JP5659704B2 - 非接触給電システム - Google Patents
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Description
また、近年、電磁共鳴現象を利用した磁界共鳴方式と呼ばれる方式を用いた非接触給電装置および給電システムが注目されている。
なお、電磁共鳴現象には磁界共鳴方式の他に電界共鳴方式がある。
この磁界共鳴型を用いた非接触給電システムは、軸合わせが不要で、給電距離を長くすることが可能である。
この種の技術としては、たとえば特許文献1〜4に開示された技術が知られている。
こうした中、使い勝手向上のため、高容量のバッテリを搭載した製品も数多くある。
また、こうした製品をレンタルするような課金ビジネスでは、基本的には運用による製品の管理を行うしかなく、使用する場所を制限することができないため、製品が盗難されて別な場所で使用されてしまうおそれがあった。
そして、本発明によれば、受電側の電子機器を使用する場所、時間を制限することが可能で盗難防止を実現でき、また大容量のバッテリを搭載する必要がなく、電子機器の小型化、軽量化を図ることができる。
なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施形態(非接触給電システムの第1の構成例)
2.第2の実施形態(非接触給電システムの第2の構成例)
3.第3の実施形態(非接触給電システムの第3の構成例)
4.第4の実施形態(非接触給電システムの第4の構成例)
5.第5の実施形態(非接触給電システムの第5の構成例)
6.第6の実施形態(非接触給電システムの第6の構成例)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る非接触給電システムの構成例を示す図である。
本非接触給電システム10は、非接触給電装置(一次側装置)20、基本的にバッテリを搭載しない電子機器(セット製品)である受電装置(二次側装置)40、およびサーバ60を含んで構成されている。
これによって、電子機器の軽量化を図ることができると同時に、電子機器における電力消費の許可条件設定を用いた制御を行ったり、課金システムと連動させたりすることができる。
たとえば、給電されていてかつ電子機器側の電力消費が許可されていなければ、二次側の電子機器の動作を行えなくすることによって、所定の二次側端末があるところでしか電子機器を使用できなくできる。これにより、盗難されるおそれを低減することができる。
本システム10は、前述したように、一次側の給電装置20と二次側の受電装置40を有する。
給電装置20は、認証や秘密情報のやりとりのために用いられる暗号コプロセッサ23、認証を行う際に必要となる暗号鍵などの秘密情報や一次側の個別IDなどが格納されたEEPROM(不揮発性メモリ)24を有する。
給電装置20は、制御系としてのCPU25、認証や給電状態を制御するためのファームウェア(Firmware)などが格納されたROM26、RAM27、FIFOが含まれるRFフロントエンド(Frontend)部とのI/F28を有する。
そして、給電装置20は、通信時のデータ変調および復調回路、アンテナを駆動するためのアンプなどで構成されるRFフロントエンド部29、給電および通信用アンテナ30)などを有する。
また、一次側給電装置20のホストコントローラ21は外部のサーバ60に接続されている。
受電装置40は、通信時の変調および復調回路などで構成されるRFフロントエンド部45、給電および通信用アンテナ46を有する。
受電装置40は、アンテナ46から得られる電力をDCレベルに変換する整流器47、ホストコントローラ(Host Controller)が必要な場合に用いられるI/F48を有する。
受電装置40は、認証や秘密情報のやりとりのために用いられる暗号コプロセッサ49、認証を行う際に必要となる暗号鍵などの秘密情報や二次側の個別IDなどが格納されたEEPROM(不揮発性メモリ)50を有する。
受電装置40は、整流器47から出力されたDCレベルの電圧を一定の電圧に変換し、セット本体側の電源回路へ供給するためのレギュレータ51、セット本体側の電源回路52などを有する。
この「非接触給電系」と「非接触通信系」は、給電装置20のRFフロントエンド部29およびアンテナ30、並びに、受電装置30のRFフロントエンド部45およびアンテナ46により形成される。
そして、非接触給電系として、給電装置20のRFフロントエンド部29およびアンテナ30により送電系200が形成され、受電装置30のRFフロントエンド部45およびアンテナ46により受電系300が形成される。
