CN105210265A - 输电装置、输受电装置、受电装置检测方法、受电装置检测程序以及半导体装置 - Google Patents

Abstract

目的在于提供一种能够在不进行复杂的电路的追加的情况下高精度地进行在二次侧放置的装置、设备和异物的判定的输电装置。具备：控制部（5a），设定对谐振电路进行驱动的信号的驱动频率；逆变器部（2），基于控制部（5a）的设定以3个以上的驱动频率来驱动谐振电路；以及波形监视器部（4），检测谐振电路的驱动波形。控制部（5a）按照储存在存储部（5b）中的程序的顺序来设定3个以上的驱动频率，并对由驱动波形检测部检测的在各个驱动频率的信号数据进行比较，基于其比较结果来检测受电装置（50）。

Description

输电装置、输受电装置、受电装置检测方法、受电装置检测程序以及半导体装置

技术领域

本发明涉及从非接触通信装置对电力进行输电或受电的输电装置、输受电装置、受电装置检测方法、受电装置检测程序以及半导体装置。本申请将在日本国在2013年3月22日申请的日本特许申请号码特愿2013-60646作为基础来要求优先权，通过参照该申请来引用于本申请。

背景技术

利用了电磁感应的非接触通信技术频繁地应用于FeliCa（注册商标）、Mifare（注册商标）、NFC（NearFieldCommunication，近场通信）等的IC卡。近年来，也应用于以Qi格式（format）为代表的那样的非接触充电（供电）技术，展现出扩展。在非接触充电技术的领域中，除了向便携式信息终端的应用之外，为了适应于电动汽车等，称为磁共振方式的即使为更远的距离也能够传输电力的技术的开发也活跃。实际上，在电磁感应方式中、在磁共振方式中，对电力的输电、受电均使用谐振电路，因此，能够同等地处理它们。

然而，在非接触IC卡和读写器间的那样的非接触通信中，与进行比较大电力的输电、受电的非接触充电同样地也需要从一次侧（读写器或者输电装置）向二次侧（非接触IC卡或者受电装置）传输电力。在该情况下，需要认识是否存在一次侧的应向二次侧传输电力的对象（IC卡或受电装置）。进而，即使在二次侧存在对象，也需要认识该对象是否为传输电力的正确的对象。例如如图16所示，一次侧向二次侧发送检测信号，由此，激活二次侧（步骤S20），二次侧的装置、设备将发送来的信号作为电力而启动，对一次侧进行响应（步骤S21）。之后，一次侧的装置对二次侧的装置、设备送出设备认证用的信号，等待来自二次侧的认证响应和请求电力响应（步骤S22）。关于一次侧的装置，如果能够认证二次侧的装置、设备，则进入到对请求电力进行输电的受电模式，如果不可认证，则进行工作停止等错误处理（步骤S23）。在各个非接触通信系统、非接触充电系统中，对这样的电力传输的协议进行设计。

在此，一次侧的装置不知晓二次侧的装置、设备何时进入到一次侧的通信区域，因此，总是以固定的间隔产生并送出被称为轮询（polling）的用于检测二次侧的装置、设备的信号。

当像这样经常进行轮询时，在使用电池进行工作的便携式电话、智能电话等中，功耗增大，因此，想要以尽可能少的功耗进行二次侧的装置、设备的检测的要求变强。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-033782号公报。

发明内容

发明要解决的课题

为了抑制由于轮询工作造成的功耗，考虑使轮询周期变长或者降低轮询的发送电力的输出等方法。然而，如果使轮询周期变长，则检测时间变长，如果降低发送电力，则检测范围变窄。

如果在不等待二次侧的响应的情况下进行二次侧的装置、设备的检测，则能够使每次轮询的发送时间变短。

当二次侧的装置、设备进入到一次侧的装置的通信区域内时，产生一次侧和二次侧的磁耦合，在一次侧的天线中流动的电流变小或者电流波形发生变化。然而，即使在二次侧为金属板等异物，也进行磁耦合，因此，产生一次侧的波形变化。针对这样的不应传输电力的对象，一次侧的装置需要认识“异物”而不进行输电。

例如，在专利文献1中，公开了利用上述那样的一次侧的电流发生变化的特性来检测二次侧的金属等异物的技术。然而，在该方法中，为了在一次侧的谐振频率与通常工作时的工作频率之间的频率检测在天线中流动的电流波形的不同，存在取得电流波形来进行判定的电路的结构变得复杂的问题。此外，为了对在二次侧放置的装置、设备具有的谐振频率的偏差、变动进行校正，存在电路进一步变得复杂而调整变得困难的问题。

因此，本发明的目的在于提供能够在不进行复杂的电路的追加的情况下高精度地进行在二次侧放置的装置、设备和异物的判定的输电装置、输受电装置、受电装置检测方法、受电装置检测程序以及半导体装置。

用于解决课题的方案

作为用于解决上述的课题的方案，本发明的一个实施方式的输电装置是使用谐振电路以非接触与受电装置进行电力的传输的输电装置。该输电装置具备：控制部，设定对谐振电路进行驱动的信号的驱动频率；驱动部，基于控制部的设定以3个以上的驱动频率驱动谐振电路；以及驱动波形检测部，检测谐振电路的驱动波形。而且，控制部设定3个以上的驱动频率，并对由驱动波形检测部检测的在各个驱动频率的信号数据进行比较，基于其比较结果来检测受电装置。

此外，本发明的其他的实施方式的输受电装置是使用谐振电路以非接触与受电装置或其他的输受电装置进行电力的传输的输受电装置。该输受电装置具备：控制部，设定对谐振电路进行驱动的信号的驱动频率；驱动部，基于控制部的设定以3个以上的驱动频率驱动谐振电路；以及驱动波形检测部，检测谐振电路的驱动波形。而且，控制部设定3个以上的驱动频率，并对由驱动波形检测部检测的在各个驱动频率的信号数据进行比较，基于其比较结果来检测受电装置或其他的输受电装置。

