(57)【要約】【課題】  移動する一次側コイル（ムービングコイル）を備える１つの一次側装置から複数の二次側装置に対して無線で電力を伝送する場合、電力伝送効率が改善する位置探索手法が、従来考慮されていなかった。【解決手段】  各受電装置の位置を探索するための位置探索手段および移動可能な送電コイルを備え、前記位置探索手段の結果に応じて、前記送電コイルを移動させる。【選択図】  図４
2016111791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動可能な送電コイルと、
複数の受電装置に前記送電コイルを用いて無線により送電する送電手段と、
前記複数の受電装置夫々の位置を検出する検出手段と、
前記複数の受電装置夫々が要求する電力値を取得する取得手段と、
前記送電コイルを、前記検出手段により検出された前記複数の受電装置夫々の位置と前記取得手段により取得された前記複数の受電装置夫々が要求する電力値とに基づいて移動させる位置制御手段とを有し、
前記送電手段は、前記位置制御手段により移動させた前記送電コイルにより前記複数の受電装置への送電を行うことを特徴とする送電装置。
【請求項２】
前記送電コイルが移動可能な位置での、前記複数の受電装置夫々に対する伝送効率を算出する算出手段を有し、
前記位置制御手段は、前記複数の受電装置夫々に対する伝送効率に基づいて、前記送電コイルを移動させることを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
【請求項３】
間欠的な送電を行う手段と、
前記間欠的な送電に応じて、前記複数の受電装置夫々から受電電力値を受信する受信手段と、を有し、
前記算出手段は、前記受信手段により受信された前記複数の受電装置夫々から受電電力値に基づいて伝送効率を算出することを特徴とする請求項２に記載の送電装置。
【請求項４】
前記検出手段により検出された前記複数の受電装置夫々の位置に基づいて、前記間欠的な送電を行う範囲を決定する決定手段を有することを特徴とする請求項３に記載の送電装置。
【請求項５】
前記取得手段は、無線通信により前記複数の受電装置夫々が要求する電力値を取得することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の送電装置。
【請求項６】
前記取得手段は、無線通信により前記複数の受電装置夫々が要求する電力値を取得することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の送電装置。
【請求項７】
前記送電手段は、磁界共鳴方式により送電を行うことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の送電装置。
【請求項８】
前記取得手段は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙによる無線通信により前記複数の受電装置夫々が要求する電力値を取得することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の送電装置。
【請求項９】
前記送電手段は、前記位置制御手段により移動させた前記送電コイルにより前記複数の受電装置夫々の送電を並行して行うことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の送電装置。
【請求項１０】
移動可能な送電コイルと、複数の受電装置に前記送電コイルを用いて無線により送電する送電手段と、を有する送電装置の制御方法であって、
前記複数の受電装置夫々の位置を検出する検出工程と、
前記複数の受電装置夫々が要求する電力値を取得する取得工程と、
前記送電コイルを、前記検出工程において検出された前記複数の受電装置夫々の位置と前記取得工程において取得された前記複数の受電装置夫々が要求する電力値とに基づいて移動させる位置制御工程とを有し、
前記送電手段は、前記位置制御工程において移動させた前記送電コイルにより前記複数の受電装置への送電を行うことを特徴とする送電装置の制御方法。
【請求項１１】
