JP2013219945A - 受電装置、受電装置の制御方法、および、給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】異物を正確に検出することができる受電装置を提供する。
【解決手段】受電装置は、受電コイル、測定コイル、および、異物検出部を具備する。受電コイルは、給電装置からの磁界により受電電圧が誘起される位置に配置される。測定コイルは、受電電圧に応じた電圧である監視誘導電圧が磁界により誘起される位置に配置される。異物検出部は、監視誘導電圧と受電コイルの誘導電流とから受電コイルのインピーダンスの変化量を生成して、その変化量に基づいて磁界における異物を検出する。
【選択図】図１

Description

本技術は、受電装置、受電装置の制御方法、および、給電システムに関する。詳しくは、電気的に非接触で給電を行う非接触給電システム受電装置、受電装置の制御方法、および、給電システムに関する。

従来、電気的に非接触で給電を行う非接触給電システムにおいて、給電装置と受電装置との間の磁界内に混入した物体を異物として検出する回路が設けられることがあった。これは、導体の異物が磁界内に混入すると、異物内に渦電流が生じ、その渦電流によるジュール熱の影響で異物が発熱する場合があるためである。異物の発熱量が大きいと、非接触給電システムにおける機器や筐体に損傷が生じるおそれがあった。特に急速充電においては給電装置が出力する磁界の強度が大きくなるため、異物の発熱量も大きくなり、異物の存在が問題になることが多かった。

異物を検出する回路として、例えば、受電側に誘導される電圧の振幅が基準値未満であるか否かにより、異物の有無を判断する回路が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。異物がある場合には異物の渦電流により電力の損失が生じて送電効率が低下するため、受電側の電圧の振幅が基準値未満に低下した場合に、異物があると判断される。

特開２０１２−１６１２５号公報

しかしながら、上述の従来技術では、異物の存在を正確に検出することができない場合があった。具体的には、上述の受電装置は、異物の混入以外の原因により、受電コイルの電圧の振幅が低下した場合に、異物を誤って検出してしまうことがあった。電圧の振幅の低下は、異物の混入のほか、給電装置の故障や経年劣化などによる給電電力や給電効率の低下などによっても生じるが、上述の受電装置は、給電電力量や送電効率を取得していなかった。また、上述の受電装置は、給電コイルおよび受電コイルの互いの位置がずれてしまうことを想定していなかった。このため、電圧の振幅が低下した場合に、その低下が異物の混入によるものであるのか、給電電力や送電効率の低下によるのであるかを判断することができなかった。また、電圧の振幅が低下した場合に、給電コイルおよび受電コイルの互いの位置がずれてしまうことによるものであるのか、異物の混入によるものであるのかを判断することができなかった。この結果、異物の混入以外の要因により電圧の振幅が低下した場合に、異物が誤検出されることがあった。

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、異物を正確に検出することができる受電装置を提供することを目的とする。

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、給電装置からの磁界により受電電圧が誘起される位置に配置された受電コイルと、上記受電電圧に応じた電圧である監視誘導電圧が上記磁界により誘起される位置に配置された測定コイルと、上記監視誘導電圧と上記受電コイルの誘導電流とから上記受電コイルのインピーダンスの変化量を生成して当該変化量に基づいて上記磁界における異物を検出する異物検出部とを具備する受電装置、および、その制御方法である。これにより、インピーダンスの変化量に基づいて異物が検出されるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記測定コイルは、上記受電コイルからの磁界により上記測定コイルに誘起される電圧である相互誘導電圧が所定値未満になる位置に配置されてもよい。これにより、相互誘導電圧が所定値未満になるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記測定コイルは、上記受電コイルの一部を跨ぐ位置に配置されてもよい。これにより、測定コイルが受電コイルの一部を跨ぐ位置に配置されるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記測定コイルのコイル面の面積は上記受電コイルより小さく、上記測定コイルは、上記受電コイルの中央に配置されてもよい。これにより、測定コイルが受電コイルの中央に配置されるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記インピーダンスは、上記受電コイルの抵抗およびリアクタンスのうちの少なくとも一方を含むこともできる。これにより、インピーダンスに受電コイルの抵抗およびリアクタンスのうちの少なくとも一方が含まれるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記異物検出部は、上記変化量が所定の閾値を超える場合には上記異物があると判断してもよい。これにより、変化量が閾値を超える場合に異物があると判断されるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記インピーダンスは上記受電コイルの抵抗を含み、上記異物検出部は、上記抵抗の変化量および上記誘導電流から上記異物の渦電流損を生成して当該渦電流損が閾値を超える場合には上記異物があると判断してもよい。これにより、渦電流損が閾値を超える場合には異物があると判断されるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記異物の検出において上記異物があると判断された場合には上記給電装置が上記磁界を介して供給する電源を制御するための制御信号を上記給電装置に送信する送信回路をさらに具備してもよい。これにより、制御信号が給電装置に送信されるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記異物検出部は、上記異物の検出において上記異物があると判断した場合には上記電源の制御量を上記変化量と上記誘導電流とに基づいて決定し、上記送信回路は、上記制御量に応じて上記電源を制御するための上記制御信号を送信してもよい。これにより、制御量に応じて電源を制御するための制御信号が送信されるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記受電装置に接続された負荷への充電電流を上記異物の検出結果に基づいて制御する充電制御回路をさらに具備してもよい。これにより、異物の検出結果に基づいて充電電流が制御されるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記充電電流の制御結果を上記給電装置に送信する制御結果送信回路をさらに具備してもよい。これにより、充電電流の制御結果が給電装置へ送信されるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記受電電圧と上記監視誘導電圧との比率を生成する比率生成部をさらに具備し、上記異物検出部は、上記取得された比率と上記監視誘導電圧と上記誘導電流とに基づいて上記変化量を生成してもよい。これにより、受電電圧と上記監視誘導電圧との比率が生成されるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記異物検出部は、上記異物がないときの上記受電コイルの抵抗を２次抵抗としてさらに取得し、当該２次抵抗と上記監視誘導電圧と上記誘導電流とから上記変化量を生成してもよい。これにより、２次抵抗と監視誘導電圧と誘導電流とから変化量が生成されるという作用をもたらす。

また、本技術の第２の側面は、磁界を介して電源を供給する給電装置と、上記磁界により受電電圧が誘起される位置に配置された受電コイルと、上記受電電圧に応じた電圧である監視誘導電圧が上記磁界により誘起される位置に配置された測定コイルと、上記監視誘導電圧と上記受電コイルの誘導電流とから上記受電コイルのインピーダンスの変化量を生成して当該変化量に基づいて上記磁界における異物を検出する異物検出部とを備える受電装置とを具備する給電システムである。これにより、インピーダンスの変化量に基づいて異物が検出されるという作用をもたらす。

本技術によれば、受電装置が異物を正確に検出することができるという優れた効果を奏し得る。

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全体図である。 第１の実施の形態における受電コイルが発生させた磁界の一例を示す図である。 第１の実施の形態における受電コイルにおけるパラメータの変化の原因を説明するための図である。 第１の実施の形態における非接触給電システムの等価回路の一例を示す回路図である。 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。 第１の実施の形態における充電制御部の一構成例を示すブロック図である。 第１の実施の形態における異物検出部の一構成例を示すブロック図である。 第１の実施の形態における誘導電圧の算出方法を説明するための図である。 第１の実施の形態における給電制御処理の一例を示すフローチャートである。 第１の実施の形態における充電制御処理の一例を示すフローチャートである。 第１の実施の形態における７ｍｍの鉄の温度と受電コイルの抵抗値との関係の一例を示すグラフである。 第１の実施の形態における１３ｍｍの鉄の温度と受電コイルの抵抗値との関係の一例を示すグラフである。 第１の実施の形態における２０ｍｍの鉄の温度と受電コイルの抵抗値との関係の一例を示すグラフである。 第１の実施の形態の第１の変形例における測定コイルの一例を示す図である。 第１の実施の形態の第２の変形例における測定コイルの一例を示す図である。 第１の実施の形態の第３の変形例における測定コイルの一例を示す図である。 第２の実施の形態における異物検出部の一構成例を示すブロック図である。 第２の実施の形態における充電制御処理の一例を示すフローチャートである。 第３の実施の形態における充電制御処理の一例を示すフローチャートである。 第３の実施の形態における給電制御処理の一例を示すフローチャートである。 第４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全体図である。 第４の実施の形態における充電制御部の一構成例を示すブロック図である。 第４の実施の形態における異物検出部の一構成例を示すブロック図である。 第４の実施の形態における起電力比率取得部の一構成例を示すブロック図である。 第４の実施の形態における監視誘導電圧および誘導電流と２次抵抗との関係の一例を示すグラフである。 第５の実施の形態における異物検出部の一構成例を示すブロック図である。

