む。表示デバイスは、たとえば液晶表示パネルなど、文字や画像を表示可能な表示デバイスが適用される。操作デバイスは、各種釦や、表示デバイスと一体に構成されるタッチパネルなどが適用される。
ＣＰＵ１１１は、ＨＤＤ１１４に格納されるコンピュータプログラムを読み出し、ＲＡＭ１１３に展開して実行する。これにより、ＣＰＵ１１１は、送電装置１０の各部を制御する。そして、後述する処理（本発明の実施形態にかかる制御方法）が実現する。

無線送信部１２０は、電力を受電装置２０へ無線で送信するための構成である。無線送信部１２０は、通信回路１２１と、送電回路１２２と、ダイプレクサー１２３と、送電コイル１２４とを含む。
通信回路１２１は、通信を行うための変調信号を生成する。
送電回路１２２は、電力を送信するための変調信号を生成する。
ダイプレクサー１２３は、通信回路１２１が生成した変調信号と送電回路１２２が生成した変調信号とを合成する。
送電コイル１２４は、ダイプレクサー１２３が合成した変調信号を、受電装置２０へ無線で送信する。
無線受信部１３０は、受電装置２０からデータを無線で受信するための構成である。無線受信部１３０は、受電コイル１３１と、受信回路１３２と、復調回路１３３と、伝搬時間測定回路１３４と、受信レベル検知回路１３５と、伝搬距離算出回路１３６とを含む。
受電コイル１３１は、通信を行うための変調信号を受電装置２０から無線で受信する。
受信回路１３２は、受電コイル１３１が無線で受信した変調信号を受信する。
復調回路１３３は、受信回路１３２が受信した変調信号を復調する。
伝搬時間測定回路１３４は、復調回路１３３が変調した信号から、受電装置２０から送信された無線信号が送電装置１０に到達するまでの伝搬時間を測定する。
受信レベル検知回路１３５は、受信回路１３２からアナログ信号を受信し、無線信号の受信レベル（例えば、受信電力レベル）を検知する。
伝搬距離算出回路１３６は、伝搬時間測定回路１３４が測定した伝搬時間と、受信レベル検知回路１３５が測定した受信レベルとから、送電装置１０と受電装置２０の距離を算出する。

ＡＣ電源１４０は、交流電圧を送電コイル１２４と電源供給部１５０に供給する。
電源供給部１５０は、ＡＣ電源１４０が供給する交流電圧を直流電圧へ変換し、直流電圧を制御部１１０と、無線送信部１２０と、無線受信部１３０とに供給する。

図３は、受電装置２０の構成を示す機能ブロック図である。なお、図３において、データの送受信を示す線は実線で示し、電力の供給を示す線は破線で示す。
受電装置２０は、制御部２１０と、無線送信部２２０と、無線受信部２３０とを含む。

制御部２１０は、受電装置２０の各部を制御するための構成である。制御部２１０は、ＣＰＵ２１１と、ＲＯＭ２１２と、ＲＡＭ２１３と、ＨＤＤ２１４と、ＵＩ２１５とを含む。制御部２１０は、無線送信部２２０及び無線受信部２３０と、内部バスで信号を送受信可能に接続される。
ＣＰＵ２１１は、様々なデータを処理して、受電装置２０を制御する。
ＲＯＭ２１２は、不揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ２１１が実行するブートプログラム等を記憶する。
ＲＡＭ２１３は、揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ２１１が使用するデータやプログラム等を一時的に記憶する。
ＨＤＤ２１４は、不揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ２１１が実行するＯＳやアプリケーションプログラム（コンピュータプログラム）等を記憶する。すなわち、ＨＤＤ２１４には、受電装置２０を制御するためのコンピュータプログラムが格納されている。
ＵＩ２１５は、ＣＰＵ２１１による制御にしたがって、使用者に様々な情報を表示し、使用者から様々な指示を受け付ける。ＵＩ２１５は、所定の情報を表示できる表示デバイスと、使用者の操作を受け付ける操作デバイスとを有する。
ＣＰＵ２１１は、受電装置２０を制御するためのコンピュータプログラムをＨＤＤ２１４から読み出し、ＲＡＭ２１３に展開して実行する。このようにして、ＣＰＵ２１１は、受電装置２０の各部を制御する。これにより、後述する処理（本発明の実施形態にかかる制御方法）が実現する。

