特許 6498438 受電制御回路、ワイヤレス受電装置の制御方法、電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6498438

(24)【登録日】2019年3月22日

(45)【発行日】2019年4月10日

(54)【発明の名称】受電制御回路、ワイヤレス受電装置の制御方法、電子機器

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/80 20160101AFI20190401BHJP

【ＦＩ】

   H02J50/80

【請求項の数】15

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-265336(P2014-265336)

(22)【出願日】2014年12月26日

(65)【公開番号】特開2016-127661(P2016-127661A)

(43)【公開日】2016年7月11日

【審査請求日】2017年11月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100133215

【弁理士】

【氏名又は名称】真家 大樹

(72)【発明者】

【氏名】賀 迅

(72)【発明者】

【氏名】内本 大介

(72)【発明者】

【氏名】野澤 毅

【審査官】 阿部 陽

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１６−５０４９０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０９２３３９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１５−５００６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１０５７７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−１９９５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０８２８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７１８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０２１０４０６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ５０／００−５０／９０

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０４Ｂ ５／００−５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

受信コイルを有するワイヤレス受電装置の制御回路であって、
所定のスタートタイミングから所定第１時間の経過後から所定第２時間の経過前の検出期間において、前記受信コイルが受信する信号の周波数を判定する周波数検出部と、
前記受信コイルが受信する信号がＦＳＫ（Frequency Shift Keying）されているか否かを判定する変調検出部と、
前記周波数検出部が検出した周波数と、ＦＳＫの有無に応じて、ワイヤレス送電装置が準拠する規格を判定する規格判定部と、
を備えることを特徴とする制御回路。

【請求項2】

前記規格判定部は、（i）検出された周波数が、２３０ｋＨｚ〜２５０ｋＨｚの間に定められた第１周波数より高いとき、ＰＭＡ（Power Matters Alliance）−１規格と判定し、
（ii）検出された周波数が、１９０ｋＨｚ〜２２０ｋＨｚの間に定められた第２周波数より高く、前記第１周波数より低く、かつＦＳＫが検出されたとき、ＰＭＡ−３規格と判定することを特徴とする請求項１に記載の制御回路。

【請求項3】

前記規格判定部は、
（iii）検出された周波数が、前記第２周波数より低く、かつＦＳＫが検出されたとき、ＰＭＡ−４規格と判定し、
（iv）検出された周波数が、前記第２周波数より低く、かつＦＳＫが検出されないとき、Ｑｉ規格と判定することを特徴とする請求項２に記載の制御回路。

【請求項4】

前記規格判定部は、
（v）検出された周波数が、前記第２周波数より高く前記第１周波数より低く、ＦＳＫが検出されないとき、未知のワイヤレス送電装置と判定することを特徴とする請求項２または３に記載の制御回路。

【請求項5】

前記規格判定部は、
（i）検出された周波数が、２３０ｋＨｚ〜２５０ｋＨｚの間に定められた第１周波数より高いとき、ＰＭＡ（Power Matters Alliance）−１規格と判定し、
（ii）検出された周波数が、１９０ｋＨｚ〜２２０ｋＨｚの間に定められた第２周波数より高く、前記第１周波数より低く、かつＦＳＫが検出されたとき、ＰＭＡ−３規格と判定し、
（iii）検出された周波数が、前記第２周波数より低く、かつＦＳＫが検出されたとき、ＰＭＡ−４規格と判定し、
（iv）検出された周波数が、前記第２周波数より低く、かつＦＳＫが検出されないとき、Ｑｉ規格と判定し、
（v）検出された周波数が、前記第２周波数より高く前記第１周波数より低く、ＦＳＫが検出されないとき、未知のワイヤレス送電装置と判定する、
とした判定基準（i）〜（v）のうち、少なくとも２つを備えることを特徴とする請求項１に記載の制御回路。

【請求項6】

前記第１周波数は２４０ｋＨｚであることを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の制御回路。

【請求項7】

前記第２周波数は２００ｋＨｚであることを特徴とする請求項２から６のいずれかに記載の制御回路。

【請求項8】

前記規格判定部は、
（i）検出された周波数が、２５０ｋＨｚまたはそれより低く定められた第３周波数より高いとき、ＰＭＡ（Power Matters Alliance）−１規格と判定し、
（ii）検出された周波数が、２３０ｋＨｚまたはそれより高く定められた第４周波数より低く、２２０Ｈｚまたはそれより低く定められた第５周波数より高く、かつＦＳＫが検出されたとき、ＰＭＡ−３規格と判定することを特徴とする請求項１に記載の制御回路。

