JP6147043B2 - 送電装置、送電方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、送電装置、送電方法及びプログラムに関する。

従来、非接触（無線）で電力の供給を行う技術が知られている。非接触による電力供給の方式としては、以下に示す４つの方式がある。すなわち、電磁誘導方式、磁界共鳴方式、電界結合方式及び電波受信方式である。このうち、磁界共鳴方式は、送電できる十分な電力と長い送電距離が特徴として挙げられ、そのため磁界共鳴方式は、４つの方式の中で特に注目されている。磁界共鳴方式においては、この送電距離を活かして、送電装置が複数の無線電力受信装置へ送電を行う１対Ｎの給電方式が提案されている。

また、１対Ｎの通信システムにおいては、ネットワーク上の複数台の装置を検知する技術が知られている。例えば、特許文献１には、ポーリングによりデータを収集する親局装置と、中継局として動作する複数台の子局装置とが無線ネットワークを通じて接続される広域監視制御システムが提案されている。このシステムにおいては、親局装置は、データ受信待ち時間内に子局装置からデータを受信することができない場合は、通信経路パターンを変更することにより、子局装置からデータを受信する。
また、特許文献２には、親局がバス状ネットワークに接続された複数の子局からデータを収集する技術が開示されている。この技術においては、子局毎にタイムアウト値が設定されており、親局は、子局毎に設定されるタイムアウト値になるまでにデータ収集できたか否かを判断する。

特開２００５−２８６８７８号公報 特開平１１−３４１０１７号公報

従来、非接触により電力供給を行うシステムにおいては、送電装置は、一定の待ち時間の間、受電装置から受電要求の受信を受け付け、受電要求を受け付けた受電装置に対して送電を行っている。しかしながら、待ち時間が長くなり過ぎると、送電完了までに要する送電処理時間が長くなってしまうという問題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたもので、送電装置から受電要求の受信を受け付ける待ち時間を適切に管理することにより、送電完了までに要する時間を短縮することのできる仕組みを提供することを目的とする。

そこで、本発明は、送電装置であって、複数の受電装置に対し、受電要求の有無を問い合わせる問合情報を送信する送信手段と、前記受電装置から、前記問合情報に対する応答情報を受信する受信手段と、前記問合情報を送信した送信タイミングから第１の時間内の前記応答情報の受信状況に基づいて、前記受信手段が前記応答情報の受信を待つ応答待ち時間を終了させる終了タイミングを決定する終了タイミング決定手段と、前記終了タイミングの経過後に、送電を開始する送電手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、送電装置から受電要求の受信を受け付ける待ち時間を適切に管理することにより、送電完了までに要する時間を短縮することができる。

無線給電システムを示す図である。 送電装置を示す図である。 受電装置を示す図である。 スーパーフレームの一例を示す図である。 フレームフォーマットの一例を示す図である。 データ送受信処理を示すシーケンス図である。 送電処理を示すフローチャートである。 受電処理を示すフローチャートである。 送電処理を具体的に説明するための図である。 送電処理を具体的に説明するための図である。 送電処理を具体的に説明するための図である。 応答待ち時間を説明するための図である。 送電処理を示すフローチャートである。 応答待ち時間を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる無線給電システムを示す図である。無線給電システムは、例えば磁界共鳴方式により給電を行う。無線給電システムは、送電装置１０と、複数の受電装置２０とを備えている。なお、図１においては、送電装置１０を１つのみ示しているが、無線給電システムは、複数の送電装置１０を備えているものとする。送電装置１０は、無線により受電装置２０に電力を供給する。また、送電装置１０は、受電装置２０との間で給電のために必要なデータ通信を行う。受電装置２０は、無線により送電装置１０から電力の供給を受ける。また、受電装置２０は、送電装置１０との間で給電のために必要なデータ通信を行う。
図１に示す給電エリア３０は、送電装置１０から受電装置２０へ給電が実行可能なエリアである。通信エリア４０は、送電装置１０と受電装置２０の間においてデータ通信が実行可能なエリアである。給電エリア３０は、通信エリア４０に比べて広いエリアである。具体的には、給電エリア３０は、通信エリア４０に包含されている。図１に示すように、給電エリア３０の中に複数の受電装置２０が存在する場合、送電装置１０はこれら複数の受電装置２０に対して並行して無線給電を実行することが可能である。

図２は、送電装置１０を示す図である。図２において、データのやり取りを示す線は実線で示し、電力の供給を示す線は点線で示している。送電装置１０は、制御部１１０、無線送信部１２０、無線受信部１３０、ＡＣ電源１４０、及び電源供給部１５０を含む。
制御部１１０は、送電装置１０を制御する。制御部１１０は、ＣＰＵ１１１、ＲＯＭ１１２、ＲＡＭ１１３、ＨＤＤ１１４及びＵＩ１１５を含む。制御部１１０は、無線送信部１２０及び無線受信部１３０と内部バスで接続される。
ＣＰＵ１１１は、様々なデータを処理し、送電装置１０を制御する。ＲＯＭ１１２は、不揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ１１１が使用するブートプログラム等を記憶する。ＲＡＭ１１３は、揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ１１１が使用するデータやプログラム等を一時的に記憶する。ＨＤＤ１１４は、不揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ１１１が使用するＯＳやアプリケーション等を記憶する。ＵＩ１１５は、ユーザに様々な情報を表示し、ユーザから様々な指示を受け付ける。

無線送信部１２０は、電力を受電装置２０へ無線で送信する。無線送信部１２０は、通信回路１２１、送電回路１２２、ダイプレクサー１２３及び送電コイル１２４を含む。通信回路１２１は、通信を行うための変調信号を生成する。送電回路１２２は、電力を送信するための変調信号を生成する。
ダイプレクサー１２３は、通信回路１２１が生成した変調信号と送電回路１２２が生成した変調信号と合成する。送電コイル１２４は、ダイプレクサー１２３が合成した変調信号を受電装置２０へ送信する。

