JP2018182809A - 送電装置およびその制御方法、並びにプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】受電装置との間で送電前に行う処理の頻度を削減し、システム全体の送受電効率を改善することができる。【解決手段】送電装置は、複数の受電装置に非接触で電力を供給可能な送電手段と、前記複数の受電装置と通信可能な通信手段と、前記通信手段を介して前記受電装置の動き情報を取得し、当該動き情報に応じて前記送電手段が電力を送電する方向を調整する調整処理と前記送電手段による送電処理とを制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、動いている受電装置に対して送電を行う場合は前記送電処理を行う前に前記調整処理を行い、静止している受電装置に対して送電を行う場合は前記送電処理を行う前に前記調整処理を行い、その後に前記静止している受電装置が動いている状態に変化するまで前記調整処理を行わないで前記送電処理を行うように制御する。【選択図】図７

Description

本発明は、非接触で電力を供給する非接触給電システムに関する。

近年、受電装置を送電装置に有線接続することなく、電磁誘導方式や磁気共鳴方式、電波方式などにより非接触で電力を送受電する非接触給電システムが知られている。特に電波方式では、送電装置と受電装置の距離を大きくできるため、受電装置としての携帯電話やその一種であるスマートフォン、デジタルカメラなどの携帯型機器を持ち歩きながら充電することも可能である（特許文献１）。

特表２０１３−５３８５４８号

上記電波方式では、送電前に送電用のアレイアンテナの指向性を調整するために送電装置は受電装置からキャリブレーション（較正）信号を受信するが、アレイアンテナは、キャリブレーション信号の受信と送電で共用されるため、キャリブレーション信号の受信中は送電が中断される。そして、複数の受電装置が動いている状態では、受電装置ごとにキャリブレーション信号の送受信と送電を基本周期として順次行っていくため、受電装置ごとの送電期間に対するキャリブレーション信号の送受電の割合が増加し、時間当たりの送受電効率が低下してしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、受電装置との間で送電前に行う処理の頻度を削減し、システム全体の送受電効率を改善する技術を実現することである。

上記解題を解決し、目的を達成するために、本発明の送電装置は、複数の受電装置に非接触で電力を供給可能な送電手段と、前記複数の受電装置と通信可能な通信手段と、前記通信手段を介して前記受電装置の動き情報を取得し、当該動き情報に応じて前記送電手段が電力を送電する方向を調整する調整処理と前記送電手段による送電処理とを制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、動いている受電装置に対して送電を行う場合は前記送電処理を行う前に前記調整処理を行い、静止している受電装置に対して送電を行う場合は前記送電処理を行う前に前記調整処理を行い、その後に前記静止している受電装置が動いている状態に変化するまで前記調整処理を行わないで前記送電処理を行うように制御する。

本発明によれば、受電装置との間で送電前に行う処理の頻度を削減し、システム全体の送受電効率を改善することができる。

本実施形態のシステム構成図。 本実施形態の送電装置および受電装置の構成を示すブロック図。 本実施形態の送受電処理を示すシーケンス図。 送受電効率の時間変化を示す図。 本実施形態のキャリブレーション処理の頻度を削減する方法を説明する図。 本実施形態の送受電制御に用いられる管理テーブルを例示する図。 本実施形態の送電装置による送電処理を示すフローチャート。 本実施形態の受電装置による受電処理を示すフローチャート。 実施形態２の送電の可否を判定する条件を例示する図。

以下に、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、本発明を実現するための一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。また、後述する各実施形態の一部を適宜組み合わせて構成してもよい。

＜システム構成＞まず、図１を参照して、本実施形態の非接触給電システムの構成について説明する。

本実施形態の非接触給電システムは、１つの送電装置１００と複数の受電装置２００により構成される。受電装置２００は、例えば内蔵電池により動作し移動を伴う携帯型機器であり、室内などに設置された送電装置１００から無線で電力が供給されることで内蔵電池の充電を行うことができる。送電装置１００から電力を受信するためには、受電装置２００では、まず受電用のアレイアンテナ２０８からキャリブレーション（較正）信号と呼ばれる電波を発信する。なお、キャリブレーション信号はビーコン信号またはパイロット信号とも呼ばれる。送電装置１００は、キャリブレーション信号をアレイアンテナ１０８で受信することで、受電装置２００の位置や方角を検出し、検出した方角に送電用のアレイアンテナ１０８の指向性を設定した後に送電を行う。

また、送電装置１００および受電装置２００はそれぞれ、相互に無線で通信を行うための通信アンテナ１０３、２０３を備えており、この無線通信には電力の送受電に用いる周波数とは異なる周波数が用いられる。この無線通信では、装置間における相互の認証処理であったり、送電中における受電装置の状態を送電装置に通知する処理などが行われる。

なお、本実施形態の送電装置１００としては、送電専用の装置であってもよいし、他の装置の機能を兼ねていてもよい。例えば、天井付近に設置するライト、エアコン、時計、スプリンクラー、火災報知機、等に送電装置の機能を持たせてもよい。これらの装置は一般に光や風、水等を部屋全体にいきわたらせる目的の装置であるため、その設置箇所は部屋全体に電波が届きやすい位置である可能性が高い。そのため、本実施形態の送電装置１００にとって好適な位置に設置されやすい。また、本実施形態の受電装置２００としては、デジタルカメラなどの撮像装置、携帯電話やその一種であるスマートフォンなどの通信端末、タブレット型コンピュータなどの情報端末、音声や映像を再生するモバイルプレーヤなどの電子機器、あるいは、マウスやスピーカなどであってもよい。

