WO2021161966A1 - 送電装置、受電装置、それらの制御方法、およびプログラム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to wireless power transmission technology.
- Patent Document 1 discloses a power transmission device and a power receiving device conforming to the WPC standard established by the Wireless Power Consortium (WPC), a standardization body for wireless charging standards.
- Patent Document 2 discloses a method of foreign matter detection (Foreign Object Detection) in the WPC standard.
- Patent Document 3 discloses a foreign matter detection method in which a power transmission device transmits a signal for detecting a foreign substance to a power receiving device and determines the presence or absence of a foreign substance by using an echo signal from the power receiving device. ..
- the power transmission device of the present invention has the following configuration. That is, It ’s a power transmission device, A power transmission means that wirelessly transmits power to a power receiving device via a power transmission antenna, A control means for controlling power transmission by the power transmission means and A measuring means for measuring the waveform attenuation factor of the power transmission waveform while the power transmission is stopped by the control means, and a measuring means.
- a setting means for setting a threshold value used for detecting a foreign substance between the power transmitting device and the power receiving device based on the measured waveform attenuation factor. After the threshold value is set by the setting means, a determination means for determining whether or not the foreign matter is present based on the waveform attenuation rate measured by the measuring means and the threshold value, and Have.
- FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a power transmission device.
- FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the power receiving device.
- FIG. 3 is a block diagram showing an example of a functional configuration of a control unit of a power transmission device.
- FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a wireless power transmission system.
- FIG. 5A is a sequence diagram for power transmission according to the WPC standard.
- FIG. 5B is a sequence diagram for power transmission according to the WPC standard.
- FIG. 6 is a diagram illustrating the principle of foreign matter detection by the waveform attenuation method.
- FIG. 7 is a diagram for explaining a method of detecting foreign matter in a power transmission waveform during power transmission.
- FIG. 8 is a flowchart of processing performed by the power transmission device in some embodiments.
- FIG. 9 is a flowchart of processing executed by the power receiving device in some embodiments.
- FIG. 10A is a sequence diagram of a power transmitting device and a power receiving device in some embodiments.
- FIG. 10B is a sequence diagram of a power transmitting device and a power receiving device in some embodiments.
- FIG. 11 is a diagram for explaining a method of setting a foreign matter detection threshold value by the waveform attenuation method.
- FIG. 4 shows a configuration example of the wireless power transmission system (wireless charging system) in the present embodiment.
- this system includes a power receiving device 401 and a power transmitting device 402.
- the power receiving device 401 may be referred to as RX
- the power transmitting device 402 may be referred to as TX.
- the RX is an electronic device that receives power from the TX and charges the built-in battery.
- the TX is an electronic device that wirelessly transmits power to the RX mounted on the charging stand 403, which is a part of the TX.
- the range 404 surrounded by the dotted line is a range in which RX can receive power from TX.
- RX and TX may have a function of executing an application other than wireless charging.
- An example of RX is a smartphone, and an example of TX is an accessory device for charging the smartphone.
- the RX and TX may be a storage device such as a tablet, a hard disk device or a memory device, or an information processing device such as a personal computer (PC). Further, RX and TX may be, for example, an imaging device (camera, video camera, etc.).
- wireless power transmission using an electromagnetic induction method for wireless charging is performed based on the WPC (Wireless Power Consortium) standard. That is, RX and TX perform wireless power transmission for wireless charging based on the WPC standard between the power receiving antenna of RX and the transmitting antenna of TX.
- the wireless power transmission method applied to this system is not limited to the method specified by the WPC standard, but other methods using electromagnetic induction method, magnetic field resonance method, electric field resonance method, microwave method, laser, etc. There may be. Further, in the present embodiment, wireless power transmission is used for wireless charging, but wireless power transmission may be performed for purposes other than wireless charging.
- the amount of power guaranteed when the power receiving device receives power from the power transmission device is defined by a value called Guaranteed Power (hereinafter referred to as "GP").
- GP Guaranteed Power
- the GP can be applied to the load of the power receiving device (for example, a charging circuit, a battery, etc.). Indicates the power value for which the output is guaranteed. For example, when the GP is 5 watts, even if the positional relationship between the power receiving antenna and the power transmitting antenna fluctuates and the power transmission efficiency decreases, the power transmission device controls so that 5 watts can be output to the load in the power receiving device. To transmit electricity.
- the WPC standard stipulates a method for the power transmission device to detect the presence of an object (foreign substance) that is not a power receiving device (near the power transmission antenna) around the power transmission device. More specifically, it is based on the Power Loss method, which detects foreign matter by the difference between the transmitted power in the power transmission device and the received power in the power receiving device, and the change in the quality coefficient (Q value) of the power transmission antenna (transmission coil) in the power transmission device.
- a Q value measurement method for detecting foreign matter is specified. Foreign matter detection by the Power Loss method is performed during power transmission (transmission) (Power Transfer phase described later) based on the data obtained in the Calibration phase described later. Further, foreign matter detection by the Q value measurement method is performed before power transmission (before digital ping transmission described later, negotiation phase or negotiation phase).
- RX and TX communicate for power transmission / reception control based on the WPC standard.
- the WPC standard defines a plurality of phases, including a Power Transfer phase in which power transmission is executed and one or more phases before actual power transmission, and communication for power transmission / reception control required in each phase is performed. Will be done.
- the phase before power transmission may include a Selection phase, a Ping phase, an Identity and Configuration phase, a Negotiation phase, and a Calibration phase.
- the Identity and Configuration phase will be referred to as the I & C phase. The processing of each phase will be described below.
- TX intermittently transmits Analog Ping and detects that an object is placed on the charging stand of TX (for example, RX, a conductor piece, or the like is placed on the charging stand).
- TX detects at least one of the voltage value and the current value of the power transmission antenna when the Analog Ping is transmitted, and determines that an object exists when the voltage value falls below a certain threshold value or when the current value exceeds a certain threshold value. Then, the transition to the Ping phase occurs.
- TX transmits a Digital Ping that has a larger power than the Analog Ping.
- the magnitude of the power of the Digital Ping is enough power to activate the control unit of the RX mounted on the TX.
- RX notifies TX of the magnitude of the received voltage.
- the TX recognizes that the object detected in the Selection phase is the RX by receiving the response from the RX that received the Digital Ping.
- the TX transitions to the I & C phase.
- TX measures the Q value (Q-Factor) of the power transmission antenna (power transmission coil) before transmitting the Digital Ping. This measurement result is used when executing the foreign matter detection process using the Q value measurement method.
- TX identifies RX and acquires device configuration information (capacity information) from RX. Therefore, RX transmits the ID Packet and the Configuration Packet.
- the ID Packet includes the RX identifier information, and the Configuration Packet contains the RX device configuration information (capacity information).
- the TX that has received the ID Packet and the Configuration Packet responds with an acknowledge (ACK, acknowledgment). Then, the I & C phase ends.
- the GP value is determined based on the GP value required by RX, the power transmission capacity of TX, and the like. Further, the TX executes a foreign matter detection process using the Q value measurement method in accordance with the request from the RX. Further, the WPC standard stipulates a method of once shifting to the Power Transfer phase and then performing the same processing as the Negotiation phase again at the request of RX. The phase that shifts from the Power Transfer phase and performs these processes is called the Renegotiation phase.
- RX notifies TX of a predetermined received power value (received power value in light load state / received power value in maximum load state), and TX makes adjustments for efficient power transmission.
- the received power value notified to the TX can be used for the foreign matter detection process by the Power Loss method.
- TX and RX use the same power transmission antenna (power transmission coil) and power reception antenna (power reception coil) used when performing wireless power transmission based on the WPC standard.
- communication is performed by superimposing a signal on the electromagnetic waves transmitted from the power receiving antenna.
- the range in which communication based on the WPC standard is possible between TX and RX is almost the same as the transmission range of TX.
- FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration example of the power transmission device 402 (TX) according to the present embodiment.
- the TX includes a control unit 101, a power supply unit 102, a power transmission unit 103, a communication unit 104, a power transmission antenna 105, a memory 106, and an antenna switching unit 107.
- the control unit 101, the power supply unit 102, the power transmission unit 103, the communication unit 104, the memory 106, and the antenna switching unit 107 are described as separate bodies, but any plurality of functional blocks among them are the same. It may be mounted in the chip.
- the control unit 101 controls the entire TX by executing a control program stored in the memory 106, for example.
- the control unit 101 controls power transmission control including communication for device authentication in TX.
- the control unit 101 may perform control for executing an application other than wireless power transmission.
- the control unit 101 includes one or more processors such as a CPU (Central Processing Unit) or an MPU (MicroProcessor Unit), for example.
- the control unit 101 may be composed of hardware such as an integrated circuit (ASIC: Application Specific Integrated Circuit) for a specific application.
- the control unit 101 may be configured to include an array circuit such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) compiled to execute a predetermined process.
- the control unit 101 stores information to be stored in the memory 106 during execution of various processes. Further, the control unit 101 can measure the 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 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 to receive power to the RX. Generates an electromagnetic wave to make it.
- the power transmission unit 103 converts the DC voltage supplied by the power supply unit 102 into an AC voltage by a switching circuit having a half-bridge or full-bridge configuration using an FET (Field Effect Transistor).
- the power transmission unit 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) and / or current (transmission current) input to the power transmission antenna 105. Increasing the transmission voltage or transmission current increases the intensity of electromagnetic waves, and decreasing the transmission voltage or transmission current decreases the intensity of electromagnetic waves. Further, the power transmission unit 103 controls the output of the AC frequency power so that the power transmission from the power transmission antenna 105 is started or stopped based on the instruction of the control unit 101. Further, it is assumed that the power transmission unit 103 has an ability to supply enough power to output 15 watts (W) of power to the charging unit 206 (FIG. 2) of the power receiving device 401 (RX) corresponding to the WPC standard.
- W watts
- the communication unit 104 communicates with the RX for power transmission control based on the WPC standard as described above.
- the communication unit 104 modulates the electromagnetic wave output from the power transmission antenna 105, transmits information to the RX, and performs communication. Further, the communication unit 104 demodulates the electromagnetic wave transmitted from the power transmission antenna 105 modulated by the RX, and acquires the information transmitted by the RX. That is, the communication performed by the communication unit 104 is performed by superimposing the signal on the electromagnetic wave transmitted from the power transmission antenna 105. Further, the communication unit 104 may communicate with the RX by communication according to a standard different from the WPC standard using an antenna different from the power transmission antenna 105, or may selectively use a plurality of communications to communicate with the RX. You may.
- the memory 106 can also store the TX and RX states (transmitted power value, received power value, etc.).
- the TX state may be acquired by the control unit 101
- the RX state may be acquired by the RX control unit 201 (FIG. 2), and may be received via the communication unit 104.
- the power transmission antenna 105 has a plurality of antennas (coils).
- the antenna switching unit 107 selects and switches any one of the plurality of antennas (coils).
- the power transmission antenna 105 may have one power transmission antenna 105 instead of a plurality of antennas. In that case, the antenna switching unit 107 is not required.
- FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the power receiving device 401 (RX) according to the present embodiment.
- the RX includes a control unit 201, a UI (user interface) unit 202, a power receiving unit 203, a communication unit 204, a power receiving antenna 205, a charging unit 206, a battery 207, a memory 208, and a switch unit 209.
- the plurality of functional blocks shown in FIG. 2 may be realized as one hardware module.
- the control unit 201 controls the entire RX 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. Further, the control unit 201 may perform control for executing an application other than wireless power transmission.
- An example of the control unit 201 includes one or more processors such as a CPU or an MPU.
- the entire RX (if the RX is a smartphone, the entire RX) may be controlled in cooperation with the OS (Operating System) executed by the control unit 201.
- control unit 201 may be configured by hardware such as an ASIC. Further, the control unit 201 may be configured to include an array circuit such as an FPGA compiled to execute a predetermined process. The control unit 201 stores in the memory 208 information to be stored during execution of various processes. Further, the control unit 201 can measure the time using a timer (not shown).
- the UI unit 202 outputs various outputs to the user.
- the various outputs referred to here are operations such as screen display, blinking and color change of LED (Light Emitting Diode), audio output by a speaker, vibration of the RX main body, and the like.
- the UI unit 202 is realized by a liquid crystal panel, a speaker, a vibration motor, and the like.
- the power receiving unit 203 acquires AC power (AC voltage and AC current) generated by electromagnetic induction generated by electromagnetic waves radiated from the transmission antenna 105 of the TX 402 in the power receiving antenna 205. Then, the power receiving unit 203 converts the AC power into direct current or AC power having a predetermined frequency, and outputs the power to the charging unit 206 that performs processing for charging the battery 207. That is, the power receiving unit 203 supplies electric power to the load in the RX.
- the above-mentioned GP is an electric energy that is guaranteed to be output from the power receiving unit 203. It is assumed that the power receiving unit 203 has an ability to supply electric power for charging the battery 207 by the charging unit 206 and to supply electric power sufficient to output 15 watts of electric power to the charging unit 206.
- the switch unit 209 is for controlling whether or not the received power is supplied to the battery (load). It also has a function of controlling the load value. When the switch unit 209 connects the charging unit 206 and the battery 207, the received power is supplied to the battery 207. If the switch unit 209 disconnects the charging unit 206 and the battery 207 with the switch, the received power is not supplied to the battery 207.
- the switch unit 209 is arranged between the charging unit 206 and the battery 207 in FIG. 2, the switch unit 209 may be arranged between the power receiving unit 203 and the charging unit 206.
- the switch unit 209 is described as one block in FIG. 2, the switch unit 209 can be realized as a part of the charging unit 206.
- the communication unit 204 communicates with the communication unit 104 of the TX for power reception control based on the WPC standard as described above.
- the communication unit 204 demodulates the electromagnetic wave input from the power receiving antenna 205 and acquires the information transmitted from the TX. Then, the communication unit 204 communicates with the TX by superimposing the signal regarding the information to be transmitted to the TX on the electromagnetic wave by load-modulating the input electromagnetic wave.
- the communication unit 204 may communicate with the TX by a standard different from the WPC standard using an antenna different from the power receiving antenna 205, or may selectively use a plurality of communications to communicate with the TX. May be good.
- the memory 208 stores the TX and RX states in addition to storing the control program.
- the RX state may be acquired by the control unit 201
- the TX state may be acquired by the TX control unit 101, and may be received via the communication unit 204.
- FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration example of the control unit 101 of the power transmission device 402 (TX).
- the control unit 101 includes a communication control unit 301, a power transmission control unit 302, a measurement unit 303, a setting unit 304, and a foreign matter detection unit 305.
- the communication control unit 301 performs control communication with the RX 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.
- the measuring unit 303 measures the waveform attenuation factor described later.
- the setting unit 304 sets a threshold value used for detecting a foreign substance based on the waveform attenuation factor measured by the measuring unit 303, for example, by a calculation process.
- the foreign matter detection unit 305 can realize a foreign matter detection function by the Power Loss method, a foreign matter detection function by the Q value measurement method, and a foreign matter detection function by the waveform attenuation method. Further, the foreign matter detection unit 305 may have a function for performing the foreign matter detection process by using another method. For example, in a TX provided with an NFC (Near Field Communication) communication function, the foreign matter detection unit 305 may perform the foreign matter detection process using the counter device detection function according to the NFC standard. Further, the foreign matter detecting unit 305 can also detect that the state on the TX has changed as a function other than detecting the foreign matter. For example, the TX can also detect an increase or decrease in the number of power receiving devices on the TX.
- NFC Near Field Communication
- the setting unit 304 sets a threshold value as a reference for determining the presence or absence of foreign matter when the TX detects foreign matter by the Power Loss method, the Q value measuring method, or the waveform attenuation method. Further, the setting unit 304 may have a function of setting a threshold value as a reference for determining the presence or absence of foreign matter, which is necessary for performing the foreign matter detection process using another method. Further, the foreign matter detection unit 305 can perform the foreign matter detection process based on the threshold value set by the setting unit 304, the waveform attenuation rate measured by the measuring unit 303, the output power, and the Q value.
