JP6166598B2 - 送電装置、受電装置、無線電力伝送システム、制御方法、及びプログラム - Google Patents

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が広く行われている。特許文献１には、受電アンテナと直流電力を生成する電力生成部のインピーダンス整合をとることで、電力を高効率に伝送する技術が記載されている。

特開２０１２-１３９０１０号公報

無線電力伝送システムの実際の運用について、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、１つの送電装置から複数台の受電装置への送電を行う場合について考える。図１０は一般的な送電装置の内部構成の一例を示すブロック図である。図１０において、１０００はＥ級アンプ１００１の電源となる定電圧源である。１００２はＥ級アンプ１００１によってＡＣ変換された電力が直流の定電圧源１０００に戻らないようにするチョークコイルであり、１００３及び１００４は共振コイル１００５と共振する共振キャパシタである。１００６及び１００７は送電アンテナコイル１００８に対する整合素子である。１００９は定電圧源や、Ｅ級アンプの発振源１０１０を制御する機能を有するＣＰＵ等の制御部である。このような回路において、ＣＰＵは、定電圧源に含まれる不図示の電圧検出機能と電流検出機能との少なくともいずれかの出力から、Ｅ級アンプに必要な電流を供給できるように、定電圧源１０００の電圧を調整する。

ここで、送電装置１００が２台の受電装置１０１及び１０２に送電している図１（ａ）の状態から、図１（ｂ）に示すように、１台の受電装置１０２が取り去られた場合について検討する。このときの、送電装置１００における定電圧源１０００の出力電圧と送電アンテナコイルの交流電圧の変動、及び取り去られていない受電装置１０１の受電アンテナコイルの交流電圧の変動の一例を図１１に示す。図１１において、点線は送電装置１００の定電圧源１０００の直流出力電圧、細実線は送電アンテナコイルの交流電圧、太実線は取り去られなかった受電装置１０１の受電アンテナコイルの交流電圧を示している。また、（１）は、２台の受電装置１０１及び１０２が受電状態にある期間であり、時刻ｔ０は受電装置１０２が取り去られた時刻を示している。（３）は、受電装置１０２が取り去られた後に受電装置１０１に安定的に電力が供給されている期間であり、（２）は、（１）の状態から（３）の状態への遷移期間を示している。

送電装置１００の送電アンテナコイル及びＥ級アンプは、２台の受電装置１０１及び１０２に送電中に、１台の受電装置１０２が取り去られた時刻ｔ０の直後に、取り去られた受電装置１０２へ供給されるはずだった電力が過剰分となり、過電圧状態になる。ＣＰＵは、取り去られた受電装置１０２への送電分と、余剰電力により送電電流が低下するため、定電圧源１０００の電圧を低下させる（時刻ｔ１）。ＣＰＵは、その後、取り去られていない受電装置１０１への送電に必要な電流値に合わせ、定電圧源１０００の電圧を調整する（時刻ｔ２）。

この時、送電アンテナコイルにおける交流電圧は、細実線で示すように過電圧で電圧上昇した後、定電圧源１０００の出力の降下とともに降下を始め、（３）の定常状態の電圧に調整される。取り去られていない受電装置１０１の受電アンテナコイルの電圧は、受電装置１０２が取り去られた直後、送電装置の送電アンテナコイルと１対１の状態になり、相互インダクタンスｍで結合されるため、過電圧状態になる。特に、取り去られた受電装置１０２の受電電力が大きく、取り去られていない受電装置１０１の受電電力が小さかった場合には、受電装置１０２を取り去った後の過電圧状態における電圧が大きくなる。この場合、取り去られていない受電装置１０１の受電アンテナコイル、整合素子、整流回路等、さらには整流回路に接続される定電圧源が、過電圧により破壊される可能性があった。なお、複数の受電装置に送電中に受電されている受電装置が取り去られた場合だけでなく、位置制御を行っているモータ等の駆動装置の駆動状態から停止状態への変化等によっても、送電装置からの送電電力量が急激に変化しうる。したがって、このような装置へ給電している場合においても、他の受電装置は過電圧によって破壊される可能性があった。

特許文献１にはインピーダンス整合をとることにより無線電力伝送の高効率化を図っているが、このような、受電装置の内部に過大な電圧が入力されうることについては考慮されていなかった。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、無線電力伝送において、受電装置の内部に過大な電圧が入力されるのを防ぐことを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明による送電装置は、少なくとも１つの受電装置に対して無線により電力を送電する送電装置であって、前記少なくとも１つの受電装置のそれぞれが、受電によって得られる電圧を内部で下げる機能を有するかを判定する判定手段と、前記少なくとも１つの受電装置の少なくともいずれかが前記機能を有しない場合、前記機能を有しない受電装置に過電圧が入力されないように、送電電力を制御する制御手段と、を有する。

本発明によれば、無線電力伝送において、受電装置の内部に過大な電圧が入力されるのを防ぐことができる。

無線電力伝送を行うシステムの構成例を示す図。 実施形態１の受電装置の構成例を示すブロック図。 実施形態１の送電装置と２つの受電装置とが実行する処理を示すシーケンス図。 実施形態１の受電装置の制御部の処理を示すフローチャート。 実施形態１の受電装置の検出部の処理を示すフローチャート。 実施形態１の受電装置の整合部の処理を示すフローチャート。 実施形態１の第一記憶部に記憶される情報を概略的に示す図。 実施形態１の第二記憶部に記憶される情報を概略的に示す図。 実施形態１の第三記憶部に記憶される情報を概略的に示す図。 従来の送電装置の構成の一例を示すブロック図。 従来の無線電力伝送システムにおける、送電アンテナコイルの交流電圧と、送電装置の定電圧源の出力直流電圧と、取り残された受電装置の受電アンテナコイルの交流電圧の変化の一例を示す図。 実施形態１の送電装置の構成例を示すブロック図。 実施形態１の送電装置の通信部の処理を示すフローチャート。 実施形態１の送電装置の電力制御部の処理を示すフローチャート。 実施形態１の第四記憶部に記憶される情報を概略的に示す図。 実施形態２の送電装置の構成例を示すブロック図。 実施形態２の送電装置が実行する処理の一例を示すフローチャート。 実施形態２の受電装置が実行する処理の一例を示すフローチャート。 実施形態２の、無線電力伝送システムにおける、送電アンテナコイルの交流電圧と、送電装置の定電圧源の出力直流電圧と、取り残された受電装置の受電アンテナコイルの交流電圧の変化の一例を示す図。 実施形態２の送電装置の別の構成例を示すブロック図。 実施形態２の送電装置が実行する処理の別の例を示すフローチャート。 実施形態２の受電装置が実行する処理の別の例を示すフローチャート。 実施形態３の送電装置が実行する処理の例を示すフローチャート。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

＜＜実施形態１＞＞
（システム構成）
図１（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係る無線電力伝送を行う無線電力伝送システムの構成例を示す図である。図１（ａ）及び（ｂ）において、１００は送電装置であり、１０１は第一の受電装置、１０２は第二の受電装置である。図１（ａ）は、送電装置１００は第一の受電装置１０１および第二の受電装置１０２に無線により電力を送信し、第一の受電装置１０１および第二の受電装置１０２は、送電装置１００から無線により電力を受電している状態にあることを示している。一方、図１（ｂ）は、第二の受電装置１０２が、そのユーザによって取り去られるなどによって、送電装置１００の送電範囲（不図示）の外に移動した状態を示している。

（受電装置の構成）
図２は、本実施形態の受電装置の構成例を示すブロック図である。２００は受電アンテナである。２０１は整合回路であり、受電アンテナのインピーダンスと整流回路２０２から負荷２０４を見たインピーダンス（以後、負荷インピーダンスという）を整合させる機能を有する。整合回路はコンデンサなどの素子によって構成され、受電装置は、このような整合回路を複数保持し、これを負荷インピーダンスや、入力電圧に応じて切り替えてインピーダンスを調整する能力を有する。例えば、本実施形態では、整合回路は１０組の素子の組み合わせを有し、負荷インピーダンスに応じて、１０組の組み合わせから、適切な１組を設定できるものとする。

２０３は定電圧回路であり、整流回路の出力である直流電圧を、負荷２０４が動作する直流電圧のレベルに変換し、供給する。本実施形態では、定電圧回路２０３は負荷２０４に５ボルトの直流電圧を供給するものとする。２０５は整合部である。整合部２０５は後述する処理によって、上述の１０組の組み合わせから１つを選択することで、受電アンテナのインピーダンスを調整し、例えば、負荷インピーダンスに整合させる機能を持つ。２０６は検出部であり、整流回路と定電圧回路２０３との間の電圧である、定電圧回路２０３への入力電圧を検出する。また検出部２０６は定電圧回路２０３と負荷２０４の間の電圧値、電流値（以後、出力電圧、出力電流という）を検出する機能をも有する。