【請求項9】

前記規格判定部は、
（iii）検出された周波数が、１９０ｋＨｚまたはそれより高く定められた第６周波数より低く、かつＦＳＫが検出されたとき、ＰＭＡ−４規格と判定し、
（iv）検出された周波数が、前記第６周波数より低く、かつＦＳＫが検出されないとき、Ｑｉ規格と判定することを特徴とする請求項８に記載の制御回路。

【請求項10】

前記スタートタイミングは、リセット解除であることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の制御回路。

【請求項11】

ひとつの半導体基板に一体集積化されたことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の制御回路。

【請求項12】

受信コイルと、
前記受信コイルの電流を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力と接続された平滑コンデンサと、
請求項１から１１のいずれかに記載の制御回路と、
を備えることを特徴とする電子機器。

【請求項13】

ワイヤレス送電装置が準拠する規格を、ワイヤレス受電装置において判別する方法であって、
所定のスタートタイミングから所定第１時間の経過後から所定第２時間の経過前の検出期間において、受信コイルが受信する信号の周波数を判定するステップと、
前記受信コイルが受信する信号が、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）されているか否かを判定するステップと、
検出した周波数と、ＦＳＫの有無に応じて、前記ワイヤレス送電装置が準拠する規格を判定するステップと、
を備えることを特徴とする方法。

【請求項14】

前記判定するステップは、
（i）検出された周波数が、２３０ｋＨ〜２５０ｋＨｚの間に定められた第１周波数より高いとき、ＰＭＡ（Power Matters Alliance）−１規格と判定するステップと、
（ii）検出された周波数が、１９０ｋＨｚ〜２２０ｋＨｚの間に定められた第２周波数より高く、前記第１周波数より低く、かつＦＳＫが検出されたとき、ＰＭＡ−３規格と判定するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記判定するステップは、
（iii）検出された周波数が、前記第２周波数より低く、かつＦＳＫが検出されたとき、ＰＭＡ−４規格と判定するステップと、
（iv）検出された周波数が、前記第２周波数より低く、かつＦＳＫが検出されないとき、Ｑｉ規格と判定するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワイヤレス給電技術に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、電子機器への給電方式として、ワイヤレス給電が普及の兆しを見せている。ワイヤレス給電には、電磁誘導（MI：Magnetic Induction）方式と磁気共鳴（MR：Magnetic Resonance）方式の２つの方式が存在するが、ＭＩ方式では、現在、（１）ＷＰＣ（Wireless Power Consortium）が策定した規格「Qi」と、（２）ＰＭＡ（Power Matters Alliance）が策定した規格（以下、ＰＭＡ）が主流となっている。

【0003】

図１は、ＰＭＡ規格に準拠したワイヤレス給電システム１００Ｒの構成を示す図である。給電システム１００Ｒは、送電装置２００Ｒ（ＴＸ、Power Transmitter）と受電装置３００Ｒ（ＲＸ、Power Receiver）と、を備える。受電装置３００Ｒは、携帯電話端末、スマートホン、オーディオプレイヤ、ゲーム機器、タブレット端末などの電子機器に搭載される。

【0004】

送電装置２００Ｒは、送信コイル（１次コイル）２０２、ドライバ２０４、コントローラ２０６、復調器２０８を備える。ドライバ２０４は、Ｈブリッジ回路（フルブリッジ回路）あるいはハーフブリッジ回路を含み、送信コイル２０２に駆動信号Ｓ１、具体的にはパルス信号を印加し、送信コイル２０２に流れる駆動電流により、送信コイル２０２に電磁界の電力信号Ｓ２を発生させる。コントローラ２０６は、送電装置２００Ｒ全体を統括的に制御するものであり、具体的には、ドライバ２０４のスイッチング周波数、あるいはスイッチングのデューティ比を制御することにより、送信電力を変化させる。

【0005】

受電装置３００Ｒは、受信コイル３０２、整流回路３０４、平滑コンデンサ３０６、変調器３０８、負荷３１０、コントローラ３１２、電源回路３１４を備える。受信コイル３０２は、送信コイル２０２からの電力信号Ｓ２を受信するとともに、制御信号Ｓ３を送信コイル２０２に対して送信する。整流回路３０４および平滑コンデンサ３０６は、電力信号Ｓ２に応じて受信コイル３０２に誘起される電流Ｉ_ＲＸを整流・平滑化し、直流電圧Ｖ_ＲＥＣＴに変換する。

