JP6769508B2 - 送電装置、送電方法、受電装置、及び受電方法 - Google Patents

Description

本技術は、送電装置、送電方法、受電装置、及び受電方法に関し、特に、ワイヤレス給電を、効率的に行うことができるようにする送電装置、送電方法、受電装置、及び受電方法に関する。

近年、ワイヤレスで電力を供給するワイヤレス給電の検討が盛んに行われている。ワイヤレス給電の方式としては、磁界を利用する方式がある。磁界を利用する方式としては、大きく、電磁誘導方式と磁界共鳴方式との２種類の方式が存在する。

電磁誘導方式は、既に広く知られている方式であり、電力を送信する送電装置と、電力を受信する受電装置との結合度が非常に高く、高効率での給電が可能である。

磁界共鳴方式は、積極的に共振（共鳴）現象を利用する方式であり、送電装置と受電装置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。

電磁誘導方式と磁界共鳴方式とは、いずれも、磁界を利用して給電を行う方式であるため、送電装置は、磁界を利用して、電力を送信するためのコイルである送電コイルを有し、受電装置は、磁界を利用して、電力を受信するためのコイルである受電コイルを有する。

そして、送電コイルと受電コイルとが磁気的に結合することによって、送電装置から受電装置への給電が行われる。

ところで、磁気的に結合（磁気結合）した送電コイルと受電コイルとの間に、金属等の磁界からエネルギを受けることができる異物が混入した場合、異物に渦電流が流れて発熱すること等により、エネルギが消費され、給電の効率が低下する。

そこで、送電装置と受電装置との間の異物を検出する種々の方法が提案されている。

例えば、特許文献１では、送電装置側の電流をモニタし、その電流が過電流である場合には、異物を検出したとして、送電装置からの電力の送信を停止することが記載されている。

特開2001-275280号公報

受電装置には、携帯可能な携帯端末、固定的に設置されるテレビジョン受像機や冷蔵庫等の家電製品、電気自動車、その他の電力を使用するあらゆる装置（物）がなり得る。

さらに、受電装置は、特に、ワイヤレス給電を考慮して製造されるとは限らないため、受電装置の筐体や、筐体内部に、ワイヤレス給電にとって異物となる金属が、少なからず使用されることがある。

そして、例えば、受電装置の筐体（の一部）に、ワイヤレス給電にとって異物となる金属が使用されている場合、送電装置側の電流が過電流であるかどうかを判定するのでは、送電装置と受電装置との間に、異物が存在しなくても、受電装置の筐体としての金属が、異物として検出され、送電装置からの電力の送信が停止されることがある。

しかしながら、送電装置と受電装置との間に、異物が存在しない場合に、送電装置からの電力の送信が停止されることがあるのでは、給電の効率が低下する。

本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ワイヤレス給電を、効率的に行うことができるようにするものである。

本技術の一側面の送電装置は、コイルを含む共振回路と、前記共振回路を用いたワイヤレス給電に影響する異物の有無を検出する検出部と、前記異物の検出結果に応じて、前記ワイヤレス給電による電力の送信を制御する制御部とを備え、前記検出部は、前記ワイヤレス給電により前記電力を受電装置に供給する期間である第２の期間よりも時間的に前の期間である第１の期間に、前記受電装置から送信されるコイルのQ値に関する情報を含む第１の判定情報に基づいて、コイルのQ値を用いて前記異物の有無を判定する方法である第１の検出方法で、前記異物の有無を判定し、前記第２の期間に、前記第１の検出方法とは異なる第２の検出方法で、前記異物の有無を判定することにより前記異物を検出する送電装置である。

本技術の一側面の送電方法は、コイルを含む共振回路と、前記共振回路を用いたワイヤレス給電に影響する異物の有無を検出する検出部と、前記異物の検出結果に応じて、前記ワイヤレス給電による電力の送信を制御する制御部とを備える送電装置の送電方法であって、前記検出部が、前記ワイヤレス給電により前記電力を受電装置に供給する期間である第２の期間よりも時間的に前の期間である第１の期間に、前記受電装置から送信されるコイルのQ値に関する情報を含む第１の判定情報に基づいて、コイルのQ値を用いて前記異物の有無を判定する方法である第１の検出方法で、前記異物の有無を判定し、前記第２の期間に、前記第１の検出方法とは異なる第２の検出方法で、前記異物の有無を判定することにより前記異物を検出する送電方法である。

本技術の一側面の送電装置及び送電方法においては、ワイヤレス給電により電力を受電装置に供給する期間である第２の期間よりも時間的に前の期間である第１の期間に、受電装置から送信されるコイルのQ値に関する情報を含む第１の判定情報に基づいて、コイルのQ値を用いて異物の有無を判定する方法である第１の検出方法で、異物の有無が判定され、第２の期間に、第１の検出方法とは異なる第２の検出方法で、異物の有無が判定され、異物が検出される。

本技術の一側面の受電装置は、コイルを含む共振回路と、前記共振回路を用いたワイヤレス給電に影響する異物の有無を検出するための処理を行う処理部と、前記異物の検出結果に応じて、前記ワイヤレス給電による電力の供給を制御する制御部とを備え、前記処理部は、前記ワイヤレス給電により送電装置からの前記電力が供給される期間である第２の期間よりも時間的に前の期間である第１の期間に、コイルのQ値を用いて前記異物の有無を判定する方法である第１の検出方法で前記異物の有無の判定をする際に用いられる、コイルのQ値に関する情報を含む第１の判定情報を、前記送電装置に送信し、前記第２の期間に、前記第１の検出方法とは異なる第２の検出方法で前記異物の有無を判定する際に用いられる前記第１の判定情報とは異なる第２の判定情報を、前記送電装置に送信することにより前記異物を検出するための処理を行う受電装置である。

本技術の一側面の受電方法は、コイルを含む共振回路と、前記共振回路を用いたワイヤレス給電に影響する異物の有無を検出するための処理を行う処理部と、前記異物の検出結果に応じて、前記ワイヤレス給電による電力の供給を制御する制御部とを備える受電装置の受電方法であって、前記処理部が、前記ワイヤレス給電により送電装置からの前記電力が供給される期間である第２の期間よりも時間的に前の期間である第１の期間に、コイルのQ値を用いて前記異物の有無を判定する方法である第１の検出方法で前記異物の有無の判定をする際に用いられる、コイルのQ値に関する情報を含む第１の判定情報を、前記送電装置に送信し、前記第２の期間に、前記第１の検出方法とは異なる第２の検出方法で前記異物の有無を判定する際に用いられる前記第１の判定情報とは異なる第２の判定情報を、前記送電装置に送信することにより前記異物を検出するための処理を行う受電方法である。

本技術の一側面の受電装置及び受電方法においては、ワイヤレス給電により送電装置からの電力が供給される期間である第２の期間よりも時間的に前の期間である第１の期間に、コイルのQ値を用いて異物の有無を判定する方法である第１の検出方法で異物の有無の判定をする際に用いられる、コイルのQ値に関する情報を含む第１の判定情報が、送電装置に送信され、第２の期間に、第１の検出方法とは異なる第２の検出方法で異物の有無を判定する際に用いられる第１の判定情報とは異なる第２の判定情報が、送電装置に送信され、異物を検出するための処理が行われる。

なお、送電装置及び受電装置は、独立した装置であっても良いし、１つの装置を構成している内部ブロックであっても良い。

本技術によれば、ワイヤレス給電を、効率的に行うことができる。

本技術を適用したワイヤレス給電システムの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。 効率による異物検出法を説明する図である。 送電コイルと受電コイルとの位置関係（受電コイルの位置ずれ）と、電力効率（コイル間効率）との関係を示す図である。 Q値による異物検出法を説明する図である。 送電装置１１の構成例を示すブロック図である。 ドライバ回路２２の構成例を示す回路図である。 受電装置１２の構成例を示すブロック図である。 ワイヤレス給電システムのワイヤレス給電の処理を説明するフローチャートである。 異物検出部４６の構成例を示すブロック図である。 ワイヤレス給電システムのワイヤレス給電の処理を説明するフローチャートである。 適切閾値の算出を説明する図である。 ワイヤレス給電により充電を行う場合のワイヤレス給電システムの処理を説明するフローチャートである。 異物検出部４６の他の構成例を示すブロック図である。 ワイヤレス給電システムのワイヤレス給電の処理を説明するフローチャートである。 受電装置１２の他の構成例を示すブロック図である。 本技術を適用したコンピュータの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。

［本技術を適用したワイヤレス給電システムの一実施の形態］

図１は、本技術を適用したワイヤレス給電システムの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。

図１において、ワイヤレス給電システムは、送電装置１１と受電装置１２とを有し、例えば、磁界を利用した方式、すなわち、電磁誘導方式や磁界共鳴方式等で、ワイヤレス給電を行う。

送電装置１１は、磁界を利用して、電力を送信するためのコイルである送電コイルを有し、電力を送信する。

受電装置１２は、磁界を利用して、電力を受信するためのコイルである受電コイルを有し、送電装置１１の近くに置かれた場合に、その送電装置１１から送信される電力を受信する。

また、送電装置１１、及び、受電装置１２は、ワイヤレス給電に影響する異物を検出する異物検出機能を有する。

なお、異物検出機能については、送電装置１１、及び、受電装置１２のうちの一方だけが、異物検出機能のすべてを有している場合と、送電装置１１、及び、受電装置１２の両方が、異物検出機能を分担して有している場合とがある。

ここで、図１のワイヤレス給電システムが適用されるシステムとしては、送電装置１１としての、例えば、クレードルと、受電装置１２としての、例えば、携帯電話機等の携帯端末とのセットや、送電装置１１としての、例えば、充電スタンドと、受電装置１２としての、例えば、電気自動車とのセット、送電装置１１としての、例えば、テレビラックと、受電装置１２としてのTV（テレビジョン受像機）とのセット等がある。

また、図１では、１つの送電装置１１から、ワイヤレス給電により電力を受信する受電装置として、１つの受電装置１２だけを図示してあるが、ワイヤレス給電により電力を受信する受電装置は、複数であっても良い。

複数の受電装置を有するワイヤレス給電システムによれば、送電装置１１としての、例えば、トレイ（充電トレイ）に、複数の受電装置としての、例えば、複数の携帯端末を置くことによって、その複数の携帯端末を同時に充電することができる。

［異物検出の検出方法］

図２ないし図４は、ワイヤレス給電の異物検出機能として採用し得る異物検出の検出方法を説明する図である。

ワイヤレス給電の異物検出機能として採用し得る異物検出の検出方法としては、例えば、以下のような方法がある。

すなわち、異物検出の検出方法としては、前述の特許文献１に記載されているように、送電装置側の電流が過電流であるかどうかによって、異物を検出する方法の他、例えば、送電装置１１受電装置１２との間の温度の閾値処理によって、異物の有無を判定する方法（以下、温度による異物検出法ともいう）がある。

また、異物検出の検出方法としては、例えば、送電装置１１から受電装置１２を見たときの負荷の変化の閾値処理によって、異物の有無を判定する方法（以下、負荷による異物検出法ともいう）がある。

さらに、異物検出の検出方法としては、例えば、送電装置１１と受電装置１２との間で光通信が可能かどうかによって、異物の有無を判定する方法（以下、光による異物検出法ともいう）がある。

また、異物検出の検出方法としては、例えば、送電装置１１と受電装置１２との間を撮影した画像を用いて、異物の有無を判定する方法（以下、画像による異物検出法ともいう）がある。

さらに、異物検出の検出方法としては、例えば、送電装置１１から送信される電力に対する、受電装置１２で受信される電力の割合を表す電力効率の閾値処理によって、異物の有無を判定する方法（以下、効率による異物検出法ともいう）がある。

また、異物検出の検出方法としては、例えば、受電装置１２の受電コイルのQ値(Quality factor)を用いて、異物の有無を判定する方法（以下、Q値による異物検出法ともいう）がある。

さらに、異物検出の検出方法としては、受電装置１２の受電コイルの実効抵抗値を用いて、異物の有無を判定する方法（以下、実効抵抗値による異物検出法ともいう）がある。

温度による異物検出法では、サーミスタ等の温度センサが、ワイヤレス給電システムに設けられ、温度センサにおいて、所定値以上の温度が検出されると、異物があると判定される。