２０７は通信部であり、送電装置の不図示の通信部との間で、電力伝送に関する制御信号の送信と受信との少なくともいずれかを行う。本実施形態では、通信部２０７はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）４．０規格（以後ＢＴ４．０という）に対応しているものとする。２０８は第一記憶部であり、検出部２０６が検出する入力電圧に関する所定値を記憶する。２０９は第二記憶部であり、複数の負荷インピーダンスと、それらに最適な整合回路のＩＤとを記憶する。２１０は第三記憶部であり、受電装置の動作状態を記憶する。２１１は第一タイマであり、受電装置が現在受電している受電電力を送電装置に通知する時間間隔を規定する。２１２は第二タイマであり、整合部２０５が、整合回路が保持する整合素子の組み合わせを選択する時間間隔を規定する。なお、第二タイマのタイムアウト値は、例えば、第一タイマのタイムアウト値よりも小さい値に設定される。２１３は制御部であり、受電装置全体の制御を行う。

図７は第一記憶部２０８に記憶される情報を概略的に示す図である。第一記憶部２０８は、定電圧回路２０３が安定して動作する入力電圧の電圧範囲、すなわち所定の閾値を記憶する。なお、図７の数値の単位はボルトである。図７において、７００は第一閾値であり、定電圧回路２０３が安定動作するための入力電圧の上限値である。また、７０１は第二閾値であり、定電圧回路２０３が安定動作するための入力電圧の下限値である。図７によれば、定電圧回路２０３は、入力電圧が３０ボルトから５ボルトの間であれば、上述の出力電圧（５ボルト）を安定して出力できることを示している。

図８は第一の受電装置の第二記憶部２０９に記憶される情報を概略的に示す図である。第二記憶部２０９では、負荷２０４の消費電力に対応した負荷インピーダンスと、最適な整合回路ＩＤを記憶している。本実施形態では第一の受電装置１０１は最大消費電力が１０ワットであるとする。よって、第二記憶部２０９には、消費電力が１０ワット以下の場合について、付加インピーダンスと最適な整合回路ＩＤとの組み合わせが記憶される。

図８において、８００は受電電力であり、本実施形態では負荷２０４の消費電力を示す。８０１は負荷インピーダンスの範囲であり、８０２は各負荷インピーダンスの範囲に対応付けられた整合回路ＩＤである。ここでは、複数の負荷インピーダンスの範囲のそれぞれに対して、最適な整合回路の組み合わせに関する識別情報が整合回路ＩＤとして記憶されている。

ここで、具体例として、受電電力が９ワット以上で１０ワットより小さい場合を例に、図８に示される、第二記憶部２０９が記憶する情報について説明する。受電電力が９ワットの場合、出力電圧が５ボルトであるため、負荷インピーダンスは５ボルトの２乗を９ワットで除算した２．８オームである。また、受電電力が１０ワットの場合、同様に、負荷インピーダンスは５ボルトの２乗を１０ワットで除算した２．５オームである。したがって、負荷インピーダンスが２．５オームより大きく２．８オーム以下の場合、インピーダンス整合がとれる整合回路ＩＤは「１」となる。このとき、受電アンテナと整流回路とのインピーダンス整合がとれた状態であり、電圧および電力の反射がないため、高効率な電力伝送が可能となる。また、インピーダンス整合が取れない場合の入力電圧は、受電アンテナのインピーダンスと負荷インピーダンスとの差に応じて変化するが、本実施形態では、負荷インピーダンスが小さいほど入力電圧は小さくなるとする。すなわち、負荷インピーダンスを小さくすることで、入力電圧を小さくすることができる。

図９は第三記憶部２１０に記憶される情報を概略的に示す図である。図９において、９００は整合回路ＩＤであり、設定すべき整合回路の識別子を記憶する。本実施形態では、入力電圧と第一記憶部２０８に記憶された電力の閾値との比較結果により、整合部２０５の動作モードが決定されるようにする。ここで、例えば、第一の動作モードは、インピーダンス整合を取り、高効率な電力伝送を実行するためのモードであり、第二の動作モードは入力電圧を小さくし、過剰な入力電圧が定電圧回路２０３に印加されないようにするモードである。なお、第二の動作モードでは入力電圧を小さくすることが目的であるため、インピーダンス整合という観点では整合はとれていないことに留意すべきである。

第三記憶部２１０において、動作モードを示す値が「０」の場合は第一の動作モードを示し、「１」の場合は第二の動作モードを示すものとする。９０２は次の動作モードであり、この値は、入力電圧と第一記憶部２０８に記憶された電力の閾値との比較結果から導かれる。９０１は現在の動作モードであり、これは、例えば、その前の周期における入力電圧と第一記憶部２０８に記憶された電力の閾値との比較結果に応じて決定されたものである。９０３は負荷インピーダンスを示す。図９には、第一の受電装置の第三記憶部２１０に処理の進行と共に逐次的に記憶された情報が示されている。すなわち、状態９０４において、次の動作モードが第一の動作モードであり、その第一の動作モードにしたがってインピーダンス整合が取られた結果、状態９０５に示すように、整合回路ＩＤが４から５に変更されたことを示している。同様に、状態９０５で動作した後に、状態９０６になり、状態９０６の後に状態９０７に、それぞれ移行したことを示している。なお、本実施形態では、説明の簡単のために過去の状態について第三記憶部２１０に記憶されているように説明するが、過去の状態については記憶されている必要はなく、状態は上書き更新されてもよい。

本実施形態では、初期状態で第一の受電装置の受電電力は６．５ワットであるとする。第三記憶部２１０はこの初期状態（９０４）について記憶している。第三記憶部２１０に記憶された情報（９０４）によれば、負荷インピーダンスは出力電圧である５ボルトの２乗を受電電力６．５ワットで除算した３．８オームである。第二記憶部２０９を参照すれば、負荷インピーダンス３．８オームに適した整合回路ＩＤは「４」であるため、第三記憶部２１０に記憶された情報（９０４）の整合回路ＩＤも「４」となる。これは負荷インピーダンスが３．８オームの時は整合回路ＩＤが「４」を設定すべきであることを示している。

（送電装置の構成）
図１２は、本実施形態の送電装置の構成例を示すブロック図である。図１２において、１２００は電力制御部であり、Ｅ級アンプで構成される送電部１２０３が、送電アンテナ１２０４を介して送電する送電電力を制御する。１２０１は第三タイマであり、受電装置の第一タイマと同じタイムアウト値が設定される。１２０４は第四記憶部であり、受電装置の受電電力と送電部１２０３の送電電力とを記憶する。１２０５は通信部であり、受電装置の通信部２０７と同様に、ＢＴ４.０に対応しているものとする。

図１５は、送電装置の第四記憶部に記憶される情報を概略的に示す図である。１５００は送電部１２０３の総送電電力を、１５０１は第一の受電装置の受電電力を、１５０２は第二の受電装置の受電電力を、それぞれ示す。状態１５０３においては、第一の受電装置の受電電力は６．５ワットであり、第二の受電装置の受電電力は１３．５ワットである。そして、総送電電力はそれらの合計である２０ワットである。なお、送電電力は、実際には受電電力と送電電力の効率、受電装置の整流回路の効率、送電アンテナおよび受電アンテナ間の伝送効率等に基づいて算出される値であるが、説明を簡単にするため、ここでは、それらの効率が１００％であるものとする。

図１３は、本実施形態の送電装置の通信部１２０５の処理の例を示すフローチャートである。送電装置の通信部１２０５は、まず、ＢＴ４.０規格において規定されているＡｄｖｅｒｔｉｓｉｎｇパケットの一種であるＡＤＶ＿ＩＮＤパケットを、受電装置から受信する（Ｓ１３００）。ＡＤＶ＿ＩＮＤパケットは、ＢＴ４.０に対応した機器のアドレス情報、上位アプリケーションがサポートするサービスなどの情報が含まれている。

送電装置は、ＡＤＶ＿ＩＮＤパケットを受信すると、これに応答して、受電装置と無線接続を行う為のＣＯＮＮＥＣＴ＿ＲＥＱパケットを、受電装置へ送信する。この時点で、例えば送電装置１００及び第一の受電装置１０１は、ＢＴ４．０を使用した通信が可能となる。本実施形態の送電装置１００は、Ｓ１３０１の後に、受電装置の第一タイマ２１１及び送電装置自身の第三タイマ１２０１に設定されるタイムアウト値を、受電装置に通知する（Ｓ１３０２）。これにより、送電装置と受電装置との間でタイムアウト値が共有される。なお、Ｓ１３０２の処理は、受電装置の第一タイマ２１１及び送電装置の第三タイマ１２０１に設定されるタイムアウト値を共有することが目的であり、この限りにおいて、送電装置から受電装置に通知する以外の方法で、これが共有されてもよい。すなわち、例えば、受電装置から送電装置へタイムアウト値を通知してもよいし、送電装置及び受電装置の記憶部に予め記憶されていてもよい。

（システムの動作）
続いて、図３から図６及び図１４を用いて、無線電力伝送システムの動作について説明する。図３は無線電力伝送システムの動作を示すシーケンス図を、図４は受電装置の制御部２１３の処理例のフローチャートを、図５は受電装置の検出部２０６の処理例のフローチャートを、図６は受電装置の整合部２０５の処理例のフローチャートを、それぞれ示す。また、図１４は、送電装置の電力制御部１２００の処理例のフローチャートを示している。

まず、最初に、第一の受電装置の受電電力を６．５ワット、第二の受電装置の受電電力を１３．５ワットとし、送電装置はその合計である２０ワットを送電しているものとする（Ｆ３０１）。制御部２１３は第一タイマを起動し（Ｓ４０１）、続いて第二タイマを起動する（Ｓ４０２）。第二タイマがタイムアウトすると（Ｓ４０２でＹＥＳ）、制御部２１３は検出部２０６を動作させる（Ｓ４０４）。