【0006】

電源回路３１４は、送電装置２００から供給された電力を利用して図示しない二次電池を充電し、あるいは直流電圧Ｖ_ＲＥＣＴを昇圧あるいは降圧し、コントローラ３１２やその他の負荷３１０に供給する。

【0007】

ＰＭＡ規格あるいはＱｉ規格では、送電装置２００Ｒと受電装置３００Ｒの間で通信プロトコルが定められており、受電装置３００Ｒから送電装置２００Ｒに対して、制御信号Ｓ３による情報の伝達が可能となっている。この制御信号Ｓ３は、後方散乱変調（Backscatter modulation）を利用して、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）あるいはＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）された形で、受信コイル３０２（２次コイル）から送信コイル２０２に送信される。

【0008】

この制御信号Ｓ３には、たとえば、受電装置３００Ｒに対する電力供給量を指示する電力制御データ（パケットともいう）、受電装置３００Ｒの固有の情報を示すデータなどが含まれる。復調器２０８は、送信コイル２０２の電流あるいは電圧に含まれる制御信号Ｓ３を復調する。コントローラ２０６は、復調された制御信号Ｓ３に含まれる電力制御データにもとづいて、ドライバ２０４を制御する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ＰＭＡ規格（親規格）の中には、ＰＭＡ−１、ＰＭＡ−３、ＰＭＡ−４という３つの子規格が存在する。本発明者らは、ＰＭＡ−１、ＰＭＡ−３、ＰＭＡ−４規格およびＱｉ規格をサポートする受電装置３００Ｒの設計について検討した。

【0010】

ＰＭＡ−１、ＰＭＡ−３、ＰＭＡ−４規格およびＱｉ規格では、使用される周波数が異なっているため、規格（プロトコル）を判定する前に、送電装置２００Ｒと受電装置３００Ｒの間の通信は不可能である。したがって受電装置３００Ｒには、送電装置２００Ｒの充電台に載置された直後に、通信等の手段によらずに、自動で、送電装置２００Ｒが準拠する規格を判別する機能が要求される。

【0011】

本発明はかかる課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、送電装置が準拠する規格を自動判定可能な受電装置の提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明のある態様は、ワイヤレス受電装置の制御回路に関する。ワイヤレス受電装置は、受信コイルと、受信コイルの電流を整流する整流回路と、整流回路の出力と接続された平滑コンデンサと、を備える。制御回路は、所定のスタートタイミングから所定第１時間の経過後から所定第２時間の経過前の検出期間において、受信コイルが受信する信号の周波数を判定する周波数検出部と、受信コイルが受信する信号がＦＳＫ（Frequency Shift Keying）されているか否かを判定する変調検出部と、周波数検出部が検出した周波数と、ＦＳＫの有無に応じて、ワイヤレス送電装置が準拠する規格を判定する規格判定部と、を備える。

【0013】

ワイヤレス給電システムでは、アナログｐｉｎｇフェーズ、デジタルｐｉｎｇフェーズを経て、パワートランスファーフェーズに移行し、送電装置から受電装置への給電が開示される。ここでデジタルｐｉｎｇフェーズの開始後の送電装置が発生する信号の周波数は、規格ごとに異なった周波数、あるいは波形で変化する。そこでワイヤレス受電装置において、あるスタートタイミングを定めておき、スタートタイミングの後の、ある決められた期間における周波数を測定し、必要に応じてＦＳＫの有無を検出することで、送電装置が準拠する規格を自動判定できる。

【0014】

規格判定部は、（i）検出された周波数が、２３０ｋＨ〜２５０ｋＨｚの間に定められた第１周波数より高いとき、ＰＭＡ（Power Matters Alliance）−１規格と判定し、（ii）検出された周波数が、１９０ｋＨｚ〜２２０ｋＨｚの間に定められた第２周波数より高く、第１周波数より低く、かつＦＳＫが検出されたとき、ＰＭＡ−３規格と判定してもよい。
さらに規格判定部は、（iii）検出された周波数が、第２周波数より低く、かつＦＳＫが検出されたとき、ＰＭＡ−４規格と判定し、（iv）検出された周波数が、第２周波数より低く、かつＦＳＫが検出されないとき、Ｑｉ規格と判定してもよい。