無線受信部１３０は、受電装置２０からデータを受信する。無線受信部１３０は、受電コイル１３１、受信回路１３２及び復調回路１３３を含む。
受電コイル１３１は、通信を行うための変調信号を受電装置２０から受信する。受信回路１３２は、受電コイル１３１が受信した変調信号を受信する。復調回路１３３は、受信回路１３２が受信した変調信号を復調する。

ＡＣ電源１４０は、交流電圧を送電コイル１２４と電源供給部１５０に供給する。電源供給部１５０は、ＡＣ電源１４０が供給する交流電圧を直流電圧へ変換し、直流電圧を制御部１１０、無線送信部１２０及び無線受信部１３０に供給する。
なお、後述する送電装置１０の機能や処理は、ＣＰＵ１１１がＲＯＭ１１２又はＨＤＤ１１４に格納されているプログラムを読み出し、このプログラムを実行することにより実現されるものである。

図３は、受電装置２０を示す図である。図３において、データのやり取りを示す線は実線で示し、電力の供給を示す線は点線で示している。受電装置２０は、制御部２１０、無線送信部２２０及び無線受信部２３０を含む。制御部２１０は、受電装置２０を制御する。制御部２１０は、ＣＰＵ２１１、ＲＯＭ２１２、ＲＡＭ２１３、ＨＤＤ２１４及びＵＩ２１５を含む。制御部２１０は、無線送信部２２０及び無線受信部２３０と内部バスで接続される。
ＣＰＵ２１１は、様々なデータを処理して、受電装置２０を制御する。ＲＯＭ２１２は、不揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ２１１が使用するブートプログラム等を記憶する。ＲＡＭ２１３は、揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ２１１が使用するデータやプログラム等を一時的に記憶する。ＨＤＤ２１４は、不揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ２１１が使用するＯＳやアプリケーション等を記憶する。ＵＩ２１５は、ユーザに様々な情報を表示し、ユーザから様々な指示を受け付ける。

無線送信部２２０は、送電装置１０へデータを送信する。無線送信部２２０は、通信回路２２１及び送電コイル２２２を含む。通信回路２２１は、通信を行うための変調信号を生成する。送電コイル２２２は、通信回路２２１が生成した変調信号を送電装置１０へ送信する。
無線受信部２３０は、電力を送電装置１０から無線で受信する。無線受信部２３０は、受電コイル２３１、ダイプレクサー２３２、受信回路２３３、復調回路２３４、整流回路２３５、電圧安定化回路２３６及びバッテリー２３７を含む。受電コイル２３１は、送電装置１０から変調信号を受信する。ダイプレクサー２３２は、受電コイル２３１が受信した変調信号を、通信を行うための変調信号と電力を送信するための変調信号とに分ける。受信回路２３３は、ダイプレクサー２３２が分けた通信を行うための変調信号を受信する。

復調回路２３４は、受信回路２３３の変調信号を復調する。整流回路２３５は、ダイプレクサー２３２が分けた電力を送信するための変調信号を整流して直流電圧を生成する。電圧安定化回路２３６は、整流回路２３５が生成した直流電圧を安定化する。バッテリー２３７は、電圧安定化回路２３６が安定化した電圧を受けて、電力を蓄積する。また、バッテリー２３７は、蓄積した電力を基に、直流電圧を制御部２１０、無線送信部２２０及び無線受信部２３０に供給する。
なお、後述する受電装置２０の機能や処理は、ＣＰＵ２１１がＲＯＭ２１２又はＨＤＤ２１４に格納されているプログラムを読み出し、このプログラムを実行することにより実現されるものである。

図４は、スーパーフレームの一例を示す図である。本実施形態にかかる無線給電システムは、このようなスーパーフレームを繰り返すことにより、無線給電処理を行う。１つのスーパーフレームは、Ｓ１０１（関連付け期間）、Ｓ１０２（電力伝送準備期間）、及びＳ１０３（電力伝送期間）を有している。なお、それぞれの期間は可変である。
Ｓ１０１において、送電装置１０は、受電装置２０に対し、デバイスＩＤと電力の必要性の確認を行う。送電装置１０が受電装置２０からデバイスＩＤと電力を必要とする旨を受信すると、Ｓ１０２へ移行する。なお、Ｓ１０１からＳ１０２へ移行する期間も可変である。
Ｓ１０２において、受電装置２０は、送電装置１０のデータリクエストによるフレームのレスポンスやアクノリッジを送信することができる。なお、それぞれのレスポンスフレームの長さやアクノリッジフレームの長さは可変である。Ｓ１０２が終了すると、Ｓ１０３へ移行する。なお、Ｓ１０２からＳ１０３へ移行する期間も可変である。
Ｓ１０３において、送電装置１０は、受電装置２０へ電力を伝送する。Ｓ１０３において、受電装置２０は、送電装置１０からのリクエストフレームがなくても、フレームを送電装置１０へ送信することができる。

図５は、フレームフォーマットの一例を示す図である。前述したスーパーフレームにおいては、図６に示すようなフレームフォーマットのパケットを用いたデータ通信が実現される。このデータ通信により、無線給電を開始するために必要なデータの送受信が行われる。
フレームヘッダー３１０は、データ転送時の宛先等を示すものである。フレームヘッダー３１０は、ＩＤ３１１、フレームコントロール３１２、発信元アドレス３１３、行先アドレス３１４及びシーケンスナンバー３１５を含む。ＩＤ３１１は、無線給電システムでデータ通信を行うときに使われるＩＤである。

