特許 6387222 給電装置、受電装置、給電システム、および、給電装置の制御方法

(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】6387222

(24)【登録日】2018年8月17日

(45)【発行日】2018年9月5日

(54)【発明の名称】給電装置、受電装置、給電システム、および、給電装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/12 20160101AFI20180827BHJP

   H02J 50/60 20160101ALI20180827BHJP

   H02J 50/80 20160101ALI20180827BHJP

【ＦＩ】

   H02J50/12

   H02J50/60

   H02J50/80

【請求項の数】13

【全頁数】31

(21)【出願番号】特願2013-176235(P2013-176235)

(22)【出願日】2013年8月28日

(65)【公開番号】特開2015-46990(P2015-46990A)

(43)【公開日】2015年3月12日

【審査請求日】2015年12月28日

【審判番号】不服2017-7691(P2017-7691/J1)

【審判請求日】2017年5月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002185

【氏名又は名称】ソニー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112955

【弁理士】

【氏名又は名称】丸島 敏一

(72)【発明者】

【氏名】中野 裕章

(72)【発明者】

【氏名】寺島 徹

(72)【発明者】

【氏名】文仙 啓吾

(72)【発明者】

【氏名】小堺 修

(72)【発明者】

【氏名】藤巻 健一

【合議体】

【審判長】 酒井 朋広

【審判官】 東 昌秋

【審判官】 井上 信一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１１５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４４７３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２７２５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

H02J50/00-50/90

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の受電装置のうち設置された給電対象の受電装置に磁界を介して電力を供給する給電部と、
前記給電部のＱ値を測定して測定値を生成する測定部と、
前記給電対象の受電装置に設定された設定値を受信する受信部と、
前記設定値と前記測定値とに基づいて前記磁界内の異物を検知する異物検知部と
を具備し、
前記設定値は、異物がない状態で前記給電対象の受電装置を設置した場合に得られるＱ値に基づいて定まる値であり、
前記異物検知部は、前記測定値が前記設定値以下である場合には、前記磁界内に異物があると判断し、前記測定値が前記設定値より大きい場合には、前記磁界内に異物がないと判断する
給電装置。

【請求項2】

前記設定値は、前記給電対象の受電装置に含まれる導体の量又は表面積に基づいて設定された値である請求項１記載の給電装置。

【請求項3】

前記給電部は、周波数の異なる複数の交流信号を順にテスト信号として前記磁界を介してさらに供給し、
前記測定部は、前記複数のテスト信号のいずれかが供給されるたびに前記Ｑ値を測定して当該測定したＱ値の統計量を前記測定値として前記異物検知部に供給する
請求項１または２に記載の給電装置。

【請求項4】

前記測定部は、周波数の異なる複数の交流信号を順にテスト信号として前記磁界を介して供給して当該テスト信号を供給するたびに測定した前記Ｑ値の統計量を前記測定値として前記異物検知部に供給する
請求項１乃至３のいずれかに記載の給電装置。

【請求項5】

前記給電部は、前記磁界を介して前記電力を供給する給電コイルを含み、
前記測定部は、
前記給電コイルに接続された可変容量と、
所定の周波数の交流信号を前記給電部に前記可変容量を介してテスト信号として供給する交流電源と、
前記可変容量の容量を所定回数変更して前記テスト信号の周波数を変更する可変容量制御部と、
前記容量が変更されるたびに前記Ｑ値を測定して当該測定したＱ値の統計量を前記測定値として前記異物検知部に供給する測定値供給部と
を備える請求項１乃至３のいずれかに記載の給電装置。

【請求項6】

交流電力の電力量を制御して前記電力として供給する給電制御部と、
前記給電制御部と前記給電部との間に挿入されたフィルタ回路と
をさらに具備する請求項１乃至５のいずれかに記載の給電装置。

【請求項7】

前記給電部は、共振回路を含み、
前記測定部は、前記共振回路のＱ値を測定する
請求項１乃至６のいずれかに記載の給電装置。

【請求項8】

供給された電力を磁界を介して受電する受電部と、予め設定された設定値を送信する送信部とを備える複数の受電装置と、
前記複数の受電装置のうち設置された給電対象の受電装置に磁界を介して前記電力を供給する給電部と、前記給電部のＱ値を測定して測定値を生成する測定部と、前記送信部から送信された前記給電対象の受電装置に設定された設定値を受信する受信部と、前記設定値と前記測定値とに基づいて異物を検知する異物検知部とを備える給電装置と
を具備し、
前記設定値は、異物がない状態で前記給電対象の受電装置を設置した場合に得られるＱ値に基づいて定まる値であり、
前記異物検知部は、前記測定値が前記設定値以下である場合には、前記磁界内に異物があると判断し、前記測定値が前記設定値より大きい場合には、前記磁界内に異物がないと判断する
給電システム。

【請求項9】

前記設定値は、前記給電対象の受電装置に含まれる導体の量に基づいて設定された値である請求項８記載の給電システム。

【請求項10】

前記給電部は、共振回路を含み、
前記測定部は、前記共振回路のＱ値を測定する
請求項８記載の給電システム。

【請求項11】

測定部が、複数の受電装置のうち設置された給電対象の受電装置に磁界を介して電力を供給する給電部のＱ値を測定して測定値を生成する測定手順と、
受信部が、前記給電対象の受電装置に設定された設定値を受信する受信手順と、
異物検知部が、前記設定値と前記測定値とに基づいて異物を検知する異物検知手順と
を具備し、
前記設定値は、異物がない状態で前記給電対象の受電装置を設置した場合に得られるＱ値に基づいて定まる値であり、
前記異物検知部は、前記測定値が前記設定値以下である場合には、前記磁界内に異物があると判断し、前記測定値が前記設定値より大きい場合には、前記磁界内に異物がないと判断する
給電装置の制御方法。

【請求項12】

前記設定値は、前記給電対象の受電装置に含まれる導体の量に基づいて設定された値である請求項１１記載の給電装置の制御方法。

【請求項13】

前記給電部は、共振回路を含み、
前記測定部は、前記測定手順において前記共振回路のＱ値を測定する
請求項１１記載の給電装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、給電装置、受電装置、給電システム、および、給電装置の制御方法に関する。詳しくは、磁界内の異物を検知する給電装置、受電装置、給電システム、および、給電装置の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ワイヤレスで電力を供給するシステムの検討が盛んに行われている。ワイヤレス給電を実現する方式としては大きく２つの方式が存在する。これらの方式の一方は既に広く知られている電磁誘導方式であり、この電磁誘導方式は、送電側と受電側の結合度が非常に高く、高効率で給電することができるという特徴を有する。他方は磁界共鳴方式であり、この磁界共鳴方式は、積極的に共振現象を利用することで給電元と給電先とで共有する磁束が少なくてもよいという特徴を有する。これらの２つの方式に共通した問題に異物の発熱による安全性の問題がある。これらの方式はいずれも磁界を用いて給電しているが、その磁界内に導体（金属など）の異物が混入することにより、異物に渦電流が流れて、異物が発熱するおそれがある。

【0003】

そこで、装置の電気特性値の変化を見て、異物の有無を検知する手法が提案されている。このような手法であれば、デザイン制約等を課す必要がなく、低コストで、異物の検知を行うことができる。具体的には、電気的特性値として送信電力と受信電力との電力差を測定し、その電力差の変化から異物を検出する給電システムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、電気的特性値として品質係数、いわゆるＱ値を測定して、測定したＱ値と閾値とを比較することにより異物を検知する給電システムが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−３０４２２号公報

【特許文献2】特許第５０７１５７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述の従来技術では、磁界内の異物を正確に検知することができないおそれがある。上述の給電システムにおいて、磁界内には、異物に含まれる導体の他、受電装置に含まれる導体も存在し、その受電装置内の導体の量によっても、Ｑ値などの電気特性値が変動してしまう。このため、電気特性値と比較する閾値は、受電装置内の導体の量も考慮して設定する必要がある。ところが、導体の量は受電装置の種類ごとに異なることが多いため、複数の種類の受電装置に対する給電を想定する場合には、適切な閾値を設定することが困難となる。したがって、給電システムは、電気特性値の変化から、磁界内の異物を正確に検知することができないおそれがある。

【0006】

本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、磁界内の異物を正確に検知することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、受電装置に磁界を介して電力を供給する給電部と、上記給電部の電気特性値を測定して測定値を生成する測定部と、上記受電装置に設定された設定値を受信する受信部と、上記設定値と上記設定値とに基づいて上記磁界内の異物を検知する異物検知部と具備する給電装置、および、その制御方法である。これにより、受電装置に設定された設定値と測定値とに基づいて磁界内の異物が検知されるという作用をもたらす。

【0008】

また、この第１の側面において、上記設定値は、上記受電装置に含まれる導体の量に基づいて設定された値であってもよい。これにより、受電装置に含まれる導体の量に基づいて設定された設定値と測定値とに基づいて磁界内の異物が検知されるという作用をもたらす。