【0015】

規格判定部は、（v）検出された周波数が、第２周波数より高く第１周波数より低く、ＦＳＫが検出されないとき、未知のワイヤレス送電装置と判定してもよい。

【0016】

あるいは規格判定部は、上述の判定基準（i）〜（v）のうち、少なくとも２つを備えてもよい。

【0017】

スタートタイミングは、リセット解除であってもよい。デジタルｐｉｎｇフェーズの開始とともに、受電装置においてリセット解除が発生する。したがってリセット解除のタイミングを基準として、周波数の検出期間を設定することで、規格ごとに設定される周波数を正確に検出できる。

【0018】

第１周波数は２４０ｋＨｚであってもよい。第２周波数は２００ｋＨｚであってもよい。
規格ごとの周波数レンジの実質的に中心に、しきい値の周波数を設定することで、周波数測定誤差や周波数ばらつきが存在する場合にも、規格の誤判定を防止できる。

【0019】

規格判定部は、（a）検出された周波数が、２５０ｋＨｚまたはそれより低く定められた第３周波数より高いとき、ＰＭＡ（Power Matters Alliance）−１規格と判定し、（b）検出された周波数が、２３０ｋＨｚまたはそれより高く定められた第４周波数より低く、２２０Ｈｚまたはそれより低く定められた第５周波数より高く、かつＦＳＫが検出されたとき、ＰＭＡ−３規格と判定してもよい。

【0020】

規格判定部は、（c）検出された周波数が、１９０ｋＨｚまたはそれより高く定められた第６周波数より低く、かつＦＳＫが検出されたとき、ＰＭＡ−４規格と判定し、（d）検出された周波数が、第６周波数より低く、かつＦＳＫが検出されないとき、Ｑｉ規格と判定してもよい。

【0021】

規格判定部は、（e）検出された周波数が、第５周波数より高く第４周波数より低く、ＦＳＫが検出されないとき、未知のワイヤレス送電装置と判定してもよい。

【0022】

あるいは規格判定部は、上述の判定基準（a）〜（e）のうち、少なくとも２つを備えてもよい。

【0023】

あるいは規格判定部は、上述の判定基準（i）〜（v）、（a）〜（e）の任意の組み合わせを含んでもよい。

【0024】

制御回路は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。
「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。
回路を１つのＩＣとして集積化することにより、回路面積を削減することができるとともに、回路素子の特性を均一に保つことができる。

【0025】

本発明の別の態様は、ワイヤレス受電装置もしくは電子機器に関する。ワイヤレス受電装置もしくは電子機器は、受信コイルと、受信コイルの電流を整流する整流回路と、整流回路の出力と接続された平滑コンデンサと、上述のいずれかの制御回路と、を備えてもよい。

【0026】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0027】

本発明のある態様によれば、送電装置が準拠する規格を自動判定できる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】ＰＭＡ規格に準拠したワイヤレス給電システムの構成を示す図である。

【図2】実施の形態に係る受電装置を備える電子機器のブロック図である。

【図3】図３（ａ）〜（ｄ）は、ＰＭＡ−１，ＰＭＡ−３，ＰＭＡ−４，Ｑｉ規格におけるデジタルｐｉｎｇフェーズの周波数の遷移を示す図である。

【図4】検出期間Ｔ_ＤＥＴにおける周波数およびＦＳＫの有無と、規格との対応関係を示す図である。

【図5】規格判定のフローチャートである。

【図6】実施の形態に係る受電装置を備える電子機器を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0030】

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

【0031】

図２は、実施の形態に係る受電装置３００を備える電子機器５００のブロック図である。受電装置３００は、図示しない送電装置からの電力信号Ｓ２を受信し、そのエネルギーを平滑コンデンサ３０６に蓄え、負荷５０２に供給する。

【0032】

受電装置３００は、受信コイル３０２、整流回路３０４、平滑コンデンサ３０６、および制御回路４００を備える。図２の受電装置３００は、ＰＭＡ規格およびＱｉ規格に準拠しており、図１の給電システム１００Ｒに使用可能である。

