JP2019009918A - 給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出器具の電磁誘導による発熱を抑制しつつ、導電体を含む物体と導電体を含まない物体とのうち導電体を含む物体のみを異物として検出できる給電装置を提供する。
【解決手段】給電装置１０は、負荷に接続された受電コイルと、送電コイル２２と、第１検出コイル３６および第２検出コイル３８を含む検出用閉回路２６と、送電コイル２２によって磁界が生成されているときに、検出用閉回路２６を流れる電流を検出する電流検出回路４０と、電流検出回路４０の検出結果に基づいて、異物の有無を判定する異物判定回路４２とを備える。第１検出コイル３６および第２検出コイル３８は、送電コイル２２によって生成される磁界が届く位置に配置される。その磁界によって第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とのそれぞれに発生する誘導電流の流れの向きが互いに逆向きとなるように、第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とが直列接続されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、負荷に非接触で電力を供給する給電装置に関するものである。

特許文献１に、複数の電極と異物検出部とを備える給電装置が開示されている。複数の電極は、異物を検出する検出器具である。複数の電極は、送電コイルと受電コイルとの間に設けられる。異物検出部は、物体が複数の電極に近接したことによる複数の電極間の静電容量変化を検出する。これにより、異物検出部は、送電コイルと受電コイルとの間に存在する異物を検出する。

この従来技術の給電装置では、複数の電極は閉回路を構成していない。このため、複数の電極を送電コイルと受電コイルとの間に設けても、複数の電極に発生する誘導電流を抑制することができる。よって、検出器具の電磁誘導による発熱を抑制することができる。

特開２０１５−１２２８１８号公報

上記のような給電装置では、導電体を含む物体が送電コイルと受電コイルとの間に存在すると、導電体が発熱する。これを抑制するために、導電体を含む物体を異物として検出することが求められる。

しかし、上記した従来技術の給電装置では、異物検出部は、物体が複数の電極に近接したことによる複数の電極間の静電容量変化を検出する。このため、導電体を含む物体を異物として検出するだけでなく、導電体を含まない物体を異物として誤検出してしまう。

本発明は上記点に鑑みて、検出器具の電磁誘導による発熱を抑制しつつ、導電体を含む物体と導電体を含まない物体とのうち導電体を含む物体のみを異物として検出できる給電装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、
負荷（１６）に非接触で電力を供給する給電装置であって、
交流電流が流れることにより、負荷に接続された受電コイル（１８）に誘導電流を流すための磁界を生成する送電コイル（２２）と、
第１検出コイル（３６）および第２検出コイル（３８）を含む検出用閉回路（２６）と、
送電コイルによって磁界が生成されているときに、検出用閉回路を流れる電流を検出する電流検出部（４０）と、
電流検出部の検出結果に基づいて、異物の有無を判定する異物判定部（４２）とを備え、
第１検出コイルおよび第２検出コイルは、送電コイルによって生成される磁界が届く位置に配置され、
送電コイルが生成した磁界によって第１検出コイルと第２検出コイルとのそれぞれに発生する誘導電流の流れの向きが互いに逆向きとなるように、第１検出コイルと第２検出コイルとが直列接続されている。

この給電装置では、送電コイルが生成した磁界によって第１検出コイルと第２検出コイルとのそれぞれに発生する誘導電流の流れの向きが互いに逆向きとなるように、第１検出コイルと第２検出コイルとが、直列接続されている。これにより、第１検出コイルと第２検出コイルとのそれぞれに発生する誘導電流が互いに弱め合う。このため、異物を検出する検出器具である第１検出コイルおよび第２検出コイルの電磁誘導による発熱を抑制することができる。

送電コイルによって生成された磁界が届く位置に導電体が存在するとき、送電コイルによって生成される磁界の変化によって導電体に誘導電流が流れる。さらに、この導電体を誘導電流が流れることによって、導電体の周りに磁界の変化が生成される。この導電体によって生成される磁界の変化によって、検出用閉回路に誘導電流が流れる。

そこで、この給電装置では、電流検出部は、検出用閉回路を流れる電流を検出する。異物判定部は、電流検出部の検出結果に基づいて、異物の有無を判定する。これにより、導電体を含む物体と導電体を含まない
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

第１実施形態における給電装置の全体構成を示す模式図である。 図１中の中敷きの内部の構成を示す図である。 第１実施形態における給電装置の送電側の構成を示す図である。 図３中の検出用閉回路を示す図である。 第１実施形態における制御部が実行する制御処理のフローチャートである。 送電コイルの近くにクリップが無いときの検出用閉回路の誘導電流の測定結果を示す図である。 送電コイルの近くにクリップが有るときの検出用閉回路の誘導電流の測定結果を示す図である。 第２実施形態における制御部が実行する制御処理のフローチャートである。 第３実施形態における制御部が実行する制御処理のフローチャートである。 第４実施形態における検出用閉回路を示す図である。 第５実施形態における検出用閉回路を示す斜視図である。 第６実施形態における検出用閉回路を示す斜視図である。 第６実施形態における第１閉回路、第２閉回路および制御部を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
図１〜３に示すように、本実施形態の給電装置１０は、車両の乗員の靴１２の中敷き１４に設けられた電熱部に対して、非接触で電力を供給する。

図２に示すように、具体的には、給電装置１０は、電熱部１６と、受電コイル１８と、受電用コンデンサ２０とを備えている。電熱部１６と、受電コイル１８と、受電用コンデンサ２０とは、中敷き１４に設けられている。電熱部１６と、受電コイル１８と、受電用コンデンサ２０とは、閉回路である受電回路２１を形成している。

電熱部１６は、電力の供給対象である負荷である。電熱部１６は、電力を熱に変える器具である。受電コイル１８は、誘導電流が流れるコイルである。受電コイル１８は、電熱部１６に接続されている。