【0009】

また、この第１の側面において、上記設定値は、上記異物の検知に用いられる閾値であり、上記異物検知部は、上記閾値と上記測定値とを比較して当該比較結果に基づいて上記異物を検知してもよい。これにより、閾値と測定値との比較結果に基づいて異物が検知されるという作用をもたらす。

【0010】

また、この第１の側面において、上記設定値は、上記磁界内に上記受電装置が配置されたことにより上記電気特性値が変化する変化量であってもよい。これにより、変化量と測定値とに基づいて異物が検知されるという作用をもたらす。

【0011】

また、この第１の側面において、上記設定値は、上記導体の表面積であってもよい。これにより、表面積と測定値とに基づいて異物が検知されるという作用をもたらす。

【0012】

また、この第１の側面において、上記給電部は、周波数の異なる複数の交流信号を順にテスト信号として上記磁界を介してさらに供給し、上記測定部は、上記複数のテスト信号のいずれかが供給されるたびに上記電気特性値を測定して当該測定した電気特性値の統計量を上記測定値として上記異物検知部に供給してもよい。これにより、複数のテスト信号のいずれかが供給されるたびに測定された電気特性値の統計量が測定値として供給されるという作用をもたらす。

【0013】

また、この第１の側面において、上記測定部は、周波数の異なる複数の交流信号を順にテスト信号として上記磁界を介して供給して当該テスト信号を供給するたびに測定した上記電気特性値の統計量を上記測定値として上記異物検知部に供給してもよい。これにより、複数のテスト信号を供給するたびに測定した電気特性値の統計量が測定値として供給されるという作用をもたらす。

【0014】

また、この第１の側面において、上記給電部は、上記磁界を介して上記電力を供給する給電コイルを含み、上記測定部は、上記給電コイルに接続された可変容量と、所定の周波数の交流信号を上記給電部に上記可変容量を介してテスト信号として供給する交流電源と、上記可変容量の容量を所定回数変更して上記テスト信号の周波数を変更する可変容量制御部と、上記容量が変更されるたびに上記電気特性値を測定して当該測定した電気特性値の統計量を上記測定値として上記異物検知部に供給する測定値供給部とを備えてもよい。これにより、容量が変更されるたびに測定した電気特性値の統計量が測定値として供給されるという作用をもたらす。

【0015】

また、この第１の側面において、交流電力の電力量を制御して上記電力として供給する給電制御部と、上記給電制御部と上記給電部との間に挿入されたフィルタ回路とをさらに具備してもよい。これにより、フィルタ回路を介して交流電力が供給されるという作用をもたらす。

【0016】

また、この第１の側面において、上記給電部は、共振回路を含み、上記測定部は、上記共振回路の品質係数を上記電気特性値として測定してもよい。これにより、共振回路の品質係数が電気特性値として測定されるという作用をもたらす。

【0017】

また、この第１の側面において、上記測定部は、上記給電部のインダクタンスを上記電気特性値として測定してもよい。これにより、共振回路のインダクタンスが電気特性値として測定されるという作用をもたらす。

【0018】

また、本技術の第２の側面は、給電装置から供給された電力を磁界を介して受電する受電部と、導体を含有する筐体と、予め設定された設定値を上記給電装置に送信する送信部とを具備する受電装置である。これにより、筐体に含有される導体の量に基づいて設定された設定値が給電装置に送信されるという作用をもたらす。

【0019】

また、本技術の第２の側面において、上記設定値は、上記受電装置に含まれる導体の量に基づいて設定された値であってもよい。これにより、受電装置に含まれる導体の量に基づいて設定された値が給電装置に送信されるという作用をもたらす。

【0020】

また、本技術の第２の側面において、筐体をさらに具備し、上記導体は、上記筐体に含有される導体であってもよい。これにより、筐体に含有される導体の量に基づいて設定された値が給電装置に送信されるという作用をもたらす。

【0021】

また、この第２の側面において、上記設定値は、上記給電装置における共振回路の品質係数と比較される閾値であってもよい。これにより、共振回路の品質係数と比較される閾値が給電装置に送信されるという作用をもたらす。

【0022】

また、本技術の第３の側面は、供給された電力を磁界を介して受電する受電部と、予め設定された設定値を送信する送信部とを備える受電装置と、上記受電装置に磁界を介して上記電力を供給する給電部と、上記給電部の電気特性値を測定して測定値を生成する測定部と、上記送信部から送信された設定値を受信する受信部と、上記設定値と上記測定値とに基づいて上記異物を検知する異物検知部とを備える給電装置とを具備する給電システムである。これにより、筐体に含有される導体の量に基づいて設定された設定値と測定値とに基づいて磁界内の異物が検知されるという作用をもたらす。

【0023】

また、本技術の第３の側面において、上記設定値は、上記受電装置に含まれる導体の量に基づいて設定された値であってもよい。これにより、受電装置に含まれる導体の量に基づいて設定された値が給電装置に送信されるという作用をもたらす。

【0024】

また、この第３の側面において、上記給電部は、共振回路を含み、上記測定部は、上記共振回路の品質係数を上記電気特性値として測定してもよい。これにより、共振回路の品質係数が電気特性値として測定されるという作用をもたらす。

【発明の効果】

【0025】

本技術によれば、磁界内の異物を正確に検知することができるという優れた効果を奏し得る。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】第１の実施の形態における非接触給電システムの斜視図の一例である。

【図2】第１の実施の形態における給電装置の一構成例を示すブロック図である。

【図3】第１の実施の形態におけるＱ値と異物金属サイズとの関係の一例を示すグラフである。

【図4】第１の実施の形態における給電制御部の一構成例を示すブロック図である。

【図5】第１の実施の形態における測定部の一構成例を示すブロック図である。

【図6】第１の実施の形態におけるＱ値と交流周波数との関係の一例を示すグラフである。

【図7】第１の実施の形態におけるテスト信号の周波数と信号レベルの変化の一例を示す図である。

【図8】第１の実施の形態における受電装置の一構成例を示すブロック図である。

【図9】第１の実施の形態における給電装置の動作の一例を示すフローチャートである。

【図10】第１の実施の形態におけるＱ値測定処理の一例を示すフローチャートである。

【図11】第１の実施の形態における受電装置の動作の一例を示すフローチャートである。

【図12】第１の実施の形態の変形例における異物検知部の一構成例を示すブロック図である。

【図13】第１の実施の形態の変形例における閾値テーブルの一例を示す図である。

【図14】第２の実施の形態における給電装置の一構成例を示すブロック図である。

【図15】第２の実施の形態における測定部の一構成例を示すブロック図である。

【図16】第３の実施の形態における給電装置の一構成例を示すブロック図である。

【図17】第３の実施の形態におけるフィルタ回路の一構成例を示すブロック図である。

【図18】第３の実施の形態における測定部の一構成例を示すブロック図である。

【図19】第３の実施の形態におけるＱ値測定処理の一例を示すフローチャートである。

【図20】第３の実施の形態の変形例における給電装置の一構成例を示すブロック図である。

【図21】第３の実施の形態の変形例におけるフィルタ回路の一構成例を示すブロック図である。

【図22】第３の実施の形態の変形例における測定部の一構成例を示すブロック図である。

【図23】第４の実施の形態における異物検知部の一構成例を示すブロック図である。

【図24】第４の実施の形態における受電装置ごとのＱ値の低下量の一例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（閾値を受信してＱ値の測定値と比較する例）
２．第２の実施の形態（可変容量を制御してＱ値を測定し、閾値と比較する例）
３．第３の実施の形態（閾値を受信してＱ値の測定値と比較し、フィルタ回路を介して給電する例）
４．第４の実施の形態（Ｑ値の低下量を受信して閾値を求め、Ｑ値の測定値と比較する例）

【0028】

＜１．第１の実施の形態＞
［非接触給電システムの構成例］
図１は、第１の実施の形態における非接触給電システムの一構成例を示す斜視図である。この非接触給電システムは、磁界を介して電気的に非接触で電力を供給するためのシステムである。非接触給電システムは、給電装置１００と、受電装置４００および４０１とを備える。なお、受電装置の個数は２つに限定されず、１つまたは３つ以上であってもよい。

【0029】

給電装置１００は、受電装置４００および４０１に対して、磁界を介して電気的に非接触で電力を供給するものである。このような非接触給電により、ユーザは、ＡＣ（Alternating Current）アダプタ等への端子接続を行わなくとも、給電装置１００に受電装置４０１や４０１を置くなどの容易な操作で充電を行うことができる。このような充電方式は、ユーザの負担を軽減させる。

【0030】

給電装置１００は、例えば、一定面積の平面を備える形状に形成される。この平面（以下、「給電面」と称する。）の下部や表面には、磁界を発生する給電コイルが配置される。給電面の平面は、受電装置４００および４０１などの受電装置を複数置くことができるように、それらの装置の受電面の面積より十分に大きいことが望ましい。ここで、受電面は、磁界を介して供給された電源を受電する受電コイルが下部や表面に配置された平面である。給電面上に、複数の受電装置を置くことにより、非接触給電システムは、これらの装置を同時または順に充電することができる。