【0033】

受信コイル３０２は、送信コイル２０２からの電力信号Ｓ２を受信するとともに、制御信号Ｓ３を送信コイル２０２に対して送信する。受信コイル３０２には、電力信号Ｓ２により誘起される電流Ｉ_ＲＸが流れる。整流回路３０４の入力側は受信コイル３０２と接続され、電流Ｉ_ＲＸを全波もしくは半波整流する。整流回路３０４はダイオードブリッジ回路であってもよいし、Ｈブリッジ回路であってもよい。平滑コンデンサ３０６は、整流回路１０２の出力と接続され、整流回路１０２の出力電圧を平滑化する。平滑コンデンサ３０６に発生する直流電圧（整流電圧という）Ｖ_ＲＥＣＴが、後段の負荷５０２に供給される。

【0034】

負荷５０２は、電源回路５０４、二次電池５０６、各種プロセッサ５０８を含む。
整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴを用いてプロセッサ５０８などの電子回路を直接駆動することは困難であるため、電源回路５０４が設けられる。電源回路５０４は、リニアレギュレータおよび／またはスイッチングレギュレータ（ＤＣ／ＤＣコンバータ）を含み、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴを適切な電圧レベルにレギュレートし、プロセッサ５０８に供給する。また電源回路５０４は、送電装置２００から供給された電力を利用して二次電池５０６を充電する充電回路を含んでもよい。

【0035】

続いて実施の形態に係る制御回路４００について説明する。制御回路４００は、電圧測定部４０２、電力制御部４０６、変調器４０８、周波数検出部４２０、変調検出部４２２、規格判定部４２４を備え、ひとつの半導体基板に一体集積化された機能ＩＣ（Integrated Circuit）である。なお、整流回路３０４の一部が制御回路４００に集積化されてもよい。図２には、かならずしも制御回路４００のすべての構成が示されるわけではなく、理解の容易化、説明の簡潔化のため、本発明と関係のないブロックは省略されている。

【0036】

電圧測定部４０２は、平滑コンデンサ３０６に生ずる整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴあるいはそれに応じた電圧を測定する。電圧測定部４０２は、測定された整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴを示すデジタル値Ｄ_ＲＥＣＴを生成するＡ／Ｄコンバータであってもよい。

【0037】

電力制御部４０６は、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴにもとづいて、送電装置からの送信電力を指示する電力制御データＤ_ＰＣを生成する。たとえばＱｉ規格においては、電力制御部４０６は、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴとその目標値（ＤＰ：Desired Point）の誤差を量子化し、電力制御データＤ_ＰＣを生成する。

【0038】

ＰＭＡ規格においては、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴの目標レベルの近傍に、上限電圧Ｖ_Ｈ、下限電圧Ｖ_Ｌが設定される。電力制御部４０６は、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴを上限電圧Ｖ_Ｈ、下限電圧Ｖ_Ｌそれぞれと比較し、比較結果にもとづいて電力制御データＤ_ＰＣを生成する。具体的には電力制御部４０６は、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴが上限電圧Ｖ_Ｈを超えると電力制御データＤ_ＰＣを第１方向に変化させ、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴが下限電圧Ｖ_Ｌを下回ると電力制御データＤ_ＰＣを第２方向に変化させる。本実施の形態では、第１方向は減少方向、第２方向は増加方向であり、電力制御部４０６は、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴが上限電圧Ｖ_Ｈを超えると電力制御データＤ_ＰＣを１ステップ、減少させ、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴが下限電圧Ｖ_Ｌを下回ると電力制御データＤ_ＰＣを複数ステップ、増加させる。

【0039】

変調器４０８は、電力制御データＤ_ＰＣを変調（ＦＳＫもしくはＡＳＫ）した信号を生成し、受信コイル３０２に流れる電流Ｉ_ＲＸに変調信号を重畳して、制御信号Ｓ３をワイヤレス送電装置に送信する。

【0040】

制御回路４００は、送電装置２００が、ＰＭＡ−１、ＰＭＡ−３、ＰＭＡ−４、Ｑｉ規格のいずれに準拠しているかを自動判定する機能を備える。この自動判定機能に関して制御回路４００は、周波数検出部４２０、変調検出部４２２、規格判定部４２４を備える。

【0041】

周波数検出部４２０は、所定のスタートタイミングから所定第１時間τ_１の経過後から所定第２時間τ_２の経過前の検出期間Ｔ_ＤＥＴにおいて、受信コイル３０２が受信する信号Ｓ２の周波数を検出し、検出された周波数ｆ_ＤＥＴを示す周波数データＤ１１を生成する。周波数の測定方法は特に限定されず、周波数カウンタなど公知の技術を用いればよい。