＜装置構成＞次に、図２を参照して、本実施形態の送電装置１００および受電装置２００の構成および機能について説明する。

まず、図２（ａ）を用いて、送電装置１００の構成および機能を説明する。

送電装置１００は、制御部１０１、通信部１０２、通信アンテナ１０３、送電部１０４、ビームフォーミング部１０５、方角検出部１０６、入出力切替部１０７、アレイアンテナ１０８を備える。

制御部１０１は、ＣＰＵなどの演算処理装置を含み、メモリなどの記憶装置に格納された制御プログラムを実行することにより、送電装置１００の全体の制御を行う。

通信部１０２は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格あるいは８０２．１５規格などに基づく無線通信が可能であり、通信アンテナ１０３を用いて受電装置２００と送電される電力以外の各種データを送受信する。通信アンテナ１０３を介した通信処理の詳細については後述する。

送電部１０４は、アレイアンテナ１０８から電波を発信することで受電装置２００に対して非接触で交流電力を供給するための交流信号を増幅する回路である。

ビームフォーミング部１０５は、アレイアンテナ１０８を構成する各アンテナに供給する電力のゲインや位相を調整することで、アレイアンテナ１０８全体として受電装置２００へ向けて送電する電波の強度や指向性を決定する。

方角検出部１０６は、ＤＳＰなどで構成されており、受電装置２００からアンテナアレイ１０８を介して受信したキャリブレーション信号を解析し、電波がどの方向から到来したのかを検出する。また、方角検出部１０６は、検出した電波到来方向に電力が送電されるように、各アレイアンテナ１０８のゲインや位相を算出し、ビームフォーミング部１０５へ設定する。

入出力切替部１０７は、アレイアンテナ１０８をキャリブレーション信号の受信モードまたは電力の送信（送電）モードに切り替える。入出力切替部１０７は、制御部１０１により、送信モードではアレイアンテナ１０８とビームフォーミング部１０５を接続し、受信モードではアレイアンテナ１０８と方角検出部１０６を接続する。

アンテナアレイ１０８は、受電装置２００からキャリブレーション信号の受信、および受電装置２００への電力の送信を行う。アンテナアレイ１０８は、複数本のアンテナから構成されており、アンテナ本数が多いほど、電波到来方向の検出精度あるいは送電する指向性の先鋭度が向上する。

次に、図２（ｂ）を用いて、受電装置２００の構成および機能を説明する。

受電装置２００は、制御部２０１、通信部２０２、通信アンテナ２０３、受電部２０４、キャリブレーション送信部２０５、加速度検出部２０６、入出力切替部２０７、アレイアンテナ２０８を備える。

制御部２０１は、ＣＰＵなどの演算処理装置を含み、メモリなどの記憶装置に格納された制御プログラムを実行することにより、受電装置２００の全体の制御を行う。

通信部２０２は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格あるいは８０２．１５規格などに基づく無線通信が可能であり、通信アンテナ２０３を用いて送電装置１００と送電される電力以外の各種データを送受信する。通信アンテナ２０３を介した通信処理の詳細については後述する。

受電部２０４は、アレイアンテナ２０８で受信した電波を入出力切替部２０７を介して入力し、直流に整流して直流電力とする。アンテナと組み合せて一般的にはレクテナと呼ばれることが多いが、ショットキーダイオードなどで構成される。受電部２０４で得られた電力は、受電装置２００全体に供給され、あるいは、受電装置２００に内蔵された二次電池の充電に使用される。

キャリブレーション送信部２０５は、送電装置１００から電力を受信する前に、送電装置１００にキャリブレーション信号を送信する。キャリブレーション信号は、受電装置２００の位置や方角を送電装置１００に通知するための信号であり、所定の期間キャリア信号を発生する。ここでキャリア信号とは、変調をしない正弦波信号であり、電力の送受信に使用する周波数である。キャリブレーション信号は、入出力切替部２０７を介してアレイアンテナ２０８により送信される。

入出力切替部２０７は、アレイアンテナ２０８をキャリブレーション信号の送信モードまたは電力の受信（受電）モードに切り替える。入出力切替部２０７は、制御部２０１により、送信モードではアレイアンテナ２０８とキャリブレーション送信部２０５を接続し、受信モードではアンテナ２０８と受電部２０４を接続する。

アレイアンテナ２０８は、送電装置１００へのキャリブレーション信号の送信および送電装置１００からの電力の受信を行う。本実施形態では、アレイアンテナ２０８は、単一のアンテナであり、強い指向性を持たないものとする。なお、複数のアンテナで構成して指向性を制御し、送受電効率を向上することも可能であるが、少なくともキャリブレーション信号の送信時には指向性を持たせないように制御する。これは、送信装置１００に受電装置２００の位置や方角を正しく認識させるために必要である。