無線送信部２２０は、送電装置１０へデータを無線で送信するための構成である。無線送信部２２０は、通信回路２２１と、送電コイル２２２とを含む。
通信回路２２１は、通信を行うための変調信号を生成する。
送電コイル２２２は、通信回路２２１が生成した変調信号を送電装置１０へ無線で送信する。

無線受信部２３０は、電力を送電装置１０から無線で受信するための構成である。無線受信部２３０は、受電コイル２３１と、ダイプレクサー２３２と、受信回路２３３と、復調回路２３４と、整流回路２３５と、電圧安定化回路２３６と、バッテリー２３７とを含む。
受電コイル２３１は、送電装置１０から変調信号を無線で受信する。
ダイプレクサー２３２は、受電コイル２３１が受信した変調信号を、通信を行うための変調信号と、電力を送信するための変調信号とに分ける。
受信回路２３３は、ダイプレクサー２３２が分けた通信を行うための変調信号を受信する。
復調回路２３４は、受信回路２３３が受信した変調信号を復調する。
整流回路２３５は、ダイプレクサー２３２により分けられた電力を送信するための変調信号を整流し、直流電圧を生成する。
電圧安定化回路２３６は、整流回路２３５が生成した直流電圧を安定化する。
バッテリー２３７は、電圧安定化回路２３６が安定化した電圧を受けて、電力を蓄積する。また、バッテリー２３７は、蓄積した電力を基に、直流電圧を制御部２１０と、無線送信部２２０と、無線受信部２３０とに電力を供給する。

図４は、スーパーフレームの構造を示す図である。本発明の第１の実施形態にかかる無線給電システムにおいては、この様なスーパーフレームを繰り返し用いることによって、無線給電が実現される。
１つのスーパーフレームは、関連付け期間（Ｓ１０１）と、電力伝送準備期間（Ｓ１０２）と、電力伝送期間（Ｓ１０３）とからなる。なお、それぞれの期間の長さは可変である。
Ｓ１０１では、送電装置１０が、受電装置２０に対してデバイスＩＤと電力の必要性の確認を行う。デバイスＩＤと電力の必要性があれば、Ｓ１０２へ移行する。なお、Ｓ１０１からＳ１０２へ移行する期間も可変である。
Ｓ１０２では、受電装置２０が、送電装置１０のデータリクエストによるフレームのレスポンスやアクノリッジを送信することができる。なお、それぞれのレスポンスフレームの長さやアクノリッジフレームの長さは可変である。Ｓ１０２が終了すると、Ｓ１０３へ移行する。なお、Ｓ１０２からＳ１０３へ移行する期間も可変である。
Ｓ１０３では、送電装置１０が、受電装置２０へ電力を伝送する。Ｓ１０３において、受電装置２０は、送電装置１０からのリクエストフレームがなくても、フレームを送電装置１０へ送信することができる。

図５は、フレームフォーマットの構造を示す図である。前述したスーパーフレーム内では、図５に示すようなフレームフォーマットのパケットを用いて、無線給電のためのデータ通信が実現される。
フレームヘッダー３１０は、データ転送時の宛先等を示すものである。フレームヘッダー３１０は、ＩＤ３１１と、フレームコントロール３１２と、発信元アドレス３１３と、行先アドレス３１４と、シーケンスナンバー３１５とを含む。
ＩＤ３１１は、無線給電システムでデータ通信を行うときに使われるＩＤである。
フレームコントロール３１２は、受電装置２０のデータ交換のための情報である。フレームコントロール３１２は、電力管理３１２０を含む。電力管理３１２０は、電力の必要性を確認するためのデータである。
発信元アドレス３１３は、データ転送時における発信元のアドレスである。
行先アドレス３１４は、データ転送時における行先のアドレスである。
シーケンスナンバー３１５は、フレームの番号である。
フレームボディ３２０は、データ転送時のデータ本体の情報である。フレームボディ３２０は、ペイロード３２１と、フレームチェックシーケンス３２２とを含む。
ペイロード３２１は、データ本体である。例えば、デバイスＩＤ３２１０がペイロード３２１に割り当てられる。
フレームチェックシーケンス３２２は、ペイロード３２１のエラーチェックを行うデータである。

