JP6975345B2 - 充電確認装置、受電装置、ワイヤレス給電システム - Google Patents

Description

本発明は、給電側の装置である充電確認装置と、ワイヤレス給電を受けて蓄電部への充電を行う受電装置、及び充電確認装置と複数の受電装置を有するワイヤレス給電システムに関する。

充電池に対する充電のための手法としてワイヤレス給電が知られている。
下記特許文献１にはワイヤレス給電を行うシステムにおける送電装置、受電装置に関する技術が開示されている。特に受電装置で充電の完了に応じて完了通知を送信することが記載されている。

特開２０１２−２０００５６号公報

ワイヤレス給電装置により多数の受電装置に対して給電することを考える。ワイヤレス給電装置側では、各受電装置での充電完了を検知することに応じてワイヤレス給電を終了する。しかし各受電装置側の充電完了タイミングは不定であるため、給電装置は各受電装置から充電完了の通知を受けるようにすることが必要となる。
そこで給電装置から問い合わせを行って、それに対して受電装置が充電完了通知を行うようにしていた。しかし受電装置での充電完了タイミングが不定なため給電装置から問い合わせを行うタイミングが難しく、給電動作が無駄に継続されてしまうことがある。
また、この場合、充電中や充電完了した受電装置が、給電装置からの問い合わせの受信のために無駄に電力を消費して受信処理を行わなければならず、これによって充電効率が落ちたり、充電電力が使い切られて本来の動作が不能となるということもあった。

そこで本発明では、複数の受電装置の充電完了を適切に実行でき、またむやみに電力消費を生じさせないようにすることを目的とする。

本発明に係る充電確認装置は、それぞれがワイヤレス給電に対応して蓄電部への充電を行う複数の受電装置との間で無線通信を行う通信部と、制御部とを備える。そして前記制御部は、ワイヤレス給電の際に充電動作設定信号を前記通信部から複数の受電装置に送信させる処理と、前記受電装置への問い合わせ送信を行わない状態で受信を待機し、全ての受電装置からの充電完了信号が受信されたか否かを確認する処理とを行うようにする。
即ちこの場合、充電確認装置は、各受電装置に対し、充電動作設定信号を送った後は、何の送信を行わずに、各受電装置からの充電完了信号を待機する。

上記した充電確認装置においては、前記充電動作設定信号は、前記受電装置におけるスリープ時間を指定する時間情報を含むことが考えられる。
受電装置側において、充電中に行うスリープ時間を充電確認装置側から指定するようにする。

上記した充電確認装置においては、前記充電動作設定信号は、前記受電装置におけるスリープ及び充電完了確認の繰り返し回数を指定する回数情報を含むことが考えられる。
受電装置側において、充電中のスリープと、ウェイクアップしての充電完了確認（必要に応じての充電完了信号送信）を繰り返す回数を、充電確認装置側から指定するようにする。

本発明に係る受電装置は、動作電源として搭載する蓄電部に対して、ワイヤレス給電に対応して充電を行う電源部と、外部の充電確認装置との間で無線通信を行う通信部と、制御部とを備える。そして前記制御部は、前記通信部により受信される充電動作設定信号を受信した後にスリープ状態に移行し、所定時間経過後にウェイクアップして前記蓄電部の充電完了確認の処理を行い、充電が完了していた場合には、前記充電確認装置に対して充電完了信号を前記通信部から送信させる処理を行うようにする。
即ち受電装置側は、スリープ状態からウェイクアップしたときに、自主的に充電完了確認を行い、充電完了と判断された場合に、充電完了信号を送信する。

上記した受電装置においては、前記充電動作設定信号はスリープ時間を指定する時間情報を含み、前記制御部は、スリープ状態に移行した後、前記時間情報で指定された所定時間経過後にウェイクアップして前記蓄電部の充電完了確認の処理を行うことが考えられる。
受電装置側は、充電動作設定信号に含まれる時間情報で示される時間、充電中にスリープして、受電電力を充電に集中させるようにする。

前記充電動作設定信号は、前記受電装置におけるスリープ及び充電完了確認の繰り返し回数を指定する回数情報を含み、前記制御部は、スリープ状態への移行と、ウェイクアップして行う前記蓄電部の充電完了確認の処理を、前記回数情報に示される回数、繰り返し実行することが考えられる。
受電装置側は、充電動作設定信号に含まれる回数情報で示される回数だけ、充電中のスリープと、ウェイクアップしての充電完了確認（必要に応じての充電完了信号送信）を繰り返すようにする。

前記制御部は、前記通信部により受信される充電動作設定信号を受信した後に、設定された遅延時間を待機してから応答信号を送信するとともにスリープ状態に移行することが考えられる。
各受電装置は、それぞれ自己に固有の遅延時間が設定されており、その充電動作設定信号の受信タイミングから遅延時間を経過した後に、応答の送信とスリープへの移行を行う。

本発明に係るワイヤレス給電システムは、上記の充電確認装置と、複数の上記の受電装置を有して構成されるシステムである。
特にこのワイヤレス給電システムにおいては、受電装置は起爆装置に設けられ、蓄電部は起爆動作のための電源として用いられるようにする。

本発明によれば、充電確認装置は充電中に充電完了の問い合わせ通信を行わない。このため、受電装置側では充電完了の問い合わせの受信処理が不要であり、無駄な電力消費が生じない。従って効率良く充電ができ、また充電完了後に受信処理により電力を消費するといったことも解消される。
充電確認装置側では各受電装置からの充電完了信号を待機していればよく、充電完了信号の受信により各受電装置の充電完了を適切に確認できる。

本発明の実施の形態のワイヤレス給電システムの説明図である。 実施の形態の親機と子機のブロック図である。 比較例の親機と子機の通信の説明図である。 実施の形態の親機と子機の通信及び動作の説明図である。 実施の形態の親機と子機の事前処理のフローチャートである。 実施の形態の親機と子機の充電処理のフローチャートである。