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（受電コイルの抵抗およびインダクタンスの変化量に基づいて異物を検知する例）
２．第２の実施の形態（受電コイルの抵抗の変化量に基づいて異物を検出する例）
３．第３の実施の形態（受電コイルの抵抗の変化量に基づいて異物の検出と制御量の算出とを行う例）
４．第４の実施の形態（起電力比率を求める例）
５．第５の実施の形態（負荷抵抗を変更して異物を検出する例）

＜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、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全体図である。この非接触給電システムは、電気的に非接触の状態で装置に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および受電装置２００を備える。

給電装置１００は、電磁波により受電装置２００に交流の電源を供給するものである。この給電装置１００は、給電制御部１１０および給電コイル１２０を備える。

給電制御部１１０は、受電装置２００に供給する電力量を制御するものである。この給電制御部１１０は、信号線１２８および１２９を介して給電コイル１２０に交流電力を供給するとともに、その電力量を制御する。また、給電制御部１１０は、受電装置２００から、給電量を制御するための制御信号を受信する。給電制御部１１０は、制御信号を受信した場合には、その制御信号に従って給電量を制御する。この制御信号には、例えば、給電を停止させるための制御信号が含まれる。

給電コイル１２０は、給電制御部１１０により電力が供給されると、アンペールの法則に従って電磁波を発生するものである。この電磁波を介して受電装置２００に電源が供給される。

受電装置２００は、電磁波により供給された電源を受電するものである。この受電装置２００は、充電制御部２１０、受電コイル２２０、測定コイル２３０、および、異物検出部２４０を備える。

充電制御部２１０は、受電コイル２２０から配線２２８および２２９を介して受電した電源を二次電池などに充電するとともに、充電において電流や電圧を制御するものである。具体的には、充電制御部２１０は、受電した交流の電源を直流に変換する。そして、充電制御部２１０は、二次電池の特性や、充電時間などに基づいて電圧や電流を制御する。

また、充電制御部２１０は、受電コイル２２０における誘導電流Ｉ₂を測定し、その測定値を異物検出部２４０に信号線２１９を介して供給する。誘導電流Ｉ₂の単位として、例えば、アンペア（Ａ）が用いられる。さらに、充電制御部２１０は、異物の検出における検出結果を異物検出部２４０から信号線２４９を介して受け取る。そして、充電制御部２１０は、その検出結果に基づいて制御信号を給電装置１００に送信する。例えば、異物が検出された場合において、充電制御部２１０は、給電を停止させるための制御信号を送信する。なお、充電制御部２１０は、異物が検出された場合に、電力量を一定量、減少させるための制御信号を送信することもできる。これにより、異物検出時においても、継続して給電が行われる。

受電コイル２２０は、給電コイル１２０から電磁波が供給されると、電磁誘導の法則に従って、その電磁波の磁束の変化に応じた誘導電圧が誘起される位置に配置されたコイルである。

測定コイル２３０は、受電コイル２２０の受電電圧に応じた電圧が、給電コイル１２０からの電磁波により誘起される位置に配置されたコイルである。この測定コイル２３０は、受電コイル２２０が発生させた磁界により測定コイル２３０に誘起される誘導電圧が所定値未満になるように配置されることが望ましい。例えば、受電コイル２２０の一部を跨ぐ位置に測定コイル２３０を配置すれば、受電コイル２３０が発生させた磁界による相互誘導作用は極めて小さくなり、その磁界による誘導電圧は非常に小さくなる。

また、測定コイル２３０には、実質的に電流が流されていない。ここで、「実質的に電流が流されていない」とは、測定コイル２３０の端子が開放されており、磁界による誘導電流以外の電流が測定コイル２３０に流れないことを意味する。あるいは、開放されていなくても高い抵抗が配置されていることにより電圧が発生しても微量の電流しか流れないことを意味する。ただし、開放された端子には、信号線２３８および２３９を介して後述する異物検出部２４０が接続されている。測定コイル２３０の端子を開放しておくことにより、測定コイル２３０からの磁界が受電コイル２２０にほとんど作用しなくなる。これにより、受電装置２００は、充電制御部２１０に影響を与えずに、異物を検出することができる。なお、測定コイル２３０の端子を開放するのでなく、端子間に高インピーダンスの抵抗を配置しておいてもよい。

ここで、ファラデーの電磁誘導の法則に基づく次の式１より、コイルに発生する誘導電圧Ｖは、磁束φの変化に比例する。この磁束の単位は、例えば、ウェーバー（ｗｂ）であり、誘導電圧Ｖの単位は、例えば、ボルト（Ｖ）である。

式１において、Ｎは、コイルの巻き数である。ｔは、時間である。ｔの単位は、例えばセコンド（ｓ）である。

給電装置１００が供給する磁界レベルが近似的に均一とみなせる場合は、受電コイル２２０および測定コイル２３０を通過する磁束の磁束密度Ｂは同一となる。磁束密度Ｂの単位は、例えば、ウェーバー毎平方メートル（Ｗｂ／ｍ²）である。磁束密度Ｂが同一であると、受電コイル２２０を通過する磁束φ₂と、測定コイル２３０を通過する磁束φ₃との比率は、これらのコイルのコイル面の面積比に等しくなる。すなわち、受電コイル２２０および測定コイル２３０の各々のコイル面積をＳ₂およびＳ₃とすると、φ₂／φ₃は、Ｓ₂／Ｓ₃に等しい。Ｓ₂およびＳ₃の単位は、例えば、平方メートル（ｍ²）である。したがって、受電コイル２２０および測定コイル２３０の巻き数をＮ₂およびＮ₃とすると、式１に基づいて、次の式２が求められる。

式２において、Ｖ₂₁は、受電コイル２２０の誘導電圧であり、Ｖ₃₁は、給電コイル１２０は発生させた磁界による測定コイル２３０の誘導電圧である。Ｖmonは、測定コイル２３０の端子間の電圧である。式２より、受電コイル２２０および測定コイル２３０の比率は、巻き数比（Ｎ₂／Ｎ₃）にコイル面の面積比（Ｓ₂／Ｓ₃）を乗算した値に一致する。したがって巻き数比および面積比が既知であれば、測定コイル２３０の誘導電圧Ｖ₃₁から、受電コイル２２０の誘導電圧Ｖ₂₁が求められる。なお、誘導電圧Ｖ₂₁は、特許請求の範囲に記載の受電電圧の一例である。すなわち、受電コイル２２０における受電電圧は、誘導電圧Ｖ₂₁である。

厳密には、測定コイル２３０には、給電コイル１２０が発生させた磁界による誘導電圧Ｖ₃₁のほか、受電コイル２２０が発生させた磁界による誘導電圧Ｖ₃₂も生じている。しかし、前述したように、受電コイル２２０が発生させた磁界による相互誘導作用が非常に小さくなる位置に測定コイル２３０が配置されているため、誘導電圧Ｖ₃₂は極めて小さくなる。したがって、測定コイル２３０の端子間の電圧Ｖmonは、誘導電圧Ｖ₂₁にほぼ一致する。なお、誘導電圧Ｖ₃₂は、特許請求の範囲に記載の相互誘導電圧の一例である。すなわち、測定コイル２３０における相互誘導電圧は、誘導電圧Ｖ₃₂である。