図６は、スーパーフレームにおける送電装置１０と受電装置２０の間のデータの送受信を示すシーケンス図である。
送電装置１０と受電装置２０とは、前述したスーパーフレームを用いて、図６に示す様な信号の送受信や電力の送給を行う。これにより、無線給電のためのデータ通信が実現される。
Ｓ２０１において、送電装置１０は、受電装置２０に対してデバイスＩＤの要求を送信する。このときは、フレームフォーマットのＩＤ３１１を用いる。受電装置２０は、送電装置１０からのデバイスＩＤの要求を受信する。
Ｓ２０２において、受電装置２０は、送電装置１０に対してデバイスＩＤを送信する。送電装置１０は、受電装置２０からデバイスＩＤ３２１０を受け取る。このときは、フレームフォーマットのＩＤ３１１を用いる。
Ｓ２０３において、送電装置１０は、受電装置２０に電力の必要性を確認する。このときは、フレームフォーマットの電力管理３１２０を用いる。受電装置２０は、送電装置１０からの電力の必要性の確認を受信する。そして、受電装置２０は、電力の必要があるか否かを判定する。
Ｓ２０４において、受電装置２０は、受電装置２０に電力の必要があれば、送電装置１０へ電力必要の通知を行う。また、Ｓ２０３において、受電装置２０は、受電装置２０に電力の必要がなければ、送電装置１０へ電力不要の通知を行う。このときは、フレームフォーマットの電力管理３１２０を用いる。送電装置１０は、受電装置２０からの電力の必要性の回答を受信する。そして、送電装置１０は、電力が必要であるとの回答であるか不要であるとの回答であるかを判定する。
Ｓ２０５において、送電装置１０は、電力が必要であるとの回答を受信した場合には、電力伝送の準備を行う。
Ｓ２０６において、送電装置１０は、受電装置２０に電力伝送を行う。受電装置２０は、送電装置１０から無線により電力の送給を受け、送給された電力を用いてバッテリー２３７を充電する。
Ｓ２０７において、受電装置２０は、バッテリー２３７がフルになったら、送電装置１０へ電力伝送終了の通知を行う。このときは、フレームフォーマットの電力管理３１２０を用いる。

図７は、本発明の第１の実施形態にかかる制御方法の内容を示すフローチャートである。この制御方法を実行するためのコンピュータプログラムは、送電装置１０のＨＤＤ１１４と受電装置２０のＨＤＤ２１４とにあらかじめ格納されている。そして、送電装置１０のＣＰＵ１１１と受電装置２０のＣＰＵ２１１がそれぞれこのコンピュータプログラムを読み出して実行する。これにより、送電装置１０と受電装置２０の各部が制御され、この制御方法が実現する。

Ｓ３０１では、送電装置１０は、工場出荷者などの設定操作に応じて、距離に応じた伝送効率（距離と伝送効率との関係）をＲＯＭ１１２またはＨＤＤ１１４に登録する。なお、距離と伝送効率との関係は、あらかじめ調査されており、既知である。
Ｓ３０２では、送電装置１０は、通信エリア４０内の受電装置２０に対して無線通信でポーリングを行い、デバイスＩＤの確認を行う。受電装置２０は、送電装置１０の無線通信に応答し無線通信ネットワークでのデバイスＩＤを返信する。
Ｓ３０３では、送電装置１０は、受電装置２０が給電エリア３０内に存在するか否かの確認を行う。受電装置２０が給電エリア３０内に存在する場合は、Ｓ３０４へ移行する。受電装置２０が給電エリア３０に存在しない場合は、Ｓ３０７へ移行する。
Ｓ３０７において、送電装置１０は、受電装置２０に対して、受電装置２０が給電エリア３０まで何ｍの距離にあるかを通知する。送電装置１０と受電装置２０との距離は、伝搬距離算出回路１３６が算出する。これにより、受電装置２０の使用者に対して、伝送効率の高いエリアへの移動を促す。
Ｓ３０４では、送電装置１０は、受電装置２０へ電力の伝送が必要かどうかの確認を行う。受電装置２０は、電力の伝送が必要であれば電力管理３１２０に電力伝送の必要性のフラグをたてて、送電装置１０へ応答する。

Ｓ３０５では、送電装置１０は、受電装置２０が伝送効率の良いエリアにいるかどうかの確認を行う。伝送効率の良いエリアかどうかを判断する方法としては、たとえば次のような方法が適用される。
まず、伝搬時間測定回路１３４は、復調回路１３３からの復調信号を用いて、受電装置２０から送信された無線信号が送電装置１０に到達するまでの伝搬時間を測定する。次に、受信レベル検知回路１３５は、アナログ受信信号を受け、受信した無線信号の受信レベルを検知する。そして、伝搬距離算出回路１３６は、伝搬時間測定回路１３４からの伝搬時間と、受信レベル検知回路１３５からのレベルを判断して受電装置２０と送電装置１０との距離を算出する。