請求項１乃至９の何れか１項に記載の送電装置としてコンピュータを動作させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線電力伝送に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線で電力を送信する送電装置と、送電装置から供給された電力を受電する受電装置とを含む無線電力伝送システムが知られている。無線電力伝送システムには、送電装置の送電コイルを受電装置が送電装置上に載置された位置まで移動させて送電を行う技術であって、ムービングコイル方式と呼ばれる技術がある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１０６４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のムービングコイル方式は、一つの送電コイルで１台の受電装置の送電を行うことしか考えられていなかった。したがって、複数台の受電装置にムービングコイル方式を用いて送電を行う際の送電コイルの位置制御に関しては改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされた発明であり、複数台の受電装置にムービングコイル方式を用いて送電を行う際の電力伝送効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明に係る送電装置は、移動可能な送電コイルと、複数の受電装置に前記送電コイルを用いて無線により送電する送電手段と、前記複数の受電装置夫々の位置を検出する検出手段と、前記複数の受電装置夫々が要求する電力値を取得する取得手段と、前記送電コイルを、前記検出手段により検出された前記複数の受電装置夫々の位置と前記取得手段により取得された前記複数の受電装置夫々が要求する電力値とに基づいて移動させる位置制御手段とを有し、前記送電手段は、前記位置制御手段により移動させた前記送電コイルにより前記複数の受電装置への送電を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、複数台の受電装置にムービングコイル方式を用いて送電を行う際の電力伝送効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】無線電力伝送システムの構成図である。
【図２】送電装置の構成を示す図である。
【図３】受電装置の構成を示す図である。
【図４】送電装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本実施形態に係る無線電力伝送システムの構成を、図１を参照して説明する。図中の１は、本実施形態の送電装置である。図中の２は、第１送電装置、３は、第２受電装置である。送電装置１は、ムービングコイル方式により、無線で電力を送電する送電装置である。第１送電装置２および第２受電装置３は、送電装置１から無線で送電された電力を受電可能な受電装置である。なお、第１受電装置２および第２受電装置３は、バッテリを備え、送電装置１から受電した電力により該バッテリに充電する。本実施形態における無線電力伝送システムにおいて、送電装置と受電装置との間で、認証を行うための通信や無線電力伝送を制御するための制御情報を通信する。以下、装置間での電力の受け渡しは、送電、受電または電力伝送（無線電力伝送）と表現し、装置間での認証のためのやり取りや制御情報のやり取りは、単に通信（無線通信）と表現する。
【００１０】
なお、本実施形態に係る無線電力伝送システムは、磁界共鳴方式を用いて無線電力伝送を行うものとする。磁界共鳴方式は送電装置の共振器（共鳴素子）と、受電装置の共振器（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方式である。なお、本実施形態において、磁界共鳴方式を用いた無線電力伝送システムを例にして説明するが、無線電力伝送方式（非接触電力伝送方法）はこれに限るものではなく、電磁誘導、電界共鳴、マイクロ波、レーザー等を利用した電力伝送方式を用いてもよい。
【００１１】
なお、本実施形態の無線電力伝送システムの装置間で行う通信は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）４．０規格に準拠する通信を用いる。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）４．０では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）という比較的少ない消費電力で通信可能な通信方式が規定されている。なお、本無線電力伝送システムでは、送電装置は、ネットワークの親局である、ＢＬＥに規定されるセントラルとして動作する。送電装置は、一度に複数の受電装置に対して送電を行うために、複数の受電装置夫々と通信を行う必要があるためセントラルとして動作する。また、受電装置は、セントラルに接続し、セントラルによる制御に基づいて通信を行う、ＢＬＥに規定されるペリフェラルとして動作する。
【００１２】