- 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 matter detection unit 305 are realized 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.
- FIGS. 5A and 5B are sequence diagrams for power transmission according to the WPC standard.
- the power transmission device 402 (TX) and the power receiving device 401 (RX) will be described as an example.
- the TX repeatedly intermittently transmits the WPC standard Analog Ping in order to detect an object existing within the power transmission range (F501).
- the TX executes the processes defined as the Selection phase and the Ping phase of the WPC standard, and waits for the RX to be placed.
- the RX user brings the RX closer to the TX to charge the RX (eg, a smartphone) (F502). For example, by loading RX on TX, RX is brought closer to TX.
- the TX detects that an object exists within the power transmission range (F503, F504), it transmits a WPC standard Digital Ping (F505).
- the RX receives the Digital Ping, it can grasp that the TX has detected the RX (F506).
- the TX determines that the detected object is the RX and the RX is placed on the charging stand 403 when there is a predetermined response to the Digital Ping.
- the TX detects the placement of the RX, it acquires the identification information and the capability information from the RX by the communication of the I & C phase defined by the WPC standard (F507).
- the RX identification information includes the Manufacturer Code and the Basic Device ID.
- the RX capability information has an information element that can specify the version of the WPC standard that is supported, a Maximum Power Value that is a value that specifies the maximum power that the RX can supply to the load, and a negotiation function of the WPC standard. Information indicating whether or not it is included is included.
- the TX may acquire the RX identification information and the capability information by a method other than the WPC standard I & C phase communication.
- the identification information may be any other identification information that can identify an individual RX, such as Wireless Power ID. Information other than the above may be included as the ability information.
- TX determines the values of RX and GP by the communication of the Negotiation phase defined by the WPC standard (F508).
- F508 not only the communication of the Negotiation phase of the WPC standard but also other procedures for determining the GP may be executed.
- the RX After determining the GP, TX performs calibration based on the GP.
- the RX contains information including the received power in the light load state (load cut state, load state in which the transmitted power becomes equal to or lower than the first threshold value) in the TX (hereinafter referred to as the first reference received power information).
- the first reference power received power information in the present embodiment is the power received power information of RX when the transmitted power of TX is 250 milliwatts.
- the first standard received power information is Received Power Packet (mode 1) defined by the WPC standard, but other messages may be used.
- the second reference received power information is the RX received power information when the TX transmitted power is 5 watts.
- the second standard received power information is Received Power Packet (mode2) defined by the WPC standard, but other messages may be used.
- the RX transmits a transmission output change instruction including a positive value in order to increase the transmission power from the TX to 5 watts (F511).
- the TX receives the above-mentioned power transmission output change instruction, and when it is possible to respond to the increase in the transmission power, it responds with an ACK and increases the transmission power (F512, F513). Since the second standard received power information is the received power information when the transmitted power of TX is 5 watts, the TX changes the transmission output when it receives a power increase request exceeding 5 watts from RX (F514). By responding to the instruction with NAK, power transmission exceeding the specified value is suppressed (F515).
- the RX determines that the predetermined received power has been reached by receiving the NAK from the TX, the RX transmits the information including the received power in the load connected state to the TX as the second reference received power information (F516).
- TX can calculate the amount of power loss between TX and RX based on the transmitted power value of TX and the received power value included in the first and second reference power received information, and interpolate them. By doing so, it is possible to calculate the power loss value between TX and RX at the time of transmission power of all TX (in this case, the TX transmission power is 250 milliwatts to 5 watts) (F517).
- the TX transmits an ACK (F518) to the second reference power received power information from the RX, and completes the calibration process.
- the TX that determines that the charging process can be started starts the power transmission process to the RX, and the RX is started to be charged. Then, TX and RX perform device authentication processing (F519), and it is found that each device can support a larger GP, and the GP may be reset to a larger value, here 15 watts (F519). F520).
- RX and TX increase the transmission output by using the transmission output change instruction, ACK, and NAK in order to increase the transmission power of TX to 15 watts (F521 to F524).
- the RX transmits information including the received power information in the load connection state of the RX when the transmitted power of the TX is 15 watts (hereinafter referred to as the third reference received power information) (F525). ..
- the TX performs calibration based on the received power included in the first, second, and third reference received power information, and at the time of transmitting power of all TX (in this case, the TX transmitted power is 250 milliwatts to 15 watts).
- the TX transmits an ACK (F527) to the third reference power received power information from the RX, and completes the calibration process.
- the TX which has determined that the charging process can be started, starts the power transmission process for the RX and shifts to the Power Transfer phase (F528).
- TX transmits power to RX.
- foreign matter is detected by the Power Loss method.
- the TX calculates in advance the amount of power loss in a state where there is no foreign matter between the TX and RX from the difference between the power transmitted by the TX and the power received by the RX by the above-mentioned calibration. It is assumed that the calculated value is the reference power loss amount in the normal state (state where there is no foreign matter) during the power transmission process. Then, the TX determines that there is a foreign substance when the amount of power loss between TX and RX calculated during the subsequent power transmission exceeds the threshold value from the amount of power loss in the normal state.
- the Power Transfer phase is a phase in which the TX transmits power, and if foreign matter is mixed between the TX and RX during power transmission, heat generation from the foreign matter increases, so multiple foreign matter detection is performed in this phase. Therefore, it is desirable to improve the foreign matter detection accuracy. Therefore, in the present embodiment, a foreign matter detection method different from the Power Loss method is considered.
- FIG. 6 is a diagram illustrating the principle of foreign matter detection by the waveform attenuation method.
- the power transmission device 402 (TX) and the power receiving device 401 (RX) will be described as an example.
- the waveform shows the passage of time of a voltage value 600 (hereinafter, simply referred to as a voltage value) of a high-frequency voltage applied to a TX transmission antenna (transmission coil), with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing time. It is a voltage value.
- the TX transmits power to the RX via the power transmission antenna, stops power transmission at time T0, and stops applying a high frequency voltage to the power transmission antenna (power transmission coil).
- the frequency of the power transmission waveform transmitted from the TX is a predetermined (fixed) frequency. Its frequency is between 85 kHz and 205 kHz as used in the WPC standard.
- Point 601 is part of the envelope of the high frequency voltage is a voltage value at time T 1.
- the quality coefficient (Q value) of the power transmission antenna can be obtained based on the time change of the voltage value after the time T0. Specifically, for example, it is calculated by Equation 1 based on the time, the voltage value, and the frequency f of the high-frequency voltage, which are the envelopes of the voltage values, points 601 and 602.
- the waveform attenuation method determines the presence or absence of foreign matter from the attenuation states of points 601 and 602, and in actually determining the presence or absence of foreign matter, the determination is made by comparing some numerical value representing this attenuation state. It becomes possible to do. For example, the above-mentioned comparison of Q values may be performed. A lower Q value means a higher waveform attenuation factor. Alternatively, the value of the slope of the straight line connecting the points 601 and 602 obtained from (A 1 -A 2 ) / (T 2- T 1) may be compared.
- the difference in voltage values (A 1 -A 2 ) or the ratio of voltage values (A 1 / A 2 ) can be compared. good.
- the values of the voltage value A 2 after a lapse of a predetermined time may be compared.
- the values of the time (T 2- T 1 ) until the voltage value A 1 becomes the predetermined voltage value A 2 may be compared.
- the presence or absence of foreign matter can be determined by the attenuation state of the waveform after the power transmission is stopped, and there are a plurality of values representing the attenuation state.
- the value representing this attenuation state is hereinafter referred to as "waveform attenuation factor”.
- the Q value calculated by Equation 1 is also a value representing the attenuation state of the waveform, it is included in the “waveform attenuation rate”.
- the vertical axis of FIG. 6 has been described as a voltage value applied to the power transmission antenna (coil), but even if it is a current value flowing through the power transmission antenna (coil), as in FIG.
- the attenuation state of the waveform changes depending on the presence or absence, and when there is a foreign substance, the attenuation rate becomes higher. Therefore, the above method is also applied to the current value flowing through the transmission antenna (coil), and the Q value obtained from the current waveform, the inclination of the decay waveform, the difference in current value, the ratio of current values, and the current value, It is possible to determine the presence or absence of foreign matter and detect the foreign matter from the time until the current value reaches a predetermined value.
- TX measures the waveform attenuation rate when power transmission is stopped, but measures the waveform attenuation rate when the power transmission device reduces the power transmission power (voltage, current) to a predetermined value. You may do so.
- FIG. 7 is a diagram for explaining a method of detecting foreign matter in a power transmission waveform during power transmission.
- the power transmission waveform when detecting foreign matter by the waveform attenuation method is shown, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the voltage value of the power transmission antenna (power transmission coil).
- the vertical axis may be the value of the current flowing through the power transmission antenna, as in FIG. TX starts power transmission (“power transmission start” in FIG. 7).
- the transmission waveform is not stable during the transient response period (“transient response period” in FIG.
- the RX controls the TX so as not to perform communication (communication by load modulation). Further, TX controls RX so as not to perform communication (communication by frequency shift keying).
- TX stops power transmission when it is time to detect foreign matter (“power transmission stop” in Fig. 7). Then, since the power transmission waveform is attenuated, it is possible to detect foreign matter by calculating and using the waveform attenuation factor (Q value, attenuation gradient, etc.) from this attenuation waveform (“Q value, inclination of attenuation, etc.)”. Foreign matter detection period "). Then, after a lapse of a predetermined time, the TX resumes power transmission (“resumption of power transmission” in FIG. 7). Similar to the above, the transmission waveform is not stable during the transient response period (“transient response period” in FIG. 7) immediately after the TX starts power transmission (“transmission start” in FIG. 7).
- the RX controls the TX so as not to perform communication (communication by load modulation). Further, TX controls RX so as not to perform communication (communication by frequency shift keying).
- the TX stops power transmission when it is time to detect foreign matter (“power transmission stop” in FIG. 7). Then, since the power transmission waveform is attenuated, foreign matter can be detected by calculating and using the waveform attenuation factor from this attenuated waveform (“foreign matter detection period” in FIG. 7). Then, after a lapse of a predetermined time, the TX resumes power transmission (“resumption of power transmission” in FIG. 7).
- the above is the basic principle of foreign matter detection by the waveform attenuation method.
- the power transmission device measures the waveform attenuation rate in the absence of foreign matter in advance, and calculates the threshold value based on the measurement.
- the power transmission device executes foreign matter detection by the waveform attenuation method, determines that there is a foreign matter when the measured waveform attenuation factor is larger than the threshold value, and determines that there is a foreign matter when the measured waveform attenuation factor is smaller than the threshold value. Judged as "no foreign matter".
- the waveform attenuation rate is measured in any of the Negotiation phase, Calibration phase, and Power Transfer phase, it is highly possible that the waveform attenuation rate can be measured in the absence of foreign matter (in the Negotiation phase, foreign matter by the Q value measurement method). Because it is determined by detection that there is no foreign matter). Therefore, the timing for measuring the waveform attenuation rate in the absence of foreign matter may be any of the Negotiation phase, the Calibration phase, and the Power Transfer phase.
- the timing for measuring the waveform attenuation rate in the absence of foreign matter is set at the first stage of the Power Transfer phase. The reason is that as time passes, the probability that foreign matter is mixed between the power transmitting device and the power receiving device increases. Then, the power transmission device measures the waveform attenuation rate of the power transmission waveform at the timing of performing foreign matter detection specified by the power reception device or the power transmission device. The power transmission device then compares the measured waveform attenuation factor with the above-mentioned threshold value calculated from the waveform attenuation factor in the absence of foreign matter to determine the presence or absence of foreign matter.
- FIG. 8 is a flowchart of the process executed by the power transmission device in the present embodiment
- FIG. 9 is a flowchart of the process executed by the power receiving device in the present embodiment
- 10A and 10B are sequence diagrams of a power transmitting device and a power receiving device.
- the power transmitting device 402 (TX) and the power receiving device 401 (RX) will be described as an example. Further, as described above, in the present embodiment, it is assumed that the foreign matter detection process is performed during the Power Transfer phase.
- TX starts transmitting power (S801, F1001) and RX starts receiving power (S901).
- RX disconnects the switch unit 209 and disconnects the RX load (battery 207) (F1002).
- the RX determines whether or not the communication prohibition period (predetermined time) has elapsed immediately after the start of power transmission by the TX (S902, F1003). This is because the power transmission waveform is not stable until the communication prohibition period elapses, so it waits until it stabilizes in the steady state.
- RX determines whether or not to measure the waveform attenuation factor (S903, F1004). If the waveform attenuation factor threshold for foreign matter detection has not yet been set (calculated), RX determines to measure the waveform attenuation factor. In this case, the RX transmits an instruction to execute the waveform attenuation factor measurement to the TX by the communication unit 104 (S904, F1005).
- the instruction is a command for requesting TX to measure the waveform attenuation factor for setting a threshold value for detecting foreign matter by the waveform attenuation method.
- RX cuts off the switch unit 209 and cuts off the load (battery 207) of RX (S905, F1006).
- the switch unit 209 may be disconnected before the command transmission (S904).
- the waveform attenuation factor fluctuates depending on the load of RX (battery 207) or the state of transmitted power of TX. Therefore, when measuring the waveform attenuation factor, in order to eliminate the influence of the RX load (battery 207) in advance, the load is cut off before the measurement is performed.
- the TX determines whether or not the instruction for performing the waveform attenuation factor measurement is received from the RX by the communication unit 104 (S802). When the instruction is received (YES in S802), TX determines whether or not the content of the received instruction is a measurement of the waveform attenuation factor for determining the threshold value (S803, F1007).
- TX When the received instruction is a command requesting measurement execution to set a foreign matter detection threshold value (YES in S803), TX temporarily stops (instantaneously interrupts) power transmission (S804, F1008). Then, TX measures the waveform attenuation factor after a lapse of a predetermined time (S805, F1009).
- the reason for waiting for the elapse of a predetermined time is that the transient response is unstable immediately after the power transmission is stopped.
- TX calculates a threshold value from the waveform attenuation factor measured in S805 (S806, F1010). For example, TX calculates a value obtained by adding a predetermined margin to the measured waveform attenuation rate as a threshold value. Then, the TX stores the calculated threshold value in the memory 106 (S807, F1011). Then, TX resumes power transmission (S808).
- RX waits for a predetermined time to elapse until TX restarts power transmission and the power transmission waveform becomes a steady state (S906, F1012).
- the reason for waiting for a predetermined time is that if the power transmission waveform during power transmission is not stable (not in a steady state), overpower may be applied to the RX.
- RX connects the load (battery 207) (S907, F1013).
- the RX determines whether or not it is required to stop the power transmission, for example, when the battery 207 is fully charged (S908).
- the RX sends an EPT (End Power Transfer) command to the TX (S909) to make a power transmission stop request and terminates the process (S09). S910).
- EPT End Power Transfer
- the RX starts receiving power (S911) if it does not require that the power transmission be stopped (NO in S908).
- the TX can measure the waveform attenuation rate in the absence of foreign matter and set a threshold value required for determining the presence or absence of foreign matter from the result.
- TX is transmitting power (S801) and RX is receiving power (S901).
- RX determines whether or not the communication prohibition period has elapsed (S902, F1014). After the communication prohibition period elapses, RX determines whether or not to measure the waveform attenuation factor (S903, F1015). RX determines that the waveform attenuation factor is measured in order to detect the foreign matter for confirming whether or not the foreign matter is present. In this case, the RX transmits an instruction to execute the waveform attenuation factor measurement to the TX by the communication unit 104 (S904, F1016).
- the instruction is a command for requesting TX to detect foreign matter (determine the presence or absence of foreign matter) by the waveform attenuation method. Then, RX disconnects the switch unit 209 and disconnects the RX load (battery 207) (S905, F1017). The switch unit 209 may be disconnected before the command is transmitted (S904). The reason for disconnecting the RX load is as described above.