図８は、Ｓ３０１において伝送効率の設定をしたときのＵＩ２１５が表示する画面の一例である。図８に示すように、ＵＩ２１５の表示デバイスは、距離に応じた伝送効率を表示する。この例では、送電装置１０を中心に半径１ｍの範囲が、９０％の伝送効率で送電できるエリアに設定される。送電装置１０を中心に半径１〜３ｍの範囲が、６０％の伝送効率で送電できるエリアに設定される。送電装置１０を中心に半径３〜５ｍの範囲が、３０％の伝送効率で送電できるエリアに設定される。
この例では、第一の設定として、第一の距離表示部１１５０に距離が０〜１ｍと入力され、第一の効率表示部１１５１に伝送効率が９０％と入力される。第二の設定として、第二の距離表示部１１５２に距離が１〜３ｍと入力され、第二の効率表示部１１５３に伝送効率が６０％と入力される。第三の設定として、第三の距離表示部１１５４に距離が３〜５ｍと入力され、第三の効率表示部１１５５に伝送効率が３０％と入力される。
簡易図表示部１１５６は、１１５０から１１５５の設定の簡易図を表示するエリアである。図８に示すように、簡易図表示部１１５６は、距離に応じた伝送効率を、画像を用いて簡易的に表示する。
また、この例では、９０％の伝送効率で送電できるエリア（送電装置１０を中心に半径１ｍの範囲）が、最大伝送効率で電力を送電できるエリアとなる。

そして、ＣＰＵ１１１は、算出した距離と、ステップＳ３０１において登録された距離に応じた伝送効率とを照合し、受電装置２０が伝送効率の良いエリアにいるかどうか判定する。図８の例を参照すると、受電装置２０が伝送効率９０％の範囲の距離に存在する場合には、ＣＰＵ１１１は、受電装置２０が、伝送効率の良いエリア（最大伝送効率の位置）に存在すると判定する。一方、受電装置２０が伝送効率６０％または３０％の範囲の距離に存在する場合には、ＣＰＵ１１１は、受電装置２０が、伝送効率の良いエリアに存在しない判定する。

Ｓ３０６では、送電装置１０は、最大伝送効率で電力を伝送できる距離を受電装置２０へ通知する。

図９は、フレームボディ３２０の一部であるペイロード３２１の一例を示す図である。
ステップＳ３０３において、送電装置１０は、受電装置２０へ通信距離３２１１をリクエストし、通信距離３２１１のデータを受信する。図９（ａ）は、この場合のペイロード３２１の構成を示す。この場合には、ペイロード３２１には、通信距離３２１１が格納される。
そして、送電装置１０は、受電装置２０から受け取った通信距離３２１１から伝送効率３２１２のデータを受電装置２０へ送信する。図９（ｂ）は、この場合のペイロード３２１の構成を示す。この場合には、ペイロード３２１には、伝送効率３２１２が格納される。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図１０は、本発明の第２の実施形態にかかる送電装置１０の機能ブロック図である。
第１の実施形態と第２の実施形態とは、受電装置２０との距離を算出する回路の構成が相違する。すなわち、第１の実施形態においては、送電装置１０は、伝搬時間測定回路１３４と、受信レベル検知回路１３５と、伝搬距離算出回路１３６とが、送電装置１０と受電装置２０との距離を算出する。これに対して、第２の実施形態では、送電装置１０がリニアセンサー１６０を有する。そして、このリニアセンサー１６０が、受電装置２０を持った使用者を検知することで、送電装置１０と受電装置２０との距離を算出し、受電装置２０が伝送効率の良いエリアに存在するか否かを判断する。このリニアセンサー１６０には、公知の各種リニアセンサーが適用できる。そして例えば、図８に示すように３つの設定が登録されている構成であれば、リニアセンサー１６０は、その設定に応じた３つの距離を判別する。
なお、第２の実施形態においては、伝搬時間測定回路１３４と、受信レベル検知回路１３５と、伝搬距離算出回路１３６とは必要ない。このほかの構成については、第１の実施形態と共通の構成が適用できる。また、制御方法についても、送電装置１０において、受電装置２０との距離の算出主体と方法とが異なる以外は、第１の実施形態と共通の制御方法が適用できる。したがって、説明は省略する。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態または第２の実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、説明を省略することがある。
図１１は、本発明の第３の実施形態にかかる無線給電システムの構成を示す概念図である。本発明の第３の実施形態にかかる無線給電システムは、第１の実施形態と同様に、送電装置１０を含み、１つの送電装置１０により複数の受電装置２０に磁界共鳴方式により無線で給電できる。
送電装置１０は、受電装置２０に無線で電力を伝送する。また、送電装置１０は、受電装置２０との間で給電のために必要なデータ通信も行う。
受電装置２０は、送電装置１０から無線で電力を受ける。また、受電装置２０は、送電装置１０との間で給電のために必要なデータ通信も行う。
送電装置１０と受電装置２０の距離に対応する伝送効率があらかじめ確認されており、送電装置１０に登録されている。
位置と伝送効率の登録例として、送電装置１０から０〜１ｍの範囲は伝送効率が９０％、１〜２ｍの範囲は４０％、２〜３ｍ以内は１０％の例を示す。
給電エリア３０は、送電装置１０から受電装置２０へ給電が実行可能なエリアである。この図１１では、送電装置１０から３ｍまでのエリアが給電エリア３０である。
通信エリア４０は、送電装置１０と受電装置２０の間においてデータ通信が実行可能なエリアである。図１１内では、送電装置１０から５ｍまでのエリアが通信エリア４０である。
給電エリア３０と通信エリア４０の関係は、給電エリア３０より通信エリア４０の方が広く、給電エリア３０は通信エリア４０に完全に包含される。