本发明的其他的实施方式的受电装置检测方法是在使用谐振电路以非接触从输电装置向受电装置进行电力的传输的情况下检测受电装置的有无的受电装置检测方法。该受电装置检测方法通过控制部来设定对谐振电路进行驱动的信号的驱动频率，通过驱动部来基于控制部的设定以3个以上的驱动频率驱动谐振电路，通过驱动波形检测部来检测谐振电路的驱动波形。而且，控制部设定3个以上的驱动频率，并对由驱动波形检测部检测的在各个驱动频率的信号数据进行比较，基于其比较结果来检测受电装置。

本发明的其他的实施方式的受电装置检测程序是具备储存程序的存储部和具有展开所储存的程序来执行的处理单元的控制部的非接触充电用的受电装置的受电电力调整程序，是在使用谐振电路以非接触从输电装置向受电装置进行电力的传输的情况下检测受电装置的有无的受电装置检测程序。该受电装置检测程序具有：通过控制部来设定对谐振电路进行驱动的信号的驱动频率的步骤；通过驱动部来基于控制部的设定以3个以上的驱动频率驱动谐振电路的步骤；以及通过驱动波形检测部来检测谐振电路的驱动波形的步骤。而且，控制部设定3个以上的驱动频率，并对由驱动波形检测部检测的在各个驱动频率的信号数据进行比较，基于其比较结果来检测受电装置。

本发明的其他的实施方式的半导体装置具备存储部，所述存储部储存受电装置检测程序。

本发明的其他的实施方式的半导体装置还具备控制部，所述控制部展开受电电力调整程序来执行。

发明效果

在本发明中，以3个以上的驱动频率对谐振电路进行驱动，因此，当配置有受电装置时，配置有金属等异物时的驱动电流波形的不同是明确的，能够短时间且容易地进行受电装置的检测。

附图说明

图1是示出应用了本发明的一个实施方式的输电装置的结构例的框图。

图2A是示出应用了本发明的一个实施方式的包含受电装置的电力传输系统的主要部分的结构例的框图。图2B是示出作为图2A的细微部分的谐振电路的结构例的框图。

图3A和图3B是示出用于变更谐振电路的谐振频率的结构例的电路图。图3A示出在谐振电容器中使用了可变电容电容器的情况，图3B示出在谐振电容器中使用了固定电容器的情况的例子。

图4A是示出可变电容电容器的静电电容的直流偏压（bias）依赖性的一个例子的图表，图4B是示出使用了图4A的可变电容电容器的谐振电路的谐振频率的直流偏压依赖性的一个例子的图表。

图5A和图5B是示出在输电侧和受电侧的电路中流动的电流值的频率特性的概念图。图5A示出在受电侧配置有不具有频率特性的金属的情况下的输电侧的频率特性的变化的有无，图5B示出在受电侧配置有具有与输电侧相同的谐振频率的谐振电路的情况下的输电侧的频率特性的变化的有无。

图6A示出在受电侧配置有金属的情况下的输电侧的谐振电路中流动的电流的频率特性的实测值，图6B示出在受电侧配置有具有与输电侧相同的谐振频率的谐振电路的情况下的输电侧的频率特性的实测值。

图7是示出在弱耦合时的输电侧和受电侧的电路中流动的3个驱动频率下的电流值的频率特性的概念图。

图8是在弱耦合时为了检测受电侧的装置而改变输电侧的谐振电路的谐振频率而在各个谐振电路中的电流的频率特性的实测值、在受电侧配置有金属的情况下的图表。

图9是在弱耦合时为了检测受电侧的装置而改变输电侧的谐振电路的谐振频率而在各个谐振电路中的电流的频率特性的实测值、在受电侧配置有与输电侧的谐振频率相同的频率的谐振电路的情况下的图表。

图10是在弱耦合时为了检测受电侧的装置而改变输电侧的谐振电路的谐振频率而在各个谐振电路中的电流的频率特性的实测值、在受电侧配置有比输电侧的谐振频率高的频率的谐振电路的情况下的图表。

图11A和图11B是用于说明受电侧的装置在输电侧的装置和时间的经过一起距离变短的情况下的检测顺序的图。图11A示出在最初进行3个驱动频率f01、f0、f02之中的f0的情况，图11B示出在最后进行3个驱动频率f01、f0、f02之中的f0的情况。

图12A~图12E示出在同一频率特性上对在输电侧的谐振电路中流动的电流进行比较后的检测图案。图12A示出往右上图案，图12B示出往右下图案，图12C示出向上凸的图案，图12D示出向下凸的图案，图12E示出平坦的图案。

图13A~图13D示出改变输电侧的谐振电路的谐振频率且分别应用了图12的图案的情况下的弱耦合用图案。图13A示出在各谐振电路中流动的电流的最大值变得平坦的情况下的弱耦合用图案，图13B示出具有中心的谐振频率（等于受电侧的谐振频率）的谐振电路的流动的电流的最大值比其他低的情况下的弱耦合用图案，图13C示出随着谐振电路的谐振频率变高而流动的电流的最大值变低的情况下的弱耦合用图案，图13D示出随着谐振电路的谐振频率变高而流动的电流的最大值变高的情况下的弱耦合用图案。

图14是用于说明本发明的一个实施方式的受电装置检测方法的流程图。

图15是示出本发明的其他的实施方式的输受电装置的结构例的框图。

图16是示出在以往的非接触充电装置、非接触通信装置中使用的受电装置的检测顺序的流程图。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边详细地说明用于实施本发明的方式。再有，本发明并不仅限定于以下的实施方式，当然能够在不偏离本发明的主旨的范围内进行各种变更。再有，按照以下的顺序来进行说明。

1.输电装置的结构例

2.输电装置的原理和工作

2-1.受电装置和异物的情况各自的天线电流的频率特性的不同

2-2.在弱耦合时的天线电流的频率特性的不同的检测

2-3.受电装置侧的谐振频率偏差

2-4.耦合系数发生变化的情况下的天线电流的频率特性的不同的检测

2-5.检测模式的设定

3.受电装置的检测方法

4.输受电装置的结构例。

1.输电装置的结构例

如图1所示，应用本发明的一个实施方式的输电装置1具备收发部3，所述收发部3具有与受电装置50所具备的二次侧天线52a电磁场耦合的一次侧天线3a。此外，输电装置1具备逆变器（inverter）部2，所述逆变器部2将商用电源6（或者，也可以为太阳能发电输出的直流电力）变换为规定的驱动频率而对收发部3的一次侧天线3a进行驱动。此外，输电装置1具备取得一次侧天线3a的电流波形的波形监视器部4和基于由波形监视器部4取得的电流值来对逆变器部2进行驱动频率的设定的控制系统部5。