加速度検出部２０６は、受電装置２００の動きを検出するための加速度センサーなどを含む。加速度検出部２０６で検出された加速度情報は、送受電を制御するための情報として、制御部２０１から通信部２０２および通信アンテナ２０３を介して送電装置１００に送信される。なお、加速度では速度が変化した場合にしか検出できないため、積分器などを併用して受電装置２００の移動速度を数値として検出するようにしてもよい。

＜送受電処理シーケンス＞次に、図３を参照して、本実施形態の送電装置１００および受電装置２００による送電の開始から終了までの動作を説明する。

Ｓ３０１では、送電装置１００はビーコン信号と呼ばれる電波を定期的に発信している。ビーコン信号は、無線ＬＡＮにおけるアクセスポイントが発信するＳＳＩＤに類似したパケットである。送電装置１００から発信しているビーコン信号は、無線で電力を供給可能なサービスを提供している装置であることを示す。

Ｓ３０２では、ビーコン信号の受信可能範囲内にある受電装置２００は、送電要求を送信する。受電装置２００は、送電要求に、受電装置２００の通信アドレス、機種情報、受電容量などのパラメータも含めて送信する。

Ｓ３０３では、送電装置１００は、送電要求に含まれる情報を確認した後、受電装置２００に認証（送電許可）情報を送信する。

認証が終了すると、Ｓ３０４で、送電装置１００は受電装置２００に対してキャリブレーション信号の送信要求を送信する。この送信要求で、キャリブレーション信号の周波数や発信期間の情報などが指定される場合もある。これに対し、Ｓ３０５では、受電装置２００は（送信要求で指定された）所定期間にキャリブレーション信号を送信する。なお、キャリブレーション信号や後述の送電の周波数は、上記Ｓ３０１〜Ｓ３０４での通信周波数とは異なる。

Ｓ３０６では、送電装置１００は、キャリブレーション信号を解析することで、受電装置２００の位置や方角を検出し、検出した方角に向けてアレイアンテナ１０８から所定期間、電力を送信する。

電力を受信した受電装置２００は、Ｓ３０７で、受電電力や電池残量などのステータス情報を送電装置１００に返信する。なお、図３では、Ｓ３０６での送電終了後にステータス情報を返信しているが、送電中において短い間隔で受電装置２００のステータスを複数回監視することが望ましい。また、ステータス情報の送信は受電装置２００からの割り込み送信であってもよいし、送電装置１００からの定期的なポーリングに返信するようにしてもよい。

上述したＳ３０４〜Ｓ３０７の処理が繰り返し行われ、受電装置２００の電池が満充電になったら、Ｓ３０８で、受電装置２００は送電装置１００に対して送電停止要求を送信する。

受電装置２００から送電停止要求を受信すると、Ｓ３０９では、送電装置１００は送電を停止する。

なお、送電装置１００は、上述したようにポーリングにより受電装置２００のステータスを監視することで、送電停止要求を受けないで自主的に送電を停止してもよい。

次に、図４を参照して、本実施形態のシステムにおける送受電効率の時間変化について説明する。図４において、縦軸が送受電効率を示し、横軸が時間を示している。なお、送受電効率とは送電装置１００から送信した電力に対する受電装置２００で受信した電力の比率を表す数値である。

横軸下方には、キャリブレーション（ＣＡＬ）処理と送電が交互に行われている状態が示されている。

ＣＡＬ処理の期間をＴ１、送電期間をＴ２で示しており、Ｔ１＋Ｔ２＝基本周期を繰り返すことで受電装置２００の電池の充電が進められる。期間Ｔ１（固定）は送電ができないため、送受電効率を上げるには、期間Ｔ２（すなわち基本周期）をなるべく長くする必要がある。

一方、図中のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、受電装置２００の動きの程度を示したものであり、それぞれに対応して送受電効率が変化する様子を示している。すなわち、受電装置２００が静止している場合（Ａ）は、送受電効率が減少しないで維持され、受電装置２００の動きが速くなるほど傾きが大きくなり、送受電効率が低下する（Ｂ、Ｃ、Ｄ）。これは、ＣＡＬ処理の期間Ｔ１が終了した時点での受電装置２００の位置は、送電装置１００が精度よく認識しており、その方角に電波を放射できるが、その後に受電装置２００が移動するほど電波の放射方角に誤差が生じていくからである。

したがって、送受電効率を上げるには基本周期Ｔ１＋Ｔ２を長くしてＣＡＬ処理の期間Ｔ１の割合を低減した方がよいが、受電装置２００が高速で動いている場合は反対に基本周期Ｔ１＋Ｔ２を短くしなければ、送受電効率は低下する。このように、送電対象となる受電装置２００の動きの程度に応じて基本周期Ｔ１＋Ｔ２を適切に制御することが重要である。例えば、人が身に付けるスマートフォンを対象とした場合、人の動く速度の範囲を十分考慮して、予め基本周期Ｔ１＋Ｔ２を定めることが考えられる。

また、移動速度そのものが受電装置２００から取得できる場合は、その値に応じて基本周期Ｔ１＋Ｔ２を動的に変更し、効率を最適化することが可能である。具体的には、移動速度が大きいほどＣＡＬ処理（調整処理）の間隔が短くなるように制御することになる。