なお、本実施形態における通信はＢＬＥに準拠した通信を行うものとしたが、その他の通信規格であってもよい。例えば、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ（Ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，Ｉｎｃ）８０２．１１シリーズ）であってよい。また、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、ＺＩＧＢＥＥなどであってもよい。また、負荷変調や通信は独自の通信方式であってもよい。ここでは送電装置を１台、受電装置を２台示しているが、それぞれが２台以上あってもよい。
【００１３】
続いて、無線電力伝送システムの各装置の構成について説明を行う。
【００１４】
図２は、無線電力伝送システムの送電装置１の構成を示す図である。同図において、２０１は、送電装置１を制御する制御部である。制御部２０１は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）であり、ＣＰＵが後述するメモリ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装置全体を制御する。２０２は送電装置１から無線電力伝送を行う際に電力を供給する電源である。なお、電源２０２は、商用電源またはバッテリである。２０３は、電源２０２から入力される直流又は交流電力を伝送帯の交流周波数電力に変換し、送電コイル２０５を介して受電装置に受電させるための電磁波を発生させるための送電部である。なお、送電部２０３は、複数の受電装置に同時に送電を行うことが可能である。
【００１５】
２０４は、送電コイル２０５を移動させ、送電コイル２０５の位置制御を行う位置制御部である。位置制御部２０４は、例えば、縦方向スライド部材、横方向スライド部材、サーボモータ等により構成される。送電コイル２０５は、サーボモータによる動力により、縦方向スライド部材、横方向スライド部材夫々に沿って移動することができる。したがって、送電コイル２０５は、送電装置１の筺体内を移動することができる。
【００１６】
２０６は受電装置と通信するための通信部である。通信部２０６は、ＢＬＥに準拠した無線通信を制御するためのチップおよび信号を送信するためのアンテナを含む。
【００１７】
２０７は、送電装置１上に載置された物体の位置を検出する検出部である。検出部２０７は、例えば、圧力センサ、光センサ、静電容量センサ等のセンサにより構成され、該センサ情報を用いて、送電装置１上に載置された物体の位置を検出する。２０８は、例えば、ＨＤＤ、フラッシュメモリまたは着脱可能なＳＤカードなどの記憶媒体により構成され、各種情報を記憶するメモリである。
【００１８】
なお、送電装置１は、送電を専用に行う装置だけでなく、他の装置、一例としては、プリンタ、ＰＣ等の装置であってよい。
【００１９】
続いて、無線電力伝送システムの受電装置（第１受電装置２、第２受電装置２）の構成について図３を用いて説明を行う。３１０は、受電装置の全体を示す。３０１は受電装置３１０を制御する制御部である。制御部３０１は、例えばＣＰＵにより構成され、メモリ３０７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装置全体を制御する。通信部３０６は、ＢＬＥに準拠した無線通信を制御するためのチップおよび信号を送信するためのアンテナを含む。３０５は送電装置１からの無線電力伝送を受電するための受電アンテナである。３０３は、受電アンテナ３０５で受電した電磁波から電力を生成する受電部である。受電部３０３は、受電アンテナ３０５により受信した電磁波により共振を生じ、該共振により交流電力を得る。そして、受電部３０３は、交流電力を直流または所望周波数の交流電力に整流し出力する。３０２は、充電可能なバッテリであり、受電装置３１０が受電した電力が蓄電される。３０４は、バッテリ３０２の電圧を検出する検出部である。検出部３０４の検出結果に基づいて制御部３０１はバッテリ３０２が満充電であるか否かをおよび充電状況を検出することができる。
【００２０】
なお、受電装置３１０の制御部３０１と通信部３０６は送電装置１から送電される電力で動作しても良い。このように構成することで、受電装置３１０は、送電装置１から無線電力伝送を始めるために必要な電力を保持していない場合にも、送電装置１と通信を開始できる。なお、受電装置３１０の一例は、デジタルカメラ、携帯電話等の装置であってよい。
【００２１】
図２および図３に示した構成は一例であり、送電装置１、受電装置３１０は図示したハードウェア構成以外のハードウェア構成を備えていてもよい。例えば、送電装置１、受電装置３１０は、ユーザが各種入力等を行い、装置を操作するための操作部、各種情報を通知する表示を行う表示部を有していてもよい。
【００２２】