フレームコントロール３１２は、受電装置２０のデータ交換のための情報である。フレームコントロール３１２は、電力管理３１２０を含む。電力管理３１２０は、電力の必要性を確認するデータである。発信元アドレス３１３は、データ転送時における発信元のアドレスである。行先アドレス３１４は、データ転送時における行先のアドレスである。シーケンスナンバー３１５は、フレームの番号である。
フレームボディ３２０は、データ転送時のデータ本体の情報である。フレームボディ３２０は、ペイロード３２１及びフレームチェックシーケンス３２２を含む。ペイロード３２１は、データ本体である。ペイロード３２１には、例えば、デバイスＩＤ３２１０が割り当てられる。フレームチェックシーケンス３２２は、ペイロード３２１のエラーチェックを行うデータである。

図６は、スーパーフレームにおける送電装置１０と受電装置２０との間のデータ送受信処理を示すシーケンス図である。Ｓ２０１において、送電装置１０は、受電装置２０に対して、デバイスＩＤを要求するＩＤ要求（ＡＲＱ信号）を送信する。このとき、送電装置１０は、フレームフォーマットのＩＤ３１１を用いる。
次に、Ｓ２０２において、送電装置１０は、受電装置２０からデバイスＩＤ３２１０を含む応答情報（ＡＲＳ信号）を受信する。次に、Ｓ２０３において、送電装置１０は、受電装置２０に電力の必要性を確認する。具体的には、送電装置１０は、フレームフォーマットの電力管理３１２０に電力の必要性の有無を要求する情報を埋め込んで電力必要性情報要求を生成する。そして、送電装置１０は、生成した電力必要性情報要求をリクエストフレームとして送信する。

次に、Ｓ２０４において、受電装置２０は、電力を必要とする場合には、送電装置１０へ電力必要の通知を行う。具体的には、受電装置２０は、フレームフォーマットの電力管理３１２０に電力が必要であり受電を要求することを示す受電要求を埋め込んだ電力必要性情報を生成する。そして、受電装置２０は、生成した電力必要性情報をレスポンスフレームとして送電装置１０へ送信する。なお、受電装置２０は、電力を必要としない場合には、電力管理３１２０に電力不要であることを示す情報を埋め込み、又は電力管理３１２０に情報を空欄にして電力必要性情報を生成する。
また、Ｓ２０４において、受電装置２０は、電力不要な場合には、送電装置１０へ電力不要の通知を行う。具体的には、受電装置２０は、フレームフォーマットの電力管理３１２０を用いて、電力不要を示す電力必要性情報を生成し、電力必要性情報をレスポンスフレームとして送電装置１０へ送信する。そして、送電装置１０は、受電の必要性の応答結果（電力必要性情報）に基づいて、送電対象の受電装置２０を決定する。

次に、Ｓ２０５において、送電装置１０は、電力伝送の準備を行う。次に、Ｓ２０６において、送電装置１０は、受電装置２０に電力伝送を行う。次に、Ｓ２０７において、受電装置２０は、バッテリー２３７がフルになると、送電装置１０に対し、電力伝送終了通知を送信する。このとき、フレームフォーマットの電力管理３１２０が用いられる。以上で、１つのスーパーフレームが終了する。このように、送電装置１０と受電装置２０との間で、スーパーフレーム内においてデータ送受信処理を行うことにより、無線給電のためのデータ通信が実現される。

送電装置１０は、スーパーフレームを繰り返すことにより、スーパーフレーム内の関連付け期間Ｓ１０１、電力伝送準備期間Ｓ１０２及び電力伝送期間Ｓ１０３を繰り返す。このため、電力伝送に必要な電力伝送期間Ｓ１０３以外の関連付け期間Ｓ１０１及び電力伝送準備期間Ｓ１０２にかかる時間を削減することが、送電装置１０による送電処理全体の効率向上に有効である。特に、関連付け期間Ｓ１０１の最適化を図ることが、送電装置１０による電力伝送の効率向上に大きく寄与する。

以下、関連付け期間Ｓ１０１における詳細な処理について説明する。図７は、送電装置１０の１つの送信チャネルにおける送電処理のフローチャートである。なお、図７に示すＳ３０１〜Ｓ３１０の処理は、データ送受信処理（図６）のＳ２０１〜２０４の処理に対応する。また、図７に示すＳ３１１〜３１４の処理は、スーパーフレームにおける処理のＳ２０５〜Ｓ２０７の処理に対応する。
Ｓ３０１において、送電装置１０のＣＰＵ１１１は、デバイスＩＤ要求を無線送信部１２０から送信する。

次に、Ｓ３０２において、ＣＰＵ１１１は、受電装置２０からの応答待ち時間（ｔ１）を設定する。ここで、応答待ち時間は、第１の時間の一例である。Ｓ３０２において設定される応答待ち時間は予め設定された値であり、例えばＲＯＭ１１２又はＨＤＤ１１４等に格納されているものとする。Ｓ３０２において、ＣＰＵ１１１は、さらに内部に備える時間カウンターによりＩＤ要求を送信した送信タイミングからの経過時間の計測を開始する。
次に、Ｓ３０３において、ＣＰＵ１１１は、Ｓ３０１において送信したＩＤ要求に対する受電装置２０からの応答を待つ。受電装置２０から応答を受信した場合に、ＣＰＵ１１１は、処理をＳ３０４へ進める。応答を受信しない場合には、ＣＰＵ１１１は、処理をＳ３０５へ進める。

Ｓ３０４において、ＣＰＵ１１１は、応答の送信元の受電装置２０に対し、無線送信部１２０から電力必要性情報要求を送信する。ここで、電力必要性情報要求は、受電装置２０に対し受電要求の有無を問合せるための問合情報の一例である。また、Ｓ３０４は、送信処理の一例である。
なお、本実施形態においては、ＣＰＵ１１１がカウントする経過時間の開始のタイミングを、Ｓ３０２においてＩＤ要求を送信した送信タイミングとしたが、他の例としては、Ｓ３０４において電力必要性情報要求を送信した送電タイミングとしてもよい。