受電用コンデンサ２０は、電熱部１６と受電コイル１８との間に直列に接続されたコンデンサである。受電用コンデンサ２０の電気容量は、図１に示す送電コイル２２へ出力される交流信号の周波数が、電熱部１６への電力の供給のために設定された給電用周波数ｆ１であるときに、受電回路２１が共振する大きさである。すなわち、受電回路２１は、交流信号の周波数が給電用周波数ｆ１であるときに、共振する共振回路を構成している。

図３に示すように、給電装置１０は、送電コイル２２と、電源回路２４、検出用閉回路２６と、制御部２８とを備えている。

送電コイル２２は、交流電流が流れることにより、受電コイル１８に誘導電流を流すための磁界を生成するコイルである。図１に示すように、送電コイル２２は、図示しない車室内の床面と、フロアマット３０との間に配置される。

電源回路２４は、送電コイル２２に接続されている。電源回路２４は、送電コイル２２へ交流電力を供給する。電源回路２４は、所定の周波数の交流信号を出力する。これにより、電源回路２４は、交流信号に応じた交流電流を送電コイル２２に流す。

電源回路２４は、駆動回路３２と、発振器３４とを含む。駆動回路３２は、図示しない直流電源からの直流電力を交流電力に変換して交流信号を出力する。駆動回路３２は、発振器３４が生成した電気信号の周波数に応じた交流信号を出力する。発振器３４は、所望の周波数の電気信号を生成する。発振器３４は、電気信号の所望の周波数を、給電用周波数ｆ１と、後述する検出用周波数ｆ２との一方の周波数に切り替え可能な構成となっている。

検出用閉回路２６は、直列接続された第１検出コイル３６および第２検出コイル３８を含む閉回路である。第１検出コイル３６および第２検出コイル３８は、導電体を含む異物を検出するための検出器具である。

第１検出コイル３６および第２検出コイル３８は、送電コイル２２の上側の位置に配置される。図１に示すように、フロアマット３０の上に靴１２が位置するとき、送電コイル２２は、中敷き１４に設けられた受電コイル１８の下側に位置する。したがって、送電コイル２２の上側の位置とは、送電コイル２２と受電コイル１８との間の位置である。なお、第１検出コイル３６および第２検出コイル３８の配置場所は、送電コイル２２に交流電流が流れることで生成される磁界が届く位置であればよい。

図４に示すように、第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とのそれぞれは、渦巻状に巻き回された導線で構成されている。導線としては、例えば、銅などの金属製のワイヤが用いられる。第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とは、それぞれのコイル３６、３８の中心軸に対して交差する方向に並んで配置されている。第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とは、間を空けて配置されている。

そして、送電コイル２２が生成した磁界によって第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とにそれぞれ発生する誘導電流の流れの向きが互いに逆向きとなるように、第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とが直列接続されている。

具体的には、第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とは同じ形状である。すなわち、第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とのそれぞれの導線の太さ、コイル径、巻数および巻方向は、同じである。第１検出コイル３６の中心側の端部３６ａと、第２検出コイル３８の中心側の端部３８ａとが第１配線３７を介して接続されている。第１検出コイル３６の外側の端部３６ｂと、第２検出コイル３８の外側の端部３８ｂとが第２配線３９を介して接続されている。本実施形態では、このように、第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とが接続される。これにより、送電コイル２２が生成した磁界によって第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とにそれぞれ発生する誘導電流は、互いに逆向きであって、電流値の絶対値が同じである。このため、両者に発生する誘導電流は、互いに相殺される。

第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とのそれぞれは、電気的な絶縁性を有する図示しない絶縁シートの内部または２枚の絶縁シートの間に配置される。

図３に示す制御部２８は、検出用閉回路２６を利用して、送電コイル２２の近くの場所に存在する異物を検出する。送電コイル２２の近くの場所は、例えば、送電コイル２２と受電コイル１８との間に位置するフロアマット３０の上面である。

制御部２８は、電流検出回路４０と、異物判定回路４２と、電源制御回路４４とを含む。

電流検出回路４０は、検出用閉回路２６に接続されている。電流検出回路４０は、送電コイル２２によって磁界が生成されているときに、検出用閉回路２６を流れる電流を検出する電流検出部である。電流検出回路４０は、検出結果に応じた信号を異物判定回路に出力する。

異物判定回路４２は、電流検出回路４０に接続されている。異物判定回路４２は、電流検出回路４０の検出結果に基づいて、導電体を含む異物の有無を判定する異物判定部である。導電体を含む異物とは、異物の一部または全部が導電体で構成されていることを意味する。異物判定回路４２は、判定結果に応じた信号を電源制御回路４４に出力する。

電源制御回路４４は、異物判定回路４２に接続されている。電源制御回路４４は、異物判定回路４２の判定結果に応じて、電源回路２４を制御する電源制御部である。電源制御回路４４は、駆動回路３２と発振器３４とにそれぞれ接続されている。電源制御回路４４は、異物判定回路４２の判定結果に応じて、発振器３４の周波数を切り替える。これにより、駆動回路３２から出力される交流信号の周波数が切り替えられる。

次に、制御部２８が実行する制御処理について説明する。図５に示すように、制御部２８は、送電コイル２２の近くの場所に異物がある場合に、電熱部１６への給電を停止するとともに、送電コイル２２の近くの場所に異物が無い場合に、電熱部１６へ給電する制御処理を行う。この制御処理は、図１に示すように、靴１２がフロアマット３０の上に位置するときに、乗員によって給電開始の操作が行われてから、乗員によって給電停止の操作が行われるまで、繰り返し実行される。図５中に示す各ステップは、各種処理を実行する機能部に対応する。

ステップＳ１で、制御部２８は、電源回路２４から交流信号を検出用交流周波数ｆ２で出力させる。具体的には、電源制御回路４４は、発振器３４の周波数を検出用周波数ｆ２に切り替える。その後、電源制御回路４４は、駆動回路３２を作動させる。駆動回路３２は、検出用周波数ｆ２の交流信号を出力する。

