JP2022006641A - 送電装置、送電装置の制御方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】送電装置から複数の受電装置へ送電する場合に、適切な電力伝送方式を選択が可能な送電装置、送電装置の制御方法及びプログラムを提供する。【解決手段】複数のコイル１０５ａ～１０５ｃを有する送電装置１００は、該複数のコイルから時分割で選択したコイルを用いて送電する時分割送電方式と、該複数のコイルの２つ以上を同時に用いて送電する並行送電方式のいずれかを選択し、該選択された方式で送電する。送電装置は、該送電装置の送電可能範囲に存在する複数の受電装置を検出した場合に、該複数の受電装置から得られる関係が所定の条件を満たすか否かを判定し、該判定の結果に応じて、該時分割送電方式と該並行送電方式のいずれかを選択する。【選択図】図２

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は広く行われている。特許文献1では、非接触充電規格の標準化団体Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ（ＷＰＣ）が策定する規格に準拠した送電装置および受電装置が開示されている。また、ＷＰＣ規格では５ワット以下での送電が規定されているが、高速充電を実現するために５ワットを超える電力での送電を可能とする手続きも規定されている。ＷＰＣ規格において、５ワットを超える送電を行う場合は送電装置には異物検出機能が必須条件となっている。異物検出機能とは、送電装置と受電装置とは異なる異物を検出する機能であり、その結果に応じて送電出力を下げたり、送電を停止させたりすることができる。

また、複数の送電コイルを用いて複数の受電装置へ電力伝送を行う送電装置がある。複数の受電装置へ電力伝送を行う方式としては、複数コイルから時分割で選択した１つのコイルを用いて電力伝送を行う時分割送電方式と、複数コイルを用いて同時に電力伝送を行う並行送電方式とがある。

特開２０１６－００７１１６号公報

複数の送電コイルを持つ送電装置では、当該複数の送電コイルに近接する面（以下、載置面とも称する）上における受電装置の載置位置を厳密に定めなくても良いように、コイル間の距離が短かったり、一部が重なっていたりする。そのため、複数の受電装置を近くに載置した場合には隣接のコイルからの電力伝送の影響を受ける場合がある。この影響とは、受電装置において、送電装置から受けられるはずの受電電力値よりも大きくなったり、逆に小さくなったりするものである。送電装置における異物検出機能は、送電装置が認識している送電電力値と受電装置から通知された受電電力値との差を用いて異物を検出するものであり、この影響は異物検出機能の精度低下を引き起こす。その結果、異物がないにも関わらず、不要な送電停止や送電効率の低下が発生したり、異物を検出できないといった事態を引き起こす。

一方、並行送電方式では上記の影響が発生する場合があるが、時分割送電方式では常に一つずつのコイルからしか電力伝送しないことから、上記の影響は発生しない。その代わりに、時分割送電方式では時分割での電力伝送であることから、充電に時間がかかる。

このようなことから、複数の受電装置が送電装置の載置面上に載置された時に、相互影響の有無に応じて時分割送電方式と並行送電方式とを適切に選択して切り替えることが望まれる。特に、ユーザとしては充電完了までの時間が短い方が望ましいため、相互影響がない場合は並行送電方式を用い、ある場合は時分割送電方式を用いるように切り替えたい。しかしながら、ユーザは相互影響の有無や異物検出機能の精度低下が発生しているかどうかは判断できないため、適切に時分割送電方式と並行送電方式を切り替えることができないといった課題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、送電装置から複数の受電装置へ送電する場合に、適切な電力伝送方式を選択することを目的とする。

上記課題を解決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、
無線で送電する複数のコイルと、
前記複数のコイルから時分割で選択したコイルを用いて送電する時分割送電方式と、前記複数のコイルの２つ以上を同時に用いて送電する並行送電方式のいずれかを選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された方式で送電する送電手段と、
前記コイルを用いて前記送電装置の送電可能範囲に存在する１つ以上の受電装置を検出する検出手段と、
前記検出手段により複数の受電装置が検出された場合に、前記複数の受電装置から得られる関係が所定の条件を満たすか否かを判定する判定手段と、を有し、
前記判定手段による判定の結果に応じて、前記選択手段は、前記時分割送電方式と前記並行送電方式のいずれかを選択する。

送電装置から複数の受電装置へ送電する場合に、適切な電力伝送方式を選択することが可能となる。

送電装置の構成例を示すブロック図である。 送電装置の載置面の概念図を示す。 送電装置の載置面上における複数の受電装置の載置の例を示す（近接パターン）。 実施形態１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。 送電装置の載置面上における複数の受電装置の載置の別の例を示す（離れたパターン）。 実施形態２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。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、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］
（送電装置の構成）
図１は、実施形態１による送電装置１００の構成例を示すブロック図である。送電装置１００は、非接触充電規格の標準化団体Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ（ＷＰＣ）が策定する規格に準拠しているものとする。送電装置１００は同じくＷＰＣ規格に準拠した受電装置へ電力を供給でき、受電装置の充電部（不図示）に最大１５ワットの電力を出力する能力がある。なお、以下の説明では、送電装置をＴＸと呼び、受電装置をＲＸと呼ぶ場合がある。