なお、温度による異物検出法については、例えば、特開2001-258182号公報に記載されている。

負荷による異物検出法では、受電装置１２で負荷変調が行われ、送電装置１１において、受電装置１２による負荷変調の変調信号に基づいて、送電装置１１から受電装置１２を見たときの負荷の変化が認識される。そして、送電装置１１から受電装置１２を見たときの負荷の変化の閾値処理（負荷の変化を閾値と比較する処理）によって、負荷の変化がないとみなせる場合に、異物があると判定される。

なお、負荷による異物検出法については、例えば、特開2008-206231号公報に記載されている。

光による異物検出法では、送電装置１１と受電装置１２との間で光通信が行われ、その光通信を行うことができない場合に、異物があると判定される。

なお、光による異物検出法については、例えば、特開2001-112190号公報に記載されている。

画像による異物検出法では、例えば、送電装置１１と受電装置１２との間が撮影され、その結果得られる画像と、あらかじめ撮影された、異物がない状態の画像とを比較することによって、異物の有無が判定される。

効率による異物検出法では、送電装置１１、及び、受電装置１２それぞれの電圧と電流、ひいては、電力が測定され、送電装置１１の電力に対する、受電装置１２の電力の割合を表す電力効率が所定の閾値より大（又は、所定の閾値以上）でない場合に、異物があると判定される。

ここで、例えば、温度による異物検出法や、光による異物検出法では、温度や光をセンシングするセンサを、送電装置１１や受電装置１２において、外部に露出するように取り付ける必要がある場合があり、この場合、送電装置１１や受電装置１２のデザインに制約が課されることがある。

さらに、ワイヤレス給電を、磁界共鳴方式で行う場合には、ワイヤレス給電を行うことができる範囲が広い（送電装置１１と受電装置１２との位置関係の自由度が高い）ため、送電装置１１や受電装置１２において、温度による異物検出法や、光による異物検出法を採用するときには、多数のセンサが必要となって、コストがかかることがある。

一方、例えば、効率による異物検出法では、送電装置１１、及び、受電装置１２において、電圧と電流を測定することができれば良く、多数のセンサが必要となることや、デザインに制約を課すことがない点で、有利である。

Q値による異物検出法では、受電装置１２の受電コイルのQ値（受電装置１２の内部から受電コイルを見たときのQ値）が測定され、そのQ値が所定の閾値より大でない場合に、異物があると判定される。

ここで、コイルL（インダクタンスがLのコイル）とコンデンサC（静電容量がCのコンデンサ）とからなる（直列）共振回路のQ値（以下、コイルLのQ値ともいう）は、共振周波数を、f_r＝1／(2π√(LC))と表すとともに、共振回路の実効抵抗値をrと表すと、式（１）で表される。

Q＝2πf_rL／r
・・・（１）

コイルLに、金属が近づくと、実効抵抗値rが大になるため、式（１）のQ値は、小さくなる。

いま、受電装置１２の受電コイルとして、コイルLを採用した場合には、受電コイルとしてのコイルLのQ値は、金属が近づくこと、その他、式（１）右辺のfr，L，rを変動させる要因が生じない限り、一定になる。

すなわち、受電装置１２では、その筐体や内部に金属が含まれている場合があるが、その金属と、受電コイルとの位置関係は、変化しない。したがって、受電コイルとしてのコイルLのQ値は、受電装置１２の筐体や内部の金属の影響で、その金属がない場合よりも小さい値にはなるが、変化することはない。

一方、受電装置１２には、携帯端末や電気自動車等の様々な用途の製品がなり得るため、筐体に金属を使用しないこととすることは難しいが、送電装置１１は、ワイヤレス給電を行うための装置であるため、筐体（特に、受電装置１２が近づけられる部分）に、金属を使用しない構成を採用することができる。

この場合、受電装置１２を、送電装置１１に近づけても、受電装置１２の受電コイルとしてのコイルLのQ値は（ほとんど）変化せず、異物としての金属が近づくことのみによって変化する。

すなわち、受電装置１２の受電コイルとしてのコイルLは、受電装置１２の筐体に含まれる金属等の影響により、固有のQ値を有し、そのQ値は、コイルLに金属が近づけられること等がない限り、一定値となる（変化しない）。

したがって、受電装置１２の受電コイルとしてのコイルLに金属が近づけられていない状態での、そのコイルLの固有のQ値（以下、標準Q値ともいう）に基づいて、例えば、その標準Q値のα倍（０＜α＜１）を、固有のQ値の閾値（以下、閾値Q値ともいう）に決定しておき、コイルLのQ値の、閾値Q値を用いた閾値処理を行うことにより、異物としての金属を精度良く検出することができる。

なお、上述したように、受電装置１２について、筐体に金属を使用しないこととすることは難しく、送電装置１１には、金属を含む様々な筐体の受電装置１２が近づけられる。したがって、送電装置１１の送電コイルのQ値は、異物としての金属がある場合の他、金属を含む筐体の受電装置１２が近づけられた場合も変化する（小さくなる）。そのため、送電装置１１の送電コイルのQ値では、異物としての金属がある場合と、金属を含む筐体の受電装置１２が近づけられた場合とを区別することが難しい。

実効抵抗値による異物検出法では、受電装置１２の受電コイルの実効抵抗値r（受電装置１２の内部から受電コイルを見たときの実効抵抗値r）が測定され、その実効抵抗値rが所定の閾値より小（又は、所定の閾値以下）でない場合に、異物があると判定される。

ここで、式（１）、及び、共振周波数f_rを表す式f_r＝1／(2π√(LC))から、受電装置１２の受電コイルとして、コイルLを採用した場合の、実効抵抗値rは、式（２）で表される。

r＝2πf_rL／Q＝1／(2πf_rCQ)
・・・（２）

したがって、実効抵抗値rは、例えば、インダクタンスLとQ値とから求めることができる。

Q値の場合と同様に、受電装置１２の受電コイルとしてのコイルLは、コイルLに金属が近づけられること等がない限り、受電装置１２の筐体に含まれる金属等の影響により、固有の実効抵抗値rを有し、その実効抵抗値rは、コイルLに金属が近づけられることによって増加する。

したがって、受電装置１２の受電コイルとしてのコイルLに金属が近づけられていない状態での、そのコイルLの実効抵抗値rに基づいて、例えば、その実効抵抗値rのβ倍（２＞β＞１）を、固有の閾値に決定しておき、コイルLの実効抵抗値rの、閾値を用いた閾値処理を行うことにより、異物としての金属を精度良く検出することができる。

図２は、効率による異物検出法を説明する図である。

すなわち、図２は、送電装置１１の送電コイルと、受電装置１２の受電コイルとの位置関係を模式的に示している。

いま、図２において、左から右方向をx軸とし、手前から奥の方向をy軸とし、下から上方向をz軸とする3次元座標系において、送電コイルが、原点(0,0,0)に位置していることとする。

また、受電コイルが、z軸上の点(0,0,Z)に位置していることを、受電コイルが、送電コイルに正対している、若しくは、正対状態であるということとする。

さらに、本実施の形態では、説明を簡単にするために、受電コイルのz座標を、所定の値Zに固定する。

受電コイルが、図２左側に示すように、正対状態である場合に、電力効率、すなわち、送電装置１１において送信される電力に対する、受電装置１２において受信される電力の割合は、最も高くなる。図２では、受電コイルが正対状態である場合の電力効率が、90%になっている。

受電コイルが、図２中央に示すように、送電コイルに正対している位置からずれると、電力効率は、低下する。特に、電磁誘導方式は、位置ずれによる電力効率の変化（低下）が大きい。

一方、受電コイルが正対状態である場合であっても、図２右側に示すように、送電コイルと受電コイルとの間に、異物としての金属等が存在すると、電力効率は、低下する。

効率による異物検出法では、電力効率の低下の原因が、位置ずれ、及び、異物の存在のうちのいずれであるのかを判定することが困難である。

図２では、位置ずれが生じた場合の電力効率が60%になっており、異物が存在する場合の電力効率が70%になっている。

以上のように、位置ずれが生じた場合には、異物が存在する場合よりも、電力効率が低下することがある。

図３は、送電コイルと受電コイルとの位置関係（受電コイルの位置ずれ）と、電力効率（コイル間効率）との関係を示している。

なお、図３では、送電コイルとして、40mm角のコイルを、受電コイルとして、30mm角のコイルを、それぞれ用い、送電コイルと受電コイルとの間の距離（受電コイルのz座標Zとして、4mmを採用した。

図３において、X及びYは、それぞれ、受電コイルのz座標及びy座標を表す。

また、L1は、受電コイルをオープンにしたときの送電コイルのインダクタンス(L2_open)と、受電コイルをショートにしたときの送電コイルのインダクタンス(L2_short)とを表す。

kは、送電コイルと受電コイルとの間の結合係数を表し、Q1及びQ2は、それぞれ、送電コイル及び受電コイルのQ値を表す。

また、図３において、Sは、式S＝k×√（Q1×Q2)で表され、以下、S値ともいう。

コイル間効率は、電力効率の一種で、送電コイルに供給される電力に対する、受電コイルで得られる電力の割合を表す。コイル間効率の理論的な最大値η_maxは、式η_max＝S2／(1+√(1+S2))2で表される。

ここで、電力効率としては、コイル間効率の他、例えば、DC-DC効率がある。

DC-DC効率は、送電装置において、送電コイルから電力を送信するときに使用される直流(DC)の電圧及び電流から求められる電力に対する、受電装置において、受電コイルで受信された電力から取り出される直流(DC)の電圧及び電流から求められる電力の割合を表す。

いま、送電装置において、送電コイルから電力を送信するのに直流の電圧及び電流が与えられる位置から、送電コイルまでの間を、電力が伝送されるときの伝送効率、並びに、受電装置において、受電コイルから、直流の電圧及び電流が取り出される位置までの間を、電力が伝送されるときの伝送効率を、回路効率ということとすると、DC-DC効率は、コイル間効率に、回路効率を乗算することで求めることができる。

例えば、受電コイルの位置ずれの自由度（許容範囲）として、x及びy方向に、それぞれ、10mm程度の自由度をとった場合、電力効率（コイル間効率）は、図３に示すように、最悪で、85.5%になるので、効率による異物検出法において、異物の検出に用いる電力効率の閾値は、85.5%より小さい値の、例えば、85%等に設定される。

この場合、電力効率が、閾値である85%よりも大でなくなると、異物があると判定される。

また、例えば、受電コイルの位置ずれの自由度として、x及びy方向に、それぞれ、15mm程度の自由度をとった場合、電力効率（コイル間効率）は、図３に示すように、最悪で、62.7%になるので、効率による異物検出法において、異物の検出に用いる電力効率の閾値は、62.7%より小さい値の、例えば62%等に設定される。

この場合、電力効率が、閾値である62%よりも大でなくなると、異物があると判定される。

したがって、受電コイルが正対状態になっていて、異物が存在するときの電力効率が、例えば、図２に示したように、70%程度であるとすると、上述したように、位置ずれの自由度を15mm程度だけとって、閾値を、62%に設定した場合には、正対状態で異物が存在していても、電力効率は、閾値である62%よりも大の70%になるため、異物があると判定されず、異物を検出することができない。

以上のように、効率による異物検出法の異物の検出精度は、高いとは言い難い。

さらに、受電装置の受電コイル、その他の回路の製造ばらつき等を考慮すると、所定の位置ずれの自由度を確保するためには、電力効率の閾値は、より小さい値（異物が検出されにくい値）を採用する必要があり、その場合、効率による異物検出法の異物の検出精度は、より低下する。

効率による異物検出法の検出精度を向上させる方法としては、位置ずれの自由度をなくす、又は、小さい値に制限する方法があるが、その場合、ワイヤレス給電のユーザビリティを損なうことになる。

以上のように、効率による異物検出法については、異物の検出精度とユーザビリティとは、トレードオフの関係にある。

なお、本実施の形態では、送電装置１１については、上述したように、筐体（特に、受電装置１２が近づけられる部分）に、金属を使用しない構成（受電装置１２が近づけられたときに、その受電装置の受電コイルのQ値を変動させない構成）が採用されていることとする。

この場合、送電装置１１と受電装置１２との位置関係は、受電コイルのQ値(Q2)に影響しない。そのため、図３において、受電コイルのQ値(Q2)、すなわち、受電装置１２の内部から受電コイルを見たときのQ値は、受電装置１２の位置(X,Y)によらず一定値になっている。

