(57)【要約】【課題】  従来の無線充電においては、余剰な電力による発熱の問題があった。【解決手段】  給電装置から給電される電力を無線で受電する受電手段と、前記給電装置から受電した電力を用いて、前記受電装置に接続された電池を充電する手段と、前記給電装置から受電した電力のうち、余剰電力を消費する手段と、前記給電装置と無線通信する無線通信手段と、前記余剰電力の量を測定する測定手段とを備え、前記測定手段により測定した前記余剰電力の量を前記無線通信手段により前記給電装置に送信することを特徴とする受電装置。【選択図】  図３
2018011485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電装置であって、
給電装置から給電される電力を無線で受電する受電手段と、
前記給電装置から受電した電力を用いて、前記受電装置に接続された電池を充電する手段と、
前記給電装置から受電した電力のうち、余剰電力を消費する消費手段と、
前記給電装置と無線通信する無線通信手段と、
前記余剰電力の量を測定する測定手段とを備え、
前記測定手段により測定した前記余剰電力の量を前記無線通信手段により前記給電装置に送信することを特徴とする受電装置。
【請求項２】
前記給電装置から電力を供給される期間と、前記給電装置と通信する期間は、排他されることを特徴とする請求項１に記載の受電装置。
【請求項３】
アンテナを更に有し、
前記受電手段と、前記無線通信手段は、前記アンテナを共用することを特徴とする請求項１又は２に記載の受電装置。
【請求項４】
前記消費手段は、前記余剰電力を熱として消費することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の受電装置。
【請求項５】
受電装置の制御方法であって、
給電装置から給電される電力を無線で受電する受電ステップと、
前記給電装置から受電した電力を用いて、前記受電装置に接続された電池を充電するステップと、
前記給電装置から受電した電力のうち、余剰電力を消費するステップと、
前記給電装置と無線通信する無線通信ステップと、
前記余剰電力の量を測定する測定ステップと、
前記測定ステップで測定した前記余剰電力の量を前記給電装置に送信するステップとを有する受電装置の制御方法。
【請求項６】
コンピュータを、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の受電装置の各手段として機能させるための、コンピュータが読み取り可能なプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給電装置から無線で受電することができる受電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コネクタで接続することなく無線により電力を供給する給電装置と、給電装置から無線により供給される電力を受け取る電子機器とを含む給電システムが知られている。このような給電システムにおいて、給電装置から供給される電力を用いて、電池の充電を行う電子機器が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−３９２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、無線で電力を受電する装置においては、回路に過剰な電力が入力されないようにするために、余剰な電力を消費するための回路が搭載される。しかしながら、このような回路で消費される電力は、熱に変換されるため、受電装置が熱くなってしまうという問題があった。
【０００５】
このような課題に鑑み、本発明は、受電装置の余剰電力に基づく発熱を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を実現するために本発明の受電装置は、給電装置から給電される電力を無線で受電する受電手段と、前記給電装置から受電した電力を用いて、前記受電装置に接続された電池を充電する手段と、前記給電装置から受電した電力のうち、余剰電力を消費する手段と、前記給電装置と無線通信する無線通信手段と、前記余剰電力の量を測定する測定手段とを備え、前記測定手段により測定した前記余剰電力の量を前記無線通信手段により前記給電装置に送信することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、受電装置の余剰電力に基づく発熱を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第一の実施形態のシステムを示すブロック図