ＴＸ１００は、送電コイル１０５ａ～１０５ｃを介して電力伝送を行う。なお、図１では３つの送電コイル１０５ａ～１０５ｃを示しているが、送電コイルの数は複数であれば数に限定はない。また、以下の説明において、送電コイル１０５ａ～１０５ｃを送電コイル１０５と総称する場合がある。

制御部１０１はＴＸ１００全体を制御する。制御部１０１の一例は１つ以上のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。制御部１０１は、選択部１０６に対して、時分割送電方式または並行送電方式を指示する。例えば制御部１０１は、受電電力比較部１１０により取得された時分割送電方式における受電電力値と並行送電方式における受電電力値の比較結果（差分）に応じて、当該指示を行いうる。また、制御部１０１は、送電電力値を制御／管理しうる。例えば、制御部１０１は、時分割送電部１０３や並行送電部１０４で行われる送電処理のための送電電力値を決定し、選択部１０６を介して、時分割送電部１０３と並行送電部１０４へ伝えることができる。また、制御部１０１は、ＵＩ部１１２を用いてユーザに所定の通知を行うための制御を行いうる。
なお、時分割送電方式では、複数の受電装置のそれぞれに対して異なる送電期間が割り当てられ、割り当てられた送電期間内で、一つの受電装置に対して送電が行われる。一方、並行送電方式では、複数の受電装置に対して、同じ送電期間内で同時に送電が行われる。

電源部１０２は、ＴＸ１００の外部から供給される電力をＴＸ１００全体に供給するために電源制御を行う。選択部１０６は、制御部１０１の指示に応じて、時分割送電部１０３もしくは並行送電部１０４のどちらかに選択指示を与える。

時分割送電部１０３は、選択部１０６からの選択指示を受けると動作し、時分割送電方式で複数の送電コイル１０５を介して電力伝送を行うよう制御する。ここで、時分割送電方式とは、複数の送電コイル１０５から時分割選択した１つのコイルを用いて電力伝送する方式のことである。なお、時分割で選択されるコイルは１つに限定されない。つまり、時分割送電方式における送電の際に選択されるコイルは複数であってもよい。

並行送電部１０４は、選択部１０６からの選択指示を受けると動作し、並行送電方式で複数の送電コイル１０５を介して電力伝送を行うよう制御する。ここで、並行送電方式とは、複数の送電コイル１０５のうちいくつかないし全てを用いて並行して（例えば、同時に）電力伝送する方式のことである。

ＲＸ検出部１０７は、載置面（例えば、複数の送電コイル１０５の各々に近接するように構成される面）においてＲＸが置かれたことを検出する。検出方法としては、送電コイル１０５ａ～１０５ｃの各々の電圧値ないし電流値の変化の監視や、圧力センサや、赤外線センサや、磁気センサや、送電負荷の変化の監視など、物体を検出できるものであればいずれの方法を用いることができる。そのような物体検知に加えて、ＲＸであることの確認まで行って検出と判断するようにしても良い。本実施形態では、ＲＸ検出部１０７は、送電コイル１０５ａ～１０５ｃの電圧値ないし電流値の変化の監視によって物体検知を行った後、ＲＸから受信された識別情報を確認したことを受けて、ＲＸを検出すると判断できるものとする。なお、本実施形態では、ＲＸがＴＸ１００の載置面の上に載置された場合を例にして説明を行うが、ＴＸ１００がＲＸに送電するうえで、ＲＸはＴＸ１００の送電可能範囲の中に存在していれば、載置面の上に載置されなくてもよい。すなわち、ＲＸ検出部１０７は、ＴＸ１００の送電可能範囲の中に存在するＲＸを検出しうる。

通信部１０８は、ＲＸの通信部（不図示）との間で、ＷＰＣ規格に基づいた非接触充電の制御通信を行う。制御通信とは、送電コイル１０５で送電する電磁波を負荷変調する、いわゆるインバンド通信である。しかしこれは、インバンド通信ではなく、送電部（時分割送電部１０３、並行送電部１０４）の周波数と異なる周波数を使用するアウトバンド通信でもよい。アウトバンド通信は、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）、Ｗｉ－Ｆｉ、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）であっても良い。通信部１０８は、例えば、ＴＸ１００がある送電電力値（制御部１０１で制御される）で送電している時、ＲＸから周期的に受電電力通知（ＲＸで想定された受電電力値の通知）を受け取る。これにより、通信部１０８は受電電力値を受信し、メモリ１１１に記憶する。

異物検出部１０９は、ＴＸ１００からＲＸへ電力伝送中に、送電コイル１０５とＲＸの受電コイル（不図示）の間に異物が存在することを検出する。異物とは、金属片などの導電性の物体であり、受電装置とは異なる物体である。具体的には、前述したように、ＴＸ１００がある送電電力値で送電している時、通信部１０８はＲＸから周期的に、ＲＸで測定された受電電力値を受信する。異物検出部１０９は送電電力値と、受信した受電電力値を比較して、その差が所定の範囲を超える場合に異物が存在すると判断する。もし異物が存在する場合、異物によって減衰するため通知される受電電力値が小さくなるため、送電電力値と受電電力値との差が大きくなりうる。よって、異物検出部１０９は異物を検出することができる。なお、異物検出部１０９は、送電電力値と受電電力値を比較することにより、送電コイル１０５とＲＸの受電コイルの間にない異物も検出することができる。