図3は、本発明の実施形態に係る非接触給電システムの電力の受電系の基本的な構成例を示すブロック図である。
図4は、本発明の実施形態に係る非接触給電システムの送電側コイルおよび受電側コイルの関係を模式的に示す図である。
給電装置20の送電系200は、送電素子部210、フィルタおよび整合回路220、アンプ230、および電力生成部としての高周波電力を発生する信号源240を有する。
また、送電素子部210は、給電素子としての給電コイルが配置されてもよい。
なお、共鳴コイルは共振コイルとも呼ぶが、本実施形態においては共鳴コイルと呼ぶこととする。
信号源240は、高効率に高周波電力を発生させることが望ましいため、スイッチングアンプなどが用いられる。
信号源240により発生される高周波電力は、アンプ230、フィルタおよび整合回路220を通して送電素子部210の共鳴コイル211に給電(印加)される。
受電装置40の受電系300は、受電素子部310、フィルタおよび整合回路320、検波整流回路330、レギュレータ340を含んで構成されている。
なお、検波整流回路330は、図1の整流器47に相当し、レギュレータ340は図1のレギュレータ51に相当する。
共鳴コイル311は、交流磁界を受けて起電力を発生する。
共鳴コイル311は、送電系200の共鳴コイル211と自己共振周波数が一致したときに磁界共鳴関係となり電力を効率良く受信する。
本実施形態に係る非接触給電システム10では、給電装置20の送電系200において、たとえば図2に示すように、所定の周波数の信号源240からの信号をアンプ230により電力増幅する。
そして、増幅された電力がフィルタおよび整合回路220を通して共鳴コイル(送電コイル)211に供給され、これにより交流電流を流し、交流磁界を発生させることで電力を非接触で送電する。
電子機器である受電装置40側においては、受電系300の共鳴コイル(受電コイル)311が交流磁界を受けて起電力が発生し、フィルタおよび整合回路320を通して検波整流回路330に供給される。検波整流回路330では交流電流を直流電流に変換して、レギュレータ340を通して電源回路52に供給される。
このように、本実施形態においては、給電装置20側で共鳴コイルにキャパシタを組み合わせて共振回路を形成して、磁界共鳴方式の電力伝送とする。
これにより、2つの共鳴コイル211,311間の位置が離れても、コイル中心軸が一致してなくても、電力伝送の効率はさほど低下しない。
このとき、コイルとキャパシタで共振回路を構成して磁界共鳴方式の非接触電力伝送とする。これにより、送電コイルと受電コイルが正対していなくても、図4に示すように、ある角度を持って位置している場合でも、磁束が受電コイルに集中して、高い効率で電力を伝送できる。
非接触給電系が送電する電力は、大出力の伝送に対応し、整流回路の効率を高めるため、MHz(メガヘルツ)帯以下の低い周波数で送られることが望ましい。
非接触通信系と非接触給電系を同時並列的に動作させたときのシステム間の干渉を防ぎ、安定した動作を実現するため、非接触通信系は電界の近傍界を介した通信を行い、非接触給電システムは磁界の近傍界を介して電力を送ることが望ましい。
電界の近傍界を介した非接触通信システムにはたとえばTransfer Jetがある。
その際、設定情報によって、これらがいつ、どこで、どれだけ可能になるかといった制約を加えることが可能となる。
上述したように、磁界共鳴現象を用いた非接触給電方式は、電磁共鳴現象という原理から、電磁誘導方式よりも距離を離して電力伝送することができ、かつ、多少軸合わせが悪くても伝送効率があまり落ちないという利点がある。
本実施形態の非接触給電システム10においては、磁界共鳴方式を採用し、軸合わせが不要で、給電距離を長くすることが可能となるように構成される。
非接触給電システム10においては、非接触給電装置20と受電装置40との通信範囲は、たとえば受電デバイスが送電デバイスより送電される電力を、磁界共鳴関係をもって受電する範囲内である。
この二次側での電力消費の可否を制御する方法は、たとえば次の第1の方法〜第5の方法を採用することが可能である。
第1の方法では、一次側給電装置20と二次側受電装置40が認証を行った後、予め設定された条件に基づいて、一次側給電装置20が二次側の電子機器の動作のための給電可否を制御する。すなわち、第1の方法では一次側が給電するかしないかを判断し制御する。
第2の方法では、一次側給電装置20と二次側受電装置40が認証を行った後、予め設定された条件に基づいて、二次側受電装置40が二次側の電子機器の動作のための受電可否を制御する。すなわち、第2の方法では、二次側が負荷をつなぐかつながないかを判断し制御する。