受電装置２０は、電力必要性情報要求を受信すると、電力必要性情報をレスポンスフレームとして送電装置１０に送信する。ここで、電力必要性情報には、受電要求と、バッテリー２３７の有無等の情報が含まれている。ここで、受電要求は、問合情報に対する応答情報の一例である。
ＣＰＵ１１１は、無線受信部１３０を介して、レスポンスフレームとしての電力必要性情報を受信する（受信処理）。ＣＰＵ１１１は、受信した電力必要性情報をデバイスＩＤに対応付けて、受電装置情報としてＲＡＭ１１３に格納する。ＣＰＵ１１１は、受電装置２０から受電要求を受信する度に、Ｓ３０４の処理を実行する。

次に、Ｓ３０５において、ＣＰＵ１１１は、受信した電力必要性情報の送信元の受電装置２０の台数である応答台数をカウントする。具体的には、ＣＰＵ１１１は、ＲＡＭ１１３内に格納された受電装置情報を読み出し、読み出した受電装置情報を参照し、受電要求を送信した受電装置２０の台数を応答台数としてカウントする（台数カウント処理）。ここで、応答台数は、受信状況の一例である。そして、ＣＰＵ１１１は、応答台数と、第１の台数閾値（ｘ１）とを比較する。ここで、第１の台数閾値は、予め設定された値であり、ＲＯＭ１１２等に格納されているものとする。本実施形態においては、第１の台数閾値が７台に設定されているものとする。
Ｓ３０５において、応答台数が第１の台数閾値（Ｘ１＝７台）よりも多い場合には、ＣＰＵ１１１は、応答台数が７台を超えたタイミングを終了タイミングと決定する（終了タイミング決定処理）。ここで、終了タイミングとは、応答待ち時間を終了するタイミングである。そして、ＣＰＵ１１１は、応答情報の応答待ちの状態を終了し、処理をＳ３１１へ進める。すなわち、ＣＰＵ１１１は、応答待ち時間の経過前に、応答待ちの状態を終了する。Ｓ３１１において、ＣＰＵ１１１は、関連付け期間の処理を終了し、電力伝送準備期間の処理へ移行する。
なお、電力伝送準備期間への移行後には、ＣＰＵ１１１は、デバイスＩＤを受信しないこととする。また他の例としては、ＣＰＵ１１１は、デバイスＩＤを受信するが、電力伝送の対象として扱わないこととしてもよい。

一方、Ｓ３０５において、応答台数が第１の台数閾値（ｘ１＝７台）以下である場合には、ＣＰＵ１１１は、処理をＳ３０６へ進め、関連付け期間の処理を継続する。Ｓ３０６において、ＣＰＵ１１１は、内部カウンターから経過時間を読み出し、設定されている応答待ち時間が経過したか否かを確認する。ＣＰＵ１１１は、応答待ち時間が経過するまで、Ｓ３０３〜Ｓ３０５の処理を繰り返し実行する。Ｓ３０６において、応答待ち時間が経過すると、ＣＰＵ１１１は、処理をＳ３０７へ進める。
Ｓ３０７において、ＣＰＵ１１１は、Ｓ３０５の処理と同様に、応答台数をカウントする。そして、ＣＰＵ１１１は、応答台数と、第２の台数閾値（ｙ１）とを比較する。ここで、第２の台数閾値は、第１の台数閾値に比べて小さい値であり、予め設定された値である。第２の台数閾値は、ＲＯＭ１１２等に格納されているものとする。本実施形態においては、第２の台数閾値が３台に設定されているものとする。

Ｓ３０７において、応答台数が第２の台数閾値（ｘ２＝３台）よりも多い場合には、ＣＰＵ１１１は、処理をＳ３１１へ進める。すなわち、Ｓ３０７において、ＣＰＵ１１１は、応答待ち時間が経過したタイミングを、応答待ち時間の終了タイミングと決定する（終了タイミング決定処理）。そして、ＣＰＵ１１１は、終了タイミングにおいて、応答待ちの状態を終了する。そして、Ｓ３１１において、ＣＰＵ１１１は、関連付け期間の処理を終了し、電力伝送準備期間へ移行する。すなわち、ＣＰＵ１１１は、終了タイミングの経過後に、送電開始を指示し、無線送信部１２０は、送電を開始する。
Ｓ３０７において、応答台数が第２の台数閾値（ｘ２＝３台）以下である場合には、ＣＰＵ１１１は、処理をＳ３０８へ進め、関連付け期間の処理を継続する。Ｓ３０８において、ＣＰＵ１１１は、応答待ち時間の延長を行うか否かを判断する。既に応答待ち時間を延長している場合には、ＣＰＵ１１１は、延長を行わないと判断し、処理をＳ３１０へ進める。応答待ち時間を延長していない場合には、ＣＰＵ１１１は、延長を行うと判断し、処理をＳ３０９へ進める。

Ｓ３０９において、ＣＰＵ１１１は、受電装置２０からの応答待ち時間を第２の時間「ｔ２」時間延長し、処理をＳ３０３へ進める。ここで、「ｔ２」時間は、予め設定された時間であり、ＲＯＭ１１２等に格納されているものとする。Ｓ３０９の処理が実行されることにより、以降の処理においては、Ｓ３０６において参照される応答待ち時間は、Ｓ３０２において設定された応答待ち時時間「ｔ１」と、Ｓ３０９において延長された時間「ｔ２」の合計値（ｔ１＋ｔ２）となる。ここで、「ｔ１＋ｔ２」は、第２の時間の一例である。また、Ｓ３０９の処理は、終了タイミング決定処理の一例である。
このように、応答待ち時間が延長された場合には、以降のＳ３０３からＳ３０７の処理においては、ＣＰＵ１１１は、「ｔ１＋ｔ２」時間を応答待ち時間とし、応答待ち時間内にカウントされた応答台数に基づいて、応答待ち時間の終了タイミングを決定する。

