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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024177272
(43)【公開日】2024-12-19
(54)【発明の名称】送電装置、及び送電装置が行う方法
(51)【国際特許分類】
H02J 50/60 20160101AFI20241212BHJP
H02J 50/80 20160101ALI20241212BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20241212BHJP
H02J 50/12 20160101ALI20241212BHJP
【ＦＩ】
H02J50/60
H02J50/80
H02J7/00 301D
H02J50/12
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024172012
(22)【出願日】2024-10-01
(62)【分割の表示】P 2020063780の分割
【原出願日】2020-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100126240
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 琢磨
(74)【代理人】
【識別番号】100223941
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 佳子
(74)【代理人】
【識別番号】100159695
【弁理士】
【氏名又は名称】中辻 七朗
(74)【代理人】
【識別番号】100172476
【弁理士】
【氏名又は名称】冨田 一史
(74)【代理人】
【識別番号】100126974
【弁理士】
【氏名又は名称】大朋 靖尚
(72)【発明者】
【氏名】志村 元
(57)【要約】
【課題】 無線電力伝送を行うにあたって受電装置とは異なる物体の検出に係る複数の検出方法を実行可能な場合において、検出処理を適切に制御する。
【解決手段】 無線電力伝送システムは、送電装置から受電装置へ無線により送電を行う。また当該システムは、受電装置とは異なる物体を検出する第１の検出方法による検出処理を定期的に実行する。また当該システムは、送電装置と受電装置の少なくとも何れかの状態に関する所定の条件が満たされたかを判定する。そして当該システムは、所定の条件の判定結果に応じて、第１の検出方法とは異なる第２の検出方法による当該物体の検出処理を実行する。
【選択図】 図８
【解決手段】 無線電力伝送システムは、送電装置から受電装置へ無線により送電を行う。また当該システムは、受電装置とは異なる物体を検出する第１の検出方法による検出処理を定期的に実行する。また当該システムは、送電装置と受電装置の少なくとも何れかの状態に関する所定の条件が満たされたかを判定する。そして当該システムは、所定の条件の判定結果に応じて、第１の検出方法とは異なる第２の検出方法による当該物体の検出処理を実行する。
【選択図】 図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
送電装置であって、
受電装置へ無線により送電する送電手段と、
前記受電装置とは異なる物体を前記送電手段による送電に係る電力損失に基づいて検出する第１の検出方法による検出処理を、定期的に実行する第１検出手段と、
前記送電装置と前記受電装置の少なくとも何れかの状態に関する所定の条件が満たされたかを判定する判定手段と、
前記送電手段による送電に係る電圧の減衰状態と電流の減衰状態の少なくとも何れかに基づいて前記物体を検出する第２の検出方法による検出処理を、前記判定手段による判定の結果に応じて実行する第２検出手段と、を有することを特徴とする送電装置。
受電装置へ無線により送電する送電手段と、
前記受電装置とは異なる物体を前記送電手段による送電に係る電力損失に基づいて検出する第１の検出方法による検出処理を、定期的に実行する第１検出手段と、
前記送電装置と前記受電装置の少なくとも何れかの状態に関する所定の条件が満たされたかを判定する判定手段と、
前記送電手段による送電に係る電圧の減衰状態と電流の減衰状態の少なくとも何れかに基づいて前記物体を検出する第２の検出方法による検出処理を、前記判定手段による判定の結果に応じて実行する第２検出手段と、を有することを特徴とする送電装置。
【請求項2】
前記所定の条件は、前記第１の検出方法による前記物体の検出の精度に関わる条件と、前記物体が存在する可能性に関わる条件との、少なくとも何れかを含むことを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
【請求項3】
前記所定の条件には、前記送電装置と前記受電装置の少なくとも何れかにおいて通信エラーが発生したという条件が含まれ、
前記第２検出手段は、前記所定の条件が満たされたと前記判定手段により判定された場合に、前記第２の検出方法による検出処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
前記第２検出手段は、前記所定の条件が満たされたと前記判定手段により判定された場合に、前記第２の検出方法による検出処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
【請求項4】
前記所定の条件には、前記送電装置による送電に応じた前記受電装置の受電電力値が所定の閾値未満であるという条件が含まれ、
前記第２検出手段は、前記所定の条件が満たされたと前記判定手段により判定された場合に、前記第２の検出方法による検出処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
前記第２検出手段は、前記所定の条件が満たされたと前記判定手段により判定された場合に、前記第２の検出方法による検出処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
【請求項5】
前記所定の条件には、前記第１の検出方法のための基準データとして取得された前記送電装置の送電電力値と前記送電装置による送電に応じた前記受電装置の受電電力値との組み合わせにおいて、当該送電電力値に応じて予め定められた範囲に当該受電電力値が含まれないという条件が含まれ、
前記第２検出手段は、前記所定の条件が満たされたと前記判定手段により判定された場合に、前記第２の検出方法による検出処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
前記第２検出手段は、前記所定の条件が満たされたと前記判定手段により判定された場合に、前記第２の検出方法による検出処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
【請求項6】
前記判定手段は、前記第２の検出方法のための基準データとして取得された前記送電手段による送電に係る電圧の減衰状態と電流の減衰状態の少なくとも何れかが、予め定められた減衰状態の範囲外であるかを判定し、
前記第１検出手段は、当該減衰状態が前記所定の範囲外であると前記判定手段により判定された場合に、前記第１の検出方法による検出処理を実行することを特徴とする請求項５に記載の送電装置。
前記第１検出手段は、当該減衰状態が前記所定の範囲外であると前記判定手段により判定された場合に、前記第１の検出方法による検出処理を実行することを特徴とする請求項５に記載の送電装置。
【請求項7】
前記所定の条件には、前記送電装置と前記受電装置の少なくとも何れかの温度が所定の閾値以上であるという条件が含まれ、
前記第２検出手段は、前記所定の条件が満たされたと前記判定手段により判定された場合に、前記第２の検出方法による検出処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
前記第２検出手段は、前記所定の条件が満たされたと前記判定手段により判定された場合に、前記第２の検出方法による検出処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
【請求項8】
前記所定の条件には、前記送電装置の送電電力値が所定の閾値以上であるという条件が含まれ、
前記第２検出手段は、前記所定の条件が満たされたと前記判定手段により判定された場合に、前記第２の検出方法による検出処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
前記第２検出手段は、前記所定の条件が満たされたと前記判定手段により判定された場合に、前記第２の検出方法による検出処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
【請求項9】
前記所定の条件が満たされていないと前記判定手段により判定された場合に、前記第１検出手段は前記第１の検出方法による検出処理を実行し且つ前記第２検出手段は前記第２の検出方法による検出処理を実行しないことを特徴とする請求項８に記載の送電装置。
【請求項10】
前記第１の検出方法においては、前記送電装置の送電電力値と前記送電装置による送電に応じた前記受電装置の受電電力値とに基づく電力損失が閾値を超えた場合に前記物体が存在すると判定されることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の送電装置。
【請求項11】
前記第２の検出方法においては、送電中の前記送電装置が送電を一時停止した期間における、送電に係る電圧の波形、送電に係る電流の波形、受電に係る電圧の波形、及び受電に係る電流の波形の少なくとも何れかの振幅の減衰率が閾値を超えた場合に、前記物体が存在すると判定されることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の送電装置。
【請求項12】
前記送電手段は、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ（ＷＰＣ）規格に従って前記受電装置へ送電することを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の送電装置。
【請求項13】
受電装置であって、
送電装置から無線により送電された電力を受電する受電手段と、
前記受電装置とは異なる物体を前記送電装置からの送電に係る電力損失に基づいて検出する第１の検出方法による検出処理を、定期的に前記送電装置に要求する第１要求手段と、
前記送電装置と前記受電装置の少なくとも何れかの状態に関する所定の条件が満たされたかを判定する判定手段と、
前記送電装置からの送電に係る電圧の減衰状態と電流の減衰状態の少なくとも何れかに基づいて前記物体を検出する第２の検出方法による検出処理を、前記判定手段による判定の結果に応じて前記送電装置に要求する第２要求手段と、を有することを特徴とする受電装置。
送電装置から無線により送電された電力を受電する受電手段と、
前記受電装置とは異なる物体を前記送電装置からの送電に係る電力損失に基づいて検出する第１の検出方法による検出処理を、定期的に前記送電装置に要求する第１要求手段と、
前記送電装置と前記受電装置の少なくとも何れかの状態に関する所定の条件が満たされたかを判定する判定手段と、
前記送電装置からの送電に係る電圧の減衰状態と電流の減衰状態の少なくとも何れかに基づいて前記物体を検出する第２の検出方法による検出処理を、前記判定手段による判定の結果に応じて前記送電装置に要求する第２要求手段と、を有することを特徴とする受電装置。
【請求項14】
前記所定の条件は、前記第１の検出方法による前記物体の検出の精度に関わる条件と、前記物体が存在する可能性に関わる条件との、少なくとも何れかを含むことを特徴とする請求項１３に記載の受電装置。
【請求項15】
送電装置と受電装置とを有する無線電力伝送システムの制御方法であって、
前記送電装置から前記受電装置へ無線により送電する送電工程と、
前記受電装置とは異なる物体を前記送電工程における送電に係る電力損失に基づいて検出する第１の検出方法による検出処理を、定期的に実行する第１検出工程と、
前記送電装置と前記受電装置の少なくとも何れかの状態に関する所定の条件が満たされたかを判定する判定工程と、
前記送電工程における送電に係る電圧の減衰状態と電流の減衰状態の少なくとも何れかに基づいて前記物体を検出する第２の検出方法による検出処理を、前記判定工程における判定の結果に応じて実行する第２検出工程と、を有することを特徴とする制御方法。
前記送電装置から前記受電装置へ無線により送電する送電工程と、
前記受電装置とは異なる物体を前記送電工程における送電に係る電力損失に基づいて検出する第１の検出方法による検出処理を、定期的に実行する第１検出工程と、
前記送電装置と前記受電装置の少なくとも何れかの状態に関する所定の条件が満たされたかを判定する判定工程と、
前記送電工程における送電に係る電圧の減衰状態と電流の減衰状態の少なくとも何れかに基づいて前記物体を検出する第２の検出方法による検出処理を、前記判定工程における判定の結果に応じて実行する第２検出工程と、を有することを特徴とする制御方法。
【請求項16】
前記所定の条件は、前記第１の検出方法による前記物体の検出の精度に関わる条件と、前記物体が存在する可能性に関わる条件との、少なくとも何れかを含むことを特徴とする請求項１５に記載の制御方法。
【請求項17】
コンピュータを、請求項１乃至１２の何れか１項に記載の送電装置、又は、請求項１３若しくは１４に記載の受電装置の、各手段として機能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、無線電力伝送技術に関する。
【背景技術】
【0002】
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、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ（ＷＰＣ）規格における、異物検出（Ｆｏｒｅｉｇｎ Ｏｂｊｅｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）の方法が開示されている。また、特許文献２には、送電装置が、受電装置に対して異物検出用の信号を送信し、受電装置からのエコー信号を用いて異物の有無を判定する、異物検出方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１７－７００７４号公報
【特許文献2】特開２０１５－２７１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に開示される異物検出方法（Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法）は、送電装置から受電装置への送電中における、送電装置と受電装置との間に生じる電力損失の測定結果に基づいて、受電装置とは異なる物体である異物の検出を行うものである。一方、特許文献２に開示される異物検出方法は、送電装置が送信する信号の減衰状態の測定結果に基づいて異物の検出を行うものである。このように、無線電力伝送を行うにあたって異物を検出する方法が複数考えられるが、それら複数の検出方法を実行可能な場合に検出処理を適切に制御する方法は確立されていない。
【0005】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、無線電力伝送を行うにあたって受電装置とは異なる物体の検出に係る複数の検出方法を実行可能な場合において、検出処理を適切に制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するための一手段として、本発明の送電装置は以下の構成を有する。すなわち、送電装置は、受電装置へ無線により送電する送電手段と、前記受電装置とは異なる物体を前記送電手段による送電に係る電力損失に基づいて検出する第１の検出方法による検出処理を定期的に実行する第１検出手段と、前記送電装置と前記受電装置の少なくとも何れかの状態に関する所定の条件が満たされたかを判定する判定手段と、前記送電手段による送電に係る電圧の減衰状態と電流の減衰状態の少なくとも何れかに基づいて前記物体を検出する第２の検出方法による検出処理を、前記判定手段による判定の結果に応じて実行する第２検出手段と、を有する。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、無線電力伝送を行うにあたって受電装置とは異なる物体の検出に係る複数の検出方法を実行可能な場合において、検出処理を適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】送電装置の構成例を示す図である。
【図2】受電装置の構成例を示す図である。
【図3】送電装置の制御部の機能構成例を示すブロック図である。
【図4】無線電力伝送システムの構成例を示す図である。
【図5】無線電力伝送を行うための処理例を示すシーケンス図である。
【図6】波形減衰法による異物検出を説明するための図である。
【図7】送電中の送電波形に基づいて異物検出を行う方法を説明するための図である。
【図8】送電装置のＰｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズにおける処理例を示すフローチャートである。
【図9】受電装置のＰｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズにおける処理例を示すフローチャートである。
【図10】Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出における閾値の設定方法を説明するための図である。
【図11】波形減衰法による異物検出における閾値の設定方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。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発明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。
【0010】
［無線電力伝送システムの構成］