第3の方法では、一次側給電装置20と二次側受電装置40が認証を行った後、予め設定された条件に基づいて、二次側受電装置40が二次側の電子機器の動作のため起動可否を制御する。すなわち、第3の方法では、二次側が起動するかしないかを判断し制御する。
第4の方法では、一次側給電装置20と二次側受電装置40が認証を行った後、予め設定された条件に基づいて、二次側の電子機器の利用可能な機能が決定される。
第5の方法では、一次側給電装置20と二次側受電装置40が認証を行った後、予め設定された条件に基づいて、二次側の電子機器の利用可能なサービスが決定される。
一次側もしくは二次側のEEPROM24,50に、一次側の属性(IDなど)、二次側の属性、使用可能時間、使用可能回数などの条件設定がされている。
そして、認証後にこれらの情報を読み出すことによって、給電の可否、起動の可否、機能の利用の可否、サービスの利用の可否などを判断する。
図5は、本第1の実施形態に係る非接触給電システム10の第1の方法を採用した場合の基本動作を説明するためのフローチャートである。
次に、二次側受電装置40が一次側給電装置20に給電可能な距離でかざされる(置かれる)と(ST2)、一次側給電装置20から二次側受電装置40に対してポーリング(Polling)を行い、二次側に保持されているIDの確認が行われる(ST3)。
次に、このIDおよび、一次側のEEPROM24および二次側のEEPROM50に格納された秘密情報に基づいて一次側と二次側の間で認証(一次側から二次側の片方向認証、もしくは相互認証)が行われる(ST4)。認証が成立した場合は、以下の処理フローに移る(ST5)。
その上で、一次側給電装置20は、予めサーバ60もしくは二次側のEEPROM50に登録されている、給電情報(何時間給電するか、何時まで給電するか、何回給電するか、といった情報)を取得する(ST6)。
給電が可能であることを確認した上で(ST7)、給電を開始する(ST8)。
これによって、二次側のセット用電源回路52に電力が供給され、セット本体の使用が可能となる。
もし、給電情報が条件を満たしていなければ、一次側は二次側の電子機器の動作のための給電を行わず(ST9)、二次側は動作することができない。
一次側が二次側から給電情報を入手する場合には、その通信にあたっては、データの暗号化をしておくことが望ましい。その場合には、認証時にこうした通信暗号化のためのセッション鍵の共有を行っておけばよい。
次に、二次側受電装置40が一次側給電装置20に給電可能な距離でかざされる(置かれる)と(ST12)、一次側給電装置20から二次側受電装置40に対してポーリング(Polling)を行い、二次側に保持されているIDの確認が行われる(ST13)。
次に、このIDおよび、一次側のEEPROM24および二次側のEEPROM50に格納された秘密情報に基づいて一次側と二次側の間で認証(一次側から二次側の片方向認証、もしくは相互認証)が行われる(ST14)。認証が成立した場合は、以下の処理フローに移る(ST15)。
その上で、二次側受電装置40は、予めサーバ60もしくは二次側のEEPROM50に登録されている、給電情報(何時間給電するか、何時まで給電するか、何回給電するか、といった情報)を取得する(ST16)。
給電が可能であることを確認した上で(ST17)、レギュレータ51を制御して給電を開始する(ST18)。これによって、二次側のセット用電源回路52に電力が供給され、セット本体の使用が可能となる。
もし、給電情報が条件を満たしていなければ、二次側受電装置40はレギュレータ51から二次側の電子機器の動作のための給電を行わず(ST19)、二次側は電子機器の動作をすることができない。
一次側が二次側から給電情報を取得する場合には、その通信にあたっては、データの暗号化をしておくことが望ましい。その場合には、認証時にこうした通信暗号化のためのセッション鍵の共有を行っておけばよい。
次に、二次側受電装置40が一次側給電装置20に給電可能な距離でかざされる(置かれる)と(ST22)、一次側給電装置20から二次側受電装置40に対してポーリング(Polling)を行い、二次側に保持されているIDの確認が行われる(ST23)。
次に、このIDおよび、一次側のEEPROM24および二次側のEEPROM50に格納された秘密情報に基づいて一次側と二次側の間で認証(一次側から二次側の片方向認証、もしくは相互認証)が行われる(ST24)。認証が成立した場合は(ST25)、二次側のセット用電源回路52に電力が供給され電子機器(製品)の起動が始まる(ST26)。