＜構成例＞
以下、本発明の実施の形態を説明する。まずワイヤレス給電システムの構成について述べる。
図１にワイヤレス給電システムを構成する親機ＭＤと子機ＳＤ（ＳＤ１〜ＳＤ９）を示している。親機ＭＤは、多数の子機ＳＤとは離間して配置される。
親機ＭＤは給電装置としての構成を備え、子機ＳＤはワイヤレス給電を受けて内蔵の蓄電部（例えば二次電池やコンデンサ）に充電を行う受電装置である。

このワイヤレス給電システムは、親機ＭＤから各子機ＳＤにワイヤレス給電を行う。各子機ＳＤは給電された電力を用いて内蔵の蓄電部に充電を行う。
また親機ＭＤと各子機ＳＤの間では、充電動作設定や充電完了の確認のための無線通信を行う。
子機ＳＤの数は、図１では子機ＳＤ１からＳＤ９の９台としているが、本システムは子機ＳＤが２台以上の複数台であること想定しており、実際には、子機ＳＤが１００台から２００台、或いはそれ以上などの場合を想定している。

子機ＳＤ１〜ＳＤ９については、それぞれにユニークな子機アドレス（以下、単に「アドレス」という）が設定される。図には子機ＳＤ１〜ＳＤ９のそれぞれに(００１）〜（００９）を示しているが、これをアドレスとする。例えば子機ＳＤ１のアドレスは（００１）、子機ＳＤ２のアドレスは（００２）というようになる。

図２に親機ＭＤと子機ＳＤの構成を示す。
図２の構成例の親機ＭＤは、ワイヤレス給電システムの給電を実行する機能と、請求項にいう充電確認装置としての機能、即ち子機ＳＤの充電を確認する機能を備えた装置である。

親機ＭＤは充電確認装置１と給電装置２を備える。
給電装置２は子機ＳＤに対するワイヤレス給電を行う。ワイヤレス給電には、電磁誘導を用いた電磁誘導方式、電磁界の共鳴現象を利用した電磁界共鳴方式、電力を電磁波に変換しアンテナを介して送受信する電波方式などが知られているが、本実施の形態では、給電方式自体は限定されない。つまり給電装置２は、どのような方式であれ、ワイヤレス給電を行う装置部であれば良い。

親機ＭＤにおける充電確認装置１は、親機制御部１０と通信部１１を備える。
通信部１１は、それぞれが給電装置２からのワイヤレス給電の受電装置となる複数の子機ＳＤにとの間で無線通信を行う。
親機制御部１０は例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を内蔵したマイクロコンピュータにより構成される。この親機制御部１０は、通信部１１を介した子機ＳＤとの間の通信処理を行うとともに、給電装置２の制御を行う。即ち親機制御部１０は、給電装置２による給電の開始制御を行い、給電を開始させた後、子機ＳＤとの無線通信により子機ＳＤ側での充電完了の確認を行う。全ての子機ＳＤで充電完了が確認されたら、給電装置２に給電を終了させる制御を行う。
この例では通信部１１は、後述する子機ＳＤの通信部２１からの上り通信を受信する受信処理を行う。親機ＭＤから子機ＳＤへの各種信号の送信（下り通信）については、給電装置２からの給電信号を変調することで実行する。
なお、親機ＭＤ側では子機ＳＤへの信号送信（下り通信）を給電信号とは別個のキャリアを用いて行うようにしてもよい。

子機ＳＤはワイヤレス給電を受けて蓄電部（３１，３２）への充電を行う受電装置である。
子機ＳＤは子機制御部２０、通信部２１、電源部２２、機能部２４を備える。
電源部２２は、給電装置２からのワイヤレス給電を受けて電気エネルギーに変換する受電部３０、第１蓄電部３１、第２蓄電部３２、スイッチ３３を有している。
この電源部２２は、第１蓄電部３１、第２蓄電部３２を電源として、各部に必要な動作電圧Ｖ１，Ｖ２・・・を出力する。
第１蓄電部３１は、例えば主に子機制御部２０や通信部２１の動作電源とされ、第２電源部３２は主に機能部２４の動作電源とされる。

第１蓄電部３１、第２蓄電部３２は、二次電池やコンデンサにより構成され、受電部３０で得られた電流が与えられて充電される。
スイッチ３３がオフの状態では、受電部３０で得られた充電電流は第１蓄電部３１に供給され、第１蓄電部３１の充電が行われる。
スイッチ３３がオンとされると、受電部３０で得られた充電電流は第１蓄電部３１と第２蓄電部３２に供給され、第１蓄電部３１と第２蓄電部３２の充電が行われる。
なお構成例は一例であり、例えばスイッチ３３は、第１蓄電部３１と第２蓄電部３２を選択的に充電できるようにするスイッチとされてもよい。
また蓄電部が１つだけ設けられるものとされてもよい。
また例えば二次電池やコンデンサの複数個が、共通端子で並列接続されたり直列接続されたりして１つの蓄電部を構成するものとされてもよい。

通信部２１は、親機ＭＤ側の通信部１１との間で無線通信を行う。即ち通信部２１は、親機ＭＤに通知する信号を変調して送信する。
また通信部２１（又は受電部３０）には変調された給電信号を復調する復調回路が設けられており、復調された信号、つまり親機ＭＤから送信されてきた信号は子機制御部２０に供給される。
子機制御部２０は例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を内蔵したマイクロコンピュータにより構成される。子機制御部２０は、通信部２１を介した親機ＭＤとの間の通信処理を行うとともに、子機ＳＤの全体の動作制御を行う。即ち子機制御部２０は、電源部２２や機能部２４の動作制御や、ワイヤレス給電時の電源部２２における充電状況の確認などを行う。