検出部２０６は、Ｓ４０２でタイムアウトしたのは第一タイマではない（Ｓ５００でＮＯ）ため、現在の状態（初期状態、図９の９０４）から、次の状態へ動作モードを更新する（Ｓ５０１）。具体的には、現在の状態９０４における次の動作モード９０２は「０」であるため、更新後の状態９０５における現在の動作モード９０１が「０」に設定される。そして、検出部２０６は、更新後の状態９０５における次の動作モードを決定するために、定電圧回路２０３へ入力される入力電圧を検出する（Ｓ５０２）。

そして、検出部２０６は、Ｓ５０２で検出した入力電圧値と、第一記憶部２０８に記憶された第一閾値とを比較する。負荷２０４が充電回路と充電地で構成されるような、負荷の変動が比較的緩やかなアプリケーションの場合は、通常、急激にインピーダンスの不整合が発生することはない。よってここでは入力電圧は第一記憶部２０８に記憶した安定して動作する電圧範囲（第一閾値以下で第二閾値以上）であるとする（Ｓ５０３及びＳ５０５でＮＯ）。このとき、検出部２０６は、定電圧回路２０３が安定動作しており、整合部２０５を第一の動作モードで動作させてインピーダンス整合をとることで、伝送効率を向上させることができると判断する。したがって、検出部２０６は、更新後の状態９０５における次の動作モード９０２を「０」として（Ｓ５０４）、処理を終了する。

図４に戻り、制御部２１３は、続いて、整合部２０５を動作させる。整合部２０５は、第三記憶部２１０に記憶された情報の動作モードを参照する（Ｓ６００）。第三記憶部２１０に記憶された情報９０５によれば、次の動作モードは「０」である（Ｓ６０１でＮＯ）。したがって、整合部２０５は、インピーダンス整合が取れるように整合回路を選択すると判断し（Ｓ６０２）、続いて、現在の動作モードを参照する。第三記憶部２１０に記憶された情報９０５によれば、現在の動作モードは「０」である（Ｓ６０３でＮＯ）。このため、整合部２０５は、定電圧回路２０３の出力電圧と受電電力とから負荷インピーダンスを算出する（Ｓ６０４）。ここで、負荷２０４の状態が変化したこと等によって、受電電力（消費電力）が上述の６．５ワットから５．５ワットに減少したものとする。このとき、負荷インピーダンスは５ボルトの２乗を５．５ワットで除算した４．５オームである。そして整合部２０５は、第三記憶部２１０に記憶された状態９０５における負荷インピーダンスを「４．５」に更新する。

そして、整合部２０５は、第二記憶部２０９の整合回路ＩＤを参照し（Ｓ６０５）、負荷インピーダンスが４．５オームの時に最適な整合回路ＩＤを検索する。図８によれば、負荷インピーダンスが４．２オーム以上で５オームより小さい場合は、整合回路ＩＤは「５」が適していることがわかる。続いて、整合部２０５は、現在の整合回路ＩＤを把握するために第三記憶部２１０に記憶された情報９０４における、整合回路ＩＤを参照する（Ｓ６０６）。

情報９０４によれば、現在設定されている整合回路ＩＤは「４」であり、Ｓ６０５で検索した「５」とは異なる。したがって、整合部２０５は、現在の負荷インピーダンスと現在の整合回路ＩＤの関係から受電インピーダンス整合がとれていないと判断し（Ｓ６０７でＮＯ）、第二記憶部２０９から適した整合回路ＩＤである「５」を選択する（Ｓ６０８）。そして、整合部２０５は第三記憶部２１０の更新後の状態９０５における整合回路ＩＤを「５」に設定した（Ｓ６０９）後に、整合回路を設定し（Ｓ６１０）、処理を終了する。

一方、Ｓ６０７において、現在の負荷インピーダンスと現在の整合回路ＩＤとでインピーダンス整合がとれていると判断した場合は（Ｓ６０７でＹＥＳ）、整合回路を変更する必要がないため、そのまま処理を終了する。このように、整合部２０５は、第一の動作モードでは、負荷の消費電力が変化したことによる負荷インピーダンスの変化に対してインピーダンス整合のとれる整合回路を選択することで、電力伝送の高効率化を図る。

図４に戻り、制御部２１３は、整合部２０５の処理が終了すると、第一タイマがタイムアウトしたかを判断する（Ｓ４０６）。第一タイマがタイムアウトしていなければ（Ｓ４０６でＮＯ）、上述のＳ４０２からＳ４０５の処理を再度実行し、整合回路を選択及び設定する。

一方、制御部２１３は、第一タイマがタイムアウトした場合（Ｓ４０６でＹＥＳ）、検出部２０６を動作させる（Ｓ４０７）。この場合、検出部２０６は、第一タイマがタイムアウトしたため（Ｓ５００でＹＥＳ）、定電圧回路２０３の出力電圧および出力電流を検出し、それらを乗算して受電電力を算出する（Ｓ５０６）。ここでは、出力電圧は５ボルト、出力電流は１．１アンペアを検出し、受電電力として５．５ワットを検出したとする。

続いて、検出部２０６は、通信部２０７を起動する（Ｓ５０７）。そして、検出部２０６は、送電装置１００の不図示の通信部と無線接続を行った後、送電装置１００に対して検出した受電電力を通知する（Ｓ５０８）。このとき、受電装置１０１は、送電装置１００へ、上述のＡＤＶ＿ＩＮＤパケットを送信する（Ｆ３０２）。送電装置１００は、ＡＤＶ＿ＩＮＤパケットに応答して、第一の受電装置と無線接続を行うためのＣＯＮＮＥＣＴ＿ＲＥＱパケットを送信する。この時点で、送電装置１００の不図示の通信部と第一の受電装置１０１の通信部２０７とが、ＢＴ４．０で無線接続され、ＢＴ４．０を使用した通信が可能となる。

無線接続を確立した後、第一の受電装置１０１は、Ｓ５０６で検出した受電電力として、５．５ワットという値を含む情報を送電装置１００に通知し（Ｆ３０４、Ｓ５０８）、処理を終了する。同様に第二の受電装置１０２は、送電装置１００と無線接続を行い、受電電力の情報を送電装置１００に通知する（Ｆ３０５）。この時、第二の受電装置１０２は、受電電力として１２．５ワットを通知したとする。

送電装置１００は、第三タイマがタイムアウトし（Ｓ１４００でＹＥＳ）、Ｆ３０４及びＦ３０５において受電電力の情報を受信すると、それらの情報に基づいて第四記憶部の各受電装置の受電電力の情報を更新する（Ｓ１４０１）。具体的には、送電装置１００は、状態１５０４において、第一の受電装置１０１の受電電力をＦ３０４で通知を受けた５．５ワットに、第二の受電装置１０１の受電電力をＦ３０５で通知をうけた１２．５ワットに、それぞれ更新する。その後、送電装置１００は、第一の受電装置１０１の受電量である５．５ワットと、第二の受電装置１０２の受電量である１２．５ワットを加算した１８ワットを、更新後の状態１５０４の総送電電力として記憶する（Ｓ１４０２）。

そして、送電装置は、送電電力を調整して（Ｓ１４０２）、受電装置１０１及び１０２に、その送電電力の情報を通知する（Ｓ１４０３）。具体的には、第一の受電装置１０１には５．５ワットを送電する旨の通知を行い（Ｆ３０６）、第二の受電装置１０２には１２．５ワットを送電する旨の通知を行う（Ｆ３０７）。結果として、送電装置１００は、それまで送電していた送電電力を、２０ワットから、通知した送電電力の合計である１８ワットに調整して、調整後の電力を第一の受電装置１０１および第二の受電装置１０２に送電する（Ｆ３０８）。このように、複数の受電装置は第一タイマがタイムアウトする度に送電装置１００に接続処理を行い、受電電力を通知することで、送電装置１００は受電電力に基づいて定期的に送電電力を調整することができる。そうすることで、送電電力と受電電力とのバランスを取ることができ、バランスの不一致により送電装置１００へ戻る電力がなくなり、システムとしての電力伝送の効率を高めることができる。また、第二タイマのタイムアウト値を第一タイマのタイムアウト値よりも小さくすることで、受電装置が送電装置に受電電力を通知する前に、インピーダンスの整合を取ることが可能となる。インピーダンス整合をとることによって、送電装置１００は、受電装置内での反射による効率低下がない状態で送電電力制御を行うことができるため、送電装置１００は、適切な電力を送電することができる。

その後、第一の受電装置１０１の通信部２０７は、Ｆ３０９において、Ｆ３０４と同様に受電電力を通知する。この時の受電電力はＦ３０５と変化はなく５．５ワットであるとする。一方、ここで、第二の受電装置１０２が、図１（ｂ）に示すように、送電装置１００の送電範囲外に移動したとする（Ｆ３１０）。このとき、第二の受電装置１０２の検出部２０６は、この移動によって定電圧回路２０３への入力電圧が低下して第二閾値より小さくなる（Ｓ５０５でＹＥＳ）ことを検出し、定電圧回路２０３が安定して動作できる状態でないことを検出する。そこで、第二の受電装置１０２は、送電装置１００に対して受電電力が０である旨の通知を行う（Ｆ３１１）。