【0042】

変調検出部４２２は、検出期間Ｔ_ＤＥＴにおいて、受信コイル３０２が受信する信号がＦＳＫ（Frequency Shift Keying）されているか否かを判定し、ＦＳＫの有無を示すＦＳＫ判定データＤ１２を生成する。変調検出部４２２は、周波数検出部４２０が検出する周波数ｆ（もしくは周波数データＤ１１）の時間変化を監視し、周波数変動が測定された場合、ＦＳＫされているものと判定し、周波数が一定である場合、ＦＳＫされていないものと判定してもよい。

【0043】

規格判定部４２４は、周波数データＤ１１およびＦＳＫ判定データＤ１２を受け、周波数検出部４２０が検出した周波数ｆと、周波数検出部４２０により判定されたＦＳＫの有無と、に応じて、ワイヤレス送電装置２００が準拠する規格を判定する。

【0044】

以下、規格判定部４２４による判定処理を説明する。本発明者らは、デジタルｐｉｎｇフェーズの開始直後において送電装置２００が発生する信号Ｓ２の周波数の時間変化に着目した。

【0045】

図３（ａ）〜（ｄ）は、ＰＭＡ−１，ＰＭＡ−３，ＰＭＡ−４，Ｑｉ規格におけるデジタルｐｉｎｇフェーズの周波数の遷移を示す図である。
図３（ａ）のＰＭＡ−１規格では、デジタルＰｉｎｇフェーズの開始後、周波数は４８０ｋＨｚから徐々に低下していき（周波数スイープ）、その後、ある期間（Ｍ＿ｐｅｒｉｏｄ）にわたり、周波数は２５０ｋＨｚ〜２６０ｋＨｚをとる。

【0046】

図３（ｂ）のＰＭＡ−３規格では、デジタルＰｉｎｇフェーズの開始後、周波数が３１５ｋＨｚから徐々に低下し、その後、期間Ｍ＿ｐｅｒｉｏｄにわたり、周波数は２２０ｋＨｚ〜２３０ｋＨｚをとる。図３（ｃ）のＰＭＡ−４規格では、デジタルＰｉｎｇフェーズの開始から周波数が低下し、期間Ｍ＿ｐｅｒｉｏｄにわたり、周波数は１５０ｋＨｚをとる。図３（ｄ）では、周波数は１１０ｋＨｚ〜１９０ｋＨｚを取り得る。

【0047】

図３（ａ）〜（ｃ）、および（ｄ）に着目すると、いずれの規格においても、期間Ｍ＿ｐｅｒｉｏｄに含まれるように、ある共通の検出期間Ｔ_ＤＥＴ（ｔ１〜ｔ２）を設定すると、その時間ウィンドウ内では、信号Ｓ２は、それぞれの規格に対応したある周波数または周波数レンジを有している。つまり検出期間Ｔ_ＤＥＴを適切に設定し、その検出期間Ｔ_ＤＥＴ内での周波数を測定することで、規格を判定することができる。

【0048】

またＰＭＡ−３，ＰＭＡ−４規格においては、期間Ｍ＿ｐｅｒｉｏｄにおいて信号Ｓ２はＦＳＫされている。したがって検出期間Ｔ_ＤＥＴにおいて、ＦＳＫの有無を判定することで、規格を判定できる。

【0049】

時刻ｔ＝０は、デジタルｐｉｎｇフェーズの開始時刻である。受電装置３００においては、デジタルｐｉｎｇフェーズの開始に際して、リセット解除が発生する。したがってスタートタイミングをリセット解除にとるとき、第１時間τ_１＝ｔ１、第２時間τ_２＝ｔ２に設定すればよいことがわかる。そこで周波数検出部４２０は、リセット解除を契機として時間測定を開始し、第１時間τ_１経過後の時刻ｔ１〜第２時間τ_２経過後の時刻ｔ２の間を、周波数およびＦＳＫの検出期間（ウィンドウ）Ｔ_ＤＥＴに設定する。