図１２は、第３の実施形態にかかる送電装置１０の構成を示す機能ブロック図である。
送電装置１０は、磁界共鳴方式である。送電装置１０は、制御部１１０と、無線送信部１２０と、無線受信部１３０と、ＡＣ電源１４０と、電源供給部１５０と、２次元センサー１６１とを含む。
第３の実施形態にかかる送電装置１０は、第２の実施形態にかかる送電装置１０と比較すると、リニアセンサー１６０が２次元センサー１６１に置き換わった点で相違する。それ以外は、第３の実施形態と共通の構成が適用される。したがって、説明は省略する。

２次元センサー１６１は、受電装置２０を持つ使用者（人間）の位置と距離の検出を行う。２次元センサー１６１は、たとえば、ＣＰＵ１１１とシリアルＩ／Ｆ等で接続される。制御部１１０は、２次元センサー１６１が出力するセンサーデータを用いて、使用者の位置を検出する。そして、制御部１１０は、検出した使用者の位置を、無線送信部１２０を介して受電装置２０へ無線で送信する。

電源供給部１５０は、ＡＣ電源１４０が供給する交流電圧を直流電圧へ変換し、直流電圧を制御部１１０と、無線送信部１２０と、無線受信部１３０と、２次元センサー１６１とに供給する。

第３の実施形態にかかる受電装置２０は、第１の実施形態との受電装置２０と共通の構成が適用される。したがって、説明は省略する。

本発明の第３の実施形態にかかる無線給電システムにおいては、送電装置１０と受電装置２０とがスーパーフレームを使用して通信することにより、無線給電を実現する。第３の実施形態において使用するスーパーフレームの構造およびフレームフォーマットは、第１の実施形態と共通である（図４、図５、図９参照）。したがって、説明は省略する。
また、スーパーフレームを使用した送電装置１０と受電装置２０との間のデータの送受信のシーケンスも、第１の実施形態と共通である（図６参照）。

ここで、本発明の第３の実施形態にかかる制御方法の内容について、図１３を参照して説明する。図１３は、本発明の第３の実施形態にかかる制御方法の内容を示すフローチャートである。この制御方法を実行するためのコンピュータプログラムは、送電装置１０のＨＤＤ１１４と受電装置２０のＨＤＤ２１４にあらかじめ格納されている。送電装置１０のＣＰＵ１１１と受電装置２０のＣＰＵ２１１は、それぞれこのコンピュータプログラムを読み出して実行することにより、この制御方法が実現する。そして、この制御方法の実行により、受電装置２０を持つ使用者に対して、伝送効率の良い位置への移動を促すことができる。