- the TX determines whether or not the instruction for performing the waveform attenuation factor measurement is received from the RX by the communication unit 104 (S802), and if the instruction is received (YES in S802), the TX is the received instruction.
- the TX temporarily stops (instantaneously interrupts) power transmission (S809, F1019). Then, TX measures the waveform attenuation factor after a lapse of a predetermined time (S810, F1020).
- the reason for waiting for the elapse of a predetermined time is that the transient response is unstable immediately after the power transmission is stopped.
- TX compares the threshold value calculated in S806 with the waveform attenuation factor measured in S810 to determine the presence or absence of foreign matter (S811, F1021). If it is determined as a result of the determination that there is a foreign substance (YES in S812), the TX stops power transmission (S815, F1023) and ends the process (S816). If it is determined that there is no foreign matter as a result of the determination (NO in S812), the TX determines whether or not there is an instruction to stop power transmission from the RX (whether the EPT command is received) (S813). When there is an instruction to stop power transmission (YES in S813), TX stops power transmission (S815) and ends the process (S816). If there is no instruction to stop power transmission (NO in S813), TX resumes power transmission (S814).
- RX waits for a predetermined time to elapse until the TX resumes power transmission and the power transmission waveform becomes a steady state (S906).
- the reason for waiting for a predetermined time is as described above.
- RX connects the load (battery 207) (S907).
- the RX determines whether or not it is required to stop the power transmission, for example, when the battery 207 is fully charged (S908). If it is determined that the power transmission is requested to be stopped (YES in S908), the RX makes a power transmission stop request by transmitting an EPT command to the TX, and ends the process (S910).
- the RX transmits an EPT command to the TX (F1024). ), The power transmission stop request is made, and the process is terminated (S910). As a result, power transmission can be terminated normally.
- the RX may end without transmitting the EPT command to the TX (S910) and shift to the reset state (Stand-By state).
- the RX starts receiving power (S910) if it does not require that the power transmission be stopped (NO in S908).
- the TX can determine the presence or absence of foreign matter between the TX and the RX by using the waveform attenuation factor of the power transmission waveform.
- the RX load when measuring the waveform attenuation factor, in order to eliminate the influence of the RX load in advance, the RX load is cut off before the measurement is performed.
- the RX load value when measuring the waveform attenuation factor, in order to reduce the influence of the RX load in advance, the RX load value may be controlled before the measurement. For example, it can be realized by controlling the load so that the load of the RX becomes a light load state (light load state) so that only a small amount of electric power is supplied to the RX.
- the timing of measuring the waveform attenuation factor by TX is realized by instructing TX from RX (S803). Instead of this, it can be realized by the TX determining the timing and the TX notifying the RX of the timing. Specifically, for example, the TX first determines whether or not the communication prohibition period has elapsed, instead of the processing of S802 and S803 in FIG. Then, after the communication prohibition period elapses, TX determines whether or not to measure the waveform attenuation factor for determining the threshold value. Alternatively, it is determined whether or not to measure the waveform attenuation factor for detecting the presence or absence of foreign matter.
- the TX determines the timing of performing the measurement of the waveform attenuation factor, and notifies the RX of the timing.
- the TX is a measurement for notifying the RX that the measurement of the waveform attenuation factor is a measurement for determining the threshold value and detecting the presence or absence of a foreign substance when the measurement is for determining the threshold value. If this is the case, the RX may be notified that the measurement is for detecting the presence or absence of a foreign substance. Then, the RX disconnects the switch unit 209 at the timing of performing the measurement, and disconnects the RX load (battery 207).
- the load is controlled so that the value of the RX load (battery 207) becomes a light load state (light load state).
- TX can measure the waveform attenuation factor.
- the timing of measuring the waveform attenuation factor by TX may be configured to be executed at a predetermined timing. At the predetermined timing, TX measures the waveform attenuation factor, and RX is realized by cutting off the load or controlling the load so that the load value becomes a light load state (Light Load state). It is possible.
- the TX may be configured to proceed to S804 when the user gives an instruction to set a threshold value for detecting a foreign substance, and to proceed to S809 when the user gives an instruction to detect a foreign substance.
- the instruction from the user can be realized by a predetermined input / operation to the TX. Twice
- the TX measures the voltage applied to the TX transmission antenna (transmission coil) or the attenuation rate of the current flowing through the transmission antenna (transmission coil) to determine the presence or absence of foreign matter detection.
- the method was described. However, since the power transmission antenna (power transmission coil) and the power reception antenna (power reception coil) are opposed to each other and electromagnetically coupled, the electromagnetic energy of the power transmission antenna is also excited to the power reception antenna. Therefore, it is also possible for RX to measure the voltage applied to the power receiving antenna (power receiving coil) of RX or the attenuation rate of the current flowing through the power receiving antenna (power receiving coil) to determine the presence or absence of foreign matter detection.
- the waveform attenuation factor or the threshold value obtained from the waveform attenuation factor may be notified to RX. As a result, it is possible to determine the presence or absence of foreign matter on the RX side as well.
- RX measures the waveform attenuation factor
- TX may be notified of the waveform attenuation factor or a threshold value obtained from the waveform attenuation factor. As a result, it is possible to determine the presence or absence of foreign matter on the TX side as well.
- the waveform attenuation rate in the absence of foreign matter is measured in advance, and the threshold value is calculated based on the measurement. Then, foreign matter is detected by the waveform attenuation method, and if the measured waveform attenuation rate is larger than the threshold value, it is determined that there is a foreign matter, and if it is smaller than the threshold value, it is determined that there is a foreign matter. It was realized by judging "none". However, foreign matter detection may be performed by comparing with the threshold value obtained from the previous waveform attenuation factor measured at the timing when it is assumed that there is no foreign matter.
- the first waveform attenuation factor measurement is performed by the waveform attenuation method, and the threshold value is calculated.
- this waveform attenuation factor or the threshold value is considered to be a value in a state where there is no foreign matter.
- a second waveform attenuation factor measurement is performed by the waveform attenuation method, and a threshold value is calculated. At this time, in order to detect foreign matter, it can be realized by comparing with the measurement result of the first waveform attenuation factor measurement or the threshold value.
- the measurement result of the first waveform attenuation factor measurement and the threshold value are those in a state where there is no foreign matter. That is, when the foreign matter is detected by the waveform attenuation method, it can be realized by comparing with the waveform attenuation rate or the threshold value which is considered to have been measured in the absence of foreign matter before that.
- the frequency of the power transmission waveform transmitted from the TX is a predetermined (fixed) frequency.
- the presence or absence of foreign matter may be determined by performing the operation for detecting foreign matter described in the present embodiment at each frequency using a plurality of frequencies and combining the results.
- the TX may control the transmitted power to be gradually increased when the transmission is started.
- the power transmission may be controlled to be gradually reduced.
- the waveform attenuation factor is measured after cutting off the load of the power reception device in order to eliminate the influence of the load of the power reception device.
- the method of controlling to do so was described.
- a method of measuring the waveform attenuation factor while being connected without disconnecting the load of the power receiving device will be described.
- the power transmitted by the power transmission device changes depending on the state of the load (battery) of the power receiving device. That is, the power receiving device can control the power transmitted from the power transmitting device by controlling the load state of the power receiving device.
- the power transmission device measures in advance the waveform attenuation rate in each state of the load on the power receiving device side (each power transmission power value) in the state where there is no foreign matter, and based on the measurement result, the threshold value used for determining the presence or absence of foreign matter is set. It should be set in each state of the load on the device side (each transmitted power). When detecting foreign matter, the power transmission device measures the waveform attenuation factor and compares it with the threshold value according to the value of the transmitted power to determine the presence or absence of foreign matter without cutting off the load of the power receiving device. Try to do it.
- TX power transmission device 402
- RX power receiving device 401
- the configuration, processing flow, and operation sequence of TX and RX are basically the same as those in the first embodiment.
- the difference is that when the instruction received from RX is a command requesting measurement execution to set the foreign matter detection threshold value (YES in S803), the method of measuring the waveform attenuation factor in S805 is different. ..
- a method for performing measurements for setting a threshold value for foreign matter detection by the waveform attenuation method for TX and RX in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 11.
- FIG. 11 is a diagram for explaining a method of setting a foreign matter detection threshold value by the waveform attenuation method.
- the RX load when power is transmitted from the TX, the RX load is in a light load state (Light) so that power is not supplied (disconnected) to the RX load or only a very small amount of power is supplied. It is controlled to be in the state of Load).
- the transmitted power of TX at this time is Pt1.
- the TX stops power transmission in that state (S804) and measures the waveform attenuation factor (S805).
- the waveform attenuation factor at this time is ⁇ 1.
- the TX stores the transmission power Pt1 (the power transmission device recognizes the transmission power Pt transmitted by the power transmission device) and the waveform attenuation rate ⁇ 1 in association with each other in the memory (point 1100).
- the RX when power is transmitted from the TX, the RX load is in a load connection state so that the maximum power is supplied to the RX load or the power equal to or higher than a predetermined threshold value is supplied. Control so that it becomes (Connected Load state).
- the transmitted power of TX at this time is Pt2.
- the TX stops power transmission in that state (S804) and measures the waveform attenuation factor (S805).
- the TX stores the transmitted power Pt2 and the waveform attenuation factor ⁇ 2 in association with each other in the memory (point 1101). Subsequently, TX linearly interpolates the points 1100 and 1101 to create a straight line 1102.
- the straight line 1102 shows the relationship between the transmitted power in the state where no foreign matter is present around the TX and RX and the waveform attenuation rate of the transmitted waveform. Therefore, TX can predict the waveform attenuation rate of the power transmission waveform for each power transmission value in the absence of foreign matter from the power transmission power value and the straight line 1102.
- the waveform attenuation factor can be expected to be ⁇ 3 from the point 1103 on the straight line 1102 indicating the transmitted power value Pt3.
- TX can predict the waveform attenuation rate of the power transmission waveform for each power transmission power value. Then, based on these, the TX can calculate the threshold value used for determining the presence or absence of foreign matter for each transmitted power value in the state where there is no foreign matter.
- the RX controls the load so that power is not supplied / light load state (first control) and the load connection state (second control), respectively. You may do it after notifying you to do. In addition, either of the two controls may be performed first.
- the RX cuts off the load of the RX when the foreign matter detection is performed (the presence or absence of the foreign matter is determined). However, in the present embodiment, it is not necessary for the RX to cut off the load when the foreign matter is detected (the presence or absence of the foreign matter is determined). Since the TX can recognize the power transmission value transmitted by the TX when the foreign matter is detected (the presence or absence of the foreign matter is determined), the presence or absence of the foreign matter is determined by comparing with the threshold value calculated from FIG. Can be done.
- the threshold value is set for each load (transmission power value), when the foreign matter detection is performed (the presence or absence of foreign matter is determined), the waveform attenuation rate at the load (transmission power value) at that time is determined.
- the threshold values corresponding to the load (transmitted power value) may be compared. Therefore, it is not necessary to cut off the RX load as in the case of the first embodiment.
- TX measures the waveform attenuation rate for detecting foreign matter (determining the presence or absence of foreign matter)
- RX does not need to connect / disconnect the load, which causes a decrease in power transmission efficiency. Foreign matter can be detected without any problem.
- the operation for calculating the threshold value used for determining the presence or absence of foreign matter for each load (each transmitted power value) described in the present embodiment may be performed in the calibration phase.
- the TX acquires the data necessary for detecting the foreign matter by the Power Loss method.
- the load state of RX is a light load state (Light Load state) and a load connection state (Connected Load state)
- the TX acquires data. Therefore, the measurements of the points 1100 and 1101 in FIG. 11 are performed together when the RX is in the light load state (light load state) and the load connection state (connected load state) in the above-mentioned calibration phase. It can be realized by measuring.
- the TX when the TX receives the first reference power received power information from the RX, the TX measures the point 1100 in addition to the processing to be performed in the calibration phase. Further, when the TX receives the second reference power received power information from the RX, the TX measures the point 1101 in addition to the processing to be performed in the calibration phase. By doing so, it is not necessary to newly provide a process for measuring the points 1100 and 1101, so that the points 1100 and 1101 can be measured in a shorter time.
- the waveform attenuation rate when the TX transmission power is the minimum (point 1100) and the waveform attenuation rate when the TX transmission power is the maximum (point 1100) in the absence of foreign matter (point 1100).
- the threshold value for detecting foreign matter is calculated.
- the linearly interpolated straight line 1102 of FIG. 11 can change when the state of TX or RX changes. For example, when the temperature of TX or RX rises.
- the electric power transmitted by the TX the larger the electric power and the longer the transmission time, the higher the temperature of the TX or RX housing, the internal circuit, or the like.
- the RX is a mobile PC or smartphone, an application or the like is used, and the temperature may rise due to data processing or the like.
- the increase in temperature causes a change in the shape of the housing of the TX or RX, a change in the electrical characteristics of each component of the electric circuit, and the like.
- the straight line 1102 in FIG. 11 changes, and the waveform attenuation rate of each transmitted power value in the absence of foreign matter changes.
- the foreign matter detection threshold value of each transmitted power value must be calculated again.
- the straight line 1102 in FIG. 11 changes, and the waveform attenuation rate of each transmitted power value in the absence of foreign matter changes.
- the threshold value for detecting foreign matter of each transmitted power value must be calculated again.
- the GP or the maximum power to be transmitted may be changed by mutually authenticating the equipment.
- the GP or the maximum power it is necessary to plot the relationship between the transmitted power and the waveform attenuation rate of the transmitted power even larger than the transmitted power Pt2 in FIG. That is, it is necessary to update / add the relationship between the transmitted power and the waveform attenuation factor as shown in FIG. 11 as the state of TX or RX changes.
- the RX When it is determined that the RX has a change of state of the TX or RX as described above and it is necessary to update / add the threshold value used for detecting a foreign substance, the RX has described the TX in the first and second embodiments.
- Such a command requesting measurement execution for setting the threshold value for detecting foreign matter by the waveform attenuation method is transmitted (YES in S803).
- the RX controls the load so as to be the transmitted power at the point where the relationship between the transmitted power and the waveform attenuation factor is to be updated or added.
- the TX suspends power transmission (S804) and measures the waveform attenuation factor of the power transmission waveform (S805).
- TX associates the transmitted power with the measured waveform attenuation rate, and updates or adds the relationship between the transmitted power and the waveform attenuation rate as shown in FIG. Then, the TX calculates the foreign matter detection threshold value based on the calculation, and updates or adds the threshold value.
- TX determines the presence or absence of a foreign substance. In the above-described embodiment, it is determined by RX that it is necessary to update / add the threshold value used for foreign matter detection. Instead of this, if the TX makes the determination and, as a result of the determination, it is determined that the threshold value used for foreign matter detection needs to be updated / added, it can be realized by notifying the RX to that effect.
- the TX when it is determined that the TX has a change of state of TX or RX as described above and it is necessary to update / add the threshold value used for detecting a foreign substance, the TX changes the foreign substance with respect to the RX.
- the TX In order to update / add the threshold value used for detection, it is notified that the measurement for setting the threshold value for foreign matter detection by the waveform attenuation method is performed.
- the RX controls the load so that it becomes the transmitted power at the point where the relationship between the transmitted power and the waveform attenuation factor is to be updated or added.
- RX notifies TX that the load control is completed.
- the TX Upon receiving the notification, the TX suspends power transmission (S804) and measures the waveform attenuation factor of the power transmission waveform (S805). Then, TX associates the transmitted power with the measured waveform attenuation rate, and updates or adds the relationship between the transmitted power and the waveform attenuation rate as shown in FIG. Then, the TX calculates the foreign matter detection threshold value based on the calculation, and updates or adds the threshold value. Hereinafter, using the threshold value, TX determines the presence or absence of a foreign substance.