これにより、送電コイル２２に交流電力が供給される。送電コイル２２に交流電流が流れることによって、送電コイル２２から交流磁界が発生する。すなわち、送電コイル２２の周りに、磁界変化が生成される。

続いて、ステップＳ２で、制御部２８は、電流検出回路４０の検出値を取得する。すなわち、制御部２８は、電流検出回路４０によって検出用閉回路２６を流れる電流を検出する。検出値として、電圧値が用いられる。検出値として、電流値が用いられてもよい。

続いて、ステップＳ３で、制御部２８は、電流検出回路４０の検出値と、予め設定された閾値とを比較して、検出値が閾値よりも大きいか否かを判定する。これにより、制御部２８は、送電コイル２２の近くに異物が存在するか否かを判定する。この判定は、異物判定回路４２によって行われる。

ここで、図３に示すように、導電体Ｃ１が、送電コイル２２の近くに存在する場合を説明する。図３では、導電体Ｃ１としての金属製のクリップが図示されている。

この場合、送電コイル２２からの磁界によって、導電体Ｃ１に誘導電流が流れる。この導電体Ｃ１に誘導電流が流れると、この導電体Ｃ１から磁界が発生する。この導電体Ｃ１から発生した磁界によって、検出用閉回路２６に誘導電流が流れる。このとき、この導電体Ｃ１から第１検出コイル３６の中心までの距離と、この導電体Ｃ１から第２検出コイル３８の中心までの距離とが異なると、第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とのそれぞれが受ける磁界の大きさが異なる。このため、第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とのそれぞれで発生する誘導電流の大きさは異なる。よって、第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とのそれぞれで発生する誘導電流の向きが異なっても、検出用閉回路２６に誘導電流が流れる。

一方、この導電体Ｃ１を図示しない誘電体に置き換えた場合では、この現象は生じない。このため、ステップＳ３で、検出用閉回路２６を流れる電流の大きさに基づいて、導電体を含む異物が存在するか否かを判定することができる。

導電体を含む異物が存在する場合、検出値が閾値よりも大きくなる。したがって、検出値が閾値よりも大きい場合、制御部２８は、導電体を含む異物が存在すると判定する。この場合、制御部２８は、ＹＥＳ判定して、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４で、制御部２８は、電源制御回路４４によって、電源回路２４からの交流信号の出力を停止させる。このため、電熱部１６への給電は行われない。ステップＳ４が行われると、図５に示す一連の制御処理が終了する。

送電コイル２２の近くに導電体を含む異物が存在しない場合、検出値が閾値よりも小さくなる。したがって、検出値が閾値よりも小さい場合、制御部２８は、導電体を含む異物が存在しないと判定する。この場合、制御部２８は、ＮＯ判定して、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５で、制御部２８は、電源回路２４から交流電流を給電用交流周波数ｆ１で出力させる。具体的には、電源制御回路４４は、発振器３４の周波数を給電用周波数ｆ１に切り替える。その後、電源制御回路４４は、駆動回路３２を作動させる。駆動回路３２は、給電用周波数ｆ１の交流信号を出力する。ステップＳ５のときに駆動回路３２から出力される交流信号の電圧は、ステップＳ１のときに駆動回路３２から出力される交流信号の電圧と同じである。

これにより、送電コイル２２に給電用周波数ｆ１の交流電流が流れる。交流電流が流れることで、送電コイル２２から発生する磁界が変化する。この磁界変化を打ち消すように、受電コイル１８に誘導電流が流れる。電熱部１６に電流が流れることで、ジュール熱が発生する。電熱部１６が発熱することで、乗員の足が暖められる。このようにして、電熱部１６への給電が行われる。ステップＳ５が行われると、図５に示す一連の制御処理が終了する。

以上の説明の通り、本実施形態の給電装置１０は、検出用閉回路２６を備えている。検出用閉回路２６では、送電コイル２２が生成した磁界によって第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とのそれぞれに発生する誘導電流の流れの向きが互いに逆向きとなるように、第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とが直列接続されている。

これにより、第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とのそれぞれに発生する誘導電流が互いに弱め合う。このため、第１検出コイル３６および第２検出コイル３８の電磁誘導による発熱を抑制することができる。

また、本実施形態の給電装置１０は、電流検出回路４０と、異物判定回路４２とを備えている。

図３に示すように、送電コイル２２によって生成される磁界が届く位置に導電体Ｃ１が存在するとき、送電コイル２２によって生成される磁界の変化によって導電体Ｃ１に誘導電流が流れる。さらに、この導電体Ｃ１を誘導電流が流れることによって、導電体Ｃ１の周りに磁界の変化が生成される。この導電体Ｃ１によって生成される磁界の変化によって、検出用閉回路２６に誘導電流が流れる。

そこで、電流検出回路４０は、検出用閉回路２６を流れる電流を検出する。異物判定回路４２は、電流検出回路４０の検出結果に基づいて、異物の有無を判定する。これにより、導電体Ｃ１を含む物体と導電体Ｃ１を含まない物体とのうち、導電体Ｃ１を含む物体のみを異物として検出することができる。例えば、フロアマット３０の上に存在する金属製のクリップを異物として検出することができる。また、フロアマット３０の上に存在する誘電体で構成された靴１２を異物として誤検出することを回避することができる。

ところで、第１検出コイル３６および第２検出コイル３８に換えて、１つの検出コイルのみを用いて、導電体を含む異物を検出する場合が考えられる。この場合、この検出コイルに交流電流が流される。異物が存在するときと、異物が存在しないときとでは、検出コイルによって発生された磁界が変化する。この磁界の変化を検出することによって、導電体を含む物体のみを異物として検出することができる。

しかし、この場合では、１つの検出コイルの発熱を抑制するために、検出コイルへの交流電力の供給量が低く抑えられる。すなわち、この場合では、１つの検出コイルから強磁界を発生させることができない。