図４に、本実施形態における無線電力伝送システム（無線充電システム）の構成例を示す。本システムは、一例において、受電装置４０１と送電装置４０２を含んで構成される。受電装置４０１と送電装置４０２の詳細な構成については図２及び図１を用いて後述する。以下では、受電装置４０１をＲＸと呼び、送電装置４０２をＴＸと呼ぶ場合がある。ＲＸは、ＴＸから受電して内蔵バッテリに充電を行う電子機器である。ＴＸは、ＴＸの一部である充電台４０３に載置されたＲＸに対して無線で送電する電子機器である。以下、充電台４０３はＴＸの一部であるため、「充電台４０３に戴置された」ことを「ＴＸ（送電装置４０２）に載置された」という場合がある。点線で囲む範囲４０４は、ＲＸがＴＸから受電が可能な範囲である。なお、ＲＸとＴＸは無線充電以外のアプリケーションを実行する機能を有しうる。ＲＸの一例はスマートフォンであり、ＴＸの一例はそのスマートフォンを充電するためのアクセサリ機器である。ＲＸ及びＴＸは、タブレットや、ハードディスク装置やメモリ装置などの記憶装置であってもよいし、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの情報処理装置であってもよい。また、ＲＸ及びＴＸは、例えば、撮像装置（カメラやビデオカメラ等）、自動車、ロボット、医療機器、及びプリンター等であってもよい。
図４に、本実施形態における無線電力伝送システム（無線充電システム）の構成例を示す。本システムは、一例において、受電装置４０１と送電装置４０２を含んで構成される。受電装置４０１と送電装置４０２の詳細な構成については図２及び図１を用いて後述する。以下では、受電装置４０１をＲＸと呼び、送電装置４０２をＴＸと呼ぶ場合がある。ＲＸは、ＴＸから受電して内蔵バッテリに充電を行う電子機器である。ＴＸは、ＴＸの一部である充電台４０３に載置されたＲＸに対して無線で送電する電子機器である。以下、充電台４０３はＴＸの一部であるため、「充電台４０３に戴置された」ことを「ＴＸ（送電装置４０２）に載置された」という場合がある。点線で囲む範囲４０４は、ＲＸがＴＸから受電が可能な範囲である。なお、ＲＸとＴＸは無線充電以外のアプリケーションを実行する機能を有しうる。ＲＸの一例はスマートフォンであり、ＴＸの一例はそのスマートフォンを充電するためのアクセサリ機器である。ＲＸ及びＴＸは、タブレットや、ハードディスク装置やメモリ装置などの記憶装置であってもよいし、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの情報処理装置であってもよい。また、ＲＸ及びＴＸは、例えば、撮像装置（カメラやビデオカメラ等）、自動車、ロボット、医療機器、及びプリンター等であってもよい。
【0011】
本システムでは、ＷＰＣ規格に基づいて、無線充電のための電磁誘導方式を用いた無線電力伝送を行う。すなわち、ＲＸとＴＸは、ＲＸの受電アンテナ２０５とＴＸの送電アンテナ１０５との間で、ＷＰＣ規格に基づく無線充電のための無線電力伝送を行う。なお、本システムに適用される無線電力伝送方式は、ＷＰＣ規格で規定された方式に限られず、他の電磁誘導方式、磁界共鳴方式、電界共鳴方式、マイクロ波方式、レーザー等を利用した方式であってもよい。また、本実施形態では、無線電力伝送が無線充電に用いられるものとするが、無線充電以外の用途で無線電力伝送が行われてもよい。
【0012】
ＷＰＣ規格では、受電装置４０１が送電装置４０２から受電する際に保証される電力の大きさが、Ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ Ｐｏｗｅｒ（以下、「ＧＰ」と呼ぶ）と呼ばれる値によって規定される。ＧＰは、例えば受電装置４０１と送電装置４０２の位置関係が変動して受電アンテナ２０５と送電アンテナ１０５との間の送電効率が低下したとしても、受電装置４０１の負荷（例えば、充電用の回路、バッテリー等）への出力が保証される電力値を示す。例えばＧＰが５ワットの場合、受電アンテナ２０５と送電アンテナ１０５の位置関係が変動して送電効率が低下したとしても、送電装置４０２は、受電装置４０１内の負荷へ５ワットを出力することができるように制御して送電を行う。
【0013】
また、送電装置４０２から受電装置４０１へ送電を行う際に、送電装置４０２の近傍に受電装置４０１ではない物体である異物が存在する場合、送電のための電磁波が異物に影響して異物の温度を上昇させたり異物を破壊したりしてしまう虞がある。そこでＷＰＣ規格では、異物が存在する場合に送電を停止することで異物の温度上昇や破壊を防げるように、送電装置４０２が充電台４０３の上に異物が存在することを検出する手法が規定されている。具体的には、送電装置４０２における送電電力と受電装置４０１における受電電力の差分により異物を検出するＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ（パワーロス）法が規定されている。また、送電装置４０２における送電アンテナ１０５（送電コイル）の品質係数（Ｑ値）の変化により異物を検出するＱ値計測法が規定されている。なお、本実施形態における送電装置４０２が検出する異物は充電台４０３の上に存在する物体に限定されない。送電装置４０２は、送電装置４０２の近傍に位置する異物を検出すればよく、例えば送電装置４０２が送電可能な範囲に位置する異物を検出することとしてもよい。
【0014】
ＷＰＣ規格で規定されているＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法に基づく異物検出について、図１０を用いて説明する。図１０の横軸は送電装置４０２の送電電力、縦軸は受電装置４０１の受電電力である。なお異物とは、送電装置４０２から受電装置４０１への送電に影響しうる、受電装置４０１以外の物体であり、例えば導電性を有する金属片等の物体である。
【0015】
まず、送電装置４０２は第一送電電力値Ｐｔ１で受電装置４０１に対して送電を行う。受電装置４０１は、第一受電電力値Ｐｒ１で受電する（この状態をＬｉｇｈｔ Ｌｏａｄの状態（軽負荷状態）という）。そして、送電装置４０２は第一送電電力値Ｐｔ１を記憶する。ここで、第一送電電力値Ｐｔ１、又は第一受電電力値Ｐｒ１は、予め定められた最小の送電電力又は受電電力である。このとき、受電装置４０１は受電する電力が最小の電力となるように、負荷を制御する。たとえば、受電装置４０１は、受電した電力が負荷（充電回路とバッテリなど）に供給されないように、受電アンテナ２０５から負荷を切断してもよい。続いて、受電装置４０１は、第一受電電力の電力値Ｐｒ１を送電装置４０２に報告する。受電装置４０１からＰｒ１を受信した送電装置４０２は、送電装置４０２と受電装置４０１との間の電力損失はＰｔ１－Ｐｒ１（＝Ｐｌｏｓｓ１）であると算出し、Ｐｔ１とＰｒ１との対応を示すキャリブレーションポイント１０００を作成することができる。
【0016】
続いて、送電装置４０２は、送電電力値を第二送電電力値Ｐｔ２に変更し、受電装置４０１に対して送電を行う。受電装置４０１は、第二受電電力値Ｐｒ２で受電する（この状態をＣｏｎｎｅｃｔｅｄ Ｌｏａｄの状態（負荷接続状態）という）。そして、送電装置４０２は第二送電電力値Ｐｔ２を記憶する。ここで、第二送電電力値Ｐｔ２、又は第二受電電力値Ｐｒ２は、予め定められた最大の送電電力又は受電電力である。このとき、受電装置４０１は受電する電力が最大の電力となるように、負荷を制御する。たとえば、受電装置４０１は、受電した電力が負荷に供給されるように、受電アンテナ２０５と負荷を接続する。続いて、受電装置４０１はＰｒ２を送電装置４０２に報告する。受電装置４０１からＰｒ２を受信した送電装置４０２は、送電装置４０２と受電装置４０１との間の電力損失はＰｔ２－Ｐｒ２（＝Ｐｌｏｓｓ２）であると算出し、Ｐｔ２とＰｒ２との対応を示すキャリブレーションポイント１００１を作成することができる。
【0017】
そして送電装置４０２はキャリブレーションポイント１０００とキャリブレーションポイント１００１の間を直線補間する直線１００２を作成する。直線１００２は送電装置４０２と受電装置４０１の近傍に異物が存在しない状態における送電電力と受電電力の関係を示している。送電装置４０２は直線１００２に基づいて、異物がない状態において所定の送電電力で送電した場合に受電装置４０１が受電する電力値を予想することができる。例えば、送電装置４０２が第三送電電力値Ｐｔ３で送電した場合は、直線１００２上のＰｔ３に対応する点１００３から、受電装置４０１が受電する第三受電電力値はＰｒ３になると推測することができる。
【0018】
以上のように、負荷を変えながら測定した送電装置４０２の送電電力値と受電装置４０１の受電電力値との複数の組み合わせに基づいて、負荷に応じた送電装置４０２と受電装置４０１との間の電力損失を求めることができる。また、複数の組み合わせからの補間により、すべての負荷に応じた送電装置４０２と受電装置４０１との間の電力損失を推定することができる。このように、送電装置４０２が送電電力値と受電電力値との組み合わせを取得するために送電装置４０２と受電装置４０１とが行うキャリブレーション処理を、以下では「Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法のＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理（ＣＡＬ処理）」と呼ぶ。
【0019】
キャリブレーション後、実際に送電装置４０２がＰｔ３で受電装置４０１に送電した場合に、送電装置４０２が受電装置４０１から受電電力値Ｐｒ３’という値を受信したとする。送電装置４０２は異物が存在しない状態における受電電力値Ｐｒ３から実際に受電装置４０１から受信した受電電力値Ｐｒ３’を引いた値Ｐｒ３－Ｐｒ３’（＝Ｐｌｏｓｓ＿ＦＯ）を算出する。このＰｌｏｓｓ＿ＦＯは、送電装置４０２と受電装置４０１の近傍に異物が存在する場合に、その異物で消費される電力による電力損失と考えることができる。よって、異物で消費されたであろう電力Ｐｌｏｓｓ＿ＦＯがあらかじめ決められた閾値を超えた場合に、異物が存在すると判定することができる。あるいは、送電装置４０２は、事前に、異物が存在しない状態における受電電力値Ｐｒ３から、送電装置４０２と受電装置４０１との間の電力損失Ｐｔ３－Ｐｒ３（＝Ｐｌｏｓｓ３）を求めておく。そして次に、異物が存在する状態において受電装置４０１から受信した受電電力値Ｐｒ３’から、異物が存在する状態での送電装置４０２と受電装置４０１との間の電力損失Ｐｔ３－Ｐｒ３’（＝Ｐｌｏｓｓ３’）を求める。そして、Ｐｌｏｓｓ３’－Ｐｌｏｓｓ３ （＝＝Ｐｌｏｓｓ＿ＦＯ）を用いて、異物で消費されたであろう電力Ｐｌｏｓｓ＿ＦＯを推定してもよい。
【0020】
以上述べたように、異物で消費されたであろう電力Ｐｌｏｓｓ＿ＦＯの求め方としては、Ｐｒ３－Ｐｒ３’（＝Ｐｌｏｓｓ＿ＦＯ）として求めてもよいし、Ｐｌｏｓｓ３’－Ｐｌｏｓｓ３ （＝Ｐｌｏｓｓ＿ＦＯ）として求めてもよい。以下の本明細書中においては、基本的にＰｌｏｓｓ３’－Ｐｌｏｓｓ３ （＝Ｐｌｏｓｓ＿ＦＯ）として求める方法について述べるが、Ｐｒ３－Ｐｒ３’（＝Ｐｌｏｓｓ＿ＦＯ）として求める方法においても本実施形態の内容を適用可能である。以上がＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法に基づく異物検出の説明である。
【0021】
Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出は、後述するＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズにより得られたデータを基に、電力伝送（送電）中（後述のＰｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズ）に実施される。また、Ｑ値計測法による異物検出は、電力伝送前（後述のＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇ送信前、ＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズまたはＲｅｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズ）に実施される。
【0022】
本実施形態によるＲＸとＴＸは、ＷＰＣ規格に基づく送受電制御のための通信を行う。ＷＰＣ規格では、電力伝送が実行されるＰｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズと、実際の電力伝送前の１以上のフェーズとを含んだ、複数のフェーズが規定され、各フェーズにおいて必要な送受電制御のための通信が行われる。電力伝送前のフェーズは、Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズ、Ｐｉｎｇフェーズ、Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎフェーズ、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズ、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズを含みうる。なお、以下では、Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎフェーズをＩ＆Ｃフェーズと呼ぶ。以下、各フェーズの処理について説明する。
【0023】
Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズでは、ＴＸが、Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを間欠的に送信し、物体がＴＸの充電台に載置されたこと（例えば充電台にＲＸや導体片等が載置されたこと）を検出する。ＴＸは、Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを送信した時の送電アンテナ１０５の電圧値と電流値の少なくともいずれか一方を検出し、電圧値がある閾値を下回る場合又は電流値がある閾値を超える場合に物体が存在すると判断し、Ｐｉｎｇフェーズに遷移する。
【0024】
Ｐｉｎｇフェーズでは、ＴＸが、Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇより電力が大きいＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを送信する。Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇの電力の大きさは、ＴＸの上に載置されたＲＸの制御部が起動するのに十分な電力である。ＲＸは、受電電圧の大きさをＴＸへ通知する。このように、ＴＸは、そのＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを受信したＲＸからの応答を受信することにより、Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズにおいて検出された物体がＲＸであることを認識する。ＴＸは、受電電圧値の通知を受けると、Ｉ＆Ｃフェーズに遷移する。また、ＴＸはＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを送信する前に、送電アンテナ１０５のＱ値（Ｑ－Ｆａｃｔｏｒ）を測定する。この測定結果は、Ｑ値計測法を用いた異物検出処理を実行する際に使用する。
【0025】
Ｉ＆Ｃフェーズでは、ＴＸは、ＲＸを識別し、ＲＸから機器構成情報（能力情報）を取得する。ＲＸは、ＩＤ Ｐａｃｋｅｔ及びＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｐａｃｋｅｔを送信する。ＩＤ ＰａｃｋｅｔにはＲＸの識別子情報が含まれ、Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｐａｃｋｅｔには、ＲＸの機器構成情報（能力情報）が含まれる。ＩＤ Ｐａｃｋｅｔ及びＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｐａｃｋｅｔを受信したＴＸは、アクノリッジ（ＡＣＫ、肯定応答）で応答する。そして、Ｉ＆Ｃフェーズが終了する。
【0026】
Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズでは、ＲＸが要求するＧＰの値やＴＸの送電能力等に基づいてＧＰの値が決定される。またＴＸは、ＲＸからの要求に従って、Ｑ値計測法を用いた異物検出処理を実行する。また、ＷＰＣ規格では、一旦Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズに移行した後、ＲＸの要求によって再度Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズと同様の処理を行う方法が規定されている。Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズから移行してこれらの処理を行うフェーズのことをＲｅｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズと呼ぶ。
【0027】
Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズでは、ＷＰＣ規格に基づいてＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎを実施する。また、ＲＸが所定の受電電力値（軽負荷状態における受電電力値／最大負荷状態における受電電力値）をＴＸへ通知し、ＴＸが、効率よく送電するための調整を行う。ＴＸへ通知された受電電力値は、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出処理のために使用されうる。
【0028】
Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズでは、送電の開始、継続、及びエラーや満充電による送電停止等のための制御が行われる。ＴＸとＲＸは、これらの送受電制御のために、ＷＰＣ規格に基づいて無線電力伝送を行う際に使用する送電アンテナ１０５及び受電アンテナ２０５を用いて、送電アンテナ１０５あるいは受電アンテナ２０５から送信される電磁波に信号を重畳して通信を行う。なお、ＴＸとＲＸとの間で、ＷＰＣ規格に基づく通信が可能な範囲は、ＴＸの送電可能範囲とほぼ同様である。