図４は、Q値による異物検出法を説明する図である。

上述したように、Q値による異物検出法では、受電装置１２の受電コイルとしてのコイルLに金属が近づけられていない状態での、そのコイルLのQ値（標準Q値）に基づいて、閾値（閾値Q値）が決定され、受電コイルのQ値の、閾値Q値を用いた閾値処理を行うことにより、異物としての金属が検出される。

受電装置１２の受電コイルは、上述したように、受電装置１２の筐体に含まれる金属等の影響により、固有のQ値を有する。そして、受電コイルのQ値は、コイルLに金属が近づけられることによって変化し、送電装置１１との間の位置ずれに影響されないので、Q値による異物検出法では、電磁誘導方式、及び、磁界共鳴方式のいずれであっても、ユーザビリティを確保しつつ、異物を精度良く検出することができる。

なお、Q値による異物検出法については、本件出願人が先に出願した特願2011-149465号に記載されている。

ところで、受電コイルのQ値を求めるには、受電装置１２において、受電コイルを構成要素とする直列共振回路に電圧を印加し、必要な電圧や電流を測定する必要がある。

受電コイル（を構成要素とする直列共振回路）のQ値は、直列共振回路にかかる電圧、及び、受電コイルにかかる電圧を、それぞれ、V₁及びV₂と表すこととすると、式（３）で表される。

Q＝(V₂-V₁)／V₁
・・・（３）

ここで、直列共振回路を構成する受電コイルのインダクタンス、コンデンサの静電容量、及び、実効抵抗の抵抗値（実効抵抗値）を、それぞれ、L，C、及び、rと表し、直列共振回路に、共振周波数f_rの電圧が印加されていることとすると、式j2πf_rL＝1／(j2πfrC)が成り立つので(j＝√(-1))、すなわち、受電コイルのインピーダンスj2πf_rLと、コンデンサのインピーダンス1／(j2πfLC)とが相殺されるので、直列共振回路にかかる電圧V₁は、実効抵抗にかかる電圧v_rに等しい。

また、受電コイルにかかる電圧V₂は、実効抵抗のない（理想的な）受電コイルの電圧降下v_Lと、実効抵抗の電圧降下v_rとの加算値v_L＋v_rに等しい。

一方、直列共振回路を構成する受電コイル、及び、実効抵抗に流れる電流は等しいので、式v_r／r＝v_L／(2πf_rL)が成り立つ。

したがって、式（１）は、式v_r／r＝v_L／(2πfr_L)を代入することにより、受電コイルの電圧降下v_Lと、実効抵抗の電圧降下v_rとを用いて、式（４）で表される。

Q＝2πf_rL／r＝v_L／v_r
・・・（４）

直列共振回路にかかる電圧V₁は、実効抵抗にかかる電圧v_rに等しく、受電コイルにかかる電圧V₂は、受電コイルの電圧降下v_Lと、実効抵抗の電圧降下v_rとの加算値v_L＋v_rに等しいので、実効抵抗にかかる電圧v_rは、電圧V₁(＝v_r)で表され、受電コイルの電圧降下v_Lは、電圧V₂-V₁(＝v_L+v_r-v_r)で表される。

したがって、式（４）のQ値は、電圧V₁及びV₂を用いて、式（３）(Q＝(V₂-V₁)／V₁)で表される。

ここで、直列共振回路に印加されている電圧が、共振周波数f_rの電圧である場合には、一般に、受電コイルの電圧降下v_Lは、実効抵抗にかかる電圧v_rよりも十分大になるので、電圧V₂＝v_L+v_rは、電圧V₁＝v_rよりも十分大になる。したがって、式（３）のQ値は、式（５）で近似することができる。

Q＝V₂／V₁
・・・（５）

なお、受電コイル（を構成要素とする直列共振回路）のQ値は、その他、例えば、半値幅法により、直列共振回路にかかる電圧Vと、直列共振回路に流れる電流Iとを測定することにより得られるインピーダンスZ＝V/Iを用いて求めることができる。

すなわち、直列共振回路に印加されている電圧の周波数が、共振周波数f_rである場合のインピーダンスZに対して、√2倍のインピーダンスになるときの、共振周波数f_rより低い周波数f_Lと高い周波数f_Hとを求め、式Q＝f_r／(f_H-f_L)に従い、Q値を求めることができる。

Q値による異物検出法では、図４に示すように、第１回Q測定の処理が行われ、その後、送電装置１１から受電装置１２に対して、ワイヤレス給電による電力の供給が行われる。

そして、以降は、第２回Q値測定の処理、第３回Q値測定の処理、・・・が、定期的、又は、不定期に行われる。

第１回Q測定の処理では、まず、受電装置１２が電源を有していない場合を考慮して、受電装置１２が、第１回Q測定の処理を行うのに必要な電力を得るための充電が行われる。

すなわち、送電装置１１は、電力を送信し、受電装置１２は、送電装置１１からの電力を受信して充電する。

例えば、受電装置１２は、１回のQ値の測定に必要な電力以上の充電が完了すると、充電を停止して、その充電で得た電力を用いて動作する。そして、受電装置１２は、所定の周波数f₁の電圧を、受電コイル（を構成要素とする直列共振回路）に印加して、Q値を求める（測定する）。

その後、受電装置１２は、再び、充電を開始し、１回のQ値の測定に必要な電力以上の充電が完了すると、充電を停止して、その充電で得た電力を用いて動作する。そして、受電装置１２は、Q値の前回の測定に用いた周波数f_n-1よりも高い周波数f_nの電圧を、受電コイルに印加して、Q値を測定する。

以下同様にして、受電装置１２は、充電とQ値の測定とを繰り返し、あらかじめ決められた複数であるN個の周波数f₁,f₂,・・・,f_Nそれぞれに対するQ値を得る。

ここで、N個の周波数f₁,f₂,・・・,f_Nとしては、例えば、受電装置１２の受電コイルを構成要素とする直列共振回路の受電コイルのインダクタンスとコンデンサの静電容量Cとから求められる理論的な共振周波数f_r＝1／(2π√(LC))を中心とする所定の範囲の周波数帯域内の周波数を用いることができる。

受電装置１２は、N個の周波数f₁ないしf_Nそれぞれに対するQ値を得ると、以降の処理を行うための充電を行う。

そして、受電装置１２は、N個のQ値のうちの最大値を、受電コイルのQ値として求めるとともに、そのQ値が得られたときの周波数f₀を、共振周波数として求める。

さらに、受電装置１２は、共振周波数f₀を記憶するとともに、受電コイルのQ値を、閾値Q値とともに、例えば、負荷変調等によって、送電装置１１に送信して、第１回Q測定の処理は終了する。

ここで、受電装置１２では、その受電装置１２の受電コイルに、異物としての金属が近づけられていない状態での、そのコイルLのQ値（標準Q値）に基づいて、閾値（閾値Q値）があらかじめ決定されて記憶されていることとする。

第１回Q測定の処理が終了すると、送電装置１１から受電装置１２に対して、ワイヤレス給電による電力（受電装置１２が本来の動作をするための電力）の供給（送信）が行われる。

以降の第ｍ回Q測定の処理では、受電装置１２は、１回のQ値の測定に必要な電力以上の充電を行い、その充電が完了すると、充電を停止する。

そして、受電装置１２は、共振周波数f₀の電圧を、受電コイルに印加して、受電コイルのQ値を測定する。

さらに、受電装置１２は、受電コイルのQ値を、送電装置１１に送信するための充電を行い、受電コイルのQ値を、閾値Q値とともに、例えば、負荷変調等によって、送電装置１１に送信して、第ｍ回Q測定の処理は終了する。

一方、送電装置１１は、受電装置１２に対して、電力の送信を、上述のように間欠的に行い、また、第ｍ回Q測定の処理で送信されてくる受電コイルのQ値、及び、閾値Q値を受信する。

そして、送電装置１１は、受電コイルのQ値を、閾値Q値と比較する閾値処理を行い、受電コイルのQ値が、閾値Q値より大でない場合、送電装置１１は、異物があると判定し、電力の送信を停止する。

ここで、受電コイルのQ値を閾値Q値と比較する閾値処理は、送電装置１１ではなく、受電装置１２で行うことができる。この場合、受電コイルのQ値が、閾値Q値より大でない場合、受電装置１２は、異物があると判定し、その判定結果を、送電装置１１に送信する。

送電装置１１は、異物がある旨の判定結果を、受電装置１２から受信した場合、電力の送信を停止する。

なお、送電装置１１は、上述のように、受電装置１２に対して、電力の送信を行うが、第ｍ回Q測定の処理において、受電装置１２がQ値の測定を行っている間は、そのQ値の測定のために、電力の送信を一時停止する。

すなわち、第ｍ回Q測定の処理において、送電装置１１は、間欠的に、電力の送信を停止し、受電装置１２は、送電装置１１の電力の送信が停止されている間に、Q値を測定する。受電装置１２の受電コイルにおいて、送電装置１１からの電力により、起電力が生じると、受電コイルのQ値の測定を正しく行うことが困難となるからである。

したがって、Q値による異物検出法については、異物の検出精度は高いが、送電装置１１が間欠的に電力の送信を停止しなければならないため、ワイヤレス給電の時間的な効率が良いとは言い難い。

以上のように、Q値による異物検出法については、異物の検出精度は高いが、ワイヤレス給電の時間的な効率に問題がある。

一方、効率による異物検出法については、異物の検出精度に問題はあるが、Q値による異物検出法のように、送電装置１１が間欠的に電力の送信を停止する必要はないので、ワイヤレス給電の時間的な効率の問題はない。

そこで、図１のワイヤレス給電システムでは、例えば、Q値による異物検出法と効率による異物検出法との２つの異物検出法を併用する新検出法によって、ユーザビリティを損なうことなく、異物の検出を高精度で行い、かつ、ワイヤレス給電を、効率的に行う。

［送電装置１１の構成例］

図５は、図１の送電装置１１の構成例を示すブロック図である。

図５において、送電装置１１は、共振回路２０、DC電源２１、ドライバ回路２２、波形検出部２３、及び、制御部２４を有する。

共振回路２０は、送電コイルL₁、及び、コンデンサC₁から構成される直列共振回路であり、ドライバ回路２２によってドライブされる。共振回路２０がドライブされることにより、送電コイルL₁に磁束（磁界）が発生し、その磁束によって、電磁誘導方式又は磁界共鳴方式で、電力が、受電装置１２に送信される。

DC電源２１は、所定の直流電圧（電流）を、ドライバ回路２２に供給する。

ドライバ回路２２は、DC電源２１からの直流電圧を用いて、共振回路２０をドライブし、その共振回路２９を構成する送電コイルL₁に磁束を発生させることにより、電磁誘導方式又は磁界共鳴方式で、電力を送信させる。

波形検出部２３は、共振回路２０に流れる電流又は電圧から、受電装置１２から負荷変調によって送信されてくる情報を検出（検波）し、制御部２４に供給する。

制御部２４は、波形検出部２３から供給される情報等に基づき、ドライバ回路２２、その他、送電装置１１を構成する各ブロックを制御する。

図６は、図５のドライバ回路２２の構成例を示す回路図である。

図６において、ドライバ回路２２は、フルブリッジ回路で構成されている。

すなわち、ドライバ回路２２は、ゲート駆動回路３１、並びに、NMOS(Negative channel Metal Oxide Semiconductor)のFET(Field Effect Transistor)３２，３３，３４、及び、３５を有する。

ゲート駆動回路３１は、制御部２４の制御に従い、FET３２ないし３５のゲートに所定の電圧を印加することで、FET３２ないし３５それぞれをオン状態又はオフ状態にさせる。

FET３２のドレインは、DC電源２１に接続されており、したがって、FET３２のドレインには、DC電源２１が出力する直流の所定の電圧が印加されている。

FET３２のソースは、FET３３のドレインに接続されており、FET３３のソースは、接地されている（グランドに接続されている）。

FET３４及び３５は、FET３２及び３３と同様に接続されている。

すなわち、FET３４のドレインは、DC電源２１に接続され、FET３４のソースは、FET３５のドレインに接続されている。そして、FET３５のソースは、接地されている。

さらに、FET３２のソースとFET３３のドレインとの接続点P1には、共振回路２０の一端が接続され、FET３４のソースとFET３５のドレインとの接続点P2には、共振回路２０の他端が接続されている。