これに対して、本実施形態の給電装置１０では、上述の通り、第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とは、送電コイル２２による誘導電流を互いに弱めるように接続されている。このため、送電コイル２２によって強磁界を発生させても、第１検出コイル３６および第２検出コイル３８の発熱が抑制される。よって、本実施形態の給電装置１０によれば、異物の検出時に、送電コイル２２から強磁界を発生させることができる。したがって、金属製のクリップに代表される体格の小さな導電体Ｃ１を検出することができる。なお、異物の検出時とは、異物判定回路４２が異物の有無を判定するために、電源回路２４が送電コイル２２に電流を流すときを意味する。

また、本実施形態の給電装置１０は、電源回路２４と、電源制御回路４４とを備えている。異物判定回路４２によって異物が有ると判定された場合、電源制御回路４４は、電源回路２４からの交流信号の出力を停止させる。すなわち、電源制御回路４４は、電源回路２４から送電コイル１１への交流電力の供給を停止させる。

これによれば、送電コイル２２によって生成される磁界が届く位置に、導電体Ｃ１を含む異物が存在する場合、電熱部１６への給電が停止される。このため、電熱部１６への給電時に、導電体Ｃ１が電磁誘導によって発熱することを回避することができる。

また、本実施形態の給電装置１０は、受電用コンデンサ２０を備えている。受電用コンデンサ２０によって、電熱部１６、受電コイル１８および受電用コンデンサ２０を含む受電回路２１は、送電コイル２２へ出力される交流信号の周波数が給電用周波数ｆ１であるときに、共振するようになっている。すなわち、このときに、受電回路２１に流れる電流が最大となる。

さらに、異物の検出時では、電源制御回路４４は、交流信号の周波数を検出用周波数ｆ２として、電源回路２４から交流電流を出力させる。検出用周波数ｆ２は、送電コイル２２へ出力される交流電流の周波数が給電用周波数ｆ１のときと比較して、受電回路２１に流れる電流が小さくなるように設定される。そして、異物判定回路４２によって異物が無いと判定された場合、電源制御回路４４は、交流信号の周波数を検出用周波数ｆ２から給電用周波数ｆ１に切り替えて、電源回路２４から交流信号を出力させる。

これによれば、異物の検出時では、交流信号の周波数を検出用周波数ｆ２としているので、電熱部１６への給電時と比較して、受電回路２１に流れる電流は少ない。このため、異物の検出時に、受電回路２１からの磁界の発生が抑制される。受電回路２１からの磁界の影響による検出用閉回路２６の誘導電流の発生が抑制される。よって、電熱部１６および受電コイル１８を異物として検出することを回避することができる。

さらに、異物判定回路４２によって異物が無いと判定された場合、電源制御回路４４は、送電コイル２２へ出力される交流信号の周波数を、検出用周波数ｆ２から給電用周波数ｆ１に切り替えて、電源回路２４から交流信号を出力させる。このため、電熱部１６への給電時では、効率良く給電することができる。

ここで、本発明者が行った実験結果について説明する。

上記した送電コイル２２と検出用閉回路２６とを実際に用いて、検出用閉回路２６に流れる電流を測定した。送電コイル２２の外形寸法は、３００ｍｍ×２００ｍｍである。送電コイル２２の導線の巻数は１６である。第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とのそれぞれの外形は、円形状である。第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とのそれぞれの半径は、３０ｍｍである。第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とのそれぞれの導線の巻数は、３４である。図４に示すように接続された第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とを、送電コイル２２の上に配置した。

そして、図３に示すように、導電体Ｃ１である金属製のクリップが、送電コイル２２の上に有るときと、無いときのそれぞれにおいて、検出用閉回路２６を流れる電流を測定した。クリップの外形寸法は、２５ｍｍ×５ｍｍである。クリップと第２検出コイル３８との距離は５ｍｍである。送電コイル２２に流した交流電流は、１０Ａである。

図６Ａに示すように、クリップが無いときの検出用閉回路２６の誘導電流は、約２０ｍＡｐｐ（すなわち、ピーク・ピーク値で、約２０ｍＡ）であった。ピーク・ピーク値は、ノイズを除いた正側の最大値と負側の最大値との差である。

図６Ｂに示すように、クリップが有るときの検出用閉回路２６の誘導電流は、約６０ｍＡｐｐであった。このように、クリップが有るときでは、クリップが無いときよりも、電流値が大幅に変化することが確認された。よって、この電流値の変化を検出することで、クリップの有無を判定することができる。

また、駆動回路３２の駆動開始から１分後に、第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とのそれぞれの表面温度を測定した。測定時の室温は２１℃である。その結果、それぞれの表面温度は２５℃であった。このように、第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とは、ほとんど発熱していないことが確認された。

（第２実施形態）
本実施形態は、第１実施形態に対して、制御部２８が実行する制御処理の一部が異なる。給電装置１０の他の構成は、第１実施形態と同じである。

駆動回路３２は、所定の電圧の交流信号を出力する。駆動回路３２は、所定の電圧を第１電圧Ｖ１と、第１電圧Ｖ１よりも低い第２電圧Ｖ２との間で切り替え可能に構成されている。駆動回路３２は、電源制御回路４４からの指示に応じて、出力する交流信号の電圧を切り替える。

図７に示すように、ステップＳ１−１で、制御部２８は、検出用交流周波数ｆ２、第１電圧Ｖ１の交流信号を電源回路２４から出力させる。

続いて、制御部２８は、ステップＳ２、Ｓ３を行う。ステップＳ３でＮＯ判定の場合、すなわち、異物が無いと判定された場合、制御部２８は、ステップＳ５−１に進む。

ステップＳ５−１で、制御部２８は、検出用交流周波数ｆ２、第１電圧Ｖ１の交流信号を電源回路２４から出力させる。これにより、制御部２８は、電熱部１６の給電を行う。

ステップＳ３でＹＥＳ判定の場合、すなわち、異物が有ると判定された場合、制御部２８は、ステップＳ４−１に進む。

ステップＳ４−１で、制御部２８は、検出用周波数ｆ１、第２電圧Ｖ２の交流信号を出力する。このため、送電コイル２２に流れる交流電流の電流量は、ステップＳ５−１を行ったときの電流量よりも少ない。