起動の途中において、二次側製品本体は、予めサーバもしくは二次側のEEPROM50に登録されている、給電情報(何時間給電するか、何時まで給電するか、何回給電するか、といった情報)を取得し(ST27)、起動を継続するかどうかを判断する(ST28)。
給電情報が条件を満たしていれば起動を継続する(ST29)
もし、給電情報が条件を満たしていなければ、二次側製品本体は製品起動を中断し(ST30)、二次側は電子機器の動作をすることができない。
一次側が二次側から給電情報を取得する場合には、その通信にあたっては、データの暗号化をしておくことが望ましい。その場合には、認証時にこうした通信暗号化のためのセッション鍵の共有を行っておけばよい。
次に、二次側受電装置40が一次側給電装置20に給電可能な距離でかざされる(置かれる)と(ST32)、一次側給電装置20から二次側受電装置40に対してポーリング(Polling)を行い、二次側に保持されているIDの確認が行われる(ST33)。
次に、このIDおよび、一次側のEEPROM24および二次側のEEPROM50に格納された秘密情報に基づいて一次側と二次側の間で認証(一次側から二次側の片方向認証、もしくは相互認証)が行われる(ST34)。認証が成立した場合は(ST35)、二次側のセット用電源回路52に電力が供給され電子機器(製品)の起動が始まる(ST36)。
二次側製品本体は、起動の途中もしくは起動後に、予めサーバもしくは二次側のEEPROM50に登録されている、設定情報(どの機能が利用可能で、どの機能は利用できないか、といった情報)を取得する(ST37)。
そして、設定情報を満たしていれば(ST38)、二次側製品の利用可能な機能を決定し、その機能を利用する(ST39)。
もし、設定情報が条件を満たしていなければ、二次側製品本体は機能として搭載されていてもその機能は利用することができない(ST40)。
一次側が二次側から設定情報を入手する場合には、その通信にあたっては、データの暗号化をしておくことが望ましい。その場合には、認証時にこうした通信暗号化のためのセッション鍵の共有を行っておけばよい。
次に、二次側受電装置40が一次側給電装置20に給電可能な距離でかざされる(置かれる)と(ST42)、一次側給電装置20から二次側受電装置40に対してポーリング(Polling)を行い、二次側に保持されているIDの確認が行われる(ST43)。
次に、このIDおよび、一次側のEEPROM24および二次側のEEPROM50に格納された秘密情報に基づいて一次側と二次側の間で認証(一次側から二次側の片方向認証、もしくは相互認証)が行われる(ST44)。認証が成立した場合は(ST45)、二次側のセット用電源回路52に電力が供給され電子機器(製品)の起動が始まる(ST46)。
二次側製品本体は、起動の途中もしくは起動後に、予めサーバもしくは二次側のEEPROM50に登録されている、設定情報(どのサービスが利用可能で、どのサービスは利用できないか、といった情報)を取得する(ST47)。
そして、設定情報を満たしていれば(ST48)、二次側製品の利用可能なサービスを決定し、そのサービスを利用する(ST49)。
もし、設定情報が条件を満たしていなければ、二次側製品本体はサービスとして搭載されていてもそのサービスは利用することができない(ST50)。
一次側が二次側から設定情報を入手する場合には、その通信にあたっては、データの暗号化をしておくことが望ましい。その場合には、認証時にこうした通信暗号化のためのセッション鍵の共有を行っておけばよい。
本非接触給電システム10は、第1の処理として以下の処理を行うことが可能である。
給電途中に、二次側受電装置40を一次側給電装置20の給電圏外に移動させた場合、一次側給電装置20はRFフロントエンド部29にて、一次側から見た二次側のインピーダンスの急激な変化を検知することができる。
このような急激なインピーダンス変化を検知した場合、二次側受電装置40が給電圏外に移動したと判断し、一次側は警告を出す。
警告の種類としては、以下のようなものが挙げられる。
音による警告(音声、アラーム音など)、光による警告(エラー表示、LED点滅など)、振動による警告などである。
また、一次側給電装置20が接続されたホストシステムへの情報送信およびホストシステム側での対応などである。
さらにまた、該当二次側のブラックリスト(Black List)への掲載、該当二次側の接続拒否、ホストシステム側からのアラームの発行などである。
上記のような対応をすることで、二次側受電装置40の持ち出しを防止することができる。