- the determination of the presence or absence of foreign matter detection by the waveform attenuation method is a phase in which the power transmission device 402 (TX) transmits power. It takes place during the Power Transfer phase. Specifically, when the power receiving device 401 (RX) determines that it is necessary to determine the presence or absence of foreign matter during the Power Transfer phase, the TX is subjected to foreign matter detection by the waveform attenuation method (implementation of determination of the presence or absence of foreign matter). Send a command requesting. Then, the TX receives the command, detects the foreign matter, and determines the presence or absence of the foreign matter.
- the WPC standard standardizes a foreign matter detection method by the Power Loss method as a method for detecting foreign matter during the Power Transfer phase. Specifically, when the power receiving device determines that it is necessary to determine the presence or absence of foreign matter, the power receiving device sends a command to the power transmission device requesting the execution of foreign matter detection (implementation of determination of the presence or absence of foreign matter) by the Power Loss method. do. Then, the power transmission device receives the command, and the power transmission device detects foreign matter and determines the presence or absence of foreign matter.
- the first method is to periodically and alternately carry out two methods, the Power Loss method and the waveform attenuation method, as foreign matter detection to be carried out during the Power Transfer phase.
- RX instructs TX to periodically and alternately perform two methods, the Power Loss method and the waveform attenuation method, and TX detects each foreign matter.
- the TX stops power transmission when it is determined by either method that "there is a foreign substance". As a result, it is possible to perform more accurate foreign matter detection because it does not depend on the foreign matter detection result by one method.
- the second method is a method of stopping power transmission when it is determined that "foreign matter is present" in the two methods of Power Loss method and waveform attenuation method.
- TX periodically detects foreign matter by the Power Loss method and determines that there is no foreign matter
- power transmission is continued.
- TX periodically detects foreign matter by the Power Loss method and determines that "foreign matter is present” by the Power Loss method it detects foreign matter by the waveform attenuation method and determines that "foreign matter is present” by the waveform attenuation method.
- stop power transmission That is, when it is determined that "there is a foreign substance" in the two methods, the power transmission is controlled to be stopped. Power transmission is stopped only when it is determined that "foreign matter is present" in the two methods of Power Loss method and waveform attenuation method, and it is possible to reduce the probability of erroneously determining "foreign matter is present". Become.
- the third method is a method of continuing power transmission when it is determined that there is no foreign matter in the two methods of Power Loss method and waveform attenuation method.
- TX periodically detects foreign matter by the Power Loss method, and if it is determined by the Power Loss method that there is "foreign matter", the power transmission is stopped.
- TX periodically detects foreign matter by the Power Loss method, and when it is determined by the Power Loss method that there is no foreign matter, it detects foreign matter by the waveform attenuation method and determines that there is a foreign matter by the waveform attenuation method. If this happens, power transmission will be stopped.
- the TX When foreign matter is detected by the waveform attenuation method and it is determined by the waveform attenuation method that there is no foreign matter, the TX continues power transmission. Power transmission can be continued only when it is determined that there is no foreign matter in the two methods, Power Loss method and waveform attenuation method, and it is possible to reduce the probability of erroneous judgment as "no foreign matter". Become.
- TX detects foreign matter by the Power Loss method, and even when it is determined by the Power Loss method that there is a foreign matter, the TX uses the waveform attenuation method to detect the foreign matter. Then, when it is determined by the waveform attenuation method that there is no foreign matter, the foreign matter is detected again by either (Power Loss method or waveform attenuation method).
- TX performs foreign matter detection by the Power Loss method, and even when it is determined by the Power Loss method that there is no foreign matter, foreign matter is detected by the waveform attenuation method. Then, when it is determined by the waveform attenuation method that "there is a foreign substance", the foreign substance is detected again by either (Power Loss method or waveform attenuation method).
- TX makes a comprehensive judgment based on the judgment results of "foreign matter” and "no foreign matter” by the Power Loss method and the waveform attenuation method, respectively, and determines whether to continue or stop power transmission, and appropriately. Perform power transmission control.
- the number of times it is determined that there is a foreign substance and the number of times that it is determined that there is no foreign substance may be compared, and the larger one may be the final determination result.
- “foreign matter is present” when there is a case where "foreign matter is present” is determined in each of the Power Loss method and the waveform attenuation method, "foreign matter is present” may be the final determination result.
- "no foreign matter” is determined in each of the Power Loss method and the waveform attenuation method
- “no foreign matter” may be the final determination result.
- the determination of foreign matter detection is performed depending on whether the measured value is larger or smaller than the calculated threshold value.
- the margin is small with respect to the threshold value and it is suspected that the foreign matter exists. Even in cases where foreign matter is suspected to be present, it is possible to detect foreign matter with higher accuracy by applying the above-mentioned four methods.
- the processing when it is determined that "foreign matter is present” may be carried out even when it is determined that "foreign matter is suspected to be present".
- a new threshold value is provided by adding a predetermined margin to the threshold value used for determining the presence or absence of foreign matter, and the new threshold value is used as a reference. It can be realized by making a judgment. This enables more accurate detection of foreign matter.
- the foreign matter is first detected by the Power Loss method, and then the foreign matter is detected by the waveform attenuation method. The reason for this is as follows.
- the Power Loss method is a method that can be performed without stopping the power transmission from TX to RX, but the waveform attenuation method requires that the power transmission from TX to RX be temporarily stopped, and the power transmission efficiency is reduced. It ends up. Therefore, it is possible to suppress a decrease in power transmission efficiency by first detecting foreign matter by the Power Loss method and then detecting foreign matter by the waveform attenuation method. However, in the above-mentioned four methods, the same effect can be obtained even if the foreign matter is first detected by the waveform attenuation method and then the foreign matter is detected by the Power Loss method.
- the Negotiation phase and the Calibration phase are used for the timing of measuring the waveform attenuation rate in the absence of foreign matter, which is necessary for creating a threshold (reference) for detecting foreign matter by the waveform attenuation method.
- the timing in any of the Power Transfer phases In the WPC standard, as described above, foreign matter is detected by the Q value measurement method in the Negotiation phase. Therefore, the fact that the phase has advanced after the Negotiation phase means that there is no foreign matter as a result of the foreign matter detection by the Q value measurement method. It means that it was judged. Therefore, if the waveform attenuation rate is measured in any one of the negotiation phase, the calibration phase, and the power transfer phase, there is a high possibility that the waveform attenuation rate can be measured in the absence of foreign matter.
- RX when RX detects that the state of TX or RX has changed and determines that it is necessary to update or add a threshold value used for detecting foreign matter by the waveform attenuation method (Embodiment 3), RX is relative to TX. Send a command to execute foreign matter detection by the Power Loss method. TX executes foreign matter detection by the Power Loss method and determines the presence or absence of foreign matter. As a result, when it is determined that there is no foreign matter, TX notifies RX that there is no foreign matter, and RX executes an operation for updating / adding the threshold value used for detecting foreign matter by the waveform attenuation method. do.
- the RX transmits a command to the TX requesting measurement execution for setting a threshold value for detecting foreign matter by the waveform attenuation method as described in the first and second embodiments. Then, the RX controls the load so as to be the transmitted power at the point where the relationship between the transmitted power and the waveform attenuation factor is to be updated or added. Upon receiving the command, the TX suspends power transmission and measures the waveform attenuation factor of the power transmission waveform. Then, TX calculates the threshold value for detecting foreign matter by the waveform attenuation method using the measured waveform attenuation rate, and sets it as the threshold value.
- the threshold value of the waveform attenuation method is set after confirming that there is no foreign matter by the Power Loss method immediately before performing the operation for that purpose. Perform the operation for updating / changing.
- the measurement for setting the foreign matter detection threshold value by the waveform attenuation method is performed, the probability that there is no foreign matter is extremely high, and the foreign matter detection threshold value can be set more accurately.
- TX notifies RX that there is no foreign matter, and RX executes an operation for updating / adding the threshold value used for foreign matter detection by the Power Loss method. do. That is, in order to update / add the threshold value used for foreign matter detection, RX transmits a command requesting measurement execution for setting the foreign matter detection threshold value by the Power Loss method. Then, the RX controls the load so that the transmitted power reaches the threshold value (point) to be updated or added. Upon receiving the command, the TX calculates a foreign matter detection threshold value by the Power Loss method and sets it as the threshold value. As a result, when the measurement for setting the foreign matter detection threshold value by the Power Loss method is performed, the probability that there is no foreign matter is extremely high, and the foreign matter detection threshold value can be set more accurately.