次に、図５を参照して、本実施形態のシステムにおいて、複数台（本例では２台）の受電装置２００に送電する場合のＣＡＬ処理の期間Ｔ１の削減する方法を説明する。受電装置２００としては、例えば２台のスマートフォンを想定している。

図５（ａ）は、図４の例と同様であり、送受電対象の受電装置２００が２台であるため、受電装置１と受電装置２のＣＡＬ処理の期間および送電期間が交互に現れている。図５においては、受電装置１に対するＣＡＬ処理の期間を“Ｃ１”、受電装置２に対するＣＡＬ処理の期間を“Ｃ２”と示す。また、受電装置１に対する送電期間を“送電１”、受電装置２に対する送電期間を“送電２”と示す。

図５（ａ）では、受電装置１、２がいずれも動いていることが前提であり、送電期間を長くできないので、図４で述べたように送受電効率が上がらない。

ここで、受電装置１が机などに置かれて静止したとすると、図５（ｂ）に示すように動作する。すなわち、静止した受電装置１を優先させて、動いている受電装置２に対しては送電を一時停止する。これにより、受電装置１に対して１回ＣＡＬ信号を送信するだけで受電装置１の位置がわかるので、その後の期間全てを受電装置１への送電期間にすることができ、送受電効率は大きく改善する。

その後、受電装置２も静止した場合を示しているのが図５（ｃ）である。受電装置２に対しても１回だけＣＡＬ信号を送信し、その後は受電装置１と受電装置２に対し交互に送電を行う。この場合においても、ＣＡＬ処理の占める期間が小さいので、送受電効率は図５（ａ）よりも改善する。

最後に、受電装置１が１台だけであり静止と移動を繰り返す場合を、図５（ｄ）に示す。動いている期間は、基本周期でＣＡＬ信号を送信し、静止した場合は最初の１回のみＣＡＬ信号を送信し、その後は静止期間中送電を行う。この例でも、図５（ａ）に比べるとＣＡＬ処理の割合は減少するため、やはり送受電効率は改善している。

なお、本実施形態では、静止した受電装置に対しては常に優先して送電を行うが、一方、動いている受電装置に対しては、常に送電を停止するのではなく、他に静止した受電装置がない場合には送電を行う。つまり、２台とも動いている場合には、図５（ａ）のように送受電効率は元のままとなる。

次に、図６を参照して、送電装置１００が保持する送受電管理テーブル（以下、テーブル）の構成を説明する。なお、図６のテーブルは、不図示のメモリに格納され、制御部１０１のＣＰＵにより書き込み、読み出しが制御される。

受電装置（ＲＸ）ごとにテーブルの横１行で管理され、送受電に関する認証が完了した受電装置（ＲＸ）がテーブルに登録される。また、充電が完了し送電が不要となった受電装置（ＲＸ）はテーブルから削除される。図６の例では、現在３台の受電装置ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３が登録済みの状態である。

次に、各受電装置（ＲＸ）についてのパラメータについて説明する。

受電装置ＩＤは、各受電装置（ＲＸ）を識別するための名称であり、例えば各受電装置（ＲＸ）の通信アドレスのように固有の情報を用いる。

動き情報は、受電装置（ＲＸ）が静止しているか移動中かを示している。このパラメータは、受電装置（ＲＸ）の加速度検出部２０６により検出され、無線通信により受電装置（ＲＸ）から送信されるパラメータである。また、動きの有無という２値でなく「速度」という多値として受電装置（ＲＸ）から取得できる場合は、さらに有効なパラメータとなる。

送電可否は、受電装置（ＲＸ）に送電を行うことを許可するか否かのフラグであり、許可であれば送電許可、禁止であれば送電（一時）停止となる。送電許可の受電装置（ＲＸ）が複数ある場合は、所定の順序に従い送電を行うが、所定の条件で送電禁止に移行する。また送電禁止の場合、所定の条件が満たされない限り送電許可とならず、その間送電は禁止される。所定の条件には、特に動き情報が関連するが、詳細は後述する。

アンテナ設定値は、アレイアンテナ１０８を構成する各アンテナのゲインと位相を設定する係数であり、この設定によりアンテナアレイ１０８から放射する電波の指向性を制御できる。受電装置（ＲＸ）からのＣＡＬ信号を同じアンテナアレイ１０８で受信することで、送信時の設定をＤＳＰなどを用いて算出することができる。図６では係数が４個（組）となっているが、アンテナアレイ１０８を構成するアンテナの本数分の係数が必要となる。

デバイス情報は、スマートフォン、マウス、リモコンといったデバイスの種別を代表として記載したが、それ以外に受電容量、消費電力といった電力に関するパラメータを含んでいてもよい。これらの情報は、認証時に受電装置（ＲＸ）から送信される情報に含まれている。後述するが、送電可否を決めるためのパラメータとしても利用できる。

ユーザ優先度は、ユーザ操作により設定できる送受電に係る優先度を示しており、やはり送電可否を決めるためのパラメータとして利用できる。受電装置（ＲＸ）で設定して認証時に送電装置に通知する場合と、送電装置１００で設定する２通りの場合が考えられる。

送受電ステータスは、受電装置（ＲＸ）が受信した電力に係るパラメータであり、例えば送受電効率や電池残量などを含む。これらのパラメータは送電中に変化していくパラメータであり、通常は送電中に送電装置１００が受電装置（ＲＸ）の受電状態を監視するために利用されるが、送電可否を決めるためにも利用できる。