ここで、図６において、共振回路２０では、送電コイルL₁とコンデンサC₁との一端どうしが接続されている。そして、コンデンサC₁の他端が、FET３２のソースとFET３３のドレインとの接続点P1に接続され、送電コイルL₁の他端が、FET３４のソースとFET３５のドレインとの接続点P2に接続されている。

以上のように構成されるドライバ回路２２では、ゲート駆動回路３１が、FET３２ないし３５のゲートに所定の電圧を印加することで、FET３２ないし３５それぞれをオン状態又はオフ状態にするように制御する。

これにより、FET３２及び３３は、それぞれ、相補的に、周期的に、オン状態とオフ状態とになる。

すなわち、FET３２は、周期的に、交互に、オン状態とオフ状態とになる。

そして、FET３２がオン状態になったときに、FET３３はオフ状態になり、FET３２がオフ状態になったときに、FET３３はオン状態になる。

また、FET３４及び３５のセットは、FET３２及び３３のセットに対して相補的に、周期的に、オン状態とオフ状態とになる。

すなわち、FET３２がオン状態になり、FET３３がオフ状態になったとき、FET３４はオフ状態になり、FET３５はオン状態になる。

さらに、FET３２がオフ状態になり、FET３３がオン状態になったとき、FET３４はオン状態になり、FET３５はオフ状態になる。

例えば、いま、FET３２に注目すると、FET３２がオン状態になっているとき、FET３３はオフ状態に、FET３４はオフ状態に、FET３５はオン状態になる。

その結果、FET３２のソースとFET３３のドレインとの接続点P1は、DC電源２１が出力する直流の所定の電圧である、例えば、H(High)レベルになり、FET３４のソースとFET３５のドレインとの接続点P2は、グランドのレベルである、例えば、L(Low)レベルになる。

したがって、共振回路２０では、接続点P1から、コンデンサC₁及び送電コイルL₁を介して、接続点P2に向かう方向に、電流が流れる。

一方、FET３２がオフ状態になっているとき、FET３３はオン状態に、FET３４はオン状態に、FET３５はオフ状態になる。

その結果、FET３４のソースとFET３５のドレインとの接続点P2は、DC電源２１が出力する直流の所定の電圧であるHレベルになり、FET３２のソースとFET３３のドレインとの接続点P1は、グランドのレベルであるLレベルになる。

したがって、共振回路２０では、接続点P2から、送電コイルL₁及びコンデンサC₁を介して、接続点P1に向かう方向に、電流が流れる。

以上のように、共振回路２０には、FET３２ないし３５がオン状態（又はオフ状態）になる周期の交流電圧が印加され、その交流電圧の印加に応じて、同様の周期の交流電流が流れる。

共振回路２０に、交流電圧が印加されている間、送電コイルL₁には、継続的に、磁束が発生し、その磁束によって、電力が送信される。

なお、FET３２ないし３５がオン状態（又はオフ状態）になる周期は、共振回路２０の共振周波数1／(2π√(L₁C₁))に基づき、例えば、その共振周波数1／(2π√(L₁C₁))の逆数に設定される。

また、図６では、ドライバ回路２２として、フルブリッジ回路を採用することとしたが、ドライバ回路２２としては、その他、例えば、ハーフブリッジ回路やE級アンプ回路等を採用することができる。

［受電装置１２の構成例］

図７は、図１の受電装置１２の構成例を示すブロック図である。

図７において、受電装置１２は、共振回路４０、整流部４１、通信部４２、レギュレータ４３、負荷４４、制御部４５、及び、異物検出部４６を有する。

共振回路４０は、受電コイルL₂、及び、コンデンサC₂から構成される直列共振回路であり、整流部４１に接続されている。

共振回路４０では、送電装置１１の送電コイルL1（図５）が発生した磁束が受電コイルL₂を通ることにより、その受電コイルL₂、ひいては、共振回路４０に電流が流れ、送電装置１１から送信されてきた電力が受信される。

整流部４１は、例えば、ブリッジ整流回路等で構成される。整流部４１は、共振回路４０に流れる電流（電圧）を整流し、通信部４２を介して、レギュレータ４３に供給する。

通信部４２は、例えば、FETと抵抗とを有し、FETが、制御部４５の制御にしたがって、オン状態、又は、オフ状態となることで、抵抗を、整流部４１を介して、共振回路４０に接続し、又は、共振回路４０から切り離す。

抵抗が、共振回路４０に接続され、又は、共振回路４０から切り離されることで、（外部の）送電装置１１から見た、負荷としての共振回路４０のインピーダンスが変化し、送電装置１１の共振回路２０（図５）に流れる電流が負荷変調される。

レギュレータ４３は、整流部４１から通信部４２を介して供給される電流（電圧）を安定化させ、負荷４４に供給する。

負荷４４は、例えば、バッテリその他の、ワイヤレス給電で送信されてくる電力を利用する回路である。

制御部４５は、異物検出部４６からの異物の検出（判定）結果に基づき、レギュレータ４３による負荷４４への電力（電圧、電流）の供給を制御する。

すなわち、制御部４５は、レギュレータ４３を制御することにより、基本的には、負荷４４に電力を供給させる。

但し、制御部４５は、異物検出部４６から、異物があるとの検出結果が供給された場合、その他必要な場合に、レギュレータ４３を制御することにより、負荷４４への電力の供給（給電）を停止させる。

また、制御部４５は、通信部４２のFETをオン状態又はオフ状態にすることにより、必要な情報を、負荷変調により、送電装置１１に送信させる。

異物検出部４６は、新検出法で、異物を検出し、その検出結果を、制御部４５に供給する。

すなわち、異物検出部４６は、ワイヤレス給電による電力の負荷４４への給電の開始前に、第１の検出方法で、ワイヤレス給電に影響する異物の有無を判定する。

第１の検出方法で、異物がないと判定された場合には、ワイヤレス給電により送信されてくる電力が、共振回路４０、整流部４１、通信部４２、レギュレータ４３を介して、負荷４４に供給（給電）される。

そして、負荷４４への給電を行っている間、異物検出部４６は、第１の検出方法とは異なる第２の検出方法で、異物の有無を判定する。

異物検出部４６は、異物があると判定した場合、異物がある旨の検出結果を、制御部４５に供給する。

なお、受電装置１２において、制御部４５、及び、異物検出部４６が、異物に関する処理を行う処理装置（異物処理装置）を構成する。

図８は、新検出法で異物の検出が行われる図１のワイヤレス給電システムのワイヤレス給電の処理を説明するフローチャートである。

ステップＳ１１において、送電装置１１が、電力の送信（送電）を開始し、処理は、ステップＳ１２に進む。

ここで、送電装置１１は、例えば、受電装置１２が送電装置１１に近接したことを認識すると、電力の送信を開始する。

送電装置１１において、受電装置１２が近接したことは、例えば、送電装置１１がポーリングをかけ、受電装置１２が、そのポーリングに対して応答することにより認識することができる。

また、送電装置１１において、受電装置１２が近接したことは、受電装置１２が送電装置１１上に置かれることで、送電装置１１に設けられたメカニカルなスイッチが押下されることや、荷重センサで受電装置１２の荷重が検出されること等により認識することができる。

さらに、送電装置１１において、電力の送信は、例えば、ユーザによるスイッチの操作その他の任意のトリガによって開始することができる。

なお、送電装置１１が電力の送信を開始した直後においては、例えば、受電装置１２の制御部４５（図７）は、レギュレータ４３を制御することにより、負荷４４への電力の供給（給電）を停止させる。

ステップＳ１２では、受電装置１２の異物検出部４６（図７）は、ワイヤレス給電による負荷４４への給電の開始前に、第１の検出方法で、異物の有無を判定することにより、異物の検出を行って、処理は、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、異物検出部４６は、第１の検出方法によって、異物が検出されたかどうかを判定する。

ステップＳ１３において、異物が検出されたと判定された場合、処理は、ステップＳ１８に進み、受電装置１２の制御部４５（図７）は、通信部４２を制御することにより、異物が検出された旨の検出メッセージを、送電装置１１に送信する。

さらに、ステップＳ１８では、送電装置１１が、受電装置１２からの検出メッセージを受信し、その検出メッセージに応じて、電力の送信を終了（停止）する。すなわち、送電装置１１において、制御部２４は、ドライバ回路２２を制御することにより、共振回路２０による電力の送信を停止させる。

その後、処理は、ステップＳ１８からステップＳ１９に進み、送電装置１１、及び、受電装置１２の少なくとも一方が、ユーザに、異物が存在すること報知し、さらには、必要に応じて、異物を取り除くことを促すための異常処理（例えば、異物が存在する旨のメッセージの表示や、異物が存在することを表すランプの点灯等）を行い、ワイヤレス給電の処理は終了する。

一方、ステップＳ１３において、第１の検出方法によって、異物が検出されなかったと判定された場合、処理は、ステップＳ１４に進み、受電装置１２の制御部４５（図７）は、レギュレータ４３を制御することにより、負荷４４への給電を開始させて、処理は、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、受電装置１２の異物検出部４６（図７）は、第２の検出方法で、異物の有無を判定することにより、異物の検出を行って、処理は、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、異物検出部４６は、第２の検出方法によって、異物が検出されたかどうかを判定する。

ステップＳ１６において、異物が検出されなかったと判定された場合、処理は、ステップＳ１５に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。

したがって、第１の検出方法で、異物がないと判定され、負荷４４への給電が開始された後は、その負荷４４への給電が行われている間、異物検出部４６は、第１の検出方法とは異なる第２の検出方法で、異物の検出を行う。

一方、ステップＳ１６において、第２の検出方法によって、異物が検出されたと判定された場合、処理は、ステップＳ１７に進み、受電装置１２の制御部４５（図７）は、レギュレータ４３を制御することにより、負荷４４への給電を停止させる。

そして、処理は、ステップＳ１７からステップＳ１２に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。

したがって、第２の検出方法によって、異物が検出された場合には、再度、第１の検出方法で、異物の検出が行われる。

そして、第１の検出方法によって、異物が検出されなかった場合には、再び、負荷４４への給電が開始される（ステップＳ１４）。

一方、第１の検出方法によっても、異物が検出された場合には、送電装置１１による電力の送信が終了され（ステップＳ１８）、異常処理が行われる（ステップＳ１９）。

ここで、第１の検出方法としては、異物の検出精度が、第２の検出方法よりも高い検出方法を採用することができる。

一方、第２の検出方法としては、負荷４４への給電、したがって、送電装置１１による電力の送信が行われていても、異物を検出することができる検出方法を採用することができる。さらに、第２の検出方法は、異物の検出精度が、第１の検出方法よりも低い検出方法であってかまわない。

以上のような第１の検出方法としては、例えば、Q値による異物検出法があり、第２の検出方法としては、例えば、効率による異物検出法がある。

図９は、図７の異物検出部４６の構成例を示すブロック図である。

すなわち、図９は、第１及び第２の検出方法として、それぞれ、Q値による異物検出法、及び、効率による異物検出法を採用する場合の異物検出部４６の構成例を示している。

図９において、異物検出部４６は、Q値測定部５１、効率測定部５２、及び、判定部５３を有する。

Q値測定部５１は、受電コイルL₂及びコンデンサC₂で構成される共振回路４０に所定の電圧を印加する。

さらに、Q値測定部５１は、共振回路４０にかかる電圧V₁、すなわち、直列に接続された受電コイルL₂及びコンデンサC₂の電圧降下と、受電コイルL₂にかかる電圧V₂、すなわち、受電コイルL₂の電圧降下とを測定する。

そして、Q値測定部５１は、電圧V₁及びV₂を用い、式（３）又は式（５）に従って、受電コイルL₂（を構成要素とする共振回路４０）のQ値を求め（測定し）、判定部５３に供給する。

効率測定部５２は、整流部４１の出力側（整流後の電流及び電圧が出力される側）の電流及び電圧を測定し、その電流及び電圧を用いて、受電装置１２でワイヤレス給電により得られる直流の電力（以下、受信直流電力ともいう）を求める。

さらに、効率測定部５２は、送電装置１１でワイヤレス給電に利用される直流の電力（以下、送信直流電力）を取得する。

ここで、効率測定部５２は、判定部５３を介して、制御部４５に、送信直流電力を要求し、制御部４５は、効率測定部５２からの要求に応じて、通信部４２を制御することにより、送信直流電力を要求する要求メッセージを、負荷変調によって、送電装置１１に送信する。