Ｆ３１１の通知は、送電装置１００に対して、今後第二の受電装置１０２へは送電しなくてもよい旨を通知する情報であれば、どのような通知であってもよい。例えば、第二の受電装置１０２が、自身が受電しないことを通知する、自身への送電停止要求を通知する、自身が安定して動作出来る状態にないことを通知する、などであってもよい。

移動により、第一の受電装置１０１と、送電装置１００との間のインピーダンス整合がずれるため、第一の受電装置１０１に対する入力電圧が大きく変化する。すると、第一の受電装置１０１の検出部２０６は、定電圧回路２０３への入力電圧が第一閾値より大きくなったことを検出する（Ｓ５０３でＹＥＳ）。すなわち、この時点で、第一の受電装置１０１は、定電圧回路２０３が安定動作できない過電圧が印加されたことを検出する（Ｆ３１２）。この場合、第一の受電装置１０１は、整合回路を第二の動作モードで動作させ、定電圧回路２０３への入力電圧を下げる必要があると判断する。このため、検出部２０６は、更新後の状態９０６において、次の動作モードを「１」に設定し（Ｓ５０９）、処理を終了する。

整合部２０５は、次の動作モードが「１」であるため（Ｓ６０１でＹＥＳ）、入力電圧を下げるように整合回路を選択すると判断する（Ｓ６１１）。そして第三記憶部２１０の整合回路ＩＤを参照する（Ｓ６１２）。ここで、現時点の状態９０５によれば、この時点で、整合回路ＩＤは「５」である。したがって、整合部２０５は整合回路ＩＤが「５」の時よりも入力電圧が小さくなる整合回路を選択することになる。既に説明したように、本実施形態では負荷インピーダンスが小さいほど（整合回路ＩＤが小さいほど）、入力電圧が小さくなる。

そこで、整合部２０５は、第二記憶部２０９の整合回路ＩＤを参照し、入力電圧が小さくなる整合回路を選択する（Ｓ６１３）。具体的には、整合部２０５は、例えば、現在の整合回路ＩＤである「５」より入力電圧が小さくなる整合回路ＩＤ「１」を選択する。そして、整合部２０５は更新後の状態９０６における第三記憶部２１０の整合回路ＩＤを「１」に設定した後（Ｓ６０９）、整合回路を設定してインピーダンスを調整し（Ｓ６１０）、処理を終了する。

送電装置１００は、Ｆ３０９およびＦ３１１において受信した情報により、第四記憶部に記憶される情報を状態１５０５のように更新し、送電電力を調整する。そして、送電装置１００は、第一の受電装置１０１には５．５ワットを送電する旨の通知を行い（Ｆ３１４）、第二の受電装置１０２には送電電力に関する通知を行わない。なお、送電装置１００は、第二の受電装置１０２から受電電力が０である旨の通知を受信したことに応答して、送電しない旨の通知を行うようにしてもよい。そして、送電装置１００は、通知した送電電力の合計である５．５ワットの送電を開始する（Ｆ３１５）。ここで、受電装置の通信部が、送電装置から送電された電力、特に定電圧回路の出力電力によって動作する場合、Ｆ３１０において第二の受電装置１０２が送電可能範囲外に移動すると、定電圧回路の動作は不安定になる。その結果、第二の受電装置１０２はＦ３１１の通知を行うことができなくなる。このような場合でも、送電装置１００は、第三タイマがタイムアウトした時点で第二の受電装置１０２からのＦ３１１の通知がなければ、第二の受電装置１０２は取り去られたと判断し、状態１５０５における第二の受電装置１０２の受電電力を「０」に更新する。このように、タイムアウト値を送電装置と受電装置で共有することによって、受電装置の通信部が送電装置からの送電電力によって動作する場合でも適切な送電制御が可能となる。なお、Ｆ３１４の時点で、送電装置は送電電力を１８ワットから５．５ワットに低下させたことになる。

一方、この時点で、第一の受電装置１０１において、整合部２０５の動作モードが、第一の動作モードから第二の動作モードに変化し、入力電圧が小さくなっている。このとき、整合回路ＩＤが「１」である整合回路が設定されており、送電装置１００による送電電力も低下したため、第一の受電装置１０１の検出部２０６は、定電圧回路２０３への入力電圧が第一閾値以下となったことを検出する（Ｓ５０３でＮＯ）。このため、検出部２０６は、更新後の状態９０７における次の動作モードを「０」に設定する（Ｓ５０４）。

ここで、検出部２０６により、更新後の状態９０７において、現在の動作モードは「１」に設定されている（Ｓ５０１）。このため、整合部２０５は、この現在の動作モードに基づいて動作し（Ｓ６０１でＮＯ、Ｓ６０３でＹＥＳ）、送電装置からの送電電力通知を受信するまで動作を待機する（Ｓ６０４）。これは、送電装置１００による送電電力が低下していないにも関わらず第一の動作モードに復帰した場合は、再び過電圧を検出する可能性があるためである。受電装置は、送電装置１００が送電電力を下げ、過電圧を検出しない状態であることを確認した上で、第二の動作モードから第一の動作モードに復帰する必要がある。

整合部２０５は、Ｆ３１４において、送電電力が５．５ワットに低下する旨の通知を送電装置１００から受け取ると（Ｓ６０４でＹＥＳ）、動作モードを第一の動作モードに復帰させる。そして、整合部２０５は、第三記憶部２１０の負荷インピーダンスを参照し、第二記憶部２０９から適した整合回路ＩＤを選択する（Ｓ６１５）。具体的には、整合部２０５は、状態９０７を参照し、４．５オームの負荷インピーダンスに適した整合回路ＩＤである「５」を選択する。そして整合部２０５は、状態９０７における整合回路ＩＤを「５」に更新した後（Ｓ６０９）、整合回路を設定してインピーダンスを調整し（Ｓ６１０）、処理を終了する。このようにして、整合部２０５は、動作モードを第一の動作モードに戻す。

なお、ここでは、整合部２０５は、Ｆ３１４の通知の後に動作モードを第一の動作モードに戻したが、これは再び過電圧を検出しないようにするためのものである。したがって、他の方法で再び過電圧とならないことを検知できれば、その方法を用いてもよい。例えば、整合部２０５は、実際に送電電力が低下したことを、検出部２０６による定電圧回路２０３への入力電圧の低下の検出により検知し、その低下が生じた後に、動作モードを第一の動作モードへ戻すようにしてもよい。

以上のように、受電装置は、検出部２０６による入力電圧の検出結果が第一閾値より大きい場合に第二の動作モードで動作することによって、定電圧回路に過電圧が印加され続け回路が破損するというリスクを低減できる。また、第二の動作モードに移行して定電圧回路２０３への入力電圧を調整することによって、定電圧回路２０３が安定動作できる状態を維持することができる。これにより、第二の受電装置１０２が取り去られた場合のように、急激なインピーダンス変化があったとしても、第一の受電装置１０１は負荷に対して安定した電圧を供給でき、負荷は動作し続けることができる。

また、受電装置は、第二の動作モードで動作した後、過電圧が印加されない状態になることを確認した上で、動作モードを第一の動作モードに戻すようにすることで、過電圧状態に戻ってしまうことを防ぐことができる。この結果、負荷に対して安定した電圧を供給し続けることが可能となる。また、受電装置が、第一タイマがタイムアウトする度に送電装置に接続処理を行い、受電電力を通知するようにすることで、送電装置は受電電力に基づいて定期的に送電電力を変更することができる。この結果、送電電力と受電電力とのバランスをとることができ、システムとしての電力伝送の効率を向上させることができる。さらに、第二タイマのタイムアウト値を第一タイマのタイムアウト値よりも小さくすることで、受電装置内で反射による効率低下がない状態で送電装置は送電電力制御を行うことができる。このため、送電装置は損失の少ない高効率な状態で送電電力を制御することができる。

また、受電装置が第二の動作モードを持つことにより、過電圧に対する対策を有することとなるため、送電装置側において過電圧を考慮する必要がなくなる。これにより、図１５に示すように、受電電力のみに基づいて送電電力を制御すればよいため、送電装置の処理を簡素化することができる。

また、上記の構成に加え、以下の複数の構成またはそれらの組み合わせによっても同等の効果を得ることができる。

上述の説明では、負荷インピーダンスは、出力電圧と受電電力とから算出したが、出力電圧と出力電流とから算出してもよい。

また、上述の説明では、Ａｄｖｅｒｔｉｓｉｎｇパケットは、ＡＤＶ＿ＩＮＤパケット、ＣＯＮＮＥＣＴ＿ＲＥＱパケットとしたが、これはＢＴ４.０規格で規定される他のＡｄｖｅｒｔｉｓｉｎｇパケットであってもよい。また、通信部はＢＴ４．０規格に対応しているものとして説明したが、これは他の通信規格に対応していてもよい。例えば、他のＢＴ規格、無線ＬＡＮ、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、ＮＦＣなどであってもよい。