このような状態になった場合、その解除には管理者権限が必要となる。
まず、該当する二次側が持ち出し可能なモードか不可能なモードかを判別するためのフラグ情報を二次側および/または一次側のEEPROM50,24に格納する。
このフラグの変更は、その権限を有した人もしくは機器を通してしか行えないよう、認証を行った上で実施するものとする。
モードの変更には、まず、下記のような技術に基づいた認証を実施する。
すなわち、「パスワード(Password)」、「生体認証」、「管理者権限」等により実施する。
認証成立後、モード変更が可能となり、EEPROMの設定変更によって、モード変更、持ち出し先の設定などを行う。
モード変更としては、“持ち出し不可モード”から“持ち出し可モード”の変更等である。
持ち出し先の設定としては、二次側および/または一次側に対して、該当する二次側の持ち出し先の情報を設定する(持ち出し先でも使用できるようにするため)。
このフラグ情報が二次側に格納されている場合には、一次側給電装置20は給電開始前にそのフラグ情報を二次側から取得し、一次側のEEPROM24もしくはRAM27もしくはレジスタに格納する。
前述の、急激なインピーダンス変化を一次側が検知した際、上記のフラグが“持ち出し可能モード”になっていれば、一次側は警告を発さず、“持ち出し不可モード”であった場合には、一次側は警告を発することになる。
以上のような対応をすることによって、権限を持った人であれば、警告を発生させることなく、二次側を一次側から移動させる(持ち出す)ことが可能となる。
本非接触給電システム10は、第2の処理として以下の処理を行うことが可能である。
給電途中に、二次側受電装置40を一次側給電装置20の給電圏外に移動させた場合、二次側はRFフロントエンド部45にて、一次側給電装置20から送られてくるキャリアが無くなったことを検知することができる。
このようにキャリアが検知できなくなった場合、二次側受電装置40が給電圏外に移動したと判断し、二次側は警告を出す。
警告の種類としては、以下のようなものが挙げられる。
音による警告(音声、アラーム音など)、光による警告(エラー表示、LED点滅など)、振動による警告などである。
上記のような対応をすることで、二次側の持ち出しを防止することができる。
このような状態になった場合、その解除には管理者権限が必要となる。
まず、該当する二次側が持ち出し可能なモードか不可能なモードかを判別するためのフラグ情報を二次側および/または一次側のEEPROM50,24に格納する。
このフラグの変更は、その権限を有した人もしくは機器を通してしか行えないよう、認証を行った上で実施するものとする。
モードの変更には、まず、下記のような技術に基づいた認証を実施する。
すなわち、「パスワード(Password)」、「生体認証」、「管理者権限」等により実施する。
認証成立後、モード変更が可能となり、EEPROMの設定変更によって、モード変更、持ち出し先の設定などを行う。
モード変更としては、“持ち出し不可モード”から“持ち出し可モード”の変更等である。
持ち出し先の設定としては、二次側および/または一次側に対して、該当する二次側の持ち出し先の情報を設定する(持ち出し先でも使用できるようにするため)。
このフラグ情報が一次側に格納されている場合には、二次側受電装置40は給電開始前にそのフラグ情報を一次側から取得し、二次側のEEPROM50もしくはRAM43もしくはレジスタに格納する。
前述のように、キャリアが無くなったことを二次側が検知した際、上記のフラグが“持ち出し可能モード”になっていれば、二次側は警告を発さず、“持ち出し不可モード”であった場合には、二次側は警告を発することになる。
以上のような対応をすることによって、権限を持った人であれば、警告を発生させることなく、二次側を一次側から移動させる(持ち出す)ことが可能となる。
本非接触給電システム10は、第3の処理として以下の処理を行うことが可能である。
第1の処理で説明したような権限を持たない人による不正な二次側の持ち出しが行われた場合、その二次側を利用不可能とする(二次側をロックする)ことができる。
たとえば、第1の処理で説明したように、一次側で不正な持ち出しを検知した場合、その情報を一次側の記憶装置(EEPROM24、RAM27、レジスタ)、もしくは一次側が接続されているホストシステムの記憶装置に格納しておく。
不正持ち出しされた二次側受電装置40が一次側給電装置20にかざされた場合、一次側は格納された情報と、二次側のIDなどを比較し、その二次側が過去に不正に持ち出されたものであると判断することができる。