受電電力比較部１１０は、メモリ１１１に記憶されている、ＲＸから受信した複数の受電電力値を比較する。具体的には、受電電力比較部１１０は、あるＲＸに対する時分割送電方式における受電電力値と、並行送電方式における受電電力値との差分を取得（例えば、算出）する。受電電力比較部１１０は、当該差分を比較結果として制御部１０１に出力する。制御部１０１は、当該差分（比較結果）が所定範囲よりも大きい場合は、並行送電方式において影響ありと判定し、小さい場合は影響なしと判定する。なお、所定範囲に代えて、所定値を用いてもよい。当該所定範囲は、あらかじめメモリ１１１に記憶されうる。制御部１０１は、当該判定に応じた指示を、選択部１０６に対して行う。

メモリ１１１は、ＴＸ１００のプログラムやデータ、設定や状態の情報、そして通信部１０８を介してＲＸから受信した受電電力値を記憶する。またメモリ１１１は、送電コイル１０５ａ～１０５ｃの各々の中心位置（例えば、載置面における座標情報）と半径とを記憶しうる。ＵＩ部１１２はユーザインタフェースである。本実施形態では、ＵＩ部１１２は、液晶パネル（表示部）とするが、ユーザに通知する手段ないしユーザが操作する手段であれば他の構成でもよい。例えば、ＵＩ部１１２は、ＬＥＤ、スピーカー、マイク、振動発生回路、ディスプレイや、それらの組合せであってもよい。

図１では、制御部１０１、時分割送電部１０３、並行送電部１０４、選択部１０６、ＲＸ検出部１０７、通信部１０８、異物検出部１０９、受電電力比較部１１０、メモリ１１１は別体として記載しているが、これらの内の任意の複数は同一チップ内に実装されてもよい。また、１つのブロックが複数のブロックに分割されてもよい。

（ＷＰＣ規格に基づく送受電制御のための通信）
本実施形態による送電装置と受電装置は、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が行われる前の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。ここでは、ＴＸ１００と、ＲＸとしてＲＸ２００、２０１（図３、図５）を例に説明する。

Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズでは、ＴＸ１００が、Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを間欠的に送信し、物体がＴＸ１００に載置されたこと（例えばＴＸ１００の載置面にＲＸ２００、２０１や導体片等が載置されたこと）を検出する。ＴＸ１００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、ＴＸ１００が、Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇより大きい電力が大きいＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを送信する。Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇの大きさは、ＴＸ１００の上に載置されたＲＸ２００、２０１の制御部（不図示）が起動するのに十分な電力である。ＲＸ２００、２０１は、受電電圧の大きさをＴＸ１００へ通知する。このように、ＴＸ１００は、そのＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを受信したＲＸ２００、２０１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ＲＸ２００、２０１であることを認識する。ＴＸ１００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。

Ｉ＆Ｃフェーズでは、ＴＸ１００は、ＲＸ２００、２０１を識別し、ＲＸ２００、２０１から機器構成情報（能力情報）を取得する。そのため、ＲＸ２００、２０１は、Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｐａｃｋｅｔ（ＩＤ Ｐａｃｋｅｔ）及びＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ＰａｃｋｅｔをＴＸ１００に送信する。ＩＤ ＰａｃｋｅｔにはＲＸ２００、２０１の識別子情報が含まれ、Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｐａｃｋｅｔには、ＲＸ２００、２０１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ＴＸ１００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、ＲＸ２００、２０１が要求するＧＰの値やＴＸ１００の送電能力等に基づいてＧＰの値が決定される。またＴＸ１００は、ＲＸ２００、２０１からの要求に従って、Ｑ値計測手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、ＲＸ２００、２０１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、ＲＸ２００、２０１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ＴＸ１００へ通知し、ＴＸ１００が、効率よく送電するための調整を行う。ＴＸ１００へ通知された受信電力値は、ＷＰＣ規格で規定されているパワーロス手法（ＴＸ１００における送電電力とＲＸ２００、２０１における受電電力の差分により異物を検出する手法）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。ＴＸ１００とＲＸ２００、２０１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、ＴＸ１００とＲＸ２００、２０１との間で、ＷＰＣ規格に基づく通信が可能な範囲は、ＴＸ１００の送電可能範囲とほぼ同様である。

（処理の流れ）
続いて、本実施形態における送電装置の処理について説明する。まず、ＴＸ１００に対するＲＸ２００、２０１の配置について説明する。図２は、ＴＸ１００の載置面の概念図である。図２では、送電コイル１０５ａ～１０５ｃが隣り合い、一部が重なって配置されている。隣り合うコイル間には大きな隙間がない。そのため、ユーザはＴＸ１００の載置面上の好きな場所に、充電するための受電装置を置くことができる。

図４に、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を示す。まず、図３のように、受電装置としてＲＸ２００、２０１が近接してＴＸ１００の載置面上に載置された場合を想定し、図４の処理を説明する。図３は、ＴＸ１００の載置面上におけるＲＸ２００、２０１の載置の例を示す。