【図２】第一の実施形態の無線電力給電システムの電力給電及び受電タイムチャート
【図３】第一の実施形態の受電装置１及び給電装置１００のフローチャート
【図４】第一の実施形態の給電電力、受電電力及び余剰電力タイムチャート
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜第一の実施形態＞
以下、添付の図面に示す実施の形態により、更の詳細に本発明について説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施の形態を示すブロック図である。
【００１１】
図１において、１００は、無線にて電力を給電する無線電力給電装置（以下、給電装置１００とする）である。
【００１２】
１は、給電装置１００から給電された電力を受電して動作することが可能な無線電力受電装置（以下、受電装置１とする）である。
【００１３】
本実施形態に係る電力給電システムは、給電装置１００と受電装置１で構成される。給電装置１００は、受電装置１に無線で電力を給電する。磁場共鳴方式の無線電力給電装置の形態としては、卓上タイプや壁掛けタイプ等がある。
【００１４】
１１０は、給電装置１００から受電装置１に無線で電力を給電する給電アンテナである（以下、給電アンテナ１１０とする）。給電アンテナ１１０は、様々なアンテナ方式で対応することが可能であるが、ここではその一例として、磁気ループアンテナとする。
【００１５】
給電装置１００は、後述する受電装置１と同様に整合回路、変復調回路等を備えた装置であるが、受電装置１と同じである為詳細説明を省略する。さらに、給電装置１００が動作するための電源は、電池などの有限な電源であっても商用電源のような常時供給可能な電源であっても動作可能である。
【００１６】
受電装置１は、給電装置１００から無線で電力を受電し、受電した電力で受電装置１の動作や電池２０を充電することが可能な装置である。
【００１７】
１０は、受電装置１が給電装置１００から給電された電力を受電するための受電アンテナである（以下、受電アンテナ１０とする）。受電アンテナ１０は、様々なアンテナ方式で対応することが可能であるが、ここではその一例として、磁気ループアンテナとする。
【００１８】
さらに、受電アンテナ１０と給電アンテナ１１０との間で、給電装置１００と受電装置１は、電力だけでなく、ＮＦＣ通信を用いてコマンドなどのデータを双方向で通信（以下、コマンド通信とする）することが可能である。すなわち、本実施形態の受電装置は、受電アンテナ１０を、受電と通信に、共用する。このコマンド通信は、装置を識別するための情報や認証データ、コマンドによって指示される動作を示すコマンドコード、給電装置１００や受電装置１の動作状態を示す値などである。
【００１９】
１２は、整合回路である。無線で給電している電力減衰を抑えるため回路インピーダンス整合をとる回路である（以下、整合回路１２とする）。
【００２０】
１３は、整流平滑回路である。受電アンテナ１０で無線で受電した電力を直流電圧に変換する回路である（以下、整流平滑回路１３とする）。１４は、受電装置１内にあるマイクロプロセッサである（以下、マイコン１４とする）。マイコン１４は、本体負荷１９の動作を制御して受電装置１の動作モードを決定したり、各部を制御するためのブロックである。
【００２１】
１１は、受電装置１が給電装置１００とコマンド通信をするための送受信回路である（以下、送受信回路１１とする）。マイコン１４が、送受信回路１１を制御することで、給電装置１００とコマンド通信することが可能である。
【００２２】
一方、給電装置１００内の送受信回路とマイコンに相当するブロックを説明する。１１１は、給電装置１００が受電装置１と通信をするための送受信回路である（以下、送受信回路１１１とする）。送受信回路１１１は、マイコン１１４が制御することで、受電装置１と通信することが可能である。１１４は、給電装置１００内にあるマイクロプロセッサである（以下、マイコン１１４とする）。マイコン１１４は、給電装置１００の動作モード制御したり、各部を制御するためのブロックである。