なお、送受電効率は上述したように、送電電力と受電電力との比率であり、実際に受電装置（ＲＸ）から送信される情報は受電電力になる。

最後に、受電装置（ＲＸ）のうちの１台を指す左端のポインタであるが、送電許可の受電装置（ＲＸ）が複数ある場合に、同じ受電装置（ＲＸ）への送電を続けて行わないように現在送電中の受電装置（ＲＸ）を指す。送電が終了すると次の受電装置（ＲＸ）へ移動する。

上述したテーブルは、図７で説明する送電処理において制御部１０１により参照される。

＜送電装置の動作＞次に、図７を参照して、本実施形態の送電装置１００による送電処理の動作を説明する。

図７の処理は、制御部１０１のＣＰＵがメモリに格納された制御プログラムを実行することにより実現される。以下では、すでに何台かの受電装置２００の認証が終了し、各受電装置（ＲＸ）に関する情報は図６のテーブルに登録済であるものとする。

Ｓ７０１では、制御部１０１は、メモリに格納されている図６のテーブルを参照し、テーブルに登録されている各受電装置（ＲＸ）が、静止から動き出したか、あるいは移動状態から静止したかを判定する。制御部１０１は、動き情報が変化した受電装置（ＲＸ）があると判定した場合はＳ７１１の処理へ進み、ないと判定した場合はＳ７０２の処理へ進む。

Ｓ７０２からＳ７１０は、動き情報が変化した受電装置（ＲＸ）がない場合の処理であり、Ｓ７１１からＳ７１９は、動き情報が変化した受電装置（ＲＸ）がある場合の処理である。

まず、動き情報が変化した受電装置（ＲＸ）がない場合の処理を説明する。

Ｓ７０２では、制御部１０１は、図６のテーブルのポインタを１行ずつ下方向へ移動し、送電許可となっている受電装置（ＲＸ）の行でポインタを止める。

Ｓ７０３では、制御部１０１は、図６のテーブルのポインタのある行の受電装置（ＲＸ）が”静止”か否かを判定し、静止している判定した場合はＳ７０６の処理へ進む。これは、Ｓ７０４およびＳ７０５でのＣＡＬ処理を省略する場合に対応する。また、制御部１０１は、ポインタ行の受電装置（ＲＸ）が動いていると判定した場合はＳ７０４の処理へ進む。

Ｓ７０４では、制御部１０１は、ポインタ行の受電装置（ＲＸ）に対してＣＡＬ信号の送信要求を送信する。そして、入出力切替部１０７を受信側に切り替え、アレイアンテナ１０８と方角検出部１０６を接続する。

Ｓ７０５では、ポインタ行の受電装置（ＲＸ）がＣＡＬ出力を行うと、アレイアンテナ１０８でＣＡＬ信号を受信し、方角検出部１０６によりどの方角からＣＡＬ信号の電波が到来したかを算出する。算出結果はアンテナごとのパラメータとして、図６のテーブルのアンテナ設定値に記録される。これらの値は、ＣＡＬ信号の電波の到来方向と同じ方向に向けて電波放射を行うため、ビームフォーミング部１０５に設定される値に相当する。

Ｓ７０６では、制御部１０１は、入出力切替部１０７を出力側に切り替えると同時に、図６のテーブルのアンテナ設定値を読み出してビームフォーミング部１０５に設定する。その後、制御部１０１は、送電部１０４を制御してアレイアンテナ１０８からポインタ行の受電装置（ＲＸ）に向けて送電を開始する。

送電中のＳ７０７では、制御部１０１は、通信部１０２および通信アンテナ１０３を介して定期的に受電装置（ＲＸ）と通信を行って最新のステータスを監視し、図６のテーブルを更新する。受電装置（ＲＸ）から送信されるステータス情報には、受電電力や電池残量などの情報が含まれるが、送受電効率については、受電装置（ＲＸ）が受信した電力と送電装置１００が送信した電力の比率を送電装置１００で算出する。

次にＳ７０８では、制御部１０１は、所定の送電期間に達するまで待機し、Ｓ７０９の処理へ進む。

Ｓ７０９では、制御部１０１は、図６のテーブルを参照して、ポインタ行の受電装置（ＲＸ）が静止しているか否かを判定する。ここで、制御部１０１は、ポインタ行の受電装置（ＲＸ）が静止していると判定した場合はＳ７１０で送電を停止せずに本処理を終了し、動いていると判定した場合はＳ７１０の処理へ進み、送電の停止を行った後、本処理を終了する。Ｓ７０９で静止と判定した場合に送電を停止しないのは、静止している受電装置（ＲＸ）が１台だけの場合、送電を途中で途切れさせないためである。

図７の処理は所定の周期で繰り返し行われ、受電装置（ＲＸ）に動き情報の変化がない場合は、図６のテーブルの送電許可の受電装置（ＲＸ）に対して順番に送電を行うことになる。”動き”でありながら送電許可の受電装置（ＲＸ）に対しては、毎回Ｓ７０４、Ｓ７０５でのＣＡＬ処理を行って送電を行うことになる。