なお、誘導電圧Ｖ₂₁を直接測定することは困難である。これは、受電コイル２２０に充電制御部２１０などの負荷が接続されており、その影響により受電コイル２２０の端子電圧が、誘導電圧Ｖ₂₁とならず、さらに異物の存在により、誘導電圧自体が影響を受けるためである。負荷を切り離して、受電コイル２２０の端子を開放状態にすれば、誘導電圧Ｖ₂₁に近い値が測定されるが、同時に電流値を位相関係も含めて取得しない限りは計算ができない。測定コイル２３０を設けることにより、その誘導電圧Ｖmonから、充電中において正確な誘導電圧Ｖ₂₁が求められる。

異物検出部２４０は、測定コイル２３０の誘導電圧Ｖmonと受電コイル２２０の誘導電流Ｉ₂とから、受電コイル２２０において変動するパラメータを推定することにより、電磁波の受電を妨げる異物の有無を検出するものである。異物により、受電コイル２２０において変動するパラメータとしては、インピーダンスにおける抵抗成分やリアクタンス成分などがある。異物検出部２４０は、異物の有無を検出した検出結果を充電制御部２１０に信号線２４９を介して出力する。

図２は、第１の実施の形態における受電コイル２２０が発生させた磁界の一例を示す図である。図２における点線は、受電コイル２２０が発生させた磁界における磁束２２４である。給電装置１００からの磁界により受電コイル２２０に誘導電流が発生すると、図２（ａ）に示すように、受電コイル２２０はアンペールの法則に従って磁界を発生させる。ここで、測定コイル２３０が受電コイル２２０の一部を跨ぐ位置に配置した場合において、測定コイル２３０のコイル面のうち、受電コイル２２０のコイル面と重なる領域を領域Ａとし、重ならない領域を領域Ｂとする。

図２（ａ）に示すように、受電コイル２２０が発生させた磁束２２４は、領域Ａを通過し、受電コイル２２０の巻き線の一部の周囲を半周して領域Ｂを通過する。このため、図２（ｂ）に示すように、領域Ａを通過する磁束２２４の向きと、領域Ｂを通過する磁束２２４の向きとは互いに逆向きになる。したがって、これらの磁束による相互誘導作用は互いに打ち消し合う。この結果、受電コイル２２０が発生させた磁界により、測定コイル２３０に生じる誘導電圧Ｖ₃₂は非常に小さくなる。この誘導電圧Ｖ₃₂が、測定上、問題とならない範囲（所定値未満）になるように、測定コイル２３０の位置が調整される。なお、アンペールの法則に基づく磁界分布において、受電コイル２２０のコイル面の内部の磁界の強さは、そのコイル面の外部より大きくなる。このため、受電コイル２２０の外側にある領域Ｂが、内側にある領域Ａより若干大きくなるように測定コイル２３０が配置されることが望ましい。

図３は、第１の実施の形態における受電コイル２２０におけるパラメータの変化の原因を説明するための図である。受電コイル２２０が発生させた電磁界において、金属などの導電性の異物３００があった場合を想定する。電磁界が変化すると、この異物３００において、電磁誘導効果により渦電流が発生する。この渦電流によるジュール熱により異物は発熱する。また、渦電流が発生させた磁界が受電コイル２２０に作用し、受電コイル２２０の等価回路における抵抗やリアクタンスを変化させる。したがって、受電装置２００は、受電コイル２２０における抵抗やリアクタンスの変化量から、異物の有無を判断することができる。図３において、点線の矢印は、受電コイル２２０が発生させた磁界であり、実線の矢印は渦電流である。一点鎖線の矢印は、渦電流が発生させた磁界である。

図４は、第１の実施の形態における非接触給電システムの等価回路の一例を示す回路図である。給電コイル１２０は、１次インダクタンス（Ｌ₁）１２１および１次キャパシタンス（Ｃ₁）１２２を含む等価回路に置き換えられる。受電コイル２２０は、２次インダクタンス（Ｌ₂）２２１、２次抵抗（ｒ₂）２２２、および、２次キャパシタンス（Ｃ₂）２２３を含む等価回路に置き換えられる。充電制御部２１０は、負荷抵抗（Ｒ₂）２１５を含む等価回路に置き換えられる。充電制御部２１０において、整流器は省略されている。測定コイル２３０は、インダクタンス（Ｌ₃）２３１を含む等価回路に置き換えられる。前述したように異物が存在する場合には、受電コイル２２０の等価回路において、２次抵抗ｒ₂および２次インダクタンスＬ₂のうちの少なくとも一方が変化するため、それらの変化量から異物が検出される。なお、この等価回路において、測定コイル２３０の抵抗と、給電コイル１２０の抵抗とは、省略されている。

この等価回路において、給電コイル１２０が発生させた磁界により受電コイル２２０の２次インダクタンス２２１において発生する誘導電圧をＶ₂₁とする。また、給電コイル１２０が発生させた磁界により測定コイル２３０に発生する誘導電圧をＶ₃₁とする。一方、受電コイル２２０が発生させた磁界により測定コイル２３０に発生する誘導電圧をＶ₃₂とする。ただし、受電コイル２２０が発生させた磁界による相互誘導作用が極めて小さくなるように測定コイル２３０が配置されているため、誘導電圧Ｖ₃₂は非常に小さくなる。したがって、測定コイル２３０の端子間の電圧は、誘導電圧Ｖ₃₁にほぼ等しい。異物検出部２４０は、この測定コイル２３０の端子間の電圧を監視誘導電圧Ｖmon（≒Ｖ₃₁）として取得する。また、充電制御部２１０は、受電コイル２２０に流れる誘導電流Ｉ₂を取得する。

［給電制御部の構成例］
図５は、第１の実施の形態における給電制御部１１０の一構成例を示すブロック図である。給電制御部１１０は、復調回路１１１および給電制御回路１１２を備える。

復調回路１１１は、受電装置２００からの交流信号を復調して、その交流信号に重畳された制御信号を取り出すものである。復調回路１１１は、その制御信号を給電制御回路１１２に出力する。給電制御回路１１２は、制御信号に従って、受電装置２００に供給する電力量を制御するものである。

［充電制御部の構成例］
図６は、第１の実施の形態における充電制御部２１０の一構成例を示すブロック図である。この充電制御部２１０は、変調回路２１１、整流器２１２、充電制御回路２１３、誘導電流取得回路２１４を備える。

変調回路２１１は、給電装置１００への交流信号の振幅などを変調することにより制御信号を重畳するものである。変調回路２１１は、充電制御回路２１３の制御に従って例えば、給電を停止させるための制御信号を交流信号に重畳して給電装置１００に送信する。なお、変調回路２１１は、特許請求の範囲に記載の送信回路の一例である。

整流器２１２は、交流電力を直流に変換して充電制御回路２１３に供給するものである。充電制御回路２１３は、変換された直流電力の電圧や電流を制御して、二次電池などを充電するものである。また、充電制御回路２１３は、異物検出時に２次電池等への充電電流の供給を停止または低下させる。充電電流が低下することにより、受電装置２００からの磁界による異物の温度上昇が抑制される。充電電流の制御によっても対応できない場合（例えば、充電電流をこれ以上低下できない場合）は、充電制御回路２１３は、変調回路２１１を介して制御信号を送信する。なお、充電制御回路２１３は、充電電流の制御結果を給電装置１００へ送信してもよい。また、充電制御回路２１３は、異物検出時に受電電流の制御を行わずに、制御信号のみを送信してもよい。