【００２３】
次に受電装置１内のブロックの説明の続きを行う。
【００２４】
１５は、メモリである。マイコン１４が動作するための制御プログラムや各種の設定データを記憶や保存しておく記録媒体である（以下、メモリ１５とする）。１６は、ＤＣ／ＤＣコンバータである。降圧回路・昇圧回路・昇降圧回路を用いて、入力された直流電圧を所望の電圧へ変換する回路である。変換された電圧は、マイコン１４をはじめとする受電装置１の各回路に供給される動作電源となる。（以下、ＤＣ／ＤＣコンバーター１６とする）。１７は、電池２０を充電または電池２０に蓄積されている電力を放電するための充放電制御回路である。この回路は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６から供給された電力を電池２０を充電するために直流電圧、電流に変換する。一方、電池２０に蓄積されている電力を放電するために充電経路と放電経路を切り替える回路である。そして、マイコン１４が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６及び充放電制御回路１７の動作を制御する。１９は、本体負荷である。ＤＣ／ＤＣコンバータで変換された電圧を受けて動作するブロックである。以下で説明する状態遷移による消費電力の変化は、この本体負荷の動作状態が変わることで発生する。２０は、受電装置１を駆動する直流電圧を供給する電池である。リチウムイオン電池のような充放電可能な２次電池を表す（以下、電池２０とする）。
【００２５】
電池２０からの電力は、マイコン１４が充放電電制御回路１７及びＤＣ／ＤＣコンバーター１６を制御し、本体負荷１９に供給する。
【００２６】
一方、受電装置１が受電した電力は、マイコン１４が整合回路１２、整流平滑回路１３、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を制御し、本体負荷１９に供給される。さらにマイコン１４が、充放電制御回路１７を制御し、電池２０と本体負荷１９に供給される電力を切り替える。
【００２７】
１８は、電力消費回路である。整流平滑回路１３より供給された電力のうち本体負荷１９や電池２０で消費しない電力を熱に変換する為の回路である。電力を熱として消費する回路の一例として、ツェナーダイオードとする。
【００２８】
３１は、ユーザー操作を受け付ける操作ＫＥＹである（以下、操作ＫＥＹ３１とする）。操作ＫＥＹ３１によるユーザ操作を受け付け、操作に応じた制御信号を生成し、マイコン１４で処理される。例えば、操作ＫＥＹ３１は、ユーザ操作を受け付ける入力デバイスとして、スイッチやキーボードといった入力デバイスや、マウスやタッチパネルといったポインティングデバイスなどを指す。また、赤外線リモコンなどの遠隔操作可能なものも含む。なお、タッチパネルは、例えば平面的に構成された入力部に対して接触された位置に応じた座標情報が出力されるようにした入力デバイスである。これにより、受電装置１に対し、ユーザ操作に応じた動作を行わせることが出来る。
【００２９】
３０は、表示装置である。受電装置１の状態を表示したり、操作ＫＥＹ３１を用いて、ユーザーから入力された操作を表示するためのものである。
【００３０】
表示装置３０及び操作ＫＥＹ３１により操作されると、マイコン１４が処理を行い、本体負荷１９などを制御して受電装置１の動作モードが遷移する。受電装置１の動作モードが遷移すると受電装置動作電力が変化する。マイコン１４がプログラムに従い生成したＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）などの表示データに基づき、表示装置３０に対して表示させるための表示信号を出力する。なお、操作ＫＥＹ３１としてタッチパネルを用いる場合、操作ＫＥＹ３０と表示装置３０とを一体的に構成することができる。例えば、タッチパネルを表示装置３０の表示を妨げないように構成し、表示装置３０の表示面の上層に取り付ける。そして、タッチパネルにおける入力座標と、表示装置３０上の表示座標とを対応付ける。これにより、恰もユーザが表示装置３０上に表示された画面を直接的に操作可能であるかのようなＧＵＩを構成することができる。