Ｓ４０１では、送電装置１０は、工場出荷者等によるＵＩ２１５への操作に応じて、距離に応じた伝送効率の設定をＲＯＭ１１２またはＨＤＤ１１４に格納する。
図１４は、Ｓ４０１において伝送効率の設定をしたときのＵＩ２１５の表示デバイスの画面の一例である。この例では、送電装置１０から０〜１ｍの範囲は伝送効率が９０％、１〜２ｍの範囲は４０％、２〜３ｍ以内は１０％の例を示す。
この例では、第一の設定として、第一の距離表示部１１５０に距離が０〜１ｍと入力され、第一の効率表示部１１５１に伝送効率が９０％と入力される。第二の設定として、第二の距離表示部１１５２に距離が１〜２ｍと入力され、第二の効率表示部１１５３に伝送効率が４０％と入力される。第三の設定として、第三の距離表示部１１５４に距離が２〜３ｍと入力され、第三の効率表示部１１５５に伝送効率が１０％と入力される。
なお、図１４では、簡易図表示部（図８参照）が設けられない構成を示すが、簡易表示部が設けられる構成であってもよい。

Ｓ４０２では、送電装置１０は、通信エリア４０内の受電装置２０に対して、伝送効率と距離の表示情報を無線送信する。受電装置２０は、受信した情報をＵＩ２１５の表示デバイスに表示する。図１５は、伝送効率と距離の関係の表示の一例を示す。図１５に示すように、受電装置２０は、Ｓ４０１において設定された伝送効率と距離との関係を、すなわち、０〜１ｍの範囲においては９０％、１〜２ｍの範囲においては４０％、２ｍ以遠においては１０％という関係を、ＵＩ２１５の表示デバイスに表示する。図中の数字は、伝送効率を示す。この際、受電効率ごとのエリアを、色を変えて表示することにより、使用者に分かりやすくする。

Ｓ４０３では、送電装置１０は、受電装置２０の位置および送電装置１０からの距離を、２次元センサー１６１を用いて検出する。ここで、２次元センサー１６１について説明する。人感センサーとして、焦電センサーが知られている。焦電センサーは、シングルタイプのセンサー素子を有するものが一般である。シングルタイプのセンサー素子を有する焦電センサーは、広範囲検出が可能であるが、範囲内に人間がいるかいないを検出するのみであり、位置検出精度は低い。最近、改良されたアレイセンサータイプの焦電センサーが使用されるようになってきている。アレイセンサータイプの焦電センサーは、素子がＮ×Ｎのアレイ状に並べられたセンサーを有する。アレイセンサータイプの焦電センサーは、広範囲で、位置の高精度の検出が可能である。そこで、本実施形態においては、２次元センサー１６１に、アレイセンサータイプの焦電センサーが適用されるものとする。
図１６は、２次元センサー１６１としての焦電センサーの外形例を模式的に示す図である。２次元センサー１６１としての焦電センサーは、センサーレンズ１２０１を有する。そして、センサーレンズ１２０１を介して人間の位置および距離を検出する。
図１７は、送電装置１０に２次元センサー１６１が取り付けられている構成の例を示す。図１７に示すように、２次元センサー１６１としての焦電センサーは、送電装置１０の前面（受電装置２０を持つ使用者が接近する側）の所定の位置に設けられる。これは、受電装置２０を持った使用者が送電装置１０の前面へ近づいてくることと、焦電センサーの検知範囲が取り付け位置の下方エリアになる特性による。要は、２次元センサー１６１は、これらの特性を考慮して、送電装置１０に接近する使用者の位置および距離を精度よく検出できる位置に取り付けられる構成であればよい。図１７においては、素子が８×８に配列される焦電センサーを例に示す。このような焦電センサーによれば、８×８のマトリックス状に分割された検出範囲のいずれに使用者が存在するかを検出できる。なお、分割された各エリアが、いずれの伝送効率の範囲に対応するかは、Ｓ３０１において設定される。例えば、エリア１〜２４は距離０〜１ｍの伝送効率が９０％である範囲に対応し、エリア２５〜４８は距離１〜２ｍの伝送効率が４０％である範囲に対応し、エリア４９〜６４は距離２ｍ以遠の伝送効率が１０％の範囲に対応付けられている。この例の場合には、２次元センサー１６１としての焦電センサーの検出範囲は、約３ｍ四方になる。また、図１７においては、エリア４０に使用者が存在すると検出される例を示す。