このように、本実施形態では、異物判定回路４２によって異物が有ると判定された場合、電源制御回路４４は、電源回路２４からの交流信号の電圧を低くする。すなわち、電源制御回路４４は、異物判定回路４２によって異物が無いと判定された場合に電源回路２４によって送電コイル２２に流される交流電流の電流量と比較して、電源回路２４によって送電コイルに流される交流電流の電流量を少なくする。

これによれば、送電コイル２２によって生成される磁界が届く位置に、導電体Ｃ１を含む異物が存在する場合、送電コイル２２によって生成される磁界が弱められる。このため、電熱部１６への給電時に、導電体Ｃ１が電磁誘導によって発熱することを抑制することができる。すなわち、導電体Ｃ１の発熱温度を低く抑えることができる。

（第３実施形態）
本実施形態は、第１実施形態に対して、制御部２８が実行する制御処理の一部が異なる。

本実施形態においても、第１、第２実施形態と同様に、駆動回路３２は、交流信号の所定の電圧を第１電圧Ｖ１と、第２電圧Ｖ２との間で切り替え可能に構成されている。駆動回路３２は、交流信号の所定の周波数を給電用周波数ｆ１と検出用周波数ｆ２との間で切り替え可能に構成されている。

図８に示すように、ステップＳ１−２で、制御部２８は、検出用交流周波数ｆ２、第２電圧Ｖ２の交流信号を電源回路２４から出力させる。

続いて、制御部２８は、ステップＳ２、Ｓ３を行う。ステップＳ３でＮＯ判定の場合、すなわち、異物が無いと判定された場合、制御部２８は、第２実施形態と同様に、ステップＳ５−１を行う。これにより、制御部２８は、電熱部１６の給電を行う。

ステップＳ３でＹＥＳ判定の場合、すなわち、異物が有ると判定された場合、制御部２８は、第１実施形態と同様に、ステップＳ４を行う。これにより、制御部２８は、電熱部１６の給電を行わない。

このように、本実施形態では、制御部２８は、ステップＳ１で出力する交流信号の電圧を、ステップＳ５−１で出力する交流信号の電圧よりも低くしている。すなわち、異物の検出時に送電コイル２２に流される交流電流の電流量が、異物判定回路４２によって異物が無いと判定された場合に電源回路２４によって送電コイル２２に流される交流電流の電流量と比較して少なくなるように、電源制御回路４４は電源回路２４を制御する。

これによれば、異物の検出のために送電コイル２２に流される交流電流の電流量が、電熱部１６への給電のために送電コイル２２に流される交流電流の電流量と同じ場合と比較して、無駄なエネルギ消費を抑制することができる。

（第４実施形態）
図９に示すように、本実施形態では、検出用閉回路２６は、検出用コンデンサ５０を含む。給電装置１０の他の構成は、第１実施形態と同じである。

検出用コンデンサ５０は、第１検出コイル３６と第２検出コイル３８との間に直列に接続されている。検出用コンデンサ５０の電気容量は、送電コイル２２へ出力される交流信号の周波数が、検出用周波数ｆ２であるときに、検出用閉回路２６が共振する大きさである。すなわち、検出用閉回路２６は、交流信号の周波数が検出用周波数ｆ２であるときに、共振する共振回路を構成している。

これによれば、導電体Ｃ１を含む異物が、送電コイル２２によって生成される磁界が届く位置に存在するときに、異物の影響によって検出用閉回路２６に流れる誘導電流を大きくすることができる。このため、導電体Ｃ１を含む異物の検出精度を高めることができる。

（第５実施形態）
図１０に示すように、本実施形態では、第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とは、同一の絶縁基板６０の表面６０ａ、６０ｂに設けられた導体パターン６２、６４で構成されている。給電装置１０の他の構成は、第１実施形態と同じである。

絶縁基板６０は、電気的な絶縁性を有する。絶縁基板６０は、第１面６０ａと、その反対側の第２面６０ｂとを有する。第１面６０ａに、所望のパターン形状とされた導体膜である第１導体パターン６２が形成されている。第２面６０ｂに、所望のパターン形状とされた導体膜である第２導体パターン６４が形成されている。

第１検出コイル３６と、第２検出コイル３８と、第１配線３７とが、第１導体パターン６２で構成されている。第２配線３９が、第２導体パターン６４で構成されている。検出用閉回路２６の具体的な構成として、このような構成を採用することができる。

（第６実施形態）
図１１に示すように、本実施形態では、給電装置１０は、検出用閉回路２６を第１閉回路２６として、第１閉回路２６に加えて、第２閉回路７０を備えている。給電装置１０の他の構成は、第１実施形態と同じである。

第２閉回路７０は、第３検出コイル７２および第４検出コイル７４を含む。第３検出コイル７２と第４検出コイル７４とのそれぞれは、渦巻状に巻き回された導線で構成されている。導線としては、例えば、銅などの金属製のワイヤが用いられる。第３検出コイル７２と第２検出コイル７４とは、それぞれのコイル７２、７４の中心軸に対して交差する方向に並んで配置されている。第３検出コイル７２と第２検出コイル７４とは、間を空けて配置されている。

そして、送電コイル２２が生成した磁界によって第３検出コイル７２と第４検出コイル７４とのそれぞれに発生する誘導電流の流れの向きが互いに逆向きとなるように、第３検出コイル７２と第４検出コイル７４とが直列接続されている。これにより、送電コイル２２が生成した磁界によって第３検出コイル７２と第４検出コイル７４とのそれぞれに発生する誘導電流が互いに弱め合う。このため、第３検出コイル７２および第４検出コイル７４の電磁誘導による発熱を抑制することができる。

第３検出コイル７２および第４検出コイル７４の具体的な形状および接続は、第１実施形態における第１検出コイル３６および第２検出コイル３８の説明と同じである。第３検出コイル７２および第４検出コイル７４の形状および接続は、第１検出コイル３６および第２検出コイル３８と異なっていても良い。