【0031】

なお、給電面の面積を受電面の面積より大きくする構成としているが、この構成に限定されない。それらの面積が同程度であってもよいし、給電面の面積の方が受電面より小さくてもよい。また、受電装置４００を近接させるだけでも充電することができるため、給電装置１００の形状は、平面を備える形状に限定されない。例えば、給電装置１００は、卓上ホルダやクレードルといったスタンド型の形状であってもよい。

【0032】

給電装置１００は、電源が投入されると受電装置４００が給電装置１００の給電面に配置されたか否かを検知する。受電装置４００が置かれたか否かは、給電面の抵抗値や重量の変化などから検知される。

【0033】

給電装置１００が置かれると、給電装置１００は、受電装置４００に対して、データを送受信するのに必要な最小限の電力量Ｗ１を給電する。そして、受電装置４００および４０１から、設定値を示すデータを受信し、その設定値に基づいて磁界内の異物の有無を検知する。設定値の内容については後述する。磁界内に異物がない場合には、給電装置１００は、受電装置４００に対して、電力量Ｗ１より大きい電力量Ｗ２の給電を開始する。この電力量Ｗ２は、受電装置４００が二次電池の充電を行うのに十分な電力量に設定される。この電力量Ｗ２を給電することを以下、「本給電」と称する。一方、異物がある場合には、給電装置１００は、受電装置４００に対する給電を停止する。これにより、異物の発熱が防止される。

【0034】

ここで、異物が検知される磁界の範囲は、例えば、給電側と受電側との間の電力伝送効率が、所定値より高くなる範囲である。

【0035】

なお、給電装置１００は、受電装置４００が給電面に配置されたときに、異物の検知を行う構成としているが、この構成に限定されない。例えば、給電装置１００に電源が投入されたときや、給電を開始するための操作（スイッチの押下など）が行われたときに、異物の検知を行う構成であってもよい。また、給電装置１００は、給電を要求するコマンドを受電装置４００から受信したときに異物の検知を行う構成としてもよい。あるいは、給電装置１００は、一定時間ごとに異物の検知を行ってもよい。

【0036】

受電装置４００は、給電装置１００から磁界を介して供給された電力を受電するものである。例えば、携帯電話端末や電子スチルカメラなどの電子機器が、受電装置４００として用いられる。この受電装置４００は、電力量Ｗ１を受電すると、設定値を示すデータを給電装置１００へ送信する。そして、電力量Ｗ２を受電すると、受電装置４００は、その電力量Ｗ２を使用して二次電池の充電などを行う。受電装置４０１の構成は、受電装置４００と同様である。なお、受電装置４００や４０１は、電気自動車など、電子機器以外の機器であってもよい。

【0037】

［給電装置の構成例］
図２は、第１の実施の形態における給電装置１００の一構成例を示すブロック図である。この給電装置１００は、共振回路１１０、給電制御部１２０、通信部１３０、測定部１４０および異物検知部１６０を備える。

【0038】

共振回路１１０は、コンデンサ１１１および給電コイル１１２を備える。給電コイル１１２の一端は、信号線１１７を介して給電制御部１２０および通信部１３０に接続され、他端はコンデンサ１１１に接続される。また、コンデンサ１１１の一端は、給電コイル１１２に接続されるとともに、信号線１１９を介して測定部１４０にも接続される。コンデンサ１１１の他端は信号線１１６を介して給電制御部１２０に接続されるとともに、信号線１１８を介して測定部１４０にも接続される。

【0039】

給電コイル１１２は、給電制御部１２０から交流電力を受け取り、アンペールの法則に従って磁界を発生するものである。この磁界を介して受電装置４００に交流電力が供給される。

【0040】

給電コイル１１２は、例えば、導電性の線材を巻くことにより形成され、それぞれの巻き数は、任意である。なお、給電コイル１１２は、導電性の線材を巻く方法以外の方法により形成してもよい。例えば、プリント配線板やフレキシブルプリント基板などに導電性のパターンにより形成してもよい。このようなコイルは、パターンコイルやパターンループと呼ばれる。パターンコイルは、導電性材料を基板に印刷ないし蒸着したものや導電性の板金やシート等を加工することによっても形成することができる。受電側のコイルについても同様である。

【0041】

コンデンサ１１１は、電気エネルギーを蓄積または放出する素子である。コンデンサ１１１の容量値は、共振回路１１０の共振周波数ｆ１が、受電側の共振周波数ｆ２と略一致するように、もしくは共振周波数ｆ２の近傍の周波数となるように設定される。

【0042】

なお、共振回路１１０は、特許請求の範囲に記載の給電部の一例である。また、給電装置１００は、共振回路１１０を１つ備える構成としているが、共振回路１１０を複数備える構成としてもよい。

【0043】

給電制御部１２０は、共振回路１１０に交流電力を供給するとともに、その電力量を制御するものである。受電装置４００が給電面に置かれると、給電制御部１２０は、信号線１１６および１１７を介して交流信号を一定期間の間、テスト信号として送信する。このテスト信号はＱ値を測定するための信号であり、テスト信号により供給される電力量は、電力量Ｗ１より低いものとする。

【0044】

テスト信号の送信が終了すると、給電制御部１２０は、電力量Ｗ１の電力を共振回路１１０に供給する。

【0045】

そして、給電制御部１２０は、異物検知部１６０から、異物の検知結果を受け取り、異物がない場合には本給電を行う。すなわち、給電制御部１２０は、電力量Ｗ２の電力を共振回路１１０に供給する。一方、異物がある場合には、給電制御部１２０は、共振回路１１０への給電を停止する。

【0046】

通信部１３０は、受電装置４００との間でデータを送受信するものである。通信部１３０は、例えば、給電コイル１１２を介して、負荷変調方式により交流信号に重畳されたデータを受電装置４００との間で送受信する。受電装置４００から受信する受信データには、設定値として閾値を示すデータが含まれる。この閾値は、受電装置４００に加えて、異物が磁界内にあるときにおける、共振回路１１０のＱ値である。受電装置４００の種類により導体の量は異なるため、閾値は、その量に基づいて予め受電装置４００において設定される。Ｑ値の定義や測定方法については、後述する。通信部１３０は、受信した閾値を異物検知部１６０に供給する。

【0047】

なお、通信部１３０は、特許請求の範囲に記載の受信部の一例である。また、通信部１３０は、給電コイル１１２を介してデータを送受信する構成としているが、この構成に限定されない。例えば、給電装置１００が給電コイル１１２と別に、通信を行うための通信コイルやアンテナを備え、通信部１３０は、その通信コイル等を介してデータを送受信してもよい。

【0048】

また、通信部１３０は、閾値を示すデータの送信を要求する送信要求コマンドを受電装置４００に送信してもよい。この場合、受電装置４００は、送信要求コマンドにより要求されたデータを送信し、通信部１３０が、そのデータを受信する。

【0049】

また、通信部１３０は、充電完了の通知や給電を要求するコマンドなどを受信してもよい。充電完了の通知を受信した場合、給電装置１００は給電を停止する。また、通信部１３０は、異物の検知結果を受電装置４００に送信してもよい。異物がある旨を示す検知結果を受信した受電装置４００は、二次電池への充電の停止や、その受電装置内の負荷への給電の停止などを行う。

【0050】

また、通信部１３０は、設定値として閾値を受信しているが、設定値は、受電装置４００に含まれる導体の量に基づいて予め設定された値であればよく、閾値に限定されない。例えば、第２の実施の形態において後述するように、通信部１３０は、受電装置４００内の導体の面積や体積を設定値として受信してもよい。ここで、設定値は、例えば、受電装置４００の筐体に含有される導体の量に基づいて設定される。ただし、この構成に限定されず、例えば、設定値は、受電装置４００の内部の回路や部品などに用いられる導体の量に基づいて設定された値であってもよい。また、設定値は、筐体、回路や部品等、受電装置４００全体に含まれる導体の量に基づいて設定された値であってもよい。

【0051】

測定部１４０は、共振回路１１０の品質係数、いわゆるＱ値を測定するものである。ここで、Ｑ値は、非接触給電システムにおける給電（１次）側と受電（２次）側とのコイル間の電力伝送効率（コイル間効率）に関連する電気特性値である。

【0052】

このコイル間効率の理論最大値Ｅ_ｍａｘは、次の式により表される。

【数1】

上式においてＳは、次の式により表される。

【数2】

【0053】

上式においてＱ_totalは、非接触給電システム全体のＱ値である。また、ｋは、１次側のコイルと２次側のコイルとの電磁結合の度合いを示す結合係数であり、１次側および２次側のそれぞれのコイルの位置関係などにより変動する。Ｑ_１は、１次側のＱ値（すなわち、共振回路１１０のＱ値）であり、Ｑ_２は２次側のＱ値である。式１および式２より、コイル間効率Ｅ_ｍａｘは、結合係数ｋと、１次側および２次側のそれぞれのＱ値とから、理論的に一意に求められる。また、式１および式２は、結合係数ｋ、Ｑ_１およびＱ_２のそれぞれの値が大きいほど、コイル間効率Ｅ_ｍａｘは高くなることを示す。このため、結合係数ｋが低くても、給電側のＱ_１や受電側のＱ_２が高ければ、高効率での電力伝送を行うことができる。