【００３１】
＜給電動作＞
図２は、給電装置１００の給電電力および受電装置１の受電電力のタイムチャートの一例である。
【００３２】
図２において、給電装置１００から給電された電力を受電装置１が受電している時のコマンド通信している時間をＴ（以下、通信時間Ｔ）とする。また、前記通信時間Ｔが繰り返し実行される周期をＮ（以下、通信周期Ｎ）とする。
【００３３】
図２で示すように、給電装置１００と受電装置１とで、コマンド通信していない場合には、給電装置１００からの電力は、受電装置１の受電能力に応じた電力で給電する（図中Ｍ）。
【００３４】
一方、給電装置１００と受電装置１とで、通信時間Ｔにおいては、給電装置１００からの電力は、受電装置１の受電能力に応じた電力より低下した電力で給電する（図中Ｔ）。
【００３５】
図中Ｔの給電電力は、どのような電子機器に対しても給電装置１００が、コマンド通信でき、かつ受電装置１がコマンド通信とマイコン１４にてコマンド通信の為の処理などができる必要最小限の電力であればよい。さらにマイコン１４は、通信時間Ｔ、通信周期Ｎより給電装置１００が給電している期間を特定することが可能でありすることが可能でありこの期間をＭ（以下、給電期間Ｍ）とする。
【００３６】
図２に示すように、給電装置１００から給電する給電電力は、コマンド通信時の電力とコマンド非通信時の電力を周期的に繰り返し変化する。この動作は、給電装置１００のマイコン１１４によって制御されている。
【００３７】
また、受電装置１で受電する受電電力も、図２に示されるように給電装置１００からの給電電力に合わせて周期的に繰り返し変化する。
【００３８】
＜各装置のフローチャート＞
図３は、本発明の実施形態を示す各装置のフローチャートである。以下、図３のフローチャートを用いて、第一の実施形態の受電装置１が、給電装置１００からの給電電力を充電し受電装置に接続された電池２０を充電する場合について、受電装置と給電装置それぞれにおける動作を説明する。
【００３９】
まず、受電装置１の動作から説明する。
【００４０】
ステップＳ１０１において、受電装置１のマイコン１４は、給電装置１００を検出したか否かを判断する。具体的には、受電装置１が給電装置１００から供給された電力を受電し、その受電した電力で給電装置１００とのコマンド通信を行う。そして、マイコン１４とマイコン１１４は、コマンド通信により受信したデータで、機器の認証確認する処理を行うことによって給電装置１００を検出する。
【００４１】
受電装置１のマイコン１４は、給電装置１００から受電した電力を用いて、給電装置１００のマイコン１１４とコマンド通信を一定周期毎にする処理を行う。なお、コマンド通信中は、充電できるレベルの電力を受電しない。すなわちコマンド通信と受電は排他的に行われる。マイコン１４が、認証ＮＧと判断した場合には（Ｓ１０１で「ＮＯ」）、ステップＳ１０１の処理を繰り返す。また、図３には図示していないが、受電装置１で受電する受電電力が一定電力以下や、コマンド通信ができない場合も（判断が「ＮＯ」とする）、ステップＳ１０１の処理を繰り返す。
【００４２】
一方、ステップＳ１０１において、マイコン１４とマイコン１１４が、認証ＯＫと判断した場合（判断が「ＹＥＳ」）は、ステップＳ１０２に移行する。
【００４３】
ステップＳ１０２において、マイコン１４は、受電装置１が接続された電池２０を充電する条件を満足しているか否かを判断する処理を行う。具体的には、マイコン１４は、電池２０を充電するために必要な受電装置１の充電電力（以下、充電電力Ｃとする）を算出する処理を行う。例えば、リチウムイオン電池を充電するための充電電力Ｃの算出は、充電電圧と充電電流より算出する処理を行う。なお、マイコン１４は、算出した充電電力Ｃを給電電力の初期値として、給電装置１００に送信してもよい。
【００４４】
ステップＳ１０２において、マイコン１４が、電池２０を充電する条件を満足していないと判断した場合には（判断が「ＮＯ」）、ステップＳ１０３に移行する。ステップＳ１０３において、マイコン１４は、受電装置１に接続された電池２０を充電する処理を停止しステップＳ１０１に移行する。
