JP-2026077285-A - 受電装置、送電装置、受電装置が行う方法、送電装置が行う方法及びプログラム

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Abstract

【課題】無線電力伝送を適切に行う技術を提供する。【解決手段】本開示の一態様に係る受電装置は、送電装置から無線で受電し、受電に使用される周波数を決定し、第一の周波数に対応するパラメータと第二の周波数に対応するパラメータとを含む複数のパラメータから、受電に使用される周波数に基づいてパラメータを選択し、選択されたパラメータの情報を送電装置に送信する。【選択図】図１０

Inventors

小森谷光央

Assignees

キヤノン株式会社

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20241025

Claims (20)

送電装置から無線で受電する受電手段と、前記受電に使用される周波数を決定する決定手段と、第一の周波数に対応するパラメータと第二の周波数に対応するパラメータとを含む複数のパラメータから、前記受電に使用される周波数に基づいてパラメータを選択する選択手段と、選択された前記パラメータの情報を前記送電装置に送信する通信手段と、を有することを特徴とする受電装置。
前記受電手段は、ＷｉｒｅｌｅｓｓＰｏｗｅｒＣｏｎｓｏｒｔｉｕｍが策定する規格で規定されるＭＰＰ（ＭａｇｎｅｔｉｃＰｏｗｅｒＰｒｏｆｉｌｅ）に基づいて、前記送電装置から無線で受電することが可能であることを特徴とする、請求項１に記載の受電装置。
選択された前記パラメータは、ＭＰＰＰｏｗｅｒＬｏｓｓＡｃｃｏｕｎｔｉｎｇに関するパラメータであることを特徴とする、請求項２に記載の受電装置。
選択された前記パラメータは、前記送電装置が有する送電コイルと前記受電装置が有する受電コイルとの結合状態の指標に関するパラメータであることを特徴とする、請求項１に記載の受電装置。
前記複数のパラメータを保持する保持手段をさらに有することを特徴とする、請求項１に記載の受電装置。
前記通信手段は、前記送電装置から前記送電装置の動作周波数に関する情報を受信し、前記選択手段は、前記情報に基づいて、前記動作周波数に対応する前記パラメータを選択することを特徴とする、請求項１に記載の受電装置。
前記通信手段は、前記送電装置から電力信号を受信し、前記受電装置は、前記電力信号の周波数を検出し、検出された前記周波数を前記送電装置の動作周波数と判定する周波数検出手段をさらに有し、前記選択手段は、前記動作周波数に対応する前記パラメータを選択することを特徴とする、請求項１に記載の受電装置。
前記通信手段は、前記送電装置から複数の異なる周波数の前記電力信号を受信し、前記周波数検出手段は、前記複数の異なる周波数の電力信号を検出し、前記複数の異なる周波数の電力信号のうち、受電電力が所定値を超える前記電力信号の周波数を、前記動作周波数と判定することを特徴とする、請求項７に記載の受電装置。
前記周波数検出手段は、前記受電装置が有する受電アンテナと接続される共振回路のキャパシタの容量を切り替えることによって前記受電アンテナの共振周波数を切り替えることで、前記複数の異なる周波数の電力信号を検出することを特徴とする、請求項８に記載の受電装置。
前記電力信号は、ＷｉｒｅｌｅｓｓＰｏｗｅｒＣｏｎｓｏｒｔｉｕｍが策定する規格で規定されるＰｉｎｇフェーズにおいて使用されるＤｉｇｉｔａｌＰｉｎｇであることを特徴とする、請求項７に記載の受電装置。
前記保持手段は、前記複数のパラメータの少なくとも一部について、周波数に依らず１つの同一の値を保持することを特徴とする、請求項５に記載の受電装置。
受電装置に無線で送電する送電手段と、複数の周波数のうち前記送電に使用される周波数に対応するパラメータの情報を前記受電装置から受信する通信手段と、を有することを特徴とする送電装置。
前記送電手段は、ＷｉｒｅｌｅｓｓＰｏｗｅｒＣｏｎｓｏｒｔｉｕｍが策定する規格で規定されるＭＰＰ（ＭａｇｎｅｔｉｃＰｏｗｅｒＰｒｏｆｉｌｅ）に基づいて、前記受電装置に無線で送電することが可能であることを特徴とする、請求項１２に記載の送電装置。
前記パラメータは、ＭＰＰＰｏｗｅｒＬｏｓｓＡｃｃｏｕｎｔｉｎｇに関するパラメータであることを特徴とする、請求項１３に記載の送電装置。
前記ＭＰＰＰｏｗｅｒＬｏｓｓＡｃｃｏｕｎｔｉｎｇに関するパラメータを使用して異物検出を行う異物検出手段をさらに有することを特徴とする、請求項１４に記載の送電装置。
前記パラメータは、前記送電装置が有する送電コイルと前記受電装置が有する受電コイルとの結合状態の指標に関するパラメータであることを特徴とする、請求項１２に記載の送電装置。
前記結合状態の指標に関するパラメータを使用して前記結合状態を推定する推定手段をさらに有することを特徴とする、請求項１６に記載の送電装置。
受電装置が行う方法であって、送電装置から無線で受電する工程と、前記受電に使用される周波数を決定する工程と、第一の周波数に対応するパラメータと第二の周波数に対応するパラメータとを含む複数のパラメータから、前記受電に使用される周波数に基づいてパラメータを選択する工程と、選択された前記パラメータの情報を前記送電装置に送信する工程と、を含むことを特徴とする方法。
送電装置が行う方法であって、受電装置に無線で送電する工程と、複数の周波数のうち前記送電に使用される周波数に対応するパラメータの情報を前記受電装置から受信する工程と、を含むことを特徴とする方法。
コンピュータに請求項１８又は１９に記載の方法を実行させるためのプログラム。