誘導電流取得回路２１４は、受電コイル２２０に流れる誘導電流Ｉ₂を取得するものである。誘導電流取得回路２１４は、誘導電流Ｉ₂を測定し、必要に応じて測定値をＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換して異物検出部２４０に供給する。なお、誘導電流取得回路２１４は、交流の誘導電流を取得しているが、交流の誘導電流の代わりに、整流器２１２により変換された後の直流の誘導電流を取得してもよい。

［異物検出部の構成例］
図７は、第１の実施の形態における異物検出部２４０の一構成例を示すブロック図である。この異物検出部２４０は、監視誘導電圧取得回路２４１、２次抵抗変化量取得回路２４２、２次インダクタンス変化量取得回路２４３、および、異物検出回路２４４を備える。

監視誘導電圧取得回路２４１は、測定コイル２３０における監視誘導電圧Ｖmonを取得するものである。例えば、監視誘導電圧取得回路２４１は、測定コイル２３０の端子に接続された交流電圧計により監視誘導電圧Ｖmonを測定する。監視誘導電圧取得回路２４１は、監視誘導電圧Ｖmonの測定値を必要に応じてＡ／Ｄ変換して２次抵抗変化量取得回路２４２および２次インダクタンス変化量取得回路２４３に供給する。なお、監視誘導電圧取得回路２４１は、特許請求の範囲に記載の電圧取得回路の一例である。

２次抵抗変化量取得回路２４２は、監視誘導電圧Ｖmonおよび誘導電流Ｉ₂の測定値から、受電コイル２２０における抵抗の変化量を２次抵抗変化量Δｒ₂として取得するものである。２次抵抗変化量取得回路２４２は、例えば、次の式３を使用して、２次抵抗Ｒ₂を算出する。

式３において、「Ｒｅ（）」は、（）内の複素数の実数部を返す関数である。Ｖ₂₁は、給電コイル１２０が発生させた磁界の変化により受電コイル２２０に発生する交流の誘導電圧である。上部にドットを付した電圧Ｖまたは電流Ｉは、複素数で表記した交流電圧または交流電流を表している。Ｒ₂は、充電制御部２１０における負荷の負荷抵抗である。Ｒ₂の単位は、例えば、オーム（Ω）である。Ｎ₂は、受電コイル２２０の巻き数であり、Ｎ₃は、測定コイル２３０の巻き数である。Ｓ₂は、受電コイル２２０のコイル面の面積であり、Ｓ₃は、測定コイル２３０のコイル面の面積である。Ｓ₂およびＳ₃の単位は、例えば、平方メートル（ｍ²）である。式３の導出方法については後述する。

２次抵抗変化量取得回路２４２は、算出した２次抵抗ｒ₂から、次の式４を使用して、２次抵抗変化量Δｒ₂を算出する。２次抵抗変化量取得回路２４２は、算出したΔｒ₂を異物検出回路２４４に出力する。

式４において、ｒ₀は、異物がない場合に測定された受電コイル２２０の本来の２次抵抗である。

２次インダクタンス変化量取得回路２４３は、監視誘導電圧Ｖmonおよび誘導電流Ｉ₂の測定値から、受電コイル２２０の等価回路におけるインダクタンスの変化量を２次インダクタンス変化量ΔＬ₂として取得するものである。２次インダクタンス変化量取得回路２４３は、例えば、次の式５を使用して、２次インダクタンスＬ₂を算出する。

式５において、「Ｉｍ（）」は、（）内の複素数の虚数部を返す関数である。また、ωは角周波数であり、単位は、ラジアン／秒（ｒａｄ/ｓ）である。Ｃ₂は、受電コイル２２０の等価回路におけるキャパシタンスであり、単位は、例えば、ファラド（Ｆ）である。式５の導出方法については後述する。

２次インダクタンス変化量取得回路２４３は、算出した２次インダクタンスＬ₂から、次の式６を使用して、２次インダクタンス変化量ΔＬ₂を算出する。２次抵抗変化量取得回路２４２は、算出したΔＬ₂を異物検出回路２４４に出力する。

この式６において、Ｌ_０は、異物が存在しない場合に測定された受電コイル２２０本来のインダクタンスである。

異物検出回路２４４は、２次抵抗変化量Δｒ₂と２次インダクタンス変化量ΔＬ₂とから、異物の有無を検出するものである。例えば、異物検出回路２４４は、Δｒ₂およびΔＬ₂と閾値Ｔｈ１およびＴｈ２とを比較する。閾値Ｔｈ１は、Δｒ₂と比較するための閾値であり、閾値Ｔｈ２は、ΔＬ₂と比較するための閾値である。そして、異物検出回路２４４は、例えば、Δｒ₂が閾値Ｔｈ１以上である場合、または、ΔＬ₂が閾値Ｔｈ２以上である場合に、異物があると判断する。異物検出回路２４４は、異物の検出結果を充電制御部２１０に出力する。

なお、異物検出部２４０は、Δｒ₂が閾値Ｔｈ１以上であり、かつ、ΔＬ₂が閾値Ｔｈ２以上である場合に、異物があると判断してもよい。また、異物検出部２４０は、第２の実施の形態において後述するように、ΔＬ₂を取得せず、Δｒ₂が閾値以上である場合に異物があると判断してもよい。あるいは、異物検出部２４０は、Δｒ₂を取得せず、ΔＬ₂が閾値以上である場合に異物があると判断してもよい。もしくは、異物検出部２４０は、Δｒ₂とΔωＬ₂との加算値が閾値以上である場合に異物があると判断してもよい。

ここで、供給電圧に対するΔｒ₂およびΔＬ₂の値は、異物のサイズや物性により、異なる値となる。このため、これらの値により、物質の種類が特定される。特に、Δｒ_２の増加に応じて異物の温度が上昇するため、温度がある値未満になるように、受電する電流を制御することにより、温度上昇が抑制される。

図８は、第１の実施の形態における誘導電圧の算出方法を説明するための図である。図７において、縦軸は、複素表現した交流電圧の虚数部であり、横軸は実数部である。図３に例示した等価回路より、測定コイル２３０には、給電コイル１２０が発生させた磁界の変化による誘導電圧Ｖ₃₁（≒Ｖmon）が生じる。

また、受電コイル２２０の誘導電圧Ｖ₂₁は、そのコイルの巻き数Ｎ₂等から次の式７により求められる。

式７において、μは受電コイル２２０の透磁率である。Ｈｄ₂₁は、受電コイル２２０のコイル面に生じる磁界の強さであり、単位は、例えばアンペア／メートル（Ａ／ｍ）である。ｎは法線ベクトルである。

一方、測定コイル２３０の誘導電圧Ｖ₃₁は、そのコイルの巻き数Ｎ₃等から次の式８により求められる。

式８において、Ｈｄ₃₁は、測定コイル２３０のコイル面に生じる磁界の強さである。

給電装置１００が放射する磁界が近似的に均一である場合という前提では、測定コイル２３０と受電コイル２２０とのそれぞれの磁界の強さ（Ｈｄ₂₁、Ｈｄ₃₁）がほぼ等しくなる。したがって、次の式９が成立する。

式７、式８および式９より、前述の式２が得られる。

また、図４に例示した等価回路から、次の式１０が得られる。

この式１０に式２の右辺を代入して両辺の実数部を求めることにより、式４が導出される。また、式１０に式２の右辺を代入して両辺の虚数部を求めることにより、式６が導出される。

［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制御処理の一例を示すフローチャートである。この給電制御処理は、例えば、給電装置１００に電源が投入されたときに給電装置１００により開始される。