第３検出コイル７２および第４検出コイル７４は、第１検出コイル３６および第２検出コイル３８に対して、それぞれのコイル３６、３８の中心軸方向を積層方向として、積層されている。第３検出コイル７２および第４検出コイル７４は、第１検出コイル３６および第２検出コイル３８に対して、絶縁された状態である。

第１検出コイル３６の中心３６ｃと第２検出コイル３８の中心３８ｃとを結ぶ仮想直線Ｌ１の中間点ＬＣ１を、積層方向で、第３検出コイル７２が配置される場所に投影したときに、投影した中間点ＬＣ２が第３検出コイル７２の中心７２ｃとなる位置に、第３検出コイル７２が配置されている。コイルの中心とは、コイルの重心を意味する。換言すると、第１検出コイル３６の中心３６ｃと第２検出コイル３８の中心３８ｃとを結ぶ第１仮想直線Ｌ１の中間点ＬＣ１から積層方向に延ばした第２仮想直線Ｌ２が、第３検出コイル７２の中心７２ｃを貫く位置に、第３検出コイル７２が配置されている。

図１２に示すように、第２閉回路７０は、制御部２８に接続されている。制御部２８は、第１検出回路４０と、第１判定回路４２と、第２検出回路８０と、第２判定回路８２とを含む。

第１検出回路４０は、第１実施形態の電流検出回路４０である。第１検出回路４０は、第１閉回路２６を流れる電流を検出する第１検出部である。第１判定回路は、第１実施形態の異物判定回路４２である。第１判定回路４２は、第１検出回路４０の検出結果に基づいて、異物の有無を判定する第１判定部である。

第２検出回路８０は、送電コイル２２によって磁界が生成されているときに、第２閉回路７０を流れる電流を検出する第２検出部である。第２判定回路８２は、第２検出回路８０の検出結果に基づいて、異物の有無を判定する第２判定部である。第２判定回路８２は、判定結果に応じた信号を電源制御回路４４に出力する。

ここで、導電体を含む異物の位置が、異物から第１検出コイル３６の中心までの距離と、異物から第２検出コイル３８の中心までの距離とが同じとなるときがある。この場合、第１閉回路２６に異物の影響による誘導電流が流れない。または、異物の影響によって第１閉回路２６に流れる誘導電流が少ない。

このとき、異物から第３検出コイル７２の中心までの距離と、異物から第４検出コイル７４の中心までの距離とは異なる。異物から第３検出コイル７２の中心までの距離の方が、異物から第４検出コイル７４の中心までの距離よりも短い。このため、第２閉回路７０に、導電体を含む異物の影響によって誘導電流が流れる。

したがって、異物の位置が、第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とから等距離の位置であっても、第２閉回路７０を流れる電流の大きさを検出することによって、導電体を含む異物を検出することができる。

なお、本実施形態では、投影した中間点ＬＣ２が第３検出コイル７２の中心７２ｃとなる位置に、第３検出コイル７２が配置されている。しかしながら、投影した中間点ＬＣ２が第３検出コイル７２の内部に含まれる位置に、第３検出コイル７２が配置されていればよい。換言すると、第２仮想直線Ｌ２が、図１１に示す第３検出コイル７２の最外周部に囲まれた部分７２ｄを貫く位置に、第３検出コイル７２が配置されていればよい。

また、本実施形態では、第１検出コイル３６、第２検出コイル３８、第３検出コイル７２および第４検出コイル７４のそれぞれのコイルが、金属製のワイヤで構成されていた。しかし、それぞれのコイルが、第５実施形態のように、導体パターンで構成されていてもよい。

（他の実施形態）
（１）第１実施形態では、第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とは同じ形状であった。しかし、第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とは異なる形状であってもよい。すなわち、第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とのそれぞれの導線の太さ、コイル径、巻数および巻方向が、異なっていてもよい。この場合であっても、送電コイル２２が生成した磁界によって第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とにそれぞれ発生する誘導電流の流れの向きが互いに逆向きとなるように、第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とが直列接続されていればよい。

例えば、第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とのそれぞれの巻方向が逆であるとき、第１検出コイル３６の中心側の端部と、第２検出コイル３８の外側の端部とが接続される。第１検出コイル３６の外側の端部と、第２検出コイル３８の中心側の端部とが接続される。

（２）第１実施形態では、ステップＳ１で出力する高周信号の周波数は、ステップＳ５で出力する交流信号の周波数と異なっていた。しかしながら、ステップＳ１で出力する高周信号の周波数は、ステップＳ５で出力する交流信号の周波数と同じであってもよい。

（３）上記各実施形態では、第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とのそれぞれは、導線が渦巻状に巻回されていた。しかしながら、第１検出コイル３６と第２検出コイル３８とのそれぞれは、導線がＣ字状、環状に巻回されていてもよい。第６実施形態の第３検出コイル７２および第４検出コイル７４についても同様である。

（４）上記各実施形態では、１つの検出用閉回路２６を構成する検出コイルとして、第１検出コイルと、第２検出コイルとが１つずつ用いられていた。しかしながら、第１検出コイルと、第２検出コイルとが複数ずつ用いられていてもよい。

（５）上記各実施形態では、給電装置１０は、１つの検出用閉回路２６を備えていたが、複数の検出用閉回路２６を備えていてもよい。

（６）上記各実施形態では、電熱部１６は、ユーザの被装着物である靴１２に設けられていた。しかしながら、電熱部１６は、靴以外のユーザの被装着物に設けられていてもよい。靴以外のユーザの被装着物としては、靴下、タイツ、ストッキング等が挙げられる。

（７）上記各実施形態では、給電装置１０は、車両に設けられていた。しかしながら、給電装置１０は、車両以外の建物等に設けられていてもよい。

（８）上記各実施形態では、給電装置１０は、負荷としての電熱部１６に対して、非接触で電力を供給するものであった。しかしながら、給電装置１０は、負荷としての車両のバッテリに対して、非接触で電力を供給するものであってもよい。