收发部3如图2所示那样具有一次侧天线3a和作为决定一次侧天线3a的电感以及谐振频率的谐振电容器的可变电容电容器VAC。再有，关于二次侧（受电装置50）的收发部52，也如图2所示那样具有同样的结构，具有二次侧天线52a和作为决定二次侧天线52a的电感以及二次侧的谐振频率的谐振电容器的可变电容电容器VAC。再有，在非接触通信用的IC卡的情况下，固定谐振电容器。

更详细地，如图3A和图3B所示，输电装置1的一次侧天线3a和作为谐振电容器的可变电容电容器3b构成谐振电路。如后述那样，关于该谐振电路的谐振频率，利用一次侧（输电装置1）的控制系统部5的指示来变更可变电容电容器3b的两端的直流偏置电压，由此，能够进行设定值的变更。再有，关于二次侧（受电装置50）的谐振频率，连接于二次侧天线52a的可变电容电容器52b也能够基于二次侧的控制系统部55的指示来变更电容值而改变谐振频率也可。

如图3A所示，在一次侧天线3a（电感L1）串联或并联地连接谐振电容器，在图中示出了并联地连接可变电容电容器（C2）11b的例子。在可变电容电容器（C2）11b的两端经由电阻R1、R2连接作为直流的可变电源的控制电源。关于电阻R1、R2，选定充分大的电阻值的电阻，以使天线侧的交流电流不会流入到控制电源。在此，2个电容器C1、C3是用于使得来自控制电源的直流不会流入到天线侧的交流切断用的电容器，可以是固定电容器，选定比可变电容电容器（C2）11b的电容值充分大的电容值的电容器。

当改变控制电压的值时，施加到可变电容电容器（C2）11b的两端的直流电压发生变化，与此对应地，电容值发生变化。可变电容电容器（C2）11b的电容值如图4A所示那样相对于施加到两端的直流偏置电压具有负的系数。因此，当增加施加到两端的直流偏置电压时，如图4B所示那样能够提高谐振频率。再有，当然也能够与一次侧的天线部3a同样地变更二次侧的天线部52a的谐振频率。

再有，为了变更谐振电容器的电容值来变更天线部3的谐振频率，也可以如图3B所示那样并联地连接多个固定电容器，根据晶体管开关Tr1、Tr2的导通/截止的组合来切换这些固定电容器C4、C5、C6。控制电压的设定和输出在控制部5a中进行。

逆变器部2具有输入商用电源6而用于在最初暂时变换为直流的整流平滑电路，利用控制部5a设定变换后的直流的驱动频率的优选的是以正弦波来驱动一次侧天线部3a。驱动部的电路结构能够根据驱动天线部3a的电力来任意地设定为半桥、全桥结构等，只要选定与施加到天线部3a的电压、流动的电流对应的晶体管来组合即可。

波形监视器部4测定在天线部3a中流动的电流，优选的是保持该电流的峰值。在电流的测定中，可以通过串联地插入到天线部3a的线圈的电阻来测定电压，也可以通过霍尔元件等来进行检测，只要使用其他的公知的单元即可。关于取得的峰值电流值，优选通过A/D变换器变换为数字信号，基于控制部5a的指示而储存在存储部5b中也可。此外，也可以储存在波形监视器部4自身所具有的临时存储部中。再有，关于由波形监视器部4取得的包含天线部3a的谐振电路的特性，能够任意地设定电流的峰值、有效值等，不限于电流值的测定，当然也可以取得电压的峰值、有效值等。

控制系统部5优选包含写入有表示输电装置1的工作顺序的程序的存储部5b和按照存储部5b的顺序来控制输电装置1的工作的控制部5a。控制部5a例如是CPU（CentralProcessingUnit，中央处理单元）、微型控制器。存储部5b例如可以是装载于微型控制器的掩模ROM、也可以是EPROM、EEPROM等。再有，并不限定于这些。

构成控制系统部5的控制部5a按照储存在存储部5b中的程序来对逆变器部2设定驱动天线部3a的驱动频率。逆变器部2以所设定的驱动频率的正弦波振荡来驱动天线部3a。在受电装置50处于输电装置1的通信区域的情况下，由于根据二次侧的天线部52a的谐振电路的存在，在天线部3a中流动的电流产生变化，由波形监视器部4取得其。或者，在受电装置50的位置存在金属等异物的情况下，也由波形监视器部4取得其电流值的峰值。

在控制系统部5中，控制部5a按照储存在存储部5b中的程序来变更驱动频率而取得针对变更后的驱动频率的天线部3a的电流的峰值，取得在谐振电路中流动的电流的频率特性。分别比较针对所取得的驱动频率的峰值电流值来作为检测图案，由此，与预先在存储部5b等中设定的针对受电装置的有无的峰值电流值的检测图案进行比较，由此，在控制部5a中判定受电装置的有无。

2.输电装置的原理和工作

在以下，针对用于本发明的一个实施方式的输电装置判定受电装置的有无的原理，分为若干情况，与其工作一起进行说明。

2-1.受电装置和异物的情况各自的天线电流的频率特性的不同

图5A和图5B示出在构成一次侧的输电装置1的谐振电路的天线部3a中流动的电流的频率特性以及在二次侧的受电装置50的天线部52a或金属（异物）中流动的电流的频率特性的概略。上侧的图是受电、异物侧，下侧的图是输电侧的频率特性。