給電装置１００は、交流電源の給電を開始する（ステップＳ９０１）。給電装置１００は、給電を停止させるための制御信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ９０２）。給電を停止させるための制御信号を受信していない場合（ステップＳ９０２：Ｎｏ）、給電装置１００は、ステップＳ９０２に戻り、給電を継続する。給電を停止させるための制御信号を受信した場合（ステップＳ９０２：Ｙｅｓ）、給電装置１００は、給電を停止する（ステップＳ９０３）。ステップＳ９０３の後、給電装置１００は、給電制御処理を終了する。

［受電装置の動作例］
図１０は、第１の実施の形態における充電制御処理の一例を示すフローチャートである。この給電制御処理は、例えば、給電装置１００から電源供給が開始されたときに受電装置２００により開始される。

受電装置２００は、誘導電流Ｉ₂および監視誘導電圧Ｖmonを測定する（ステップＳ９５１）。受電装置２００は、誘導電流Ｉ₂および監視誘導電圧Ｖmonを式３および式４に代入して２次抵抗変化量Δｒ₂を算出する（ステップＳ９５２）。また、受電装置２００は、誘導電流Ｉ₂および監視誘導電圧Ｖmonを式５および式６に代入して２次インダクタンス変化量ΔＬ₂を算出する（ステップＳ９５３）。

受電装置２００は、Δｒ₂が閾値Ｔｈ１以上、または、ΔＬ₂が閾値Ｔｈ２以上であるか否かにより、異物を検出したか否かを判断する（ステップＳ９５４）。異物を検出しなかった場合には（ステップＳ９５４：Ｎｏ）、受電装置２００は、ステップＳ９５１に戻る。異物を検出した場合には（ステップＳ９５４：Ｙｅｓ）、受電装置２００は、充電電流を制御し、必要に応じて、給電を停止させるための制御信号を給電装置１００に送信する（ステップＳ９５５）。ステップＳ９５５の後、受電装置２００は、充電制御処理を終了する。

図１１乃至図１３は、第１の実施の形態における異物の温度とコイルの抵抗値との関係の一例を示すグラフである。図１１乃至図１３の縦軸は、異物の温度またはコイルの抵抗値であり、横軸は異物の位置である。温度の単位は度（℃）であり、抵抗値の単位はミリオーム（ｍΩ）である。位置の単位はミリメートル（ｍｍ）である。横軸において、コイルの中央を原点として、その中央を含み、コイル面に平行な所定の直線上の位置が異物の位置として測定される。また、図１１乃至１３において、丸印は、異物の温度の測定結果をプロットしたものであり、四角形の印は、受電コイル２２０の抵抗値の測定結果をプロットしたものである。

図１１は、厚さ０．５ｍｍ、７ｍｍ四方の大きさの鉄を異物としてコイル間に挿入した場合の測定結果である。図１２は、厚さ０．５ｍｍ、１３ｍｍ四方の大きさの鉄を異物として挿入した場合の測定結果である。図１３は、厚さ０．５ｍｍ、２０ｍｍ四方の大きさの鉄を異物として挿入した場合の測定結果である。

図１１乃至図１３に例示するように、コイルの中央から少し離した位置に異物が置かれると、異物の温度が高くなり、コイル（１２０および２２０）の抵抗値も上昇する。一方、中央付近に異物が置かれると、異物の温度が低くなり、コイルの抵抗値も低くなる。これは、前述したように、異物内の渦電流によりジュール熱が発生し、また、その渦電流が発生させた磁界の作用により、コイルの抵抗値などのパラメータが変化するためである。

なお、図１１乃至図１３において、位置が負数である場合の温度は測定されていない。これは、位置が負数である場合の温度変化は、位置が正数である場合と同様の変化であると推定されるためである。

このように、本技術の第１の実施の形態によれば、受電装置２００は、監視誘導電圧Ｖmonと受電コイルの誘導電流Ｉ₂とから取得した受電コイル２２０のインピーダンスの変化量に基づいて前記磁界における異物を検出することができる。インピーダンスの変化量はコイル間に異物が混入すると変動するため、インピーダンスの変化量から、異物が正確に検出される。

なお、受電コイル２２０が発生させた磁界による相互誘導作用が小さくなるのであれば、測定コイル２３０の形状や位置は任意である。例えば、測定コイル２３０のコイル面は、図１４に例示するように、長方形に近い楕円形であってもよい。また、図１５に示すように、測定コイル２３０のコイル面を受電コイル２２０より小さくして、測定コイル２３０を受電コイル２２０の中央に配置してもよい。受電コイル２２０のコイル面の中央は、コイル面の外周付近と比較して、磁場（Ａ／ｍ）は弱くなる。これは、中央における受電コイル２２０の巻き線からの距離が、外周付近よりも大きいためである。中央の磁場が比較的弱いため、中央部に測定コイル２３０を配置することにより、受電コイル２２０が発生させた磁界による作用を小さくすることができる。

また、図１６に例示するように、測定コイル２３０を複数、配置してもよい。この場合、異物検出部２４０は、測定コイル２３０の各々のインピーダンスの変化量を測定する。そして、異物検出部２４０は、例えば、いずれかの測定コイル２３０の変化量が閾値以上である場合に異物があると判断する。または、異物検出部２４０は、各々のインピーダンスの変化量の統計量（平均値など）を算出し、その統計量が閾値以上である場合に異物があると判断する。

なお、第１の実施の形態における非接触給電システムは、給電コイル１２０および受電コイル２２０を使用して給電するとともに、制御信号を送受信している。しかし、非接触給電システムに、給電コイル１２０および受電コイル２２０とは別途に、制御信号を送受信するためのコイルを設けて、そのコイルを使用して、給電装置１００および受電装置２００が制御信号を送受信する構成としてもよい。

＜２．第２の実施の形態＞
［異物検出部の構成例］
図１７は、第２の実施の形態における異物検出部２４０の一構成例を示すブロック図である。第２の実施の形態の異物検出部２４０は、ΔＬ₂を取得せず、Δｒ₂のみから異物の有無を検出する点において、第１の実施の形態と異なる。具体的には、第２の実施の形態の異物検出部２４０は、２次インダクタンス変化量取得回路２４３を備えない点において、第１の実施の形態と異なる。

第２の実施の形態の異物検出回路２４４は、２次抵抗変化量Δｒ₂と、誘導電流Ｉ₂とから、異物を検出する。例えば、異物検出回路２４４は、Δｒ₂×Ｉ₂×Ｉ₂を算出し、その値が閾値Ｔｈ１'以上である場合に、異物があると判断する。これは、渦電流によるジュール熱の熱量が、Δｒ₂×Ｉ₂×Ｉ₂に比例するためである。

［受電装置の動作例］
図１８は、第２の実施の形態における充電制御処理の一例を示すフローチャートである。第２の実施の形態の充電制御処理は、ステップＳ９５３およびＳ９５４の代わりにステップＳ９６１を実行する点において第１の実施の形態と異なる。

受電装置２００は、２次抵抗変化量Δｒ₂の算出後（ステップＳ９５２）、Δｒ₂×Ｉ₂×Ｉ₂が閾値Ｔｈ１'以上であるか否かにより異物を検出したか否かを判断する（ステップＳ９６１）。異物を検出しなかった場合には（ステップＳ９６１：Ｎｏ）、受電装置２００は、ステップＳ９５１に戻る。異物を検出した場合には（ステップＳ９６１：Ｙｅｓ）、受電装置２００は、充電電流を制御し、必要に応じて給電を停止させるための制御信号を給電装置１００に送信する（ステップＳ９５５）。

このように、本技術の第２の実施の形態によれば、受電装置２００は、２次抵抗変化量Δｒ₂と、誘導電流Ｉ₂とから、発熱しうる異物を検出することができる。このため、異物検出時に給電量を制御することにより、非接触給電システムは、異物の発熱を防止することができる。