機能部２４は、子機ＳＤとしての動作機能を実行する部位を示している。
子機ＳＤが実際にどのような機器であるかは多様に考えられる。例えば発光装置、発音装置、表示装置、各種のモータ駆動装置、制御装置、スイッチ装置、検出装置、信号増幅装置、演算装置、トリガ発生装置、起動装置、その他、電気的な制御・動作が可能なあらゆる装置が想定される。機能部２４はこれらの各種装置として必要な機能を実行する部位である。
本実施の形態では、例えばこのワイヤレス給電システムを起爆システムに適用する場合を例に挙げる。即ち、子機ＳＤはダイナマイトの雷管などに搭載され、機能部２４とは雷管の起爆部であるとする。そして親機からの通信による制御により起爆される。
蓄電部２２は、機能部２４としての起爆部の動作に必要な電源供給を行うものとされる。特に第２蓄電部３２は、起爆部の動作のための電源となる。
このような起爆システムでは、起爆等の制御や各種の設定、さらには充電を無線で行うようにすることで、作業員の安全性向上や作業の合理化、雷管の配設の容易化などが実現される。

＜比較例＞
本実施の形態は、各子機ＳＤの充電中の受信動作による電力消費を削減しながら、親機ＭＤが各子機ＳＤにおける充電確認を適切に実行できるようにするものである。ここでは実施の形態の動作に先立って、比較例としての充電確認動作を説明する。
図３は、ワイヤレス給電実行時に、親機ＭＤと多数の子機ＳＤの間で通常想定される通信の例を時系列的に示している。

給電開始の際、親機ＭＤは、給電装置２によるワイヤレス給電を開始するとともに、全子機ＳＤへ給電開始通知信号ＣＨＧＳを送信する。
給電開始通知信号ＣＨＧＳを受信した各子機ＳＤでは、電源部２２で充電を開始するとともに、親機ＭＤに対して確認信号ＲＳを送信する。
全ての子機ＳＤからの確認信号ＲＳを受信することで、親機ＭＤは全子機ＳＤで充電が開始されたことを認識できる。

その後、各子機ＳＤで充電が進捗していくが、各子機ＳＤと親機ＭＤの離間距離の差、蓄電部の状況、充電効率の誤差などにより、充電完了のタイミングは全く不定である。図３では、それぞれ子機ＳＤ１、ＳＤ２、ＳＤ９の充電完了タイミングを時点ｔｅ１、ｔｅ２、ｔｅ９としている。

親機ＭＤにとっては、各子機ＳＤの充電状況がわからないため、例えば給電開始通知信号ＣＨＧＳを送信してから一定時間ＴＷを経過したときに、各子機ＳＤに対して充電完了確認信号ＣＨＧＥを送信する。充電完了確認信号ＣＨＧＥは、充電が完了したか否かの問い合わせとしての意味を持つ信号である。
充電が完了している子機ＳＤは、充電完了確認信号ＣＨＧＥに応じて、充電完了信号ＦＩＮＣを親機ＭＤに送信する。
図では、充電完了確認信号ＣＨＧＥが送信されたときに、子機ＳＤ１，ＳＤ２が既に充電を完了しており、それぞれ応答として充電完了信号ＦＩＮＣを送信している様子を示している。子機ＳＤ９はまだ充電を完了しておらず、充電完了信号ＦＩＮＣを送信していない（充電未完了を示す信号を送信してもよい）。

親機ＭＤは、全子機ＳＤからの充電完了信号ＦＩＮＣを確認すれば、充電完了として給電装置２の給電動作を停止させる。
一方、図のようにまだ充電完了信号ＦＩＮＣを送ってこない子機ＳＤがある場合は、またある程度の時間（一定時間ＴＷ）を待機してから、再度、充電完了確認信号ＣＨＧＥを送信し、問い合わせを行う。
図では、再度送信した充電完了確認信号に対応して、全子機ＳＤからの充電完了信号ＦＩＮＣが送られてきた状態を示している。

このような通信により、親機ＭＤが全子機ＳＤの充電完了を確認することができるが、この場合、充電完了確認信号ＣＨＧＥの送信タイミングの設定が難しい。
各子機ＳＤの充電完了までの時間は、設置場所、設置環境、親機ＭＤとの距離などにより大きく変わるため、設定した一定時間ＴＷが必ずしも適度な時間とならないためである。
一定時間ＴＷは、全ての子機ＳＤが十分に充電完了できる時間とすることが考えられる。しかし一定時間ＴＷが長すぎると、無駄な給電時間が発生してしまう。例えば図３の場合、時点ｔｅ９で全ての子機ＳＤで充電が完了したとすると、時点ｔｅ９から次の充電完了確認信号ＣＨＧＥの送信タイミングまでは、無駄な給電を行っていることになる。またこれによって充電完了を確認できるまでの時間が長時間化してしまい、各子機ＳＤでの充電完了確認後の本来の動作開始が遅れるということも生ずる。
一方で、一定時間ＴＷをあまり短くすると、まだ充電を完了していない子機ＳＤが多くなり、その後、何度も繰り返し問い合わせる必要が生じてしまうことが想定される。すると、充電完了した子機ＳＤにとっては、何度も充電完了確認信号ＣＨＧＥに対応した通信を行う必要があり、せっかく満充電となった蓄電部の電力を、通信により消費させることになってしまう。

＜実施の形態の通信例＞
本実施の形態では、上記の比較例で生じる事情に鑑み、子機ＳＤが受信のための無駄な電力消費をしないようにし、かつ親機ＭＤが子機ＳＤの充電完了を適切に確認できるようにしたものである。
図４により実施の形態で行われるワイヤレス給電時の通信動作を説明する。これらは図３と同じく、親機ＭＤと多数の子機ＳＤの間で行われる通信の例を時系列的に示している。各通信は、親機制御部１０と子機制御部２０の間で、通信部１１，２１を介して行われる。