ＲＸ２００、２０１の一例はスマートフォンであり、ＴＸ１００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。ＲＸ２００、２０１及びＴＸ１００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、ＲＸ２００、２０１及びＴＸ１００は、例えば、撮像装置（カメラやビデオカメラ等）やスキャナ等の画像入力装置であってもよいし、プリンタやコピー機、プロジェクタ等の画像出力装置であってもよい。また、ＴＸ１００がスマートフォンであってもよい。この場合、ＲＸ２００、２０１は、別のスマートフォンでもよいし、無線イヤホンであってもよい。また、ＴＸ１００は、自動車内のコンソール等に設置される充電器であってもよい。

ＴＸ１００は、図４に示す処理を開始する前に、以下の処理を行う。まず、制御部１０１は、起動された後に、選択部１０６に対して、時分割送電方式を指示する。当該指示を受けた選択部１０６は、時分割送電部１０３へ選択指示を与える。なお、本例では、制御部１０１の起動後には時分割送電方式を用いるように説明しているが、この時点では並行送電方式を用いるようにしても問題はない。選択指示を受けた時分割送電部１０３は、ＷＰＣ規格に準拠した前述の動作を開始する。具体的にはＳｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズにおいて、時分割送電部１０３は、送電コイル１０５ａ～１０５ｃを介してＡｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを送電する。Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇは、送電コイル１０５ａ～１０５ｃの近傍に存在する物体を検出する為の微小な電力の信号である。Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇの送電を開始すると、ＴＸ１００は図４の処理を開始する。

ＲＸ検出部１０７は、ＴＸ１００の載置面上に載置されるＲＸの数を監視するために、Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを送電した時の送電コイル１０５ａ～１０５ｃの電圧値または電流値を監視する（Ｓ４０１）。図３のようにＲＸ２００、２０１が載置されると、電圧値がある閾値を下回るないし電流値がある閾値を超える。ＲＸ検出部１０７は、この事象により物体（ＲＸ）を検出したと判断し、電圧値と電流値のうち少なくとも一方の変化のあった送電コイル１０５（送電コイル１０５ａ～１０５ｃのうちの１つ以上）に対応する送電パスにおいてＰｉｎｇフェーズに遷移する。ここでは、図３を参照し、送電コイル１０５ａと１０５ｂにおいて、電圧値と電流値のうち少なくとも一方の変化があったものとする。

Ｐｉｎｇフェーズでは、時分割送電部１０３はＡｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇより大きいＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを、送電コイル１０５ａと１０５ｂから送電する。Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇの大きさは、送電コイル１０５ａと１０５ｂの近傍に存在するＲＸ２００、２０１の各制御部が起動するのに十分な電力である。

ＲＸ２００、２０１はそれぞれ、ＴＸ１００からのＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを、受電コイルを介して受電し、制御部（不図示）が起動すると、Ｉ＆Ｃフェーズ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎフェーズ）へ遷移する。そして、ＲＸ２００、２０１はそれぞれ、ＩＤ Ｐａｃｋｅｔを送信する。通信部１０８がＲＸ２００、２０１からＩＤ Ｐａｃｋｅｔを受け取ると、ＲＸ検出部１０７は、ＲＸ２００とＲＸ２０１を検出したと判定する（Ｓ４０２）。ＲＸ検出部１０７によるＲＸの検出に応じて、制御部１０１は検出したＲＸの数をカウントする。ＴＸ１００の載置面上に何も載置されていない状態（図２）から、図３のようにＲＸ２００とＲＸ２０１が載置された場合は、制御部１０１はカウント値を０から２へと変化させる。図示しないが、ＴＸ１００の載置面上に１つのＲＸ（ＲＸ２００または２０１）が載置されている状態から、２つのＲＸ（ＲＸ２００とＲＸ２０１）が載置された場合は、制御部１０１はカウント値を１から２へと変化させる。なお、送電が完了したり、ＴＸ１００の載置面からＲＸが取り除かれたりした場合には、制御部１０１はカウント値をデクリメントする。つまり、例えば３つのＲＸが載置されている状態から２つのＲＸが載置されている（図３）状態になった場合は、制御部１０１はカウント値を３から２へと変化させる。制御部１０１はカウント値が前の値（例えばデフォルト値）から変化した時、変化後のカウント値が２以上となるかどうかを確認する（Ｓ４０３）。当該確認は、カウント値が安定した場合、Ｓ４０１から所定時間が経過した場合、ユーザにより所定の操作が行われた場合等におこなわれうる。

図３の場合は、載置されているＲＸの数が２であるが、ＲＸの数が２未満（すなわち、１）である場合は（Ｓ４０３でＮｏ）、以下の処理が行われる。すなわち、ＴＸ１００は、ＲＸの載置検出後の処理として、ＷＰＣ規格に準拠した動作を進め、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズ、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズ、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズへと遷移する。制御部１０１は、選択部１０６に対して時分割送電方式を指示し、当該指示に応じて選択部１０６は選択指示を時分割送電部１０３に与え、時分割送電部１０３は送電を行う。この時、ＴＸ１００の載置面上に載置されたＲＸ1つであるので、時分割送電方式ではあるが実際には時分割されることなく単独送電となる（Ｓ４１４）。もちろん、時分割送電部１０３ではなく並行送電部１０４を選択するようにしても問題はなく、同じ送電処理が実現できる。