Description

本開示は、受電装置、送電装置、受電装置が行う方法、送電装置が行う方法及びプログラムに関する。特許文献１には、補正値に基づいて２次側コイルとの電磁結合している状態を検知することで、受電側（２次側）である携帯機器等の金属筐体の影響を抑え、金属異物の検出精度を向上させる送電装置が開示されている。以下では、電磁結合している状態を、電磁結合状態又は単に結合状態（カップリング）とも呼ぶ。特開２０１２－２４４７３２号公報第１実施形態に係る無線充電システムの構成例を示す図である。第１実施形態に係る送電装置の構成例を示す機能ブロック図である。第１実施形態に係る受電装置の構成例を示す機能ブロック図である。第１実施形態に係る送電装置及び受電装置における共振周波数調整部の構成例を示す図である。第１実施形態に係る受電装置が保持するパラメータの例を示す図である。第１実施形態に係る受電装置が保持するパラメータの例を示す図である。第１実施形態に係る受電装置による無線電力伝送の処理例を示すフローチャートである。第１実施形態に係る受電装置によるＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎフェーズにおける処理例を示す図である。第１実施形態に係る受電装置によるＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズにおける処理例を示す図である。第１実施形態に係る無線充電システムの全体の処理例を示すシーケンス図である。第２実施形態に係る受電装置によるＰｉｎｇフェーズにおける処理例を示す図である。第２実施形態に係る無線充電システムの全体の処理例を示すシーケンス図である。以下、本開示の実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。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本開示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す。各実施形態では、無線電力伝送システムを適用した無線充電システムを示す。一例として、無線充電の標準化団体ＷｉｒｅｌｅｓｓＰｏｗｅｒＣｏｎｓｏｒｔｉｕｍ（ＷＰＣ）が策定する規格（以下、ＷＰＣ規格と記す）に基づく無線電力伝送について説明する。ＷＰＣ規格の一例は、Ｑｉ規格である。＜第１実施形態＞［システムの構成］図面を参照して、本実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る無線充電システムの構成例を示す図である。本無線充電システムは、送電装置１００、受電装置２００及び充電台（ＩｎｔｅｒｆａｃｅＳｕｒｆａｃｅ）３００を備える。送電装置１００及び受電装置２００の詳細な構成については、図２及び図３を用いて後述する。受電装置２００は、充電台３００に載置された状態で、送電装置１００から無線で受電して内蔵バッテリに充電を行う電子機器である。送電装置１００は、充電台３００に載置された受電装置２００に対して無線で送電を行う電子機器である。充電台３００は送電装置１００の一部を構成するので、以下では、受電装置２００が「充電台３００に戴置された」ことを「送電装置１００に載置された」という場合がある。受電装置２００が送電装置１００から受電可能な空間的範囲を、図１にて点線枠４００の範囲で模式的に示す。受電装置２００及び送電装置１００は、無線充電機能以外のアプリケーションを実行する機能を有し得る。例えば、受電装置２００はスマートフォンであり、送電装置１００は受電装置２００のバッテリを充電するためのアクセサリ機器である。ただし、本開示はこの例に限定されない。［送電装置及び受電装置の構成］次に図２を参照して、送電装置１００の構成例について説明する。図２は、送電装置１００の構成例を示す機能ブロック図である。送電装置１００は、制御部１０１、電源部１０２、送電部１０３、第１通信部１０４、送電アンテナ（送電コイル）１０５、メモリ１０６、検出部１０８、第２通信部１０９、ユーザインタフェース部１１０及び共振周波数調整部１１１を有する。