在图5A中，示出在二次侧配置有金属的情况下的输电装置1的天线部3a中流动的电流的频率特性的概要。在一次侧的输电装置1中，天线部3a构成谐振频率f0的谐振电路，谐振电路的频率特性呈现将谐振频率f0作为峰值的单峰特性。当考虑在二次侧配置金属时，金属的谐振频率与用于通常的非接触通信装置、充电装置的驱动频率、谐振频率的频率（用于RFID的频率为13.56MHz等）相比特别高，因此，为大致平坦的频率特性。在将这样的金属配置在二次侧的情况下，即使以该谐振频率f0驱动一次侧的谐振电路，也只不过取得按照一次侧的谐振电路的频率特性的特性，即，取得天线部3a的频率特性本身。

另一方面，如图5B所示，考虑在二次侧配置具备具有与一次侧的谐振频率相同的谐振频率的谐振电路的受电装置。这样做，呈现虚线那样的单峰特性的一次侧的谐振电路的频率特性呈现粗线那样的双峰特性。当在二次侧配置具有与一次侧的输电装置1的谐振频率相同的谐振频率的谐振电路的受电装置50时，在一次侧的天线部3a中流动的电流出现显著的波形的变化。

图6A是对在二次侧配置有线圈的情况下的一次侧的天线部3a的电流的频率特性的实测值进行绘制后的图。在图中示出的K是表示一次侧天线部3a与二次侧天线部52a的耦合的强度的耦合系数。当分别将一次侧和二次侧天线部3a、52a的自感设为L1、L2并且将各自的互感设为M时，以下的关系成立。

M=K·（L1×L2）^0.5。

K越大，表示一次侧和二次侧的耦合越强。如图6A所示，与K=0.1时相比，当K=0.2、0.4、0.6时，随着耦合系数变大，更大的电力向二次侧传输，因此，频率特性的峰值降低。

接着，在图6B中示出对在二次侧配置有与一次侧相同的谐振频率的谐振电路的情况下的一次侧天线部3a的电流的频率特性的实测值进行绘制后的图。在K=0.2以上时，示出了电流的频率特性呈现具有两个峰值的双峰特性。

像这样，只要判定在一次侧的谐振电路中流动的电流的频率特性为单峰特性或为双峰特性，就能够检测在二次侧配置了受电装置或配置了受电装置以外的金属等。

更具体地，为了取得在谐振电路中流动的电流的频率特性，如图7所示，将谐振电路的谐振频率f0设为中心，以低Δf的频率f01的信号1驱动谐振电路（将这样的频率称为驱动频率），此外，以比谐振频率f0高Δf的驱动频率f02的信号2驱动谐振电路。这样做，如图7的下侧的图的粗线那样，通过与谐振频率f0时的电流值相比较，从而适当地选择驱动频率f01、f02，由此，能够判定谐振电路的频率特性是否为双峰特性。再有，当然也可以进一步增大用于取得电流值的驱动频率的设定值或者使驱动频率模拟地发生变化来取得与驱动频率对应的电流值。

2-2.在弱耦合时的天线电流的频率特性的不同的检测

如上述那样，测定在构成一次侧的谐振电路的天线部3a中流动的电流的频率特性，判定峰值为1个（单峰特性）或为2个（双峰特性），由此，能够检测受电装置的有无，但是，如图6B所示那样，在一次侧与二次侧的耦合弱的情况（K=0.1）下，即使在二次侧配置有受电装置，双峰特性也不会出现，不能检测与受电装置以外的金属等异物的不同。

因此，变更一次侧的谐振条件来改变谐振电路的谐振频率。然后，取得在具有各个谐振频率的谐振电路中流动的电流的频率特性。这样做，二次侧的受电装置50的谐振电路只要具有与一次侧的原来的谐振频率f0相等的谐振频率，则可以说耦合弱，在谐振频率f0附近进行电力传输，在一次侧的谐振电路中流动的电流比在其他的频率下的电流值小。

在图8中，示出对在二次侧配置有线圈并且采用耦合系数K=0.1的情况下的一次侧的天线部3a中流动的电流的频率特性的实测值进行绘制后的图表。在此，二次侧的线圈不构成谐振电路。包含天线部3a的谐振电路的谐振频率f0采用通常在RFID中使用的13.56MHz。图8中的实线的图表为在谐振频率f0（=13.56MHz）的谐振电路中流动的电流i的频率特性。虚线的图表为在比f0低Δf（=1MHz）的谐振频率f01（=12.56MHz）的谐振电路中流动的电流i1的频率特性。点划线的图表为在比f0高Δf的谐振频率f02（=14.56MHz）的谐振电路中流动的电流i2的频率特性。再有，关于设定的频率，只要根据使用的谐振电路的频率特性来设定即可，此外，当然能够配合在非接触电力传输系统中使用的120kHz等用途来任意地设定。

在谐振频率f0的谐振电路中流动的电流i的频率特性中，在频率为f0时，电流i（f0）接近最大值。因此，i（f0）与频率f01时的电流i（f01）和频率f02时的电流i（f02）的大小关系为以下那样。

i（f0）＞i（f01），i（f02）（1）。

在谐振频率f01的谐振电路中流动的电流i1的频率特性中，在频率为f01时，电流i1（f01）接近最大值。因此，i1（f0）、i1（f01）和i1（f02）的每一个的大小关系为以下那样。

i1（f01）＞i1（f0）＞i1（f02）（2）。

同样地，在谐振频率f02的谐振电路中流动的电流i2的频率特性中，在频率为f02时，电流i2（f02）接近最大值。因此，i2（f0）、i2（f01）和i2（f02）的每一个的大小关系为以下那样。

i2（f01）＜i2（f0）＜i2（f02）（3）。

在二次侧的电路中，不存在频率特性，因此，上述这3个频率特性中的电流的最大值大致相等。

i（f0）≈i1（f01）≈i2（f02）（4）。

接着，在图9中，示出对在二次侧配置有具有与一次侧的谐振频率f0相等的谐振频率的谐振电路的情况下的一次侧的天线部3a中流动的电流的频率特性的实测值进行绘制后的图表。包含天线部3a的谐振电路的谐振频率f0与图8的情况同样采用通常在RFID中使用的13.56MHz。图9中的实线的图表为在谐振频率f0（=13.56MHz）的谐振电路中流动的电流i的频率特性。虚线的图表为比f0低Δf（=1MHz）的谐振频率f01（=12.56MHz）的谐振电路中流动的电流i1的频率特性。点划线的图表为比f0高Δf的谐振频率f02（=14.56MHz）的谐振电路中流动的电流i2的频率特性。