その場合、一次側は、以下のような対応を行うことで、不正に持ち出されていた二次側を利用不可能とすることができる。
二次側に製品動作のための給電を行わない。
二次側が起動できなくなるような設定を二次側の記憶装置(EEPROM50、RAM43、レジスタ)に対して書き込んでおき、二次側が起動時にこれらの情報を参照することで、起動停止する。
このような状態になった場合、その解除には管理者権限が必要となる。
たとえば、第2の処理で説明したように、二次側で不正な持ち出しを検知した場合、その情報を二次側の記憶装置(EEPROM50、RAM43、レジスタ)に格納しておく。
不正持ち出しされた二次側受電装置40が一次側給電装置20にかざされた場合、一次側は二次側に格納された情報を確認し、その二次側が過去に不正に持ち出されたものであると判断することができる。
その場合、一次側給電装置20は、以下のような対応を行うことで、不正に持ち出されていた二次側を利用不可能とすることができる。
二次側に製品動作のための給電を行わない。
二次側が起動できなくなるような設定を二次側の記憶装置(EEPROM50、RAM43、レジスタ)に対して書き込んでおき、二次側が起動時にこれらの情報を参照することで、起動停止する。
もしくは、不正持ち出しされた二次側が一次側にかざされた場合、二次側は起動時に格納された情報を確認し、過去に不正な持ち出しがあったかどうかの確認を行う。
もし、不正持ち出しが確認された場合は、以下のような対応で二次側を利用不可能とすることができる。
二次側が製品動作のための給電を行わない。
不正持ち出しが確認できた時点で、二次側が起動をストップする。
このような状態になった場合、その解除には管理者権限が必要となる。
図10は、本発明の第2の実施形態に係る非接触給電システムの構成例を示すブロック図である。
これによって、なんらかの要因によってレギュレータ51の出力にノイズが載ったとしても、製品動作に影響を及ぼさないようにすることができる。
図11は、本発明の第3の実施形態に係る非接触給電システムの構成例を示すブロック図である。
二次側受電装置40Bにおいて、バッテリ54およびバッテリ制御回路55を配置し、セット電源回路52へのレギュレータ51が直接供給するパスとバッテリ54から供給するパスを形成している。
ちなみに、バッテリ54に給電するための、レギュレータ51からバッテリ制御回路55を経由して、バッテリ54に至るパスも存在する。
また、第1の実施形態の第2の方法と同様に、一次側と二次側が認証を行った後、予め設定された条件に基づいて、二次側が二次側製品動作のための受電可否を制御することによって、二次側の動作を制限(限定)することができる。
また、第1の実施形態の第3の方法と同様に、一次側と二次側の認証結果、および、各種設定条件に基づいて、二次側が起動するかどうかを制御するため、電力はバッテリ54から供給されても、非接触で供給されてもどちらでも構わない。
また、第1の実施形態の第4の方法と同様に、一次側と二次側の認証結果、および、各種設定条件に基づいて、二次側の利用可能な機能を制御するため、電力はバッテリ54から供給されても、非接触で供給されてもどちらでも構わない。
また、第1の実施形態の第5の方法と同様に、一次側と二次側の認証結果、および、各種設定条件に基づいて、二次側の利用可能なサービスを制御するため、電力はバッテリ54から供給されても、非接触で供給されてもどちらでも構わない。
バッテリ54から電力供給される場合と、非接触給電される場合で、二次側で利用可能な機能を変えることも可能である。
図12は、本発明の第4の実施形態に係る非接触給電システムの構成例を示すブロック図である。
これによって、なんらかの要因によってレギュレータ51の出力にノイズが載ったとしても、製品動作に影響を及ぼさないようにすることができる。
図13は、本発明の第5の実施形態に係る非接触給電システムの概要を説明するための図である。
本非接触給電システム10Dは、遊園地や娯楽施設場等において、二次側装置である電動のユーザUSRが乗車可能なカート70が、指定された道80のみ通行が可能のように構成されている。
この場合、送電系200Dの送電電力は、道80の幅方向を含めて二次側の受電装置の機器を動作させるのに十分な値が設定される。
各送電系200Dの駆動制御は、一次側給電装置20を送電系200Dごとに設ける、あるいはCPU25を送電系200Dごとに割り当て、ホストコントローラ21が各CPU25を統括的に制御する等、種々の態様が可能である。
図14は、本発明の第6の実施形態に係る非接触給電システムの概要を説明するための図である。