Ｓ４０４では、送電装置１０は、受電装置２０を持つ人間（使用者）の位置を、受電装置２０へ無線で送信する。受電装置２０は、受信した使用者の位置に関する情報を、ＵＩ２１５の表示デバイスに表示する。図１８は、使用者の位置に関する情報の表示の一例を示す。例えば、受電装置２０は、Ｓ４０２で表示した伝送効率と距離の関係表示に、使用者の位置を重ねて表示する。この例の場合では、エリア４０に対応する箇所に、「検知」という表示を行う。これにより、使用者は、自身の位置および送電装置１０からの距離を把握することができる。さらに、使用者は、自身が存在する位置における伝送効率を把握することができる。なお、表示の態様は、図１７に示す態様に限定されるものではない。例えば、ここでは「検知」という表示を行っているが、この表示に限定されない。要は、このエリアに使用者が存在する表示がされていれば良い。
使用者は、ＵＩ２１５の表示を見て、自身が伝送効率の良い位置に居るかを判断することができる。この例では、使用者は伝送効率４０％であるエリア４の位置に存在することを把握できる。このように、第３の実施形態においては、無線給電システムは、受電装置２０を持つ使用者に対して、伝送効率の高い位置への移動を促すことができる。

受電装置２０を持つ使用者が、伝送効率と距離の関係の表示内の現在地を表示する印を見て、伝送効率の良いエリアへ移動したとする。この場合、２次元センサー１６１は、移動している使用者の位置を連続して検出し、受電装置２０に連続的に送信する。受電装置２０は、使用者の位置の情報を送電装置１０から連続的に受信し、ＵＩ２１５に連続的に表示する。例えば、２次元センサー１６１は、使用者がエリア４０からエリア１９に移動したことを検出したとする。そうすると、図１９に示すように、受電装置２０は、送電装置１０から使用者に位置の情報を受信すると、ＵＩ２１５に、使用者がエリア４０からエリア１９に移動したことを表示する。これにより、使用者は、伝送効率９０％のエリアに移動しているのを判断できる。
このような構成によれば、受電装置２０を持つ使用者に対して、伝送効率の高い位置への移動を促すことができる。

ここで、図１３に示す処理を実行するタイミングについて説明する。図２０は、送電装置１０と受電装置２０との間のデータの送受信と電力送信を示すシーケンス図に、図１３を参照して説明した制御方法の処理を加えたシーケンス図である。図２０に示すように、送電装置１０と受電装置２０とは、Ｓ２０１，Ｓ２０１でＩＤの要求と送信を行った後に、Ｓ４０１−Ｓ４０４の処理を実行する。このように、本実施形態においては、あらかじめ、使用者に対して受電装置２０を伝送効率の良い位置への移動を促す。その後、送電装置１０は、Ｓ２０３からの電力の送信を行う。

＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図２１は、本発明の第４の実施形態における、送電装置１０と受電装置２０の間でデータの送受信と電力送給を示すシーケンス図である。
第４の実施形態は、第３の実施形態と比較して、「伝送効率の高いエリアへの移動を促す」（Ｓ４０１−Ｓ４０４）のシーケンスが、電力伝送（Ｓ２０６）の開始から電力伝送終了通知（Ｓ２０７）の間に移動している点が相違する。このように、第４の実施形態においては、伝送効率の高いエリアへの移動を促すシーケンス（Ｓ４０１−Ｓ４０４）を、Ｓ２０３−Ｓ２０６後で、電力送信を開始した後に行う。そして、電力伝送が終了するまで、伝送効率の高いエリアへの移動を許可している。
それ以外の構成は、第３の実施形態と共通であるため、説明を省略する。

以上説明したとおり、本発明の各実施形態にかかる無線電力伝送システムによれば、送電装置は受電装置に対して、電力の伝送効率を通知する。このため、使用者は、受電装置のＵＩなどを確認することにより、どの位置で給電すれば伝送効率が良いかが分かる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するコンピュータ読取り可能なプログラム（ソフトウェア）を、ネットワーク又は各種記録媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム及びプログラムを記憶した記録媒体は本発明を構成することになる。

１０：送電装置
２０：受電装置
３０：給電エリア
４０：通信エリア

Claims (7)