また、上述の説明では、第二の動作モードにおいて、整合部２０５は、第三記憶部２１０の整合回路ＩＤと第二記憶部２０９の整合回路ＩＤとを比較し、設定すべき整合回路を選択した。しかしながら、これに代えて、第二の動作モード用の整合回路を予め実装しておき、第二の動作モードへ移行した場合は、比較を行わずに予め実装した整合回路が選択されるようにしてもよい。具体的には、例えば、第二記憶部２０９に整合回路ＩＤ「０」として、受電電力が１０ワットを超える（負荷インピーダンスが２．５オームより小さい）場合の整合回路を実装しておいてもよい。これにより、例えば、整合回路ＩＤが「１」の整合回路を設定している場合においても、受電電圧を小さくするための整合回路「０」を選択することが可能となる。

また、上述の説明では、整合部２０５は、Ｓ６１３において、現在の整合回路ＩＤである「５」に対して、受電電圧が最も小さくなるように整合回路ＩＤ「１」を選択したが、これ以外の整合回路ＩＤが選択されてもよい。

例えば、整合部２０５は、整合回路ＩＤが「５」よりも小さいもの、すなわち「４」以下の整合回路ＩＤを選択し、定電圧回路２０３への入力電圧が第一閾値を超えなくなるまで、段階的に整合回路を選択、調整するようにしてもよい。例えば、整合部２０５は、Ｓ６１３において整合回路ＩＤ「４」を選択し、その後に検出部２０６は、Ｓ５０３において定電圧回路２０３への定電圧回路２０３への入力電圧が第一閾値より大きいと判定する。すると、整合部２０５は、再度Ｓ６１３において、整合回路ＩＤ「３」を選択し、その後、検出部２０６は、Ｓ５０３において定電圧回路２０３への入力電圧が第一閾値を超えたかを判定する。これを繰り返すことにより、定電圧回路２０３への入力電圧が第一閾値以下となる整合回路ＩＤを特定することが可能となる。

別の例では、整合部２０５は、Ｓ６１３において、整合回路ＩＤ「２」を選択する。検出部２０６は、Ｓ５０３において定電圧回路２０３への入力電圧が第一閾値を超えないと判定する。この場合、整合部２０５は、再びＳ６１３において整合回路ＩＤ「３」を選択する。そして、検出部２０６は、Ｓ５０３において定電圧回路２０３への入力電圧は第一閾値を超えるかを判定する。そして、定電圧回路２０３への入力電圧が第一閾値を超えるまで整合回路ＩＤの選択を繰り返す。これにより、整合部２０５は、例えば、定電圧回路２０３への入力電圧が第一閾値を超えない整合回路ＩＤとして「２」を選択することが可能となる。

これにより、受電電圧を下げながらも、インピーダンス整合のずれを最低限に抑え、過電圧の印加を防ぎながら、システムにおける電力伝送の効率の低下を最低限に抑えることが可能となる。

また、本実施例では通信部はＢＴ４．０に対応しているとしたが、これは、その他の通信規格であってもよい。例えば、無線ＬＡＮ、ＮＦＣなどであっても同様の効果が得られる。

＜＜実施形態２＞＞
（システム及び装置構成）
図１６は、本実施形態に係る無線電力伝送システムの構成、特に送電装置１００の構成例を示すブロック図である。送電装置１００及び受電装置１０１並びに１０２は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）４．０規格に準拠する通信機能を有する通信部１１３、１２３及び１３３をそれぞれが有する。そして、送電装置１００及び受電装置１０１並びに１０２は、アンテナ１１４と、アンテナ１２４又は１３４との間で電波を送受信して無線通信を行う。

送電装置１００において１１０は送電部であり、送電線１１２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、送電アンテナコイル１１１を介して、例えば受電装置１０１と受電装置１０２との少なくともいずれかへ向けて電力を送信する。受電装置１０１の１２０及び受電装置１０２の１３０は受電部であり、受電アンテナコイル１２１及び１３１をそれぞれ介して受電される交流電力を、直流または所望周波数の交流電力に変換し、送電線１２２及び１３２にそれぞれ出力する。

ここで、特に共鳴現象やマイクロ波を用いる電力伝送では、電力伝送距離が長く、送電装置と受電装置とのペアリングを行って所望の装置に送電すること、そして、他の装置や物体への送電を防ぐ必要がある。このため、受電したい受電装置１０１及び１０２は、通信部１２３及び１３３を介して送電可能な状態の送電装置を探し、探し出した送電装置（送電装置１００）の通信部１１３との間でペアリングを行う。例えば、送電装置１００の通信部１１３と受電装置１０１の通信部１２３との間で、そして、送電装置１００の通信部１１３と受電装置１０２の通信部１３３との間で、受電装置を識別するための識別情報（ＩＤ）の交換を行う。

送電部１１０において、１１０３は定電圧源であり、受電に必要な電力に応じてＣＰＵ１１０１によって送電電力を調整する。１１０５は送電量制限部であり、例えば電流制限回路、電圧制限回路、スイッチング素子を用いたＯＮ／ＯＦＦ回路により構成される。送電量制限部１１０５は、過電圧を検出した時に、受電装置の回路保護のために、定電圧源１１０３から交流変換部１１０４への電力の供給を切断、又は送電電力を低減するように制御される。本実施形態においては、送電量制限部１１０５として、例えばスイッチング素子を用いたＯＮ／ＯＦＦ回路が用いられるものとし、以下では、送電量制限部を「スイッチ」と称する。なお、送電電力の制限は、例えば定電圧源１１０３を制御することによって実行されてもよい。

１１０４は交流変換部であり、直流、または商用電源等の交流を電力伝送用の周波数に変換する。１１０６は送電アンテナコイル１１１及び交流変換部１１０４の電圧を検出する交流電圧計である。１１０２は通信部１１３による機器認証で得られた受電装置の識別情報（ＩＤ）を記憶するメモリである。

ここで、ＣＰＵ１１０１は、例えば、ＩＤ検出部１１０１１、受電量検出部１１０１２、送電指示部１１０１３、総送電量計算部１１０１４、送電停止部１１０１５、確認信号生成部１１０１６、応答検出部１１０１７の少なくともいずれかとして機能する。

ＩＤ検出部１１０１１は、受電装置を識別する識別情報（ＩＤ）を検出する。送電装置１００が少なくとも１つの受電装置に対して電力を送電するとき、ＩＤ検出部１１０１１は、この送電相手である受電装置を特定する情報を検出して、電力の送電対象となる受電装置を特定する。なお、受電装置の特定は、例えば、無線電力伝送を行う際の初期認証において、受電装置のＩＤを取得することにより行う。また、後述の送電の停止または所定電力以下への送電電力の抑制状態にあるときに、受電装置からの送電要求信号、又は送電装置から受電装置へ向けた送電装置の送電可能範囲に存在するかを確認する確認信号に対する応答において、受電装置のＩＤが検出される。

受電量検出部１１０１２は、無線電力伝送の相手装置である、少なくとも１つの受電装置において、受電している受電電力を検出し、特定する。これにより、送電装置１００は、どの程度の電力を伝送すればよいかを判定し、定電圧源１１０３の電圧を調整する。送電指示部１１０１３は、無線電力伝送が可能な状態、すなわち、過電圧が受電装置に印加されない状態において送電を開始するように、例えば、スイッチ１１０５をオンにする指示を出力する。

一方、送電停止部１１０１５は、過電圧が受電装置に印加されうる状態において送電を停止するように、例えば、スイッチ１１０５をオフにする指示を出力する。ここで、過電圧が受電装置に印加されうる状態になっても、例えば、少なくとも１つの受電装置のそれぞれにおける受電電力の最低値以下、またはそれより小さい所定電力以下まで電力を落とせば、受電装置に過電圧が印加されることはなくなる。例えば、第１の受電装置の受電電力が５．５ワット（Ｗ）で、第２の受電装置の受電電力が１３．５Ｗであった場合、送電電力を５．５Ｗ以下に抑えれば、いずれの受電装置が取り去られた場合でも、残った受電装置に過電圧が印加されることはなくなる。このため、送電停止部１１０１５は、スイッチ１１０５をオフにすることに代えて、電流又は電圧を制限して送電電力を所定電力以下に抑えるようにしてもよい。また、定電圧源１１０３の電圧を制御して、送電電力を所定電力以下に抑えるようにしてもよい。

総送電量計算部１１０１４は、少なくとも１つの受電装置のそれぞれにおける受電電力の総量を、総送電量として計算する。確認信号生成部１１０１６と応答検出部１１０１７は、送電の停止または所定電力以下への抑制後、送電を再開する契機を与える。具体的には、確認信号生成部１１０１６は、それまでの送電先である送電装置のそれぞれに対して、送電可能範囲内に存在すると共に受電を継続するかを確認する確認信号を生成する。生成された確認信号は、送電可能範囲内に存在する受電装置へと送信される。その後、応答検出部１１０１７は、確認信号を受信した受電装置から、応答信号を受信したかを検出する。

そして、例えば総送電量計算部１１０１４は、応答信号を受信した受電装置について、例えばその応答信号に含まれる情報に基づいて、その受電装置が要求する受電電力を特定する。具体的には、例えば、総送電量計算部１１０１４は、応答信号に要求受電電力を直接特定する情報が含まれている場合は、その情報から要求受電電力を特定する。また、総送電量計算部１１０１４は、それまでの受電電力に対する受電電力の増加又は低減を指し示す情報が応答信号に含まれている場合は、それまでの受電電力とその情報とに基づいて、要求受電電力を特定してもよい。その後、例えば総送電量計算部１１０１４は、応答信号の送信元である全ての受電装置の要求受電電力の総量を供給するように、定電圧源１１０３の電圧を制御して、送電電力を調整する。その後、送電指示部１１０１３は、スイッチ１１０５をオンに切り替え、残された受電装置への送電を開始する。これにより、一部の受電装置が取り去られ、送電を停止または抑制した場合に、速やかに受電装置が要求する電力で送電を再開することが可能となる。