次に、受電装置の動き情報が変化した場合の処理を説明する。

Ｓ７１１〜Ｓ７１９の処理は、図６のテーブルに登録された受電装置（ＲＸ）のうち、１台でも動き情報に変化があった場合に、ＣＡＬ処理と図６のテーブルの更新を行うだけで、送電は行わない。

Ｓ７１１では、制御部１０１は、図６のテーブルにおいて静止から動きに変化した受電装置（ＲＸ）が１台でもあるか否かを判定し、１台もないと判定した場合はＳ７１５の処理へ進み、１台でもあると判定した場合はＳ７１２の処理へ進む。

Ｓ７１２では、制御部１０１は、図６のテーブルに静止した受電装置（ＲＸ）が他に存在するかを判定し、存在すると判定した場合はＳ７１３の処理へ進み、存在しないと判定した場合はＳ７１５の処理へ進む。

Ｓ７１３では、制御部１０１は、動きに変化した１台目の受電装置（ＲＸ）の送電可否を許可から禁止に変更してＳ７１４に進む。

Ｓ７１４では、制御部１０１は、動きに変化した受電装置（ＲＸ）が他に存在するかを判定し、他に存在しないと判定した場合はＳ７１５の処理へ進み、存在すると判定した場合はＳ７１３の処理に戻る。これにより、静止している受電装置（ＲＸ）が１台でも存在する場合には、動きに変化したすべての受電装置（ＲＸ）は送電禁止に変更される。

Ｓ７１５では、制御部１０１は、図６のテーブルを参照して、動きから静止に変化した受電装置（ＲＸ）が１台でもあるか否かを判定する。そして、制御部１０１は、静止に変化した受電装置（ＲＸ）がないと判定した場合は本処理を終了し、１台でもあると判定した場合はＳ７１６の処理へ進む。

Ｓ７１６では、制御部１０１は、静止に変化した１台目の受電装置（ＲＸ）の送電可否を許可とする。なお、動きであっても送電許可であった場合はあり得るので、許可から許可となる場合もあり得る。

Ｓ７１７では、制御部１０１は、その受電装置（ＲＸ）に対してＣＡＬ信号の出力を要求する。これは、動きから静止に変化した初回のＣＡＬ処理に対応し、その後に動きに変化するまでＣＡＬ処理は行われない。

Ｓ７１８では、制御部１０１は、ＣＡＬ信号を受信し、出力元の受電装置（ＲＸ）のアンテナ設定値を更新する。なお、この処理はＳ７０５と同様である。

Ｓ７１９では、制御部１０１は、静止に変化した受電装置（ＲＸ）が他に存在するかを判定し、存在しないと判定した場合は本処理を終了し、存在すると判定した場合はＳ７１６の処理に戻る。

以上の処理を繰り返し行うことで、動きから静止に変化したすべての受電装置（ＲＸ）に対して、ＣＬＡ処理が実施され、図６のテーブルのアンテナ設定値が更新される。

なお、図７の処理は所定の周期で繰り返し行われるため、Ｓ７１１〜Ｓ７１９の処理により図６のテーブルが送電許可に更新された受電装置（ＲＸ）は、以後の処理においてＳ７０１〜Ｓ７１０の処理により送電が実施されることになる。

次に、図７における受電装置（ＲＸ）の動き情報の更新について説明する。各受電装置（ＲＸ）の動き情報は、図７のフローと並行して常時動作する別の通信タスクにより取得する（図７のフローでは省略している）。この通信タスクは、動き情報を問い合わせるポーリングを各受電装置（ＲＸ）に対して順次繰り返し行うようにしてもよいし、動き情報に変化のあった受電装置（ＲＸ）だけが割り込み送信するようにしてもよい。なお、動き情報は通信アンテナ２０３から送信されるため、送電の状態に係らず自由に実施可能である。いずれにしても、図６のテーブルに登録されたすべての受電装置（ＲＸ）に対し、できるだけ速やかに最新の情報に更新しおくことが、図７のフローを実行するために重要である。

＜受電装置の動作＞次に、図８を参照して、本実施形態の受電装置２００の受電処理に係る動作を説明する。

図８の処理は、制御部２０１のＣＰＵがメモリに格納された制御プログラムを実行することにより実現される。以下では、受電装置２００の認証が終了し、受電装置（ＲＸ）に関する情報は図６のテーブルに登録済であるものとする。

Ｓ８０１では、制御部２０１は、通信部２０２および通信アンテナ２０３を介してＣＡＬ信号の送信要求を受信したか否かを判定し、受信したと判定した場合はＳ８０８の処理へ進み、受信していないと判定した場合はＳ８０２の処理へ進む。

Ｓ８０２では、制御部２０１は、通信部２０２および通信アンテナ２０３を介して送電装置１００からステータス情報の送信要求を受信したか否かを判定し、受信したと判定した場合はＳ８０７の処理へ進み、受信していないと判定した場合はＳ８０３の処理へ進む。

Ｓ８０３では、制御部２０１は、加速度検出部２０６から加速度情報を取得して受電装置（ＲＸ）の動きを検出し、受電装置（ＲＸ）が静止しているか、動いているかを示す動き情報をメモリに保持する。