【0029】
［送電装置４０２および受電装置４０１の構成］
続いて、本実施形態における送電装置４０２（ＴＸ）及び受電装置４０１（ＲＸ）の構成について説明する。なお、以下で説明する構成は一例に過ぎず、説明される構成の一部（場合によっては全部が）他の同様の機能を果たす他の構成と置き換えられ又は省略されてもよく、さらなる構成が説明される構成に追加されてもよい。さらに、以下の説明で示される１つのブロックが複数のブロックに分割されてもよいし、複数のブロックが１つのブロックに統合されてもよい。また、以下に示す各機能ブロックは、ソフトウェアプログラムとして機能が実施されるものとするが、本機能ブロックに含まれる一部または全部がハードウェア化されていてもよい。
続いて、本実施形態における送電装置４０２（ＴＸ）及び受電装置４０１（ＲＸ）の構成について説明する。なお、以下で説明する構成は一例に過ぎず、説明される構成の一部（場合によっては全部が）他の同様の機能を果たす他の構成と置き換えられ又は省略されてもよく、さらなる構成が説明される構成に追加されてもよい。さらに、以下の説明で示される１つのブロックが複数のブロックに分割されてもよいし、複数のブロックが１つのブロックに統合されてもよい。また、以下に示す各機能ブロックは、ソフトウェアプログラムとして機能が実施されるものとするが、本機能ブロックに含まれる一部または全部がハードウェア化されていてもよい。
【0030】
図１は、本実施形態に係る送電装置４０２（ＴＸ）の構成例を示す機能ブロック図である。ＴＸは、制御部１０１、電源部１０２、送電部１０３、通信部１０４、送電アンテナ１０５、メモリ１０６、共振コンデンサ１０７、スイッチ１０８を有する。図１では、制御部１０１、電源部１０２、送電部１０３、通信部１０４、メモリ１０６は別体として記載しているが、これらの内の任意の複数の機能ブロックは、同一チップ内に実装されてもよい。
【0031】
制御部１０１は、例えばメモリ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、ＴＸ全体を制御する。また、制御部１０１は、ＴＸにおける機器認証のための通信を含む送電制御に関する制御を行う。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ってもよい。制御部１０１は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）又はＭＰＵ（ＭｉｃｒｏＰｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｕｎｉｔ）等の１つ以上のプロセッサーを含んで構成される。なお、制御部１０１は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）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（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等のアレイ回路を含んで構成されてもよい。制御部１０１は、各種処理を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。また、制御部１０１は、タイマ（不図示）を用いて時間を計測しうる。
【0032】
電源部１０２は、各機能ブロックに電源を供給する。電源部１０２は、例えば、商用電源又はバッテリである。バッテリには、商用電源から供給される電力が蓄電される。
【0033】
送電部１０３は、電源部１０２から入力される直流又は交流電力を、無線電力伝送に用いる周波数帯の交流電力に変換し、その交流電力を送電アンテナ１０５へ入力することによって、ＲＸ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、電源部１０２が供給する直流電圧を、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ）を使用したハーフブリッジ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。この場合、送電部１０３は、ＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦを制御するゲートドライバを含む。
【0034】
送電部１０３は、送電アンテナ１０５に入力する電圧（送電電圧）又は電流（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を制御する。送電電圧又は送電電流を大きくすると電磁波の強度が強くなり、送電電圧又は送電電流を小さくすると電磁波の強度が弱くなる。また、送電部１０３は、制御部１０１の指示に基づいて、送電アンテナ１０５からの送電が開始又は停止されるように、交流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４０１（ＲＸ）の充電部２０６に１５ワット（Ｗ）の電力を出力するだけの電力を供給する能力があるものとする。
【0035】
通信部１０４は、ＲＸとの間で、上述のようなＷＰＣ規格に基づく送電制御のための通信を行う。通信部１０４は、送電アンテナ１０５から出力される電磁波を変調し、ＲＸへ情報を伝送して、通信を行う。また、通信部１０４は、ＲＸが変調した送電アンテナ１０５から送電される電磁波を復調して、ＲＸが送信した情報を取得する。すなわち、通信部１０４で行う通信は、送電アンテナ１０５から送電される電磁波に信号が重畳されて行われる。また、通信部１０４は、送電アンテナ１０５とは異なるアンテナを用いたＷＰＣ規格とは異なる規格による通信でＲＸと通信を行ってもよいし、複数の通信を選択的に用いてＲＸと通信を行ってもよい。
【0036】
メモリ１０６は、制御プログラムを記憶するほかに、ＴＸ及びＲＸの状態（送電電力値、受電電力値等）なども記憶しうる。例えば、ＴＸの状態は制御部１０１により取得され、ＲＸの状態はＲＸの制御部２０１により取得され、通信部１０４を介して受信されうる。
【0037】
スイッチ１０８は、制御部１０１に制御される。送電アンテナ１０５は、共振コンデンサ１０７と接続されており、スイッチ１０８がＯＮ状態になって短絡される場合、送電アンテナ１０５と共振コンデンサ１０７は直列共振回路となり、特定の周波数ｆ１で共振する。この時、送電アンテナ１０５と共振コンデンサ１０７、スイッチ１０８が形成する閉回路に電流が流れる。スイッチ１０８がＯＦＦ状態になり、開放されると、送電アンテナ１０５と共振コンデンサ１０７には、送電部１０３から電力が供給される。
【0038】
図２は、本実施形態による受電装置４０１（ＲＸ）の構成例を示すブロック図である。ＲＸは、制御部２０１、ＵＩ（ユーザーインタフェース）部２０２、受電部２０３、通信部２０４、受電アンテナ２０５、充電部２０６、バッテリ２０７、メモリ２０８、第一スイッチ部２０９、第二スイッチ部２１０、共振コンデンサ２１１を有する。なお、図２に示す複数の機能ブロックを１つのハードウェアモジュールとして実現してもよい。
【0039】
制御部２０１は、例えばメモリ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ＲＸ全体を制御する。すなわち、制御部２０１は、図２で示す各機能部を制御する。さらに、制御部２０１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ってもよい。制御部２０１の一例は、ＣＰＵ又はＭＰＵ等の１つ以上のプロセッサーを含んで構成される。なお、制御部２０１が実行しているＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）との協働によりＲＸ全体（ＲＸがスマートフォンである場合には当該スマートフォン全体）を制御するようにしてもよい。
【0040】
また、制御部２０１は、ＡＳＩＣ等のハードウェアで構成されてもよい。また、制御部２０１は、所定の処理を実行するようにコンパイルされたＦＰＧＡ等のアレイ回路を含んで構成されてもよい。制御部２０１は、各種処理を実行中に記憶しておくべき情報をメモリ２０８に記憶させる。また、制御部２０１は、タイマ（不図示）を用いて時間を計測しうる。
【0041】
ＵＩ部２０２は、ユーザーに対する各種の出力を行う。ここでいう各種の出力とは、画面表示、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）の点滅や色の変化、スピーカーによる音声出力、ＲＸ本体の振動等の動作である。ＵＩ部２０２は液晶パネル、スピーカー、バイブレーションモーター等により実現される。
【0042】
受電部２０３は、受電アンテナ２０５を介して、ＴＸの送電アンテナ１０５から放射された電磁波に基づく電磁誘導により生じた交流電力（交流電圧及び交流電流）を取得する。そして、受電部２０３は、交流電力を直流又は所定周波数の交流電力に変換して、バッテリ２０７を充電するための処理を行う充電部２０６に電力を出力する。すなわち、受電部２０３は、ＲＸにおける負荷に対して電力を供給するために必要な、整流部と電圧制御部を含む。上述のＧＰは、受電部２０３から出力されることが保証される電力量である。受電部２０３は、充電部２０６がバッテリ２０７を充電するための電力を供給し、充電部２０６に１５ワットの電力を出力するだけの電力を供給する能力があるものとする。
【0043】
通信部２０４は、ＴＸが有する通信部１０４との間で、上述したようなＷＰＣ規格に基づく受電制御ための通信を行う。通信部２０４は、受電アンテナ２０５から入力された電磁波を復調してＴＸから送信された情報を取得する。そして、通信部２０４は、その入力された電磁波を負荷変調することによってＴＸへ送信すべき情報に関する信号を電磁波に重畳することにより、ＴＸとの間で通信を行う。なお通信部２０４は、受電アンテナ２０５とは異なるアンテナを用いたＷＰＣ規格とは異なる規格による通信でＴＸと通信を行ってもよいし、複数の通信を選択的に用いてＴＸと通信を行ってもよい。
【0044】
メモリ２０８は、制御プログラムを記憶するほかに、ＴＸ及びＲＸの状態なども記憶する。例えば、ＲＸの状態は制御部２０１により取得され、ＴＸの状態はＴＸの制御部１０１により取得され、通信部２０４を介して受信されうる。
【0045】
第一スイッチ部２０９および第二スイッチ部２１０は、制御部２０１により制御される。受電アンテナ２０５は、共振コンデンサ２１１と接続されており、第二スイッチ部２１０がＯＮ状態になって短絡される場合、受電アンテナ２０５と共振コンデンサ２１１は直列共振回路となり、特定の周波数ｆ２で共振する。この時、受電アンテナ２０５と共振コンデンサ２１１、第二スイッチ部２１０が形成する閉回路に電流が流れ、受電部に電流は流れない。第二スイッチ部２１０がＯＦＦ状態になり、開放されると、受電アンテナ２０５と共振コンデンサ２１１により受電された電力は、受電部２０３へ供給される。
【0046】
第一スイッチ部２０９は、受電した電力を負荷であるバッテリに供給するか否かを制御するためのものである。また、負荷の値を制御する機能も有する。充電部２０６とバッテリ２０７を、第一スイッチ部２０９が接続すれば、受電した電力はバッテリ２０７に供給される。充電部２０６とバッテリ２０７との接続を、第一スイッチ部２０９が切断すれば、受電した電力はバッテリ２０７に供給されない。なお、第一スイッチ部２０９は、図２においては、充電部２０６とバッテリ２０７の間に配置されているが、受電部２０３と充電部２０６の間に配置されてもよい。あるいは、受電アンテナ２０５と共振コンデンサ２１１、及び第二スイッチ部２１０が形成する閉回路と受電部２０３との間に配置されてもよい。つまり、第一スイッチ部２０９は、受電した電力を受電部２０３に供給するか否かを制御するためのものであってもよい。また、図２では第一スイッチ部２０９を一つのブロックとして記載しているが、第一スイッチ部２０９を充電部２０６の一部、あるいは受電部２０３の一部として実現することも可能である。
【0047】
次に、図３を参照して、ＴＸの制御部１０１の機能について説明する。図３は、送電装置４０２（ＴＸ）の制御部１０１の機能構成例を示すブロック図である。制御部１０１は、通信制御部３０１、送電制御部３０２、測定部３０３、設定部３０４、異物検出部３０５を有する。通信制御部３０１は、通信部１０４を介したＷＰＣ規格に基づいたＲＸとの制御通信を行う。送電制御部３０２は、送電部１０３を制御し、ＲＸへの送電を制御する。測定部３０３は、後述する波形減衰指標を測定する。また、送電部１０３を介してＲＸに対して送電する電力を計測し、単位時間ごとに平均送電電力を測定する。また、測定部３０３は、送電アンテナ１０５のＱ値を測定する。設定部３０４は、測定部３０３により測定された波形減衰指標に基づいて、異物検出のために用いる閾値を、例えば算出処理により、設定する。
【0048】
異物検出部３０５は、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出機能や、Ｑ値計測法による異物検出機能や、波形減衰法による異物検出機能を実現しうる。また異物検出部３０５は、その他の手法を用いて異物検出処理を行うための機能を有してもよい。例えばＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｅａｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）通信機能を備えるＴＸにおいては、異物検出部３０５は、ＮＦＣ規格による対向機検出機能を用いて異物検出処理を行ってもよい。また、異物検出部３０５は、異物を検出する以外の機能として、ＴＸ上の状態が変化したことを検出することもできる。例えば、ＴＸは、ＴＸ上の受電装置４０１の数の増減も、検出することが可能である。設定部３０４は、ＴＸが、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法や、Ｑ値計測法や、波形減衰法による異物検出を行う上で、異物の有無を判定するための基準となる閾値を設定する。また設定部３０４は、その他の手法を用いた異物検出処理を行う上で必要となる、異物の有無を判定するための基準となる閾値を設定する機能を有してもよい。また、異物検出部３０５は、設定部３０４により設定された閾値と、測定部３０３により測定された波形減衰指標や送電電力やＱ値に基づいて、異物検出処理を行うことができる。
【0049】
通信制御部３０１、送電制御部３０２、測定部３０３、設定部３０４、異物検出部３０５は、制御部１０１において動作するプログラムとしてその機能が実現される。各処理部は、それぞれが独立したプログラムとして構成され、イベント処理等によりプログラム間の同期をとりながら並行して動作しうる。ただし、これらの処理部のうち２つ以上が１つのプログラムに組み込まれていてもよい。
【0050】
［ＷＰＣ規格に従った電力伝送のための処理の流れ）
ＷＰＣ規格では、Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズ、Ｐｉｎｇフェーズ、Ｉ＆Ｃフェーズ、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズ、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズ、及びＰｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズが規定されている。以下では、これらのフェーズにおける、送電装置４０２及び受電装置４０１の動作について、図５のシーケンス図を用いて説明する。図５は、ＷＰＣ規格に従った電力伝送のためのシーケンス図である。ここでは、送電装置４０２（ＴＸ）と受電装置４０１（ＲＸ）を例に説明する。
ＷＰＣ規格では、Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズ、Ｐｉｎｇフェーズ、Ｉ＆Ｃフェーズ、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズ、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズ、及びＰｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズが規定されている。以下では、これらのフェーズにおける、送電装置４０２及び受電装置４０１の動作について、図５のシーケンス図を用いて説明する。図５は、ＷＰＣ規格に従った電力伝送のためのシーケンス図である。ここでは、送電装置４０２（ＴＸ）と受電装置４０１（ＲＸ）を例に説明する。
【0051】
ＴＸは、送電可能範囲内に存在する物体を検出するため、ＷＰＣ規格のＡｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを繰り返し間欠送信している（Ｆ５０１）。ＴＸは、ＷＰＣ規格のＳｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズとＰｉｎｇフェーズとして規定されている処理を実行し、ＲＸが載置されるのを待ち受ける。ＲＸのユーザーは、ＲＸ（例えばスマートフォン）を充電すべくＲＸをＴＸに近づける（Ｆ５０２）。例えば、ＲＸをＴＸに積載することにより、ＲＸをＴＸに近づける。ＴＸは、送電可能範囲内に物体が存在することを検出すると（Ｆ５０３、Ｆ５０４）、ＷＰＣ規格のＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを送信する（Ｆ５０５）。ＲＸはＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを受信すると、ＴＸがＲＸを検知したことを把握できる（Ｆ５０６）。またＴＸは、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇに対する所定の応答があった場合に、検出された物体がＲＸであり、ＲＸが充電台４０３に載置されたと判定する。ＴＸは、ＲＸの載置を検出すると、ＷＰＣ規格で規定されたＩ＆Ｃフェーズの通信により、ＲＸから識別情報と能力情報を取得する（Ｆ５０７）。ここで、ＲＸの識別情報には、Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ ＣｏｄｅとＢａｓｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ ＩＤが含められる。ＲＸの能力情報には、対応しているＷＰＣ規格のバージョンを特定可能な情報要素や、ＲＸが負荷に供給できる最大電力を特定する値であるＭａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｖａｌｕｅ、ＷＰＣ規格のＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎ機能を有するかを示す情報が含められる。なお、ＴＸは、ＷＰＣ規格のＩ＆Ｃフェーズの通信以外の方法でＲＸの識別情報と能力情報を取得してもよい。また、識別情報は、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ ＩＤ等の、ＲＸの個体を識別可能な任意の他の識別情報であってもよい。能力情報として、上記以外の情報を含んでいてもよい。