（送電装置の処理）
図１７は、送電装置１００が実行する処理の一例を示すフローチャートである。無線電力伝送システムにおいては、送電装置は、受電装置の識別情報（ＩＤ）の確認等、送電相手を特定して送電を開始する。同様に、受電装置も送電装置の識別情報の確認等、電力を受け取る相手を特定して受電を行う。複数の受電装置に送電可能な送電装置においては、送電可能範囲において受電装置が検出されるたびに、その受電装置と識別情報を交換し、送電相手となる受電装置の識別情報（ＩＤ）を登録し（Ｓ１７０１）、その後に送電を開始する（Ｓ１７０２）。

送電の開始後、送電装置１００は、少なくとも１つの受電装置のそれぞれにおける受電電力の総量を監視する（Ｓ１７０３）。そして、受電電力の総量が変化した場合に、その変化量が所定量より大きいかを判定する。具体的には、例えば、受電電力の総量が所定量以上低下したことが検出される。そして、送電装置１００は、受電電力の総量の所定量以上の変化を検出した場合（Ｓ１７０３でＹＥＳ）、送電を停止する（Ｓ１７０４）。

図１９は、本実施形態に係る、送電アンテナコイル１１１の交流電圧と、送電装置の定電圧源１１０３の出力直流電圧と、取り残された受電装置１０１の受電アンテナコイル１２１の交流電圧と、の変化の一例を示すグラフである。受電装置１０２の取り去りで急激に低下する場合、受電装置における受電電流そして受電電力の総量が減少し、送電アンテナコイルから見た受電側インピーダンスが高くなる。このため、図１９に示すように、送電装置１００の送電アンテナコイル１１１の交流電圧が一時的に上昇する。このとき、送電装置１００の交流電圧計１１０６が電圧の上昇を検出し、ＣＰＵ１１０１は、その上昇量が閾値以上であった場合に、スイッチ１１０５を切断状態にする。

このようにして、送電装置１００は、電圧の上昇量によって、受電装置における受電電力の総量が所定量以上低下したかを判定することができ、その判定結果に応じて、送電停止制御を実行することができる。同様に、送電電力がどのように変化するかの監視結果によって、受電電力の総量が所定量以上低下したかが判定されてもよい。ここで、受電装置１０１の受電アンテナコイル１２１の交流電圧は、スイッチ１１０５の切断と同時に０Ｖまで低下する。したがって、受電装置１０１の受電部が過電圧で破壊されるのを防ぐことができる。なお、送電装置１００は、送電を停止せずに、所定電力以下まで送電電力を下げてもよい。このとき、所定電力は、例えば、受電装置のそれぞれにおける受電電力のうち、最小値以下の電力であってもよい。

送電装置１００は、スイッチ１１０５によって全ての送電を停止した後に、通信部１１３を介して、今まで送電していた全ての受電装置に対して、送電可能範囲に存在するか、及び受電を継続するかを確認する確認信号を送信する（Ｓ１７０５）。受電装置１０１は、この確認信号に応答する応答信号を送電装置１００へ返信し、取り去られた受電装置１０２は返信しない。ここで、受電装置１０１は、確認信号に応答する際に、要求する受電電力の情報を送信する。送電装置１００は、確認信号への応答信号を受信した場合（Ｓ１７０６でＹＥＳ）、その送信元の受電装置のＩＤを登録し（Ｓ１７０７）、応答信号を検出しない受電装置については（Ｓ１７０６でＮＯ）、そのＩＤを登録しない。そして、送電装置１００は、今までの送電先の全受電装置に確認信号を送信後（Ｓ１７０８でＹＥＳ）、ＩＤ登録した受電装置がある場合（Ｓ１７０９でＹＥＳ）、各受電装置の要求受電電力の総量を送電するように定電圧源１１０３を制御して送電を再開する。

（受電装置の処理）
図１８は、受電装置が実行する処理の一例を示すフローチャートである。受電装置は、識別情報（ＩＤ）の送信と送電装置の識別情報の受信との少なくともいずれかを実行（Ｓ１８０１）した後、送電装置からの受電を開始する（Ｓ１８０２）。その後、受電装置は、充電が完了した場合等、受電を終了する状態となった場合（Ｓ１８０３でＹＥＳ）、処理を終了する。

一方、受電を完了しない場合（Ｓ１８０３でＮＯ）、受電装置は、送電装置１００からの送電が停止されないかまたは送電電力が抑制されないかを監視する（Ｓ１８０４）。送電が停止された場合（Ｓ１８０４でＹＥＳ）又は送電電力が抑制された場合、受電装置は、送電装置１００から確認信号が送信されてくるのを待ち受ける（Ｓ１８０５）。そして、受電装置は、確認信号を受信した場合（Ｓ１８０５でＹＥＳ）、要求受電電力を含む応答信号（Ａｃｋ）を送信する（Ｓ１８０６）。その後、送電装置１００からの送電が再開されると、Ｓ１８０２以降の処理を繰り返す。

なお、これまでの説明では、送電の一時停止または抑制中に、送電装置が、受電装置が要求する受電電力を、応答信号から特定するように説明した。しかしながら、送電装置は、例えば、応答信号によって受電装置の識別情報のみを取得し、その識別情報に対応してメモリ１１０２等に記憶されている、送電の一時停止または抑制前までの受電電力を、その受電装置の要求受電電力として特定してもよい。また、受電装置が、それまでの受電電力から受電電力を増加させるか低下させるか、または増加量若しくは低下量の情報を応答信号に含めておき、送電装置は、その受電装置のそれまでの受電電力と、その情報とに基づいて、要求受電電力を特定してもよい。なお、この場合、受電装置は、例えば、定期的な情報交換等によって要求受電電力を送電装置に定期的に通知していてもよい。

また、上述の構成では、送電装置が受電装置に対して確認信号を生成して送信し、受電装置は、これに対して、応答信号を送信することにより、送電装置の送電可能範囲に存在し、受電を継続する受電装置を特定することを可能としたが、これに限られない。例えば、送電装置は、送電の停止または所定電力以下への抑制後、所定時間内に受電装置から送電要求信号を受信することにより、送電装置の送電可能範囲に存在し、受電を継続する受電装置を特定してもよい。

このときの無線電力伝送システム、特に送電装置の構成例を図２０に示す。図２０に示す通り、この場合の送電装置１００は、確認信号生成部１１０１６及び応答検出部１１０１７に代えて、送電要求検出部１１０１８、Ａｃｋ生成部１１０１９、及びタイマ１１０２０を有する。そして、送電要求検出部１１０１８、Ａｃｋ生成部１１０１９、及びタイマ１１０２０は、図１６の確認信号生成部１１０１６及び応答検出部１１０１７と同様に、送電の一時停止または送電電力の抑制後に、送電を再開する契機を与える役割を果たす。

具体的には、例えば、取り去られていない受電装置１０１は、送電の停止を要求していないにも関わらず受電電力がゼロとなった場合又は低下した場合、送電要求信号を送電装置１００へ送信する。送電要求検出部１１０１８は、その送電要求信号を受信して検出する。そして、Ａｃｋ生成部１１０１９は、この送電要求信号に対する応答信号（Ａｃｋ）を生成して、送電要求信号の送信元である受電装置１０１へ送信する。なお、このとき、タイマ１１０２０は所定時間を計測し、送電要求検出部１１０１８は、所定時間内に送電要求信号を送信してきた受電装置を特定する。

そして、例えば、総送電量計算部１１０１４は、その検出結果に応じて、所定時間内に送電要求信号を送ってきた全ての受電装置についての受電電力の総量を算出し、定電圧源１１０３の電圧を制御する。その後、送電指示部１１０１３は、スイッチ１１０５をオンに切り替え、残された受電装置への送電を開始する。これにより、一部の受電装置が取り去られ、送電を停止または抑制した場合に、速やかに受電装置が要求する電力で送電を再開することが可能となる。

なお、受電装置は、例えば、送電要求信号内に要求受電電力を含めて送信してもよい。この場合、総送電量計算部１１０１４は、例えば、送電要求信号を解析して、所定時間内に送電要求信号を送信してきた受電装置のそれぞれの要求受電電力から、受電電力の総量を計算する。また、送電装置は、例えば、送電要求信号によって受電装置の識別情報のみを取得し、その識別情報に対応してメモリ１１０２等に記憶されている、送電の一時停止または抑制前までの受電電力を、その受電装置の要求受電電力として特定してもよい。また、受電装置が、それまでの受電電力から受電電力を増加させるか低下させるか、または増加量若しくは低下量の情報を送電要求信号に含めておき、送電装置は、その受電装置のそれまでの受電電力と、その情報とに基づいて、要求受電電力を特定してもよい。なお、この場合、受電装置は、例えば、定期的な情報交換等によって要求受電電力を送電装置に定期的に通知していてもよい。