以下、ユーザインタフェースをＵＩと表記する。図２では、各機能ブロック要素が別体として記載されているが、任意の複数の機能ブロック要素は、同一ハードウェアモジュールとして（例えば同一チップ内に）に実装されてもよい。制御部１０１は、メモリ１０６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、送電装置１００全体を制御する。また、制御部１０１は、送電装置１００における機器認証のための通信を含む送電制御を行う。さらに、制御部１０１は、無線電力伝送以外のアプリケーションを実行するための制御を行うことが可能である。制御部１０１は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）又はＭＰＵ（ＭｉｃｒｏＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）等の１つ以上のプロセッサを含んで構成される。あるいは、制御部１０１は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）等のハードウェアで構成されてもよい。また、制御部１０１は、所定の処理を実行するようにコンパイルされたＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）等のアレイ回路を含んで構成されてもよい。制御部１０１は、各種処理の実行中に記憶しておくべき情報をメモリ１０６に記憶させる処理や、タイマ（不図示）を用いた計時処理を実行することができる。電源部１０２は、各機能ブロック要素への電源供給を行う。電源部１０２は、例えば、商用電源への電源接続回路やバッテリを備える。バッテリは、商用電源から供給される電力により蓄電される。送電部１０３は、電源部１０２から入力される直流電力又は交流電力を、無線電力伝送に用いる周波数帯域の交流電力に変換し、変換後の交流電力を送電アンテナ１０５へ入力することによって、受電装置２００に受電させるための電磁波を発生させる。例えば、送電部１０３は、インバータを備え、電源部１０２が供給する直流電圧を、ハーフブリッジ構成又はフルブリッジ構成のスイッチング回路で交流電圧に変換する。送電部１０３は、ブリッジを構成する複数のＦＥＴ（ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と、複数のＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦを制御するゲートドライバとを含む。送電部１０３は、送電アンテナ１０５に入力する電圧（送電電圧）若しくは電流（送電電流）、又はその両方を調節することにより、出力させる電磁波の強度（送電電力）を制御する。送電電圧又は送電電流の大小により電磁波の強弱（送電電力の強弱）が制御される。あるいは、送電部１０３は、送電部１０３が有するインバータに入力する電圧若しくは電流、又はその両方を調節することにより、出力させる電磁波の強度（送電電力）を制御する。このインバータに入力する電圧を、以下ではインバータ入力電圧と呼ぶ。また、このインバータに入力する電流を、以下ではインバータ入力電流と呼ぶ。インバータ入力電圧又はインバータ入力電流の大小により電磁波の強弱（送電電力の強弱）が制御される。あるいは、送電部１０３は、送電部１０３が有するインバータから出力される電圧若しくは電流、又はその両方を調節することにより、出力させる電磁波の強度（送電電力）を制御する。このインバータから出力される電圧を、以下ではインバータ出力電圧と呼ぶ。また、このインバータから出力される電流を、以下ではインバータ出力電流と呼ぶ。インバータ出力電圧又はインバータ出力電流の大小により電磁波の強弱（送電電力の強弱）が制御される。送電部１０３は、制御部１０１からの指示信号に基づいて、送電アンテナ１０５による送電の開始又は停止、又は出力させる電磁波の強度が制御されるように、交流周波数の電磁波の電力の出力制御を行う。