以上の構成を有する無線電力伝送システムにおける送電装置１の動作を説明する。図４は、送電装置１上に物体が載置された場合の送電装置１の動作を示すフローチャートである。なお、図４に示すフローチャートは、制御部２０１がメモリ２０８に記憶さている制御プログラムを実行し、情報の演算および加工、各ハードウェアの制御を実行することにより実現される。なお、図４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（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のハードウェアで実現する構成としても良い。なお、図４に示す処理は、受電装置に送電中に物体を検出した場合、割り込み処理として開始されるとする。
【００２３】
まず、送電装置１は、検出部２０７の検出結果に基づいて送電装置１上に載置された物体があるか否かを判定する（Ｓ４０１）。送電装置１上に載置された物体を検出した場合、送電装置１は、検出した物体が受電装置３１０であるか否かを判定する（Ｓ４０２）。この判定は、通信部２０６による通信を用いて検出した物体と通信ができるか、通信部２０６による通信により装置間で対応する無線伝力伝送方式が一致するかなどの認証処理により行われる。送電装置１は、通信部２０６による通信が確立できなかった場合、検出した物体は受電装置ではないと判定する。また、送電装置１は、検出した物体と通信が確立し、自身の送電可能な方式と相手装置の対応する方式とが一致する場合は、検出した物体を受電装置と判定し、一致する方式がない場合は検出した物体を受電装置ではないと判定する。
【００２４】
Ｓ４０２において、検出した物体が受電装置ではないと判定された場合、送電装置１は、受電装置以外の異物が載置されたと認識し、エラーを通知し（Ｓ４０５）、処理を終了する。なお、Ｓ４０５における、エラーの通知は、ユーザに載置物を取り除くように促す情報の通知であってよい。
【００２５】
一方、Ｓ４０２において、検出した物体が受電装置であると判定された場合、送電装置１は、検出した受電装置３１０から通信部２０６により要求する電力値を取得する。続いて、送電装置１は、自装置に載置されている受電装置３１０が１台か否かを判定する（Ｓ４０４）。
【００２６】
Ｓ４０４において、自装置に載置されている受電装置３１０が１台であると判定された場合、当該受電装置を検出した位置に送電コイル２０５を位置制御部２０４により移動させる（Ｓ４０５）。そして、後述するＳ４１５に処理を進める。
【００２７】
Ｓ４０４において、自装置に載置されている受電装置３１０が１台ではない判定された場合、送電装置１は、複数台の受信装置夫々の位置に基づいてテスト送電を行う範囲を決定する（Ｓ４０７）。ここで、テスト送電とは、間欠的な送電を行い、該送電の伝送効率を確認するための送電である。Ｓ４０７の決定は、送電コイル２０５が移動可能なすべての位置においてテスト送電を行うとすると送電を開始するまでに時間がかかるため、テスト送電の範囲を限定するために行われる。例えば、載置されている受電装置３１０が２台の場合、送電装置１は、この２台の中心位置から所定の範囲（例えば、中心から周囲５ｃｍの範囲）をテスト送電範囲と決定する。また、送電装置１は、載置されている受電装置３１０が３台以上の場合、各受電装置を頂点とした多角形の重心位置から所定の範囲（例えば、中心から周囲５ｃｍの範囲）をテスト送電範囲と決定する。
【００２８】
送電装置１は、テスト送電範囲を決定すると、位置制御部２０４により送電コイル２０５をテスト送電範囲内に移動させる（Ｓ４０８）。Ｓ４０７における移動は、テスト送電範囲を例えば、１ｃｍ３に範囲に区切り、区切った範囲の何れか中央に送電コイル２０５を移動させるものとする。
【００２９】
送電装置１は、位置制御部２０４により送電コイル２０５をテスト送電範囲内に移動させると、送電部２０３を制御して送電コイル２０５からテスト送電を行う（Ｓ４０９）。そして、送電装置１は、通信部２０６により各受電装置３１０から受電電力値を受信する（Ｓ４１０）。送電装置１は、各受電装置３１０に対する現在位置での伝送効率を算出する（Ｓ４１１）。Ｓ４０９において、送電装置１は、各受電装置３１０の受電電力値に基づいて、Ｓ４０７のテスト送電の出力電力の伝送効率を算出する。送電装置１は、現在位置に対応づけて算出された各受電装置３１０に対する伝送効率をメモリ２０８に記憶する。
【００３０】
次に、送電装置１は、テスト送電範囲内のすべてで伝送効率を算出した否かを判定する（Ｓ４１２）。ここでは、上述のようにテスト送電範囲を所定の範囲で区切った夫々で伝送効率算出した否かが判定される。テスト送電範囲内のすべてで伝送効率算出していないと判定された場合、伝送効率を算出していない位置に送電コイルを移動させ（Ｓ４０８）、伝送効率の算出を行う（Ｓ４０９〜Ｓ４１１）。
【００３１】