在谐振频率f0的谐振电路中流动的电流i的频率特性中，为与图8的情况同样的结果。即，i（f0）与频率f01时的电流i（f01）和频率f02时的电流i（f02）的大小关系为上述的（1）式的关系。

同样地，关于在谐振频率f01的谐振电路中流动的电流i1的频率特性，在f0、f01、f02的每一个的电流值i1（f0）、i1（f01）、i1（f02）的大小关系为（2）式的关系。

关于在谐振频率f02的谐振电路中流动的电流i2的频率特性，在f0、f01、f02的每一个的电流值i2（f0）、i2（f01）、i2（f02）的大小关系为（3）式的关系。

另一方面，在各频率的电流的峰值i（f0）、i1（f01）、i2（f02）的大小关系为以下那样。

i（f0）＜i1（f01）,i2（f02）（5）。

二次侧的谐振电路的谐振频率f0与一次侧的谐振电路的谐振频率f0相同，因此，示出了：在该频率f0处，从一次侧向二次侧进行电力传输，因此，一次侧的谐振电路的电流的峰值减少，随着从二次侧的谐振频率f0偏离而电流的峰值增加。

如上述那样，针对具有3个不同的谐振频率的谐振电路的每一个，设定3个驱动频率来取得频率特性，在针对各个谐振电路的电流的最大值不发生变化的情况下，能够判定为在二次侧配置的不是受电装置50而是金属等异物。

2-3.受电装置侧的谐振频率偏差

存在在二次侧（受电装置侧）配置有非接触IC卡的情况，但是，在非接触IC卡与通信格式不同的IC卡等重叠放置或者与遮蔽磁场的那样的金属制的物品一起携带的情况较多，考虑这些而将谐振电路的谐振频率设定得较高的情况较多。

如上述那样，只要二次侧的谐振电路的谐振频率与一次侧的谐振频率相等，则产生电力传输，因此，在一次与二次的耦合强的情况下（例如，K为0.2以上），在一次侧的谐振电路中流动的电流的频率特性中，与单纯的金属等异物存在显著的不同。此外，即使在一次与二次的耦合弱而耦合系数小的那样的情况下（例如，K为0.1左右），将一次侧的谐振电路的谐振频率变为原来的谐振频率来取得电流的频率特性，由此，能够检测与异物的频率特性的不同。

进而，在本发明中，即使由于上述那样的状况而在二次侧配置有较高地设定了谐振频率的非接触IC卡的情况下，产生与金属等异物的频率特性的不同，能够进行检测。

将二次侧的谐振频率设定为16MHz并将一次侧的谐振频率与图8、9的情况同样地设定为13.56MHz，对在一次侧的谐振电路中流动的电流的频率特性进行了实测。如图10所示，在谐振频率f0的谐振电路中流动的电流i的频率特性中，为与图8的情况同样的趋势。即，i（f0）与频率f01时的电流i（f01）和频率f02时的电流i（f02）的大小关系为上述的（1）式的关系。

关于在谐振频率f01的谐振电路中流动的电流i1的频率特性，在f0、f01、f02的每一个的电流值i1（f0）、i1（f01）、i1（f02）的大小关系为上述的（2）式的关系。

关于在谐振频率f02的谐振电路中流动的电流i2的频率特性，在f0、f01、f02的每一个的电流值i2（f0）、i2（f01）、i2（f02）的大小关系为上述的（3）式的关系。

另一方面，在各频率的电流的最大值i（f0）、i1（f01）、i2（f02）的大小关系为以下那样。

i1（f01）＞i（f0）＞i2（f02）（6）。

f01、f0、f02均比二次侧的谐振频率f0’低，因此，一次与二次的耦合按照（6）式的大小关系的顺序变强，示出了一次侧的电流的峰值降低的倾向。

再有，在二次侧的装置、设备的谐振频率与一次侧的谐振频率相比被设定得较低的情况下，当与上述的情况同样地考虑时，一次与二次的耦合按照（6）式的大小关系的顺序变弱，因此，为一次侧的电流的峰值上升的趋势。

2-4.耦合系数发生变化的情况下的天线电流的频率特性的不同的检测

当考虑非接触IC卡、为了通过便携式电话等实现非接触IC卡的功能而装载的非接触通信模块的利用方式时，考虑这些装置、设备与输电装置或读写器那样的发送装置的距离在时间上发生变化。通常，使非接触IC卡等一边靠近读写器一边耦合的情况较多。这样做，一次与二次的距离和时间一起变短，因此，耦合系数和时间一起变大。

如图11A和图11B所示，耦合系数K和时间一起变大，在一次侧的谐振电路中流动的电流的频率特性按照实线的图表、虚线的图表、点划线的图表的顺序和时间一起变化。

在针对像这样发生变化的耦合系数检测到在2-1、2-2等中说明的频率特性的不同的情况下，需要注意与测定的电流值对应的频率的设定的顺序（测定的顺序）。

如图11A所示，当将测定电流值的频率按照一次侧的谐振电路的谐振频率f0（=13.56MHz）、比f0低Δf的频率f01（=12.56MHz）、比f0高Δf的频率f02（=14.56MHz）的顺序来测定电流值时，一次与二次的耦合逐渐变强，因此，各个电流值为以下那样的关系。当将电流值i设为频率f0和耦合系数K的函数并且如i=i（f0x，K）那样表示时，上述的关系能够如以下那样表示。

。

再有，关于i（f01，K=0.2）和i（f02，K=0.4）的大小关系，如果先测定f02的一方，则为i（f02，K=0.2）>i（f01，K=0.4），因此，通常为以下那样。

。

如图11A的虚线、点划线的图表所示，尽管在二次侧配置有受电装置、设备的情况下，电流的频率特性实质上不会为双峰特性关系，为错误检测。

因此，如果在最后测定在一次侧的谐振频率f0的电流值，则能够检测一次侧的谐振电路的电流值的频率特性。

如图11B所示，如果以比一次侧的谐振频率f0低Δf的频率f01、比一次侧的谐振频率f0高Δf的频率f02、一次侧的谐振频率f0的顺序测定电流值，则满足上述的（5）式，因此，能够检测二次侧的装置、设备。