1. 給電エリア内に存在する受電装置に無線で電力を供給する給電装置であって、
   受電装置が前記給電エリア内に存在するか否かを判定する第１の判定手段と、
   前記受電装置が前記給電エリア内に存在しないと前記第１の判定手段によって判定された場合に、前記受電装置を前記給電エリア内に移動させることをユーザに促す第１の通知を、前記受電装置に送信する第１の通知手段と、
   前記受電装置が前記給電エリア内に存在すると前記第１の判定手段によって判定された場合に、前記受電装置を更に移動させることをユーザに促す第２の通知を、前記受電装置に送信する必要があるか否かを判定する第２の判定手段と、
   前記第２の通知を前記受電装置に送信する必要があると前記第２の判定手段によって判定された場合に、前記第２の通知を前記受電装置に送信する第２の通知手段とを備え、
   前記第２の通知を前記受電装置に送信する必要がないと前記第２の判定手段によって判定された場合、前記第２の通知手段は、前記第２の通知を前記受電装置に送信しないことを特徴とする給電装置。
2. 前記給電装置と前記受電装置との間の距離を特定する特定手段を更に備え、
   前記特定手段によって特定された距離に基づいて、前記第２の判定手段は、前記第２の通知を前記受電装置に送信する必要があるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
3. 前記給電エリアは複数のエリアに分類され、
   前記特定手段によって特定された距離が、前記複数のエリアのうち最も伝送効率が良いエリアの外に前記受電装置が存在することを示す場合に、前記第２の判定手段は、前記第２の通知を前記受電装置に送信する必要があると判定し、
   前記特定手段によって特定された距離が、前記最も伝送効率が良いエリア内に前記受電装置が存在することを示す場合に、前記第２の判定手段は、前記第２の通知を前記受電装置に送信する必要がないと判定することを特徴とする請求項２に記載の給電装置。
4. 前記給電エリアは複数のエリアに分類され、
   前記複数のエリアのうち最も伝送効率が良いエリアの外に前記受電装置が存在する場合に、前記第２の判定手段は、前記第２の通知を前記受電装置に送信する必要があると判定し、
   前記最も伝送効率が良いエリア内に前記受電装置が存在する場合に、前記第２の判定手段は、前記第２の通知を前記受電装置に送信する必要がないと判定することを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
5. 前記第１の通知には、前記受電装置から前記給電エリアまでの距離が少なくとも含まれ、
   前記第２の通知には、前記受電装置から前記最も伝送効率が良いエリアまでの距離が少なくとも含まれることを特徴とする請求項３又は４に記載の給電装置。
6. 給電エリア内に存在する受電装置に無線で電力を供給する給電方法であって、
   受電装置が前記給電エリア内に存在するか否かを判定する第１の判定ステップと、
   前記受電装置が前記給電エリア内に存在しないと前記第１の判定ステップにおいて判定された場合に、前記受電装置を前記給電エリア内に移動させることをユーザに促す第１の通知を、前記受電装置に送信する第１の通知ステップと、
   前記受電装置が前記給電エリア内に存在すると前記第１の判定ステップにおいて判定された場合に、前記受電装置を更に移動させることをユーザに促す第２の通知を、前記受電装置に送信する必要があるか否かを判定する第２の判定ステップと、
   前記第２の通知を前記受電装置に送信する必要があると前記第２の判定ステップにおいて判定された場合に、前記第２の通知を前記受電装置に送信する第２の通知ステップとを備え、
   前記第２の通知を前記受電装置に送信する必要がないと前記第２の判定ステップにおいて判定された場合、前記第２の通知ステップにおいては、前記第２の通知を前記受電装置に送信しないことを特徴とする給電方法。
7. 給電エリア内に存在する受電装置に無線で電力を供給する給電方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
   前記給電方法は、
   受電装置が前記給電エリア内に存在するか否かを判定する第１の判定ステップと、
   前記受電装置が前記給電エリア内に存在しないと前記第１の判定ステップにおいて判定された場合に、前記受電装置を前記給電エリア内に移動させることをユーザに促す第１の通知を、前記受電装置に送信する第１の通知ステップと、
   前記受電装置が前記給電エリア内に存在すると前記第１の判定ステップにおいて判定された場合に、前記受電装置を更に移動させることをユーザに促す第２の通知を、前記受電装置に送信する必要があるか否かを判定する第２の判定ステップと、
   前記第２の通知を前記受電装置に送信する必要があると前記第２の判定ステップにおいて判定された場合に、前記第２の通知を前記受電装置に送信する第２の通知ステップとを備え、
   前記第２の通知を前記受電装置に送信する必要がないと前記第２の判定ステップにおいて判定された場合、前記第２の通知ステップにおいては、前記第２の通知を前記受電装置に送信しないことを特徴とするプログラム。

Images