【0052】
続いて、ＴＸは、ＷＰＣ規格で規定されたＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズの通信により、ＲＸとの間でＧＰの値を決定する（Ｆ５０８）。なお、Ｆ５０８では、ＷＰＣ規格のＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズの通信に限らず、ＧＰを決定する他の手順が実行されてもよい。また、ＴＸは、ＲＸがＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズに対応していないことを示す情報を（例えばＦ５０７において）取得した場合に、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズの通信は行わず、ＧＰの値を（例えばＷＰＣ規格で予め規定された）小さな値としてもよい。本実施形態では、ＧＰ＝５ワットとする。
【0053】
ＴＸは、ＧＰの決定後、当該ＧＰに基づいてＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎを行う。Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理では、まず、ＲＸが、ＴＸに軽負荷状態（負荷切断状態、送電電力が第一の閾値以下になる負荷状態）における受電電力を含む情報（以降、第１基準受電電力情報と呼ぶ。）を送信する（Ｆ５０９）。本実施形態での第１基準受電電力情報は、ＴＸの送電電力が２５０ミリワットの時の、ＲＸの受電電力情報とする。第１基準受電電力情報は、ＷＰＣ規格で規定されるＲｅｃｅｉｖｅｄ Ｐｏｗｅｒ Ｐａｃｋｅｔ（ｍｏｄｅ１）であるが、他のメッセージが用いられてもよい。ＴＸは、自装置の送電状態に基づいて、第１基準受電電力情報を受け入れるか否かを判定する。ＴＸは、受け入れる場合は肯定応答＝ＡＣＫを、受け入れない場合は否定応答＝ＮＡＫを、ＲＸへ送信する。
【0054】
次にＲＸは、ＴＸからＡＣＫを受信すると（Ｆ５１０）、ＴＸに負荷接続状態（最大負荷状態、送電電力が第二の閾値以上になる負荷状態）における受電電力を含む情報（以降、第２基準受電電力情報と呼ぶ。）を送信するための処理を行う。本実施形態では、ＧＰが５ワットであることから、第２基準受電電力情報は、ＴＸの送電電力が５ワットの時の、ＲＸの受電電力情報とする。ここで第２基準受電電力情報は、ＷＰＣ規格で規定されるＲｅｃｅｉｖｅｄ Ｐｏｗｅｒ Ｐａｃｋｅｔ（ｍｏｄｅ２）であるが、他のメッセージが用いられてもよい。ＲＸはＴＸからの送電電力を５ワットまで増加させるために、正の値を含む送電出力変更指示を送信する（Ｆ５１１）。
【0055】
ＴＸは上述した送電出力変更指示を受信し、送電電力の増加対応が可能な場合、ＡＣＫを応答し、送電電力の増加を行う（Ｆ５１２、Ｆ５１３）。第２基準受電電力情報は、ＴＸの送電電力が５ワットの時の受電電力情報であることから、ＴＸは、５ワットを超える電力増加要求をＲＸから受信した場合は（Ｆ５１４）、送電出力変更指示に対してＮＡＫを応答する。これにより、規定以上の電力送電を抑止する（Ｆ５１５）。
【0056】
ＲＸは、ＴＸよりＮＡＫを受信することで既定の送電電力に達したと判断すると、ＴＸへ負荷接続状態における受電電力を含む情報を、第２基準受電電力情報として送信する（Ｆ５１６）。ＴＸは、ＴＸの送電電力値、および、第１および第２基準受電電力情報に含まれる受電電力値に基づいて、軽負荷状態と負荷接続状態におけるＴＸ－ＲＸ間の電力損失量を算出することが可能となる。また、それらの電力損失量の間を補間することで、ＴＸの取り得るすべての送電電力（本ケースでは２５０ミリワットから５ワット）におけるＴＸ－ＲＸ間の電力損失値を算出することができる（Ｆ５１７）。ＴＸは、ＲＸからの第２基準受電電力情報に対してＡＣＫを送信し（Ｆ５１８）、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理を完了する。充電処理を開始可能と判断したＴＸが、ＲＸに対して送電処理を開始した場合、ＲＸの充電が開始される。なお、送電処理の開始前に、ＴＸとＲＸが機器認証処理を行い（Ｆ５１９）、相互の機器がより大きなＧＰに対応可能と判断した場合は、ＧＰをより大きな値、例えば１５ワットに再設定するようにしてもよい（Ｆ５２０）。
【0057】
この場合、ＲＸとＴＸは、ＴＸの送電電力を１５ワットまで増加させるために、送電出力変更指示、ＡＣＫ、及びＮＡＫを使い送電出力を上げる（Ｆ５２１～Ｆ５２４）。そしてＴＸ及びＲＸは、ＧＰ＝１５ワットに対して、再度Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理を実施する。具体的には、ＲＸは、ＴＸの送電電力が１５ワットの時の、ＲＸの負荷接続状態における受電電力を含む情報（以降、第３基準受電電力情報と呼ぶ。）を送信する（Ｆ５２５）。ＴＸは、第１、第２及び第３の基準受電電力情報に含まれる受電電力に基づいてＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎを行い、ＴＸの取り得るすべての送電電力（本ケースでは２５０ミリワットから１５ワット）におけるＴＸ－ＲＸ間の電力損失量を算出できる（Ｆ５２６）。ＴＸはＲＸからの第３基準受電電力情報に対してＡＣＫを送信し（Ｆ５２７）、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理を完了する。充電処理を開始可能と判断したＴＸは、ＲＸに対して送電処理を開始し、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズに移行する（Ｆ５２８）。
【0058】
Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズでは、ＴＸはＲＸに対して、送電を行う。また、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による、異物検出が行われる。Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法ではまず、ＴＸは、上述したＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎにより、ＴＸによる送電電力と、ＲＸによる受電電力との差分から、異物がない状態におけるＴＸ－ＲＸ間の電力損失量を算出する。当該算出された値は、送電処理中の通常状態（異物がない状態）における、基準の電力損失量に相当する。そしてＴＸは、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ後の送電中に測定したＴＸ－ＲＸ間の電力損失量が、当該通常状態の電力損失量から閾値以上はなれた場合に「異物あり」あるいは「異物ありの可能性がある」と判定する。
【0059】
以上がＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法の説明である。Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法は、送電装置４０２から受電装置４０１への送電中に、電力損失の測定結果に基づいて異物検出を行うものである。Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法での異物検出は、送電装置４０２が大きな電力を送電しているときには異物検出の精度が低下するという短所がある一方で、送電を継続しながら異物検出を行えるため送電効率を高く保てるという長所がある。
【0060】
このように、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズ中には、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出を行うことができる。しかし、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出のみでは、異物の誤検出の可能性や、異物が有るにも関わらず異物なしと判定してしまう誤判定の可能性がある。特に、Ｐｏｗｅｒ ＴｒａｎｓｆｅｒフェーズはＴＸが送電を行うフェーズであり、送電中にＴＸとＲＸの近傍に異物が存在すると異物からの発熱等が大きくなるため、このフェーズにおける異物検出精度を向上させることが求められる。そこで、本実施形態では、異物検出精度を向上させるために、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法とは異なる異物検出方法を実施することを考える。
【0061】
［波形減衰法による異物検出方法］
Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズでは、送電装置４０２は受電装置４０１に対して、送電を行っている。よって、この送電に係る送電波形（電圧の波形又は電流の波形）を用いて異物検出を行うことができれば、新たに規定される異物検出用信号等を用いることなく、異物検出が可能となる。送電波形の減衰状態に基づいて異物検出を行う方法（以下、波形減衰法と呼ぶ）を、図６を用いて説明する。図６は、波形減衰法による異物検出の原理を説明する図である。ここでは、送電装置４０２（ＴＸ）から受電装置４０１（ＲＸ）への送電に係る送電波形を用いた異物検出を例に説明する。
Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズでは、送電装置４０２は受電装置４０１に対して、送電を行っている。よって、この送電に係る送電波形（電圧の波形又は電流の波形）を用いて異物検出を行うことができれば、新たに規定される異物検出用信号等を用いることなく、異物検出が可能となる。送電波形の減衰状態に基づいて異物検出を行う方法（以下、波形減衰法と呼ぶ）を、図６を用いて説明する。図６は、波形減衰法による異物検出の原理を説明する図である。ここでは、送電装置４０２（ＴＸ）から受電装置４０１（ＲＸ）への送電に係る送電波形を用いた異物検出を例に説明する。
【0062】
図６において、波形は、ＴＸの送電アンテナ１０５に印加される高周波電圧の電圧値６００（以降、単に電圧値と言う）の時間経過に伴う変化を示している。図６の横軸は時間、縦軸は電圧値を表す。送電アンテナ１０５を介してＲＸに送電を行っているＴＸは、時間Ｔ０において送電を停止する。すなわち、時間Ｔ０において、電源部１０２からの送電用の電力供給は停止される。ＴＸからの送電に係る送電波形の周波数は、所定の周波数であり、例えばＷＰＣ規格で使用される８５ｋＨｚから２０５ｋＨｚの間の固定された周波数である。点６０１は、高周波電圧の包絡線上の点であり、時間Ｔ１における電圧値である。図中の（Ｔ１、Ａ１）は、時間Ｔ１における電圧値がＡ１であることを示す。同様に、点６０２は、高周波電圧の包絡線上の点であり、時間Ｔ２における電圧値である。図中の（Ｔ２、Ａ２）は、時間Ｔ２における電圧値がＡ２であることを示す。この送電アンテナ１０５の品質係数（Ｑ値）は、時間Ｔ０以降の電圧値の時間変化に基づいて求めることが可能である。たとえば、電圧値の包絡線上の点６０１および６０２における時間、電圧値および高周波電圧の周波数ｆに基づいて、式１によりＱ値が算出される。
Ｑ＝πｆ（Ｔ２－Ｔ１）／ｌｎ（Ａ１／Ａ２） （式１）ＴＸとＲＸの近傍に異物が存在する場合には、このＱ値が低下する。これは、異物が存在する場合には、当該異物によってエネルギーの損失が発生するためである。よって、電圧値の減衰の傾きに着目すると、異物が無い時よりも、異物が有る時の方が、異物によるエネルギーの損失が発生するため、点６０１と点６０２を結ぶ直線の傾きが急になり、波形の振幅の減衰率が高くなる。つまり、波形減衰法は、この点６０１と点６０２との間の電圧値の減衰状態に基づいて異物の有無の判定を行うものであり、実際に異物の有無を判定する上では、この減衰状態を表す何らかの数値の比較によって判定をすることが可能となる。例えば、上述したＱ値を用いて判定を行うことができる。Ｑ値が低くなるということは、波形減衰率（単位時間当たりの波形の振幅の減少度合い）が高くなることを意味する。あるいは、（Ａ１－Ａ２）／（Ｔ２－Ｔ１）から求められる点６０１と点６０２を結ぶ直線の傾きを用いて判定が行われてもよい。あるいは、電圧値の減衰状態を観測する時間（Ｔ１及びＴ２）が固定であるならば、電圧値の差を表す（Ａ１－Ａ２）や、電圧値の比（Ａ１／Ａ２）の値を用いて判定を行うこともできる。あるいは、送電を停止した直後の電圧値Ａ１が一定であるならば、所定の時間経過後の、電圧値Ａ２の値を用いて判定を行うこともできる。あるいは、電圧値Ａ１が所定の電圧値Ａ２になるまでの時間（Ｔ２－Ｔ１）の値を用いて判定が行われてもよい。
Ｑ＝πｆ（Ｔ２－Ｔ１）／ｌｎ（Ａ１／Ａ２） （式１）ＴＸとＲＸの近傍に異物が存在する場合には、このＱ値が低下する。これは、異物が存在する場合には、当該異物によってエネルギーの損失が発生するためである。よって、電圧値の減衰の傾きに着目すると、異物が無い時よりも、異物が有る時の方が、異物によるエネルギーの損失が発生するため、点６０１と点６０２を結ぶ直線の傾きが急になり、波形の振幅の減衰率が高くなる。つまり、波形減衰法は、この点６０１と点６０２との間の電圧値の減衰状態に基づいて異物の有無の判定を行うものであり、実際に異物の有無を判定する上では、この減衰状態を表す何らかの数値の比較によって判定をすることが可能となる。例えば、上述したＱ値を用いて判定を行うことができる。Ｑ値が低くなるということは、波形減衰率（単位時間当たりの波形の振幅の減少度合い）が高くなることを意味する。あるいは、（Ａ１－Ａ２）／（Ｔ２－Ｔ１）から求められる点６０１と点６０２を結ぶ直線の傾きを用いて判定が行われてもよい。あるいは、電圧値の減衰状態を観測する時間（Ｔ１及びＴ２）が固定であるならば、電圧値の差を表す（Ａ１－Ａ２）や、電圧値の比（Ａ１／Ａ２）の値を用いて判定を行うこともできる。あるいは、送電を停止した直後の電圧値Ａ１が一定であるならば、所定の時間経過後の、電圧値Ａ２の値を用いて判定を行うこともできる。あるいは、電圧値Ａ１が所定の電圧値Ａ２になるまでの時間（Ｔ２－Ｔ１）の値を用いて判定が行われてもよい。
【0063】
以上述べたように、送電停止期間中の電圧値の減衰状態によって異物の有無は判定可能であり、その減衰状態を表す値は複数存在する。これらの減衰状態を表す値のことを、本実施形態では、「波形減衰指標」と呼ぶ。例えば、上述したように、式１で算出されるＱ値は、送電に係る電圧値の減衰状態を表す値であり、「波形減衰指標」に含まれる。波形減衰指標はいずれも、波形減衰率に対応する値となる。なお、波形減衰法において、波形減衰率そのものが「波形減衰指標」として測定されてもよい。以下では、波形減衰率を波形減衰指標として用いる場合を中心に説明するが、その他の波形減衰指標を用いる場合も同様に本実施形態の内容を適用できる。
【0064】
なお、図６の縦軸を、送電アンテナ１０５を流れる電流値としても、電圧値の場合と同様に、送電停止期間中の電流値の減衰状態が異物の有無によって変化する。そして、異物が有る場合は異物がない場合より波形減衰率が高くなる。よって、送電アンテナ１０５を流れる電流値の時間変化に関して、上述した方法を適用しても、異物を検出できる。すなわち、電流波形より求められるＱ値、電流値の減衰の傾き、電流値の差、電流値の比、電流値の絶対値、及び所定の電流値になるまでの時間等を波形減衰指標として用いて、異物有無を判定し、異物を検出することができる。また、電圧値の波形減衰指標と電流値の波形減衰指標とから算出される評価値を用いて異物有無を判定するなど、電圧値の減衰状態と電流値の減衰状態の両方に基づく異物検出が行われてもよい。なお、上記の例では、ＴＸが送電を一時停止した期間の波形減衰指標を測定するものとしたが、ＴＸが電源部１０２から供給される電力を所定の電力レベルからそれより低い電力レベルまで一時的に下げた期間の波形減衰指標を測定するものとしてもよい。
【0065】
波形減衰法により、送電中の送電波形に基づいて異物検出を行う方法について、図７を用いて説明する。図７では、波形減衰法による異物検出を行う際の送電波形が示され、横軸は時間を表し、縦軸は送電アンテナ１０５もしくは共振コンデンサ１０７に印加される電圧の電圧値を表す。なお、図６と同様、縦軸が送電アンテナ１０５を流れる電流の電流値を表すものとしてもよい。ＴＸが送電を開始した直後の過渡応答期間は、送電波形が安定しない。よって、この送電波形が安定しない過渡応答期間中は、ＲＸはＴＸに対して通信（負荷変調による通信）を行わないように制御する。また、ＴＸはＲＸに対して通信（周波数偏移変調による通信）を行わないように制御する。
【0066】
ＴＸは、異物検出を行うタイミングになったら、送電を一時停止する。すると、送電を停止した異物検出期間において送電波形の振幅は減衰するので、ＴＸはこの減衰波形の波形減衰率を算出する。そしてＴＸは、算出した波形減衰率が所定の閾値を超えた場合に、異物が存在すると判定する。所定の異物検出期間の経過後、異物が検出されなければ、ＴＸは送電を再開する。送電再開後、ＴＸは、上述した過渡応答期間の待機、異物検出タイミングの判断、送電停止、及び異物検出処理を繰り返し実行する。以上が波形減衰法による異物検出の基本的な処理である。
【0067】