2-5.检测图案的设定

使用上述的原理，使针对一次侧的谐振电路的电流值的频率的大小关系图案化，由此，能够进行二次侧的装置、设备的有无的判定。

在图12A~图12E中，示出在针对设定有1个谐振频率的谐振电路取得了该谐振电路的流动的电流的频率特性的情况下测定了在谐振频率与该谐振频率的前后的驱动频率的电流值的情况的电流值的大小关系的图案。黑圆表示是针对符合的驱动频率的电流值。图12A~图12E均测定在3个频率的电流值并示出其大小关系，测定频率从左起为f01、f0、f02。在图12A中示出往右上的趋势（图案P1），在图12B中设定了示出往右下的趋势的图案P2。在图12C中设定了为向上凸的趋势的图案P3，在图12D中设定了为向下凸的趋势的图案P4。在图12E中为平坦的图案P5。

在如在2-1中说明的那样在二次侧配置有金属等异物的情况下，异物不具有频率特性，因此，当测定一次侧的谐振电路的电流的频率特性时，为图12E那样的平坦的趋势的图案P5（式（4））。

当在二次侧配置有具有与一次侧的谐振电路的谐振频率f0相等的谐振频率f0的谐振电路的受电装置、设备时，示出为图12D那样的向下凸的趋势的图案P4（式（5））。

再有，如果进一步增大取得电流值的频率或者使其模拟地变化来模拟地取得电流值的频率特性，则当然能够进行更详细的图案设定。

在耦合系数K为0.2左右以下的耦合比较强的情况下，检测上述的两种图案P4、P5，由此，能够检测是受电装置、设备还是异物，但是，在耦合系数低于0.2那样的耦合弱的情况下，进一步需要想办法。如在上述的2-2、2-3中说明的那样，需要改变一次侧的谐振电路的谐振频率，分别测定在具有不同的谐振频率的谐振电路中流动的电流来进行图案化。由于将图12A~图12E的图案进一步组合来进行图案化，所以为了方便将该图案称为弱耦合检测图案。

在图13A~图13D中，改变3种谐振电路的谐振频率并且针对每一个示出将在谐振电路中流动的电流的频率特性的趋势组合后的弱耦合检测图案。图13A~图13D均由3种图案构成。各个图案为在图12A~图12E的每一个中示出的图案P1~P5。更具体地，由在设定为比一次侧的谐振电路的谐振频率f0低Δf的谐振频率f01的谐振电路中流动的电流i1的频率特性的图案、在设定为一次侧的谐振频率f0的谐振电路中流动的电流i的频率特性的图案、在设定为比一次侧的谐振电路的谐振频率f0高Δf的谐振频率f02的谐振电路中流动的电流i2的频率特性的图案构成。在通常，如图示那样，在谐振频率f01的谐振电路中流动的电流的频率特性示出在图12B中示出的那样的往右下的图案P2（式（2））。在谐振频率f0的谐振电路中流动的电流的频率特性示出在图12C中示出的那样的向上凸的图案P3（式（1））。在谐振频率f02的谐振电路中流动的电流的频率特性示出在图12A中示出的那样的往右上的图案P1（式（3））。分别比较3种图案中的电流的最大值，由此，能够检测在二次侧配置的是受电装置、设备还是异物。

在图13A中为3种图案P2、P3、P1的最大值大致一致的情况，为在二次侧配置有金属等异物的情况下的弱耦合检测图案。在图13B中为3种图案P2、P3、P1的最大值之中的在设定为谐振频率f0的谐振电路中流动的电流的频率特性的最大值比其他低的弱耦合检测图案，为在二次侧配置有受电装置、设备的情况下的趋势。在图13C中，是3种图案P2、P3、P1的最大值为往右下的图，为二次侧的受电装置、设备的谐振频率比一次侧的哪一个的谐振频率都高的情况下的弱耦合检测图案。在图13D中，是3种图案P2、P3、P1的最大值为往右上的图，为二次侧的受电装置、设备的谐振频率比一次侧的哪一个的谐振频率都低的情况下的弱耦合检测图案。

如上述那样，将示出在谐振电路中流动的电流的频率特性的趋势的图案P1~P5与改变一次侧的谐振电路的谐振频率的情况下的各个图案的组合设定为弱耦合检测图案，由此，能够不依赖于耦合系数来检测在二次侧是否配置有受电装置、设备。

3.受电装置的检测方法

在图14中示出本发明的一个实施方式的受电装置的检测方法的流程图。

输电装置1的控制部5a在步骤S1中将该输电装置1设定为天线检测模式。在天线检测模式下，从输电装置1向受电装置50（或金属等异物）不进行电力传输，如以下那样进行用于检测二次侧的受电装置的有无的工作。在二次侧的受电装置的检测期间存在金属等异物的情况下，当从一次侧对通常的电力进行输电时，金属发热，因此，优选的是，在停止了电力的输电之后设定进行二次侧的检测的天线检测模式。此外，天线检测模式执行短时间的轮询，因此，优选的是，间歇地执行。

控制部5a在步骤S2中对构成谐振电路的收发部3设定谐振频率f0（例如，f0=13.56MHz）。

控制部5a将驱动频率设定为比谐振频率f0低Δf的f01（例如，f01=12.56MHz），取得此时的电流值。将驱动频率设定为比谐振频率高Δf的f02（例如，f02=14.56MHz），取得此时的电流值。进而，取得驱动频率为f0时的电流值。关于取得的电流值，优选的是，与驱动频率相关联来作为检测图案1而储存在存储部5b中，判定检测图案1与图12A~图12E的P1~P5的哪一个符合，进行相关联并储存在存储部5b中。

控制部5a在步骤S4中判定所取得的图案1是否与图12A~图12E的任一个之中的向下凸的图案P4（图12D）一致。在一致的情况下，结束天线检测模式（步骤S11），认证其受电装置、设备作为充电或通信的对象是否正当（步骤S12、S13），如果能够认证，则转移到受电模式来开始充电或者开始通信，如果为不可认证，则进行错误处理。