図３のように、載置されているＲＸの数が２の場合（Ｓ４０３でＹｅｓ）、処理はＳ４０４へ進む。ＴＸ１００は、ＲＸの載置検出後の処理として、ＲＸの載置を検出した送電コイル１０５ａと１０５ｂのそれぞれでＷＰＣ規格に準拠した動作を進め、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズ、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズ、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズへと遷移する。制御部１０１は、選択部１０６に対して時分割送電方式を指示し、当該指示に応じて選択部１０６は選択指示を時分割送電部１０３に与え、時分割送電部１０３は送電を行う（Ｓ４０４）。この時、時分割送電部１０３は、２つの送電コイル１０５ａと１０５ｂを時分割で使用して、ＲＸ２００とＲＸ２０１へ送電する。送電が開始されると、ＲＸ２００とＲＸ２０１の各々から周期的に受電電力値の通知が送信される。通信部１０８は当該受電電力値を受信する（Ｓ４０５）。当該受電電力値は、異物検出部１０９による異物検出処理に利用されうる。また通信部１０８は、受信した受電電力値をＲＸごとに区別して（ＲＸ２００とＲＸ２０１で区別して）メモリ１１１に記憶する（Ｓ４０６）。

メモリ１１１にＲＸ２００とＲＸ２０１からの受電電力値が記憶（記録）されると（Ｓ４０６でＹｅｓ）、制御部１０１は、選択部１０６に対して並列送電方式への切り替えを指示する。選択部１０６は、時分割送電部１０３への選択指示を停止し、並行送電部１０４へ選択指示を与える。当該選択指示に応じて、並行送電部１０４は、ＷＰＣ規格に準拠した動作を実行する。つまり、この時点でＰｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズであるので、並行送電部１０４は、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズとして、２つの送電コイル１０５ａと１０５ｂからＲＸ２００とＲＸ２０１に対して送電を行う（Ｓ４０７）。そして、Ｓ４０５と同様に、通信部１０８は、ＲＸ２００とＲＸ２０１から受信した各々の受電電力値をＲＸごとに区別してメモリ１１１に記憶する（Ｓ４０８）。

ＴＸ１００は、先に並行送電方式の送電を介してＲＸ２００とＲＸ２０１から受電電力値を受信した場合は、当該受信とメモリ１１１への記憶後に、時分割送電方式の送電を介してＲＸ２００とＲＸ２０１から受電電力値を受信し、メモリ１１１に記憶する。

メモリ１１１に時分割送電方式と並行送電方式におけるＲＸ２００とＲＸ２０１からの受電電力値が記憶（記録）されると（Ｓ４０９でＹｅｓ）、ＴＸ１００は、ＲＸ２００とＲＸ２０１から得られる関係が所定の条件を満たすか否かを確認する。ここでは、ＴＸ１００は、各ＲＸにおいて並行送電方式における影響がないかを確認する。具体的にはまず、受電電力比較部１１０は、メモリ１１１に記憶されている、各ＲＸにおける、時分割送電方式における受電電力値と並行送電方式における受電電力値との差分を取得（算出）する（Ｓ４１０）。次に、制御部１０１は、受電電力比較部１１０により取得された差分が所定範囲内かどうかを判定する（Ｓ４１１）。図３の例ではＲＸ２００とＲＸ２０１は接近して載置され、相互に影響を受けることから、受電電力値の差分は所定範囲よりも大きいものとなる（Ｓ４１１でＮｏ）。すなわち、ＲＸ２００とＲＸ２０１の少なくともいずれかにおいて、Ｓ４０５で受信した受電電力値とＳ４０８で受信した受電電力値との差分が、所定範囲より大きくなる。この場合、制御部１０１は、並行送電方式において影響ありと判断し、時分割送電方式での送電を行うように制御する。具体的には、制御部１０１は、選択部１０６に対して、時分割送電方式への切り替えを指示する。選択部１０６は、並行送電部１０４への選択指示を停止し、時分割送電部１０３へ選択指示を与える。当該選択指示に応じて、時分割送電部１０３は、時分割送電方式によって、送電コイル１０５ａと１０５ｂからＲＸ２００とＲＸ２０１に対して送電を行う（Ｓ４１３）。なお、Ｓ４１１において所定範囲に代えて、所定値を用いて判定が行われてもよい（例えば、受電電力値の差分が所定値より大きい場合は処理はＳ４１３へ進み、それ以外の場合は処理はＳ４１２へ進む）。

次に、図５のように、受電装置としてＲＸ２００、２０１が離れてＴＸ１００の載置面上に載置された場合を想定し、図４の処理を説明する。図５は、ＴＸ１００の載置面上におけるＲＸ２００、２０１の載置の別の例を示す。図４におけるＳ４１１以降の処理において、図３の場合と異なる処理について説明する。