送電装置１１では、制御部２４（図５）が、波形検出部２３を介して、受電装置１２からの要求メッセージを受信し、その要求メッセージに応じて、DC電源２１の電圧と電流から、電力を求めて、送信直流電力（の値）として、受電装置１２に送信する。

送電装置１１から受電装置１２への送信直流電力（の値）の送信は、例えば、制御部２４が、ドライバ回路２２を制御することにより、共振回路２０に流れる電流を振幅変調すること等によって行うことができる。

効率測定部５２は、送信直流電力に対する受信直流電力の割合を、電力効率（DC-DC効率）として求め、判定部５３に供給する。

判定部５３は、Q値測定部５１からの受電コイルL₂のQ値を用いて、Q値による異物検出法で、異物の有無を判定することにより、異物を検出し、その検出結果を、制御部４５に供給する。

すなわち、判定部５３は、図示せぬ内蔵するメモリに、受電装置１２に固有の閾値Q値を記憶しており、Q値測定部５１からの受電コイルL₂のQ値を、閾値Q値と比較する閾値処理を行う。

そして、判定部５３は、受電コイルL₂のQ値が閾値Q値より大である場合、異物がないと判定し、受電コイルL₂のQ値が閾値Q値より大でない場合、異物があると判定する。

また、判定部５３は、効率測定部５２からの電力効率（以下、測定電力効率ともいう）を用いて、効率による異物検出法で、異物の有無を判定することにより、異物を検出し、その検出結果を、制御部４５に供給する。

すなわち、判定部５３は、効率測定部５２からの測定電力効率を、電力効率の所定の閾値と比較する閾値処理を行う。

そして、判定部５３は、測定電力効率が所定の閾値より大である場合、異物がないと判定し、測定電力効率が所定の閾値より大でない場合、異物があると判定する。

なお、測定電力効率の閾値処理に用いる所定の閾値としては、例えば、ワースト閾値と適切閾値とがある。

ワースト閾値は、例えば、所定のケースを想定して、あらかじめ定められる。例えば、受電装置１２（の受電コイルL₂）の位置ずれの許容範囲のワーストケース（位置ずれが最大のケース）において、異物が存在しない限りは、測定電力効率がその値を下回らないが、異物が存在する場合には、確実に、測定電力効率がその値を下回ると想定される、その値が、ワースト閾値に用いられる。

測定電力効率が、ワースト閾値より大でない場合には、位置ずれが許容範囲を超えているか、又は、異物が（ほぼ）確実に存在することになる。

適切閾値は、第１の検出方法で、異物がないと判定されたときのワイヤレス給電システムの状況（以下、システム状況ともいう）において、異物の検出に適切な電力効率の閾値であり、Q値による異物検出法で、異物がないと判定された直後に測定された電力効率を用いて算出される。

ここで、Q値による異物検出法は、検出精度が高いため、Q値による異物検出法で、異物がないと判定された直後においては、異物が存在しないことは、（ほぼ）確実に担保される。

したがって、Q値による異物検出法で、異物がないと判定された直後に測定された電力効率（以下、直後効率ともいう）は、現在の位置ずれの状態で、異物がないときに得られる電力効率であるということができ、現在の位置ずれが維持されていれば、異物が挿入されない限り、その後に測定される測定電力効率が、直後効率を大幅に下回る値になることは（ほぼ）ない。

そこで、本実施の形態では、直後効率を用い、例えば、直後効率を幾分か下回る値が、適切閾値として算出される。

例えば、直後効率に、1未満の1に近い所定の値（例えば、0.9等）を乗算した値や、直後効率から、異物の有無に関係なく生じるであろうと予測される電力効率の変動分に所定のマージンを考慮した所定の値（例えば、10%等）を減算した値等が、適切閾値として算出される。

判定部５３は、第２の検出方法としての効率による異物検出法については、以上のようなワースト閾値を用いた閾値処理（第１の閾値処理）と、適切閾値を用いた閾値処理（第２の閾値処理）とを行う。

なお、ワースト閾値、及び、適切閾値としては、ワースト閾値を用いた場合に、異物が検出されるのであれば、適切閾値を用いた場合にも、必ず、異物が検出される値が使用される。

すなわち、例えば、効率による異物検出法については、ワースト閾値、及び、適切閾値としては、適切閾値がワースト閾値以上になる値が使用される。したがって、直後効率に基づいて算出される適切閾値が、ワースト閾値未満である場合、適切閾値は、ワースト閾値と同一の値に設定される。

図１０は、異物検出部４６が図９に示したように構成される場合の、図１のワイヤレス給電システムのワイヤレス給電の処理を説明するフローチャートである。

すなわち、図１０は、第１及び第２の検出方法として、それぞれ、Q値による異物検出法、及び、効率による異物検出法を採用する場合のワイヤレス給電の処理を説明するフローチャートである。

受電装置１２が送電装置１１に近接すると、送電装置１１が、ステップＳ２１において、図８のステップＳ１１と同様に、電力の送信（送電）を開始し、処理は、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２では、ワイヤレス給電による負荷４４への給電の開始前に、第１の検出方法としてのQ値による異物検出法で、異物の検出を行うために、受電装置１２のQ値測定部５１（図９）が、受電コイルL₂のQ値を測定する。

ここで、Q値測定部５１が、受電コイルL₂のQ値を測定する間（Q値を求めるのに必要な電圧V₁及びV₂を測定する間）、図４で説明したように、送電装置１１は、電力の送信を一時停止する。

また、ステップＳ２２の受電コイルL₂のQ値の測定は、処理が、後述するステップＳ３４からステップＳ２２に戻ることにより、複数回行われることがあるが、ｍ回目のステップＳ２２では、例えば、図４で説明した第ｍ回Q測定の処理が行われる。

なお、ステップＳ２２では、その他、例えば、何回目のステップＳ２２であっても、図４で説明した第１回Q測定の処理を行うことができる。

ステップＳ２２において、Q値測定部５１は、受電コイルL₂のQ値を測定すると、その測定によって得られるQ値（以下、測定Q値ともいう）を、判定部５３に供給して、処理は、ステップＳ２３に進む。

ステップＳ２３では、判定部５３は、Q値測定部５１からの測定Q値を用い、第１の検出方法としてのQ値による異物検出法によって、異物が検出されたかどうかを判定する。

すなわち、ステップＳ２３では、判定部５３は、Q値測定部５１からの測定Q値を、閾値Q値と比較する閾値処理を行い、測定Q値が、閾値Q値より大であるかどうかを判定する。

ステップＳ２３において、測定Q値が、閾値Q値より大でないと判定された場合、判定部５３は、異物があると判定し、異物が検出された旨の検出結果を、制御部４５（図９）に供給して、処理は、ステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４では、図８のステップＳ１８と同様に、送電装置１１が電力の送信を停止（終了）する。

すなわち、ステップＳ２４では、受電装置１２の制御部４５は、通信部４２を制御することにより、異物が検出された旨の検出メッセージを、送電装置１１に送信する。さらに、ステップＳ２４では、送電装置１１が、受電装置１２からの検出メッセージを受信し、その検出メッセージに応じて、電力の送信を終了する。

その後、処理は、ステップＳ２４からステップＳ２５に進み、図８のステップＳ１９と同様に、異常処理が行われ、ワイヤレス給電の処理は終了する。

ここで、受電装置１２が送電装置１１に近接したときに、金属等の異物が、送電装置１１と受電装置１２との間に混入される可能性が高い。また、第２の検出方法としての効率による異物検出法で用いる閾値は、異物がない状態の電力効率から算出される。そのため、新検出法では、受電装置１２が送電装置１１に近接した直後、負荷４４への給電が開始される前に、検出精度が高い第１の検出方法としてのQ値による異物検出法によって、異物の検出が行われる。

ステップＳ２３において、測定Q値が、閾値Q値より大であると判定された場合、判定部５３は、異物がないと判定し、処理は、ステップＳ２６に進む。

ステップＳ２６では、受電装置１２の制御部４５（図９）は、レギュレータ４３を制御することにより、負荷４４への給電を開始させる。

すなわち、検出精度の高いQ値による異物検出法によって、異物がないことが（高い可能性で）担保された場合に、負荷４４への給電が開始される。

ステップＳ２６において、負荷４４への給電が開始されると、処理は、ステップＳ２７に進み、第２の検出方法としての効率による異物検出法で、異物の検出を行うために、受電装置１２の効率測定部５２（図９）が、電力効率を測定する。

ステップＳ２７において、効率測定部５２は、電力効率を測定すると、その測定によって得られる電力効率（測定電力効率）を、判定部５３に供給して、処理は、ステップＳ２８に進む。

ここで、ステップＳ２７で電力効率が測定される場合には、検出精度の高いQ値による異物検出法によって、異物がないことが担保されている。

したがって、ステップＳ２７で測定された電力効率が悪い（値が小さい）場合には、送電装置１１（の送電コイルL₁）に対する受電装置１２（の受電コイルL₂）の位置ずれが大きいことが推測される。また、ステップＳ２７で測定された電力効率が良い（値が大きい）場合には、送電装置１１に対する受電装置１２の位置ずれが小さいことが推測される。

ステップＳ２８では、判定部５３は、効率測定部５２からの測定電力効率を用い、第２の検出方法としての効率による異物検出法によって、異物が検出されたかどうかを判定する。

すなわち、ステップＳ２８では、判定部５３は、効率測定部５２からの測定電力効率を、ワースト閾値と比較する第１の閾値処理を行い、測定電力効率が、ワースト閾値より大であるかどうかを判定する。

ステップＳ２８において、測定電力効率が、ワースト閾値より大でないと判定された場合、判定部５３は、位置ずれが許容範囲を超えているか、又は、位置ずれは許容範囲であるが、その許容範囲の位置ずれが生じている状態で、電力効率が想定外に低くなるような異常事態が発生していると判定し、異物があると判定した場合と同様に、異物が検出された旨の検出結果を、制御部４５（図９）に供給する。

そして、処理は、ステップＳ２８からステップＳ２４に進み、以下、上述した場合と同様の処理が行われる。

一方、ステップＳ２８において、測定電力効率が、ワースト閾値より大であると判定された場合、処理は、ステップＳ２９に進み、判定部５３は、直前のステップＳ２７で測定された電力効率（測定電力効率）を用い、その測定電力効率（直後効率）に所定の値を乗算した値や、測定電力効率から所定の値を減算した値等を、電力効率の適切閾値として算出して、処理は、ステップＳ３０に進む。

ここで、効率による異物検出法の閾値処理に用いる電力効率の閾値は、一般には、例えば、送電装置１１、及び、受電装置１２の製造ばらつきと、許容する位置づれとを考慮して、ある程度の位置づれを許容しつつ、異物をなるべく高精度に検出することができるように決定される。

しかしながら、効率による異物検出法だけを単独で用いて、異物の検出を行う場合には、電力効率の閾値を決定するときに考慮する位置ずれと、実際に生じる位置ずれとは、多くの場合一致せず、さらに、電力効率の閾値を決定するときに考慮する製造ばらつきも、実際の製造ばらつきとは、多くの場合一致しない。

そのため、効率による異物検出法だけを単独で用いて、異物の検出を行う場合には、異物を高精度に検出することができる閾値を決定することは、困難である。

一方、新検出法では、適切閾値が、Q値による異物検出法で、異物がないと判定された直後に測定される電力効率（直後効率）を用いて算出される。

直後効率は、現在の位置ずれの状態で、かつ、異物がない状態で得られた実際の電力効率であるから、実際の位置ずれと、実際の製造ばらつきとが考慮（反映）された電力効率になっており、そのような直後効率を用いて、適切閾値を算出することにより、適切閾値は、実際の位置ずれと実際の製造ばらつきとが考慮された値となる。

その結果、適切閾値によれば、その適切閾値が得られたときの位置ずれの状態において、高精度に、異物を検出することができる。

ステップＳ３０では、所定の時間であるX秒だけ待ち時間がおかれ、その後、処理は、ステップＳ３１に進む。

ステップＳ３１では、受電装置１２の効率測定部５２が、ステップＳ２７と同様に、電力効率を測定し、その測定によって得られる電力効率（測定電力効率）を、判定部５３に供給して、処理は、ステップＳ３２に進む。

ステップＳ３２では、判定部５３は、効率測定部５２からの測定電力効率を用い、第２の検出方法としての効率による異物検出法によって、異物が検出されたかどうかを判定する。