控制部5a在步骤S4中不能检测到受电装置、设备的情况下，变更一次侧的谐振电路的常数，将谐振频率改变为f01。针对谐振频率f01，与步骤S3同样地，取得各驱动频率的每一个的电流值，取得将电流值与驱动频率相关联后的检测图案2，也针对分类为图12A~图12E的哪一个相关联而储存在存储部5b中。

进而，控制部5a在步骤S7中将谐振电路的谐振频率变更为f02，与步骤S3、S6同样地，取得在谐振频率f02的谐振电路中流动的电流的频率特性来作为每个驱动频率的电流值。取得将电流值与驱动频率相关联后的检测图案3，也针对分类为图12A~图12E的哪一个相关联而储存在存储部5b中。

控制部5a在步骤S9中比较检测图案1~检测图案3的电流值的最大值，在全部相等时，在步骤S10中判定为异物检测，进行错误处理。控制部5a在检测图案的电流值的最大值存在不相等时，判定为配置有受电装置、设备，结束天线检测模式（步骤S11），进行设备认证（步骤S12）。

再有，在步骤S3、S6、S8中，设想受电装置、设备从远离的位置逐渐靠近的情况，如在2-4中说明的那样在最后进行各谐振电路的谐振频率的电流测定也可。

使上述的流程图为程序并储存在存储部5b中，按照各步骤通过控制部5a进行处理也可。进而，也可以将控制部5a和/或存储部5b装入到半导体装置中，当然也可以通过使用了通用的CPU的系统来实现。

4.输受电装置的结构例

作为其他的实施方式，在从作为输电装置1的非接触充电装置、非接触通信装置（读写器等）接受电力传输或者接受数据传输而对自身的二次电池进行充电来使设备主体工作的装置的情况下，存在自身相对于其他的受电装置而成为输电装置的情况。将这样的设备在此称为输受电装置。

如图15所示，输受电装置50a具有与上述的输电装置1同样的结构，相同的功能的部分通过相同的附图标记来表示。

输受电装置50a具备具有与其他的受电装置、输受电装置70所具备的天线72a电磁场耦合的天线52a的收发部52。此外，输受电装置50a具备将自身具备的二次电池51变换为规定的驱动频率的交流电力来驱动收发部52的天线52a的逆变器部53。此外，输受电装置50a具备取得天线52a的电流波形的波形监视器部54、以及基于利用波形监视器部54取得的电流值来对逆变器部53进行驱动频率的设定的控制系统部55。控制系统部55包含写入有表示输受电装置50a的工作顺序的程序的存储部55b、以及按照存储部55b的顺序来控制输受电装置50的工作的控制部55a。控制部55a例如是CPU（CentralProcessingUnit，中央处理单元）、微型控制器。存储部55b也可以为例如装载于微型控制器的掩模ROM，也可以为EPROM、EEPROM等。再有，并不限定于这些。

控制部55a按照储存在存储部55b中的程序来对逆变器部53设定驱动天线部52a的驱动频率。逆变器部53以所设定的驱动频率的正弦波振荡来驱动天线部52a。在其他的输受电装置70处于输输电装置50的通信区域的情况下，由于根据天线部72a的谐振电路的存在，在天线部52a中流动的电流产生变化，由波形监视器部54取得其。或者，在其他的输受电装置70的位置存在金属板那样的异物的情况下，也由波形监视器部54取得其电流值的峰值。

重复规定的次数按照储存在存储部55b中的程序来变更驱动频率而取得针对变更后的驱动频率的天线部52a的电流的峰值。通过取得分别对所取得的每个驱动频率的峰值电流值进行比较后的图案，从而与预先取得的针对其他的输受电装置70的有无的峰值电流值的图案相比较，由此，在控制部55a中判定其他的输受电装置70的有无。

以上是输受电装置50a的关于输电功能的结构，在输受电装置50a中，还具备将使用天线52a接受到的电力变换为直流的整流部56、以及使用由整流部56变换为直流电力的电力来进行二次电池51的充电控制的充电控制部57。所受电的电力经由充电控制部57对二次电池51进行充电，并且，通过充电SW58使设备主体60直接工作也可。

如上述那样，在输受电装置50a中，能够使用自身具有的二次电池51的电力来使逆变器部53工作而检测受电装置、其他的输受电装置70。

附图标记的说明

1输电装置、2逆变器部、3收发部、3a天线部、3b,11b可变电容电容器、4波形监视器部、5控制系统部、5a控制部、5b存储部、50受电装置、50a输受电装置、51二次电池、52收发部、52a天线部、53逆变器部、54波形监视器部、55控制系统部、55a控制部、55b存储部、56整流部、57充电控制部、58充电SW、60设备主体、70其他的输受电装置。

Claims (26)