（９）上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

（１０）本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能であり、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。

（まとめ）
上記各実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、給電装置は、送電コイルと、第１検出コイルおよび第２検出コイルを含む検出用閉回路と、電流検出部と、異物判定部とを備える。第１検出コイルおよび第２検出コイルは、送電コイルによって生成される磁界が届く位置に配置されている。送電コイルが生成した磁界によって第１検出コイルと第２検出コイルとのそれぞれに発生する誘導電流の流れの向きが互いに逆向きとなるように、第１検出コイルと第２検出コイルとが直列接続されている。

また、第２の観点によれば、給電装置は、電源回路と、電源制御部とを備える。異物判定部によって異物が有ると判定された場合、電源制御部は、電源回路から送電コイルへの交流電力の供給を停止させる、または、異物判定部によって異物が無いと判定された場合に電源回路によって送電コイルに流される交流電流の電流量と比較して、電源回路によって送電コイルに流される交流電流の電流量を少なくする。

これによれば、導電コイルによって生成される磁界が届く位置に、導電体を含む異物が存在する場合に、導電体が電磁誘導によって発熱することを抑制することができる。

また、第３の観点によれば、電源回路は、所定の周波数の交流信号を出力して、交流信号に応じた交流電流を送電コイルに流す。電源回路は、所定の周波数を、負荷への電力の供給のために設定された給電用周波数と、給電用周波数とは異なる検出用周波数との間で切り替え可能に構成されている。

給電装置は、受電コイルと、受電用コンデンサとを備える。受電用コンデンサの電気容量は、所定の周波数が給電用周波数であるときに、負荷、受電用コンデンサおよび受電コイルを含む受電回路（２１）が共振する大きさである。電源制御部は、所定の周波数を検出用周波数として、電源回路から交流信号を出力させる。電源制御部は、異物判定部によって異物が無いと判定された場合、所定の周波数を検出用周波数から給電用周波数に切り替えて、電源回路から交流信号を出力させる。

これによれば、異物の検出時では、交流信号の周波数を検出用周波数としているので、負荷への給電時と比較して、受電回路に流れる電流は少ない。このため、異物の検出時に、受電回路からの磁界の発生が抑制される。受電回路からの磁界の影響による検出用閉回路の誘導電流の発生が抑制される。よって、負荷および受電コイルを異物として検出することを回避することができる。

さらに、異物判定部によって異物が無いと判定された場合、電源制御部は、送電コイルへ出力される交流信号の周波数を、検出用周波数から給電用周波数に切り替えて、電源回路から交流信号を出力させる。このため、負荷への給電時では、効率良く給電することができる。

また、第４の観点によれば、検出用閉回路は、第１検出コイルと第２検出コイルとの間に直列に接続された検出用コンデンサを含む。検出用コンデンサの電気容量は、所定の周波数が検出用周波数であるときに、検出用閉回路が共振する大きさである。

これによれば、導電体を含む異物が、送電コイルによって生成される磁界が届く位置に存在するときに、導電体の影響によって検出用閉回路に流れる誘導電流を大きくすることができる。このため、導電体を含む異物の検出精度を高めることができる。

また、第５の観点によれば、異物判定部が異物の有無を判定するために電源回路が送電コイルに交流電流を流すときに送電コイルに流される交流電流の電流量が、異物判定部によって異物が無いと判定された場合に電源回路によって送電コイルに流される交流電流の電流量と比較して少なくなるように、電源制御部は電源回路を制御する。これによれば、異物の検出のために送電コイルに流される交流電流の電流量が、負荷への給電のために送電コイルに流される交流電流の電流量と同じ場合と比較して、無駄なエネルギ消費を抑制することができる。

また、第６の観点によれば、第１検出コイルと第２検出コイルとのそれぞれは、同一の絶縁基板の表面に所望のパターン形状で設けられた導体膜で構成される。検出用閉回路の具体的な構成として、第６の観点の構成を採用することができる。

また、第７の観点によれば、検出用閉回路を第１閉回路とし、電流検出部を第１検出部とし、異物判定部を第１判定部とする。給電装置は、第３検出コイルおよび第４検出コイルを含む第２閉回路と、第２検出部と、第２判定部とを備える。第３検出コイルおよび第４検出コイルは、送電コイルによって生成される磁界が届く位置に配置されている。送電コイルが生成した磁界によって第３検出コイルと第４検出コイルとのそれぞれに発生する誘導電流の流れの向きが互いに逆向きとなるように、第３検出コイルと第４検出コイルとが直列接続されている。第３検出コイルおよび第４検出コイルは、第１検出コイルおよび第２検出コイルに対して、絶縁された状態で、積層されている。第１検出コイルの中心と第２検出コイルの中心とを結ぶ第１仮想直線の中間点から第３検出コイルおよび第４検出コイルの積層方向に延ばした第２仮想直線が、第３検出コイルの最外周部に囲まれた部分を貫く位置に、第３検出コイルが配置されている。

この給電装置では、送電コイルからの磁界によって第３検出コイルと第４検出コイルとのそれぞれに発生する誘導電流の流れの向きが互いに逆向きとなるように、第３検出コイルと第４検出コイルとが、直列接続されている。これにより、第３検出コイルと第４検出コイルとのそれぞれに発生する誘導電流が互いに弱め合う。このため、異物を検出する検出器具である第３検出コイルおよび第４検出コイルの電磁誘導による発熱を抑制することができる。

また、導電体を含む異物の位置が、異物から第１検出コイルの中心までの距離と、異物から第２検出コイルの中心までの距離とが同じとなるときがある。この場合、第１閉回路に異物の影響による誘導電流が流れない。または、異物の影響によって第１閉回路に流れる誘導電流が少ない。

このとき、異物から第３検出コイルの中心までの距離と、異物から第４検出コイルの中心までの距離とは異なる。このため、第２閉回路に、導電体を含む異物の影響によって誘導電流が流れる。