【００４５】
一方、ステップＳ１０２において、マイコン１４が、電池２０を充電する条件を満足している判断した場合には（判断が「ＹＥＳ」）、電池２０を充電するための処理ステップＳ１０４に移行する。
【００４６】
ステップＳ１０４において、マイコン１４は、給電装置１００からの給電電力を受電したか否かを判断する。具体的には、受電装置１で受電した電圧と電流から電力を算出し判断する。ステップＳ１０４において、マイコン１４が、給電装置１００からの給電電力を受電していない判断した場合には（判断が「ＮＯ」）、ステップＳ１０１に移行する。ステップＳ１０４において、マイコン１４が、給電装置１００からの給電電力を受電している判断した場合には（判断が「ＹＥＳ」）、ステップＳ１０５に移行する。
【００４７】
ステップＳ１０５において、マイコン１４は、受電用アンテナ１０で受電した電力を整合回路１２、ＤＣ／ＤＣコンバーター１６、充放電制御回路１７を制御して、電池２０の充電を開始しステップＳ１０６に移行する。
【００４８】
ステップＳ１０６において、受電装置１のマイコン１４は、受電した電力のうち、電池２０を充電したり本体負荷１９で使用する電力を除く、使用しない電力（すなわち余剰電力）を測定する処理を行う。これは、マイコン１４が、使用しない電力を熱に変換して消費するための電力消費回路１８で消費する電力を測定することである。例えば、マイコン１４が、電力消費回路１８に印加される電圧と流れる電流を測定し算出する。または、受電した電力と電池２０を充電したり本体負荷１９で使用しない電力から算出してもよい。さらにマイコン１４は、給電装置１００が電力を給電している給電期間Ｍで余剰電力の測定を行い終了しステップＳ１０７に移行する。
【００４９】
ステップＳ１０７において、受電装置１のマイコン１４は、コマンド通信を利用しコマンド通信区間に送受信回路１１を制御して、ステップＳ１０６で測定した余剰電力を給電装置１００のマイコン１１４に送信する処理を行いステップＳ１０１に移行する。
【００５０】
次に、給電装置１００の動作について説明する。
【００５１】
給電装置１００のマイコン１１４は、給電アンテナ１１０を介して一定周期で受電装置１が無線通信によって、コマンド通信するためだけの電力給電する処理を行う。この電力給電により、給電装置１００のマイコン１１４は、受電装置１のマイコン１４と無線通信手段によりコマンド通信を一定周期毎に行うことが可能である。
【００５２】
ステップＳ２０１において、給電装置１００は、受電装置１を検出したか否かを判断する。
【００５３】
これは、受電装置１が給電装置１００から供給された電力を受電し受電した電力で、給電装置１００とのコマンド通信する処理を行う。給電装置１００のマイコン１１４は、受電装置１からコマンド通信により受信したデータで、機器の認証確認する処理を行う。
【００５４】
マイコン１１４が、認証ＮＧと判断した場合には（判断が「ＮＯ」）、ステップＳ２００に移行する。マイコン１１４が、認証ＯＫと判断した場合（判断が「ＹＥＳ」）は、ステップＳ２０２に移行する。ステップＳ２０２において、マイコン１１４は、受電装置１が給電条件を満足しているか否かを判断する処理を行う。マイコン１１４が、給電条件を満足していない判断した場合には（判断が「ＮＯ」）、ステップＳ２００に移行する。マイコン１１４が、認証ＯＫと判断した場合（判断が「ＹＥＳ」）は、ステップＳ２０３に移行する。ステップＳ２０３において、給電装置１００のマイコン１１４は、コマンド通信をするための電力給電を行っていない時間において、一定周期で電力を給電しステップＳ２０４に移行する。
【００５５】
ステップＳ２０４において、給電装置１００のマイコン１１４は、受電装置１からコマンド通信でデータを受信したか否かを確認する処理を行う。マイコン１１４が、受電装置１からのデータを受信していないと判断した場合には（判断が「ＮＯ」）、ステップＳ２０５に移行する。ステップＳ２０５において、給電装置１００のマイコン１１４は、コマンド通信をするための電力給電を行っていない時間において、一定周期で電力を給電を停止する処理を行いステップＳ２００に移行する。マイコン１１４が、受電装置１からのデータを受信したと判断した場合（判断が「ＹＥＳ」）は、ステップＳ２０６に移行する。