また、送電部１０３は、ＷＰＣ規格に対応した受電装置２００の充電部に５０ワット（Ｗ）の電力を出力するだけの電力供給能力があるものとする。第１通信部１０４は、制御部１０１及び送電部１０３と接続され、受電装置２００との間でＷＰＣ規格に基づく送電制御のための通信を行う。第１通信部１０４は、送電アンテナ１０５から出力される電磁波の周波数偏移変調を行い、受電装置２００へ情報を伝送して通信を行う。また、第１通信部１０４は、受電装置２００が変調を行った、送電アンテナ１０５から送電される電磁波を復調して、受電装置２００が送信した情報を取得する。第１通信部１０４による通信は、送電アンテナ１０５から送電される電磁波に通信用の信号が重畳されることにより行われる。第１通信部１０４はいわゆるインバンド通信を行う。メモリ１０６は、制御プログラムの他に、送電装置１００及び受電装置２００の状態に関する情報を記憶することができる。送電装置１００及び受電装置２００の状態に関する情報とは送電電力値、受電電力値等である。送電装置１００の状態に関する情報は、制御部１０１により取得される。受電装置２００の状態に関する情報は、受電装置２００の制御部により取得され、第１通信部１０４又は後述する第２通信部１０９が受信可能である。検出部１０８は、ＷＰＣ規格に基づいて、送電装置１００に物体が載置されているかを検出する。検出部１０８は、具体的には、送電装置１００のＩｎｔｅｒｆａｃｅＳｕｒｆａｃｅ（インタフェース表面）に物体が載置されたか否かを検出する。検出部１０８は、例えば、送電部１０３が、送電コイル１０５を介してＷＰＣ規格のＡｎａｌｏｇＰｉｎｇを送信したときの送電コイル１０５の電圧値及び電流値の少なくとも一方を検出する。検出部１０８は、インピーダンスの変化を検出してもよい。そして、検出部１０８は、電圧値が所定電圧値を下回る場合又は電流値が所定電流値を超える場合に、送電装置１００に物体が載置されていると判定し得る。この物体が受電装置２００であるかその他の異物であるかは、第１通信部１０４によって続いて送信されるＤｉｇｉｔａｌＰｉｎｇに対する所定の応答の有無により判定される。すなわち、送電装置１００が所定の応答を受信した場合には、その物体が受電装置２００であると判定され、そうでなければ、その物体が受電装置とは異なる物体であると判定される。主に検出部１０８は、受電装置が送電装置から受電可能である状態を検出する状態検出手段の一例である。このように、本開示では、受電装置が送電装置に載置されることは、受電装置が送電装置から受電可能な状態になる（例えば受電可能な位置に配置される）ことを意味する。ここで、受電装置が送電装置に載置されても必ずしも受電可能な状態にならない場合も考えられる。それは、例えば電磁波を遮断又は減衰させるカバー、ケース、その他の部材が受電装置に装着されている場合や、送電装置と受電装置との間に電磁波を遮断又は減衰させる意図しない部材が存在する、といった場合である。後にフローチャート等を用いて説明する「受電装置が送電装置に載置される」とは、受電装置が送電装置から受電可能な状態になることの一例に過ぎない。また、受電装置が受電可能な状態は、受電装置が送電装置に載置された状態に限定されない。例えば、受電可能な状態とは、受電装置と送電装置とが機械的な係合によって接触又は近接している状態であってもよいし、受電装置が磁力により送電装置に接触している状態であってもよい。本開示では、受電装置２００が送電装置１００に載置された状態を、受電装置２００が受電可能な状態の典型例として、以降の説明を行う。共振周波数調整部１１１は、送電コイル１０５の共振周波数を調整する。共振周波数調整部１１１は、送電コイル１０５と接続されて共振回路を形成する共振キャパシタである。共振周波数調整部１１１は、例えば、図４（ａ）に示すよう複数のスイッチ（Ｓ１、Ｓ２及びＳ３）とキャパシタ（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２及びＣ３）とで構成される。共振周波数調整部１１１は、各スイッチの開閉（以下、開をｏｐｅｎ