制御部１０１は、受電電力比較部１１０により取得された差分が所定範囲内かどうかを判定する（Ｓ４１１）。図５の例では、ＲＸ２００とＲＸ２０１は離れて載置され、相互に影響がないものとする。よって、受電電力値の差分は所定範囲以内となる（Ｓ４１１でＹｅｓ）。すなわち、ＲＸ２００とＲＸ２０１の全てにおいて、Ｓ４０５で受信した受電電力値とＳ４０８で受信した受電電力値との差分が、所定範囲以内となる。この場合、制御部１０１は、並行送電方式において影響なしと判断し、並行送電方式での送電を継続するように制御する（Ｓ４１２）。

受電電力値の差分が所定範囲以内の場合（Ｓ４１１でＮｏ）、Ｓ４１３の前後において、制御部１０１は、ＵＩ部１１２に時分割送電方式で送電を行うことを示して（通知して）、ユーザに知らせるようにしても良い。そうすることで、ユーザは現在のＲＸ２００とＲＸ２０１の載置の仕方では充電に時間がかかることが認識できるようになる。すなわちＴＸ１００は、ＲＸ２００とＲＸ２０１を載置し直す機会をユーザに与えることができるようになる。

また、制御部１０１は、Ｓ４１１の処理を通じて時分割送電方式の送電を行うときに使用しうる送電コイルが把握できることから、ＵＩ部１１２に、どの送電コイル（場所／位置）で時分割送電方式を行うかを示すようにしても良い。すなわち、制御部１０１は、Ｓ４１１の結果に応じて、時分割送電方式を用いた送電を行うことができる１つ以上の送電コイルの情報をユーザに通知しても良い。そうすることで、ユーザは、載置面上のどの場所にＲＸを載置すると時分割送電方式で充電されるのかの知見を得ることができるようになる。本実施形態では３つの送電コイルを記載して説明してきたが、より多くの送電コイルを二次元に敷き詰めたように配置するＴＸであって、２つや３つ隣のコイルまで影響があるようなケースにおいては特に有用な知見となる。

また、ＴＸ１００により送電する電力値が小さい場合、隣接する送電コイルに影響なく並行送電方式で送電できるようになる。そのため、ＴＸ１００は、送電電力値が所定値より小さい場合には時分割送電方式を選択せずに、並行送電方式を必ず選択するようにしても良い。

このように、本実施形態による送電装置は、複数の受電装置が載置された時に、相互影響の有無に応じて適切な電力伝送の方式を選択して送電することができるようになる。なお、図３の例では、ＴＸ１００の載置面上に載置されているＲＸは２台であるが、３台以上の受電装置が載置されている場合にも、図４の処理を同様に適用することができる。この場合、Ｓ４１１において、複数の受電装置の少なくともいずれかにおいて、Ｓ４０５で受信した受電電力値とＳ４０８で受信した受電電力値との差分が所定範囲より大きい場合に処理はＳ４１３へ進み、それ以外の場合は、処理はＳ４１２に進みうる。また、前述したように、複数のＲＸがＴＸ１００の送電可能範囲内に存在する場合にも、図４の処理を適用可能であり、同様の効果が得られる。

［実施形態２］
実施形態２として、実施形態１で説明した処理をより効率的に実施する方法について説明する。以下、実施形態１と異なる点について説明する。本実施形態において、メモリ１１１は、送電コイル１０５ａ～１０５ｃの各々の中心位置（例えば、（載置面における）所定の点を原点とする座標情報）と半径とを記憶しているものとする。よって、制御部１０１は、各送電コイル間の距離（例えば、一方のコイル辺縁から他方のコイル辺縁までの距離）を求められるものとする。なお、メモリ１１１に各送電コイル間の距離そのものを記憶しておいても良い。

図６に、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を示す。図４と同様の処理については説明を省略する。まず、図３のように、受電装置としてＲＸ２００、２０１が近接してＴＸ１００の載置面上に載置された場合を想定し、図６の処理を説明する。

制御部１０１は、ＲＸ検出部１０７により検出されたＲＸの数が２以上であることを確認し（Ｓ４０３でＹｅｓ）、処理はＳ６０１へ進む。Ｓ６０１では、制御部１０１は、送電コイル１０５ａ～１０５ｃのうち、どの送電コイルでＲＸ２００、ＲＸ２０１を検出したかを確認する。図３の場合は、送電コイル１０５ａと送電コイル１０５ｂを用いてＲＸ２００、ＲＸ２０１を検出していることが確認される。続いて制御部１０１は、メモリ１１１から、送電コイル１０５ａと送電コイル１０５ｂの中心位置と半径の値を読み出すことにより取得し、コイル間距離（一方のコイル辺縁から他方のコイル辺縁までの距離）を計算により求める。ＲＸを検出した送電コイルが３つ以上の場合は、それぞれの送電コイル間の距離、または、近接（隣り合う）送電コイル間の距離が求められうる。コイルが重なっている場合は、距離は負値となる。この他にも、隣接するコイルにおける送電からの影響に関わるコイル間距離を定義して用いるとしても同じである。

制御部１０１は、このようにして計算で求めたコイル間距離、または、メモリ１１１に記憶されているコイル間距離が、所定値以下であるかどうかを判定する（Ｓ６０２）。当該処理は、ＲＸ２００とＲＸ２０１から得られる関係が所定の条件を満たすか否かを確認する処理に相当する。ＲＸを検出した送電コイルが３つ以上の場合は、それぞれの送電コイル間の距離、または、近接（隣り合う）送電コイル間の距離が所定値以下であるかどうかが判定されうる。