- the Power Loss method described in the above-described embodiment is an example given as another foreign matter detection method different from the waveform attenuation method. Therefore, another foreign matter detection method may be used instead of the Power Loss method described above.
- the Q value measurement method may be used.
- a method of measuring the Q value there is a method of transmitting a signal having a resonance frequency (for example, a sine wave, a square wave, etc.) and measuring the Q value at the resonance frequency.
- a signal having all frequency components of a plurality of frequencies for which electrical characteristics are to be measured, or a signal having some frequency components (for example, a pulse wave) is transmitted once, and arithmetic processing (for example, Fourier) is performed on the measurement result.
- arithmetic processing for example, Fourier
- there is a method of transmitting a predetermined signal transmitting instead of transmitting power, then stopping the transmission, and measuring the attenuation state in which the signal is attenuated. Since the attenuation state of this signal has a correlation with the Q value, foreign matter detection may be performed based on this.
- a method of detecting foreign matter may be used by using the measurement result such as characteristics. Further, these methods may determine the presence or absence of foreign matter based on the measurement results of the electrical characteristics at one frequency or a plurality of frequencies, and may measure the electrical characteristics at a plurality of frequencies. This can be achieved by transmitting signals of each frequency (for example, sine wave, square wave, etc.) whose electrical characteristics are desired to be measured multiple times, and measuring the electrical characteristics of the signals of each frequency. ..
- 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 for example, a pulse wave
- arithmetic processing for example, Fourier transform
- the measurement result is performed.
- the electrical characteristics at multiple frequencies can be calculated.
- electricity at a plurality of frequencies can be obtained by transmitting a signal having a part of a frequency component of a plurality of frequencies whose electrical characteristics are desired to be measured multiple times and performing arithmetic processing (for example, Fourier transform) on the measurement result. Characteristics can be calculated.
- This method has the effect that the measurement can be performed in a relatively short time because the number of times the signal for measurement is transmitted can be reduced.
- a method of detecting foreign matter by using measurement results by 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 a power transmission device may be used.
- the present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by the processing to be performed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
- a circuit for example, ASIC
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Abstract
送電装置402は、送電が停止されている状態で、送電アンテナ105における送電波形の波形減衰率を測定する測定し、測定された波形減衰率に基づいて、送電装置402と受電装置401との間の異物の検出のために使用する閾値を設定し、閾値が設定された後に測定された波形減衰率と閾値に基づいて、送電装置402と受電装置401との間の異物が存在するか否かを判定する。
Description
本発明は、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では、無線充電規格の標準化団体Wireless Power Consortium(WPC)が策定するWPC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、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3には、送電装置は、受電装置に対して異物検出用の信号を送信し、受電装置からのエコー信号を用いて異物の有無を判定する、異物検出方法が開示されている。
特許文献3に開示される異物検出方法では、異物を検出するための異物検出用の信号を送信しなければならない。よって、異物検出用の信号を送信するための回路の追加、および、異物検出用の信号を送信するための時間が必要になり、コスト増加、伝送効率低下を招くという課題があった。
本開示では、上記課題に鑑みて、より適切な異物検出技術を提供する。
上記目的を達成するための一手段として、本発明の送電装置は以下の構成を有する。すなわち、
送電装置であって、
送電アンテナを介して受電装置へ無線で送電を行う送電手段と、
前記送電手段による送電を制御する制御手段と、
前記制御手段により前記送電が停止されている状態で、送電波形の波形減衰率を測定する測定手段と、
前記測定された波形減衰率に基づいて、前記送電装置と前記受電装置との間の異物の検出のために使用する閾値を設定する設定手段と、
前記設定手段により前記閾値が設定された後に、前記測定手段により測定された前記波形減衰率と前記閾値に基づいて前記異物が存在するか否かを判定する判定手段と、
を有する。
送電装置であって、
送電アンテナを介して受電装置へ無線で送電を行う送電手段と、
前記送電手段による送電を制御する制御手段と、
前記制御手段により前記送電が停止されている状態で、送電波形の波形減衰率を測定する測定手段と、
前記測定された波形減衰率に基づいて、前記送電装置と前記受電装置との間の異物の検出のために使用する閾値を設定する設定手段と、
前記設定手段により前記閾値が設定された後に、前記測定手段により測定された前記波形減衰率と前記閾値に基づいて前記異物が存在するか否かを判定する判定手段と、
を有する。
本発明によれば、より適切な異物検出技術を提供することができる。
本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
図1は、送電装置の構成例を示すブロック図である。
図2は、受電装置の構成例を示すブロック図である。
図3は、送電装置の制御部の機能構成例を示すブロック図である。
図4は、無線電力伝送システムの構成例を示す図である。
図5A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。
図5B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。
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。
図7は、送電中の送電波形で異物検出を行う方法を説明するための図である。
図8は、いくつかの実施形態における送電装置により実行される処理のフローチャートである。
図9は、いくつかの実施形態における受電装置により実行される処理のフローチャートである。
図10Aは、いくつかの実施形態における送電装置と受電装置のシーケンス図である。
図10Bは、いくつかの実施形態における送電装置と受電装置のシーケンス図である。
図11は、波形減衰法による異物検出閾値の設定方法を説明するための図である。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。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発明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し、重複した説明は省略する。
[実施形態1]
(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(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401と送電装置402を含んで構成される。以下では、受電装置401をRXと呼び、送電装置402をTXと呼ぶ場合がある。RXは、TX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。TXは、TXの一部である充電台403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403はTXの一部であるため、「充電台403に戴置された」ことを「TX(送電装置402)に載置された」という場合がある。点線で囲む範囲404は、RXがTXから受電が可能な範囲である。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。RXの一例はスマートフォンであり、TX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。RX及びTX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、RX及びTX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。
(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(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401と送電装置402を含んで構成される。以下では、受電装置401をRXと呼び、送電装置402をTXと呼ぶ場合がある。RXは、TX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。TXは、TXの一部である充電台403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403はTXの一部であるため、「充電台403に戴置された」ことを「TX(送電装置402)に載置された」という場合がある。点線で囲む範囲404は、RXがTXから受電が可能な範囲である。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。RXの一例はスマートフォンであり、TX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。RX及びTX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、RX及びTX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。
本システムでは、WPC(Wireless Power Consortium)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。すなわち、RXとTXは、RXの受電アンテナとTXの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、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。
WPC規格では、受電装置が送電装置から受電する際に保証される電力の大きさが、Guaranteed Power(以下、「GP」と呼ぶ)と呼ばれる値によって規定される。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(例えば、充電用の回路、バッテリー等)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、WPC規格では、送電装置が、送電装置の周囲に(送電アンテナ近傍に)受電装置ではない物体(異物)が存在することを検出する手法が規定されている。より詳細には、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の差分により異物を検出するPower Loss(パワーロス)法と、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。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。
本実施形態によるRXとTXは、WPC規格に基づく送受電制御のための通信を行う。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、TXが、Analog Pingを間欠的に送信し、物体がTXの充電台に載置されたこと(例えば充電台にRXや導体片等が載置されたこと)を検出する。TX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、TX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、TXの上に載置されたRXの制御部が起動するのに十分な電力である。RXは、受電電圧の大きさをTXへ通知する。このように、TXは、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、Selectionフェーズにおいて検出された物体がRXであることを認識する。TX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、TXはDigital Pingを送信する前に、送電アンテナ(送電コイル)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、TXは、RXを識別し、RXから機器構成情報(能力情報)を取得する。そのため、RXは、ID Packet及びConfiguration Packetを送信する。ID PacketにはRXの識別子情報が含まれ、Configuration Packetには、RX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TX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、RXが要求するGPの値やTXの送電能力等に基づいてGPの値が決定される。またTXは、RX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、RX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。Power Transferフェーズから移行してこれら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Calibrationを実施する。また、RXが所定の受電電力値(軽負荷状態における受信電力値/最大負荷状態における受信電力値)をTXへ通知し、TXが、効率よく送電するための調整を行う。TXへ通知された受信電力値は、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。TXとRX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ものと同じ送電アンテナ(送電コイル)、受電アンテナ(受電コイル)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する通信を行う。なお、TXとRXとの間で、WPC規格に基づく通信が可能な範囲は、TXの送電可能範囲とほぼ同様である。
(送電装置および受電装置の構成)
続いて、本実施形態による送電装置402(TX)及び受電装置401(RX)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。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、本実施形態による送電装置402(TX)及び受電装置401(RX)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。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、本実施形態に係る送電装置402(TX)の構成例を示す機能ブロック図である。TX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、アンテナ切り替え部107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、アンテナ切り替え部107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、TX全体を制御する。また、制御部101は、TX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、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、RX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-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規格に対応した受電装置401(RX)の充電部206(図2)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、RX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変調し、RXへ情報を伝送して、通信を行う。また、通信部104は、RXが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、RX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RXと通信を行ってもよいし、複数の通信を選択的に用いてRXと通信を行ってもよい。
メモリ106は、制御プログラムを記憶するほかに、TX及びRXの状態(送電電力値、受信電力値等)なども記憶しうる。例えば、TXの状態は制御部101により取得され、RXの状態はRXの制御部201(図2)により取得され、通信部104を介して受信されうる。
送電アンテナ105は、複数のアンテナ(コイル)を有する。アンテナ切り替え部107は、複数のアンテナ(コイル)のうち、いずれか一つを選択し、切り替える。あるいは、送電アンテナ105は複数のアンテナではなく、一つの送電アンテナ105を有するものであってもよい。その場合、アンテナ切り替え部107は必要ない。
図2は、本実施形態による受電装置401(RX)の構成例を示すブロック図である。RXは、制御部201、UI(ユーザーインタフェース)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、スイッチ部209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RX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RX全体(RX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、ユーザー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、RX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において、TX402の送電アンテナ105から放射された電磁波による発生する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、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。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。
スイッチ部209は、受電した電力をバッテリ(負荷)に供給するか否かを制御するためのものである。また、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を、スイッチ部209が接続すれば、受電した電力はバッテリ207に供給される。スイッチで充電部206とバッテリ207を、スイッチ部209が切断すれば、受電した電力はバッテリ207に供給されない。なお、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、図2ではスイッチ部209を一つのブロックとして記載しているが、スイッチ部209を充電部206の一部として実現することも可能である。通信部204は、TX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TX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負荷変調することによってTX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、TX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TXと通信を行ってもよいし、複数の通信を選択的に用いてTXと通信を行ってもよい。