Ｓ８０４では、制御部２０１は、受電部２０４により現在電力を受信中か否かを判定し、受電中ではないと判定した場合はＳ８０１の処理に戻り、受電中であると判定した場合はＳ８０５の処理へ進む。

Ｓ８０５では、制御部２０１は、現在受信している電力を受電部２０４から取得し、メモリに保持する。

８０６では、制御部２０１は、電池残量を受電部２０４から取得し、メモリに保持する。その後、Ｓ８０１の処理に戻り、Ｓ８０１からの処理を繰り返し行う。

Ｓ８０７では、制御部２０１は、メモリに保持している動き情報、受電電力、電池残量をステータス情報として送電装置１００に返信し、本処理を終了する。

Ｓ８０８では、制御部２０１は、入出力切替部２０７を制御してアレイアンテナ２０８とキャリブレーション送信部２０５とを接続し、アレイアンテナ２０８を送信モードに切り替える。

Ｓ８０９では、制御部２０１は、アレイアンテナ２０８を介して所定レベルの電波でＣＡＬ信号を送信する。なお、電波のレベルは、送電装置１００のＣＡＬ信号の送信要求において指定されていてもよい。

Ｓ８１０では、制御部２０１は、入出力切替部２０７を制御してアレイアンテナ２０８と受電部２０４とを再度接続し、アレイアンテナ２０８を受信（受電）モードに戻し、本処理を終了する。

なお、図８の処理は所定の周期で繰り返し行われる。

このように、送電装置１００と送受電の認証を行った後、受電装置２００のアレイアンテナ２０８はＣＡＬ信号を送信している期間のみが送信モードとなり、それ以外の期間はすべて受信（受電）モードとなる。これにより、受電装置２００は、ＣＡＬ信号受信後は送電装置１００から送信される電力を常時受電可能となる。

上述したように、本実施形態においては、静止している受電装置を優先し、動いている受電装置への送電を禁止する。あるいは、動いている受電装置に送電を行う場合に比べて静止している受電装置に送電を行う場合のＣＡＬ処理の頻度を低くする。このように制御することでシステム全体の送受電効率を向上させることができる。

［実施形態２］
実施形態１では、１または複数の受電装置（ＲＸ）の動き情報の変化に応じて送電の可否やＣＡＬ処理の頻度を制御している。これに対して、本実施形態では、図６のテーブル内のパラメータに関して他の条件を加えて制御を行う。具体的には、図６のテーブルを参照し、テーブル内のいくつかのパラメータについて受電装置（ＲＸ）を優先度の高い装置（タイプ１）と優先度の低い装置（タイプ２）に分類する。優先度の高い装置とは、動いていても送電を行いたい受電装置であり、静止／動きの状態に関わらず送電を許可する受電装置となる。

図９は、受電装置を優先度で分類した場合の送電の可否を判定する条件を例示している。図９において、縦枠は、受電装置（ＲＸ）により決まる条件であり、優先度と動き情報である。横枠は、外部条件、すなわちシステム内の他の受電装置（ＲＸ）の情報を示している。

以下、図６のテーブル内のパラメータと装置の優先度との関係を説明する。

デバイス情報として、デバイスの種別がある。スマートフォンなどユーザにとって一般的に重要と思われるデバイスはタイプ１に分類する。また、リモコンは、比較的静止している期間が多く、移動時（使用時）に送電する緊急性がないので、タイプ２に分類する。（無線）マウスなどもタイプ２に相当する。

その他のデバイス情報として、上述したように受電容量や消費電力もある。これらの電力が小さいデバイスは、内蔵電池を持たず送電した電力をそのまま利用するようなセンサデバイスが考えられる。このようなデバイスは、移動中だからこそその動作に意味を持つ場合が多いので、タイプ１に分類する。反対に電力の大きな装置は、効率を重視してタイプ２に分類する。

ユーザ優先度は、一般的な情報から自動的に分類が行われるものではなく、ユーザが個別にマニュアルで設定するものである。

次に、送受電ステータスにおける送受電効率のパラメータを用いる場合は、送電中のリアルタイムの効率ではなく、これまでの履歴を積算するようにしておく。この積算値が所定値以上であれば、タイプ１に分類する。また、電池残量は、所定値以下の装置を優先してタイプ１とするのが妥当である。

送受電ステータスは、時間で変化する動的な値なので、これに伴って優先度も変化する可能性がある。

静止しているか、優先度が高い受電装置は、送電許可となる。動いている優先度が低い受電装置は基本的には送電禁止であるが、他の受電装置がすべてタイプ２でかつすべてが動いている場合は、送電許可となる。また当然、受電装置が１台のみであれば、条件に関わらず送電許可となる。

最後に、例外処理を行う例を説明する。

図６のテーブルに登録され、かつ静止しているにも関わらず、送受電効率が長期間にわたって低い受電装置（ＲＸ）が存在する場合が考えられる。例えば、送電装置１００と受電装置（ＲＸ）が離れた位置にあって通信可能であるが送電には遠すぎる場合があり得る。あるいは、送電装置１００と受電装置（ＲＸ）の間に固定した障害物がある場合などがある。このような状況では、受電装置（ＲＸ）に対して無駄な送電を繰り返すことになり、システム全体としても効率が低下する。このための対策として、図６のテーブルに送受電効率が所定値を下回る状態が継続した時間をカウントするパラメータを追加する。このパラメータが所定の値に達すると、その受電装置（ＲＸ）の情報をテーブルから削除し、削除した旨の警告を無線通信により受電装置（ＲＸ）に通知するようにする。警告を受けた受電装置（ＲＸ）は、受電を終了するか、再び送電要求を送信することになる。