【0054】

また、Ｑ_１は、給電装置１００が供給する磁界内に、金属片などの異物があると変動する。これは、磁界内の磁力線が金属片を通過して金属片に渦電流が発生するためである。この渦電流の発生により、等価回路上は、金属片と給電コイル１１２とが電磁的に結合して、給電コイル１１２に抵抗負荷がついたように見える。このため、給電コイル１１２を含む共振回路１１０のＱ値（Ｑ_１）は低下する。したがって、共振回路１１０のＱ値から、給電装置１００は、異物の有無を検知することができる。

【0055】

測定部１４０は、共振回路１１０のＱ値を測定するものである。測定部１４０は、テスト信号が送信されている間において、共振回路１１０のＱ値を測定する。具体的には、測定部１４０は、コンデンサ１１１の両端のうち給電制御部１２０側の電圧Ｖ１と、コンデンサ１１１の両端のうち給電コイル１１２側の電圧Ｖ２とを測定する。Ｖ１およびＶ２の単位は、例えば、ボルト（Ｖ）である。そして、測定部１４０は、Ｖ１およびＶ２から、次の式を使用して共振回路１１０のＱ値（Ｑ_１）を求める。測定部１４０は、測定したＱ値を測定値として異物検知部１６０に供給する。
Ｑ_１＝Ｖ２／Ｖ１＝２πｆＬ／ｒｓ ・・・式３

【0056】

上式において、ｆは、給電コイル１１２に供給される交流信号（テスト信号など）の周波数を示し、単位は例えばヘルツ（Ｈｚ）である。ｒｓは、周波数ｆにおける実効抵抗値を示し、単位は例えば、オーム（Ω）である。Ｌは、共振回路１１０のインダクタンスであり、単位は例えばヘンリー（Ｈ）である。

【0057】

前述したように、給電コイル１１２の発生する磁界内に異物があると、実効抵抗値ｒｓが増加する。実効抵抗値ｒｓが増加すると、式３よりＱ_１が低下する。すなわち、異物が磁界内にあると、Ｑ_１が低下する。

【0058】

異物検知部１６０は、閾値とＱ値の測定値とから、磁界内の異物を検知するものである。異物検知部１６０は、その閾値と測定値とを比較し、測定値が閾値以下である場合には異物があると判断し、そうでない場合には異物がないと判断する。異物検知部１６０は、検知結果を給電制御部１２０に供給する。

【0059】

なお、異物検知部１６０は、閾値とＱ値とを直接比較しているが、この構成に限定されない。閾値は、予め受電装置４００に設定された値であるが、製品ばらつきや、コイルの位置ずれなどの原因により、設定時の閾値が適切な閾値からずれてしまうおそれがある。そこで、異物検知部１６０は、受信した閾値を、それより少し低い値に調整してから測定値と比較してもよい。閾値の調整は、閾値から所定値を減算したり、１未満の所定の係数を閾値に乗算したりすることにより行われる。

【0060】

また、異物検知部１６０は、閾値とＱ値との比較結果から異物を検知しているが、この構成に限定されない。異物検知部１６０は、共振回路１１０におけるＱ値以外の電気特性値と、閾値とを比較して、その比較結果から異物を検知してもよい。例えば、測定部１４０がＱ値の代わりに共振回路１１０のインダクタンスを測定し、異物検知部１６０が、そのインダクタンスと閾値との比較結果から異物を検知してもよい。異物の材質によっては、インダクタンスの変化の方が、Ｑ値の変化よりも大きいこともあるため、異物検知部１６０は、インダクタンスと閾値との比較から、そのような異物を検知することができる。

【0061】

また、測定部１４０がＱ値の代わりに共振回路１１０の共振周波数を測定し、異物検知部１６０が、その測定値と閾値との比較結果から異物を検知してもよい。

【0062】

図３は、第１の実施の形態におけるＱ値と異物金属サイズとの関係を示すグラフの一例である。同図の縦軸は、磁界内に異物金属が置かれた場合における給電装置１００における給電コイル１１２のＱ値であり、横軸は、異物金属のサイズである。

【0063】

ここで、異物金属として、例えば、上面および底面が正方形である６面体の鉄の試料が用いられる。異物金属の底面から上面までの距離（厚さ）は、例えば、１ミリメートル（ｍｍ）である。上面および底面の一辺の長さが、図３の横軸における異物金属のサイズを示す。

【0064】

また、丸印は、受電装置Ａを磁界内に設置した場合において測定した、異物金属サイズごとのＱ値の測定値をプロットしたものである。四角印は、受電装置Ｂを磁界内に設置した場合において測定した各測定値をプロットしたものである。三角印は、受電装置Ｃを磁界内に設置した場合において測定した各測定値をプロットしたものである。バツ印は、受電装置Ｄを磁界内に設置した場合において測定した各測定値をプロットしたものである。これらの受電装置Ａ、Ｂ、ＣおよびＤの筐体の表面における導体の面積は、Ａの面積が最も小さく、Ｂが２番目に小さく、Ｃが３番目に小さく、Ｄが最も大きいものとする。

【0065】

なお、異物や受電装置の配置された位置によってもＱ値は変動するが、それらの位置は、各測定において同一であるものとする。また、この他、Ｑ値を変動させうる各種の測定条件は、各測定において、同じであるものとする。

【0066】

図３に例示するように、異物がない状態、すなわち異物金属サイズが０ミリメートルのときのＱ値が受電装置の種類によって大きく異なっている。受電装置Ａであれば、このときのＱ値は８０以上であるが、受電装置ＤのＱ値は４０以下である。このように同じ条件でＱ値が異なるのは、受電装置のそれぞれに含まれる導体の量が異なるためである。例えば、スマートフォンのようなモバイル機器は、筐体も含め、かなりの部分に金属などの導体が使用されることがある。磁界内の磁力線がそれらの導体を通過することを、完全に防止することは困難である。このような受電装置内の導体を磁力線が通過すると、電磁誘導効果により渦電流が流れてしまう。このメカニズムは、異物が発熱するメカニズムと全く同様であるため、受電装置内の導体に渦電流が流れたのか、金属異物が混入して渦電流が流れたのかを、給電側から判断するのは非常に難しい。

【0067】

このような背景により、異物の有無を判断する閾値は、受電装置に含まれる導体の量に基づいて設定する必要がある。仮に、閾値を各受電装置について同じにすると、異物を正確に検知することができないおそれがある。例えば、異物がないときの受電装置ＣのＱ値は５５くらいなので、検知対象サイズ５ミリメートルに対応する閾値を仮に４５に決定したとする。一方、受電装置Ａについての測定結果において、４５の閾値に対応する異物金属サイズは１２ミリメートルである。このため、受電装置Ｃについての閾値を受電装置Ａに適用すると、受電装置Ａを充電する際に、１２ミリメートルより大きな異物しか検知できなくなってしまう。

【0068】

そこで、受電装置Ａ、Ｂ、ＣおよびＤのそれぞれについて、異なる閾値が設定される。例えば、検知対象サイズＳ１を５ミリメートル（ｍｍ）程度とし、受電装置Ａ、ＢおよびＣを設置した場合のＳ１に対応するＱ値が閾値Ｔｈ_Ａ、Ｔｈ_ＢおよびＴｈ_Ｃとして設定される。しかし、受電装置Ｄを設置した場合において検知対象サイズＳ１に対応するＱ値は、異物がない場合におけるＱ値とほとんど変わらない。このため、受電装置Ｄについては、例外的にＳ１より大きいＳ２が検知対象サイズとされ、そのＳ２に対応するＱ値が閾値Ｔｈ_Ｄとして設定される。

【0069】

なお、検知対象サイズに対応するＱ値を閾値として設定しているが、異物を検知することができる閾値を、受電装置内の導体の量に基づいて設定することができるのであれば、この設定方法に限定されない。例えば、異物がない状態で受電装置を設置した場合のＱ値を求め、そのＱ値から所定値を減算した値を閾値として設定してもよい。あるいは、異物がない状態で受電装置を設置した場合のＱ値に、１未満の所定の係数を乗算した値を閾値として設定してもよい。

【0070】

受電装置４００は、その装置内の導体の面積に応じて、図３に例示するように、予め設定された閾値を記憶しておき、その設定値を示すデータを給電装置１００に送信する。

【0071】

［給電制御部の構成例］
図４は、第１の実施の形態における給電制御部１２０の一構成例を示すブロック図である。この給電制御部１２０は、スイッチング制御部１２１およびスイッチ部１２２を備える。スイッチ部１２２は、トランジスタ１２３、１２４、１２５および１２６を備える。