メモリ208は、制御プログラムを記憶するほかに、TX及びRXの状態なども記憶する。例えば、RXの状態は制御部201により取得され、TXの状態はTX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。
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、送電装置402(TX)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RXとの制御通信を行う。送電制御部302は、送電部103を制御し、RXへの送電を制御する。測定部303は、後述する波形減衰率を測定する。また、送電部103を介してRXに対して出力する電力を計測し、単位時間ごとに平均出力電力を測定する。また、送電アンテナ(送電コイル)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率に基づいて、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や、Q値計測法による異物検出機能や、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NFC(Near Feald Communication)通信機能を備えるTXにおいては、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、TX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、TXは、TX上の受電装置の数の増減も、検出することが可能である。設定部304は、TXが、Power Loss法や、Q値計測法や、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率や出力電力や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。
(WPC規格に従った電力伝送のための処理の流れ)
次に、WPC規格で規定されている、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、Power Transferフェーズの、送電装置、受電装置の動作について、図5Aと図5Bのシーケンス図を用いて説明する。図5Aと図5B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、送電装置402(TX)と受電装置401(RX)を例に説明する。
次に、WPC規格で規定されている、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、Power Transferフェーズの、送電装置、受電装置の動作について、図5Aと図5Bのシーケンス図を用いて説明する。図5Aと図5B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、送電装置402(TX)と受電装置401(RX)を例に説明する。
TX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)。TX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、RXが載置されるのを待ち受ける。RXのユーザーは、RX(例えばスマートフォン)を充電すべくRXをTXに近づける(F502)。例えば、RXをTXに積載することにより、RXをTXに近づける。TX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)。RXはDigital Pingを受信すると、TXがRXを検知したことを把握できる(F506)。またTX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RXであり、RXが充電台403に載置されたと判定する。TXは、RX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、RXから識別情報と能力情報を取得する(F507)。ここで、RXの識別情報には、Manufacturer CodeとBasic Device IDが含められる。また、RXの能力情報には、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や、RX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機能を有するか否かを示す情報が含められる。なお、TXは、WPC規格のI&Cフェーズの通信以外の方法でRX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、RX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、TXは、WPC規格で規定されたNegotiationフェーズの通信により、RXとGPの値を決定する(F508)。なお、F508では、WPC規格のNegotiationフェーズの通信に限らず、GPを決定する他の手順が実行されてもよい。また、TXは、RXがNegotiationフェーズに対応していないことを示す情報を(例えばF507において)取得した場合に、Negotiationフェーズの通信は行わず、GPの値を(例えばWPC規格で予め規定された)小さな値としてもよい。本実施形態では、GP=5ワットとする。
TX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、RXが、TXに軽負荷状態(負荷切断状態、送電電力が第一閾値以下になる負荷状態)における受電電力を含む情報(以降、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、TXの送電電力が250ミリワットの時の、RX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。TX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。TX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、RXへ送信する。
次にRXは、TXからACKを受信すると(F510)、TXに負荷接続状態(送電電力が第二閾値以上になる負荷状態)における受電電力を含む情報(以降、第2基準受電電力情報と呼ぶ。)を送信する必要がある。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、TXの送電電力が5ワットの時の、RX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。RXはTX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)。
TXは上述した送電出力変更指示を受信し、送信電力の増加対応が可能な場合、ACKを応答し、送信電力の増加を行う(F512、F513)。第2基準受電電力情報は、TX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、TXは、5ワットを超える電力増加要求をRXから受信した場合は(F514)、送電出力変更指示に対してNAKを応答することで、規定以上の電力送電を抑止する(F515)。
RXは、TXよりNAKを受信することで既定の受電電力に達したと判断すると、TX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)。TXは、TX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、TX-RX間の電力損失量を算出することが可能となり、またそれらを補間することで、すべてのTXの送電電力時(本ケースでは、TX送電電力が250ミリワットから5ワット)におけるTX-RX間の電力損失値を算出することができる(F517)。TXは、RX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TXは、RXに対して送電処理を開始し、RXの充電が開始される。そして、TXとRXが機器認証処理を行い(F519)、相互の機器がより大きなGPに対応可能と判明して、GPをより大きな値、ここでは15ワットに再設定するようにしてもよい(F520)。
RXとTXは上述したように、TX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、NAKを使い送電出力を上げる(F521~F524)。TX、RX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、RXは、TXの送電電力が15ワットの時の、RXの負荷接続状態における受電電力情報を含む情報(以降、第3基準受電電力情報と呼ぶ。)を送信する(F525)。TX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を行い、すべてのTXの送電電力時(本ケースでは、TX送電電力が250ミリワットから15ワット)におけるTX-RX間の電力損失量を算出することが可能となる(F526)。TXはRX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TXは、RX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、TXはRX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、TXは、上述したCalibrationにより、TXによる送電電力と、RXによる受電電力との差分から、TX-RX間の異物がない状態の電力損失量を事前に算出する。当該算出値を、送電処理中の通常状態(異物がない状態)における、基準の電力損失量であるとする。そのうえで、TXは、その後の送電中に算出したTX-RX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。
このように、Power Transferフェーズ中には、Power Loss法による異物検出が行われる。しかし、一つの異物検出方法のみでは、異物の誤検出の可能性や、異物が有るにも関わらずなしと判定してしまう誤判定の可能性がある。異物検出の精度をより向上させるためには、一般的に、複数の異物検出方法を組み合わせて実施することが望ましい。特に、Power Transferフェーズは、TXが送電を行うフェーズであり、送電中に、TXとRXの間に異物が混入すると、異物からの発熱等が大きくなるため、このフェーズにおいて複数の異物検出を実施して、異物検出精度を向上させることが望ましい。そこで、本実施形態では、Power Loss法とは異なる異物検出方法を考える。
(波形減衰法による異物検出方法)
Power Transferフェーズでは、送電装置は受電装置に対して、送電を行っている。よって、この送電の波形を用いて異物検出を行うことができれば、新たに異物検出用信号等を構成することなく、異物検出が可能となる。送電波形を用いて、その送電波形の減衰状態から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。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、送電装置402(TX)と受電装置401(RX)を例に説明する。
Power Transferフェーズでは、送電装置は受電装置に対して、送電を行っている。よって、この送電の波形を用いて異物検出を行うことができれば、新たに異物検出用信号等を構成することなく、異物検出が可能となる。送電波形を用いて、その送電波形の減衰状態から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。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、送電装置402(TX)と受電装置401(RX)を例に説明する。
図6において、波形は、TXの送電アンテナ(送電コイル)に印加される高周波電圧の電圧値600(以降、単に電圧値と言う)の時間経過を示しており、横軸は時間、縦軸は電圧値である。TXは、送電アンテナを介してRXに送電を行い、時間T0において送電を停止し、送電アンテナ(送電コイル)への高周波電圧の印加は停止される。TXから送電される送電波形の周波数は、所定(固定)の周波数である。その周波数はWPC規格で使用される85kHzから205kHzの間である。点601は、高周波電圧の包絡線の一部であり、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の一部であり、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。この時、この送電アンテナの品質係数(Q値)は、時間T0以降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。具体的には、例えば、電圧値の包絡線である点601および602の時間、電圧値および高周波電圧の周波数fに基づいて式1により算出される。
Q=πf(T2-T1)/ln(A1/A2) (式1)
TXとRXの間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、波形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、波形の減衰率が高くなる。つまり、波形減衰法は、この点601と点602の減衰状態から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何らかの数値の比較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値の比較でもよい。Q値が低くなるということは、波形減衰率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を結ぶ直線の傾きの値の比較でもよい。あるいは、波形の減衰状態を観測する時間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)の値を比較することでもよい。あるいは、送電を行うときの電圧値A1が一定であるならば、所定の時間経過後の、電圧値A2の値を比較することでもよい。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)の値を比較することでもよい。
Q=πf(T2-T1)/ln(A1/A2) (式1)
TXとRXの間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、波形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、波形の減衰率が高くなる。つまり、波形減衰法は、この点601と点602の減衰状態から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何らかの数値の比較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値の比較でもよい。Q値が低くなるということは、波形減衰率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を結ぶ直線の傾きの値の比較でもよい。あるいは、波形の減衰状態を観測する時間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)の値を比較することでもよい。あるいは、送電を行うときの電圧値A1が一定であるならば、所定の時間経過後の、電圧値A2の値を比較することでもよい。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)の値を比較することでもよい。
以上述べたように、送電停止後の波形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。この減衰状態を表す値のことを、以下、「波形減衰率」と呼ぶ。また、上述したように、式1で算出されるQ値も、波形の減衰状態を表す値であるため、「波形減衰率」に含まれるものとする。また、図6の縦軸は、送電アンテナ(コイル)に印加される電圧値として説明をしたが、送電アンテナ(コイル)を流れる電流値であっても、図6と同様に送電停止後に異物の有無によって波形の減衰状態は変化し、異物が有る場合は、より減衰率が高くなる。よって、送電アンテナ(コイル)を流れる電流値に対しても、上述した方法を適用して、電流波形より求められるQ値、減衰波形の傾き、電流値の差、電流値の比、電流値、所定の電流値になるまでの時間等から、異物有無の判定し、異物を検出することが可能となる。なお、上記では、TXは送電を停止したときの波形減衰率を測定するようにしたが、送電装置が送電の電力(電圧、電流)を所定の値まで下げたときの波形減衰率を測定するようにしてもよい。
波形減衰法により、送電中の送電波形で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は、送電中の送電波形で異物検出を行う方法を説明するための図である。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、縦軸は送電アンテナ(送電コイル)の電圧値を表す。縦軸は、図6と同様、送電アンテナを流れる電流値としてもよい。TXは、送電開始をする(図7の「送電開始」)。TXが送電を開始(図7の「送電開始」)した直後の過渡応答の期間(図7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、RXはTXに対して通信(負荷変調による通信)を行わないように制御する。また、TXはRX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。
TXは、異物検出を行うタイミングになったら、送電を停止する(図7の「送電停止」)。すると、送電波形は減衰するので、この減衰波形より、波形減衰率(Q値、あるいは減衰の傾き等)を算出して利用することで、異物を検出することが可能となる(図7の「異物検出期間」)。そして、所定の時間経過後、TXは送電を再開する(図7の「送電再開」)。上述したのと同様、TXが送電を開始(図7の「送電開始」)した直後の過渡応答の期間(図7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、RXはTXに対して通信(負荷変調による通信)を行わないように制御する。また、TXはRX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。TXは、異物検出を行うタイミングになったら、送電を停止する(図7の「送電停止」)。すると、送電波形は減衰するので、この減衰波形より、波形減衰率を算出して利用することで、異物を検出することが可能となる(図7の「異物検出期間」)。そして、所定の時間経過後、TXは送電を再開する(図7の「送電再開」)。以上が波形減衰法による異物検出の基本的な原理である。
(波形減衰法をWPC規格に適用した場合の送電装置の処理)
次に、WPC規格においてこの波形減衰法を適用し、異物検出を行う場合の送電装置の処理について簡単に説明する。波形減衰法によって異物検出を実施する場合には、送電装置は、異物が無い状態での波形減衰率を予め測定し、それを基準として閾値を算出する。送電装置は、波形減衰法による異物検出を実行し、測定された波形減衰率が、当該閾値と比較して大きい場合には「異物有り」と判定し、当該閾値と比較して小さい場合には「異物無し」と判定する。
次に、WPC規格においてこの波形減衰法を適用し、異物検出を行う場合の送電装置の処理について簡単に説明する。波形減衰法によって異物検出を実施する場合には、送電装置は、異物が無い状態での波形減衰率を予め測定し、それを基準として閾値を算出する。送電装置は、波形減衰法による異物検出を実行し、測定された波形減衰率が、当該閾値と比較して大きい場合には「異物有り」と判定し、当該閾値と比較して小さい場合には「異物無し」と判定する。
異物が無い状態での波形減衰率を予め測定するときのタイミングについて説明する。WPC規格においては、前述のようにNegotiationフェーズにおいて、Q値計測法による異物検出を行う。そして異物検出の結果、異物が無いと判定された場合に、Calibrationフェーズ、Power Transferフェーズと進む。つまり、Negotiationフェーズ以降に進んだということは、Q値計測法による異物検出の結果、異物が無いと判定されたことを意味している。よって、Negotiationフェーズ、Calibrationフェーズ、Power Transferフェーズのいずれかにおいて波形減衰率を測定すれば、異物が無い状態での波形減衰率を測定できる可能性が高い(Negotiationフェーズにおいて、Q値計測法による異物検出で、異物が無いと判定しているため)。よって、異物が無い状態での波形減衰率を測定するタイミングとしては、Negotiationフェーズ、Calibrationフェーズ、Power Transferフェーズのいずれかでよい。
本実施形態では、この中で、Power Transferフェーズ中に実施する場合について説明する。異物が無い状態での波形減衰率を測定するタイミングは、Power Transferフェーズの最初の段階に設定する。理由は、時間が経過すればするほど、送電装置と受電装置の間に異物が混入する確率が上がるためである。そして、受電装置あるいは送電装置が指定する、異物検出を行うタイミングで、送電装置は送電波形の波形減衰率を測定する。送電装置はその後、測定した波形減衰率を、上述した、異物が無い状態での波形減衰率から算出した閾値と比較し、異物の有無を判定する。
(実施形態1における処理の流れ)
送電装置と受電装置による具体的な異物検出処理の流れに関して、図8、図9、図10A、図10Bを参照して説明する。図8は、本実施形態における送電装置により実行される処理のフローチャート、図9は本実施形態における受電装置により実行される処理のフローチャートである。図10Aと図10Bは、送電装置と受電装置のシーケンス図である。以下、送電装置402(TX)と受電装置401(RX)を例に説明する。また、上述したように、本実施形態では、Power Transferフェーズ中に異物検出処理が行われるものとする。
送電装置と受電装置による具体的な異物検出処理の流れに関して、図8、図9、図10A、図10Bを参照して説明する。図8は、本実施形態における送電装置により実行される処理のフローチャート、図9は本実施形態における受電装置により実行される処理のフローチャートである。図10Aと図10Bは、送電装置と受電装置のシーケンス図である。以下、送電装置402(TX)と受電装置401(RX)を例に説明する。また、上述したように、本実施形態では、Power Transferフェーズ中に異物検出処理が行われるものとする。
(1)波形減衰法による異物検出の閾値の設定
まず、波形減衰法による異物検出の閾値を設定する処理の流れを説明する。無線電力伝送システムは、Power Transferフェーズに入ると、TXは送電を開始し(S801、F1001)、RXは受電を開始する(S901)。この段階では、RXは、スイッチ部209を切断し、RXの負荷(バッテリ207)を切断している(F1002)。RXは、TXによる送電開始直後、通信禁止期間(所定の時間)が経過したか否かを判定する(S902、F1003)。これは、通信禁止期間が経過するまでは送電波形が安定しないため、定常状態に安定するまで待つためである。通信禁止期間の経過後、RXは波形減衰率を測定するか否かを判定する(S903、F1004)。異物検出のための、波形減衰率の閾値がまだ設定(算出)されていない場合は、RXは、波形減衰率を測定すると判定する。この場合、RXは、TXに対して波形減衰率測定実施の指示を、通信部104により送信する(S904、F1005)。当該指示は、TXに対して、波形減衰法による異物検出の閾値を設定するための波形減衰率の測定実施を要求するためのコマンドである。そして、RXは、スイッチ部209を切断し、RXの負荷(バッテリ207)を切断する(S905、F1006)。なお、このスイッチ部209の切断は、コマンド送信(S904)の前に行ってもよい。
まず、波形減衰法による異物検出の閾値を設定する処理の流れを説明する。無線電力伝送システムは、Power Transferフェーズに入ると、TXは送電を開始し(S801、F1001)、RXは受電を開始する(S901)。この段階では、RXは、スイッチ部209を切断し、RXの負荷(バッテリ207)を切断している(F1002)。RXは、TXによる送電開始直後、通信禁止期間(所定の時間)が経過したか否かを判定する(S902、F1003)。これは、通信禁止期間が経過するまでは送電波形が安定しないため、定常状態に安定するまで待つためである。通信禁止期間の経過後、RXは波形減衰率を測定するか否かを判定する(S903、F1004)。異物検出のための、波形減衰率の閾値がまだ設定(算出)されていない場合は、RXは、波形減衰率を測定すると判定する。この場合、RXは、TXに対して波形減衰率測定実施の指示を、通信部104により送信する(S904、F1005)。当該指示は、TXに対して、波形減衰法による異物検出の閾値を設定するための波形減衰率の測定実施を要求するためのコマンドである。そして、RXは、スイッチ部209を切断し、RXの負荷(バッテリ207)を切断する(S905、F1006)。なお、このスイッチ部209の切断は、コマンド送信(S904)の前に行ってもよい。