＜３．第３の実施の形態＞
［受電装置の動作例］
図１９は、第３の実施の形態における充電制御処理の一例を示すフローチャートである。第３の実施の形態の充電制御処理は、異物の検出時に、給電量の制御量をさらに算出する点において第２の実施の形態と異なる。第３の実施の形態の異物検出部２４０の構成は、第２の実施の形態と同様である。ただし、第３の実施の形態の異物検出回路２４４は、異物の検出時に、給電量の制御量ΔＷを算出する。また、第３の実施の形態の充電制御部２１０は、ΔＷに応じて、充電電流を制御する。

ここで、異物の温度上昇量ΔＴは、一般に、異物の熱抵抗Ｒｔから次の式１１により求められる。Ｒｔの単位は、例えば、度／ワット（℃／Ｗ）である。

式１１において、ドットを付していないＩ₂は、交流の誘導電流Ｉ₂の絶対値であることを表わす。

式１１において、機器の損傷などが生じない程度のΔＴとなる場合における受電コイル２２０の誘導電流の値をＩ_2Lとする。このＩ_2Lを発生させるのに必要な供給電力Ｗ_１Lは、給電効率をηとした場合、次の式１２から算出される。

式１２において、Ｗ_２Lは、誘導電流がＩ_2Lである場合の受電電力である。

一方、異物が検出された場合における受電コイル２２０の誘導電流をＩ_2Hとすると、このＩ_2Hを発生させるのに必要な供給電力Ｗ_１Hは、次の式１３から算出される。

式１３において、Ｗ_２Hは、誘導電流がＩ_2Hである場合の受電電力である。

式１２および式１３に基づいて、制御量ΔＷは、次の式１４から算出される。なお、受電装置２００が想定した給電効率が、実際の値と異なる場合や、給電効率自体を受電装置２００が取得できない場合もある。そこで、受電装置２００は、ΔＷの代わりに、Ｗ_2HとΔＷとの比率（ΔＷ／Ｗ_２H）や、Ｗ_2H−Ｗ_2Lの値を給電装置１００へ送信してもよい。給電装置１００は、受信した値を式１２乃至１４に基づいて、ΔＷに換算して、給電量を制御すればよい。

［充電装置の動作例］
図１９に例示した充電制御処理は、ステップＳ９５５の代わりにステップＳ９６２乃至Ｓ９６４を実行する点において、第２の実施の形態と異なる。異物を検出した場合には（ステップＳ９６１：Ｙｅｓ）、受電装置２００は、式１８から、給電量の制御量ΔＷを算出する（ステップＳ９６２）。受電装置２００は、ΔＷに応じて充電電流を制御する（ステップＳ９６４）。そして、受電装置２００は、必要に応じて、給電量をΔＷ低下させるための制御信号を送信する（ステップＳ９６３）。受電装置２００は、ΔＷに応じて充電電流を制御する（ステップＳ９６４）。

図２０は、第３の実施の形態における給電制御処理の一例を示すフローチャートである。第３の実施の形態の給電制御処理は、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。

給電開始後（ステップＳ９０１）、給電装置１００は、給電量をΔＷ制御するための制御信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ９１１）。ΔＷ制御するための制御信号を受信した場合には（ステップＳ９１１：Ｙｅｓ）、給電装置１００は、制御信号に従って給電量をΔＷ制御する（ステップＳ９１２）。そして、給電装置１００は、ステップＳ９１１に戻る。

給電量をΔＷ制御するための制御信号を受信していない場合には（ステップＳ９１１：Ｎｏ）、給電装置１００は、ステップＳ９０２以降の処理を実行する。

このように、本技術の第３の実施の形態によれば、受電装置２００は、異物を検出するとともに、電力量の制御量を求めることができる。これにより、異物検出時においても、非接触給電システムは、適切な電力量により給電を継続することができる。

＜４．第４の実施の形態＞
［非接触給電システムの構成例］
図２１は、第４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全体図である。第１の実施の形態においては、受電コイル２２０の誘導電圧Ｖ₂₁と測定コイル２３０の誘導電圧Ｖ₃₁との比率（以下、「起電力比率」と称する。）が、これらのコイルの巻き数比および面積比の乗算値に一致するとの前提のもとに、インピーダンスを算出していた。しかし、実際には、製造時におけるコイルの特性のばらつきや、位置ずれなどにより、起電力比率ｋ（＝Ｖ₂₁／Ｖ₃₁）が巻き数比および面積比の乗算値（Ｎ₂／Ｎ₃×Ｓ₂／Ｓ₃）に一致しない場合があった。第４の実施の形態は、受電装置２００が、異物検出の前に起電力比率ｋの正確な値を取得しておく点において第１の実施の形態と異なる。具体的には、第４の実施の形態の非接触給電システムは、起電力比率取得部２６０をさらに具備する点において、第１の実施の形態と異なる。

また、第４の実施の形態の充電制御部２１０は、入力電圧Ｖinおよび入力電流Ｉinと２次電流Ｉ₂とを起電力比率取得部２６０に信号線２１８および２１９を介して出力する。入力電圧Ｖinは、充電制御回路２１３の入力端子の電圧である。入力電流Ｉinは、受電制御回路２１３を流れる電流である。また、第４の実施の形態の異物検出部２４０は、監視誘導電圧Ｖmonを起電力比率取得部２６０に信号線２４８を介して出力する。

起電力比率取得部２６０は、入力電圧Ｖinおよび入力電流Ｉinから負荷抵抗Ｒ₂を算出する。起電力比率取得部２６０は、監視誘導電圧Ｖmon、２次電流Ｉ₂、および、負荷抵抗Ｒ₂からなる組を少なくとも２組取得する。起電力比率取得部２６０は、各組の値を、例えば、次の式１９に代入して連立一次方程式を生成し、これを解くことにより、ｋの値を算出する。なお、起電力比率取得部２６０は、最小二乗法を使用して、最適なｋの値を算出してもよい。また、ｋの算出の時期は、工場出荷時や修理時など、給電が開始される前であれば、任意である。

式１５は、式３の「（Ｎ₂／Ｎ₃）（Ｓ₂／Ｓ₃）」を起電力比率ｋに置き換えたものである。式３は、ｋが「（Ｎ₂／Ｎ₃）（Ｓ₂／Ｓ₃）」に一致することを前提とした式であるが、前述したように、ｋが「（Ｎ₂／Ｎ₃）（Ｓ₂／Ｓ₃）」に一致しないことがあるため、式１５に、各組のＶmon、Ｉ₂、および、Ｒ₂を代入することにより、ｋの正確な値を算出することが望ましい。起電力比率取得部２６０は、算出した起電力比率ｋを異物検出部２４０に出力する。異物検出部２４０は、このｋに基づいて式１５を使用して、２次抵抗変化量Δｒ₂を算出する。

なお、受電装置２００内に起電力比率取得部２６０を設ける構成としているが、起電力比率取得部２６０を受電装置２００の外部に設ける構成とすることもできる。また、第４の実施の形態の受電装置２００は、起電力比率の取得時において異物検出部２４０を設けない構成とすることもできる。

［充電制御部の構成例］
図２２は、第４の実施の形態における充電制御部２１０の一構成例を示すブロック図である。第４の実施の形態の充電制御回路２１３は、電圧制御回路２５１、電流制御回路２５２を備える。また、充電制御回路２１３には、二次電池２５３が接続される。

電圧制御回路２５１は、例えば、出力電圧を一定値に制御するシリーズレギュレータなどを使用して、直流電圧を制御するものである。また、電圧制御回路２５１は、例えば、シリーズレギュレータの入力端子の電圧および電流を入力電圧Ｖinおよび入力電流Ｉinとして測定して、その測定値を起電力比率取得部２６０に出力する。電流制御回路２５２は、二次電池２５３に電力を供給して充電するとともに充電電流を制御するものである。充電電流は、二次電池２５３の特性や、充電時間などに応じて制御される。二次電池２５３は、電流制御回路２５２から供給された電力を蓄えるものである。