【0050】

検出期間Ｔ_ＤＥＴとしては、たとえばｔ１＝４ｍｓ、ｔ２＝７ｍｓが好適である。ｔ１＝３〜５ｍｓの範囲で定めてもよく、ｔ２＝６〜８ｍｓの範囲で定めてもよい。

【0051】

図４は、検出期間Ｔ_ＤＥＴにおける周波数およびＦＳＫの有無と、規格との対応関係を示す図である。

【0052】

規格判定部４２４は、（i）検出期間Ｔ_ＤＥＴにおいて検出された周波数ｆ_ＤＥＴが、２３０ｋＨｚ〜２５０ｋＨｚの間に定められた第１周波数ｆ_１より高いとき、ＰＭＡ（Power Matters Alliance）−１規格と判定する。たとえば第１周波数ｆ_１は、２３０ｋＨｚ〜２５０ｋＨｚのセンターの２４０ｋＨｚ（またはその近傍）に設定される。

【0053】

また（ii）検出された周波数ｆ_ＤＥＴが、１９０ｋＨｚ〜２２０ｋＨｚの間に定められた第２周波数ｆ_２より高く、第１周波数ｆ_１より低く、かつＦＳＫが検出されたとき、ＰＭＡ−３規格と判定する。たとえば第２周波数ｆ_２は、１９０ｋＨｚ〜２２０ｋＨｚのセンター付近の２００ｋＨｚ（あるいは２０５ｋＨｚ）に設定される。

【0054】

規格判定部４２４は、（iii）検出された周波数ｆ_ＤＥＴが、第２周波数ｆ_２より低く、かつＦＳＫが検出されたとき、ＰＭＡ−４規格と判定し、（iv）検出された周波数ｆ_ＤＥＴが、第２周波数ｆ_２より低く、かつＦＳＫが検出されないとき、Ｑｉ規格と判定する。
また規格判定部４２４は、（v）検出された周波数ｆ_ＤＥＴが、第２周波数ｆ_２より高く第１周波数ｆ_１より低く、ＦＳＫが検出されないとき、未知（unknown）のワイヤレス送電装置と判定する。

【0055】

図５は、規格判定のフローチャートである。リセット解除が発生すると（Ｓ２００）、時間測定が開始され、τ_１経過後の時刻ｔ１から、τ２経過後の時刻ｔ_２までの間が検出期間Ｔ_ＤＥＴに設定される（Ｓ２０２）、検出期間Ｔ_ＤＥＴにおいて周波数ｆ_ＤＥＴが測定される（Ｓ２０４）。そして周波数ｆ_ＤＥＴにもとづく分岐処理が行われ（Ｓ２０６）、第１周波数ｆ_１より高い場合（ｆ_ＤＥＴ＝２４０ｋＨｚ〜３００ｋＨｚ）には（Ｓ２０８）、ＰＭＡ−１規格と判定する（ＳＳ１０）。

【0056】

周波数ｆ_ＤＥＴが、第２周波数ｆ_２より高く、第１周波数ｆ_１より低い（ｆ_ＤＥＴ＝２００ｋＨｚ〜２３９ｋＨｚ）場合（Ｓ２１２）、ＦＫＳの有無が判定される（Ｓ２１４）。そしてＦＳＫが検出された場合（Ｓ２１４のＹ）には、ＰＭＡ−３規格と判定される（Ｓ２１６）。ＦＳＫが検出されない場合（Ｓ２１４のＮ）には、未知（ｕｎｋｎｏｗｎ）の規格と判定される（Ｓ２１８）。

【0057】

周波数ｆ_ＤＥＴが、第２周波数ｆ_２より低い（ｆ_ＤＥＴ＝１００ｋＨｚ〜１９９ｋＨｚ）場合（Ｓ２２０）にも、ＦＫＳの有無が判定される（Ｓ２２２）。そしてＦＳＫが検出された場合（Ｓ２２２のＹ）には、ＰＭＡ−４規格と判定される（Ｓ２２６）。ＦＳＫが検出されない場合（Ｓ２２２のＮ）には、Ｑｉ規格と判定される（Ｓ２２８）。

【0058】

この制御により、ＰＭＡ−１，ＰＭＡ−３，ＰＭＡ−４およびＱｉ規格を自動判定することができる。

【0059】

（用途）
最後に、実施の形態に係るワイヤレス受電装置３００を用いた電子機器の例を説明する。図６は、実施の形態に係る受電装置３００を備える電子機器５００を示す図である。図６の電子機器５００は、スマートホン、タブレットＰＣや携帯型ゲーム機、携帯型オーディオプレイヤであり、筐体５０１の内部には、電源回路５０４、二次電池５０６、プロセッサ５０８、ディスプレイ装置５１０および上述の受電装置３００が内蔵される。プロセッサ５０８は、無線（ＲＦ）部、ベースバンドプロセッサ、アプリケーションプロセッサ、オーディオプロセッサ等を含んでもよい。