【0072】

スイッチング制御部１２１は、スイッチ部１２２のスイッチング動作を制御するものである。スイッチング制御部１２１は、給電装置１００の電源が投入されると、スイッチ部１２２に制御信号を供給して、一定のスイッチング周波数でスイッチ部１２２のスイッチング動作を開始させる。このスイッチング動作において、トランジスタ１２３および１２４の組と、トランジスタ１２５および１２６の組との一方の組がオン状態に制御され、他方の組がオフ状態に制御される。オン状態に制御する組は、スイッチング周波数に対応する周期で変更される。これにより、トランジスタ１２３および１２４と、トランジスタ１２５および１２６とが交互にオンオフする。

【0073】

スイッチング制御部１２１は、まず、スイッチング周波数をｎ（ｎは２以上の整数）個の異なる周波数に、一定間隔で順に制御して共振周波数を探索する。これにより、周波数の異なる複数のテスト信号が順に生成されて給電制御部１２０から出力される。このように、周波数を一定間隔で順に変更する制御は周波数スイープと呼ばれる。

【0074】

ここで、共振周波数は、給電装置１００内の部品品質のばらつき、給電コイルおよび受電コイルの位置関係、給電コイルや受電コイルと筐体に含有される金属との間の位置関係のばらつき、異物の位置やサイズなどにより変動する。そこで、異物がなく、各種の位置関係にずれがないなどの理想的な状態における共振周波数を設計値として、その設計値を含む一定の範囲の周波数帯域内で周波数スイープを行って、実際の共振周波数を探索する必要がある。

【0075】

例えば、設計値が１００キロヘルツ（ｋＨｚ）である場合、８８乃至１０５キロヘルツの帯域において、４００ヘルツのステップで４２個の周波数について、周波数スイープが行われる。これらの周波数のうち、共振回路１１０のＱ値が最も高い周波数が共振周波数として取得される。

【0076】

また、周波数スイープにおいて周波数を変えると、過渡応答により、テスト信号の振幅が一定レベルになるのにある程度の時間がかかる。このため、測定部１４０においては、周波数が変更されてから、振幅が一定レベルになるまでの一定時間が経過したときに、測定が開始される。

【0077】

スイッチング制御部１２１は、周波数スイープを行った後に、共振周波数によりスイッチ部１２２に給電量Ｗ１の電力を供給させる。給電量は、例えば、スイッチ部１２２に供給する制御信号の電圧により制御される。

【0078】

給電量Ｗ１の電力を供給した後に、スイッチング制御部１２１は異物の検知結果を異物検知部１６０から受け取り、異物があった場合にはスイッチ部１２２のスイッチング動作を停止させる。これにより、給電が停止する。一方、異物がない場合には、スイッチング制御部１２１は、共振周波数によりスイッチ部１２２をスイッチング動作させて、給電量Ｗ２の電力により本給電を行わせる。

【0079】

トランジスタ１２３、１２４、１２５および１２６は、スイッチング制御部１２１の制御に従ってオン状態またはオフ状態に遷移するスイッチング素子である。トランジスタ１２３、１２４、１２５および１２６として、例えば、ＭＯＳトランジスタが用いられる。トランジスタ１２３および１２４のゲートは、スイッチング制御部１２１に接続され、ソースは接地端子に接続され、ドレインはコンデンサ１１１に接続される。トランジスタ１２５および１２６のゲートは、スイッチング制御部１２１に接続され、ソースは接地端子に接続され、ドレインは給電コイル１１２に接続される。図４において、スイッチング制御部１２１と、スイッチ部１２２内の各トランジスタとの間を接続する信号線は省略されている。

【0080】

図５は、第１の実施の形態における測定部１４０の一構成例を示すブロック図である。この測定部１４０は、バッファ回路１４１および１４２と、整流部１４３および１４４と、Ａ／Ｄ変換部１４５と、Ｑ値取得部１４６とを備える。

【0081】

バッファ回路１４１は、共振回路１１０から信号線１１８を介して受け取ったテスト信号の電圧を一定の比率で分圧して整流部１４３に供給するものである。バッファ回路１４２は、共振回路１１０から信号線１１９を介して受け取ったテスト信号の電圧を一定の比率で分圧して整流部１４４に供給するものである。例えば、アッテネータなどが、バッファ回路１４１および１４２として用いられる。

【0082】

整流部１４３および１４４は、交流のテスト信号を直流信号に整流するものである。これらの整流部１４３および１４４は、整流した直流信号をＡ／Ｄ変換部１４５に供給する。

【0083】

Ａ／Ｄ変換部１４５は、アナログの直流信号をデジタル信号に変換してＱ値取得部１４６に供給するものである。

【0084】

Ｑ値取得部１４６は、直流信号の電圧からＱ値を求めるものである。Ｑ値取得部１４６は、整流部１４３からの直流信号の電圧を電圧Ｖ１とし、整流部１４４からの直流信号の電圧を電圧Ｖ２として、式３を使用してＱ値を算出してメモリ（不図示）などに保持する。Ｑ値取得部１４６は、テスト信号の周波数が変更されるたびに、Ｑ値を算出する。例えば、ｎ個の周波数について周波数スイープが行われると、ｎ個のＱ値が算出される。

【0085】

ただし、前述したように、過渡応答によって、周波数を変更してから一定期間の間は振幅が一定レベルにならない。このため、この一定期間を経過してから次に周波数が変更されるまでの測定期間においてＱ値取得部１４６は、Ｑ値の算出を行う。

【0086】

Ｑ値取得部１４６は、ｎ個のＱ値を算出すると、それらのＱ値のうち最大値を選択し、その最大値を測定値として異物検知部１６０に供給する。

【0087】

なお、測定部１４０は、整流した直流信号の電圧を測定してＱ値を求めているが、整流前の交流信号の振幅を測定してＱ値を求めてもよい。

【0088】

図６は、第１の実施の形態におけるＱ値と交流周波数との関係の一例を示すグラフである。同図の縦軸は、給電（１次）側のＱ値であり、横軸は、テスト信号の交流周波数である。同図に示すように、給電装置１００は、ｎ個の交流周波数のそれぞれについて、周波数スイープを行い、Ｑ値をｎ回測定する。Ｑ値は、交流周波数が、共振周波数ｆｐに略一致するときに最大となる。給電装置１００は、この共振周波数ｆｐのときの測定値Ｑｐと、閾値とを比較し、その比較結果から異物を検知する。

【0089】

図７は、第１の実施の形態におけるテスト信号の周波数と信号レベルの変化の一例を示す図である。同図において縦軸は、テスト信号の信号レベルであり、横軸は時間を示す。同図に示すように、テスト信号の周波数は、一定時間ごとに変更される。そして、ある周波数に制御されてから、例えば、Ｘミリ秒（ｍｓ）が経過すると、テスト信号の振幅が一定レベルになる。このＸミリ秒（ｍｓ）が経過したときから、さらにＹミリ秒（ｍｓ）が経過するまでの測定期間内において、給電装置１００は、Ｑ値を測定する。そして、測定期間が経過すると、テスト信号の周波数は、次の周波数に制御される。

【0090】

［受電装置の構成例］
図８は、第１の実施の形態における受電装置４００の一構成例を示すブロック図である。この受電装置４００は、共振回路４１０、充電制御部４２０、通信部４３０、記憶部４４０および二次電池４５０を備える。

【0091】

共振回路４１０は、給電装置１００から供給された電力を磁界を介して受電するものである。この共振回路４１０は、コンデンサ４１１および受電コイル４１２を備える。受電コイル４１２の一端は、充電制御部４２０および通信部４３０に接続され、他端はコンデンサ４１１に接続される。また、コンデンサ４１１の一端は、受電コイル４１２に接続され、他端は充電制御部４２０に接続される。

【0092】

受電コイル４１２は、給電装置１００から供給された電力を磁界を介して受電するものである。この受電コイル４１２は、給電装置１００から磁界が供給されると、電磁誘導の法則に従って、その磁界の磁束の変化に応じた誘導電圧を発生する。

【0093】

コンデンサ４１１は、電気エネルギーを蓄積または放出する素子である。コンデンサ４１１の容量値は、共振回路４１０の共振周波数ｆ２が、給電側の共振周波数ｆ１と略一致するように、もしくは共振周波数ｆ１の近傍の周波数となるように設定される。

【0094】

なお、共振回路４１０は、特許請求の範囲に記載の受電部の一例である。また、受電装置４００は、共振回路４１０を１つ備える構成としているが、共振回路４１０を複数備える構成としてもよい。

【0095】

充電制御部４２０は、二次電池４５０を充電するものである。充電制御部４２０は、共振回路４１０を介して受電した交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を使用して二次電池４５０を充電する。また、充電制御部４２０は、二次電池４５０の充電中において、その充電電力の一部を、通話機能や表示機能などの各種の機能を有する負荷回路（不図示）に供給する。

【0096】

通信部４３０は、給電装置１００との間でデータを送受信するものである。通信部４３０は、例えば、受電コイル４１２を介して、負荷変調方式などにより交流信号に重畳したデータを受電装置４００との間で送受信する。共振回路４１０を介して電力量Ｗ１を受電すると通信部４３０は、記憶部４４０から閾値を読み出し、その閾値を示すデータを交流信号に重畳して給電装置１００に送信する。