テスト送電範囲内のすべてで伝送効率を算出したと判定された場合、送電装置１は、Ｓ４０３において取得した各受電装置が要求する電力とＳ４１１において各受電装置の伝送効率とに基づいて、送電を行う際の送電コイルの位置を決定する（Ｓ４１３）。
【００３２】
Ｓ４１３の具体的な決定方法の一例を説明する。まず、送電装置１は、各受電装置が要求する電力の比率を計算する。例えば、第１受電装置２と第２受電装置３とが送電装置１上に載置されている場合に、第１受電装置２が２．５Ｗを要求し、第２受電装置３が５．０Ｗの電力を要求した場合、各受電装置が要求する電力の比率は、１対２である。そして、送電装置１は、各受電装置の伝送効率に各受電装置が要求する電力の比率に応じた重みづけを行う。そして、送電装置１は、伝送効率を算出した位置ごとに、各受電装置の伝送効率の、各受電装置の伝送効率の要求電力の比率に応じた重みづき平均（加重平均）を算出する。そして、送電装置１は、重みづき平均された伝送効率が最も高い位置を、送電を行う際の送電コイル２０５の位置として決定する。
【００３３】
このように、より多くの電力を供給する必要がある受電装置に対する効率を優先するための重みづけを行うため、システム全体として最も効率がよくなる位置で送電を行うことができるとともに送電装置１の無駄な消費電力の低下を低減することができる。
【００３４】
続いて、送電装置１は、位置制御部２０４によりＳ４１３で決定された位置に送電コイル２０５を移動させる（Ｓ４１５）。送電コイル２０５が決定された位置に移動すると、送電装置１は、送電部２０３を制御して、受電装置３１０からの要求に応じた送電を開始する（Ｓ４１６）。送電装置１は、受電装置３１０から通信部２０６により送電終了を要求する信号を受信するまで送電を行う（Ｓ４１６）。
【００３５】
送電装置１は、通信部２０６により送電終了を要求する信号を受電装置３１０から受信すると、送電終了を要求する信号の送信元の受電装置３１０に対する送電を、送電部２０３を制御して停止する（Ｓ４１７）。
【００３６】
送電装置１は、Ｓ４１７において送電を停止した場合、他の受電装置に対する送電が継続中であるか否かを判定する（Ｓ４１８）。他の受電装置に対する送電が行われていない場合は、処理を終了する。他の受電装置に対する送電が行われている場合は、この他の受電装置に対する送電効率を改善する位置に送電コイル２０５を移動させるために、再びＳ４０４からの処理を行う。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態によれば、ムービングコイル方式を用いて複数台の受電装置に並行して送電を行う際の電力伝送効率を向上させることができる。また、より多くの電力を供給する必要がある受電装置に対する効率を優先するため、システム全体として最も効率がよくなる位置で送電を行うことができるとともに送電装置１の無駄な電力の消費を低減することができる。
【００３８】
また、本実施形態によれば、ムービングコイル方式を用いて複数台の受電装置に並行して送電を行うことができるので、複数台の受電装置夫々１台ずつ送電を行うより、より短い時間で送電を行うことができる。
【００３９】
尚、上記実施形態では、各受電装置が要求する電力の値に応じて伝送効率の重みづき平均を算出したが、例えばデジタルカメラかデジタルビデオカメラかなどという受電装置の種別情報にもとづいて重みづきを決定してもよい。また、各受電装置のバッテリ容量に応じて重みづけを決定してもよい。  （その他の実施形態）
なお、上述の実施形態において、送電装置１は、複数台の受電装置を検出した場合、検出した複数台の受電装置夫々に並行して送電を行う構成を説明した。しかしながら、送電装置１は、複数台の受電装置を検出した場合、複数台の受電装置それぞれが要求する電力値に基づいて、１台ずつ送電を行う構成としてよい。この場合、例えば、送電装置１は、検出した複数台の受電装置のうち、より大きい電力値を要求する受電装置から順に１台ずつ送電を行う構成としてよい。この場合、送電装置１は、送電アンテナ２０５を送電対象とする受電装置が検出された位置に対応させて移動させる。また、送電装置１は、検出した複数台の受電装置のうち、より小さい電力値を要求する受電装置から順に１台ずつ送電を行う構成としてもよい。このように構成することで、送電装置１は、複数台の受電装置を検出した場合、複数台の受電装置それぞれが要求する電力値に基づいて優先順序を設けて、送電を行うことができる。
【００４０】
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。
【符号の説明】
【００４１】
１  送電装置
２  第１受電装置
３  第２受電装置
【図１】
2016111791.tif 000003
【図２】
2016111791.tif 000004
【図３】
2016111791.tif 000005
【図４】
2016111791.tif 000006