【００５６】
ステップＳ２０６において、給電装置１００のマイコン１１４は、受信したデータから受電装置１の余剰電力データを確認・判断する処理を行う。ここで、マイコン１１４が行う判断とは、余剰電力が、任意の閾値より大きいか否かを判断することである。以下、余剰電力を余剰電力Ｐｙｏｊｏｕとして説明する。
【００５７】
マイコン１１４が、余剰電力Ｐｙｏｊｏｕ＞α（αは、０ではない任意の値）でないと判断した場合には（判断が「ＮＯ」）、ステップＳ２０７に移行する。
【００５８】
ステップＳ２０７において、給電装置１００のマイコン１１４は、受電装置１が受電する余剰電力Ｐｙｏｊｏｕが、α＜Ｐｙｏｊｏｕ≦β（βは、αより大きい任意の値）になるように給電する電力を制御する処理を行いステップＳ２０１に移行する。例えば、マイコン１１４が給電装置１００から給電する電力を、マイコン１１４でＰｙｏｊｏｕ−αの計算処理を行い算出された値に応じて電力量を増加する制御を行う。マイコン１１４が、余剰電力Ｐｙｏｊｏｕ＞αであると判断した場合（判断が「ＹＥＳ」）は、ステップＳ２０８に移行する。ステップＳ２０８において、給電装置１００のマイコン１１４は、受信したデータから受電装置１の余剰電力Ｐｙｏｊｏｕを確認・判断する処理を行う。ここで、マイコン１１４が行う判断とは、余剰電力Ｐｙｏｊｏｕが、任意の閾値より小さいか否かを判断することである。マイコン１１４が、余剰電力Ｐｙｏｊｏｕ≦β（βは、αより大きい任意の値）でないと判断した場合には（判断が「ＮＯ」）、ステップＳ２０７に移行する。
【００５９】
ステップＳ２０７において、給電装置１００のマイコン１１４は、受電装置１が受電する余剰電力が、α＜Ｐｙｏｊｏｕ≦β（βは、αより大きい任意の値）になるように給電する電力を制御する処理を行いステップＳ２０１に移行する。例えば、マイコン１１４が給電装置１００から給電する電力を、マイコン１１４でβ−Ｐｙｏｊｏｕの計算処理を行い算出された値に応じて電力量を減少する制御を行う。マイコン１１４が、Ｐｙｏｊｏｕ≦βであると判断した場合（判断が「ＹＥＳ」）は、ステップＳ２０９に移行する。ステップＳ２０９において、給電装置１００のマイコン１１４は、給電アンテナ１１０を介して受電装置１に給電する電力を変更しない処理を行い、ステップＳ２０１に移行する。
【００６０】
図４において、横軸は時間、最上段の縦軸は給電装置１００の給電電力、中段の縦軸は受電装置１の受電電力、下段の縦軸は、受電装置１が受電した電力のうち電力消費回路１８で熱に変換している余剰電力を示している。受電装置１は、給電装置１００から給電電力を受電し電池２０の充電条件を満足すると充電動作を開始する。これは、マイコン１４が充放電制御回路１７を介して、電池２０への充電電圧、充電電流、充電時間などを決定し制御することである。
【００６１】
図４に示すように電池２０への充電電流は、撮像装置１が受電した電力に応じて増減する。このためマイコン１４は、給電装置１００との通信で得られた情報（通信時間Ｔ、通信周期Ｎ、給電期間Ｍ）に基づいて余剰電力の測定を許可する電力測定許可期間を判断する。さらにマイコン１４は、電力測定許可期間だけの測定を許可するように動作する。なお、余剰電力の測定は、電力測定許可期間であればいつでも実行してよく、さらに余剰電力の測定は、数回実行して平均してもよい。
【００６２】
このように、受電装置１が電池２０を充電動作中にマイコン１４が、給電装置１００との通信で得られた情報（通信時間Ｔ、通信周期Ｎ、給電期間Ｍ）を用いて電力測定許可期間を判断し、余剰電力を正しく測定することが可能になる。
【００６３】
図３のフローチャートに基づき受電装置１と給電装置１００が動作すると図４のように給電装置１の余剰電力がある閾値の範囲になるように給電装置１００から給電する電力が制御される。
【００６４】
（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。
【図１】
2018011485.tif 000003
【図２】
2018011485.tif 000004
【図３】
2018011485.tif 000005
【図４】
2018011485.tif 000006