【0097】

なお、通信部４３０は、特許請求の範囲に記載の送信部の一例である。また、通信部４３０は、受電コイル４１２を介してデータを送受信する構成としているが、この構成に限定されない。例えば、受電装置４００が受電コイル４１２と別に、通信を行うための通信コイルやアンテナを備え、通信部４３０は、その通信コイル等を介してデータを送受信してもよい。

【0098】

また、通信部４３０は、閾値を示すデータの送信を要求する送信要求コマンドを給電装置１００から受信してもよい。この場合、通信部４３０は、送信要求コマンドにより要求されたデータを送信する。

【0099】

また、通信部４３０は、充電完了の通知や給電を要求するコマンドなどを送信してもよい。また、通信部１３０は、異物の検知結果を受電装置４００から受信してもよい。

【0100】

記憶部４４０は、閾値を記憶するものである。二次電池４５０は、充電制御部４２０により充電された電力を蓄えるものである。例えば、リチウムイオン電池などが二次電池４５０として用いられる。

【0101】

［給電装置の動作例］
図９は、第１の実施の形態における給電装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。この動作は、例えば、受電装置４００が給電面に設置されたことを給電装置１００が検知したときに開始する。

【0102】

給電装置１００は、まず、Ｑ値を測定するＱ値測定処理を実行する（ステップＳ９１０）。そして、給電装置１００は、受電装置４００が通信可能な最小限の電力量Ｗ１を磁界を介して給電する（ステップＳ９０１）。

【0103】

そして、給電装置１００は、受電装置４００から、閾値を示すデータを受信する（ステップＳ９０２）。給電装置１００は、測定したＱ値と閾値とを比較し、Ｑ値が閾値より高い（すなわち、異物がない）か否かを判断する（ステップＳ９０３）。

【0104】

Ｑ値が閾値より高い場合には（ステップＳ９０３：Ｙｅｓ）、給電装置１００は、電力量Ｗ１より高い電力量Ｗ２の電力を給電する（ステップＳ９０４）。一方、Ｑ値が閾値以下である場合には（ステップＳ９０３：Ｎｏ）、給電装置１００は、給電を停止する（ステップＳ９０５）。ステップＳ９０４またはＳ９０５の後、給電装置１００は動作を停止する。

【0105】

図１０は、第１の実施の形態におけるＱ値測定処理の一例を示すフローチャートである。給電装置１００は、テスト信号を供給し、供給開始から一定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ９１３）。一定時間が経過していなければ（ステップＳ９１３：Ｎｏ）、給電装置１００は、ステップＳ９１３に戻る。

【0106】

一定時間が経過したのであれば（ステップＳ９１３：Ｙｅｓ）、給電装置１００は、電圧Ｖ１およびＶ２を測定する（ステップＳ９１４）。そして、給電装置１００は、それらの電圧から、式３を使用してＱ値を算出する（ステップＳ９１５）。給電装置１００は、測定回数がｎ回に達したか否かを判断する（ステップＳ９１６）。

【0107】

測定回数がｎ回未満である場合（ステップＳ９１６：Ｎｏ）、給電装置１００は、テスト信号の交流周波数を変更し（ステップＳ９１７）、ステップＳ９１３に戻る。一方、測定回数がｎ回に達した場合（ステップＳ９１６：Ｙｅｓ）、給電装置１００は、ｎ個のＱ値の中から最大値を選択して、最終的な測定値とする（ステップＳ９１８）。ステップＳ９１８の後、給電装置１００は、Ｑ値測定処理を終了する。

【0108】

［受電装置の動作例］
図１１は、第１の実施の形態における受電装置４００の動作の一例を示すフローチャートである。この動作は、例えば、電力量Ｗ１の電力を受電装置４００が受電したときに開始する。

【0109】

受電装置４００は、閾値を示すデータを給電装置１００に送信する（ステップＳ９５１）。そして、受電装置４００は、電力量Ｗ２の電力を受電したか否かを判断する（ステップＳ９５２）。電力量Ｗ２の電力を受電していなければ（ステップＳ９５２：Ｎｏ）、受電装置４００は、ステップＳ９５２に戻る。

【0110】

電力量Ｗ２の電力を受電したのであれば（ステップＳ９５２：Ｙｅｓ）、受電装置４００は、その電力を使用して二次電池の充電などを行う（ステップＳ９５３）。ステップＳ９５３の後、受電装置４００は動作を終了する。

【0111】

このように、本技術の第１の実施の形態によれば、給電装置１００は、受電装置内の導体の量に基づいて設定された閾値を受信してＱ値の測定値と比較するため、様々な受電装置を使用するシステムにおいて磁界内の異物を正確に検知することができる。

【0112】

［変形例］
第１の実施の形態では、給電装置１００は、設定値として、Ｑ値の閾値を受信していたが、受電装置内の導体の量に基づいて設定された値であれば、閾値以外の値を設定値として受信してもよい。例えば、給電装置１００は、受電装置４００の筐体の表面に占める導体の表面積を設定値として受信することもできる。第１の実施の形態の変形例の給電装置１００は、受電装置４００における導体の表面積を設定値として受信する点において第１の実施の形態と異なる。

【0113】

図１２は、第１の実施の形態の変形例における異物検知部１６０の一構成例を示すブロック図である。この異物検知部１６０は、閾値テーブル１６１、閾値取得部１６２および比較部１６３を備える。

【0114】

閾値テーブル１６１は、受電装置の導体の表面積がとりうる複数の範囲のそれぞれについて、閾値を対応付けたテーブルである。閾値取得部１６２は、受電装置４００の導体の面積を通信部１３０から受け取り、その面積に対応する閾値を閾値テーブル１６１から読み出すものである。閾値取得部１６２は、取得した閾値を比較部１６３に供給する。比較部１６３は、取得された閾値と、Ｑ値の測定値とを比較して、比較結果から異物を検知するものである。比較部１６３は、検知結果を給電制御部１２０に供給する。

【0115】

なお、閾値取得部１６２は、閾値テーブル１６１から閾値を読み出しているが、この構成に限定されない。閾値取得部１６２は、例えば、面積と閾値との関係を示す関係式を使用して、面積から閾値を算出することにより、閾値を取得してもよい。

【0116】

図１３は、第１の実施の形態の変形例における閾値テーブル１６１の一例を示す図である。この閾値テーブル１６１には、受電装置の導体の表面積がとりうる複数の範囲のそれぞれについて、閾値が対応付けて記載される。例えば、０乃至Ａ１平方ミリメートル（ｍｍ^２）の面積の範囲に対応付けて閾値Ｔｈ_Ａが記載され、Ａ１乃至Ａ２平方ミリメートルの面積の範囲に対応付けて閾値Ｔｈ_Ｂが記載される。また、Ａ２乃至Ａ３平方ミリメートルの面積の範囲に対応付けて閾値Ｔｈ_Ｃが記載され、Ａ３乃至Ａ４平方ミリメートルの面積の範囲に対応付けて閾値Ｔｈ_Ｄが記載される。

【0117】

＜２．第２の実施の形態＞
第１の実施の形態では、給電装置１００は、スイッチング周波数の制御によりテスト信号の周波数を制御していた。しかし、スイッチング周波数を細かなステップで制御するには高クロックで動作する回路が必要になり、給電装置１００の負担が大きくなる。これに対して、共振回路内の容量の制御によりテスト信号の周波数を制御する構成であれば、高クロックの回路が不要となり、給電装置１００の負担が小さくなる。第２の実施の形態の給電装置１００は、共振回路の容量の制御により、テスト信号の周波数を制御する点において第１の実施の形態と異なる。

【0118】

［給電装置の構成例］
図１４は、第２の実施の形態における給電装置１００の一構成例を示すブロック図である。第２の実施の形態の給電装置１００は、測定部１４０の代わりに測定部１５０を備える点において第１の実施の形態と異なる。また、第２の実施形態では、給電コイル１１２のコンデンサ１１１側の一端のみが、測定部１５０と信号線１１９を介して接続される。

【0119】

測定部１５０は、テスト信号を生成し、共振回路の容量の制御によりテスト信号の周波数を制御する。また、測定部１５０は、周波数を変更するたびにＱ値を測定する。

【0120】

また、第２の実施の形態のスイッチング制御部１２１は、テスト信号を送信しない。スイッチング制御部１２１は、測定部１５０がテスト信号を送信している間において、トランジスタ１２３および１２４をオフ状態に制御し、トランジスタ１２５および１２６をオン状態に制御する。そして、異物がないことを示す検知結果を受け取ると、スイッチング制御部１２１は、スイッチ部１２２にスイッチング動作を開始させる。

【0121】

[測定部の構成例]
図１５は、第２の実施の形態における測定部１５０の一構成例を示すブロック図である。第２の実施の形態の測定部１５０は、可変容量１４７、交流電源１５１および可変容量制御部１５２をさらに備える点において第１の実施の形態と異なる。