なお、送電波形の波形減衰率を測定するとき、受電装置４０１の受電アンテナ２０５と共振コンデンサ２１１に、受電部２０３、充電部２０６、及びバッテリ２０７等の要素が接続されていると、減衰波形の波形減衰率は、これらの要素による負荷の影響を受ける。すなわち、受電部２０３、充電部２０６、及びバッテリ２０７の状態によって、波形減衰率が変化することになる。そのため、たとえば波形減衰率が大きくても、それが異物による影響によるものなのか、受電部２０３、充電部２０６、バッテリ２０７等の状態変化によるものなのかの区別が困難になる。よって、波形減衰率を観測して異物検出を行う場合には、第一スイッチ部２０９を切断してもよい。これにより、バッテリ２０７の影響を排除することが可能になる。あるいは、第二スイッチ部２１０をＯＮにして短絡し、受電アンテナ２０５、共振コンデンサ２１１、及び第二スイッチ部２１０で形成される閉ループに電流が流れる状態にしてもよい。これにより、受電部２０３、充電部２０６、及びバッテリ２０７の影響を排除することが可能になる。以上のように、第一スイッチ部２０９を切断した状態、あるいは第二スイッチ部２１０をＯＮにして短絡（接続）した状態で異物検出を行うことで、精度の高い異物検出が可能となる。また、第一スイッチ部２０９の切断と、第二スイッチ部２１０の短絡（接続）との両方を実施することでも、精度の高い異物検出が可能となる。
【0068】
また、送電波形の波形減衰率を測定するとき、送電装置４０２の送電アンテナ１０５と共振コンデンサ１０７に、送電部１０３、通信部１０４、及び電源部１０２等の要素が接続されていると、減衰波形の波形減衰率は、これらの要素による負荷の影響を受ける。すなわち、送電部１０３、通信部１０４、及び電源部１０２の状態によって、波形減衰率が変化することになる。そのため、たとえば波形減衰率が大きくても、それが異物による影響によるものなのか、送電部１０３、通信部１０４、及び電源部１０２によるものなのかの区別が困難になる。よって、波形減衰率の測定の際に、スイッチ１０８をＯＮにして短絡し、送電アンテナ１０５、共振コンデンサ１０７、及びスイッチ１０８で形成される閉ループに電流が流れる状態にしてもよい。これにより、送電部１０３、通信部１０４、及び電源部１０２の影響を排除することが可能になる。あるいは、送電アンテナ１０５、共振コンデンサ１０７、スイッチ１０８で形成される閉ループ回路と、送電部１０３との間にスイッチを設けてもよい。そして、異物検出を行うときには当該スイッチによって閉ループ回路と送電部とを切断することによって、送電部１０３、通信部１０４、及び電源部１０２の影響を排除することが可能になる。以上のように、スイッチ１０８をＯＮにして短絡（接続）した状態にする、あるいは閉ループ回路と送電部１０３とをスイッチで切断した状態で異物検出を行うことで、精度の高い異物検出が可能となる。また、スイッチ１０８をＯＮにして短絡（接続）した状態にすることと、閉ループ回路と送電部１０３とをスイッチで切断した状態にすることの両方を実施しても、精度の高い異物検出が可能となる。
【0069】
［波形減衰法における異物検出閾値の設定方法］
図１１は、波形減衰法における異物検出閾値の設定方法を説明するための図である。まず、ＲＸは、ＴＸから送電があった場合に、ＲＸの負荷に電力が供給されない、あるいはとても小さな電力しか供給されないような状態になるように、ＲＸの負荷が軽負荷状態になるように制御する。この時のＴＸの送電電力をＰｔ１とする。そして、ＴＸは、その状態で送電を停止し、波形減衰率を測定する。この時の波形減衰率をδ１とする。この時、ＴＸは、ＴＸが送電している送電電力Ｐｔ１を認識しており、送電電力Ｐｔ１と波形減衰率δ１とを関連付けるキャリブレーションポイント１１００をメモリに記憶しておく。次に、ＲＸは、ＴＸから送電があった場合にＲＸの負荷に最大電力が供給される、あるいは所定の閾値以上の電力が供給される状態になるように、ＲＸの負荷が負荷接続状態になるように制御する。この時のＴＸの送電電力をＰｔ２とする。そして、ＴＸは、その状態で送電を停止し、波形減衰率を測定する。この時、ＴＸは、送電電力Ｐｔ２と波形減衰率δ２とを関連づけるキャリブレーションポイント１１０１をメモリに記憶しておく。続いて、ＴＸは、キャリブレーションポイント１１００とキャリブレーションポイント１１０１との間を直線補間し、直線１１０２を作成する。直線１１０２は、ＴＸとＲＸの周辺に異物が存在しない状態における送電電力と送電波形の波形減衰率との関係を示している。よって、ＴＸは直線１１０２から、異物がない状態における、送電電力値毎の送電波形の波形減衰率を推定することができる。例えば、送電電力値がＰｔ３の場合は、送電電力値Ｐｔ３に対応する直線１１０２上の点１１０３から、波形減衰率はδ３であると推定することができる。そして、上記の推定結果を基に、ＴＸは、送電電力値毎の、異物有無の判定に用いる閾値を算出することが可能となる。例えば、ある送電電力値における異物なしの場合の波形減衰率の推定結果より所定値（測定誤差に対応する値）だけ大きい波形減衰率を、異物有無の判定の閾値として設定してもよい。送電装置４０２が送電電力値と波形減衰率との組み合わせを取得するために送電装置４０２と受電装置４０１とが行うキャリブレーション処理を、以下では「波形減衰法のＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理（ＣＡＬ処理）」と呼ぶ。
図１１は、波形減衰法における異物検出閾値の設定方法を説明するための図である。まず、ＲＸは、ＴＸから送電があった場合に、ＲＸの負荷に電力が供給されない、あるいはとても小さな電力しか供給されないような状態になるように、ＲＸの負荷が軽負荷状態になるように制御する。この時のＴＸの送電電力をＰｔ１とする。そして、ＴＸは、その状態で送電を停止し、波形減衰率を測定する。この時の波形減衰率をδ１とする。この時、ＴＸは、ＴＸが送電している送電電力Ｐｔ１を認識しており、送電電力Ｐｔ１と波形減衰率δ１とを関連付けるキャリブレーションポイント１１００をメモリに記憶しておく。次に、ＲＸは、ＴＸから送電があった場合にＲＸの負荷に最大電力が供給される、あるいは所定の閾値以上の電力が供給される状態になるように、ＲＸの負荷が負荷接続状態になるように制御する。この時のＴＸの送電電力をＰｔ２とする。そして、ＴＸは、その状態で送電を停止し、波形減衰率を測定する。この時、ＴＸは、送電電力Ｐｔ２と波形減衰率δ２とを関連づけるキャリブレーションポイント１１０１をメモリに記憶しておく。続いて、ＴＸは、キャリブレーションポイント１１００とキャリブレーションポイント１１０１との間を直線補間し、直線１１０２を作成する。直線１１０２は、ＴＸとＲＸの周辺に異物が存在しない状態における送電電力と送電波形の波形減衰率との関係を示している。よって、ＴＸは直線１１０２から、異物がない状態における、送電電力値毎の送電波形の波形減衰率を推定することができる。例えば、送電電力値がＰｔ３の場合は、送電電力値Ｐｔ３に対応する直線１１０２上の点１１０３から、波形減衰率はδ３であると推定することができる。そして、上記の推定結果を基に、ＴＸは、送電電力値毎の、異物有無の判定に用いる閾値を算出することが可能となる。例えば、ある送電電力値における異物なしの場合の波形減衰率の推定結果より所定値（測定誤差に対応する値）だけ大きい波形減衰率を、異物有無の判定の閾値として設定してもよい。送電装置４０２が送電電力値と波形減衰率との組み合わせを取得するために送電装置４０２と受電装置４０１とが行うキャリブレーション処理を、以下では「波形減衰法のＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理（ＣＡＬ処理）」と呼ぶ。
【0070】
なお、ＲＸは、負荷に対して電力が供給されない／軽負荷の状態となるような制御と、負荷接続状態となるような制御を、それぞれＴＸに制御を行うことを通知したあとに行ってもよい。また、当該２つの制御はいずれが先に行われてもよい。
【0071】
なお、本実施形態で述べた、負荷毎（送電電力値毎）の異物有無の判定に用いる閾値を算出するための動作は、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズにおいて行われてもよい。上述したように、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズでは、ＴＸは、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出を行う際に必要となるデータを取得する。その際、ＴＸは、ＲＸの負荷状態が軽負荷状態の場合と、負荷接続状態の場合における、電力損失に関するデータを取得する。そこで、図１１におけるキャリブレーションポイント１１００とキャリブレーションポイント１１０１の測定を、上述したＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズにおいて、ＲＸが軽負荷状態になった時と負荷接続状態になった時に、電力損失の測定と一緒に行ってもよい。すなわち、ＴＸは、ＲＸから第１基準受電電力情報を受信した際に、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズで行うべき所定の処理に加えて、キャリブレーションポイント１１００の測定を行う。また、ＴＸは、ＲＸから第２基準受電電力情報を受信した際に、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズで行うべき所定の処理に加えて、キャリブレーションポイント１１０１の測定を行う。これにより、キャリブレーションポイント１１００とキャリブレーションポイント１１０１の測定を行う期間を別途設ける必要がなくなるため、より短時間でキャリブレーションポイント１１００とキャリブレーションポイント１１０１の測定を行うことができる。
【0072】
［波形減衰法をＷＰＣ規格に適用した場合の送電装置の処理］
次に、ＷＰＣ規格にこの波形減衰法を適用して異物検出を行う場合の、送電装置４０２の処理について説明する。波形減衰法による異物検出を実施する場合には、送電装置４０２は、異物が無い状態での波形減衰率を予め測定し、それを基準として閾値を算出する。その後、送電装置４０２は、波形減衰法による異物検出を実行し、測定された波形減衰率が当該閾値と比較して大きい場合には「異物有り」あるいは「異物有りの可能性がある」と判定し、当該閾値と比較して小さい場合には「異物無し」あるいは「異物無しの可能性が高い」と判定する。
次に、ＷＰＣ規格にこの波形減衰法を適用して異物検出を行う場合の、送電装置４０２の処理について説明する。波形減衰法による異物検出を実施する場合には、送電装置４０２は、異物が無い状態での波形減衰率を予め測定し、それを基準として閾値を算出する。その後、送電装置４０２は、波形減衰法による異物検出を実行し、測定された波形減衰率が当該閾値と比較して大きい場合には「異物有り」あるいは「異物有りの可能性がある」と判定し、当該閾値と比較して小さい場合には「異物無し」あるいは「異物無しの可能性が高い」と判定する。
【0073】
異物が無い状態での波形減衰率を予め測定するタイミングについて説明する。ＷＰＣ規格においては、前述のようにＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズにおいて、Ｑ値計測法による異物検出を行う。そして異物検出の結果、異物が無いと判定された場合に、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズ、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズと進む。つまり、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズ以降に進んだということは、Ｑ値計測法による異物検出の結果、異物が無いと判定されたことを意味している。よって、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズ、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズ、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズのいずれかにおいて波形減衰率を測定すれば、異物が無い状態での波形減衰率を測定できる可能性が高い。よって、異物が無い状態での波形減衰率を測定するタイミングとしては、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズ、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズ、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズのいずれかでよい。
【0074】
本実施形態では、異物が無い状態での波形減衰率を測定するタイミングを、ＰｏｗｅｒＴｒａｎｓｆｅｒフェーズの最初の段階に設定する。理由は、Ｑ値計測法により異物がないと判定されてから時間が経過すればするほど、送電装置４０２と受電装置４０１の近傍に異物が置かれる確率が上がるためである。そして、受電装置４０１あるいは送電装置４０２が指定する、異物検出を行うタイミングで、送電装置４０２は送電波形の波形減衰率を測定する。送電装置４０２はその後、測定した波形減衰率を、上述した異物が無い状態での波形減衰率から算出した閾値と比較し、異物の有無を判定する。
【0075】
なお、波形減衰法では、送電装置４０２が一時的に送電を停止し、送電波形の減衰率を観測して異物検出を行うため、送電の一時停止による送電効率の低下を招くという短所がある。一方で、大きな電力を送電中に異物検出処理を実行した場合でも、高精度で異物検出が可能であるという長所がある。すなわち、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法で異物を正確に検出することが困難な状況であっても、波形減衰法を用いることで異物を検出できる。
【0076】
上述した実施形態においては、波形減衰法によって異物検出を実施する場合には、異物が無い状態での波形減衰率を送電開始前に測定し、それを基準として閾値を算出するものとした。そして、波形減衰法による異物検出を実行する際に測定された波形減衰率が、前記閾値と比較して大きい場合には「異物有り」あるいは「異物有りの可能性がある」と判定し、前記閾値と比較して小さい場合には「異物無し」あるいは「異物無しの可能性が高い」と判定するものとした。しかし、送電開始後の異物が無いと推定されるタイミングに測定した波形減衰率から求められる閾値を用いて、異物検出を実施してもよい。例えば、ＴＸが送電中に、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法によって異物が無いことを確認する。次にＴＸは、一回目の波形減衰率測定を実施し、測定された波形減衰率を基準とする閾値を算出する。この一回目の波形減衰率測定は、予めＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法によって異物が無いことが確認された直後に実施されているので、測定された波形減衰率は、異物が無い状態の波形減衰率であると推定される。次にＴＸは、送電を再開し、異物検出を行うべきと判断したタイミングで、二回目の波形減衰率測定を実施する。そして、二回目の波形減衰率測定の測定結果を、一回目の波形減衰率測定の測定結果又はそれを基準として算出された閾値と比較することで、異物有無の判定を行うことができる。つまり、波形減衰法により異物検出を実施する際には、その時点で測定した波形減衰率を、それ以前の異物が無い状態で測定された波形減衰率あるいは閾値と比較してもよい。
【0077】
また、上述した実施形態では、送電装置４０２からの送電に係る送電波形の周波数は、固定の周波数であるものとした。しかし、複数の周波数それぞれにおいて、本実施形態で述べた異物検出のための処理を行い、それらの結果を組み合わせることで、異物有無の判定を行ってもよい。一つの周波数での波形減衰率だけでなく、複数の周波数での波形減衰率を用いて異物検出を行うことで、より精度の高い異物検出を行うことが可能となる。
【0078】
また、本実施形態では、送電装置４０２が送電を停止した直後、あるいは送電を開始した直後は、過渡応答で送電波形が不安定であるため、各動作に移行する前に待機時間を設けた。しかし、この送電波形が不安定になる原因は、送電を急に開始したり、急に停止したりすることによって引き起こされる。よって、これを緩和するために、送電装置４０２は、送電を開始するときには送電電力を段階的に上げるように制御してもよい。あるいは、送電を停止する際には、送電電力を段階的に下げるように制御してもよい。
【0079】
［通信エラーに応じた異物検出処理］
上述したように、送電装置４０２と受電装置４０１は、ＷＰＣ規格に基づく送受電制御のための通信を行う。この通信は、送電装置４０２が有する送電アンテナ１０５と、受電装置４０１が有する受電アンテナ２０５を介して、無線で行われる。そのため、送電装置４０２と受電装置４０１の近傍（例えば送電装置４０２と受電装置４０１の間）に異物が存在すると、当該異物が送電装置４０２と受電装置４０１との間の無線通信に干渉し、通信エラーを引き起こす可能性がある。よって、本実施形態では、通信エラーが発生した場合には、送電装置４０２と受電装置４０１の近傍に異物が存在する可能性があるため、送電装置４０２及び受電装置４０１が異物検出を実施するための制御を行う。
上述したように、送電装置４０２と受電装置４０１は、ＷＰＣ規格に基づく送受電制御のための通信を行う。この通信は、送電装置４０２が有する送電アンテナ１０５と、受電装置４０１が有する受電アンテナ２０５を介して、無線で行われる。そのため、送電装置４０２と受電装置４０１の近傍（例えば送電装置４０２と受電装置４０１の間）に異物が存在すると、当該異物が送電装置４０２と受電装置４０１との間の無線通信に干渉し、通信エラーを引き起こす可能性がある。よって、本実施形態では、通信エラーが発生した場合には、送電装置４０２と受電装置４０１の近傍に異物が存在する可能性があるため、送電装置４０２及び受電装置４０１が異物検出を実施するための制御を行う。
【0080】