ここで、RXの負荷(バッテリ207)を切断する理由を述べる。波形減衰率は、RXの負荷(バッテリ207)、あるいはTXの送電電力の状態に影響されて変動する。よって、波形減衰率を測定する際には、予めRXの負荷(バッテリ207)の影響を排除するために、負荷を切断した上で、測定を行うようにする。TXは、通信部104により、波形減衰率測定実施の指示をRXから受信したか否かを判定する(S802)。指示を受信した場合には(S802でYES)、TXは、受信した指示の内容が、閾値決定のための波形減衰率の測定であるか否かを判定する(S803、F1007)。受信した指示が、異物検出の閾値を設定するための測定実施を要求するコマンドである場合(S803でYES)、TXは送電を一時的に停止(瞬断)する(S804、F1008)。そして、TXは、所定時間経過後に波形減衰率を測定する(S805、F1009)。ここで所定時間の経過を待機する理由は、送電停止直後は、過渡応答の不安定な状態であるためである。次に、TXは、S805で測定した波形減衰率から閾値を算出する(S806、F1010)。例えばTXは、測定した波形減衰率に所定のマージンを加算した値を、閾値として算出する。そして、TXは、算出した閾値をメモリ106に記憶する(S807、F1011)。そして、TXは送電を再開する(S808)。
RXは、TXが送電を再開し、かつ送電波形が定常状態になるまでの、所定の時間が経過するのを待機する(S906、F1012)。ここで所定の時間待機するのは、送電中の送電波形が安定していない(定常状態でない)状態の場合、RXに過電力が印加されてしまう可能性があるからである。所定の時間経過後、RXは負荷(バッテリ207)を接続する(S907、F1013)。RXは、例えばバッテリ207が満充電になった等で、送電を停止することを要求するか否かを判定する(S908)。送電を停止することを要求すると判定した場合には(S908でYES)、RXは、EPT(End Power Transfer)コマンドをTXに送信(S909)することにより送電停止要求を行い、処理を終了する(S910)。S908で、RXは、送電を停止することを要求しない場合には(S908でNO)、受電を開始する(S911)。以上の動作で、TXは、異物が無い状態での波形減衰率を測定して、その結果から異物有無の判定を行う際に必要となる閾値を設定することが可能となる。
(2)異物検出の動作
次に、異物検出を行う動作について説明する。TXは送電中(S801)であり、RXは受電中(S901)である。RXは、通信禁止期間が経過したか否かを判定する(S902、F1014)。通信禁止期間の経過後、RXは波形減衰率を測定するか否かを判定する(S903、F1015)。RXは、異物が存在するか否かを確認するための異物検出を行うために、波形減衰率を測定すると判定する。この場合、RXは、TXに対して波形減衰率測定実施の指示を、通信部104により送信する(S904、F1016)。当該指示は、TXに対して、波形減衰法による異物検出実施(異物有無の判定の実施)を要求するためのコマンドである。そして、RXは、スイッチ部209を切断し、RXの負荷(バッテリ207)を切断する(S905、F1017)。なお、このスイッチ部209の切断は、コマンド送信(S904)前に行ってもよい。RXの負荷を切断する理由は上述の通りである。TXは、通信部104により、波形減衰率測定実施の指示をRXから受信したか否かを判定する(S802)、指示を受信した場合には(S802でYES)、TXは、受信した指示の内容が、閾値決定のための波形減衰率測定であるか否かを判定する(S803、F1018)。受信した指示が、波形減衰法による異物検出実施(異物有無の判定の実施)を要求するコマンドである場合(S803でNO)、TXは、送電を一時的に停止(瞬断)する(S809、F1019)。そして、TXは、所定時間経過後に波形減衰率を測定する(S810、F1020)。ここで所定時間の経過を待機する理由は、送電停止直後は、過渡応答の不安定な状態であるためである。次に、TXは、S806で算出した閾値と、S810で測定した波形減衰率とを比較し、異物の有無を判定する(S811、F1021)。判定の結果、異物が有ると判定した場合には(S812でYES)、TXは送電を停止し(S815、F1023)、処理を終了する(S816)。判定の結果、異物が無いと判定した場合には(S812でNO)、TXは、RXから送電停止の指示があったか(EPTコマンドが受信されたか)否かを判定する(S813)。送電停止の指示があった場合には(S813でYES)、TXは送電を停止し(S815)、処理を終了する(S816)。送電停止の指示がなかった場合には(S813でNO)、TXは送電を再開する(S814)。
次に、異物検出を行う動作について説明する。TXは送電中(S801)であり、RXは受電中(S901)である。RXは、通信禁止期間が経過したか否かを判定する(S902、F1014)。通信禁止期間の経過後、RXは波形減衰率を測定するか否かを判定する(S903、F1015)。RXは、異物が存在するか否かを確認するための異物検出を行うために、波形減衰率を測定すると判定する。この場合、RXは、TXに対して波形減衰率測定実施の指示を、通信部104により送信する(S904、F1016)。当該指示は、TXに対して、波形減衰法による異物検出実施(異物有無の判定の実施)を要求するためのコマンドである。そして、RXは、スイッチ部209を切断し、RXの負荷(バッテリ207)を切断する(S905、F1017)。なお、このスイッチ部209の切断は、コマンド送信(S904)前に行ってもよい。RXの負荷を切断する理由は上述の通りである。TXは、通信部104により、波形減衰率測定実施の指示をRXから受信したか否かを判定する(S802)、指示を受信した場合には(S802でYES)、TXは、受信した指示の内容が、閾値決定のための波形減衰率測定であるか否かを判定する(S803、F1018)。受信した指示が、波形減衰法による異物検出実施(異物有無の判定の実施)を要求するコマンドである場合(S803でNO)、TXは、送電を一時的に停止(瞬断)する(S809、F1019)。そして、TXは、所定時間経過後に波形減衰率を測定する(S810、F1020)。ここで所定時間の経過を待機する理由は、送電停止直後は、過渡応答の不安定な状態であるためである。次に、TXは、S806で算出した閾値と、S810で測定した波形減衰率とを比較し、異物の有無を判定する(S811、F1021)。判定の結果、異物が有ると判定した場合には(S812でYES)、TXは送電を停止し(S815、F1023)、処理を終了する(S816)。判定の結果、異物が無いと判定した場合には(S812でNO)、TXは、RXから送電停止の指示があったか(EPTコマンドが受信されたか)否かを判定する(S813)。送電停止の指示があった場合には(S813でYES)、TXは送電を停止し(S815)、処理を終了する(S816)。送電停止の指示がなかった場合には(S813でNO)、TXは送電を再開する(S814)。
RXは、TXが送電を再開し、かつ送電波形が定常状態になるまでの、所定の時間が経過するのを待機する(S906)。所定の時間待機する理由は上述した通りである。所定の時間経過後、RXは負荷(バッテリ207)を接続する(S907)。RXは、例えばバッテリ207が満充電になった等で、送電を停止することを要求するか否かを判定する(S908)。送電を停止することを要求すると判定した場合には(S908でYES)、RXは、EPTコマンドをTXに送信することにより送電停止要求を行い、処理を終了する(S910)。ここで、TXが「異物有り」と判断したことにより(S812でYES)、RXが、TXからの送電が行われていないと判断した場合には、RXは、EPTコマンドをTXに送信(F1024)することにより送電停止要求を行い、処理を終了する(S910)。これにより、正常に送電を終了できる。あるいは、RXは、TXに対してEPTコマンドを送信せずに終了し(S910)、リセット状態(Stand-By状態)に移行してもよい。S908で、RXは、送電を停止することを要求しない場合には(S908でNO)、受電を開始する(S910)。以上の動作で、送電波形の波形減衰率を利用して、TXは、TXとRXとの間の異物の有無を判定することが可能となる。
なお、上述した実施形態においては、波形減衰率を測定する際には、予めRXの負荷の影響を排除するために、RXの負荷を切断した上で、測定を行うようにした。これに替えて、波形減衰率を測定する際には、予めRXの負荷の影響を小さくするために、RXの負荷の値を制御した上で、測定を行うようにしてもよい。例えば、RXに小さな電力しか供給されないような状態になるように、RXの負荷が軽負荷状態(Light Loadの状態)になるように負荷を制御することで実現できる。
なお、上述した実施形態においては、TXによる波形減衰率の測定実施のタイミングは、RXからTXに対して指示することにより実現した(S803)。これに替えて、TXがタイミングを決定し、そのタイミングをTXがRXに対して通知することでも実現できる。具体的には、例えば、TXは、図8のS802、S803の処理に替えて、まず、通信禁止期間が経過したか否かを判定する。そして、通信禁止期間の経過後、TXは閾値決定のための波形減衰率を測定するか否かを判定する。あるいは、異物の有無を検出するための波形減衰率を測定するか否かを判定する。TXは波形減衰率を測定すると判定すると、TXは波形減衰率の測定実施のタイミングを決定し、そのタイミングをRXに対して通知する。なお、TXは、同時に、波形減衰率の測定が、閾値決定のための測定である場合には、閾値決定のための測定であることをRXに通知し、異物の有無を検出するための測定である場合には、異物の有無を検出するための測定であることをRXに対して通知してもよい。そして、RXは、測定実施のタイミングでスイッチ部209を切断し、RXの負荷(バッテリ207)を切断する。あるいは、RXの負荷(バッテリ207)の値が軽負荷状態(Light Loadの状態)になるように負荷を制御する。以上により、TXは波形減衰率を測定することが可能になる。また、TXによる波形減衰率の測定実施のタイミングは、予め定められた所定のタイミングにおいて実行されるように構成されてもよい。当該所定のタイミングにおいて、TXは波形減衰率の測定を実施し、RXは負荷を切断する、あるいは負荷の値が軽負荷状態(Light Loadの状態)になるように負荷を制御することで、実現可能である。また、TXは、ユーザーから異物検出の閾値設定の指示があった場合に、S804に進み、ユーザーから異物検出を行う指示があった場合に、S809に進むように構成されてもよい。ユーザーからの指示は、TXに対する所定の入力/操作により実現され得る。
また、上述した実施形態においては、TXが、TXの送電アンテナ(送電コイル)に印加される電圧、あるいは送電アンテナ(送電コイル)に流れる電流の減衰率を測定し、異物検出の有無を判定する方法について述べた。しかし、送電アンテナ(送電コイル)と受電アンテナ(受電コイル)は対向して、電磁的に結合しているため、送電アンテナの電磁エネルギーは、受電アンテナにも励起される。そのため、RXが、RXの受電アンテナ(受電コイル)に印加される電圧、あるいは受電アンテナ(受電コイル)に流れる電流の減衰率を測定し、異物検出の有無を判定することも可能である。
また、TXが波形減衰率を測定した場合には、その波形減衰率、あるいはその波形減衰率から求められた閾値をRXに通知してもよい。それにより、RX側でも異物有無の判定を実施することが可能となる。あるいは、RXが波形減衰率を測定した場合には、その波形減衰率、あるいはその波形減衰率から求められた閾値をTXに通知してもよい。それにより、TX側でも異物有無の判定を実施することが可能となる。
また、上述した実施形態においては、波形減衰法によって異物検出を実施する場合には、異物が無い状態での波形減衰率を予め測定し、それを基準として閾値を算出した。そして、波形減衰法による異物検出を実行し、測定された波形減衰率が、当該閾値と比較して大きい場合には「異物有り」と判定し、当該閾値と比較して小さい場合には「異物無し」と判定することで、実現した。しかし、異物が無いと想定されるタイミングに測定した、前の波形減衰率から求められる閾値と比較することで、異物検出を実施してもよい。例えば、最初に、Power Loss法によって異物が無いことを確認する。次に、波形減衰法により、一回目の波形減衰率測定を実施し、閾値を算出する。この場合、予めPower Loss法によって異物が無いことが確認されているので、この波形減衰率、あるいは閾値は、異物が無い状態の値であると考えられる。次に、波形減衰法により、二回目の波形減衰率測定を実施し、閾値を算出する。このとき、異物検出を行うためには、一回目の波形減衰率測定の測定結果や、閾値と比較することで実現できる。なぜなら、一回目の波形減衰率測定の測定結果や、閾値は、異物が無い状態のものであるからである。つまり、波形減衰法により異物検出を実施する際には、その前に異物が無い状態で測定されたと考えられる波形減衰率、あるいは閾値と比較することでも実現できる。
また、上述した実施形態では、TXから送電される送電波形の周波数は、所定(固定)の周波数とした。しかし、複数の周波数を用いて、各周波数において、本実施系で述べた異物検出のための動作を行い、それらの結果を組みわせることで、異物有無の判定を行ってもよい。所定の(固定)の一つの周波数での波形減衰率だけでなく、複数の周波数の波形減衰率を用いて異物検出を行うことで、より精度の高い異物検出を行うことが可能となる。
また、本実施形態では、TXが送電を停止直後、あるいは送電を開始直後は、過渡応答で送電波形が不安定であるため、各動作に移行する前に待機時間を設けた。しかし、この送電波形が不安定になる原因は、送電を急に開始したり、急に停止したりすることによって引き起こされる。よって、これを緩和するために、TXは、送電を開始するときには送電電力を段階的に上げるように制御してもよい。あるいは、送電を停止/一時停止する際には、送電電力を段階的に下げるように制御してもよい。
[実施形態2]
実施形態1では、送電装置が送電を停止して送電波形の波形減衰率を測定する際、受電装置の負荷の影響を排除するために、受電装置の負荷を切断した上で波形減衰率を測定するように制御する手法について述べた。一方で、この手法では、受電装置が所定のタイミングで負荷を切断・接続する必要があり、そのために時間を要することから、電力伝送効率の低下を引き起こし得る。本実施形態では、波形減衰率を測定する際に、受電装置の負荷を切断することなく、接続したまま測定する手法について述べる。
実施形態1では、送電装置が送電を停止して送電波形の波形減衰率を測定する際、受電装置の負荷の影響を排除するために、受電装置の負荷を切断した上で波形減衰率を測定するように制御する手法について述べた。一方で、この手法では、受電装置が所定のタイミングで負荷を切断・接続する必要があり、そのために時間を要することから、電力伝送効率の低下を引き起こし得る。本実施形態では、波形減衰率を測定する際に、受電装置の負荷を切断することなく、接続したまま測定する手法について述べる。
送電装置の送電電力は、受電装置の負荷(バッテリ)の状態によって変化する。つまり、受電装置は、受電装置の負荷の状態を制御することにより、送電装置からの送電電力を制御することが可能である。送電装置は、異物が無い状態における、受電装置側の負荷の各状態(各送電電力値)での波形減衰率を予め測定し、その測定結果に基づき、異物有無の判定に用いる閾値を、受電装置側の負荷の各状態(各送電電力)において設定するようにする。異物検出を行う際には、受電装置の負荷を切断することなく、送電装置は、波形減衰率を測定し、送電電力の値に応じた閾値と比較をすることで、異物の有無の判定を行うようにする。
以下、送電装置402(TX)と受電装置401(RX)による処理の流れを説明する。なお、TXとRXの構成、処理フロー、および動作シーケンスは、基本的に実施形態1と同様である。異なる点は、TXが、RXから受信した指示が、異物検出の閾値を設定するための測定実施を要求するコマンドである場合(S803でYES)に、S805において波形減衰率を測定する方法が異なる。本実施形態におけるTXとRXが、波形減衰法による異物検出の閾値を設定するための測定を実施する手法について、図8と図11を参照して説明する。
図11は、波形減衰法による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、RXは、TXから送電があった場合に、RXの負荷に電力が供給されない(切断)、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、RXの負荷が軽負荷状態(Light Loadの状態)になるように制御する。この時のTXの送電電力をPt1とする。そして、TXは、その状態で送電を停止し(S804)、波形減衰率を測定する(S805)。この時の波形減衰率をδ1とする。この時、TXは、送電電力Pt1(送電装置は、送電装置が送電している送電電力Ptを認識している)と、波形減衰率δ1を関連づけてメモリに記憶しておく(点1100)。次に、RXは、TXから送電があった場合に、RX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、RXの負荷が負荷接続状態(Connected Loadの状態)になるように制御する。この時のTXの送電電力をPt2とする。そして、TXは、その状態で送電を停止し(S804)、波形減衰率を測定する(S805)。この時、TXは、送電電力Pt2と、波形減衰率δ2を関連づけてメモリに記憶しておく(点1101)。続いて、TXは、点1100と点1101を直線補間し、直線1102を作成する。直線1102は、TXとRX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率の関係を示している。よって、TXは送電電力値と直線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率を予想することができる。例えば、送電電力値がPt3の場合は、送電電力値がPt3を示す直線1102上の点1103から、波形減衰率はδ3であると予想することができる。この直線1102を基に、TXは、送電電力値毎の、送電波形の波形減衰率を予想することが可能となる。そして、それらを基に、TXは、異物がない状態における、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。
なお、RXは、負荷に対する、電力が供給されない/軽負荷の状態となるような制御(第1の制御)と、負荷接続状態となるような制御(第2の制御)を、それぞれTX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。
実施形態1では、RXは、異物検出実施(異物有無の判定の実施)の時には、RXの負荷を切断した。しかし、本実施形態では、異物検出実施(異物有無の判定の実施)の時には、RXは負荷を切断する必要はない。TXは、異物検出実施(異物有無の判定の実施)の時には、TXが送電する送電電力値を認識することができるため、図11から算出された閾値と比較することで、異物検出有無の判定を行うことが可能となる。つまり、本実施形態では、負荷(送電電力値)毎に閾値を設定するため、異物検出実施(異物有無の判定の実施)の時は、その時の負荷(送電電力値)における波形減衰率と、その負荷(送電電力値)に対応する閾値を比較すればよい。よって、実施形態1のときのようにRXの負荷を切断する必要はない。
これにより、TXが異物検出実施(異物有無の判定の実施)のための、波形減衰率を測定する際に、RXは負荷の接続・切断を行う必要がなくなるため、電力伝送効率の低下を招くことなく、異物検出を行うことが可能となる。
なお、本実施形態で述べた、負荷(各送電電力値)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、TX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、RXの負荷状態が、軽負荷状態(Light Loadの状態)と、負荷接続状態(Connected Loadの状態)であるときに、TXはデータを取得する。よって、図11における、点1100と点1101の測定は、上述したCalibrationフェーズにおいて、RXが軽負荷状態(Light Loadの状態)と、負荷接続状態(Connected Loadの状態)になった時に、一緒に測定することで実現できる。すなわち、TXは、RX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処理に加えて、点1100の測定を行う。また、TXは、RX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処理に加えて、点1101の測定を行う。このようにすることで、新たに点1100と、点1101の測定を行う処理を別に設ける必要がなくなるため、より短時間で点1100と、点1101の測定を行うことが可能となる。
[実施形態3]
実施形態2では、異物の有無の判定に用いる閾値を、受電装置の負荷毎(送電装置が送電する送電電力値毎)に設定することによって、負荷の切断が必要なくなる手法について述べた。本実施形態では、実施形態2において、送電装置、あるいは受電装置の状態が変化した場合や、送電電力の最大値が変更になった場合に、異物検出の閾値を更新・追加する手法について述べる。ここでは、送電装置402(TX)と受電装置401(RX)を例に説明する。
実施形態2では、異物の有無の判定に用いる閾値を、受電装置の負荷毎(送電装置が送電する送電電力値毎)に設定することによって、負荷の切断が必要なくなる手法について述べた。本実施形態では、実施形態2において、送電装置、あるいは受電装置の状態が変化した場合や、送電電力の最大値が変更になった場合に、異物検出の閾値を更新・追加する手法について述べる。ここでは、送電装置402(TX)と受電装置401(RX)を例に説明する。
図11に示したように、実施形態2では、異物が無い状態における、TXの送電電力が最小の時の波形減衰率(点1100)と、TXの送電電力が最大の時の波形減衰率(点1101)を直線補間することで(直線1102)、異物検出の閾値を算出するようにした。しかし、図11の線形補間された直線1102は、TXあるいはRXの状態が変化すると、変化し得る。例えば、TXあるいはRXの温度が上昇した場合である。TXが送電する電力は、その電力が大きくなればなるほど、また送電時間が長くなればなるほど、TXあるいはRXの筐体、あるいは内部の回路等の温度は上昇する。あるいは、RXがモバイルPCやスマートフォンの場合、アプリケーション等が使用され、データ処理等を行うことにより、温度上昇も考えられる。温度の上昇は、TXあるいはRXの筐体の形状の変化や、電気回路の各部品の電気的特性の変化等をもたらす。これらが発生することにより、図11の直線1102は変化し、各送電電力値に対する、異物が無い状態における波形減衰率が変化する。この場合、各送電電力値の、異物検出の閾値を再度算出しなければならない。あるいは、TXに載置されるRXが移動した場合においても、図11の直線1102は変化し、各送電電力値に対する、異物が無い状態における波形減衰率が変化する。この場合も、各送電電力値の、異物検出の閾値を再度算出しなければならない。あるいは、例えば図5BのF519、F520に示したように、お互いが機器認証を行い、送電するGPあるいは最大電力が変更される可能性もある。GPあるいは最大電力が変更になる場合には、図11の送電電力Pt2よりもさらに大きい送電電力の、送電電力と波形減衰率の関係のプロットが必要になる。すなわち、TXあるいはRXの状態が変化することで、図11に示す、送電電力と波形減衰率の関係を更新・追加する必要がある。
RXは、上述したようなTXあるいはRXの状態変化があり、異物検出に用いる閾値の更新・追加が必要であると判定した場合、RXは、TXに対して、実施形態1、2で述べたような、波形減衰法による異物検出の閾値を設定するための測定実施を要求するコマンドを送信する(S803でYES)。そして、RXは、送電電力と波形減衰率の関係の更新あるいは追加をしたいポイントの送電電力となるように、負荷を制御する。TXは、当該コマンドを受信したら、送電を一時停止し(S804)、送電波形の波形減衰率を測定する(S805)。そして、TXは、送電電力と、測定した波形減衰率を関連づけて、図11に示した、送電電力と波形減衰率の関係の更新あるいは追加を行う。そして、TXは、それに基づき、異物検出の閾値の算出を行い、閾値の更新あるいは追加を行う。以降、当該閾値を用いて、TXは異物有無の判定を行う。なお、上述した実施形態においては、異物検出に用いる閾値の更新・追加が必要であるかどうかの判定は、RXが実施することにより実現した。これに替えて、TXが当該判定を行い、判定の結果、異物検出に用いる閾値の更新・追加が必要であると判定した場合はその旨をRXに対して通知することでも実現できる。具体的には、例えば、TXは、上述したようなTXあるいはRXの状態変化があり、異物検出に用いる閾値の更新・追加が必要であると判定した場合、TXは、RXに対して、異物検出に用いる閾値の更新・追加を実施するために、波形減衰法による異物検出の閾値を設定するための測定を行うことを通知する。RXは、当該通知を受信したら、送電電力と波形減衰率の関係の更新あるいは追加をしたいポイントの送電電力となるように、負荷を制御する。負荷の制御が完了したら、RXはTXに対して、負荷制御が完了した旨を通知する。TXは、当該通知を受信したら、送電を一時停止し(S804)、送電波形の波形減衰率を測定する(S805)。そして、TXは、送電電力と、測定した波形減衰率を関連づけて、図11に示した、送電電力と波形減衰率の関係の更新あるいは追加を行う。そして、TXは、それに基づき、異物検出の閾値の算出を行い、閾値の更新あるいは追加を行う。以降、当該閾値を用いて、TXは異物有無の判定を行う。