したがって、異物の位置が、第１検出コイルと第２検出コイルとから等距離の位置であっても、第２閉回路を流れる電流の大きさを検出することによって、導電体を含む異物を検出することができる。

また、第８の観点によれば、負荷は、ユーザの被装着物に設けられた電熱部である。

１０ 給電装置
１６ 電熱部
１８ 受電コイル
２２ 送電コイル
２６ 検出用閉回路
３６ 第１検出コイル
３８ 第２検出コイル
４０ 電流検出回路
４２ 異物判定回路

Claims (8)

1. 負荷（１６）に非接触で電力を供給する給電装置であって、
   交流電流が流れることにより、前記負荷に接続された受電コイル（１８）に誘導電流を流すための磁界を生成する送電コイル（２２）と、
   第１検出コイル（３６）および第２検出コイル（３８）を含む検出用閉回路（２６）と、
   前記送電コイルによって磁界が生成されているときに、前記検出用閉回路を流れる電流を検出する電流検出部（４０）と、
   前記電流検出部の検出結果に基づいて、異物の有無を判定する異物判定部（４２）とを備え、
   前記第１検出コイルおよび前記第２検出コイルは、前記送電コイルによって生成される磁界が届く位置に配置され、
   前記送電コイルが生成した磁界によって前記第１検出コイルと前記第２検出コイルとのそれぞれに発生する誘導電流の流れの向きが互いに逆向きとなるように、前記第１検出コイルと前記第２検出コイルとが直列接続されている給電装置。
2. 前記給電装置は、
   前記送電コイルに交流電力を供給して、前記送電コイルに交流電流を流す電源回路（２４）と、
   前記電源回路を制御する電源制御部（４４）とを備え、
   前記異物判定部によって異物が有ると判定された場合、前記電源制御部は、前記電源回路から前記送電コイルへの交流電力の供給を停止させる、または、前記異物判定部によって前記異物が無いと判定された場合に前記電源回路によって前記送電コイルに流される交流電流の電流量と比較して、前記電源回路によって前記送電コイルに流される交流電流の電流量を少なくする請求項１に記載の給電装置。
3. 前記電源回路は、所定の周波数の交流信号を出力して、前記交流信号に応じた交流電流を前記送電コイルに流すとともに、前記所定の周波数を、前記負荷への電力の供給のために設定された給電用周波数（ｆ１）と、前記給電用周波数とは異なる検出用周波数（ｆ２）との間で切り替え可能に構成されており、
   前記給電装置は、
   前記受電コイル（１８）と、
   前記負荷と前記受電コイルとの間に直列に接続された受電用コンデンサ（２０）とを備え、
   前記受電用コンデンサの電気容量は、前記所定の周波数が前記給電用周波数であるときに、前記負荷、前記受電用コンデンサおよび前記受電コイルを含む受電回路（２１）が共振する大きさであり、
   前記電源制御部は、前記所定の周波数を前記検出用周波数として、前記電源回路から交流信号を出力させるとともに、前記異物判定部によって異物が無いと判定された場合、前記所定の周波数を前記検出用周波数から前記給電用周波数に切り替えて、前記電源回路から交流信号を出力させる請求項２に記載の給電装置。
4. 前記検出用閉回路は、前記第１検出コイルと前記第２検出コイルとの間に直列に接続された検出用コンデンサ（５０）を含み、
   前記検出用コンデンサの電気容量は、前記所定の周波数が前記検出用周波数であるときに、前記検出用閉回路が共振する大きさである請求項３に記載の給電装置。
5. 前記異物判定部が前記異物の有無を判定するために前記電源回路が前記送電コイルに交流電流を流すときに前記送電コイルに流される交流電流の電流量が、前記異物判定部によって前記異物が無いと判定された場合に前記電源回路によって前記送電コイルに流される交流電流の電流量と比較して少なくなるように、前記電源制御部は前記電源回路を制御する請求項２ないし４のいずれか１つに記載の給電装置。
6. 前記第１検出コイルと前記第２検出コイルとのそれぞれは、同一の絶縁基板（６０）の表面（６０ａ、６０ｂ）に所望のパターン形状で設けられた導体膜（６２、６４）で構成される請求項１ないし５のいずれか１つに記載の給電装置。
7. 前記検出用閉回路を第１閉回路とし、前記電流検出部を第１検出部とし、前記異物判定部を第１判定部として、
   前記給電装置は、
   第３検出コイル（７２）および第４検出コイル（７４）を含む第２閉回路（７０）と、
   前記送電コイルによって磁界が生成されているときに、前記第２閉回路を流れる電流を検出する第２検出部（８０）と、
   前記第２検出部の検出結果に基づいて、異物の有無を判定する第２判定部（８２）とを備え、
   前記第３検出コイルおよび前記第４検出コイルは、前記送電コイルによって生成される磁界が届く位置に配置され、
   前記送電コイルが生成した磁界によって前記第３検出コイルと前記第４検出コイルとのそれぞれに発生する誘導電流の流れの向きが互いに逆向きとなるように、前記第３検出コイルと前記第４検出コイルとが直列接続され、
   前記第３検出コイルおよび前記第４検出コイルは、前記第１検出コイルおよび前記第２検出コイルに対して、絶縁された状態で、積層され、
   前記第１検出コイルの中心（３６ｃ）と前記第２検出コイルの中心（３８ｃ）とを結ぶ第１仮想直線（Ｌ１）の中間点（ＬＣ１）から前記第３検出コイルおよび前記第４検出コイルの積層方向に延ばした第２仮想直線（Ｌ２）が、前記第３検出コイルの最外周部に囲まれた部分（７２ｄ）を貫く位置に、前記第３検出コイルが配置されている請求項１ないし６のいずれか１つに記載の給電装置。
8. 前記負荷は、ユーザの被装着物（１２）に設けられた電熱部（１６）である請求項１ないし７のいずれか１つに記載の給電装置。

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