上述したように、送電装置４０２から受電装置４０１への送電中に行う異物検出方法としては、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法及び波形減衰法がある。Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法では、図１０を用いて説明したように、受電装置４０１から送電装置４０２に対して、受電装置４０１が測定した受電電力値Ｐｒ３’を通知する。送電装置４０２は、異物が存在しない状態における受電電力値Ｐｒ３から、実際に受電装置４０１から受信した受電電力値Ｐｒ３’を引いた値である、Ｐｒ３－Ｐｒ３’（＝Ｐｌｏｓｓ＿ＦＯ）を算出する。このＰｌｏｓｓ＿ＦＯは、送電装置４０２と受電装置４０１との近傍に異物が存在する場合に、その異物で消費される電力による電力損失と考えることができる。よって、送電装置４０２は、異物で消費されたであろう電力Ｐｌｏｓｓ＿ＦＯがあらかじめ決められた閾値を超えた場合に、異物が存在すると判定することができる。つまり、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法においては、異物検出を行う場合、上述したように受電電力値Ｐｒ３’を送電装置４０２に通知するために、送電装置４０２と受電装置４０１との間で通信を行う。送電装置４０２と受電装置４０１との間ではすでに通信エラーが発生しており、この異物検出のための通信においても同様の原因によりエラーが生じる可能性がある。
【0081】
一方で、波形減衰法は、送電装置４０２が送電を停止し、その時の波形減衰率と、予め測定した異物が無い状態の波形減衰率とを比較することで、異物の有無を判定するものである。そのため、送電装置４０２と受電装置４０１との通信を行わなくても異物検出を実施できる。よって、通信エラーが発生した場合に、送電装置４０２は、通信を行う必要のない波形減衰法による異物検出を行う。これにより、異物検出に成功する可能性を高めることができる。
【0082】
また、送電中に送電装置４０２と受電装置４０１の近傍に異物が存在しても、通信エラーが生じない場合もある。しかし、通信エラーが生じなかったとしても、異物が存在する場合には、異物により大きな電力損失が発生したり、異物が発熱したりするなどの不具合が生ずる可能性がある。よって、送電装置４０２は、無線送電を行うＰｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズ中に定期的に異物検出処理を行い、送電装置４０２と受電装置４０１の近傍に異物が存在するか否かを確認する。この定期的な異物検出に波形減衰法を採用すると、異物検出を実行するたびに送電装置４０２からの送電を一時的に停止するため、送電効率の低下を招く。一方で、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法を採用する場合は、送電装置４０２から受電装置４０１に送電を継続しながら異物を検出することが可能である。よって、通信エラーが発生していない場合に、送電装置４０２と受電装置４０１は、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズ中に定期的にＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出を行う。これにより、電力伝送効率を高く保ったまま、異物を早期に検出することができる。
【0083】
上記のような複数の異物検出方法を使用する送電装置４０２と受電装置４０１の動作について説明する。図８は、送電装置４０２のＰｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズにおける動作の例を示す。図８の処理は、送電装置４０２が充電台４０３に載置された受電装置４０１を検出して通信を行い、ＷＰＣ規格で規定される各フェーズの処理が完了したタイミングで開始される。図８の処理の開始前に実行されるフェーズとしては、Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズ、Ｐｉｎｇフェーズ、Ｉ＆Ｃフェーズ、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズ、及びＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズがある。ただし、上記のフェーズの少なくとも一部を行わずに図８の処理が開始されてもよい。
【0084】
Ｓ８０１において、送電装置４０２は、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズにおける送電を開始する。Ｓ８０２において、送電装置４０２は、受電装置４０１からＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出実行のコマンドを受信したかを判定する。このコマンドには、受電装置４０１が測定した受電電力値が含まれる。このコマンドを受信した場合、Ｓ８０３において送電装置４０２は、受電装置４０１から受信した受電電力値と、送電装置４０２が測定した送電電力値に基づいて、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出を実行する。
【0085】
Ｓ８０４において、送電装置４０２は、異物検出処理の結果に基づいて、送電装置４０２の近傍に異物が存在するか否かを判定する。異物が存在すると判定された場合、Ｓ８０５において送電装置４０２は、異物が存在することを示す情報である否定応答（ＮＡＫ）を受電装置４０１へ送信する。Ｓ８０６において、送電装置４０２は、送電を停止するか、あるいは送電電力を下げる制御を行う。一方、Ｓ８０４において異物が存在しないと判定された場合、送電装置４０２は、異物が存在しないことを示す情報である肯定応答（ＡＣＫ）を受電装置４０１へ送信し、送電を継続してＳ８０２へ戻る。
【0086】
Ｓ８０２においてＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出実行コマンドを受信しなかった場合、Ｓ８０８において送電装置４０２は、送電装置４０２と受電装置４０１との間で行われる通信における通信エラーが発生したかを判定する。送電装置４０２は、受電装置４０１から送信されるべきコマンドが送電装置４０２により受信されない場合に、通信エラーが発生したと判定（すなわち通信エラーを検知）する。例えば、上述したＰｏｗｅｒＬｏｓｓ法による異物検出を定期的に実行するために、受電装置４０１は送電装置４０２に対して、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出実行コマンドを定期的に送信する。送電装置４０２は、定期的に受信するはずの当該コマンドを受信しない場合、あるいは不正なパケットを含むコマンドを受信した場合に、通信エラーが発生したと判定する。ただし、送電装置４０２による通信エラーの検知の方法はこれに限定されない。
【0087】
Ｓ８０８において通信エラーが検知された場合、異物が存在する可能性があるため、Ｓ８０９において送電装置４０２は、波形減衰法による異物検出を実行する。そして送電装置４０２は、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出を実行した場合と同様に、異物検出の結果に基づいてＳ８０４からＳ８０７の処理を行う。
【0088】
Ｓ８０８において通信エラーが検知されなかった場合、Ｓ８１０において送電装置４０２は、波形減衰法による異物検出実行コマンドを受電装置４０１から受信したかを判定する。受電装置４０１がこのコマンドを送信するのは、例えば、後述するように受電装置４０１が通信エラーを検知した場合である。送電装置４０２は、このコマンドを受信した場合、Ｓ８０９において波形減衰法による異物検出を実行する。そして送電装置４０２は、異物検出の結果に基づいてＳ８０４からＳ８０７の処理を行う。
【0089】
図９は、受電装置４０１のＰｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズにおける動作の例を示す。図９の処理は、図８の処理と同様のタイミングで開始される。Ｓ９０１において、受電装置４０１は、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズにおける受電を開始する。Ｓ９０２において、受電装置４０１は、送電装置４０２に対して定期的に送信すべきコマンドである、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出実行のコマンドを送信する。このコマンドは、受電装置４０１が送電装置４０２にＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出処理を要求する通知である。
【0090】
Ｓ９０３において、受電装置４０１は、送電装置４０２と受電装置４０１との間で行われる通信における通信エラーが発生したかを判定する。受電装置４０１による通信エラーの判定は、以下のように行われる。ＷＰＣ規格に従って、受電装置４０１は、送電装置４０２に対して様々なコマンドを送信する。そして送電装置４０２は、受電装置４０１からのコマンドを受信すると、受電装置４０１に対して応答（肯定応答や否定応答等）を行う。例えば、上述したＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出を定期的に実行する上で、受電装置４０１は送電装置４０２に対して、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出実行コマンドを定期的に送信する。送電装置４０２は、当該コマンドを受信したら、受電装置４０１に対して応答を行う。そこで受電装置４０１は、送電装置４０２に対してＰｏｗｅｒＬｏｓｓ法による異物検出実行コマンドを送信したにもかかわらず、送電装置４０２から応答を受信しない場合に、通信エラーが発生したと判定（すなわち通信エラーを検知）する。また、受電装置４０１は、送電装置４０２から応答を受信した場合であっても、その応答が不正なパケットを含む場合に、通信エラーが発生したと判定する。ただし、受電装置４０１による通信エラーの検知の方法はこれに限定されない。
【0091】
Ｓ９０３において通信エラーが検知された場合、異物が存在する可能性があり且つＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出が正常に実行されていない可能性がある。そのため、Ｓ９０４において受電装置４０１は、波形減衰法による異物検出実行コマンドを送電装置４０２へ送信する。このコマンドは、受電装置４０１が送電装置４０２に波形減衰法による異物検出処理を要求する通知である。そして受電装置４０１は、送電装置４０２からの波形減衰法による異物検出実行結果に応じた応答を待ち受ける。なお、Ｓ９０３において通信エラーが検知されなかった場合、受電装置４０１は、送電装置４０２からのＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出実行結果に応じた応答を待ち受ける。
【0092】
Ｓ９０５において、受電装置４０１は、異物が存在することを示す情報である否定応答を送電装置４０２から受信したかを判定する。否定応答を受信した場合、Ｓ９０６において受電装置４０１は、送電を終了させるためのコマンドであるＥＰＴ（Ｅｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）コマンドを送電装置４０２へ送信し、受電しない状態に移行する。一方、Ｓ９０５において否定応答を受信しなかった場合、例えば肯定応答を受信した場合には、受電装置４０１は、受電を継続してＳ９０２へ戻る。
【0093】
以上が、送電装置４０２と受電装置４０１の動作例の説明である。このように、送電装置４０２及び受電装置４０１は、送電装置４０２と受電装置４０１間の通信における通信エラーが検知された場合には、波形減衰法により異物検出が実施されるように制御する。これにより、送電装置４０２と受電装置４０１の近傍に異物が存在する場合に、早期に異物を検出して送電を停止（又は送電電力を低下）することができるため、異物の極端な温度上昇や破壊を防げる蓋然性を高めることができる。なお、上記の説明では送電装置４０２と受電装置４０１の両方がエラー検知を行うものとしたが、送電装置４０２と受電装置４０１の何れか一方がエラー検知を行ってもよい。
【0094】
なお、すでに説明したように、送電装置４０２は波形減衰法による異物検出を実施するタイミングで、スイッチ１０８を短絡したり、送電アンテナ１０５を含む閉ループ回路と送電部１０３との間のスイッチを切断したりしてもよい。これにより、減衰波形に対する送電部１０３、通信部１０４、及び電源部１０２の影響を排除して、より精度の高い異物検出が可能となる。同様に、受電装置４０１は波形減衰法による異物検出を実行するタイミングで、第二スイッチ部２１０を短絡したり、第一スイッチ部２０９を切断したりしてもよい。これにより、減衰波形に対する受電部２０３、充電部２０６、及びバッテリ２０７の影響を排除して、より精度の高い異物検出が可能となる。この場合、送電装置４０２と受電装置４０１は、異物検出を行うタイミングを特定するための通信を行う。
【0095】
また、上述した実施形態においては、波形減衰法による異物検出を行う場合に、送電装置４０２が、無線送電に係る送電波形の減衰状態として、送電アンテナ１０５に印加される電圧あるいは送電アンテナ１０５に流れる電流の減衰率を測定するものとした。しかし、送電アンテナ１０５と受電アンテナ２０５は対向して電磁的に結合しているため、送電アンテナ１０５の電磁エネルギーは受電アンテナ２０５にも励起される。そのため、受電装置４０１が、無線送電に係る受電波形の減衰状態として、受電アンテナ２０５に印加される電圧あるいは受電アンテナ２０５に流れる電流の減衰率を測定することによっても、波形減衰法による異物検出を実現できる。
【0096】
また、送電装置４０２が波形減衰率を測定した場合には、波形減衰率の測定結果あるいはその測定結果から求められた閾値を受電装置４０１に通知してもよい。これにより、受電装置４０１は、送電装置４０２から受け取った測定結果等に基づいて異物の有無を判定することが可能となる。同様に、受電装置４０１が波形減衰率を測定した場合には、波形減衰率の測定結果あるいはその測定結果から求められた閾値を送電装置４０２に通知してもよい。これにより、送電装置４０２は、受電装置４０１から受けとった測定結果等に基づいて異物の有無を判定することが可能となる。
【0097】
なお、図８及び図９を用いた上記の説明では、通信エラーが検知された場合には高精度に異物検出を行うために波形減衰法を採用するものとした。これにより、定期的に行われるＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出処理で異物を検出し損ねた場合であっても、通信エラーに応じて波形減衰法による異物検出処理を行うことで異物を検出し、送電を停止（又は送電電力を低下）することができる。ただし、送電装置４０２及び受電装置４０１は、送電効率の低下を避けたい場合には、通信エラーの検知に応じてＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出を実行してもよい。この場合、図８のＳ８０８において通信エラーを検知した送電装置４０２は、Ｓ８０９において波形減衰法による異物検出を実行する代わりに、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出を実行してもよい。また、図９のＳ９０３において通信エラーを検知した受電装置４０１は、Ｓ９０４において波形減衰法による異物検出実行コマンドを送信する代わりに、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出実行コマンドを送信してもよい。Ｓ８０９でＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出を行う場合、送電装置４０２は、受電装置４０１へ受電電力値を含むコマンドの送信を要求し、要求に応じて受信した受電電力値と送電装置４０２が測定した送電電力値とに基づいて異物を検出する。Ｓ９０３で受電装置４０２がＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出実行コマンドを送信した場合、そのコマンドを受信した送電装置４０１はＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出を行う。このような処理により、定期的なＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出処理で異物を検出し損ねた場合であっても、通信エラーに応じて再度異物検出処理を行うことで、異物を検出できる蓋然性が高まる。
【0098】
なお、通信エラーの検知に応じてＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出を実行する場合、送電装置４０２と受電装置４０１との間で異物検出のための通信がおこなわれる。しかし、その通信においても再度通信エラーが発生し、送電装置４０２又は受電装置４０１が相手からデータを受信できない、あるいは不正なパケットを含むデータを受信してしまう可能性もある。受電装置４０１が送電装置４０２に送信した異物検出実行コマンドが通信エラーにより損失した場合、送電装置４０２は異物検出を要求されていることを認識できないため、異物検出を実行しない。そのため、送電装置４０２から受電装置４０１に対して、異物検出実行コマンドに対する応答が送信されることもない。
【0099】
そこで受電装置４０１は、このような再度通信エラーが発生したと考えられる場合に、送電装置４０２に対して送電を終了させるコマンドであるＥＰＴコマンドを送信し、受電しない状態に移行してもよい。送電装置４０２は、ＥＰＴを受信できた場合は、送電を停止する。また、ＥＰＴを受信できなかった場合でも、送電装置４０２は、受電装置４０１が受電しない状態に移行していることを検知して送電を停止し、Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズに移行してもよい。通信エラーの検知に応じた異物検出を行うための通信においても再度通信エラーが発生した場合には、通信エラー発生の頻度が高いことから、異物が存在する可能性が高い、あるいは異物以外に通信を妨害する要因が存在すると考えられる。そのため、このような場合に上記のように送電を停止、あるいは送電の電力を下げるように制御することで、送電による不具合の発生を抑制することが可能になる。