給電開始の際、親機ＭＤ側では、給電装置２がワイヤレス給電を開始するとともに、全子機ＳＤへ向けて充電動作設定信号ＣＡＲを送信する。
充電動作設定信号ＣＡＲには、スリープ時間を示す時間情報Ｔ（Ｔ秒）と、スリープ及び充電完了確認の繰り返し回数を指定する回数情報ｎ（ｎ回：例えば３回）が含まれる。回数情報ｎは１以上が設定可能である。時間情報Ｔの秒数は子機ＳＤの第１蓄電部３１及び第２蓄電部３２の容量や充電時間、蓄電部の種類、数などに応じた適切な時間範囲内で選択可能とされればよい。

各子機ＳＤでは、給電装置２がワイヤレス給電を開始することで、電源部２２で充電が開始される。充電動作設定信号ＣＡＲを受信した各子機ＳＤでは、電源部２２での充電の開始に伴って充電動作設定信号ＣＡＲで指定される設定を取得することになる。そして親機ＭＤに対して応答信号ＡＣＫを送信する。
各子機ＳＤが応答信号ＡＣＫに自己のアドレス（（００１）（００２）等）を付加することで、それを受信した親機ＭＤは、どの子機ＳＤからの応答信号ＡＣＫであるかを認識できる。図では「ＡＣＫ００１」「ＡＣＫ００２」のようにアドレスを付した状態で応答信号ＡＣＫを示している。

なお、一度の充電動作設定信号ＣＡＲに対して、全ての子機ＳＤが応答信号ＡＣＫを返すことになるが、混信を避ける必要がある。そこで各子機ＳＤは、例えば受信タイミングから自己のアドレス値に対応する待機時間をもって応答信号ＡＣＫを送信する。このようにすることで各子機ＳＤからの送信タイミングがずれ、混信が生じない。
図では、子機ＳＤ１、ＳＤ２、・・・ＳＤ９が、そのアドレス値に応じた待機時間を待ってから応答信号ＡＣＫを送信する様子を示している。
例えば子機ＳＤ１はアドレス（００１）に対応して（１×Ｔｄ）時間、子機ＳＤ２はアドレス（００２）に対応して（２×Ｔｄ）時間・・・というような例である。なお「Ｔｄ」は待機時間を設定する定数である。
全ての子機ＳＤからの応答信号ＡＣＫを受信することで、親機ＭＤは全子機ＳＤで充電が開始されたことを認識できる。

各子機ＳＤの子機制御部２０は、それぞれ応答信号ＡＣＫを送信したら、即座にスリープ状態へ移行する。このスリープ時間はＴ秒とし、当該Ｔ秒は、充電動作設定信号ＣＡＲにおいてスリープ時間の時間情報Ｔとして指示された時間値である。
従って子機ＳＤ１の子機制御部２０は、応答信号ＡＣＫ００１の送信直後からＴ秒間のスリープに入る。子機ＳＤ２の子機制御部２０は、応答信号ＡＣＫ００２の送信直後からＴ秒間のスリープに入る。子機ＳＤ９の子機制御部２０は、応答信号ＡＣＫ００９の送信直後からＴ秒間のスリープに入る。図ではスリープ状態であることを破線で示している。
応答信号ＡＣＫ００１・・・ＡＣＫ００９の送信タイミングがずれることで、スリープへの移行タイミングも各子機ＳＤにおいて互いにずれることになる。

なお、充電動作設定信号ＣＡＲの後の充電は、スイッチ３３がオンとされることで、第１蓄電部３１，第２蓄電部３２の両方に対して行われる。
後述するが、最初は事前処理のためにスイッチ３３がオフとされ、第１蓄電部３１のみが充電される。そして第１蓄電部３１の充電により、子機制御部２０及び通信部２１の動作が可能になり、充電の事前処理が行われる。図４の充電が開始されるのは、その後の時点のことであり、図４では、起爆動作のために第２蓄電部３２に対しても充電が行われることになる。
そして子機制御部２０がスリープしている間は、特に子機制御部２０や通信部２１の通信動作は行われないため、最低限のスリープ電力の消費のみで充電が継続されることになる。

各子機ＳＤの子機制御部２０は、Ｔ秒経過によりウェイクアップし、第１蓄電部３１及び第２蓄電部３２の充電が完了したか否かを確認する。子機制御部２０は、もし充電が完了していたら、充電完了信号ＦＩＮＣを送信する。なお、充電完了の確認は第２蓄電部３２のみを対象としてもよい。
図４では時点ｔｅ１０で子機ＳＤ１の充電が完了しており、最初のスリープを開始してＴ秒経過したときに充電完了信号ＦＩＮＣ００１を送信している状態を示している。
子機ＳＤの子機制御部２０は、充電完了信号ＦＩＮＣ００１を送信したら、またスリープへ移行する。充電完了後もスリープに移行することで、極力電力消費を避けることができる。
子機ＳＤ２、ＳＤ９については充電が完了しておらず、最初のウェイクアップの際には、充電完了信号ＦＩＮＣを送信せずに、再びスリープする。この例では、時点ｔｅ２０で子機ＳＤ２の充電が完了し、時点ｔｅ９０で子機ＳＤ９の充電が完了したとしている。

２回目のスリープの後、各子機ＳＤは、それぞれ再度Ｔ秒経過後にウェイクアップして充電完了確認を行う。この例では、２回目のウェイクアップ時点では、子機ＳＤ１，ＳＤ２が充電完了しているので、子機ＳＤ１が充電完了信号ＦＩＮＣ００１を送信し、子機ＳＤ２が充電完了信号ＦＩＮＣ００２を送信する。子機ＳＤ９は充電が未完了であり充電完了信号ＦＩＮＣを送信しない。そして各子機ＳＤの子機制御部２０はまたスリープへ移行する。