【0122】

可変容量１４７は、可変容量制御部１５２の制御に従って、容量が変化する素子である。可変容量１４７として、可変容量ダイオード（いわゆる、バリキャップ）や、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）可変容量素子などが用いられる。可変容量１４７の一端は、バッファ回路１４１および給電コイル１１２に接続され、他端は、バッファ回路１４２および交流電源１５１に接続される。交流電源１５１は、固定周波数の交流信号をテスト信号として供給するものである。

【0123】

可変容量制御部１５２は、可変容量１４７の容量を一定間隔で順に変更するものである。給電コイル１１２と可変容量１４７とは、直列共振回路を構成し、可変容量制御部１５２が、その回路の容量を変更することにより、この回路を介して出力されるテスト信号の周波数が変更される。

【0124】

このように、第２の実施の形態によれば、給電装置１００は、可変容量１４７の容量を変更してテスト信号の周波数を変更するため、Ｑ値の測定においてスイッチング周波数の制御を行う必要がなくなる。これにより、給電装置１００の負担が軽減される。

【0125】

＜３．第３の実施の形態＞
第１の実施の形態では、給電制御部１２０は、フィルタ回路を介さずに電力を供給していたが、高調波を軽減するフィルタ回路などを介して電力を供給してもよい。第３の実施の形態の給電制御部１２０は、フィルタ回路を介して電力を供給する点において第１の実施の形態と異なる。

【0126】

［給電装置の構成例］
図１６は、第３の実施の形態における給電装置１００の一構成例を示すブロック図である。第３の実施の形態の給電装置１００は、測定部１４０の代わりに測定部１５５を備え、フィルタ回路１７０をさらに備える点において第１の実施の形態と異なる。また、第３の実施の形態の給電装置１００は、共振回路１１０においてコンデンサ１１３をさらに備える点において第１の実施の形態と異なる。

【0127】

フィルタ回路１７０は、所定の周波数帯域の交流信号を通過させるものである。例えば、カットオフ周波数未満の周波数帯域を通過させるローパスフィルタが、フィルタ回路１７０として用いられる。フィルタ回路１７０は、給電制御部１２０と共振回路１１０との間に設けられ、給電制御部１２０は、フィルタ回路１７０を介して電力を共振回路１１０に供給する。これにより、給電装置１００は、高調波の発生を抑制することができる。

【0128】

コンデンサ１１３の一端は給電コイル１１２に接続される。また、コンデンサ１１３の他端は、信号線１１７を介してフィルタ回路１７０に接続され、信号線１１５を介して測定部１５５に接続される。

【0129】

また、第３の実施の形態のコンデンサ１１１のフィルタ回路１７０側の一端は、信号線１１４および１１８を介して測定部１５５に接続され、他端は、信号線１１９を介して測定部１５５に接続される。

【0130】

測定部１５５は、テスト信号を生成して、そのテスト信号の周波数を一定間隔で変更する。また、測定部１５０は、周波数を変更するたびにＱ値を測定する。

【0131】

第３の実施の形態の給電制御部１２０は、テスト信号を生成している期間において、給電を停止する。そして、その期間が終了すると、給電制御部１２０は、電力量Ｗ１の電力を供給する。その後に、異物がないことを示す検知結果を受け取ると、給電制御部１２０は、電力量Ｗ２の電力を供給する。

【0132】

［フィルタ回路の構成例］
図１７は、第３の実施の形態におけるフィルタ回路１７０の一構成例を示すブロック図である。このフィルタ回路１７０は、インダクタ１７１および１７３とコンデンサ１７２とを備える。

【0133】

コンデンサ１７２の一端は、コンデンサ１１１およびインダクタ１７１に接続され、他端は、コンデンサ１１１およびインダクタ１７３に接続される。インダクタ１７１の一端は、コンデンサ１７２およびコンデンサ１１１に接続され、他端は給電制御部１２０に接続される。インダクタ１７３の一端は、コンデンサ１７２およびコンデンサ１１３に接続され、他端は給電制御部１２０に接続される。

【0134】

このように、交流電力が供給される信号線に並列に接続されたコンデンサ１７２と、その信号線に直列に接続されたインダクタ１７１および１７３とにより、２次のローパスフィルタが形成される。

【0135】

［測定部の構成例］
図１８は、第３の実施の形態における測定部１５５の一構成例を示すブロック図である。測定部１５５は、測定制御部１５６と、テスト信号供給部１５７と、トランジスタ１５８および１５９とをさらに備える点において第１の実施形態の測定部１４０と異なる。

【0136】

トランジスタ１５８および１５９は、測定制御部１５６の制御に従ってオン状態またはオフ状態に遷移するスイッチング素子である。トランジスタ１５８および１５９として、例えば、ＭＯＳトランジスタが用いられる。トランジスタ１５８のゲートは測定制御部１５６に接続され、ソースはテスト信号供給部１５７に接続され、ドレインは信号線１１４を介してコンデンサ１１１に接続される。また、トランジスタ１５９のゲートは測定制御部１５６に接続され、ソースは接地端子に接続され、ドレインは信号線１１５を介してコンデンサ１１３に接続される。

【0137】

テスト信号供給部１５７は、フィルタ回路１７０を介さずにテスト信号を供給して、そのテスト信号の周波数を一定間隔で制御する（周波数スイープを行う）ものである。フィルタ回路１７０を介さずにテスト信号を供給するのは、フィルタ回路１７０を介してテスト信号を供給すると、フィルタ回路１７０内の容量成分により、Ｑ値の算出が困難になるためである。

【0138】

測定制御部１５６は、テスト信号供給部１５７とトランジスタ１５８および１５９とを制御するものである。測定制御部１５６は、給電面に受電装置４００が配置されると、トランジスタ１５８および１５９をオン状態に制御し、テスト信号供給部１５７に周波数スイープを開始させる。そして、周波数スイープが終了すると、測定制御部１５６は、トランジスタ１５８および１５９をオフ状態に制御する。

【0139】

［給電装置の動作例］
図１９は、第３の実施の形態におけるＱ値測定処理の一例を示すフローチャートである。第３の実施の形態のＱ値測定処理は、ステップＳ９１１およびＳ９１２をさらに実行する点において第１の実施の形態と異なる。

【0140】

給電装置１００は、フィルタ回路１７０を介した給電を停止し（ステップＳ９１１）、フィルタ回路１７０を介さずにテスト信号を出力する（ステップＳ９１２）。そして、給電装置１００は、ステップＳ９１３乃至Ｓ９１８を実行する。

【0141】

このように第３の実施の形態によれば、給電装置１００がフィルタ回路１７０を介さずにテスト信号を供給してＱ値を測定するため、フィルタ回路１７０を備えるシステムにおいて、Ｑ値を容易に測定することができる。

【0142】

［変形例］
第３の実施の形態では、インダクタを２つ備えるフィルタ回路１７０を用いていたが、フィルタ回路１７０内のインダクタは１つであってもよい。第３の実施の形態の変形例の給電装置１００は、インダクタを１つ備えるフィルタ回路１７０を用いる点において第３の実施の形態と異なる。

【0143】

［給電装置の構成例］
図２０は、第３の実施の形態の変形例の給電装置１００の一構成例を示すブロック図である。変形例の共振回路１１０は、第１の実施の形態と同様である。

【0144】

変形例のフィルタ回路１７０は、インダクタを１つ備える点において第３の実施の形態のフィルタ回路１７０と異なる。変形例の測定部１５５は、信号線１１５が接続されない点において、第３の実施の形態と異なる。

【0145】

［フィルタ回路の構成例］
図２１は、第３の実施の形態の変形例におけるフィルタ回路１７０の一構成例を示すブロック図である。変形例のフィルタ回路１７０は、インダクタ１７３を備えない点において第３の実施の形態と異なる。

【0146】

［測定部の構成例］
図２２は、第３の実施の形態の変形例における測定部１５５の一構成例を示すブロック図である。変形例の測定部１５５は、トランジスタ１５９を備えない点において第３の実施の形態と異なる。

【0147】

このように、変形例によれば、フィルタ回路１７０のインダクタなどの素子数を削減することができる。

【0148】

＜４．第４の実施の形態＞
第１の実施の形態では、給電装置１００は、設定値として、Ｑ値の閾値を受信していたが、受電装置内の導体の量に基づいて設定された値であれば、閾値以外の値を設定値として受信してもよい。例えば、給電装置１００は、受電装置４００を磁界内に配置したことによるＱ値の低下量を設定値として受信することもできる。第１の実施の形態の変形例の給電装置１００は、受電装置４００を磁界内に配置したことによるＱ値の低下量ｄＱを設定値として受信する点において第１の実施の形態と異なる。

【0149】

［異物検知部の構成例］
図２３は、第４の実施の形態における異物検知部１６０の一構成例を示すブロック図である。この異物検知部１６０は、閾値取得部１６４および比較部１６３を備える。