【0100】
また、上述したＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出、あるいは波形減衰法による異物検出を実施した場合に、異物検出が失敗する可能性もある。たとえば、送電装置４０２に載置された受電装置４０１が異物検出処理中に移動したことにより、異物検出に用いる測定値が異常値となって異物検出が失敗することが考えられる。この場合も、無線電力伝送を行うのに適切でない状態である可能性があるため、送電装置４０２と受電装置４０１は、送電を停止、あるいは送電の電力を下げるようにしてもよい。これにより、送電による不具合の発生を抑制できる。
【0101】
［電力低下に応じた異物検出処理］
図８及び図９を用いた上記の説明では、送電装置４０２及び受電装置４０１が通信エラーの検知に応じて異物検出を行う場合の処理について述べた。次に、受電装置４０１の受電電力の低下に応じて異物検出を行う場合の処理について説明する。
図８及び図９を用いた上記の説明では、送電装置４０２及び受電装置４０１が通信エラーの検知に応じて異物検出を行う場合の処理について述べた。次に、受電装置４０１の受電電力の低下に応じて異物検出を行う場合の処理について説明する。
【0102】
送電装置４０２と受電装置４０１の近傍に異物が存在すると、当該異物が送電装置４０２と受電装置４０１との間の無線電力伝送を妨害し、受電装置４０１における受電電力の低下を引き起こす可能性がある。よって、受電装置４０１の受電電力の低下が発生した場合には、送電装置４０２と受電装置４０１の近傍に異物が存在する可能性があるため、送電装置４０２及び受電装置４０１が異物検出を実施するための制御を行う。
【0103】
以下、受電装置４０１の受電電力の低下を送電装置４０２が検知したことに応じて異物検出が実行される場合の送電装置４０２と受電装置４０１の動作について述べる。送電装置４０２は、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズ中にＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出を行うために、受電電力値Ｐｒ３’を受電装置４０１から定期的に受信する。そして送電装置４０２は、受電装置４０１から受信した受電電力値Ｐｒ３’、あるいは予め特定したＰｒ３とＰｒ３’の差であるＰｌｏｓｓ＿ＦＯに基づいて、受電装置４０１の受電電力が低下しているか否かを判定する。受電装置４０１から受電した受電電力値Ｐｒ３’がある閾値を下回った場合、あるいはＰｌｏｓｓ＿ＦＯがある閾値を上回った場合には、送電装置４０２は、受電装置４０１の受電電力が低下していると判断し、波形減衰法による異物検出を実行する。
【0104】
すなわち、送電装置４０２は、送電効率を高く保てるＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法によって定期的に異物検出を行い、その異物検出のために受電装置４０１から受信した受電電力に応じて、より異物検出精度の高い波形減衰法による異物検出を行う。例えば、送電装置４０２は、Ｐｒ３’あるいはＰｌｏｓｓ＿ＦＯの値に対して、異物が存在する可能性があると判定するための第一の閾値と、異物が存在すると判定するための第二の閾値を設けてもよい。そして送電装置４０２は、Ｐｒ３’あるいはＰｌｏｓｓ＿ＦＯが第二の閾値を超えた場合には、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法により異物が検出されたと判断し、送電を停止、あるいは送電電力を下げるように制御する。また送電装置４０２は、Ｐｒ３’あるいはＰｌｏｓｓ＿ＦＯが第一の閾値を超えたが第二の閾値を超えていない場合には、波形減衰法による異物検出を実行する。これにより、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法で異物が検出できなかった場合でも、受電電力の低下に応じてより精度の高い波形減衰法を行うことにより、異物を検出することが可能となる。なお、上述した各閾値は、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法のＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理で求められるデータ（図１０の直線１００２）を基に設定されてもよい。
【0105】
また、上記の説明では受電装置４０１の受電電力の低下に応じて送電装置４０２が異物検出を行うものとしたが、送電装置４０２は、送電装置４０２の送電電力の変化に応じて異物検出を行ってもよい。送電装置４０２は、送電装置４０２が送電している送電電力値を計測することが可能である。そこで送電装置４０２は、この送電電力値と所定の基準値との差がある閾値に対して大きい場合に、異物が存在する可能性があると判断し、波形減衰法による異物検出を行ってもよい。このような構成によっても、受電電力の低下に応じて異物検出を行う場合と同様の効果が得られる。
【0106】
次に、受電装置４０１の受電電力の低下を受電装置４０１が検知したことに応じて異物検出が実行される場合の送電装置４０２と受電装置４０１の動作について述べる。受電装置４０１は、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズ中に送電装置４０２から受電している電力を定期的に測定する。そして受電装置４０１は、その定期的に測定した受電電力値に基づいて、受電装置４０１の受電電力が低下しているか否かを判定する。算出した受電電力値がある閾値を下回った場合、あるいは、算出した受電電力値と基準値との差がある閾値を上回った場合には、受電装置４０１は、受電装置４０１の受電電力が低下していると判断し、波形減衰法による異物検出の実行を送電装置４０２に要求する。
【0107】
すなわち、受電装置４０１は受電電力値を定期的に測定し、その測定結果に応じて、異物検出精度の高い波形減衰法での異物検出を送電装置４０２に要求する。例えば、受電装置４０１は、測定した受電電力と基準値との差が所定の閾値以下である場合には、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出実行コマンドを送信してもよい。一方、受電装置４０１は、測定した受電電力と基準値との差が所定の閾値を超えた場合には、波形減衰法による異物検出実行コマンドを送信してもよい。このような構成によれば、異物の存在する可能性が高い場合（受電電力が低下している場合）には精度の高い波形減衰法で異物を検出し、そうでない場合にはＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法により送電効率を高く保って異物検出を行うことができる。
【0108】
なお、受電装置４０１は、受電電力値の低下が閾値を超えた場合には、異物が存在していると判断し、送電装置４０２に送電を停止、あるいは送電電力を下げるように要求してもよい。また、受電装置４０１は、受電電力値の低下に対して、異物が存在する可能性があると判定するための第一の閾値と、異物が存在すると判定するための第二の閾値を設けてもよい。そして受電装置４０１は、受電電力の低下が第一の閾値を超えたが第二の閾値を超えていない場合には、送電装置４０２に対して波形減衰法による異物検出を実行するように要求する。また受電装置４０１は、受電電力の低下が第二の閾値を超えた場合には、送電装置４０２に対してＥＰＴコマンドを送信することで、送電装置４０２に対して送電を停止するように要求してもよい。あるいは、送電装置４０２に対して、送電電力を下げるように要求するコマンドを送信してもよい。
【0109】
以上のように、送電装置４０２及び受電装置４０１は、受電装置４０１の受電電力低下を検知した場合には、波形減衰法により異物検出が実施されるように制御する。これにより、送電装置４０２と受電装置４０１の近傍に異物が存在する可能性がある場合に、早期に異物を検出することが可能になる。
【0110】
［キャリブレーションデータに応じた異物検出処理］
次に、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法のＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理で得られたデータ、あるいは波形減衰法のＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理で得られたデータに応じて、異物検出が行われる場合の処理について述べる。
次に、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法のＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理で得られたデータ、あるいは波形減衰法のＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理で得られたデータに応じて、異物検出が行われる場合の処理について述べる。
【0111】
上述したように、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出と、波形減衰法による異物検出においては、異物の有無の判定に用いる基準となる閾値を設定するためのＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理を行う。これらのＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理で得られる基準データは、異物が無い状態での送電電力値と受電電力値の関係、あるいは送電電力値と波形減衰率の関係を示すことが想定される。よって、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理で得られた基準データが、送電電力値と受電電力値との間または送電電力値と波形減衰率との間で想定される所定の関係を示さない場合には、送電装置４０２と受電装置４０１の近傍に異物が存在する可能性がある。そのため、送電装置４０２及び受電装置４０１が異物検出を実行するための制御を行う。
【0112】
まず、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法のＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理で得られたデータに応じて異物検出が実行される場合の、送電装置４０２と受電装置４０１の動作について述べる。送電装置４０２と受電装置４０１は、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法で用いられる閾値を決定するための処理である、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法のＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理を実施する。このＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法のＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理で得られるデータは、異物が無い状態での送電電力と受電電力の関係を表すデータとなるはずであり、送電電力値に応じた受電電力値のとりうる範囲を予め想定することが可能である。そこで送電装置４０２は、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法のＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理でデータを得た場合、そのデータに含まれる受電電力値が送電電力値に応じて予め定められた範囲内であるかどうかを判定する。範囲外である場合は、送電装置４０２と受電装置４０１の近傍に異物が存在する可能性があるため、送電装置４０２は波形減衰法による異物検出を実行する。そして、波形減衰法による異物検出により、異物が存在すると判定された場合には、送電装置４０２は送電を停止、あるいは送電電力を下げる制御を行う。一方、波形減衰法により異物が存在しないと判定された場合には、送電装置４０２はＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法のＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理を再度実行し、データを更新する。
【0113】
すなわち、送電装置４０２は、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法のＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理によって得られるデータの値に応じて、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法とは異なる波形減衰法による異物検出を実行する。このような構成によれば、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法のＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理において異物が存在する可能性があると判断された場合に、波形減衰法による異物検出を実行することで早期に異物を検出することが可能となる。また、キャリブレーションデータが正確でないことによりＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出の精度が低下する場合に、波形減衰法により高精度に異物を検出できる。なお、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理で得られるデータに応じた異物検出の判断は、受電装置４０１が行ってもよい。
【0114】
次に、波形減衰法のＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理で得られたデータに応じて異物検出が実行される場合の、送電装置４０２と受電装置４０１の動作について述べる。送電装置４０２と受電装置４０１は、波形減衰法で用いられる閾値を決定するための処理である、波形減衰法のＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理を実施する。この波形減衰法のＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理で得られる基準データは、異物が無い状態での送電電力と波形減衰率の関係を表すデータとなるはずであり、データがとりうる範囲を予め想定することが可能である。そこで送電装置４０２は、波形減衰法のＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理で得られる基準データが示す波形減衰率が所定の範囲内であるかどうかを判定する。波形減衰率が所定の範囲内でない場合は、送電装置４０２と受電装置４０１の近傍に異物が存在する可能性があるため、送電装置４０２はＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出を実行する。より詳細には、送電装置４０２はＰｏｗｅｒＬｏｓｓ法を実行する旨を受電装置４０１に通知するためのコマンドを送信する。当該コマンドを受信した受電装置４０１は、送電装置４０２に対して、受電装置４０１が測定した受電電力値を含む、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出実行コマンドを送信する。送電装置４０２は、受電装置４０１からコマンドを受信したら、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出を実行する。
【0115】
Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法で異物有りだと判定された場合には、送電装置４０２は送電を停止する、あるいは送電電力が低下するように制御する。Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法で異物無しだと判定された場合には、送電装置４０２は波形減衰法のＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理を再度実行し、データを更新する。このように、送電装置４０２は、波形減衰法のＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理によって得られるデータの値に応じて、波形減衰法とは異なるＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出を実行する。このような構成によれば、波形減衰法のＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理において異物が存在する可能性があると判断された場合に、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出を実行することで早期に異物を検出することが可能となる。なお、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理で得られるデータに応じた異物検出の判断は、受電装置４０１が行ってもよい。
【0116】
［温度上昇に応じた異物検出処理］
送電装置４０２あるいは受電装置４０１の温度上昇が検知されたことに応じて異物検出が実行される場合の処理について述べる。送電装置４０２あるいは受電装置４０１の温度が上昇する要因としては、送電装置４０２及び受電装置４０１が有するアンテナ等を含む電気回路からの発熱や、様々な処理を行うことによるＣＰＵからの発熱が考えられる。また、送電装置４０２と受電装置４０１の近傍に異物が存在すると、送電電力のエネルギーの一部を異物が消費することにより異物が発熱し、それに伴って、異物に接する送電装置４０２あるいは受電装置４０１の温度も上昇する可能性がある。よって、送電装置４０２あるいは受電装置４０１の温度が所定の閾値よりも上昇した場合には、送電装置４０２と受電装置４０１の近傍に異物が存在する可能性があるため、送電装置４０２及び受電装置４０１が異物検出を実施するための制御を行う。