本実施形態によれば、送電装置あるいは受電装置の状態が変化した場合でも、その状態にあった異物検出の閾値を設定することが可能となる。
[実施形態4]
図8、図9、図10A、図10Bを参照して説明したように、上述の実施形態では、波形減衰法による異物検出有無の判定は、送電装置402(TX)が送電するフェーズである、Power Transferフェーズ中に行われる。具体的には、Power Transferフェーズ中に、受電装置401(RX)が異物有無の判定が必要と判断した際に、TXに対して、波形減衰法による異物検出実施(異物有無の判定の実施)を要求するコマンドを送信する。そして、TXが当該コマンドを受信して異物検出を行い、異物有無の判定を行う。
図8、図9、図10A、図10Bを参照して説明したように、上述の実施形態では、波形減衰法による異物検出有無の判定は、送電装置402(TX)が送電するフェーズである、Power Transferフェーズ中に行われる。具体的には、Power Transferフェーズ中に、受電装置401(RX)が異物有無の判定が必要と判断した際に、TXに対して、波形減衰法による異物検出実施(異物有無の判定の実施)を要求するコマンドを送信する。そして、TXが当該コマンドを受信して異物検出を行い、異物有無の判定を行う。
一方で、WPCの規格には、Power Transferフェーズ中に異物検出を行う方法として、Power Loss法による異物検出方法が規格化されている。具体的には、受電装置が異物有無の判定が必要と判断した際に、受電装置が送電装置に対して、Power Loss法による異物検出実施(異物有無の判定の実施)を要求するコマンドを送信する。そして、送電装置が当該コマンドを受信して、送電装置は異物検出を行い、異物有無の判定を行う。
上述したように、送電装置が送電を行うPower Transferフェーズにおいて、送電装置と受電装置の間に異物が混入すると、異物からの発熱等が大きくなるため、このフェーズにおいて複数の異物検出を実施して、異物検出精度を向上させることが望ましい。このことを考慮して、本実施形態では、Power Loss法と、波形減衰法の二つの方法を組み合わせることで、より精度の高い異物検出を行うようにする。以下、具体的な手法について述べる。ここでは、送電装置402(TX)と受電装置401(RX)を例に説明する。
一つ目の手法は、Power Transferフェーズ中に実施する異物検出として、Power Loss法と、波形減衰法の二つの方法を、定期的に交互に実施することである。RXは、TXに対してPower Loss法と、波形減衰法の二つの方法を定期的に、交互に実施するように指示し、TXはそれぞれの異物検出を行う。TXは、どちらか一方の方法で「異物有り」と判定した場合に、送電を停止する。これにより、一つの方法による異物検出結果に依存することが無いので、より高精度な異物検出を行うことが可能となる。
二つ目の手法は、Power Loss法と波形減衰法の二つの方法において、「異物有り」と判定された場合に、送電を停止する方法である。TXがPower Loss法で定期的に異物検出を行い、「異物無し」と判定した場合には、送電を継続する。TXがPower Loss法で定期的に異物検出を行い、Power Loss法で「異物有り」と判定した場合には、波形減衰法による異物検出を行い、波形減衰法で「異物有り」と判定した場合に、送電を停止する。つまり、2つの方法において「異物有り」と判定した場合に、送電を停止するように制御する。送電が停止されるのは、Power Loss法と波形減衰法の二つの方法において、「異物有り」と判定された場合のみであり、「異物有り」と誤判定する確率を低減することが可能となる。
三つ目の手法は、Power Loss法と、波形減衰法の二つの方法において、「異物無し」と判定された場合に、送電を継続する方法である。TXはPower Loss法で定期的に異物検出を行い、Power Loss法で「異物有り」と判定した場合には、送電を停止する。あるいは、TXは、Power Loss法で定期的に異物検出を行い、Power Loss法で「異物無し」と判定した場合に、波形減衰法による異物検出を行い、波形減衰法で「異物有り」と判定した場合に、送電を停止する。波形減衰法による異物検出を行い、波形減衰法で「異物無し」と判定した場合には、TXは送電を継続する。送電を継続できるのは、Power Loss法と、波形減衰法の二つの方法において、「異物無し」と判定された場合のみであり、「異物無し」と誤判定する確率を低減することが可能となる。
四つ目の方法は、2つの異物検出方法において、異物有無の異なる判定結果が出た場合に、再度いずれかの方法による異物検出を実施し、複数の判定結果に基づいて総合的に判定を行い、適切に送電制御を行う方法である。TXはPower Loss法で異物検出を行い、Power Loss法で「異物有り」と判定した場合であっても、波形減衰法による異物検出を行う。そして、波形減衰法で「異物無し」と判定した場合には、再度どちらか(Power Loss法、あるいは波形減衰法)による異物検出を行う。あるいは、TXはPower Loss法で異物検出を行い、Power Loss法で「異物無し」と判定した場合であっても、波形減衰法による異物検出を行う。そして、波形減衰法で「異物有り」と判定した場合には、再度どちらか(Power Loss法、あるいは波形減衰法)による異物検出を行う。TXは、Power Loss法と波形減衰法それぞれによる「異物有り」「異物無し」の判定結果に基づいて、総合的に判定を行い、送電を継続するか、停止するかを判定して、適切に送電制御を行う。たとえば、「異物有り」と判定した回数と、「異物無し」と判定した回数を比較し、多い方を最終的な判定結果としてもよい。あるいは、たとえば、Power Loss法と、波形減衰法のそれぞれの方法において、「異物有り」と判定されたケースが存在する場合には、「異物有り」を最終的な判定結果としてもよい。あるいは、たとえば、Power Loss法と、波形減衰法のそれぞれの方法において、「異物無し」と判定されたケースが存在する場合には、「異物無し」を最終的な判定結果としてもよい。2つの方法において、異物有無の異なる判定結果が出た場合に、再度いずれかの方法による異物検出を実施し、複数の判定結果に基づいて総合的に判定を行うことで、各判定結果に基づき、適切な判定をすることが可能となる。
上述した四つの手法においては、異物検出の判定結果として、「異物有り」「異物無し」の2つの判定結果が得られる場合について述べた。これは、実施形態1、実施形態2、実施形態3で述べたように、異物検出の判定は、算出した閾値に対して、測定された値が大きいか小さいかで行われる。しかし、「異物無し」と判定された場合でも、閾値に対してマージンが少なく、異物が存在することが疑われるケースがある。異物が存在することが疑われるケースに対しても、上述した四つの手法を適用することにより、より精度の高い異物検出を行うことが可能となる。具体的には、上述した四つの手法において、「異物有り」と判定した場合の処理を、「異物が存在することが疑われる」と判定した場合にも実施してもよい。ここで、「異物が存在することが疑われる」と判定する場合とは、異物有無の判定に使用する閾値に対して所定のマージンを加えた新たな閾値を設けて、当該新たな閾値を基準にして判定を行うことで実現できる。これにより、より精度の高い異物検出が可能となる。また、上述した四つの手法においては、まずPower Loss法で異物検出を行い、その後に波形減衰法による異物検出を行う構成とした。この理由は以下の通りである。Power Loss法は、TXからRXへの送電を停止せずに行える方法であるが、波形減衰法は、TXからRXへの送電を一時的に停止する必要があり、電力伝送効率が低下してしまう。よって、先にPower Loss法で異物検出を行い、その後に波形減衰法による異物検出を行う構成とした方が、電力伝送効率の低下を抑制できるケースがあるためである。しかし、上述した四つの手法において、まず波形減衰法で異物検出を行い、その後にPower Loss法による異物検出を行う構成としても、同様の効果を得ることができる。
[実施形態5]
実施形態1では、波形減衰法による異物検出を行う上での閾値(基準)を作成する上で必要となる、異物が無い状態での波形減衰率を予め測定するタイミングについて、Negotiationフェーズ、Calibrationフェーズ、Power Transferフェーズのいずれかにおけるタイミングであるとした。WPC規格においては、前述のようにNegotiationフェーズにおいて、Q値計測法による異物検出を行うため、Negotiationフェーズ以降にフェーズが進んだということは、Q値計測法による異物検出の結果、異物が無いと判定されたことを意味している。よって、Negotiationフェーズ、Calibrationフェーズ、Power Transferフェーズのいずれかにおいて波形減衰率を測定すれば、異物が無い状態での波形減衰率を測定できる可能性が高いからである。
実施形態1では、波形減衰法による異物検出を行う上での閾値(基準)を作成する上で必要となる、異物が無い状態での波形減衰率を予め測定するタイミングについて、Negotiationフェーズ、Calibrationフェーズ、Power Transferフェーズのいずれかにおけるタイミングであるとした。WPC規格においては、前述のようにNegotiationフェーズにおいて、Q値計測法による異物検出を行うため、Negotiationフェーズ以降にフェーズが進んだということは、Q値計測法による異物検出の結果、異物が無いと判定されたことを意味している。よって、Negotiationフェーズ、Calibrationフェーズ、Power Transferフェーズのいずれかにおいて波形減衰率を測定すれば、異物が無い状態での波形減衰率を測定できる可能性が高いからである。
しかし、NegotiationフェーズにおいてQ値計測法により異物検出が無いことを確認してから、Negotiationフェーズ、Calibrationフェーズ、Power Transferフェーズのいずれかにおいて、異物が無い状態での波形減衰率の測定を実施するまでの間に、送電装置と受電装置の間に異物が混入してしまうと、異物が無い状態での波形減衰率の測定を正確に実施できなくなってしまう。よって、理想的には、異物が無い状態での波形減衰率の測定を行う直前に、異物が無いことを確認できていることが望ましい。これを実現するための手法を以下に述べる。以下、送電装置402(TX)と受電装置401(RX)を例に説明する。
例えば、RXは、TXあるいはRXの状態が変化したことを検知し、波形減衰法による異物検出に用いる閾値の更新・追加が必要であると判定した場合(実施形態3)、RXはTXに対してPower Loss法による異物検出実行のコマンドを送信する。TXはPower Loss法による異物検出を実行し、異物の有無を判定する。その結果、異物が無いと判定された場合には、TXはRXに対して異物はない旨を通知し、RXは波形減衰法による異物検出に用いる閾値の更新・追加をするための動作を実行する。すなわち、RXは、TXに対して、実施形態1、2で述べたような、波形減衰法による異物検出の閾値を設定するための測定実施を要求するコマンドを送信する。そして、RXは、送電電力と波形減衰率の関係の更新あるいは追加をしたいポイントの送電電力となるように、負荷を制御する。TXは、当該コマンドを受信したら、送電を一時停止し、送電波形の波形減衰率を測定する。そして、TXは測定した波形減衰率を用いて、波形減衰法による異物検出の閾値を算出して、閾値として設定する。
このように、RXは波形減衰法の閾値を更新・変更すると判断した場合には、そのための動作を行う直前に、Power Loss法によって異物が無いことを確認したうえで、波形減衰法の閾値を更新・変更するための動作を実施する。これにより、波形減衰法による異物検出の閾値を設定するための測定を実施するときには、異物が無い状態である確率が極めて高く、より正確な異物検出閾値の設定が可能となる。
上記の例では、波形減衰法の閾値を更新・変更するための動作を行う直前に、Power Loss法によって異物が無いことを確認する方法について述べた。しかし、Power Loss法においても、異物有無を判定するための閾値は存在し、それは波形減衰法と同様に、TXあるいはRXの状態が変化した場合に、当該閾値を更新・追加する必要が生じる。そして、それはPower Transferフェーズにおいて行うことも可能である。よって、上述した方法と同様に、RXはPower Loss法の閾値を更新・変更すると判断した場合には、そのための動作を行う直前に、波形減衰法によって異物が無いことを確認したうえで、Power Loss法の閾値を更新・変更するための動作を実施させることも可能である。つまり、例えば、RXは、TXあるいはRXの状態が変化したことを検知し、Power Loss法の異物検出に用いる閾値の更新・追加が必要であると判定した場合、RXはTXに対して、波形減衰法による異物検出実行のコマンドを送信する。TXは波形減衰法による異物検出を実行し、異物の有無を判定する。その結果、異物が無いと判定された場合には、TXはRXに対して異物はない旨を通知し、RXはPower Loss法による異物検出に用いる閾値の更新・追加をするための動作を実行する。すなわち、RXは異物検出に用いる閾値の更新・追加をするために、Power Loss法による異物検出の閾値を設定するための測定実施を要求するコマンドを送信する。そして、RXは、更新あるいは追加をしたい閾値(ポイント)の送電電力となるよう、負荷を制御する。TXは、当該コマンドを受信したら、Power Loss法による異物検出の閾値を算出して、閾値として設定する。これにより、Power Loss法による異物検出の閾値を設定するための測定を実施するときには、異物が無い状態である確率が極めて高く、より正確な異物検出閾値の設定が可能となる。
[変形例]
上述した実施形態で述べたPower Loss法は、波形減衰法とは異なる別の異物検出方法として挙げた例である。よって、上述したPower Loss法に替えて別の異物検出方法を使用してもよい。例えば、Q値計測法を使用してもよい。Q値を測定する方法としては、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値を測定する方法がある。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、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値を測定する方法がある。あるいは、所定の信号を送信(送電ではなく、送信)したのちに送信を停止し、当該信号が減衰する減衰状態を測定する方法がある。この信号の減衰状態はQ値と相関があるため、これを基に異物検出を行ってもよい。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、異物検出する方法を使用してもよい。また、これらの方法は、一つの周波数または複数の周波数における電気的特性の測定結果を基に異物の有無を判定するものであってもよいし、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、送電装置に実装された光電センサ、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て、異物検出を行う方法でもよい。
上述した実施形態で述べたPower Loss法は、波形減衰法とは異なる別の異物検出方法として挙げた例である。よって、上述したPower Loss法に替えて別の異物検出方法を使用してもよい。例えば、Q値計測法を使用してもよい。Q値を測定する方法としては、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値を測定する方法がある。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、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値を測定する方法がある。あるいは、所定の信号を送信(送電ではなく、送信)したのちに送信を停止し、当該信号が減衰する減衰状態を測定する方法がある。この信号の減衰状態はQ値と相関があるため、これを基に異物検出を行ってもよい。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、異物検出する方法を使用してもよい。また、これらの方法は、一つの周波数または複数の周波数における電気的特性の測定結果を基に異物の有無を判定するものであってもよいし、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、送電装置に実装された光電センサ、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て、異物検出を行う方法でもよい。
また、上述した実施形態に記載の内容は、適宜組み合わせることができる。
(その他の実施例)
本発明は、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)によっても実現可能である。
本発明は、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)によっても実現可能である。
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。
本願は、2020年2月14日提出の日本国特許出願特願2020-023665を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。
Claims (18)
- 送電装置であって、
送電アンテナを介して受電装置へ無線で送電を行う送電手段と、
前記送電手段による送電を制御する制御手段と、
前記制御手段により前記送電が停止されている状態で、送電波形の波形減衰率を測定する測定手段と、
前記測定された波形減衰率に基づいて、前記送電装置と前記受電装置との間の異物の検出のために使用する閾値を設定する設定手段と、
前記設定手段により前記閾値が設定された後に、前記測定手段により測定された前記波形減衰率と前記閾値に基づいて前記異物が存在するか否かを判定する判定手段と、
を有することを特徴とする送電装置。 - 前記異物の検出を行うことを決定する決定手段を更に有し、
前記設定手段により前記閾値が設定された後に、前記制御手段は前記送電を再開し、
前記決定手段により前記異物の検出を行うことが決定された場合に、
前記制御手段は前記送電を停止し、
前記制御手段により前記送電が停止されている状態で、前記測定手段は、前記波形減衰率を異物検出用の波形減衰率として測定し、
前記判定手段は、前記測定された異物検出用の波形減衰率と前記閾値とを比較することにより、前記異物が存在するか否かを判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の送電装置。 - 前記決定手段は、前記受電装置から異物の検出の指示があった場合に、前記異物の検出を行うこと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。
- 前記決定手段は、ユーザーから異物の検出の指示があった場合に、前記異物の検出を行うこと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。
- 前記判定手段は、更に、WPC(Wireless Power Consortium)に基づくPower Loss法により、前記異物が存在するか否かを判定することを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載の送電装置。
- 前記測定手段は、前記受電装置の負荷が切断されている状態で前記波形減衰率を測定し、
前記設定手段は、前記波形減衰率に所定のマージンを加算した値を、前記閾値として設定することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の送電装置。 - 前記測定手段は、前記受電装置の負荷が軽負荷の状態または切断されている状態で前記波形減衰率を第1の波形減衰率として測定し、前記受電装置の負荷が接続されている状態で前記波形減衰率を第2の波形減衰率として測定し、
前記設定手段は、前記第1の波形減衰率と前記第2の波形減衰率に基づいて前記閾値を設定することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の送電装置。 - 前記設定手段は、前記受電装置から閾値の更新の指示があった場合に、前記閾値を更新することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の送電装置。
- 前記制御手段は、前記送電を停止する際に、前記送電のための送電電力を段階的に下げることにより前記送電を一時停止することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の送電装置。
- 前記送電波形は、前記送電アンテナに印加される送電電圧の時間に対する波形であることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の送電装置。
- 前記送電波形は、前記送電アンテナに流れる送電電流の時間に対する波形であることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の送電装置。
- 受電装置であって、
受電アンテナを介して送電装置から無線で受電を行う受電手段と、
前記受電手段に接続された負荷を制御する制御手段と、
前記受電手段による前記受電が開始された後に、前記送電装置に対して、送電波形の波形減衰率を測定するための指示を通知する通知手段とを有し、
前記通知手段により前記指示が通知された場合に、前記制御手段は、前記負荷を前記受電手段から切断し、
前記制御手段は、当該負荷の切断から所定の時間が経過した場合に、前記負荷を前記受電手段に接続する
ことを特徴とする受電装置。 - 受電装置であって、
受電アンテナを介して送電装置から無線で受電を行う受電手段と、
前記受電手段に接続された負荷を制御する制御手段と、
前記受電手段による前記受電が開始された後に、前記送電装置に対して、送電波形の波形減衰率を測定するための指示を通知する通知手段とを有し、
前記通知手段により前記指示が通知された場合に、
前記制御手段は、前記負荷に対して、軽負荷の状態または前記受電手段から切断されている状態になるような第1の制御と、前記受電手段に接続されている状態になるような第2の制御を行い、
前記制御手段は、前記第1の制御と前記第2の制御から所定の時間が経過した場合に、前記負荷を前記受電手段に接続する
ことを特徴とする受電装置。 - 送電アンテナを介して受電装置へ無線で送電を行う送電装置の制御方法であって、
前記送電装置は、
送電アンテナを介して受電装置へ無線で送電を行う送電手段を有し、
前記制御方法は、
前記送電手段による送電を制御する制御工程と、
前記制御工程において前記送電が停止されている状態で、送電波形の波形減衰率を測定する測定工程と、
前記測定された波形減衰率に基づいて、前記送電装置と前記受電装置との間の異物の検出のために使用する閾値を設定する設定工程と、
前記設定工程において前記閾値が設定された後に、前記測定工程において測定された前記波形減衰率と前記閾値に基づいて前記異物が存在するか否かを判定する判定工程と、
を有することを特徴とする送電装置の制御方法。 - 受電装置の制御方法であって、
前記受電装置は、
受電アンテナを介して送電装置から無線で受電を行う受電手段を有し、
前記制御方法は、
前記受電手段による前記受電が開始された後に、前記送電装置に対して、前記送電装置の送電アンテナにおける送電波形の時間変化である波形減衰率を測定するための指示を通知する通知工程と、
前記通知工程において前記指示が通知された場合に、前記受電手段に接続された負荷を前記受電手段から切断し、当該負荷の切断から所定の時間が経過した場合に、前記負荷を前記受電手段に接続する制御工程と、
を有することを特徴とする受電装置の制御方法。 - 受電装置の制御方法であって、
前記受電装置は、
受電アンテナと受電アンテナを介して送電装置から無線で受電を行う受電手段を有し、
前記制御方法は、
前記受電手段による前記受電が開始された後に、前記送電装置に対して、前記送電装置の送電アンテナにおける送電波形の時間変化である波形減衰率を測定するための指示を通知する通知工程と、
前記通知工程において前記指示が通知された場合に、前記受電手段に接続された負荷に対して、軽負荷の状態または前記受電手段から切断されている状態になるような第1の制御と、前記受電手段に接続されている状態になるような第2の制御を行い、前記第1の制御と前記第2の制御から所定の時間が経過した場合に、前記負荷を前記受電手段に接続する制御工程と、
を有することを特徴とする受電装置の制御方法。 - コンピュータを、請求項1から11のいずれか1項に記載の送電装置として機能させるためのプログラム。
- コンピュータを、請求項12または13に記載の受電装置として機能させるためのプログラム。
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