ここで子機ＳＤ１が再び充電完了信号ＦＩＮＣ００１を送ることは必ずしも必要ではないが、親機ＭＤ側での全子機ＳＤの充電確認を確実に確認するために、毎回送信するようにすることが考えられる。特に早く充電が完了した子機は、ワイヤレス充電に有利な環境にあると考えることができ、送信により電力消費が増えても、余裕があると考えることができるため、毎回送信しても問題はない。
但し、特に蓄電部の容量が小さい場合などは、一度充電完了信号ＦＩＮＣを送信した子機ＳＤは、その後のウェイクアップの際に送信を行わないようにしてもよい。

図４の例では、３回目のスリープの後の時点までに、各子機ＳＤで充電が完了したとしている。この場合、各子機ＳＤは、それぞれスリープ開始からＴ秒経過後にウェイクアップして充電完了確認を行い、充電完了信号ＦＩＮを送信する。
この際、親機ＭＤ側では、全ての子機ＳＤから充電完了信号ＦＩＮＣを受信できたことで、充電完了を確認し、給電動作を終了させる。
なおここで繰り返し回数を指定する回数情報ｎ＝３とされていたとすると、この時点でも全子機ＳＤで充電完了が確認できないときは、既に３回のスリープとウェイクアップしての充電確認というサイクルを終えたことになるため、エラーとして動作を終了したり、或いは充電動作設定信号ＣＡＲの送信からやり直すことになる。

以上のような通信により、全ての子機ＳＤについての充電完了確認が可能となる。
この図４のような動作を実現するための親機ＭＤと各子機ＳＤの処理例を図５，図６に示す。図示する親機側の処理（Ｓ１０１〜Ｓ１５９）は、親機制御部１０が動作プログラムに従って実行する処理である。図示する子機側の処理（Ｓ２０１〜Ｓ２５９）は、各子機ＳＤにおける子機制御部２０が動作プログラムに従って実行する処理である。

図５は図４に示した充電のための事前処理を示し、図６は充電処理（第２蓄電部３２を含む充電処理）を示す。まず図５の事前処理について説明する。

図５のステップＳ１０１で親機制御部１０は、まず給電装置２を制御してワイヤレス給電動作を開始させる。
子機ＳＤ側は、例えば無電源状態である初期状態としてスイッチ３３がオフになっている。このため、受電部３０での受電により得られた充電電流は第１蓄電部３１に流れ、第１蓄電部３１の充電が行われる。
親機制御部１０は、ステップＳ１０２で一定時間の経過を待機する。これは、子機ＳＤ側の第１蓄電部３１に必要な充電が行われる期間を待機するものとなる。子機制御部９及び通信部２１は、第１蓄電部３１が充電されることで動作が可能となる。

一定時間の充電が行われた時点で、親機制御部１０は子機ＳＤ側が事前処理可能となったと判断してステップＳ１０３に進み子機設定を行う。具体的には、親機制御部１０は各子機ＳＤの子機制御部２０に対してアドレス及び起爆遅延時間の情報を含む設定情報を送信する。各子機ＳＤにはシリアルナンバが予め設定されている。そこで親機制御部１０は、それぞれのシリアルナンバに対応してアドレスと起爆遅延時間の情報を送信する。
ここで送信するアドレスとは、上述の（００１）（００２）等のアドレスであり、応答信号ＡＣＫやスリープ開始の遅延時間を設定するアドレスである。
また起爆遅延時間とは、親機制御部１０が起爆トリガを送信した後、子機制御部２０が実際に起爆処理を行うまでの遅延時間である。各所に設置した多数のダイナマイトを爆破させる場合、目的の破砕状態を得るためには起爆の順序や時間差は重要になる。そのため各子機ＳＤには起爆遅延時間が設定されるようにしている。

子機制御部２０は、ステップＳ２０１で設定情報を受信すると、ステップＳ２０２で自己のシリアルナンバにあわせてアドレス及び起爆遅延時間の情報等を取得し、自己の設定としてセットする。

続いて親機制御部１０はステップＳ１０４で各子機ＳＤの子機制御部２０に対して起爆部（雷管）の導通チェックを指示する。
各子機ＳＤの子機制御部２０は、ステップＳ２０３で導通チェックの指示を受信したら、ステップＳ２０４で導通チェックを行う。例えば子機制御部２０は機能部２４等の必要箇所の導通チェックを行う。そして子機制御部２０はステップＳ２０５でチェック結果を親機制御部１０に送信する。

親機制御部１０は、ステップＳ１０５で子機制御部２０からのチェック結果を受信して確認する。ここでは全ての子機ＳＤからのチェック結果を確認する。
即ち、全子機についてステップＳ１０６でチェックＯＫと確認できるまで、ステップＳ１０７でタイムアップとならない限り、ステップＳ１０５でのチェック結果受信を行い、全子機ＳＤからの受信を監視する。
もし、１つの子機ＳＤからでもチェック結果として「導通不可」の結果が得られた場合、もしくは１つの子機ＳＤからでも、チェック結果が受信できなかった場合は、ステップＳ１０８でエラー処理を行う。つまり緊急停止として、これ以降の処理の進行を中止する。特に起爆システムの場合、全ての雷管の動作が適切に行われることが、作業目的の達成や安全性の確保に重要となる。そこで１つの子機ＳＤであっても異常が検知された場合は、処理進行を中止することが好適となる。

全ての子機ＳＤの導通チェックがＯＫであった場合、図６の充電処理に進む。ここでいう充電処理とは、少なくとも本来の機能（機能部２４）の主たる電源となる第２蓄電部３２へのワイヤレス給電による充電処理である。上記の事前処理に続いて、この充電処理が開始される。

図６のステップＳ１５０で親機制御部１０は、給電装置２を制御してワイヤレス給電動作を開始させる。但し、先のステップＳ１０１で開始したワイヤレス給電をそのまま継続している場合は、この制御は不要である。