すなわち、ステップＳ３２では、判定部５３は、効率測定部５２からの測定電力効率を、ワースト閾値と比較する第１の閾値処理を行い、測定電力効率が、ワースト閾値より大であるかどうかを判定する。

ステップＳ３２において、測定電力効率が、ワースト閾値より大でないと判定された場合、判定部５３は、異物が検出された旨の検出結果を、制御部４５に供給する。

そして、処理は、ステップＳ３２からステップＳ２４に進み、以下、上述した場合と同様の処理が行われる。

一方、ステップＳ３２において、測定電力効率が、ワースト閾値より大であると判定された場合、処理は、ステップＳ３３に進み、効率測定部５２からの測定電力効率を用い、第２の検出方法としての効率による異物検出法によって、異物が検出されたかどうかを、再度判定する。

すなわち、ステップＳ３３では、判定部５３は、効率測定部５２からの測定電力効率を、適切閾値と比較する第２の閾値処理を行い、測定電力効率が、適切閾値より大であるかどうかを判定する。

ステップＳ３２において、測定電力効率が、適切閾値より大であると判定された場合、すなわち、直後効率が測定されたときの位置づれの状態の電力効率として、適切な値の電力効率が得られており、したがって、異物がないと判定することができる場合、処理は、ステップＳ３０に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。

また、ステップＳ３２において、測定電力効率が、適切閾値より大でないと判定された場合、すなわち、直後効率が測定されたときの位置づれの状態の電力効率としては、小さな電力効率が得られており、したがって、異物が混入したか、又は、位置ずれが変化した（大になった）場合、処理は、ステップＳ３４に進み、受電装置１２の制御部４５は、レギュレータ４３を制御することにより、負荷４４への給電を停止させる。

そして、処理は、ステップＳ３４からステップＳ２２に戻り、以下、上述した場合と同様の処理が繰り返される。

したがって、新検出法では、適切閾値の算出の後は、負荷４４への給電を行いながら、定期的に、電力効率がモニタされ、ワースト閾値を用いた第１の閾値処理と、適切閾値を用いた第２の閾値処理とによって、効率による異物検出法での異物検出が行われる。

なお、適切閾値は、直後効率が測定されたときの位置づれの状態の電力効率を、いわばベースとする閾値であり、位置ずれが、直後効率が測定されたときの位置づれよりも大になると、電力効率は、その位置ずれが大になったことに起因して、適切閾値を下回ることがある。

位置ずれが大になったことに起因して、電力効率が適切閾値を下回ったが、その大になった位置ずれが許容範囲内であり、異物がない場合に、送信装置１１からの給電を終了するのでは、ユーザビリティが損なわれる。

そこで、図１０では、電力効率が適切閾値を下回った場合には、処理が、ステップＳ３３から、ステップＳ３４に進んで、ステップＳ２２に戻り、検出精度の高いQ値による異物検出法によって、異物の検出が行われる。

そして、検出精度の高いQ値による異物検出法によって、異物が検出されなかった場合には、送信装置１１からの給電が終了されずに続行される（ステップＳ２６以降の処理が行われる）。

一方、検出精度の高いQ値による異物検出法によって、異物が検出された場合には、送信装置１１からの給電は終了される（ステップＳ２４以降の処理が行われる）。

以上のように、新検出法では、負荷４４への給電の開始前に、第１の検出方法で、異物の有無を判定し、負荷４４への給電を行っている間、第１の検出方法とは異なる第２の検出方法で、異物の有無を判定することにより、異物が検出される。

さらに、新検出法では、第１の検出方法として、第２の検出方法としての効率による異物検出法よりも検出精度が高いQ値による異物検出法を採用し、そのQ値による異物検出法によって異物がないと判定された直後に測定された測定電力効率（直後効率）を用いて、適切閾値が算出される。

したがって、負荷４４への給電の開始前においては、検出精度の高いQ値による異物検出法によって、異物の検出を高精度に行うことができ、負荷４４への給電中は、適切閾値を用いた効率による異物検出法（第２の閾値処理）によって、異物の検出を比較的高精度に行うことができる。

そして、（適切閾値を用いた）効率による異物検出法では、負荷４４への給電を行っていても、異物の有無の検出が可能であり、Q値の測定時に、送電装置１１による電力の送信（ひいては、負荷４４への給電）を停止しなければならないQ値による異物検出法だけを単独で用いる場合に比較して、ワイヤレス給電の時間的な効率を向上させることができる。

さらに、適切閾値を用いた効率による異物検出法において、異物があると判定された場合、すなわち、測定電力効率が小さくなって適切閾値を下回った場合には、位置ずれが大になった可能性があることから、再度、Q値による異物検出法によって、異物の検出を行い、Q値による異物検出法によって、異物が検出されなかった場合には、送信装置１１からの給電が終了されずに続行されるので、許容範囲内で、位置ずれが大になったことに起因して、電力効率が適切閾値を下回っただけで、送信装置１１からの給電が終了され、ユーザビリティが損なわれることを防止することができる。

以上のように、新検出法によれば、ユーザビリティを損なうことなく、異物の検出を高精度で行い、かつ、ワイヤレス給電を、効率的に行うことができる。

なお、図９の判定部５３は、受電装置１２ではなく、送電装置１１に設けることができる。この場合、受電装置１２から送電装置１１に対して、受電コイルL₂のQ値及び閾値Q値と、電力効率を求めるのに必要な受信直流電力が送信され、送電装置１１に設けられた判定部５３において、受電装置１２からのQ値や、受信直流電力から求められる電力効率を用いて、異物の有無が判定される。

そして、異物の有無の判定結果は、送電装置１１から受電装置１２に送信され、受電装置１２では、送電装置１１からの異物の有無の判定結果に応じて、レギュレータ４３から負荷４４への給電が制御される。

以上のように、送電装置１１、及び、受電装置１２において、異物検出機能をどのように分担するかは、任意である。

但し、受電装置１２が、送電装置１１からワイヤレス給電で供給される電力、又は、その電力で充電されたバッテリ等の電力によって動作する場合には、受電装置１２において、異物検出機能に消費する電力は、少なくすることが望ましく、かかる観点から、受電装置１２の異物検出機能の負担は、小さい方が望ましい。

したがって、受電装置１２では、受電装置１２側でなければ行うことができない処理、すなわち、例えば、受電コイルL₂のQ値を求めるのに必要な電圧V₁及びV₂の測定と、電力効率を求めるのに必要な受信直流電力の測定とだけを負担し、電圧V₁及びV₂からのQ値の算出、及び、受信直流電力を用いた電力効率の算出、その他の異物検出機能に必要な処理については、送電装置１１が負担することができる。

［適切閾値の算出］

図１１は、適切閾値の算出を説明する図である。

すなわち、図１１は、効率による異物検出法を単独で用いる場合の閾値と、新検出法（で行われる効率による異物検出法）で用いられる適切閾値との算出の例を示している。

図１１では、電力効率の最高値（最高効率値）が90%であり、許容範囲内の位置ずれに応じて生じる電力効率の最大のばらつき（位置関係ばらつき幅）が30%であることとしている。

さらに、図１１では、製造ばらつきによって生じる電力効率の最大のばらつき（製造ばらつき幅）が15%であり、電力効率の測定の誤差によって生じる電力効率の最大のばらつき（測定ばらつき幅）が5%であることとしている。

したがって、図１１では、位置ずれ、製造ばらつき、及び、測定の誤差によって、電力効率が、最大で、50%（＝30%＋15%＋5%）だけ変動するので、図１１では、ワースト閾値が、最高効率値の50%（最高効率値×0.5＝45%）になっている。

効率による異物検出法を単独で用いる場合、実際に測定される電力効率（実際の使用状態における効率値）としては、位置ずれ、製造ばらつき、及び、測定の誤差を反映した値が得られる。

しかしながら、効率による異物検出法を単独で用いる場合には、実際に測定される電力効率が小さいときに、電力効率が小さいことが、位置ずれに起因するのか、異物が存在することに起因するのかが不明である。

ここで、効率による異物検出法を単独で用いる場合において、ユーザビリティを優先するときには、電力効率と比較する閾値としては、例えば、ワースト閾値を採用することができる。

この場合、電力効率が、ワースト閾値、すなわち、最高効率値×0.5＝45%を下回らない限り、異物あると判定されることはない。したがって、効率による異物検出法を単独で用いる場合には、異物が混入していても、位置ずれがほとんどないために、電力効率が、ワースト閾値を下回らないときには、異物を見逃すことになる。

一方、新検出法では、実際に測定される電力効率（実際の使用状態における効率値）は、Q値による異物検出法で、異物がないと判定された直後の電力効率（直後効率）である。

直後効率には、位置ずれ、製造ばらつき、及び、測定の誤差が反映され、さらに、異物がないことが担保されているので、位置ずれがそのまま維持されていれば、異物が挿入されない限り、その後に測定される電力効率が、直後効率を大幅に下回る値になることはない。

そこで、新検出法では、直後効率を用い、例えば、その直後効率に所定の値を乗算した値が、適切閾値として算出される。

図１１では、直後効率として、例えば、80%が得られており、その80%に、所定の値としての、例えば、0.9を乗算することにより、適切閾値として、72%が求められている。

新検出法によれば、電力効率が、ワースト閾値である45%を下回ると、異物があると判定され、給電が停止される。

また、電力効率が、ワースト閾値である45%を下回ってはいないが、適切閾値である72%を下回ると、異物が混入した可能性と、位置ずれが大になった可能性があるとして、効率による異物検出法より検出精度が高いQ値による異物検出法によって、異物の有無が判定される。

したがって、新検出法によれば、位置ずれが大になって、電力効率が適切閾値を下回っただけでは、給電は停止されないので、ユーザビリティを確保しつつ、効率的に、ワイヤレス給電を行うことができる。

なお、新検出法では、異物が混入することにより、電力効率が適切閾値を下回った場合には、検出精度が高いQ値による異物検出法によって、異物が検出され、給電が停止される。

ここで、新検出法で併用する第１及び第２の検出方法のうちの、第２の検出方法としては、効率による異物検出法のように、所定の物理量を測定し、その物理量の測定値を、所定の閾値と比較する閾値処理を行うことにより、異物の有無を判定する検出方法を採用することができる。

そして、新検出法では、第１の検出方法によって、異物がないと判定された直後に測定される第２の検出方法の測定値（以下、直後測定値ともいう）を用いて、第２の検出方法の閾値処理に用いられる適切閾値を算出（決定）することができる。

直後測定値を用いた適切閾値の算出は、例えば、直後測定値に対する所定の値の乗算や加算（減算）等による、直後測定値の操作によって行うことができるが、その操作の程度は、第２の検出方法で測定値を測定するときの誤差（測定の誤差）によって生じる測定値の最大のばらつき（測定ばらつき幅）に基づいて決定することができる。

すなわち、直後測定値の操作の程度、具体的には、直後測定値に対して乗算や加算がされる所定の値は、例えば、適切閾値に、測定ばらつき幅の２倍程度のマージンをみた値と、直後測定値とが一致するように決定することができる。

［ワイヤレス給電による充電］

図１２は、ワイヤレス給電により充電を行う場合の図１のワイヤレス給電システムの処理を説明するフローチャートである。

ここで、ワイヤレス給電システムにおいて、ワイヤレス給電による充電が行われる場合、受電装置１２の負荷４４（図９）は、バッテリを有し、そのバッテリの充電が行われる。

図１２では、ステップＳ４１ないしＳ５４において、図１０のステップＳ２１ないしＳ３４とそれぞれ同様の処理が行われる。

そして、ステップＳ４９において、図１０のステップＳ２９で説明したように、判定部５３が、直後効率を用いて、適切閾値を算出した後、処理は、ステップＳ６１に進み、受電装置１２の制御部４５（図９）は、負荷４４が有するバッテリが満充電状態であるかどうかを判定する。

ステップＳ６１において、負荷４４が有するバッテリが、まだ、満充電状態でないと判定された場合、処理は、ステップＳ５０に進み、以下、ステップＳ５０ないしＳ５４において、図１０のステップＳ３０ないしＳ３４とそれぞれ同様の処理が行われる。

また、ステップＳ６１において、負荷４４が有するバッテリが満充電状態であると判定された場合、処理は、ステップＳ６２に進み、受電装置１２の制御部４５は、通信部４２を制御することにより、充電が完了した旨の完了メッセージを、送電装置１１に送信する。