なお、値が異なる複数のＶinおよびＩinを測定するために、変調回路２１１は、起電力比率の測定時に、供給電力量を変更させるための制御信号を変調回路２１１に出力してもよい。これにより、複数のＶinおよびＩinが効率的に測定される。

図２３は、第４の実施の形態における異物検出部２４０の一構成例を示すブロック図である。第４乃実施の形態の監視誘導電圧取得部２４１は、監視誘導電圧Ｖmonの測定値を起電力比率取得部２６０に出力する。また、第４の実施の形態の２次抵抗変化量取得部２４２は、起電力比率取得部２６０により取得された起電力比率ｋを記憶しておき、そのｋを使用して、２次抵抗変化量Δｒ₂を取得する。

［起電力比率取得部の構成例］
図２４は、第４の実施の形態における起電力比率取得部２６０の一構成例を示すブロック図である。起電力比率取得部２６０は、負荷抵抗取得回路２６１、測定結果記憶部２６２および起電力比率取得回路２６３を備える。

負荷抵抗取得回路２６１は、負荷抵抗Ｒ₂を取得するものである。負荷抵抗取得回路２６１は、充電制御部２１０から入力電圧Ｖinおよび入力電流Ｉinを受け取る。そして、負荷抵抗取得回路２６１は、予め取得しておいたシリーズレギュレータの出力電圧Ｖoutと、入力電圧Ｖinおよび入力電流Ｉinとから、シリーズレギュレータの抵抗を算出する。負荷抵抗取得回路２６１は、シリーズレギュレータの抵抗と、予め取得しておいた、シリーズレギュレータ以外の負荷の抵抗とを加算して、負荷全体の負荷抵抗Ｒ₂を算出する。負荷抵抗取得回路２６１は、算出した負荷抵抗Ｒ₂を測定結果記憶部２６２に保存する。

測定結果記憶部２６２は、監視誘導電圧Ｖmon、２次電流Ｉ₂、および、負荷抵抗Ｒ₂からなる組を複数組、記憶するものである。起電力比率取得回路２６３は、測定値の各組と、式１５とから、起電力比率ｋを取得するものである。起電力比率取得回路２６３は算出した起電力比率ｋを異物検出部２４０における２次抵抗変化量取得回路２４２に出力する。

なお、起電力比率取得部２６０は、複数の入力電圧ＶinおよびＩinから、複数の負荷抵抗Ｒ₂を取得する構成としているが、複数の負荷抵抗Ｒ₂を取得可能であれば、この構成に限定されない。例えば、充電制御部２１０に負荷を追加して接続する制御を行う接続制御部を受電装置２００にさらに設けてもよい。この構成において、接続制御部は、作業者の操作などにより起電力比率の測定開始が指示されると、充電制御部２１０に直列または並列に負荷を接続するとともに、負荷を接続した旨を通知する信号を起電力比率取得部２６０に出力する。測定結果記憶部２６２には、予め、接続前後の負荷抵抗Ｒ₂と、接続前のＶmonおよびＩ₂を記憶しておく。起電力比率取得部２６０は、負荷を接続した旨の通知を受けてから、接続後のＶmonおよびＩ₂を取得し、接続前後のＶmon、Ｉ₂およびＲ₂から、ｋを算出する。

図２５は、第４の実施の形態における監視誘導電圧Ｖmonおよび誘導電流Ｉ₂と負荷抵抗Ｒ₂との関係の一例を示すグラフである。図２５において、縦軸は「Ｒ₂」であり、横軸は「Ｒｅ（Ｖmon／Ｉ₂）」である。Ａ点は、受電電力Ｗ_Aにおいて測定されたＲ_2A、Ｖmon_A、および、Ｉ_2Aに基づいてプロットした測定点であり、Ｂ点は、受電電力Ｗ_Bにおいて測定されたＲ_2B、Ｖmon_B、および、Ｉ_2Bに基づいてプロットした測定点である。Ａ点およびＢ点を結ぶ直線の傾きが式１５における起電力比率ｋに相当する。また、その直線の切片が２次抵抗ｒ₂に相当する。なお、測定誤差が生じる場合もあるため、各測定点から得られるＲ_2xと、各測定点のＶmon_xおよびＩ_2xから式１５により得られるＲ_2x'との差分ｄ_ｘの二乗和Ｅが最小となるｋを求める最小二乗法を使用して、ｋを求めてもよい。

このように、本技術の第４の実施の形態によれば、受電装置２００は、Ｖmon、Ｉ₂、および、Ｒ₂から、起電力比率ｋの正確な値を取得することができる。これにより、異物がより正確に検出される。

＜５．第５の実施の形態＞
［異物検出部の構成例］
図２６は、第５の実施の形態における異物検出部２４０の一構成例を示すブロック図である。第１の実施の形態においては、異物検出部２４０は、起電力比率ｋが一定であるとの前提でインピーダンスを算出していた。しかし、第４の実施の形態において説明したように、ｋは必ずしも一定であるとは限らない。第５の実施の形態の異物検出部２４０は、ｋを用いずに、Δｒ_２を算出する点において第１の実施の形態と異なる。第５の実施の形態の充電制御部２１０は第４の実施の形態と同様の構成であり、充電中に入力電圧Ｖinおよび入力電流Ｉinを測定し、それらの測定値を異物検出部２４０に出力する。また、第５の実施の形態の異物検出部２４０は、負荷抵抗取得回路２４５および測定結果記憶部２４６を備え、２次インダクタンス変化量取得回路２４３を備えない点において第１の実施の形態と異なる。

なお、値が異なる複数のＶinおよびＩinを測定するために、第５の実施の形態の充電制御部２１０は、充電中に、供給電力量の変更を要求する制御信号を給電回路１００へ送信してもよい。これにより、複数のＶinおよびＩinが効率的に測定される。

負荷抵抗取得回路２４５の構成は、第４の実施の形態の負荷抵抗取得回路２６１と同様である。また、測定結果記憶部２４６の構成は、第４の実施の形態の測定結果記憶部２６２と同様である。第５の実施の形態の２次抵抗変化量取得回路２４２は、測定結果から、Δｒ_２を求める。図２０において、説明したように、少なくとも２組の測定結果を式１９に代入することにより、ｋが不明であっても、ｒ_２が求められる。具体的には、図２３に例示した直線の切片がｒ_２に等しい。２次抵抗変化量取得回路２４２は、求めたｒ_２から、式３を使用してΔｒ_２を算出して出力する。

このように、本技術の第５の実施の形態によれば、受電装置２００は、Ｖmon、Ｉ₂、および、Ｒ₂から、正確なインピーダンスの変化量を取得することができる。これにより、ｋの値が変動しても、異物がより正確に検出される。

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。

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 Disk）、メモリカード、ブルーレイディスク（Blu-ray Disc（登録商標））等を用いることができる。

なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）給電装置からの磁界により受電電圧が誘起される位置に配置された受電コイルと、
前記受電電圧に応じた電圧である監視誘導電圧が前記磁界により誘起される位置に配置された測定コイルと、
前記監視誘導電圧と前記受電コイルの誘導電流とから前記受電コイルのインピーダンスの変化量を生成して当該変化量に基づいて前記磁界における異物を検出する異物検出部と
を具備する受電装置。
（２）前記測定コイルは、前記受電コイルからの磁界により前記測定コイルに誘起される電圧である相互誘導電圧が所定値未満になる位置に配置される
前記（１）記載の受電装置。
（３）前記測定コイルは、前記受電コイルの一部を跨ぐ位置に配置される
前記２記載の受電装置。
（４）前記測定コイルのコイル面の面積は前記受電コイルより小さく、
前記測定コイルは、前記受電コイルの中央に配置される
前記（２）記載の受電装置。
（５）前記インピーダンスは、前記受電コイルの抵抗およびリアクタンスのうちの少なくとも一方を含む
前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の受電装置。
（６）前記異物検出部は、前記変化量が所定の閾値を超える場合には前記異物があると判断する
前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の受電装置。
（７）前記インピーダンスは前記受電コイルの抵抗を含み、
前記異物検出部は、前記抵抗の変化量および前記誘導電流から前記異物の渦電流損を生成して当該渦電流損が閾値を超える場合には前記異物があると判断する
前記（１）乃至（６）のいずれかに記載の受電装置。
（８）前記異物の検出において前記異物があると判断された場合には前記給電装置が前記磁界を介して供給する電源を制御するための制御信号を前記給電装置に送信する制御信号送信回路をさらに具備する前記（１）乃至（７）のいずれかに記載の受電装置。
（９）前記異物検出部は、前記異物の検出において前記異物があると判断した場合には前記電源の制御量を前記変化量と前記誘導電流とに基づいて決定し、
前記制御信号送信回路は、前記制御量に応じて前記電源を制御するための前記制御信号を送信する
前記（８）記載の受電装置。
（１０）前記受電装置に接続された負荷への充電電流を前記異物の検出結果に基づいて制御する充電制御回路をさらに具備する前記（１）乃至（９）のいずれかに記載の受電装置。
（１１）前記充電電流の制御結果を前記給電装置に送信する制御結果送信回路をさらに具備する
前記（１０）記載の受電装置。
（１２）前記受電電圧と前記監視誘導電圧との比率を生成する比率生成部をさらに具備し、
前記異物検出部は、前記取得された比率と前記監視誘導電圧と前記誘導電流とに基づいて前記変化量を生成する
前記（１）乃至（１１）のいずれかに記載の受電装置。
（１３）前記異物検出部は、前記異物がないときの前記受電コイルの抵抗を２次抵抗としてさらに取得し、当該２次抵抗と前記監視誘導電圧と前記誘導電流とから前記変化量を生成する
前記（１）乃至（１２）のいずれかに記載の受電装置。
（１４）異物検出部が、受電電圧に応じた電圧である監視誘導電圧が前記磁界により誘起される位置に配置された測定コイルにおける前記監視誘導電圧と給電装置からの磁界により前記受電電圧が誘起される位置に配置された受電コイルの誘導電流とから前記受電コイルのインピーダンスの変化量を生成する生成手順と、
前記異物検出部が、変化量に基づいて前記磁界における異物を検出する検出手順と
を具備する受電装置の制御方法。
（１５）磁界を介して電源を供給する給電装置と、
前記磁界により受電電圧が誘起される位置に配置された受電コイルと、前記受電電圧に応じた電圧である監視誘導電圧が前記磁界により誘起される位置に配置された測定コイルと、前記監視誘導電圧と前記受電コイルの誘導電流とから前記受電コイルのインピーダンスの変化量を生成して当該変化量に基づいて前記磁界における異物を検出する異物検出部とを備える受電装置と
を具備する給電システム。

１００ 給電装置
１１０ 給電制御部
１１１ 復調回路
１１２ 給電制御回路
１２０ 給電コイル
１２１ １次インダクタンス
１２２ １次キャパシタンス
２００ 受電装置
２１０ 充電制御部
２１１ 変調回路
２１２ 整流器
２１３ 充電制御回路
２１４ 誘導電流取得回路
２１５ 負荷抵抗
２２０ 受電コイル
２２１ ２次インダクタンス
２２３ ２次キャパシタンス
２３０ 測定コイル
２３１ インダクタンス
２４０ 異物検出部
２４１ 監視誘導電圧取得回路
２４２ ２次抵抗変化量取得回路
２４３ ２次インダクタンス変化量取得回路
２４４ 異物検出回路
２５１ 電圧制御回路
２５２ 電流制御回路
２５３ 二次電池
２６０ 起電力比率取得部
２６１ 負荷抵抗取得回路
２６２ 測定結果記憶部
２６３ 起電力比率取得回路
３００ 異物

Claims (15)

1. 給電装置からの磁界により受電電圧が誘起される位置に配置された受電コイルと、
   前記受電電圧に応じた電圧である監視誘導電圧が前記磁界により誘起される位置に配置された測定コイルと、
   前記監視誘導電圧と前記受電コイルの誘導電流とから前記受電コイルのインピーダンスの変化量を生成して当該変化量に基づいて前記磁界における異物を検出する異物検出部と
   を具備する受電装置。
2. 前記測定コイルは、前記受電コイルからの磁界により前記測定コイルに誘起される電圧である相互誘導電圧が所定値未満になる位置に配置される
   請求項１記載の受電装置。
3. 前記測定コイルは、前記受電コイルの一部を跨ぐ位置に配置される
   請求項２記載の受電装置。
4. 前記測定コイルのコイル面の面積は前記受電コイルより小さく、
   前記測定コイルは、前記受電コイルの中央に配置される
   請求項２記載の受電装置。
5. 前記インピーダンスは、前記受電コイルの抵抗およびリアクタンスのうちの少なくとも一方を含む
   請求項１記載の受電装置。
6. 前記異物検出部は、前記変化量が所定の閾値を超える場合には前記異物があると判断する
   請求項１記載の受電装置。
7. 前記インピーダンスは前記受電コイルの抵抗を含み、
   前記異物検出部は、前記抵抗の変化量および前記誘導電流から前記異物の渦電流損を生成して当該渦電流損が閾値を超える場合には前記異物があると判断する
   請求項１記載の受電装置。
8. 前記異物の検出において前記異物があると判断された場合には前記給電装置が前記磁界を介して供給する電源を制御するための制御信号を前記給電装置に送信する制御信号送信回路をさらに具備する請求項１記載の受電装置。
9. 前記異物検出部は、前記異物の検出において前記異物があると判断した場合には前記電源の制御量を前記変化量と前記誘導電流とに基づいて決定し、
   前記制御信号送信回路は、前記制御量に応じて前記電源を制御するための前記制御信号を送信する
   請求項８記載の受電装置。
10. 前記受電装置に接続された負荷への充電電流を前記異物の検出結果に基づいて制御する充電制御回路をさらに具備する請求項１記載の受電装置。
11. 前記充電電流の制御結果を前記給電装置に送信する制御結果送信回路をさらに具備する
    請求項１０記載の受電装置。
12. 前記受電電圧と前記監視誘導電圧との比率を生成する比率生成部をさらに具備し、
    前記異物検出部は、前記取得された比率と前記監視誘導電圧と前記誘導電流とに基づいて前記変化量を生成する
    請求項１記載の受電装置。
13. 前記異物検出部は、前記異物検出部は、前記異物がないときの前記受電コイルの抵抗を２次抵抗としてさらに取得し、当該２次抵抗と前記監視誘導電圧と前記誘導電流とから前記変化量を生成する
    請求項１記載の受電装置。
14. 異物検出部が、受電電圧に応じた電圧である監視誘導電圧が前記磁界により誘起される位置に配置された測定コイルにおける前記監視誘導電圧と給電装置からの磁界により前記受電電圧が誘起される位置に配置された受電コイルの誘導電流とから前記受電コイルのインピーダンスの変化量を生成する生成手順と、
    前記異物検出部が、変化量に基づいて前記磁界における異物を検出する検出手順と
    を具備する受電装置の制御方法。
15. 磁界を介して電源を供給する給電装置と、
    前記磁界により受電電圧が誘起される位置に配置された受電コイルと、前記受電電圧に応じた電圧である監視誘導電圧が前記磁界により誘起される位置に配置された測定コイルと、前記監視誘導電圧と前記受電コイルの誘導電流とから前記受電コイルのインピーダンスの変化量を生成して当該変化量に基づいて前記磁界における異物を検出する異物検出部とを備える受電装置と
    を具備する給電システム。

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