Ｓ３１０において、ＣＰＵ１１１は、受電要求を送信した受電装置２０、すなわち受電を希望する受電装置２０が存在するか否かを確認する。具体的には、ＣＰＵ１１１は、ＲＡＭ１１３に格納された受電装置情報を読み出し、受電要求を送信した受電装置２０の存在の有無を確認する。
Ｓ３１０において、受電を希望する受電装置２０が存在する場合には、ＣＰＵ１１１は、処理をＳ３１１へ進める。受電を希望する受電装置２０が存在しない場合には、送電対象が存在しないため、ＣＰＵ１１１は、処理を終了する。

Ｓ３１１において、ＣＰＵ１１１は、受電要求を送信した受電装置２０の中から、送電対象を選定する。そして、ＣＰＵ１１１は、選定した受電装置２０に対して、送電を割り当てることを示す割当結果を送信する。次に、Ｓ３１２において、ＣＰＵ１１１は、電力伝送準備を行う。具体的には、ＣＰＵ１１１は、送電対象の受電装置２０との間で電力伝送に必須の各種パラメータ設定を行う。電力伝送に必須の各種パラメータとしては、周波数帯、アンテナ、共振周波数等がある。
次に、Ｓ３１３において、ＣＰＵ１１１は、無線送信部１２０から送電対象の受電装置２０に対して電力を伝送する（送電処理）。次に、Ｓ３１４において、送電装置１０は受電装置２０から電力伝送終了通知を受信すると、電力伝送を終了する。なお、ＣＰＵ１１１は、電力伝送準備期間で設定した時間が経過した場合、一定時間以上の通信断が生じた場合、送電装置１０で送電に支障のある状況が発生した場合においても、電力伝送を終了するものとする。

以上のように、ＣＰＵ１１１は、応答待ち時間として設定する第１の時間内に受信した電力必要性情報から得られる応答台数に基づいて、応答待ち時間の終了タイミングを決定することができる。これにより、送電装置１０は、送電完了までに要する時間を短縮することができる。

図８は、受電装置２０の受電処理を示すフローチャートである。なお、図８に示すＳ４０１〜Ｓ４０５の処理は、スーパーフレームにおける処理（図６）のＳ２０１〜Ｓ２０５の処理に対応する。また、図８に示すＳ４０６〜Ｓ４０９の処理は、スーパーフレームにおける処理のＳ２０６〜Ｓ２０７の処理に対応する。
Ｓ４０１において、受電装置２０のＣＰＵ２１１は、無線受信部２３０で送電装置１０からデバイスＩＤ要求を受信する。そして、ＣＰＵ２１１は、フレームフォーマットのデバイスＩＤ３２１０を用いて、デバイスＩＤを無線送信部２２０から送電装置１０に通知する。

次に、Ｓ４０２において、ＣＰＵ２１１は、バッテリー２３７の状態、すなわちバッテリー２３７の残量を確認する。次に、Ｓ４０３において、ＣＰＵ２１１は、バッテリー２３７の状態に基づいて、受電要求を送信するか否かを判断する。具体的には、ＣＰＵ２１１は、バッテリー２３７の状態に基づいて、判定条件を満たすか否かを判断し、受電判定条件を満たす場合に、受電要求を送信すると判断する。
ここで、判定条件としては、例えば、特定の機能が稼働していることや、バッテリー２３７の残量がないこと、バッテリー２３７の残容量が全容量の５０％以下であることのいずれか、またはこれらの組み合わせが挙げられる。なお、判定条件は、ＵＩ２１５を用いてユーザが適宜変更することができるものとしてもよい。
また、判定処理は、上記に限定されるものではない。他の例としては、判定条件は、バッテリー２３７の温度、送電装置１０と受電装置２０の間の距離、送電装置１０と受電装置２０との位置関係に基づく条件であってもよい。

Ｓ４０３において、ＣＰＵ２１１は、受電要求を送信すると判定した場合には、処理をＳ４０５へ進める。Ｓ４０３において、ＣＰＵ２１１は、受電要求を送信しないと判定した場合には、処理をＳ４０４へ進める。Ｓ４０４において、ＣＰＵ２１１は、受電要求を行わないことを示す情報を電力管理３１２０に埋め込み、電力必要性情報としてのレスポンスフレームを生成する。そして、ＣＰＵ２１１は、生成した電力必要性情報を送電装置１０へ送信する。電力必要性情報には、さらにペイロード３２１（図５）に稼働機能が含まれ、バッテリー２３７の状態を示す情報が電力管理３１２０に含まれている。Ｓ４０４においては、受電要求を行わないため、ＣＰＵ１１１は、Ｓ４０４の処理の後、受電処理を終了する。
また、Ｓ４０５において、ＣＰＵ２１１は、受電要求を電力管理３１２０に埋め込み、電力必要性情報としてのレスポンスフレームを生成する。そして、ＣＰＵ２１１は、生成した電力必要性情報を送電装置１０へ送信する。なお、Ｓ４０５において生成される電力必要性情報の受電要求以外の構成は、Ｓ４０４において生成される電力必要性情報の構成と同様である。

Ｓ４０５において、受電要求を含むレスポンスフレームを送信した後、ＣＰＵ２１１は、処理をＳ４０６へ進める。Ｓ４０６において、ＣＰＵ２１１は、割当結果の受信を待つ。割当結果は、自装置が給電チャネルに割り当てられたこと、すなわち送電対象として選定されたことを示す情報である。Ｓ４０６において、割当結果を受信すると、ＣＰＵ２１１は、処理をＳ４０７へ進める。Ｓ４０６において、割当結果を受信しない場合には、ＣＰＵ２１１は、受電処理を終了する。
Ｓ４０７において、ＣＰＵ２１１は、電力伝送準備を行う。具体的には、ＣＰＵ２１１は、送電装置１０との間で電力伝送に関わる各種パラメータ設定を行う。電力伝送に必須の各種パラメータとしては、周波数帯、アンテナ、共振周波数等がある。次に、Ｓ４０８において、ＣＰＵ２１１は、送電装置１０から電力の伝送を受け、バッテリー２３７を充電する。次に、Ｓ４０９において、ＣＰＵ２１１は、バッテリー２３７への充電が完了すると、電力伝送終了通知を送電装置１０に送信し、電力伝送を終了する。なお、バッテリー２３７への充電の完了以外に、電力伝送準備期間で設定した時間の経過、または一定時間以上の通信断、送電装置１０で送電に支障が起きた場合等においても、ＣＰＵ２１１は、電力伝送を終了する。