当該所定値は、あらかじめメモリ１１１に記憶されうる。当該所定値は、載置面に載置された複数の受電装置間に影響を及ぼすと想定されるコイル間距離の最大値に設定されうる。本例では、当該所定値は、送電コイル１０５ａと送電コイル１０５ｂの距離以上で、送電コイル１０５ａと送電コイル１０５ｃ未満になるように設定されているものとする。よって、送電コイル１０５ａと送電コイル１０５ｂに対するコイル間距離は、所定値以下となる（Ｓ６０２でＹｅｓ）。この場合、制御部１０１は、ＲＸ２００とＲＸ２０１は相互に影響すると判断し、処理はＳ４０４へ進む。Ｓ４０４以降の処理は、図４と同じであるため説明を省略する。

次に、図５のように、受電装置としてＲＸ２００、２０１が離れてＴＸ１００の載置面上に載置された場合を想定し、図６の処理を説明する。制御部１０１は、ＲＸ検出部１０７により検出されたＲＸの数が２以上であることを確認し（Ｓ４０３でＹｅｓ）、処理はＳ６０１へ進む。Ｓ６０１では、制御部１０１は、ＲＸ２００、ＲＸ２０１を検出したコイルとして、送電コイル１０５ａと送電コイル１０５ｃを検出する。次に、制御部１０１は、送電コイル１０５ａと送電コイル１０５ｃのコイル間距離を求め、所定値と比較する（Ｓ６０２）。上述したように、本例では、当該所定値は、送電コイル１０５ａと送電コイル１０５ｂの距離以上で、送電コイル１０５ａと送電コイル１０５ｃ未満になるように設定されている。よって、送電コイル１０５ａと送電コイル１０５ｃに対するコイル間距離は、所定値より大きくなる（Ｓ６０２でＮｏ）。この場合、制御部１０１は、ＲＸ２００とＲＸ２０１は相互に影響しないと判断し、処理はＳ４１２へ進む。Ｓ４１２の処理は、図４と同じであるため説明を省略する。

図６では、コイル間距離を指標にして判断する方法について説明したが、送電コイルの組合せのパターンを指標にして判断してもよい。例えば、メモリ１１１に、載置面に載置された複数の受電装置間に影響を及ぼすと想定されるコイルの組合せパターンをあらかじめ記憶しておく。例えば、図３～図５のように送電コイル１０５ａ～１０５が配置されている場合に、
・パターン１：送電コイル１０５ａと送電コイル１０５ｂ
・パターン２：送電コイル１０５ｂと送電コイル１０５ｃ
・パターン３：送電コイル１０５ａと送電コイル１０５ｂと送電コイル１０５ｃ、
という３つのパターンをメモリ１１１にあらかじめ記憶しておく。

制御部１０１は、ＲＸ検出部１０７により検出されたＲＸの数が２以上であることを確認すると（Ｓ４０３でＹｅｓ）、送電コイル１０５ａ～１０５ｃのうち、どの送電コイルでＲＸ２００、ＲＸ２０１を検出したかを確認する（Ｓ６０１）。当該処理は、ＲＸ２００とＲＸ２０１から得られる関係が所定の条件を満たすか否かを確認する処理に相当する。制御部１０１は、ＲＸ２００、ＲＸ２０１を検出した送電コイルの組合せが、メモリ１１１に記憶されているパターンと一致するかを確認する。パターンのうち、組合せと一致するものがある場合は、処理はＳ４０４へ進み、ない場合は、処理はＳ４１２に進むようにしても良い。

このように、本実施形態による送電装置は、複数の受電装置が載置された時に、より効率的に相互影響の有無に応じて適切な電力伝送の方式を選択して送電することができるようになる。なお、前述したように、複数の受電装置が送電装置の送電可能範囲内に存在する場合にも、図６の処理を適用可能であり、同様の効果が得られる。

［その他の実施形態］
本実施形態における無線電力伝送システムの電力伝送方式は特に限定はしない。ＴＸの共振器(共鳴素子)と、ＲＸの共振器(共鳴素子)との間の磁場の共鳴(共振)による結合によって電力を伝送する磁界共鳴方式でもよい。また電磁誘導方式、電界共鳴方式、マイクロ波方式、レーザー等を利用した電力伝送方式を用いてもよい。

また、図４と図６に示すフローチャートの少なくとも一部をハードウェアにより実現してもよい。ハードウェアにより実現する場合、例えば、所定のコンパイラを用いることで、各ステップを実現するためのプログラムからＦＰＧＡ上に自動的に専用回路を生成すればよい。ＦＰＧＡとは、Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略である。また、ＦＰＧＡと同様にしてＧａｔｅ Ａｒｒａｙ回路を形成し、ハードウェアとして実現するようにしてもよい。

また、図４および／または図６に示すフローチャートは、制御部に電源が投入された場合に開始されうる。なお、図４および／または図６に示すフローチャートは、ＴＸ１００のメモリ１１１に記憶されたプログラムを制御部１０１が実行することで実現されうる。また、図４および／または図６に示すフローチャートに示すステップの一部または全部を例えばＡＳＩＣ等のハードウェアで実現する構成としても良い。