【0150】

閾値取得部１６４は、受電装置４００の磁界内への配置によるＱ値の低下量ｄＱに基づいて、閾値を取得するものである。ここで、異物および受電装置４００を磁界内に配置していない場合における給電側のＱ値を基本値Ｑｓとし、異物がない磁界内に受電装置４００を配置した場合の給電側のＱ値をＱｔとする。これらのＱｓおよびＱｔの差分が低下量ｄＱとして用いられる。閾値取得部１６４は、その低下量ｄＱと基本値Ｑｓとから、受電装置４００を配置した場合のＱｔを求める。例えば、基本値ＱｓからｄＱを減算することにより、Ｑｔが求められる。なお、ＱｓおよびＱｔの差分の代わりに、Ｑｓに対するＱｔの比率を低下量として用いてもよい。

【0151】

そして、閾値取得部１６４は、求めたＱｔを一定量または一定比率の分、少なくして、その値を閾値とする。例えば、Ｑｔから固定量ｄＱ_ｆを減算する処理や、Ｑｔに所定の１未満の係数を乗算する処理により、閾値が求められる。閾値取得部１６４は、取得した閾値を比較部１６３に供給する。比較部１６３は、閾値とＱ値の測定値とを比較し、その比較結果から異物を検知する。

【0152】

図２４は、第４の実施の形態における受電装置ごとのＱ値の低下量の一例を示すグラフである。同図の縦軸は、磁界内に異物金属が置かれた場合における給電装置１００における給電コイル１１２のＱ値である。同図の横軸は、異物金属のサイズである。

【0153】

異物と受電装置Ａ、Ｂ、ＣおよびＤとのいずれも磁界内にない場合の１次側のＱ値が、基本値Ｑｓとして予め測定される。また、異物がなく、受電装置Ａのみが磁界内にある場合の１次側のＱ値が、Ｑｔ_Ａとして予め測定され、受電装置Ｂのみが磁界内にある場合の１次側のＱ値が、Ｑｔ_Ｂとして測定される。異物がなく、受電装置Ｃのみが磁界内にある場合のＱ値が、Ｑｔ_Ｃとして予め測定され、受電装置Ｄのみが磁界内にある場合のＱ値が、Ｑｔ_Ｄとして測定される。

【0154】

基本値ＱｓとＱｔ_Ａとの差分が、受電装置Ａの配置による低下量ｄＱ_Ａとして設定され、基本値ＱｓとＱｔ_Ｂとの差分が、受電装置Ｂの配置による低下量ｄＱ_Ｂとして設定される。また、基本値ＱｓとＱｔ_Ｃとの差分が、受電装置Ｃの配置による低下量ｄＱ_Ｃとして設定され、基本値ＱｓとＱｔ_Ｄとの差分が、受電装置Ｄの配置による低下量ｄＱ_Ｃとして設定される。

【0155】

受電装置Ａ、Ｂ、ＣおよびＤのそれぞれに含まれる導体の量が異なるため、低下量は受電装置ごとに異なる値となる。

【0156】

給電装置１００は、その低下量を受け取ると、基本値から、低下量ｄＱおよび固定量ｄＱ_ｆを減算した値を閾値として取得する。

【0157】

このように、第４の実施の形態によれば、給電装置１００は、受電装置の配置によるＱ値の低下量を設定値として受信して異物を検知するため、低下量の異なる様々な受電装置を使用するシステムにおいて磁界内の異物を正確に検知することができる。

【0158】

なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。

【0159】

また、上述の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（MiniDisc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、メモリカード、ブルーレイディスク（Blu-ray（登録商標）Disc）等を用いることができる。

【0160】

なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

【0161】

なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）受電装置に磁界を介して電力を供給する給電部と、
前記給電部の電気特性値を測定して測定値を生成する測定部と、
前記受電装置に設定された設定値を受信する受信部と、
前記設定値と前記測定値とに基づいて前記磁界内の異物を検知する異物検知部と
を具備する給電装置。
（２）前記設定値は、前記受電装置に含まれる導体の量に基づいて設定された値である前記（１）記載の給電装置。
（３）前記設定値は、前記異物の検知に用いられる閾値であり、
前記異物検知部は、前記閾値と前記測定値とを比較して当該比較結果に基づいて前記異物を検知する
前記（１）または（２）に記載の給電装置。
（４）前記設定値は、前記磁界内に前記受電装置が配置されたことにより前記電気特性値が変化する変化量である前記（１）から（３）のいずれかに記載の給電装置。
（５）前記設定値は、前記導体の表面積である
前記（１）から（４）のいずれかに記載の給電装置。
（６）前記給電部は、周波数の異なる複数の交流信号を順にテスト信号として前記磁界を介してさらに供給し、
前記測定部は、前記複数のテスト信号のいずれかが供給されるたびに前記電気特性値を測定して当該測定した電気特性値の統計量を前記測定値として前記異物検知部に供給する
前記（１）から（５）のいずれかに記載の給電装置。
（７）前記測定部は、周波数の異なる複数の交流信号を順にテスト信号として前記磁界を介して供給して当該テスト信号を供給するたびに測定した前記電気特性値の統計量を前記測定値として前記異物検知部に供給する
（１）から（６）のいずれかに記載の給電装置。
（８）前記給電部は、前記磁界を介して前記電力を供給する給電コイルを含み、
前記測定部は、
前記給電コイルに接続された可変容量と、
所定の周波数の前記交流信号を前記給電部に前記可変容量を介してテスト信号として供給する交流電源と、
前記可変容量の容量を所定回数変更して前記テスト信号の周波数を変更する可変容量制御部と、
前記容量が変更されるたびに前記電気特性値を測定して当該測定した電気特性値の統計量を前記測定値として前記異物検知部に供給する測定値供給部と
を備える前記（１）から（７）のいずれかに記載の給電装置。
（９）交流電力の電力量を制御して前記電力として供給する給電制御部と、
前記給電制御部と前記給電部との間に挿入されたフィルタ回路と
をさらに具備する前記（１）から（８）のいずれかに記載の給電装置。
（１０）前記給電部は、共振回路を含み、
前記測定部は、前記共振回路の品質係数を前記電気特性値として測定する
前記（１）から（９）のいずれかに記載の給電装置。
（１１）前記測定部は、前記給電部のインダクタンスを前記電気特性値として測定する
前記（１）から（９）のいずれかに記載の給電装置。
（１２）給電装置から供給された電力を磁界を介して受電する受電部と、
導体を含有する筐体と、
予め設定された設定値を前記給電装置に送信する送信部と
を具備する受電装置。
（１３）前記設定値は、前記受電装置に含まれる導体の量に基づいて設定された値である前記（１２）記載の受電装置。
（１４）筐体をさらに具備し、
前記導体は、前記筐体に含有される導体である請求項１３記載の受電装置。
（１５）前記設定値は、前記給電装置における共振回路の品質係数と比較される閾値である
前記（１２）から（１４）のいずれかに記載の受電装置。
（１６）供給された電力を磁界を介して受電する受電部と、予め設定された設定値を送信する送信部とを備える受電装置と、
前記受電装置に磁界を介して前記電力を供給する給電部と、前記給電部の電気特性値を測定して測定値を生成する測定部と、前記送信部から送信された設定値を受信する受信部と、前記設定値と前記測定値とに基づいて前記異物を検知する異物検知部とを備える給電装置と
を具備する給電システム。
（１７）前記設定値は、前記受電装置に含まれる導体の量に基づいて設定された値である前記（１６）に記載の給電システム。
（１８）前記給電部は、共振回路を含み、
前記測定部は、前記共振回路の品質係数を前記電気特性値として測定する
前記（１６）または（１７）記載の給電システム。
（１９）測定部が、受電装置に磁界を介して電力を供給する給電部の電気特性値を測定して測定値を生成する測定手順と、
受信部が、前記受電装置に設定された設定値を受信する受信する受信手順と、
異物検知部が、前記設定値と前記測定値とに基づいて前記異物を検知する異物検知手順と
を具備する給電装置の制御方法。
（２０）前記設定値は、前記受電装置に含まれる導体の量に基づいて設定された値である前記（１９）記載の給電装置の制御方法。
（２１）前記給電部は、共振回路を含み、
前記測定部は、前記測定手順において前記共振回路の品質係数を前記電気特性値として測定する
前記（１９）または（２０）に記載の給電装置の制御方法。

【符号の説明】

【0162】

１００ 給電装置
１１０、４１０ 共振回路
１１１、１１３、１７２、４１１ コンデンサ
１１２ 給電コイル
１２０ 給電制御部
１２１ スイッチング制御部
１２２ スイッチ部
１２３、１２４、１２５、１２６、１５８、１５９ トランジスタ
１３０、４３０ 通信部
１４０、１５０、１５５ 測定部
１４１、１４２ バッファ回路
１４３、１４４ 整流部
１４５ Ａ／Ｄ変換部
１４６ Ｑ値取得部
１４７ 可変容量
１５１ 交流電源
１５２ 可変容量制御部
１５６ 測定制御部
１５７ テスト信号供給部
１６０ 異物検知部
１６１ 閾値テーブル
１６２、１６４ 閾値取得部
１６３ 比較部
１７０ フィルタ回路
１７１、１７３ インダクタ
４００、４０１ 受電装置
４１２ 受電コイル
４２０ 充電制御部
４４０ 記憶部
４５０ 二次電池

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】