第5の実施形態に係る非接触給電システム10Dにおいては、複数の第1の送電系200Dが道80の中央部にそれぞれ埋設されている。
本第6の実施形態に係る非接触給電システム10Eにおいては、さらに道80の縁部側に第2の送電系が埋設される緩衝地帯を設け、二次側機器であるカート70の位置の変化で、いきなり受電側に供給される電力が途切れてしまうことがないように構成されている。
そして、本第6の実施形態に係る非接触給電システム10Eにおいては、二次側受電装置40がユーザUSRに給電電力レベルを通知するように構成されている。
本非接触給電システム10Eにおいては、図14および図15に示すように、道80の中央部には、第5の実施形態と同様に、送電パワーの高い第1の送電系200E−1が配置されている。
そして、非接触給電システム10Eにおいては、使用する領域に境界である道80の縁部側には緩衝地帯81が所定幅をもって設けられ、この緩衝地帯81には第1の送電系200E−1より送電パワーの低い第2の送電系200E−2が配置されている。
この場合も、各送電系200E−1、−2の駆動制御は、一次側給電装置20を送電系200Eごとに設ける、あるいはCPU25を送電系200Eごとに割り当て、ホストコントローラ21が各CPU25を統括的に制御する等、種々の態様が可能である。
図15は、ひとつのCPU25が第1の送電系200E−1、並びにその両側の緩衝地帯81に配置された第2の送電系200E−2を制御する構成を一例として示している。
既に述べたように、非接触給電は、電磁誘導または磁界共鳴によって送電するシステムが一般的である。
電磁誘導によって発生する磁界の強度は距離の3乗に反比例して減衰し、磁界共鳴によって発生する磁界の強度は距離の2乗に反比例して減衰することが知られている。
どちらも距離が長くなるにつれて急激に磁界強度が減衰するため、ある位置で送電用のコイルがひとつだけの場合、減衰の曲線が急峻で緩衝地帯はほとんど形成されずにちょっとした位置の変化でいきなり受電側に供給される電力が途切れてしまうことが考えられる。
そこで、本第6の実施形態の非接触給電システム10Eにおいては、道80の両側縁部に緩衝地帯81を設けて、ある位置の幅方向において、送電用のコイルを含む複数の送電系200E−1,200E−2を配置している。
そして、非接触給電システム10Eでは、非接触給電エリアの中心に近い位置にある第1の送電系200E−1(コイル)からの送電出力を大きくしている。
さらに、非接触給電システム10Eでは、第1の送電系200E−1より外側に配置した第2の送電系200E−2の送電出力を小さく、かつ、受電側の機器を動作させるのには十分な値にしている。
このようにして、本非接触給電システム10Eにおいては、受電側の携帯端末を持ったユーザが磁界強度の変化を察知して対応できるような(たとえば、より磁界強度の近い位置に再移動できるような)十分な広さの緩衝地帯81を実現している。
受電側機器においては、電力を受電すると(ST61)、受電した電力が整流器47で整流され(ST62)、整流後の受電電力の電圧がモニタされる(ST63)。
ここで、モニタ電圧VMがあらかじめ設定した一定の電圧以下VTになったときに(ST64)、以下のように緩衝地帯に入ったこと、つまり、もう少し外側に移動すると電源が切れること、をユーザに報知(通知)する(ST65)。
具体的には、受電側機器では、ディスプレイにメッセージを表示する、あるいはLEDを点灯させる、あるいはバイブレーターで機器本体を振動させる等によって、緩衝地帯に入ったこと、つまり、もう少し外側に移動すると電源が切れること、をユーザに報知(通知)する。
なお、受電電力を整流した後は、レギュレータ51で一定電圧にしてから機器の電源回路52に供給される(ST66,ST67)。
電子表示端末が指定された閲覧エリアの中だけで利用が可能とする例、電子書籍端末が、図書館内の指定された机だけで読むことが可能とする例、電子カタログが店内の指定された場所でのみ閲覧することができる例が挙げられる。
さらに、電子端末が美術館の作品の近くだけで表示される作品解説の例、携帯電話が指定された通話エリアの中だけで利用が可能とする例が挙げられる。
本システムでは、一次側と二次側の認証が成立し、かつ、予め登録された給電情報に基づいて給電可能と判断されなければ二次側に給電が行われないため、所定の一次側が存在するところで、且つ給電される権利を持っている二次側しか使用することができない。
したがって、悪意を持った人が二次側の製品を持ち帰ったとしても、その製品を使用することができないため、盗難防止になる。