ステップＳ１５１で親機制御部１０は、各子機ＳＤの子機制御部２０に対して、充電動作設定信号ＣＡＲを送信する。上述のように充電動作設定信号ＣＡＲには時間情報Ｔと回数情報ｎが含まれる。
各子機ＳＤの子機制御部２０は、ステップＳ２５０で充電動作設定信号ＣＡＲを受信したら、ステップＳ２５１で時間情報Ｔ及び回数情報ｎを記憶し、またスイッチ３３をオンとし、さらに変数Ｃ＝１とする。変数Ｃは繰り返し回数を確認するための変数である。
スイッチ３３をオンとすることで、第１蓄電部３１に加えて第２蓄電部３２への充電が開始される。

子機ＳＤの子機制御部２０はステップＳ２５２で応答タイミングを待機する。これは自己に与えられたアドレスに応じた遅延時間を待機するものとなる。
アドレスに応じた遅延時間を経過したら子機制御部２０はステップＳ２５３で応答信号ＡＣＫを送信し、そして即座にステップＳ２５４でスリープ状態に移行する。

親機制御部１０はステップＳ１５２で応答信号ＡＣＫの受信処理を行う。このステップＳ１５２の受信処理はステップＳ１５３で、全子機ＳＤに対する応答待ち時間を経過したと判断されるまで行う。各子機ＳＤからは時間差で応答信号ＡＣＫを送信してくるため、応答待ち時間とは、最後に送信してくる子機ＳＤ（例えばＳＤ００９）の応答のための遅延時間に応じて設定される時間となる。
全ての子機ＳＤから応答信号ＡＣＫを受信したら、ステップＳ１５３からＳ１５４に進み、以降受信待機する限度を認識するために時間をカウントする内部タイマをスタートさせる。
なお、図示を省略したが、ステップＳ１５３で応答待ち時間を経過して、全ての子機ＳＤからの応答信号ＡＣＫが受信できた状態でなければ（１つでも応答信号ＡＣＫが確認できない子機ＳＤがあれば）、エラー処理として起爆のための充電処理を停止させることが望ましい。

各子機ＳＤの子機制御部２０は、ステップＳ２５４でスリープした後、Ｔ秒経過した時点で自動的にウェイクアップする（Ｓ２５５）。そして子機制御部２０はステップＳ２５６で充電完了確認を行う。充電が完了していれば、子機制御部２０はステップＳ２５７に進み充電完了信号ＦＩＮＣを送信する処理を行う。充電が完了していなければステップＳ２５７の処理をスキップする。
そして子機制御部２０はステップＳ２５８で変数Ｃをインクリメントし、ステップＳ２５９で変数Ｃが回数情報ｎに達していなければ、ステップＳ２５４に戻ってスリープへ移行する。

もしステップＳ２５９で変数Ｃが回数情報ｎに達していれば子機制御部２０は一連の処理を終える。
なお図示していないが、その後は、再び充電動作設定信号ＣＡＲを受信したら、ステップＳ２５０からの処理を行うようにする。

親機制御部１０はステップＳ１５５で充電完了信号ＦＩＮＣの受信処理を行う。
この受信処理は、ステップＳ１５６で充電継続時間が経過したと判断されるまで継続して行われる。充電継続時間とは、（時間情報Ｔ）×（回数情報ｎ）の値に基づいて設定される時間である。即ち子機ＳＤ側がステップＳ２５９でＣ≧ｎと判定されるまでの時間となる。親機制御部１０はステップＳ１５４で開始した時間計数が、この充電継続時間に達したか否かをステップＳ１５６で確認する。
従って、例えば回数情報ｎ＝３の場合、子機ＳＤ側で３回のスリープ／ウェイクアップしての充電完了確認が行われるまでの期間、親機制御部１０はステップＳ１５５で充電完了信号ＦＩＮＣを監視することになる。

充電継続時間が経過したら、親機制御部１０はステップＳ１５７に進み、全子機ＳＤの充電が完了したか否かを確認する。即ち全ての子機ＳＤから充電完了信号ＦＩＮＣが得られた否かの確認である。全子機ＳＤの充電が完了していれば、ステップＳ１５９で親機制御部１０は、給電装置２を制御してワイヤレス給電動作を終了させる。そして図６の充電処理を終える。
もし１つでも充電が完了していない場合は、ステップＳ１５８で、充電動作設定信号ＣＡＲの再送回数を確認する。再送回数とは、予め選択した（例えばオペレータが設定した）回数であり、１回以上の値に設定できる。
まだ再送回数が残っていれば、親機制御部１０はステップＳ１５１に戻って同様の処理を行う。設定した再送回数が完了していれば、親機制御部１０はステップＳ１５９で給電装置２による給電動作を終了させて処理を終える。
これにより、全ての子機ＳＤの充電が完了するまで、再送回数を限度として図６の処理を繰り返すことが可能となる。
再送回数だけ図６の処理を繰り返しても、充電完了とならない子機ＳＤが存在する場合は、エラー処理として起爆のための充電処理を停止させることが望ましい。