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。

１００ 送電装置

Claims (14)

1. 送電装置であって、
   無線で送電する複数のコイルと、
   前記複数のコイルから時分割で選択したコイルを用いて送電する時分割送電方式と、前記複数のコイルの２つ以上を同時に用いて送電する並行送電方式のいずれかを選択する選択手段と、
   前記選択手段により選択された方式で送電する送電手段と、
   前記コイルを用いて前記送電装置の送電可能範囲に存在する１つ以上の受電装置を検出する検出手段と、
   前記検出手段により複数の受電装置が検出された場合に、前記複数の受電装置から得られる関係が所定の条件を満たすか否かを判定する判定手段と、を有し、
   前記判定手段による判定の結果に応じて、前記選択手段は、前記時分割送電方式と前記並行送電方式のいずれかを選択する
   ことを特徴とする送電装置。
2. 前記選択手段は、前記判定手段により前記所定の条件を満たすと判定された場合に、前記並行送電方式を選択し、前記判定手段により前記所定の条件を満たさないと判定された場合に、前記時分割送電方式を選択することを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
3. 前記検出手段により複数の受電装置が検出された場合に、前記複数の受電装置から、前記送電手段により前記時分割送電方式で送電を行われているときの受電電力値である第一の受電電力値と、前記送電手段により前記並行送電方式で送電を行われているときの受電電力値である第二の受電電力値とを受信する受信手段を更に有し、
   前記判定手段は、前記複数の受電装置について、前記第一の受電電力値と前記第二の受電電力値との差分が所定の範囲以内である場合に、前記所定の条件を満たすと判定することを特徴とする請求項２に記載の送電装置。
4. 前記検出手段により複数の受電装置が検出された場合に、前記複数の受電装置を検出した複数のコイル間の距離を取得する取得手段を更に有し、
   前記距離の全てが所定の値より大きい場合に、前記所定の条件を満たすと判定することを特徴とする請求項２に記載の送電装置。
5. 前記検出手段により複数の受電装置が検出された場合に、前記複数の受電装置の各々から、前記送電手段により前記時分割送電方式で送電を行われているときの受電電力値である第一の受電電力値と、前記送電手段により前記並行送電方式で送電を行われているときの受電電力値である第二の受電電力値とを受信する受信手段を更に有し、
   前記距離のいずれかが前記所定の値以下であり、かつ、前記複数の受電装置のいずれかにおいて、前記第一の受電電力値と前記第二の受電電力値との差分が所定の範囲以内である場合に、前記判定手段は、前記所定の条件を満たすと判定することを特徴とする請求項４に記載の送電装置。
6. 前記検出手段により複数の受電装置が検出された場合に、前記複数の受電装置を検出した複数のコイルの組合せを取得する取得手段を更に有し、
   前記組合せが、予め設定された、複数の受電装置間に影響を及ぼすと想定される所定のパターンに一致しない場合に、前記所定の条件を満たすと判定することを特徴とする請求項２に記載の送電装置。
7. 前記検出手段により複数の受電装置が検出された場合に、前記複数の受電装置の各々から、前記送電手段により前記時分割送電方式で送電を行われているときの受電電力値である第一の受電電力値と、前記送電手段により前記並行送電方式で送電を行われているときの受電電力値である第二の受電電力値とを受信する受信手段を更に有し、
   前記組合せが前記所定のパターンに一致し、かつ、前記複数の受電装置のいずれかにおいて、前記第一の受電電力値と前記第二の受電電力値との差分が所定の範囲以内である場合に、前記判定手段は、前記所定の条件を満たすと判定することを特徴とする請求項６に記載の送電装置。
8. 前記送電手段による送電電力が所定値以下の場合、前記選択手段は前記並行送電方式を選択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。
9. 前記複数の受電装置は、前記複数のコイルの各々に近接するように構成された載置面上に載置され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。
10. 前記選択手段により前記時分割送電方式が選択された場合、前記時分割送電方式を用いて送電することをユーザに通知する第一の通知手段を更に有す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。
11. 前記判定手段による判定の結果に応じて、前記複数のコイルのうち、前記時分割送電方式を用いた送電を行うことができる１つ以上のコイルの情報をユーザに通知する第二の通知手段を更に有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の送電装置。
12. 前記送電装置と前記複数の受電装置は、ＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）規格に準拠する装置であ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. 無線で送電する複数のコイルを有する送電装置であって、
    前記複数のコイルから時分割で選択したコイルを用いて送電する時分割送電方式と、前記複数のコイルの２つ以上を同時に用いて送電する並行送電方式のいずれかを選択する選択工程と、
    前記選択工程において選択された方式で送電する送電工程と、
    前記コイルを用いて前記送電装置の送電可能範囲に存在する１つ以上の受電装置を検出する検出工程と、
    前記検出工程において複数の受電装置が検出された場合に、前記複数の受電装置から得られる関係が所定の条件を満たすか否かを判定する判定工程と、を含み、
    前記判定工程における判定の結果に応じて、前記選択工程では、前記時分割送電方式と前記並行送電方式のいずれかを選択する
    ことを特徴とする制御方法。
14. コンピュータを、請求項１から１２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。

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