このときの送電装置が実行する処理の流れを示すフローチャートを、図２１に示す。同様に、このときの受電装置が実行する処理の流れを示すフローチャートを、図２２に示す。図２１及び図２２において、図１７又は図１８と同様の処理を実行する箇所については、同様の符号を付して説明を省略する。

図２２に示すように、受電装置は、送電の停止または送電量の抑制を検出すると（Ｓ１８０４でＹＥＳ）、送電要求信号を送電装置に対して送信する（Ｓ２２０１）。この送電要求信号には、例えば、要求する受電電力量を含める。送電装置は、送電の停止または抑制後、タイマ１１０２０を起動し、送電要求信号を待ち受ける（Ｓ２１０１）。そして、所定時間内に送電要求信号を受信すると、その送電要求信号の送信元の受電装置のＩＤを登録して（Ｓ２１０２）、その送信元の受電装置へＡｃｋを送信する（Ｓ２１０３）。そして、送電装置は、所定時間が経過すると（Ｓ２１０４でＹＥＳ）、送電要求信号の待ち受けを終了し、ＩＤ登録した受電装置がある場合（Ｓ１７０９でＹＥＳ）、各受電装置の要求受電電力の総量を送電するように定電圧源１１０３を制御して送電を再開する。一方、受電装置は、送電要求信号を送信後、送電装置からのＡｃｋを待ち受け（Ｓ２２０２）、Ａｃｋの受信後、受電を再開する。

なお、Ｓ２１０１では、これまでの送電先であった受電装置のいずれかからの送電要求信号のみを待ち受けてもよい。すなわち、これまでの送電先ではない受電装置からの送電要求信号があったとしても、送電装置はこれを無視してもよい。これにより、新規の受電装置を登録することによる、送電の再開の遅延を防ぐことが可能となる。また、これまでの送電先ではない新規の受電装置からの送電要求信号があった場合に、送電装置は、この新規の受電装置を登録し、送電の再開時にこの受電装置への送電を開始してもよい。

なお、上述の説明では、送電装置は、送電の停止または送電電力の抑制中に、それまでの送電先の受電装置を識別する識別情報を取得して、その識別情報に対応する受電装置への給電を再開したが、このときに初期認証と同様の機器認証を再度実行してもよい。これにより、送電装置は、確実に受電装置を特定した上で送電を再開することができる。また、給電再開時には、初期認証とは異なる、識別情報（ＩＤ）の確認のみなど、簡易な認証を実行するようにしてもよい。これにより、送電の再開の際の処理を軽減することができ、迅速な送電の再開を実現することができる。

また、上述の説明では、送電装置と受電装置との間の通信を、無線電力伝送とは関係しない別の通信機能を用いて行っていたが、負荷変調等を用いて、無線電力伝送の送電用信号で通信を行うようにしてもよい。これにより、送電装置と受電装置との構成をより簡素化することが可能となる。

また、本実施形態では、送電相手の受電装置における受電電力の所定量以上の変化を検出するために、送電アンテナコイル１１１の交流電圧を測定する交流電圧計１１０６を用いた場合について説明した。しかし、定電圧源１１０３が、出力電圧と出力電流との少なくともいずれかを検出する検出機能を有する場合、これらを用いて、電圧、電流、インピーダンスの変化等を検出し、送電相手の受電装置における受電電力の所定量以上の変化を検出してもよい。またＥ級アンプ等を含む交流変換部内に、電圧検出機能と電流検出機能との少なくともいずれかを設けて、その検出結果を用いて、送電相手の受電装置における受電電力の所定量以上の変化を検出してもよい。

なお、本実施形態では、スイッチング素子を用いた送電量制限部による送電量の制限方法を示しているが、定電圧源は受電装置の受電電力に応じて電圧を調整する機能があるため、これを用いて定電圧源において送電電力を制限してもよい。また、定電圧源がスイッチング電源であれば、このスイッチング機能を用いて、送電のＯＮ／ＯＦＦを制御してもよい。さらに定電圧源が電流制御機能を有する場合、これを用いて、送電電力を制御してもよい。

以上の動作により、受電電力の総量の変化量を監視することにより過電圧が印加されうる状態となったことを検出し、この検出に応じて、送電が一時停止され、または送電量が所定電力以下まで抑制される。そして、送電の一時停止または抑制中に、受電を継続する受電装置の要求受電電力を特定し、特定された要求受電電力に応じて送電電力を制御してから送電を再開する。この結果、受電装置に過電圧が印加されることがなくなり、装置が破壊される確率を低減することが可能となる。

＜＜実施形態３＞＞
実施形態１では、受電装置がインピーダンスを調整する機能を有し、第一の動作モードではインピーダンス整合をとることによって電力伝送効率の向上を図りながら、第二の動作モードでは内部において過電圧が印加されることを防ぐ方法について説明した。また実施形態２では、送電装置が、図１７のＳ１７０４において送電を停止することにより、受電装置に過電圧が印加されることを防ぐ方法について説明した。本実施形態では、上述の第二の動作モードで動作する機能を有する受電装置と、それを有しない受電装置とが混在した場合に、送電装置が実行する処理について説明する。

図２３は、本実施形態の送電装置が実行する処理を示すフローチャートである。なお、これまでに説明したものと同様の構成に対しては、同一の符号を付し、説明を省略する。本実施形態では、受電装置は機能情報を通知する。ここで、機能情報とは、受電装置が上述の第二の動作モードで動作する機能を有するかを指し示す情報を含む。

送電装置は、受電装置との間で無線接続を確立し（Ｓ１３００〜Ｓ１３０１）、タイムアウト値を共有した後（Ｓ１３０２）に、第一の受電装置および第二の受電装置から、それぞれ機能情報を受信して取得する（Ｓ２３００）。なお、機能情報は、例えば受電装置の機器識別情報（受電装置の機種情報、型番等を含む）から特定されてもよく、その場合、受電装置は、機器識別情報のみを送電装置へ通知してもよい。この場合、送電装置は、機器識別情報と機能情報とが対応付けられたテーブルを有し、そのテーブルを参照して機能情報を取得してもよく、また、他のデータベースに問い合わせて、受信した機器識別情報に対応する機能情報を取得してもよい。

ここで、全ての受電装置が第二の動作モードで動作できる場合（Ｓ２３０１でＹＥＳ）、送電装置は、図１４のフローに基づいて、受電装置の総受電電力に基づく送電制御を実行する（Ｓ２３０２）。この場合、受電装置はインピーダンスの調整によって内部で電圧を下げ、過電圧が内部の回路に印加されることを防ぐことができる。このため、急激なインピーダンスの変化があったとしても、受電装置は負荷に対して安定した電圧を供給でき、この結果、負荷は動作し続けることができる。

一方、Ｓ２３００で機能情報を受信した複数の受電装置のうち、１つでも第二の動作モードで動作できない受電装置が存在する場合（Ｓ２３０１でＮＯ）、受電装置のうち少なくとも１つにおいて過電圧が内部に印加されるのを防ぐことができないと考えられる。すなわち、少なくとも１つの受電装置において、受電によって得られる電圧を内部において下げることができず、過電圧に耐える能力がないと考えられる。このため、送電装置は、図１７（又は図２１）のフローに基づく送電制御を実行する（Ｓ２３０３）。これにより、受電装置に過電圧が入力されうる環境においても、送電装置が送電を停止または送電電力を低減することにより、受電装置に過電圧が入力されることを防ぐことが可能となる。

ここで、本実施形態では、受電装置が第二の動作モードで動作する機能を有するかどうかを送電装置に通知し、送電装置がＳ２３０１において自身が実行すべき動作を判定したが、これに限られない。すなわち、受電装置が第二の動作モードで動作できない場合に、送電装置が図１７のフローに従って動作するような構成であれば、どのような処理が行われてもよい。例えば、受電装置が、自身が有する機能に基づいて動作するように、送電装置に対して要求するのであってもよい。例えば、受電装置は、自身が第二の動作モードで動作する機能を有さない場合、Ｓ２３００において、図１７のフローに基づく送電制御を実行するように、送電装置に対して要求してもよい。その場合、例えば、送電装置は、少なくとも１つの受電装置からこのような要求を受信したかに応じて、図１４のフローに基づく処理を実行するか、図１７のフローに基づく処理を実行するかを決定する。

また、送電装置が図１４のフローで送電制御が可能か、また図１７のフローで送電制御が可能かを受電装置に通知し、受電装置が動作を判断してもよい。例えば、受電装置は、送電装置が図１７のフローによる動作に対応せず、自身が第二の動作モードに対応していない場合、不図示の表示部に、正常動作時とは異なる表示、例えば、エラー通知を表示するようにしてもよい。このエラー通知の表示は、例えば、その送電装置の上に、自ら（受電装置）を置いてはいけない事を示す表示である。なお、このエラー通知は、その送電装置に置いてはいけない事をユーザに通知するものであればどのようなものであってもよく、例えば、ＬＥＤの点滅パターンや点灯色によって、又は不図示のスピーカからのエラー音によって、通知されてもよい。

＜＜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し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（または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。

Claims (15)