＜まとめ及び変形例＞
以上の実施の形態では、次のような効果が得られる。
実施の形態の充電確認装置１は、それぞれがワイヤレス給電に対応して蓄電部への充電を行う複数の子機ＳＤ（受電装置）との間で無線通信を行う通信部１１と、親機制御部１０を備えている。そして親機制御部１０は、ワイヤレス給電の際に充電動作設定信号ＣＡＲを通信部１１から複数の子機ＳＤに送信させる処理（Ｓ１５１）と、子機ＳＤへの問い合わせ送信を行わない状態で受信を待機し、全ての受電装置からの充電完了信号が受信されたか否かを確認する処理（Ｓ１５５、Ｓ１５６、Ｓ１５７）とを行う。
また実施の形態の子機ＳＤ（受電装置）は、動作電源として搭載する蓄電部（第１蓄電部３１、第２蓄電部３２）に対して、ワイヤレス給電に対応して充電を行う電源部２２と、外部の充電確認装置との間で無線通信を行う通信部２１と、子機制御部２０を備えている。そして子機制御部２０は、通信部２１により受信される充電動作設定信号ＣＡＲを受信した後にスリープ状態に移行し（Ｓ２５０〜Ｓ２５４）、所定時間経過後にウェイクアップして蓄電部の充電完了確認の処理を行い、充電が完了していた場合には、親機ＭＤの充電確認装置１に対して充電完了信号ＦＩＮＣを通信部２１から送信させる処理（Ｓ２５５〜Ｓ２５７）を行う。
即ち親機制御部１０は、各子機ＳＤに対し、充電動作設定信号ＣＡＲを送った後は、何の送信を行わずに、各子機ＳＤからの送信完了信号ＦＩＮＣを待機する。
一方子機制御部２０は、スリープ状態からウェイクアップしたときに、自主的に充電完了確認を行い、充電完了と判断された場合に、充電完了信号を送信する。
親機ＭＤとしては、単に子機ＳＤからの充電完了信号ＦＩＮＣを待機していれば良く、子機ＳＤの充電の進行等を予測して問い合わせるなどの処理は不要で、処理が容易となる。
子機ＳＤでは、親機ＭＤが問い合わせの送信を行わないため、充電中に受信処理を行うことが不要になり、消費電力を削減できる。更にいえば、図３の比較例のように複数回の受信処理が行われる場合を考えれば、受信処理を行わないことによる子機ＳＤ側での消費電力削減効果は極めて高い。また子機ＳＤ側はスリープしながら充電を行うため充電中の蓄電部の電力消費も殆ど生じない。
これらにより子機ＳＤ側では充電を効率良く迅速に進めることができ、また充電後の機能部２４の動作や通信のための電力確保のためにも望ましいものとなる。
特に実施の形態で述べたような起爆システムの場合、第１蓄電部３１、第２蓄電部３２としてコンデンサが用いられることもあるが、これらのコンデンサはさほどの大容量でなく、通信や起爆に必要な最小限の電源となりうるものとされる。すると、少しでも電力消費を避けたいということになる。従って受信処理を行なわずに電力を消費しないことは、正常な起爆動作に極めて有利となる。

なお、第１蓄電部３１、第２蓄電部３２を有するものとしたが、これは一例である。電源部２２は少なくとも１つの蓄電部を有する構成であればよい。もちろん蓄電部は各種の二次電池やコンデンサが考えられる。
実施の形態では、第１蓄電部３１、第２蓄電部３２を分けていることにより、充電完了後に何らかの通信が行われても、第１蓄電部３１により電力が得られる限りは第１蓄電部３１を電源とするようにし、なるべく第２蓄電部３２が消費されないようにすることができる。従って、起爆の際に、第２蓄電部３２の電圧低下で起爆が実行できないような事態を回避できる。

実施の形態では、充電動作設定信号ＣＡＲは、子機ＳＤにおけるスリープ時間を指定する時間情報Ｔを含むものとした。
そして子機制御部２０は、スリープ状態に移行した後、時間情報Ｔで指定された所定時間経過後にウェイクアップして蓄電部の充電完了確認の処理を行う。
親機ＭＤ側から、子機ＳＤ側で充電中に行うスリープ時間を指定することで、システム動作を柔軟に設定できることになる。例えばスリープ時間を状況（各子機ＳＤの配置や充電容量等）に応じて適切に設定できる。
子機ＳＤでは、子機制御部２０がスリープすることで、充電効率を上げ、なるべく早く充電が完了できるようにすることができる。
また親機ＭＤ側では、スリープ時間を指示することで、充電完了信号送信が送信されてくるおおよその時刻がわかる。例えばステップＳ１５６で判断する充電継続時間がわかる。それによって、適切な期間に、全子機ＳＤの充電完了信号ＦＩＮＣの受信処理を行い、その有無を判定できる。
なお、時間情報Ｔは固定値とされ、予め全ての子機ＳＤの子機制御部２０において設定された値とし、親機制御部１０でも既知の値としてもよい。少なくとも充電動作設定信号ＣＡＲにスリープ時間の時間情報が含まれるようにすれば、システム上、スリープ時間を可変設定できることになる。

実施の形態では、充電動作設定信号ＣＡＲは、子機ＳＤにおけるスリープ及び充電完了確認の繰り返し回数を指定する回数情報ｎを含むものとした。
そして子機制御部２０は、スリープ状態への移行と、ウェイクアップして行う蓄電部の充電完了確認の処理を、回数情報ｎに示される回数、繰り返し実行する。
親機ＭＤから子機ＳＤの充電中のスリープとウェイクアップしての充電完了確認（必要に応じての充電完了信号送信）を繰り返す回数を指定することで、システム動作を柔軟に設定できることになる。例えば回数情報ｎを状況（各子機ＳＤの配置や充電容量等）に応じて適切に設定できる。
子機ＳＤ側では、固定の動作サイクル回数だけこのような処理を実行するばかりでなく、親機ＭＤ側から、作業の内容や都合に応じて柔軟に対応できるようになる。
また回数情報ｎで子機ＳＤ側の充電中の動作サイクルの回数を規定し、無制限にスリープ及び充電完了確認が行われてシステム動作に不具合が生ずることを防止できる。
なお、繰り返し回数も固定回数とし、予め全ての子機ＳＤの子機制御部２０及び親機制御部１０で既知の値としてもよい。少なくとも充電動作設定信号ＣＡＲに繰り返し回数の回数情報が含まれるようにすれば、システム上、繰り返し回数を可変設定できることになる。
なお、実施の形態では、充電動作設定信号ＣＡＲには子機ＳＤにおけるスリープ時間の時間情報と、スリープ及び充電完了確認の繰り返し回数を示す回数情報の両方が含まれているものとしたが、これらは必ずしも両方が充電動作設定信号ＣＡＲに含まれている必要はない。