［その他の実施形態］
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。

１００…送電装置、１０１…制御部、１０２…通信部、１０４…送電部、１０８…アレイアンテナ、２００…受電装置、２０１…制御部、２０２…通信部、２０４…受電部、２０８…アレイアンテナ

Claims (17)

1. 複数の受電装置に非接触で電力を供給可能な送電手段と、
   前記複数の受電装置と通信可能な通信手段と、
   前記通信手段を介して前記受電装置の動き情報を取得し、当該動き情報に応じて前記送電手段が電力を送電する方向を調整する調整処理と前記送電手段による送電処理とを制御する制御手段とを有し、
   前記制御手段は、動いている受電装置に対して送電を行う場合は前記送電処理を行う前に前記調整処理を行い、静止している受電装置に対して送電を行う場合は前記送電処理を行う前に前記調整処理を行い、その後に前記静止している受電装置が動いている状態に変化するまで前記調整処理を行わないで前記送電処理を行うように制御することを特徴とする送電装置。
2. 前記制御手段は、静止している受電装置に対して送電を行う場合は、動いている状態から静止している状態に変化した場合に前記調整処理を行い、その後は動いている状態に変化するまで前記調整処理を実行しないように制御することを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
3. 前記制御手段は、前記複数の受電装置に対して送電を行う場合、所定の周期で送電を行う受電装置を切り替えながら送電処理を行い、
   動いている受電装置に送電を行う場合は送電を行うごとに前記調整処理を行い、静止している受電装置に送電を行う場合は前記調整処理を行った後に前記送電処理を繰り返し行うことを特徴とする請求項１または２に記載の送電装置。
4. 前記制御手段は、静止している受電装置に対して送電を優先し、動いている受電装置に対して送電を停止するように制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の送電装置。
5. 前記制御手段は、動いている受電装置であっても、他の受電装置に静止している受電装置がない場合には、前記動いている受電装置に送電を行うことを特徴とする請求項４に記載の送電装置。
6. 前記制御手段は、前記複数の受電装置に優先度を設定し、
   動いている受電装置であっても、第１の優先度に設定された受電装置である場合には前記動いている受電装置に送電することを特徴とする請求項４に記載の送電装置。
7. 前記優先度は、前記通信手段を介して前記受電装置から取得したデバイスの種別に基づいて決定されることを特徴とする請求項６に記載の送電装置。
8. 前記優先度は、前記通信手段を介して前記受電装置から取得した受電容量あるいは消費電力に基づいて決定されることを特徴とする請求項７に記載の送電装置。
9. 前記優先度は、前記通信手段を介して前記受電装置から取得した送受電に関するステータスに基づいて決定されることを特徴とする請求項６に記載の送電装置。
10. 前記優先度は、ユーザ操作に基づいて設定されることを特徴とする請求項６に記載の送電装置。
11. 前記制御手段は、動いている受電装置であって、かつ前記第１の優先度より低い第２の優先度に設定された受電装置であっても、受電装置が他に存在しないか、または他に静止している受電装置がなく、前記第１の優先度に設定された受電装置がない場合には、前記動いている受電装置に送電することを特徴とする請求項６から１０のいずれか１項に記載の送電装置。
12. 前記制御手段は、前記動き情報に含まれる加速度情報または移動速度に基づいて前記受電装置が動いているか、静止しているかを判定することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の送電装置。
13. 前記制御手段は、前記移動速度が大きいほど前記調整処理を行う間隔を短くすることを特徴とする請求項１２に記載の送電装置。
14. 前記制御手段は、前記送電装置から送電する電力と前記受電装置が受電する電力の比から送受電効率を求め、
    所定の期間にわたり、前記送受電効率が所定値を下回る場合には、その受電装置に対し前記通信手段により警告を行い、送電を停止することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の送電装置。
15. 前記調整処理は、前記受電装置から、前記送電手段が有するアンテナの指向性を調整するための信号を受信する処理であり、
    前記制御手段は、前記信号から得られる受電装置の方角に前記アンテナの指向性を設定することを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の送電装置。
16. 複数の受電装置に非接触で電力を供給可能な送電手段と、前記複数の受電装置と通信可能な通信手段と、を有する送電装置の制御方法であって、
    前記通信手段を介して前記受電装置の動き情報を取得し、当該動き情報に応じて前記送電手段が電力を送電する方向を調整する調整処理と前記送電手段による送電処理とを制御するステップを有し、
    前記制御するステップでは、動いている受電装置に対して送電を行う場合は前記送電処理を行う前に前記調整処理を行い、静止している受電装置に対して送電を行う場合は前記送電処理を行う前に前記調整処理を行い、その後に前記静止している受電装置が動いている状態に変化するまで前記調整処理を行わないで前記送電処理を行うように制御することを特徴とする送電装置の制御方法。
17. コンピュータを、請求項１から１５のいずれか１項に記載された送電装置の制御手段として機能させるためのプログラム。

Images