1.一种输电装置，使用谐振电路以非接触与受电装置进行电力的传输，其特征在于，具备：

控制部，设定对所述谐振电路进行驱动的信号的驱动频率；

驱动部，基于所述控制部的设定以3个以上的驱动频率来驱动所述谐振电路；以及

驱动波形检测部，检测所述谐振电路的驱动波形，

所述控制部设定3个以上的驱动频率，并对由所述驱动波形检测部检测的在各个驱动频率的信号数据进行比较，基于其比较结果来检测所述受电装置。

2.根据权利要求1所述的输电装置，其特征在于，

所述控制部具有：

输电模式，进行基于来自所述受电装置的请求的电力的传输；以及

检测模式，检测所述受电装置的有无，

在所述检测模式下不进行所述电力的传输。

3.根据权利要求1或2所述的输电装置，其特征在于，所检测的所述信号数据为所述谐振电路的电流值或电压值。

4.根据权利要求1或2所述的输电装置，其特征在于，

所述控制部设定多个所述谐振电路的谐振频率，

所述谐振频率与所述3个以上的驱动频率的每一个对应地设定。

5.根据权利要求4所述的输电装置，其特征在于，所述控制部通过分别比较在各谐振频率的所述电流或所述电压之中的最大值来检测所述受电装置。

6.根据权利要求1或2所述的输电装置，其特征在于，

所述控制部将3个频率依次设定为所述驱动频率来测定所述信号数据，

第一驱动频率为比第二驱动频率高的频率，并且，为比第三驱动频率低的频率，

所述第一驱动频率在设定了所述第二和第三驱动频率并且测定了信号数据之后被设定，测定对应的信号数据。

7.一种输受电装置，使用谐振电路以非接触与受电装置或其他的输受电装置进行电力的传输，其特征在于，具备：

控制部，设定对所述谐振电路进行驱动的信号的驱动频率；

驱动部，基于所述控制部的设定以3个以上的驱动频率来驱动所述谐振电路；以及

驱动波形检测部，检测所述谐振电路的驱动波形，

所述控制部设定3个以上的驱动频率，并对由所述驱动波形检测部检测的在各个驱动频率的信号数据进行比较，基于其比较结果来检测进行收发的所述受电装置或其他的输受电装置。

8.根据权利要求7所述的输受电装置，其特征在于，

所述控制部具有：

输电模式，进行基于来自所述受电装置或其他的输受电装置的请求的电力的传输；以及检测模式，检测所述其他的受电装置或输受电装置，

在所述检测模式下不进行所述电力的传输。

9.根据权利要求7或8所述的输受电装置，其特征在于，所检测的所述信号数据为所述谐振电路的电流值或电压值。

10.根据权利要求7或8所述的输受电装置，其特征在于，

所述控制部设定多个所述谐振电路的谐振频率，

所述谐振频率与所述3个以上的驱动频率的每一个对应地设定。

11.根据权利要求10所述的输受电装置，其特征在于，所述控制部通过分别比较在各谐振频率的所述电流或所述电压之中的最大值来检测所述受电装置。

12.根据权利要求7或8所述的输受电装置，其特征在于，

所述控制部将3个频率依次设定为所述驱动频率来测定所述信号数据，

第一驱动频率为比第二驱动频率高的频率，并且，为比第三驱动频率低的频率，

所述第一驱动频率在设定了所述第二和第三驱动频率并且测定了信号数据之后被设定，测定对应的信号数据。

13.一种受电装置检测方法，在使用谐振电路以非接触从输电装置向受电装置进行电力的传输的情况下检测该受电装置的有无，所述方法的特征在于，

通过控制部来设定对所述谐振电路进行驱动的信号的驱动频率，

通过驱动部来基于所述控制部的设定以3个以上的驱动频率驱动所述谐振电路，

通过驱动波形检测部来检测所述谐振电路的驱动波形，

所述控制部设定3个以上的驱动频率，并对由所述驱动波形检测部检测的在各个驱动频率的信号数据进行比较，基于其比较结果来检测所述受电装置。

14.根据权利要求13所述的受电装置检测方法，其特征在于，

所述控制部具有：

输电模式，进行基于来自所述其他的受电装置或输受电装置的请求的电力的传输；以及检测模式，检测所述其他的受电装置或输受电装置，

在所述检测模式下不进行所述电力的传输。

15.根据权利要求13或14所述的受电装置检测方法，其特征在于，所检测的所述信号数据为所述谐振电路的电流值或电压值。

16.根据权利要求13或14所述的受电装置检测方法，其特征在于，

所述控制部设定多个所述谐振电路的谐振频率，

所述谐振频率与所述3个以上的驱动频率的每一个对应地设定。

17.根据权利要求16所述的受电装置检测方法，其特征在于，所述控制部通过分别比较在各谐振频率的所述电流或所述电压之中的最大值来检测所述受电装置。

18.根据权利要求13或14所述的受电装置检测方法，其特征在于，

所述控制部将3个频率依次设定为所述驱动频率来测定所述信号数据，

第一驱动频率为比第二驱动频率高的频率，并且，为比第三驱动频率低的频率，

所述第一驱动频率在设定了所述第二和第三驱动频率并且测定了信号数据之后被设定，测定对应的信号数据。

19.一种受电装置检测程序，所述受电装置检测程序是非接触充电用的受电装置检测程序，所述非接触充电用的受电装置具备储存程序的存储部和具有展开所储存的程序来执行的处理单元的控制部，所述受电装置检测程序在使用谐振电路以非接触从输电装置向受电装置进行电力的传输的情况下检测该受电装置的有无，所述程序的特征在于，具有：

通过所述控制部来设定对所述谐振电路进行驱动的信号的驱动频率的步骤；

通过驱动部来基于所述控制部的设定以3个以上的驱动频率驱动所述谐振电路的步骤；以及

通过驱动波形检测部来检测所述谐振电路的驱动波形的步骤，

所述控制部设定3个以上的驱动频率，并对由所述驱动波形检测部检测的在各个驱动频率的信号数据进行比较，基于其比较结果来检测所述受电装置。

20.根据权利要求19所述的受电装置检测程序，其特征在于，

所述控制部具有：

输电模式，进行基于来自所述其他的受电装置或输受电装置的请求的电力的传输；以及检测模式，检测所述其他的受电装置或输受电装置，

在所述检测模式下不进行所述电力的传输。

21.根据权利要求19或20所述的受电装置检测程序，其特征在于，所检测的所述信号数据为所述谐振电路的电流值或电压值。

22.根据权利要求19或20所述的受电装置检测程序，其特征在于，

所述控制部设定多个所述谐振电路的谐振频率，

所述谐振频率与所述3个以上的驱动频率的每一个对应地设定。

23.根据权利要求22所述的受电装置检测程序，其特征在于，所述控制部通过分别比较在各谐振频率的所述电流或所述电压之中的最大值来检测所述受电装置。

24.根据权利要求19或20所述的受电装置检测程序，其特征在于，

所述控制部将3个频率依次设定为所述驱动频率来测定所述信号数据，

第一驱动频率为比第二驱动频率高的频率，并且，为比第三驱动频率低的频率，

所述第一驱动频率在设定了所述第二和第三驱动频率并且测定了信号数据之后被设定，测定对应的信号数据。

25.一种半导体装置，其中，具备存储部，所述存储部储存有根据权利要求19~24任一项所述的受电装置检测程序。

26.根据权利要求25所述的半导体装置，其中，还具备控制部，所述控制部展开所述受电电力调整程序来执行。