実施の形態では子機制御部２０は、通信部２１により受信される充電動作設定信号ＣＡＲを受信した後に、設定された遅延時間を待機してから応答信号ＡＣＫを送信するとともにスリープ状態に移行するものとした。
即ち各子機ＳＤは、それぞれ自己に固有のアドレスが設定され、充電動作設定信号ＣＡＲの受信タイミングからアドレスに応じた遅延時間を経過した後に、応答信号ＡＣＫの送信とスリープへの移行を行う。
これにより各子機ＳＤは、それぞれ応答信号ＡＣＫを送信するタイミング及びスリープに移行するタイミングがずれることになる。
応答信号ＡＣＫを送信するタイミングがずれることで、親機ＭＤ側は各子機ＳＤからの応答信号ＡＣＫを混信なく適切に受信できる。各子機ＳＤが独自のタイミングで応答信号ＡＣＫを送信すると、複数の子機ＳＤから同時に応答信号ＡＣＫが送信される可能性が生じ、混信が発生して、給電装置側で通知を認識できないことがある。アドレスに応じた遅延時間を用いて応答信号ＡＣＫの送信タイミングずらすことで、このような事態を回避できる。
またスリープへの移行タイミングがずれることで、各子機ＳＤのウェイクアップタイミングもずれ、結果として充電完了信号ＦＩＮＣの送信タイミングも同一にはならない。従って、親機ＭＤ側は、各子機ＳＤの充電完了信号ＦＩＮＣも混信なく適切に受信できる。これにより親機ＭＤは、各子機ＳＤの状況を正しく検出できる。
特に各子機ＭＤが充電完了の際に自主的に親機ＭＤに充電完了信号ＦＩＮＣを送信する場合、各子機ＳＤの充電完了信号ＦＩＮＣの送信タイミングが重なって混信し、親機ＭＤが認識できないことも生ずる。本実施の形態では、各子機ＳＤのウェイクアップタイミングがずれることで、このような事態を避けることができる。

なお実施の形態では、ｎ回のサイクルのうち、既に充電完了信号ＦＩＮＣを送信した子機ＳＤでも、次にウェイクアップしたときに、確認のために再び充電完了信号ＦＩＮＣを送信するものとしたが、このような２回目以降の送信は止めるようにしてもよい。これにより無駄な電力消費を回避できるとともに、システム内の通信量を削減できる。

１…充電確認装置、２…ワイヤ４レス給電装置、１０…親機制御部、１１…通信部、１２…給電部、２０…子機制御部、２１…通信部、２２…電源部、３０…受電部、３１…第１蓄電部、３２…第２蓄電部、３３…スイッチ、ＭＤ…親機、ＳＤ（ＳＤ１〜ＳＤ９）…子機

Claims (9)

1. それぞれがワイヤレス給電に対応して蓄電部への充電を行う複数の受電装置との間で無線通信を行う通信部と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   ワイヤレス給電の際に充電動作設定信号を前記通信部から複数の受電装置に送信させる処理と、
   前記受電装置への問い合わせ送信を行わない状態で受信を待機し、全ての受電装置からの充電完了信号が受信されたか否かを確認する処理と、を行う
   充電確認装置。
2. 前記充電動作設定信号は、前記受電装置におけるスリープ時間を指定する時間情報を含む
   請求項１に記載の充電確認装置。
3. 前記充電動作設定信号は、前記受電装置におけるスリープ及び充電完了確認の繰り返し回数を指定する回数情報を含む
   請求項１又は請求項２に記載の充電確認装置。
4. 動作電源として搭載する蓄電部に対して、ワイヤレス給電に対応して充電を行う電源部と、
   外部の充電確認装置との間で無線通信を行う通信部と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記通信部により受信される充電動作設定信号を受信した後にスリープ状態に移行し、所定時間経過後にウェイクアップして前記蓄電部の充電完了確認の処理を行い、充電が完了していた場合には、前記充電確認装置に対して充電完了信号を前記通信部から送信させる処理を行う
   受電装置。
5. 前記充電動作設定信号はスリープ時間を指定する時間情報を含み、
   前記制御部は、スリープ状態に移行した後、前記時間情報で指定された所定時間経過後にウェイクアップして前記蓄電部の充電完了確認の処理を行う
   請求項４に記載の受電装置。
6. 前記充電動作設定信号は、前記受電装置におけるスリープ及び充電完了確認の繰り返し回数を指定する回数情報を含み、
   前記制御部は、スリープ状態への移行と、ウェイクアップして行う前記蓄電部の充電完了確認の処理を、前記回数情報に示される回数、繰り返し実行する
   請求項４又は請求項５に記載の受電装置。
7. 前記制御部は、
   前記通信部により受信される充電動作設定信号を受信した後に、設定された遅延時間を待機してから応答信号を送信するとともにスリープ状態に移行する
   請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の受電装置。
8. 充電確認装置と、複数の受電装置を有して構成されるワイヤレス給電システムであって、
   前記充電確認装置は、
   複数の受電装置との間で無線通信を行う第１の通信部と、
   第１の制御部と、を備え、
   前記第１の制御部は、
   ワイヤレス給電の際に充電動作設定信号を前記第１の通信部から複数の受電装置に送信させる処理と、
   前記受電装置への問い合わせ送信を行わない状態で受信を待機し、全ての受電装置からの充電完了信号が受信されたか否かを確認する処理と、
   を行い
   前記受電装置は、
   動作電源として搭載する蓄電部に対して、ワイヤレス給電に対応して充電を行う電源部と、
   前記充電確認装置との間で無線通信を行う第２の通信部と、
   第２の制御部と、を備え、
   前記第２の制御部は、
   前記第２の通信部により受信される充電動作設定信号を受信した後にスリープ状態に移行し、所定時間経過後にウェイクアップして前記蓄電部の充電完了確認の処理を行い、充電が完了していた場合には、前記充電確認装置に対して充電完了信号を前記第２の通信部から送信させる処理を行う
   ワイヤレス給電システム。
9. 前記受電装置は、起爆装置に設けられ、前記蓄電部は起爆動作のための電源として用いられる
   請求項８に記載のワイヤレス給電システム。

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