以下、図９〜図１１を参照しつつ、送電処理（図７）について具体的に説明する。図９は、送電装置１０が、応答待ち時間（ｔ１）内に１台の受電装置２０から応答情報としての受電要求を受信した場合の、データ送受信処理を示す図である。図９に示すように、Ｓ２０１において、送電装置１０のＣＰＵ１１１は、ＩＤ要求を送信した後、応答待ち時間（ｔ１）を設定し、経過時間の計測を開始する。そして、ＣＰＵ１１１は、受電要求の受信を待つ。
図９に示す例においては、応答待ち時間（ｔ１）内に１台の受電装置２０から応答情報を受信する。したがって、応答台数（１台）は、第２の台数閾値（３台）以下なので、ＣＰＵ１１１は、Ｓ３０６〜Ｓ３０９の処理により応答待ち時間を「ｔ１」から「ｔ１＋ｔ２」に延長する。

さらに、図９に示す例においては、ＣＰＵ１１１は、延長後の応答待ち時間（ｔ１＋ｔ２）内に新たに受信要求を受信しない。このため、ＣＰＵ１１１は、Ｓ３０７〜Ｓ３１０の処理により、延長後の応答待ち時間の経過するタイミングを応答待ち時間の終了タイミングとして決定し、電力伝送準備に移行する。
このように、応答台数が第２の台数閾値以下である場合（本実施形態においては、応答台数が１〜３台の場合）には、応答待ち時間の終了タイミングは、時間「ｔ１＋ｔ２」の経過するタイミングとなる。

図１０は、送電装置１０が、応答待ち時間（ｔ１）内に５台の受電装置２０から応答情報を受信した場合の、データ送受信処理を示す図である。図１０において、Ｓ９０１〜Ｓ９０５の処理は、それぞれ送電装置１０と受電装置（１）〜受電装置（５）との間でのＳ２０１〜Ｓ２０４の処理である。
図１０に示す例においては、ＣＰＵ１１１は、応答待ち時間（ｔ１）内に、Ｓ９０１〜９０５の処理が完了し、受電装置（１）〜受電装置（５）それぞれから応答情報としての受電要求を受信する。すなわち、応答台数（５台）は、第１の台数閾値（７台）以下となる。したがって、ＣＰＵ１１１は、Ｓ３０６において、応答待ち時間（ｔ１）の経過するタイミングを終了タイミングとして決定し、応答待ち時間の延長を行わずに、電力伝送準備に移行する。
このように、応答台数が第１の台数閾値以下であって、かつ第２の台数閾値よりも多い場合（本実施形態においては、応答台数が４〜７台の場合）には、応答待ち時間の終了タイミングは、時間「ｔ１」の経過するタイミングとなる。

図１１は、送電装置１０が、応答待ち時間（ｔ１）内に８台の受電装置２０から応答情報を受信した場合の、データ送受信処理における処理を示す図である。図１１に示す例においては、ＣＰＵ１１１は、応答待ち時間（ｔ１）が経過する前に、受電装置（１）〜受電装置（８）それぞれから応答情報を受信する。すなわち、第１の台数閾値（７台）よりも多い応答台数が得られる。したがって、ＣＰＵ１１１は、Ｓ３０５の処理において、応答台数が第１の台数閾値を超えたタイミングを終了タイミングとして決定する。そして、ＣＰＵ１１１は、応答待ち時間（ｔ１）の経過を待たずに応答待ちの状態を終了し、電力伝送準備に移行する。
このように、応答台数が第１の台数閾値よりも多い場合（本実施形態においては、応答台数が８台以上の場合）には、応答待ち時間の終了タイミングは、応答台数が第１の台数閾値を超えたタイミングとなる。

図１２は、応答台数と、応答待ち時間との関係を説明するための図である。このように、応答台数が０〜３台の場合には、応答待ち時間は「ｔ１＋ｔ２」時間となる。応答台数が４〜７台の場合には、応答待ち時間は「ｔ１」時間となる。応答台数が８台以上の場合には、応答待ち時間は「ｔ３」（＜ｔ１）時間となる。
このように、第１の実施形態にかかる送電装置１０は、スーパーフレーム内において送電対象として想定している台数を基準として第１の台数閾値及び第２の台数閾値を定めておくこととする。そして、送電装置１０は、応答台数に応じて、応答待ち時間の終了タイミングを決定する。このため、送電装置１０は、関連付け期間の長さを最適化し、送電完了までに要する時間を短縮することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態にかかる無線給電システムについて説明する。第２の実施形態にかかる送電装置１０は、応答台数にかえて、受電要求の送信元の受電装置２０の必要電力量に基づいて、応答待ち時間の終了タイミングを決定する。必要電力量とは、各受電装置２０が必要とする電力量であり、各受電装置２０が要求する電力量である。必要電力量は、例えばＣＰＵ２１１がバッテリー２３７の状態等に基づいて決定する。
図１３は、第２の実施形態における送電処理を示すフローチャートである。以下、第１の実施形態における送電処理と異なる処理について説明する。Ｓ３２４において、送電装置１０のＣＰＵ１１１は、ＩＤ要求に対する応答の送信元の受電装置２０に対し、電力を必要とするか否かのレスポンスを要求するとともに、必要電力量をレスポンスとして要求する電力必要性情報要求を送信する。
これに対応し、受電装置２０は、Ｓ４０５（図８）において、受電要求等の他、必要電力量を含む電力必要性情報を送信する。そして、ＣＰＵ１１１は、必要電力量を含む電力必要性情報（レスポンスフレーム）を受信する。そして、ＣＰＵ１１１は、受信した電力必要性情報をデバイスＩＤと関連づけてＲＡＭ１１３に受電装置情報として格納する。