さらに、ステップＳ６２では、送電装置１１が、受電装置１２からの完了メッセージを受信し、その完了メッセージに応じて、電力の送信を終了（停止）する。

その後、処理は、ステップＳ６２からステップＳ６３に進み、送電装置１１、及び、受電装置１２の少なくとも一方が、ユーザに、充電が完了したこと報知するための充電完了処理（例えば、充電が完了したことを表すランプの点灯等）を行い、処理は終了する。

［異物検出部４６の他の構成例］

図１３は、図７の異物検出部４６の他の構成例を示すブロック図である。

なお、図中、図９の場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。

図１３において、異物検出部４６は、Q値測定部５１、及び、判定部５３を有する点で、図９の場合と共通する。

但し、図１３の異物検出部４６は、効率測定部５２に代えて、温度測定部６２が設けられている点で、図９の場合と相違する。

図１３の異物検出部４６では、第１の検出方法としては、図９の場合と同様に、Q値による異物検出法が採用されているが、第２の検出方法としては、図９の場合と異なる検出方法である温度による異物検出法が採用されている。

そのため、図１３の異物検出部４６は、図９の効率測定部５２に代えて、温度測定部６２が設けられている。

温度測定部６２は、図示せぬサーミスタ等の温度センサを有し、例えば、受電コイルL₂付近の温度を測定し、判定部５３に供給する。

判定部５３は、電力効率に代えて、温度測定部６２からの温度を用いることを除いて、図９の場合と同様の処理を行う。

図１４は、異物検出部４６が図１３に示したように構成される場合の、図１のワイヤレス給電システムのワイヤレス給電の処理を説明するフローチャートである。

すなわち、図１４は、第１及び第２の検出方法として、それぞれ、Q値による異物検出法、及び、温度による異物検出法を採用する場合のワイヤレス給電の処理を説明するフローチャートである。

受電装置１２が送電装置１１に近接すると、送電装置１１が、ステップＳ７１において、図１０のステップＳ２１と同様に、電力の送信（送電）を開始し、処理は、ステップＳ７２に進む。

ステップＳ７２では、受電装置１２のQ値測定部５１（図１３）が、図１０のステップＳ２２と同様に、受電コイルL₂のQ値を測定する。

ステップＳ７２において、Q値測定部５１は、受電コイルL₂のQ値を測定すると、その測定によって得られるQ値（測定Q値）を、判定部５３に供給して、処理は、ステップＳ７３に進む。

ステップＳ７３では、判定部５３は、図１０のステップＳ２３と同様に、Q値測定部５１からの測定Q値を、閾値Q値と比較する閾値処理を行い、測定Q値が、閾値Q値より大であるかどうかを判定する。

ステップＳ７３において、測定Q値が、閾値Q値より大でないと判定された場合、判定部５３は、異物があると判定し、異物が検出された旨の検出結果を、制御部４５（図１３）に供給して、処理は、ステップＳ７４に進む。

ステップＳ７４では、図１０のステップＳ２４と同様に、送電装置１１が電力の送信を停止（終了）する。

その後、処理は、ステップＳ７４からステップＳ７５に進み、図１０のステップＳ２５と同様に、異常処理が行われ、ワイヤレス給電の処理は終了する。

一方、ステップＳ７３において、測定Q値が、閾値Q値より大であると判定された場合、判定部５３は、異物がないと判定し、処理は、ステップＳ７６に進む。

ステップＳ７６では、受電装置１２の制御部４５（図１３）は、レギュレータ４３を制御することにより、負荷４４への給電を開始させる。

ステップＳ７６において、負荷４４への給電が開始されると、処理は、ステップＳ７７に進み、第２の検出方法としての温度による異物検出法で、異物の検出を行うために、受電装置１２の温度測定部６２（図１３）が、温度を測定する。

ステップＳ７７において、温度測定部６２は、温度を測定すると、その測定によって得られる温度（以下、測定温度ともいう）を、判定部５３に供給して、処理は、ステップＳ７８に進む。

ステップＳ７８では、判定部５３は、温度測定部６２からの測定温度を用い、第２の検出方法としての温度による異物検出法によって、異物が検出されたかどうかを判定する。

すなわち、ステップＳ７８では、判定部５３は、温度測定部６２からの測定温度を、ワースト閾値と比較する第１の閾値処理を行い、測定温度が、ワースト閾値より小であるかどうかを判定する。

ここで、温度による異物検出法のワースト閾値としては、異物が存在することが（ほぼ）確実な温度の最小値（例えば、60度等）が設定される。

ステップＳ７８において、測定温度が、ワースト閾値より小でないと判定された場合、判定部５３は、温度が想定外に高くなるような異常事態が発生していると判定し、異物があると判定した場合と同様に、異物が検出された旨の検出結果を、制御部４５（図１３）に供給する。

そして、処理は、ステップＳ７８からステップＳ７４に進み、以下、上述した場合と同様の処理が行われる。

一方、ステップＳ７８において、測定温度が、ワースト閾値より小であると判定された場合、処理は、ステップＳ７９に進み、判定部５３は、直前のステップＳ７７で測定された、Q値による異物検出法によって異物がないことが担保された測定温度（以下、直後温度ともいう）を用い、その直後温度に、測定ばらつき幅に基づいて決定された所定の値を乗算又は加算した値（例えば、直後温度に、10度を加算した温度）等を、適切閾値として算出して、処理は、ステップＳ８０に進む。

ステップＳ８０では、所定の時間であるX秒だけ待ち時間がおかれ、その後、処理は、ステップＳ８１に進む。

ステップＳ８１では、受電装置１２の温度測定部６２が、ステップＳ７７と同様に、温度を測定し、その測定によって得られる温度（測定温度）を、判定部５３に供給して、処理は、ステップＳ８２に進む。

ステップＳ８２では、判定部５３は、温度測定部６２からの測定温度を用い、第２の検出方法としての温度による異物検出法によって、異物が検出されたかどうかを判定する。

すなわち、ステップＳ８２では、判定部５３は、温度測定部６２からの測定温度を、ワースト閾値と比較する第１の閾値処理を行い、測定温度が、ワースト閾値より小であるかどうかを判定する。

ステップＳ８２において、測定温度が、ワースト閾値より小でないと判定された場合、判定部５３は、異物が検出された旨の検出結果を、制御部４５に供給する。

そして、処理は、ステップＳ８２からステップＳ７４に進み、以下、上述した場合と同様の処理が行われる。

一方、ステップＳ８２において、測定温度が、ワースト閾値より小であると判定された場合、処理は、ステップＳ８３に進み、温度測定部６２からの測定温度を用い、第２の検出方法としての温度による異物検出法によって、異物が検出されたかどうかを、再度判定する。

すなわち、ステップＳ８３では、判定部５３は、温度測定部６２からの測定温度を、適切閾値と比較する第２の閾値処理を行い、測定温度が、適切閾値より小であるかどうかを判定する。

ステップＳ８２において、測定温度が、適切閾値より小であると判定された場合、すなわち、直後温度が測定されたときと同程度の温度が測定されており、したがって、異物がないと判定することができる場合、処理は、ステップＳ８０に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。

また、ステップＳ８２において、測定温度が、適切閾値より小でないと判定された場合、すなわち、直後温度が測定されたときと比較してある程度高い温度が測定されており、異物が混入した可能性がある場合、処理は、ステップＳ８４に進み、受電装置１２の制御部４５は、レギュレータ４３を制御することにより、負荷４４への給電を停止させる。

そして、処理は、ステップＳ８４からステップＳ７２に戻り、以下、上述した場合と同様の処理が繰り返される。

以上のように、第１及び第２の検出方法として、それぞれ、Q値による異物検出法、及び、温度による異物検出法を採用する新検出法では、適切閾値の算出の後は、負荷４４への給電を行いながら、定期的に、温度がモニタされ、ワースト閾値を用いた第１の閾値処理と、適切閾値を用いた第２の閾値処理とによって、温度による異物検出法での異物検出が行われる。

なお、測定温度は、温度測定部６２としての温度センサの配置や他のデバイスとの接触の具合、ワイヤレス給電システムが置かれている部屋の状態（ワイヤレス給電システムの周囲の室温等）、その他のワイヤレス給電システムの状況によって変化する。

したがって、ワースト閾値として、低い温度が設定されると、異物が存在しなくても、室温が高いために、測定温度がワースト閾値を上回ることがある。この場合、異物があると判定（誤判定）され、給電が停止されることになり、ユーザビリティを損なうことになる。

そこで、ユーザビリティを確保するため、ワースト閾値には、室温が高い場合等であっても、測定温度が上回らないような値であって、かつ、異物が存在する場合には、測定温度が上回るような比較的高い値（例えば、60度等）を設定することができる。

しかしながら、そのようなワースト閾値を用いた閾値処理だけを行うのでは、異物が存在するが、例えば、室温が低いために、測定温度が、ワースト閾値を上回らないときに、異物を検出することができず、異物の検出精度が低下する。

第１及び第２の検出方法として、それぞれ、Q値による異物検出法、及び、温度による異物検出法を採用する新検出法では、Q値による異物検出法によって異物がないことが担保された測定温度（直後温度）から、適切閾値が設定され、測定温度が適切閾値を上回った場合には、検出精度の高いQ値による異物検出法によって、異物の検出が行われるので、ユーザビリティを損なうことなく、異物の検出を高精度で行い、かつ、ワイヤレス給電を、効率的に行うことができる。

なお、新検出法において、第１の検出方法は、なるべく検出精度が高い検出方法であることが望ましい。

さらに、新検出法では、負荷４４への給電の開始前に、第１の検出方法で、異物の有無を判定するので、第１の検出方法は、負荷４４への給電、ひいては、送電装置１１による電力の送信が行われていないときに、異物の検出が可能な検出方法を採用することができる。

また、新検出法では、負荷４４への給電を行っている間は、第２の検出方法で、異物の有無を判定するので、第２の検出方法は、負荷４４への給電、ひいては、送電装置１１による電力の送信が行われていても、異物の検出が可能な検出方法を採用する必要がある。

したがって、第１の検出方法としては、Q値による異物検出法の他、例えば、上述した光による異物検出法や、画像による異物検出法、実効抵抗値による異物検出法等を採用することができる。

光による異物検出法や、画像による異物検出法は、Q値による異物検出法と比較して、コストや実装面積等の点で、デメリットがあることがあるが、検出精度が比較的高く、送電装置１１の磁界による電力の送信（ワイヤレス給電）がノイズとして影響する点、及び、消費電力の観点から、常時行うことは可能な限り避けることが望ましい点で、Q値による異物検出法と同様の性質がある。

また、第２の検出方法としては、効率による異物検出法や、温度による異物検出法の他、例えば、上述した負荷による異物検出法を採用することができる。

さらに、図７では、受電装置１２の通信部４２において、抵抗の接続をオン、オフすることにより、負荷変調を行って、受電装置１２から送電装置１１に、情報を送信することとしたが、送電装置１１と受電装置１２との間で通信を行う通信方式は、これに限定されるものではない。

［受電装置１２の他の構成例］

図１５は、図１の受電装置１２の他の構成例を示すブロック図である。

なお、図中、図７の場合と対応する部分については、同一の符号を付してあり、以下では、その説明は、適宜省略する。

図１５Ａの受電装置１２は、共振回路４０、整流部４１、レギュレータ４３、負荷４４、制御部４５、及び、異物検出部４６を有する点で、図７の場合と共通する。

但し、図１５Ａの受電装置１２は、通信部４２に代えて、通信部７１が設けられている点で、図７の場合と相違する。

図１５Ａでは、通信部７１が、共振回路４０と整流部４１との間に設けられている。

図７の通信部４２は、FETと抵抗とを有していたが、通信部７１は、例えば、FETとコンデンサとを有し、FETが、制御部４５の制御にしたがって、オン状態、又は、オフ状態となることで、コンデンサを、共振回路４０に接続し、又は、共振回路４０から切り離す。

コンデンサが、共振回路４０に接続され、又は、共振回路４０から切り離されることで、（外部の）送電装置１１から見た、負荷としての共振回路４０のインピーダンスが変化し、送電装置１１の共振回路２０（図５）に流れる電流（電圧）が負荷変調される。