1. 少なくとも１つの受電装置に対して無線により電力を送電する送電装置であって、
   前記少なくとも１つの受電装置のそれぞれが、受電によって得られる電圧を内部で下げる機能を有するかを判定する判定手段と、
   前記少なくとも１つの受電装置の少なくともいずれかが前記機能を有しない場合、前記機能を有しない受電装置に過電圧が入力されないように、送電電力を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする送電装置。
2. 少なくとも１つの受電装置に対して無線により電力を送電する送電装置であって、
   前記少なくとも１つの受電装置の少なくともいずれかの受電装置から、当該受電装置に過電圧が入力されないように送電電力を制御することの要求を受信したかを判定する判定手段と、
   前記要求を受信した場合、前記要求を送信した受電装置に過電圧が入力されないように、送電電力を制御する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、
   受電している電力の総量が変化した場合に、その変化の量が所定量より大きいかを検出する検出手段と、
   前記総量の所定量より大きい変化が検出された場合、前記少なくとも１つの受電装置への送電を停止し、又は送電する電力を所定電力以下に抑えるように送電を制御する送電制御手段と、
   送電が停止され、又は送電する電力が所定電力以下に抑えられた状態において、前記送電装置の送電可能範囲に存在し、当該送電装置から受電する受電装置と、その受電装置が受電する受電電力とを特定する特定手段と、
   を有し、
   前記送電制御手段は、さらに、前記特定の後に、特定された受電装置への、特定された受電電力の送電を再開する、
   ことを特徴とする送電装置。
3. 前記制御手段は、
   受電している電力の総量が変化した場合に、その変化の量が所定量より大きいかを検出する検出手段と、
   前記総量の所定量より大きい変化が検出された場合、前記少なくとも１つの受電装置への送電を停止し、又は送電する電力を所定電力以下に抑えるように送電を制御する送電制御手段と、
   送電が停止され、又は送電する電力が所定電力以下に抑えられた状態において、前記送電装置の送電可能範囲に存在し、当該送電装置から受電する受電装置と、その受電装置が受電する受電電力とを特定する特定手段と、
   を有し、
   前記送電制御手段は、さらに、前記特定の後に、特定された受電装置への、特定された受電電力の送電を再開する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
4. 前記判定手段は、前記少なくとも１つの受電装置のそれぞれから受信した情報に基づいて、前記少なくとも１つの受電装置のそれぞれが前記機能を有するか否かを判定すること
   を特徴とする請求項１に記載の送電装置。
5. 前記制御手段は、前記少なくとも１つの受電装置のうち全ての装置が前記機能を有していると前記判定手段により判定された場合と、前記少なくとも１つの受電装置のうち少なくとも１台の装置が前記機能を有していないと前記判定手段により判定された場合と、で異なる送電制御を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
6. 無線により、送電装置から電力を受電する受電装置であって、
   前記送電装置が前記受電装置に過電圧が入力されないように送電電力を制御する機能を有するかを判定する判定手段と、
   前記送電装置が前記機能を有さず、前記受電装置が受電によって得られる電圧を内部で下げる機能を有しない場合、エラーを通知する通知手段と、
   を有することを特徴とする受電装置。
7. 無線により電力を送電する送電装置と、無線により前記送電装置から電力を受電する少なくとも１つの受電装置とを含む無線電力伝送システムであって、
   前記送電装置は、
   前記少なくとも１つの受電装置のそれぞれが、受電によって得られる電圧を内部で下げる機能を有するかを判定する判定手段と、
   前記少なくとも１つの受電装置の少なくともいずれかが前記機能を有しない場合、前記機能を有しない受電装置に過電圧が入力されないように、送電電力を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする無線電力伝送システム。
8. 無線により電力を送電する送電装置と、無線により前記送電装置から電力を受電する少なくとも１つの受電装置とを含む無線電力伝送システムであって、
   前記少なくとも１つの受電装置の少なくともいずれかの受信装置は、
   当該受電装置に過電圧が入力されないように送電電力を制御することの要求を、前記送電装置へ送信する送信手段を有し、
   前記送電装置は、
   前記要求を受信したかを判定する判定手段と、
   前記要求を受信した場合、前記要求を送信した受電装置に過電圧が入力されないように、送電電力を制御する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、
   受電している電力の総量が変化した場合に、その変化の量が所定量より大きいかを検出する検出手段と、
   前記総量の所定量より大きい変化が検出された場合、前記少なくとも１つの受電装置への送電を停止し、又は送電する電力を所定電力以下に抑えるように送電を制御する送電制御手段と、
   送電が停止され、又は送電する電力が所定電力以下に抑えられた状態において、前記送電装置の送電可能範囲に存在し、当該送電装置から受電する受電装置と、その受電装置が受電する受電電力とを特定する特定手段と、
   を有し、
   前記送電制御手段は、さらに、前記特定の後に、特定された受電装置への、特定された受電電力の送電を再開する、
   を有することを特徴とする無線電力伝送システム。
9. 無線により電力を送電する送電装置と、無線により前記送電装置から電力を受電する少なくとも１つの受電装置とを含む無線電力伝送システムであって、
   前記送電装置は、
   前記少なくとも１つの受電装置に過電圧が入力されないように送電電力を制御する機能を有するかを指し示す情報を、前記少なくとも１つの受電装置へ送信する送信手段を有し、
   前記少なくとも１つの受電装置は、
   前記送電装置が前記機能を有しないことを前記情報が指し示しており、前記受電装置が受電によって得られる電圧を内部で下げる機能を有しない場合、エラーを通知する通知手段を有することを特徴とする無線電力伝送システム。
10. 少なくとも１つの受電装置に対して無線により電力を送電する送電装置の制御方法であって、
    判定手段が、前記少なくとも１つの受電装置のそれぞれが、受電によって得られる電圧を内部で下げる機能を有するかを判定する判定工程と、
    制御手段が、前記少なくとも１つの受電装置の少なくともいずれかが前記機能を有しない場合、前記機能を有しない受電装置に過電圧が入力されないように、送電電力を制御する制御工程と、
    を有することを特徴とする制御方法。
11. 少なくとも１つの受電装置に対して無線により電力を送電する送電装置の制御方法であって、
    判定手段が、前記少なくとも１つの受電装置の少なくともいずれかの受電装置から、当該受電装置に過電圧が入力されないように送電電力を制御することの要求を受信したかを判定する判定工程と、
    制御手段が、前記要求を受信した場合、前記要求を送信した受電装置に過電圧が入力されないように、送電電力を制御する制御工程と、を有し、
    前記制御工程は、
    受電している電力の総量が変化した場合に、その変化の量が所定量より大きいかを検出する検出工程と、
    前記総量の所定量より大きい変化が検出された場合、前記少なくとも１つの受電装置への送電を停止し、又は送電する電力を所定電力以下に抑えるように送電を制御する送電制御工程と、
    送電が停止され、又は送電する電力が所定電力以下に抑えられた状態において、前記送電装置の送電可能範囲に存在し、当該送電装置から受電する受電装置と、その受電装置が受電する受電電力とを特定する特定工程と、
    前記特定の後に、特定された受電装置への、特定された受電電力の送電を再開する工程と、
    を含む、ことを特徴とする制御方法。
12. 無線により、送電装置から電力を受電する受電装置の制御方法であって、
    判定手段が、前記送電装置が前記受電装置に過電圧が入力されないように送電電力を制御する機能を有するかを判定する判定工程と、
    通知手段が、前記送電装置が前記機能を有さず、前記受電装置が受電によって得られる電圧を内部で下げる機能を有しない場合、エラーを通知する通知工程と、
    を有することを特徴とする制御方法。
13. 少なくとも１つの受電装置に対して無線により電力を送電する送電装置に備えられたコンピュータに、
    前記少なくとも１つの受電装置のそれぞれが、受電によって得られる電圧を内部で下げる機能を有するかを判定する判定工程と、
    前記少なくとも１つの受電装置の少なくともいずれかが前記機能を有しない場合、前記機能を有しない受電装置に過電圧が入力されないように、送電電力を制御する制御工程と、
    を実行させるためのプログラム。
14. 少なくとも１つの受電装置に対して無線により電力を送電する送電装置に備えられたコンピュータに、
    前記少なくとも１つの受電装置の少なくともいずれかの受電装置から、当該受電装置に過電圧が入力されないように送電電力を制御することの要求を受信したかを判定する判定工程と、
    前記要求を受信した場合、前記要求を送信した受電装置に過電圧が入力されないように、送電電力を制御する制御工程と、
    を実行させるためのプログラムであって、
    前記制御工程は、
    受電している電力の総量が変化した場合に、その変化の量が所定量より大きいかを検出する検出工程と、
    前記総量の所定量より大きい変化が検出された場合、前記少なくとも１つの受電装置への送電を停止し、又は送電する電力を所定電力以下に抑えるように送電を制御する送電制御工程と、
    送電が停止され、又は送電する電力が所定電力以下に抑えられた状態において、前記送電装置の送電可能範囲に存在し、当該送電装置から受電する受電装置と、その受電装置が受電する受電電力とを特定する特定工程と、
    前記特定の後に、特定された受電装置への、特定された受電電力の送電を再開する工程と、
    を含む、ことを特徴とするプログラム。
15. 無線により、送電装置から電力を受電する受電装置に備えられたコンピュータに、
    前記送電装置が前記受電装置に過電圧が入力されないように送電電力を制御する機能を有するかを判定する判定工程と、
    前記送電装置が前記機能を有さず、前記受電装置が受電によって得られる電圧を内部で下げる機能を有しない場合、エラーを通知する通知工程と、
    を実行させるためのプログラム。

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