次に、Ｓ３２５において、ＣＰＵ１１１は、電力必要性情報に含まれる必要電力量の合計値を算出する。具体的には、ＣＰＵ１１１は、ＲＡＭ１１３内に格納された受電装置情報を読み出し、読み出した受電装置情報を参照し、受電要求を送信した受電装置２０の必要電力量を積算し、送電装置１０が送電する送電電力量の合計値を得る（算出処理）。
そして、ＣＰＵ１１１は、合計値と、第１の電力閾値（ｘ２）とを比較する。ここで、第１の電力閾値は、予め設定された値であり、ＲＯＭ１１２等に格納されているものとする。本実施形態においては、第１の電力閾値が１０００ｍＷ／分に設定されているものとする。

Ｓ３２５において、合計値が第１の電力閾値（ｘ２＝１０００ｍＷ／分）よりも大きい場合には、ＣＰＵ１１１は、合計値が１０００ｍＷ／分を超えたタイミングを終了タイミングと決定する（終了タイミング決定処理）。Ｓ３２５において、合計値が第１の電力閾値以下である場合には、ＣＰＵ１１１は、処理をＳ３０６へ進める。
また、Ｓ３０６において、応答待ち時間が経過すると、Ｓ３２７において、ＣＰＵ１１１は、Ｓ３２５の処理と同様に、合計値を算出する。そして、ＣＰＵ１１１は、合計値と第２の電力閾値（ｙ２）とを比較する。ここで、第２の電力閾値は、第１の電力閾値に比べて小さい値であり、予め設定された値である。第２の電力閾値は、ＲＯＭ１１２等に格納されているものとする。本実施形態においては、第２の電力閾値が５００ｍＷ／分に設定されているものとする。

Ｓ３２７において、合計値が第２の電力閾値（ｙ２＝５００ｍＷ／分）よりも大きい場合には、ＣＰＵ１１１は、処理をＳ３１１へ進める。すなわち、Ｓ３２７において、ＣＰＵ１１１は、応答時間が経過したタイミングを、応答待ち時間の終了タイミングと決定する（終了タイミング決定処理）。そして、ＣＰＵ１１１は、終了タイミングにおいて、応答待ちの状態を終了する。Ｓ３２７において、合計値が第２の電力閾値以下である場合には、ＣＰＵ１１１は、処理をＳ３０８へ進め、関連付け期間の処理を継続する。
以上のように、ＣＰＵ１１１は、第１の時間（ｔ１）内に受信した電力必要性情報に含まれる必要電力量に基づいて、応答待ち時間の終了タイミングを決定することができる。これにより、送電装置１０は、送電完了までに要する時間を短縮することができる。

図１４は、受電要求の送信元の受電装置２０の必要電力量と、応答待ち時間の関係を示す図である。送電装置１０は、７台の受電装置２０から受電要求を含む電力必要性情報を受信したとする。図１４に示すように、受電装置（１）の必要電力量を１００ｍＷ／分とする。また、受電装置（２）〜受電装置（７）の必要電力量を、それぞれ、２００ｍＷ／分、１００ｍＷ／分、２００ｍＷ／分、１００ｍＷ／分、２００ｍＷ／分、３００ｍＷ／分とする。
また、送電処理（図１３）における応答待ち時間の判断基準となるのは、以下３つの場合である。すなわち、第２の電力閾値（５００ｍＷ／分）以下の場合と、第２の電力閾値（５００ｍＷ／分）より大きく第１の電力閾値（１０００ｍＷ／分）以下の場合と、第１の電力閾値（１０００ｍＷ／分）より大きい場合である。

合計値が第２の電力閾値（５００ｍＷ／分）以下の場合には、応答待ち時間は延長され、トータルの応答待ち時間は「ｔ１＋ｔ２」となる。合計値が第２の電力閾値（５００ｍＷ／分）より大きく、かつ第１の電力閾値（１０００ｍＷ／分）以下の場合には、応答待ち時間は「ｔ１」となる。合計値が第１の電力閾値（１０００ｍＷ／分）より大きい場合には、合計値が１０００ｍＷ／分を超えたタイミングで応答待ち時間が終了となる。すなわち、この場合には、応答待ち時間は「ｔ１」以下となる。

送電装置１０が、応答待ち時間（ｔ１）内に図１４に示す要求電力を示す受電装置（１）〜受電装置（３）から、この順に受電要求を含む電力必要性情報を受信したとする。この場合には、受電装置（３）から電力必要性情報を受信した時点での合計値（４００ｍＷ／分）は、第２の電力閾値（５００ｍＷ／分）以下の値である。
このため、ＣＰＵ１１１は、受電装置（３）から電力必要性情報の受信後にＳ３０８（図１３）において、応答待ち時間を「ｔ２」時間延長する。これにより、応答待ち時間は「ｔ１＋ｔ２」となる。

また、送電装置１０が、応答待ち時間（ｔ１）内に、受電装置（１）〜受電装置（６）から、この順に電力必要性情報を受信したとする。この場合には、受電装置（４）から電力必要性情報を受信した時点での合計値は６００ｍＷ／分であり、受電装置（６）から電力必要性情報を受信した時点での合計値は９００ｍＷ／分である。すなわち、受電装置（４）から電力必要性情報を受信した時点以降の合計値は、第２の電力閾値（５００ｍＷ／分）より大きく第１の電力閾値（１０００ｍＷ／分）以下の値である。
したがって、ＣＰＵ１１１は、応答待ち時間（ｔ１）を延長することなく、「ｔ１」時間の経過タイミングを応答待ち時間の終了タイミングと決定する。