また、電力は非接触で供給されるため、二次側に大容量のバッテリを実装しておく必要が無い。したがって、二次側のセットの軽量化、小型化を図ることが可能となる。
このようなシステムを利用することによって、以下の処理が可能となる。
所定の図書館でしか使用することが出来ないe-Bookであるとか、所定の飛行機や列車の中でしかも所定の時間しか使用することができないモバイル端末、所定の遊園地やショッピングセンターでしか使用できないカートといったものを実現することが可能となる。
Claims (14)
- 非接触給電のための電力を送電する非接触送電系と、非接触通信を行う第1非接触通信系とを含む給電装置と、
上記給電装置から送電された電力を受電する非接触受電系と、上記第1非接触通信系と非接触通信が可能な第2非接触通信系とを含み、受電した電力を電源回路に給電する受電装置と、を有し、
上記給電装置および上記受電装置のいずれかは、
上記給電装置と上記受電装置が認証を行った後、予め設定された条件に基づいて、二次側である受電装置での電力消費の可否を制御する制御系を含み、
給電途中に、二次側を一次側の給電圏外に移動させた場合、その後、給電圏内に入ったとしても二次側受電装置は動作不可能となる
非接触給電システム。 - 上記給電装置と上記受電装置が認証を行った後、予め設定された条件に基づいて、上記給電装置の制御系が、二次側である受電装置の電子機器の動作のための給電可否を制御する
請求項1記載の非接触給電システム。 - 上記給電装置と上記受電装置が認証を行った後、予め設定された条件に基づいて、上記受電装置の制御系が、二次側の受電装置の電子機器の動作のための受電可否を制御する
請求項1または2記載の非接触給電システム。 - 上記給電装置と上記受電装置が認証を行った後、予め設定された条件に基づいて、上記受電装置の制御系が、二次側の受電装置の電子機器の動作のため起動可否を制御する
請求項1から3のいずれか一に記載の非接触給電システム。 - 上記給電装置と上記受電装置が認証を行った後、予め設定された条件に基づいて、二次側の電子機器の利用可能なサービスが決定される
請求項1から4のいずれか一に記載の非接触給電システム。 - 上記給電装置と上記受電装置が認証を行った後、予め設定された条件に基づいて、二次側の電子機器の利用可能な機能が決定される
請求項1から5のいずれか一に記載の非接触給電システム。 - 上記条件設定の中に、一次側である上記給電装置の属性、二次側である上記受電装置の属性、使用可能時間、使用可能回数が含まれる
請求項1から6のいずれか一に記載の非接触給電システム。 - 上記給電装置および上記受電装置は、
非接触通信系による非接触通信と非接触給電を並行して行う
請求項1から7のいずれか一に記載の非接触給電システム。 - 受電した電力の電源回路への供給路にキャパシタが接続されている
請求項1から8のいずれか一に記載の非接触給電システム。 - 上記給電装置は、
給電途中に、二次側の受電装置が給電圏外に移動された場合、当該受電装置が給電圏外となったことを検知して警告を発する処理を行う
請求項1から9のいずれか一に記載の非接触給電システム。 - 上記受電装置は、
給電途中に、二次側の受電装置が給電圏外に移動された場合、当該受電装置が給電圏外となったことを検知して警告を発する処理を行う
請求項1から10のいずれか一に記載の非接触給電システム。 - 上記受電装置は、
受電した電力の電源回路への供給路として、直接電源回路に供給する第1の供給路と、受電した電力で充電可能なバッテリを介して供給する第2の供給路と、を含み、
上記給電装置の給電圏内となったときは、上記第2の供給路から上記第1の供給路に切り替える
請求項1から11のいずれか一に記載の非接触給電システム。 - 上記給電装置による電力の給電範囲が設定されており、
給電範囲領域における給電圏外との境界となる縁部側に緩衝地帯が設けられ、
上記給電範囲領域の緩衝地帯を除く領域には第1の非接触送電系が配置され、上記緩衝地帯には第2の非接触送電系が配置され、
上記第2の非接触送電系の送電出力は、上記第1の非接触送電系の送電出力より小さく、かつ、受電側の機器を動作させるのには十分な値に設定される
請求項1から12のいずれか一に記載の非接触給電システム。 - 受電側機器は、
受電電力の電圧をモニタし、モニタ電圧があらかじめ設定した一定の電圧以下になったときに、緩衝地帯に入り、さらに少し外側に移動すると電源が切れることを報知する
請求項13記載の非接触給電システム。
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