【0060】

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

【0061】

（変形例１）
規格判定部４２４による判定アルゴリズムは、実施の形態で説明した判定基準（i）〜（v）の組み合わせには限定されない。たとえば、判定基準（i）〜（v）のうち、２個、３個、あるいは４個、すなわち少なくとも２個を採用し、残りの規格については、別の基準を採用してもよい。

【0062】

（変形例２）
実施の形態では、しきい値となる２つの周波数ｆ_１，ｆ_２を設定し、規格を判定したが本発明はそれには限定されない。変形例２では、図４の上部に示すように、第３周波数ｆ_３〜第６周波数ｆ_６の４つのしきい値が設定される。第３周波数ｆ_３は、２５０ｋＨｚまたはそれより低く定められ、第４周波数ｆ_４は、２３０ｋＨｚまたはそれより高く定められ、第５周波数ｆ_５は、２２０Ｈｚまたはそれより低く定められ、第６周波数ｆ_６は、１９０ｋＨｚまたはそれより高く定められる。

【0063】

そして、（a）ｆ_ＤＥＴ＞ｆ_３のとき、ＰＭＡ（Power Matters Alliance）−１規格と判定する。ｆ_５＜ｆ_ＤＥＴ＜ｆ_４の場合、（b）ＦＳＫが検出されたとき、ＰＭＡ−３規格と判定し、（e）ＦＳＫが検出されないとき、未知の規格と判定する。（c）ｆ_ＤＥＴ＜ｆ_６の場合、ＦＳＫが検出されるとＰＭＡ−４規格と判定し、（d）ＦＳＫが検出されないとき、Ｑｉ規格と判定する。この変形例によれば、実施の形態にくらべて厳格に規格を判定できる。

【0064】

あるいは規格判定部４２４は、判定基準（a）〜（e）のうち、２個、３個、あるいは４個、すなわち少なくとも２個を採用し、残りの規格については、別の基準を採用してもよい。

【0065】

あるいは規格判定部４２４は、判定基準（i）〜（v）と、判定基準（a）〜（e）を組み合わせて、複数の規格を判定してもよい。

【0066】

このように、規格の判定方法にはさまざまなバリエーションが存在し、これらのバリエーションも本発明の範囲に含まれる。

【0067】

（変形例３）
実施の形態では、検出期間Ｔ_ＤＥＴの設定の基準となるスタートタイミングを、リセット解除としたが本発明はそれには限定されず、リセット解除以外のイベントを基準として、検出期間Ｔ_ＤＥＴを設定してもよい。検出期間Ｔ_ＤＥＴは、周波数が安定する期間Ｍ＿ｐｅｒｉｏｄに含まれるよう定めればよく、スタートタイミングとなるイベントに応じて、第１時間τ_１、第２時間τ_２を適切に設定すればよい。

【0068】

（変形例４）
実施の形態では、整流電圧Ｖ_ＲＥＣＴをデジタル値Ｄ_ＲＥＣＴに変換し、電力制御部４０６がデジタル信号処理により、電力制御データＤ_ＰＣを制御したが本発明はそれには限定されない。すなわち、電力制御データＤ_ＰＣの制御の一部あるいは全部を、アナログ信号処理によって行ってもよい。たとえば電圧比較に関して、電圧コンパレータを用いて行ってもよい。

【0069】

実施の形態にもとづき、具体的な用語を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

【符号の説明】

【0070】

Ｓ１…駆動信号、Ｓ２…電力信号、Ｓ３…制御信号、１００…給電システム、２００…送電装置、２０２…送信コイル、２０４…ドライバ、２０６…コントローラ、２０８…復調器、３００…受電装置、３０２…受信コイル、３０４…整流回路、３０６…平滑コンデンサ、３０８…変調器、４００…制御回路、４０２…電圧測定部、４０６…電力制御部、４０８…変調器、４２０…周波数検出部、４２２…変調検出部、４２４…規格判定部、５００…電子機器、５０１…筐体、５０２…負荷、５０４…電源回路、５０６…二次電池、５０８…プロセッサ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】