図１５Ｂの受電装置１２は、共振回路４０、整流部４１、レギュレータ４３、負荷４４、制御部４５、及び、異物検出部４６を有する点で、図７の場合と共通する。

但し、図１５Ｂの受電装置１２は、通信部４２に代えて、通信部８１、及び、通信用アンテナ８２が設けられている点で、図７の場合と相違する。

通信部８１は、通信用アンテナ８２で電波を送受信することにより、例えば、ZIGBEE（登録商標）や、Bluetooth（登録商標）、無線LAN、その他の通信方式に従った無線通信を行う。

なお、受電装置１２に、通信部８１を設ける場合、送電装置１１にも、通信部８１と通信を行うことができるブロックを設ける必要がある。

［本技術を適用したコンピュータの説明］

次に、異物検出機能としての処理のうちの、送電装置１１の制御部２４や、受電装置１２の制御部４５、判定部５３が行う少なくとも一部の処理は、ハードウェアにより行うこともできるし、ソフトウェアにより行うこともできる。処理をソフトウェアによって行う場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータ（プロセッサ）にインストールされる。

図１６は、処理を実行するプログラムがインストールされるコンピュータの一実施の形態の構成例を示している。

プログラムは、コンピュータに内蔵されている記録媒体としてのハードディスク１０５やROM１０３に予め記録しておくことができる。

あるいはまた、プログラムは、リムーバブル記録媒体１１１に格納（記録）しておくことができる。このようなリムーバブル記録媒体１１１は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することができる。ここで、リムーバブル記録媒体１１１としては、例えば、フレキシブルディスク、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)，MO(Magneto Optical)ディスク，DVD(Digital Versatile Disc)、磁気ディスク、半導体メモリ等がある。

なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体１１１からコンピュータにインストールする他、通信網や放送網を介して、コンピュータにダウンロードし、内蔵するハードディスク１０５にインストールすることができる。すなわち、プログラムは、例えば、ダウンロードサイトから、ディジタル衛星放送用の人工衛星を介して、コンピュータに無線で転送したり、LAN(Local Area Network)、インターネットといったネットワークを介して、コンピュータに有線で転送することができる。

コンピュータは、CPU(Central Processing Unit)１０２を内蔵しており、CPU１０２には、バス１０１を介して、入出力インタフェース１１０が接続されている。

CPU１０２は、入出力インタフェース１１０を介して、ユーザによって、入力部１０７が操作等されることにより指令が入力されると、それに従って、ROM(Read Only Memory)１０３に格納されているプログラムを実行する。あるいは、CPU１０２は、ハードディスク１０５に格納されたプログラムを、RAM(Random Access Memory)１０４にロードして実行する。

これにより、CPU１０２は、上述したフローチャートにしたがった処理、あるいは上述したブロック図の構成により行われる処理を行う。そして、CPU１０２は、その処理結果を、必要に応じて、例えば、入出力インタフェース１１０を介して、出力部１０６から出力、あるいは、通信部１０８から送信、さらには、ハードディスク１０５に記録等させる。

なお、入力部１０７は、キーボードや、マウス、マイク等で構成される。また、出力部１０６は、LCD(Liquid Crystal Display)やスピーカ等で構成される。

ここで、本明細書において、コンピュータがプログラムに従って行う処理は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に行われる必要はない。すなわち、コンピュータがプログラムに従って行う処理は、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含む。

また、プログラムは、１のコンピュータ（プロセッサ）により処理されるものであっても良いし、複数のコンピュータによって分散処理されるものであっても良い。さらに、プログラムは、遠方のコンピュータに転送されて実行されるものであっても良い。

さらに、本明細書において、システムとは、複数の構成要素（装置、モジュール（部品）等）の集合を意味し、すべての構成要素が同一筐体中にあるか否かは問わない。したがって、別個の筐体に収納され、ネットワークを介して接続されている複数の装置、及び、１つの筐体の中に複数のモジュールが収納されている１つの装置は、いずれも、システムである。

なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

例えば、本技術は、１つの機能をネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成をとることができる。

また、上述のフローチャートで説明した各ステップは、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。

さらに、１つのステップに複数の処理が含まれる場合には、その１つのステップに含まれる複数の処理は、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。

１１ 送電装置， １２ 受電装置， ２０ 共振回路， ２１ DC電源， ２２ ドライバ回路， ２３ 波形検出部， ２４ 制御部， ３１ ゲート駆動回路， ３２ないし２５ FET， ４０ 共振回路， ４１ 整流部， ４２ 通信部， ４３ レギュレータ， ４４ 負荷， ４５ 制御部， ４６ 異物検出部， ５１ Q値測定部， ５２ 効率測定部， ５３ 判定部， ６２ 温度測定部， ７１，８１ 通信部， ８２ 通信用アンテナ， １０１ バス， １０２ CPU， １０３ ROM， １０４ RAM， １０５ ハードディスク， １０６ 出力部， １０７ 入力部， １０８ 通信部， １０９ ドライブ， １１０ 入出力インタフェース， １１１ リムーバブル記録媒体

Claims (22)

1. コイルを含む共振回路と、
   前記共振回路を用いたワイヤレス給電に影響する異物の有無を検出する検出部と、
   前記異物の検出結果に応じて、前記ワイヤレス給電による電力の送信を制御する制御部と
   を備え、
   前記検出部は、
   前記ワイヤレス給電により前記電力を受電装置に供給する期間である第２の期間よりも時間的に前の期間である第１の期間に、前記受電装置から送信されるコイルのQ値に関する情報を含む第１の判定情報に基づいて、コイルのQ値を用いて前記異物の有無を判定する方法である第１の検出方法で、前記異物の有無を判定し、
   前記第２の期間に、前記第１の検出方法とは異なる第２の検出方法で、前記異物の有無を判定する
   ことにより前記異物を検出する
   送電装置。
2. 前記第２の検出方法は、前記ワイヤレス給電における送信電力に対する受信電力の割合を表す電力効率、又は前記受電装置との間の温度によって、前記異物の有無を判定する方法を含み、
   前記検出部は、前記受電装置から送信される前記電力効率又は前記温度に関する情報を含む第２の判定情報に基づいて、前記第２の検出方法で、前記異物の有無を判定する
   請求項１に記載の送電装置。
3. 前記制御部は、前記受電装置により所定の周波数が共振周波数として検出された場合、前記受電装置から送信されるコイルのQ値と閾値の受信を制御する
   請求項１に記載の送電装置。
4. 前記制御部は、前記受電装置によりコイルのQ値が得られたときの周波数が共振周波数として検出された場合、前記受電装置から送信される前記共振周波数に応じたコイルのQ値と固有のQ値の閾値の受信を制御する
   請求項３に記載の送電装置。
5. 前記制御部は、前記温度に応じて、前記電力の送信を制御する
   請求項２に記載の送電装置。
6. 各部を収容した筐体をさらに備え、
   前記筐体は、前記受電装置が近づけられる部分に、金属を除いた材料を用いており、
   前記受電装置の筐体、又は前記受電装置の筐体内部には、金属が含まれる
   請求項１に記載の送電装置。
7. 前記制御部は、
   前記受電装置から充電が完了した旨の完了メッセージを受信した場合、前記電力の送信を停止し、
   ユーザに対して前記充電が完了したことを報知する
   請求項１に記載の送電装置。
8. 所定の電圧を供給する電源と、
   前記電源からの電圧を用いて前記共振回路をドライブし、前記電力を送信させるドライバ回路と
   をさらに備える
   請求項１に記載の送電装置。
9. 携帯端末用のクレードル、家電製品用のラック、又は電気自動車用の充電スタンドとして構成され、
   携帯端末、家電製品、又は電気自動車として構成される１又は複数の前記受電装置とセットになる
   請求項１に記載の送電装置。
10. 通信用アンテナと通信部とをさらに備え、
    前記通信部は、前記受電装置との間で、所定の通信方式に従った無線通信を行う
    請求項１に記載の送電装置。
11. コイルを含む共振回路と、
    前記共振回路を用いたワイヤレス給電に影響する異物の有無を検出する検出部と、
    前記異物の検出結果に応じて、前記ワイヤレス給電による電力の送信を制御する制御部と
    を備える送電装置の送電方法であって、
    前記検出部が、
    前記ワイヤレス給電により前記電力を受電装置に供給する期間である第２の期間よりも時間的に前の期間である第１の期間に、前記受電装置から送信されるコイルのQ値に関する情報を含む第１の判定情報に基づいて、コイルのQ値を用いて前記異物の有無を判定する方法である第１の検出方法で、前記異物の有無を判定し、
    前記第２の期間に、前記第１の検出方法とは異なる第２の検出方法で、前記異物の有無を判定する
    ことにより前記異物を検出する
    送電方法。
12. コイルを含む共振回路と、
    前記共振回路を用いたワイヤレス給電に影響する異物の有無を検出するための処理を行う処理部と、
    前記異物の検出結果に応じて、前記ワイヤレス給電による電力の供給を制御する制御部と
    を備え、
    前記処理部は、
    前記ワイヤレス給電により送電装置からの前記電力が供給される期間である第２の期間よりも時間的に前の期間である第１の期間に、コイルのQ値を用いて前記異物の有無を判定する方法である第１の検出方法で前記異物の有無の判定をする際に用いられる、コイルのQ値に関する情報を含む第１の判定情報を、前記送電装置に送信し、
    前記第２の期間に、前記第１の検出方法とは異なる第２の検出方法で前記異物の有無を判定する際に用いられる前記第１の判定情報とは異なる第２の判定情報を、前記送電装置に送信する
    ことにより前記異物を検出するための処理を行う
    受電装置。
13. 前記第２の検出方法は、前記ワイヤレス給電における送信電力に対する受信電力の割合を表す電力効率、又は前記送電装置との間の温度によって、前記異物の有無を判定する方法を含み、
    前記第２の判定情報は、前記電力効率又は前記温度に関する情報を含む
    請求項１２に記載の受電装置。
14. 前記処理部は、
    所定の周波数を、共振周波数として検出し、
    検出した前記共振周波数を記憶させるとともに、コイルのQ値と閾値を前記送電装置に送信する
    請求項１２に記載の受電装置。
15. 前記処理部は、
    前記コイルのQ値が得られたときの周波数を、共振周波数として検出し、
    検出した前記共振周波数に応じた前記コイルのQ値と固有のQ値の閾値を、前記送電装置に送信する
    請求項１４に記載の受電装置。
16. 各部を収容した筐体をさらに備え、
    前記筐体、又は前記筐体の内部には、金属が含まれ、
    前記送電装置の筐体は、前記ワイヤレス給電により前記電力を受電する受電装置が近づけられる部分に、金属を除いた材料が用いられる
    請求項１２に記載の受電装置。
17. 前記制御部は、充電が完了した場合、ユーザに対して前記充電が完了したことを報知する
    請求項１２に記載の受電装置。
18. 前記共振回路を流れる電流を整流する整流部と、
    前記整流部により整流された前記電流を安定化させるレギュレータと、
    前記ワイヤレス給電により送信されてくる前記電力が、前記共振回路、前記整流部、及び前記レギュレータを介して供給される負荷と
    をさらに備える
    請求項１２に記載の受電装置。
19. 前記コイル付近の前記温度を測定する温度測定部をさらに備える
    請求項１３に記載の受電装置。
20. 携帯端末、家電製品、又は電気自動車として構成され、
    携帯端末用のクレードル、家電製品用のラック、又は電気自動車用の充電スタンドとして構成される前記送電装置とセットになる
    請求項１２に記載の受電装置。
21. 通信用アンテナと通信部とをさらに備え、
    前記通信部は、前記送電装置との間で、所定の通信方式に従った無線通信を行う
    請求項１２に記載の受電装置。
22. コイルを含む共振回路と、
    前記共振回路を用いたワイヤレス給電に影響する異物の有無を検出するための処理を行う処理部と、
    前記異物の検出結果に応じて、前記ワイヤレス給電による電力の供給を制御する制御部と
    を備える受電装置の受電方法であって、
    前記処理部が、
    前記ワイヤレス給電により送電装置からの前記電力が供給される期間である第２の期間よりも時間的に前の期間である第１の期間に、コイルのQ値を用いて前記異物の有無を判定する方法である第１の検出方法で前記異物の有無の判定をする際に用いられる、コイルのQ値に関する情報を含む第１の判定情報を、前記送電装置に送信し、
    前記第２の期間に、前記第１の検出方法とは異なる第２の検出方法で前記異物の有無を判定する際に用いられる前記第１の判定情報とは異なる第２の判定情報を、前記送電装置に送信する
    ことにより前記異物を検出するための処理を行う
    受電方法。

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