また、送電装置１０が、応答待ち時間（ｔ１）内に、受電装置（１）〜受電装置（７）から、この順に電力必要性情報を受信したとする。この場合には、受電装置（７）から電力必要性情報を受信した時点での合計値（１２００ｍＷ／分）は、第１の電力閾値（１０００ｍＷ／分）より大きい値である。
したがって、ＣＰＵ１１１は、受電装置（７）から受電必要性情報を受信し、Ｓ３２５（図１３）において、応答待ち時間（ｔ１）が経過する前に、応答待ち時間を終了する。

このように、第２の実施形態にかかる送電装置１０は、スーパーフレーム内において送電することを想定している単位時間当たりの送電電力量を判断基準として応答待ち時間を決定する。これにより、関連付け期間の長さを最適化、送電完了までに要する時間を短縮することができる。このように、第２の実施形態にかかる送電装置１０は、受電装置２０から受信した応答情報に含まれる必要電力量の受信状況に基づいて、応答待ち時間の終了タイミングを決定することができる。

＜その他の実施形態＞
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

以上、上述した各実施形態によれば、送電装置から受電要求の受信を受け付ける待ち時間を適切に管理することにより、送電完了までに要する時間を短縮することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

Claims (12)

1. 複数の受電装置に対し、受電要求の有無を問い合わせる問合情報を送信する送信手段と、
   前記受電装置から、前記問合情報に対する応答情報を受信する受信手段と、
   前記問合情報を送信した送信タイミングから第１の時間内の前記応答情報の受信状況に基づいて、前記受信手段が前記応答情報の受信を待つ応答待ち時間を終了させる終了タイミングを決定する終了タイミング決定手段と、
   前記終了タイミングの経過後に、送電を開始する送電手段と
   を有することを特徴とする送電装置。
2. 前記応答情報の送信元の前記受電装置の台数をカウントする台数カウント手段をさらに有し、
   前記終了タイミング決定手段は、前記第１の時間の経過前にカウントされた前記台数に基づいて、前記終了タイミングを決定することを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
3. 前記終了タイミング決定手段は、前記第１の時間の経過前にカウントされた前記台数が、第１の台数閾値より多い場合に、前記台数が前記第１の台数閾値よりも多くなるタイミングを前記終了タイミングとして決定することを特徴とする請求項２に記載の送電装置。
4. 前記終了タイミング決定手段は、前記第１の時間が経過したタイミングにおいてカウントされた前記台数が前記第１の台数閾値以下であって、かつ前記第１の台数閾値に比べて小さい第２の台数閾値よりも多い場合に、前記第１の時間が経過したタイミングを前記終了タイミングとして決定することを特徴とする請求項３に記載の送電装置。
5. 前記終了タイミング決定手段は、前記第１の時間が経過したタイミングにおいてカウントされた前記台数が前記第２の台数閾値以下である場合に、前記第１の時間に比べて長い第２の時間の経過前にカウントされた前記台数に基づいて、前記終了タイミングを決定することを特徴とする請求項４に記載の送電装置。
6. 前記受信手段は、前記受電装置の必要電力量を含む前記応答情報を受信し、
   前記終了タイミング決定手段は、前記必要電力量に基づいて、前記終了タイミングを決定することを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
7. 前記受信手段が複数の応答情報を受信した場合に、各応答情報に含まれる前記必要電力量の合計値を算出する算出手段をさらに有し、
   前記終了タイミング決定手段は、前記第１の時間の経過前に算出された前記合計値に基づいて、前記終了タイミングを決定することを特徴とする請求項６に記載の送電装置。
8. 前記終了タイミング決定手段は、前記第１の時間の経過前に算出された前記合計値が第１の電力閾値よりも大きい場合に、前記合計値が前記第１の電力閾値よりも大きくなるタイミングを前記終了タイミングとして決定することを特徴とする請求項７に記載の送電装置。
9. 前記終了タイミング決定手段は、前記第１の時間が経過したタイミングにおいて算出された前記合計値が前記第１の電力閾値以下あって、かつ前記第１の電力閾値に比べて小さい第２の電力閾値よりも大きい場合に、前記第１の時間が経過したタイミングを前記終了タイミングとして決定することを特徴とする請求項８に記載の送電装置。
10. 前記終了タイミング決定手段は、前記第１の時間が経過したタイミングにおいて算出された前記合計値が前記第２の電力閾値以下である場合に、前記第１の時間に比べて長い第２の時間の経過前に算出された前記合計値に基づいて、前記終了タイミングを決定することを特徴とする請求項９に記載の送電装置。
11. 送電装置が実行する送電方法であって、
    複数の受電装置に対し、受電要求の有無を問い合わせる問合情報を送信する送信ステップと、
    前記受電装置から、前記問合情報に対する応答情報を受信する受信ステップと、
    前記問合情報を送信した送信タイミングから第１の時間内の前記応答情報の受信状況に基づいて、前記応答情報の受信を待つ応答待ち時間を終了させる終了タイミングを決定する終了タイミング決定ステップと、
    前記終了タイミングの経過後に、送電を開始する送電ステップと
    を含むことを特徴とする送電方法。
12. コンピュータを、
    複数の受電装置に対し、受電要求の有無を問い合わせる問合情報を送信する送信手段と、
    前記受電装置から、前記問合情報に対する応答情報を受信する受信手段と、
    前記問合情報を送信した送信タイミングから第１の時間内の前記応答情報の受信状況に基づいて、前記受信手段が前記応答情報の受信を待つ応答待ち時間を終了させる終了タイミングを決定する終了タイミング決定手段と、
    前記終了タイミングの経過後に、送電を開始させる送電処理手段と
    して機能させるためのプログラム。

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