送電装置４０２あるいは受電装置４０１の温度上昇が検知されたことに応じて異物検出が実行される場合の処理について述べる。送電装置４０２あるいは受電装置４０１の温度が上昇する要因としては、送電装置４０２及び受電装置４０１が有するアンテナ等を含む電気回路からの発熱や、様々な処理を行うことによるＣＰＵからの発熱が考えられる。また、送電装置４０２と受電装置４０１の近傍に異物が存在すると、送電電力のエネルギーの一部を異物が消費することにより異物が発熱し、それに伴って、異物に接する送電装置４０２あるいは受電装置４０１の温度も上昇する可能性がある。よって、送電装置４０２あるいは受電装置４０１の温度が所定の閾値よりも上昇した場合には、送電装置４０２と受電装置４０１の近傍に異物が存在する可能性があるため、送電装置４０２及び受電装置４０１が異物検出を実施するための制御を行う。
【0117】
まず、送電装置４０２が温度上昇を検知した場合の、送電装置４０２と受電装置４０１の動作について述べる。送電装置４０２は温度センサを有しており、送電装置４０２の温度が所定の閾値を超えたことが温度センサにより検知された場合、送電装置４０２は波形減衰法による異物検出を実行する。そして、異物が存在すると判定された場合には、送電装置４０２は、送電を停止、あるいは送電電力が低下するように制御する。
【0118】
ここで、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法ではなく波形減衰法による異物検出を実行する理由は、以下のとおりである。すなわち、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法では送電装置４０２が受電装置４０１から受電電力値を受信する必要があるが、波形減衰法では送電装置４０２が受電装置４０１からの情報を必要としないため、短時間で異物検出を行えるからである。また、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法よりも波形減衰法の方が、より高精度に異物検出が行えるからである。すなわち、送電装置４０２は、温度が高くなっており異物が存在する可能性がある場合に、波形減衰法により早期かつ高精度に異物を検出できる。しかし、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法で異物検出をおこなってもよい。この場合は、送電装置４０２から受電装置４０１に対して、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出を実施する旨を通知する。受電装置４０１は、当該通知を受信したら、送電装置４０２に対して、受電装置４０１が測定した受電電力値を含む、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出実行コマンドを送信する。
【0119】
次に、受電装置４０１が温度上昇を検知した場合の、送電装置４０２と受電装置４０１の動作について述べる。受電装置４０１は温度センサを有しており、受電装置４０１の温度が所定の閾値を超えたことが温度センサにより検知された場合、受電装置４０１は送電装置４０２に波形減衰法による異物検出実行コマンドを送信する。そして、送電装置４０２は波形減衰法による異物検出を実行し、異物が存在すると判定した場合には、送電を停止、あるいは送電電力が低下するように制御する。なお、波形減衰法の代わりにＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法で異物検出をおこなってもよい。この場合は、受電装置４０１が、温度センサによる温度情報の検知に応じて、送電装置４０２に対してＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出実行コマンドを送信する。
【0120】
なお、送電又は受電を行う機器の許容される温度に関しては、規格や各国の法律によって所定の規定値が存在する場合もある。そこで、上記の異物検出の実行を判断するための閾値を、それらの規定値に対して低く設定しておくことで、異物による温度上昇が発生しても、温度が規定値に達する前に早期に異物を検出することが可能となる。
【0121】
［送電電力に応じた異物検出処理］
次に、送電装置４０２から送電される送電電力に応じて選択された方法で異物検出が実行される場合の処理について述べる。上述したように、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法は、送電装置４０２から受電装置４０１への送電中に、送電に係る電力の損失に基づいて異物検出を行うものであり、送電装置４０２が大きな電力を送電しているときには異物検出の精度が低下するという短所がある。一方で、送電を継続しながら異物検出を行えるため、送電効率を高く保てるという長所がある。また、波形減衰法は、送電装置４０２が一時的に送電を停止した際の送電波形の減衰率を観測して異物検出を行うため、送電の一時停止により送電効率が低下するという短所がある。一方で、大きな電力を送電中に実行しても高精度で異物検出が可能であるという長所がある。
次に、送電装置４０２から送電される送電電力に応じて選択された方法で異物検出が実行される場合の処理について述べる。上述したように、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法は、送電装置４０２から受電装置４０１への送電中に、送電に係る電力の損失に基づいて異物検出を行うものであり、送電装置４０２が大きな電力を送電しているときには異物検出の精度が低下するという短所がある。一方で、送電を継続しながら異物検出を行えるため、送電効率を高く保てるという長所がある。また、波形減衰法は、送電装置４０２が一時的に送電を停止した際の送電波形の減衰率を観測して異物検出を行うため、送電の一時停止により送電効率が低下するという短所がある。一方で、大きな電力を送電中に実行しても高精度で異物検出が可能であるという長所がある。
【0122】
よって、送電装置４０２及び受電装置４０１は、送電装置４０２からの送電電力値が所定の閾値未満である場合には、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出のみを行うように制御する。なぜなら、送電電力が低い場合は、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法でも異物検出の精度が高いため、送電効率を高く保てるＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法が有利だからである。一方で、送電装置４０２及び受電装置４０１は、送電装置４０２からの送電電力が所定の閾値以上である場合には、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法と波形減衰法の両方を用いて異物検出を行うか、あるいは波形減衰法による異物検出のみを行うように制御する。なぜなら、送電電力が高い場合は、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出の精度が低下するため、異物検出の精度が高い波形減衰法を用いることが有効だからである。このように、送電電力に応じて複数の異物検出方法を使い分けることで、送電効率を高く保ちつつ異物検出精度を向上させることが可能となる。
【0123】
上述の通信エラーに応じた異物検出処理、電力低下に応じた異物検出処理、キャリブレーションデータに応じた異物検出処理、及び温度情報に応じた異物検出処理の説明では、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法と波形減衰法の両方を用いる場合を中心に説明した。しかし、送電電力が所定の閾値よりも低い場合には、これらの実施形態において波形減衰法を用いて異物検出を行うとしたタイミングで、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出を行ってもよい。また、送電電力が所定の閾値以上である場合には、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法と波形減衰法の両方を用いてもよいし、上述の実施形態においてＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法を用いて異物検出を行うとしたタイミングで、波形減衰法による異物検出を行ってもよい。
【0124】
本実施形態では、無線電力伝送システムが、送電装置４０２及び受電装置４０１の少なくとも何れかの状態に関する所定の条件が満たされたかを判定し、その判定結果に応じてＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法と波形減衰法を使い分ける場合を中心に説明した。ただしこれに限らず、送電装置４０２及び受電装置４０１の少なくとも何れかが、上記以外の異物検出方法を含む複数の異物検出方法を条件に応じて使い分けてもよい。また、無線電力伝送システムは、上述した各種の条件やその他の条件を含む複数の条件を組み合わせて、異物検出方法の選択や異物検出処理の制御を行ってもよい。
【0125】
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等）によっても実現可能である。また、そのプログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。
【符号の説明】
【0126】
４０１ 受電装置
４０２ 送電装置
４０２ 送電装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【手続補正書】
【提出日】2024-10-17
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを送信する送信手段と、
Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを送信した後に電圧又は電流の第１の減衰包絡線から第１の品質係数を取得し、前記第１の品質係数を取得した後に電圧又は電流の第２の減衰包絡線から第２の品質係数を取得する取得手段と、
前記第１の品質係数と前記第２の品質係数との比較の結果に基づいて所定の条件を満たすか判定する判定手段と、
前記所定の条件を満たす場合に、送電を行う送電手段と、を有する送電装置。
Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを送信した後に電圧又は電流の第１の減衰包絡線から第１の品質係数を取得し、前記第１の品質係数を取得した後に電圧又は電流の第２の減衰包絡線から第２の品質係数を取得する取得手段と、
前記第１の品質係数と前記第２の品質係数との比較の結果に基づいて所定の条件を満たすか判定する判定手段と、
前記所定の条件を満たす場合に、送電を行う送電手段と、を有する送電装置。
【請求項2】
前記送電手段は、前記所定の条件を満たさない場合に送電を制限する、請求項１に記載の送電装置。
【請求項3】
前記所定の条件は、前記第２の品質係数が前記第１の品質係数より小さいことである、請求項１又は２に記載の送電装置。
【請求項4】
前記判定手段は、前記所定の条件を満たす場合には異物がないと判定する、請求項１乃至３の何れか１項に記載の送電装置。
【請求項5】
送電装置が行う方法であって、
Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを送信し、
Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを送信した後に電圧又は電流の第１の減衰包絡線から第１の品質係数を取得し、前記第１の品質係数を取得した後に電圧又は電流の第２の減衰包絡線から第２の品質係数を取得し、
前記第１の品質係数と前記第２の品質係数との比較に基づいて所定の条件を満たすか判定し、
前記所定の条件を満たす場合に、送電を行う方法。
Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを送信し、
Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを送信した後に電圧又は電流の第１の減衰包絡線から第１の品質係数を取得し、前記第１の品質係数を取得した後に電圧又は電流の第２の減衰包絡線から第２の品質係数を取得し、
前記第１の品質係数と前記第２の品質係数との比較に基づいて所定の条件を満たすか判定し、
前記所定の条件を満たす場合に、送電を行う方法。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0005】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、無線電力伝送を行うにあたって異物の検出処理を適切に制御することを目的とする。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0006】
上記課題を解決するための一手段として、本発明の送電装置は以下の構成を有する。すなわち、送電装置は、Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを送信する送信手段と、Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを送信した後に電圧又は電流の第１の減衰包絡線から第１の品質係数を取得し、前記第１の品質係数を取得した後に電圧又は電流の第２の減衰包絡線から第２の品質係数を取得する取得手段と、前記第１の品質係数と前記第２の品質係数との比較の結果に基づいて所定の条件を満たすか判定する判定手段と、前記所定の条件を満たす場合に、送電を行う送電手段と、を有する。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0007】
本発明によれば、無線電力伝送を行うにあたって異物の検出処理を適切に制御することができる。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0062】
図６において、波形は、ＴＸの送電アンテナ１０５に印加される高周波電圧の電圧値６００（以降、単に電圧値と言う）の時間経過に伴う変化を示している。図６の横軸は時間、縦軸は電圧値を表す。送電アンテナ１０５を介してＲＸに送電を行っているＴＸは、時間Ｔ０において送電を停止する。すなわち、時間Ｔ０において、電源部１０２からの送電用の電力供給は停止される。ＴＸからの送電に係る送電波形の周波数は、所定の周波数であり、例えばＷＰＣ規格で使用される８５ｋＨｚから２０５ｋＨｚの間の固定された周波数である。点６０１は、高周波電圧の包絡線上の点であり、時間Ｔ１における電圧値である。図中の（Ｔ１、Ａ１）は、時間Ｔ１における電圧値がＡ１であることを示す。同様に、点６０２は、高周波電圧の包絡線上の点であり、時間Ｔ２における電圧値である。図中の（Ｔ２、Ａ２）は、時間Ｔ２における電圧値がＡ２であることを示す。この送電アンテナ１０５の品質係数（Ｑ値）は、時間Ｔ０以降の電圧値の時間変化に基づいて求めることが可能である。たとえば、電圧値の包絡線上の点６０１および６０２における時間、電圧値および高周波電圧の周波数ｆに基づいて、式１によりＱ値が算出される。
Ｑ＝πｆ（Ｔ２－Ｔ１）／ｌｎ（Ａ１／Ａ２） （式１）
ＴＸとＲＸの近傍に異物が存在する場合には、このＱ値が低下する。これは、異物が存在する場合には、当該異物によってエネルギーの損失が発生するためである。よって、電圧値の減衰の傾きに着目すると、異物が無い時よりも、異物が有る時の方が、異物によるエネルギーの損失が発生するため、点６０１と点６０２を結ぶ直線の傾きが急になり、波形の振幅の減衰率が高くなる。つまり、波形減衰法は、この点６０１と点６０２との間の電圧値の減衰状態に基づいて異物の有無の判定を行うものであり、実際に異物の有無を判定する上では、この減衰状態を表す何らかの数値の比較によって判定をすることが可能となる。例えば、上述したＱ値を用いて判定を行うことができる。Ｑ値が低くなるということは、波形減衰率（単位時間当たりの波形の振幅の減少度合い）が高くなることを意味する。あるいは、（Ａ１－Ａ２）／（Ｔ２－Ｔ１）から求められる点６０１と点６０２を結ぶ直線の傾きを用いて判定が行われてもよい。あるいは、電圧値の減衰状態を観測する時間（Ｔ１及びＴ２）が固定であるならば、電圧値の差を表す（Ａ１－Ａ２）や、電圧値の比（Ａ１／Ａ２）の値を用いて判定を行うこともできる。あるいは、送電を停止した直後の電圧値Ａ１が一定であるならば、所定の時間経過後の、電圧値Ａ２の値を用いて判定を行うこともできる。あるいは、電圧値Ａ１が所定の電圧値Ａ２になるまでの時間（Ｔ２－Ｔ１）の値を用いて判定が行われてもよい。
Ｑ＝πｆ（Ｔ２－Ｔ１）／ｌｎ（Ａ１／Ａ２） （式１）
ＴＸとＲＸの近傍に異物が存在する場合には、このＱ値が低下する。これは、異物が存在する場合には、当該異物によってエネルギーの損失が発生するためである。よって、電圧値の減衰の傾きに着目すると、異物が無い時よりも、異物が有る時の方が、異物によるエネルギーの損失が発生するため、点６０１と点６０２を結ぶ直線の傾きが急になり、波形の振幅の減衰率が高くなる。つまり、波形減衰法は、この点６０１と点６０２との間の電圧値の減衰状態に基づいて異物の有無の判定を行うものであり、実際に異物の有無を判定する上では、この減衰状態を表す何らかの数値の比較によって判定をすることが可能となる。例えば、上述したＱ値を用いて判定を行うことができる。Ｑ値が低くなるということは、波形減衰率（単位時間当たりの波形の振幅の減少度合い）が高くなることを意味する。あるいは、（Ａ１－Ａ２）／（Ｔ２－Ｔ１）から求められる点６０１と点６０２を結ぶ直線の傾きを用いて判定が行われてもよい。あるいは、電圧値の減衰状態を観測する時間（Ｔ１及びＴ２）が固定であるならば、電圧値の差を表す（Ａ１－Ａ２）や、電圧値の比（Ａ１／Ａ２）の値を用いて判定を行うこともできる。あるいは、送電を停止した直後の電圧値Ａ１が一定であるならば、所定の時間経過後の、電圧値Ａ２の値を用いて判定を行うこともできる。あるいは、電圧値Ａ１が所定の電圧値Ａ２になるまでの時間（Ｔ２－Ｔ１）の値を用いて判定が行われてもよい。