(57)【要約】【課題】金属物体の検知精度を高めること等ができる金属物体検知装置を提供する。【解決手段】第１の検知コイル７０ａ及び第１のコンデンサ７１ａによって第１の共振回路Ｒｅｓ１を構成し、第２の検知コイル７０ｂ及び第２のコンデンサ７１ｂによって第２の共振回路Ｒｅｓ２を構成する。また、第３の検知コイル７０ｃ及び第３のコンデンサ７１ｃによって第３の共振回路Ｒｅｓ３を構成し、第４の検知コイル７０ｄ及び第４のコンデンサ７１ｄによって第４の共振回路Ｒｅｓ４を構成する。そして、第１〜第４の共振回路Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４によって交流ブリッジを構成する。こうした構成において、判断部７４は、第１の共振回路Ｒｅｓ１及び第２の共振回路Ｒｅｓ２の接続点と、第３の共振回路Ｒｅｓ３及び第４の共振回路Ｒｅｓ４の接続点との電位差に基づき、送電パッド上の金属物体を検知する金属物体検知処理を行う。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次側コイル（２２）と２次側コイル（４２）との間で非接触で電力授受を行う非接触給電装置に適用され、
前記１次側コイル及び前記２次側コイルのうち少なくとも一方によって生成される磁束の経路に存在する金属物体を検知対象とする複数の検知コイル（７０ａ〜７０ｎ，９０ａ〜９０ｆ，７６）と、
前記複数の検知コイルのうち少なくとも２つと各別に共振回路（Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４，ＲｅｓＡ〜ＲｅｓＦ）を構成するコンデンサ（７１ａ〜７１ｈ，７１ｍ，７１ｎ，９１ａ〜９１ｆ）と、
少なくとも２つの前記共振回路のうち一部であってかつ少なくとも１つ（Ｒｅｓ１）及び第１の受動素子（Ｒｅｓ２，７０ｂ）の直列接続体、又は少なくとも２つの前記共振回路のうちいずれか１つ（Ｒｅｓ１，ＲｅｓＢ）を構成する前記検知コイル（７０ｍ，９０ｂ）及び前記コンデンサ（７１ｍ，９１ｂ）の直列接続体のいずれかである第１の直列接続体と、
少なくとも２つの前記共振回路のうち前記第１の直列接続体を構成する共振回路以外であってかつ少なくとも１つ（Ｒｅｓ３）及び第２の受動素子（Ｒｅｓ４，７０ｄ）の直列接続体、又は少なくとも２つの前記共振回路のうち前記第１の直列接続体を構成する共振回路以外のいずれか１つ（Ｒｅｓ２，ＲｅｓＥ）を構成する前記検知コイル（７０ｎ，９０ｅ）及び前記コンデンサ（７１ｎ，９１ｅ）の直列接続体のいずれかである第２の直列接続体と、
前記第１の直列接続体及び前記第２の直列接続体のそれぞれの両端に交流電圧を印加する電圧印加手段（７２，８２）と、
前記第１の直列接続体に含まれる接続点及び前記第２の直列接続体に含まれる接続点同士の電位差に基づき、前記金属物体を検知する処理を行う処理手段（７４）と、
を備えることを特徴とする金属物体検知装置。
【請求項２】
前記第１の直列接続体及び前記第２の直列接続体は、並列接続されていることを特徴とする請求項１記載の金属物体検知装置。
【請求項３】
前記複数の検知コイル（７０ａ〜７０ｌ）は、４つ以上備えられ、
前記複数の検知コイルのうち少なくとも４つのそれぞれは、前記コンデンサ（７１ａ〜７１ｈ）と前記共振回路（Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４）を構成し、
前記第１の直列接続体は、少なくとも４つの前記共振回路のうちいずれか１つである第１の共振回路（Ｒｅｓ１）と、残余の前記共振回路のうちいずれか１つであってかつ前記第１の受動素子である第２の共振回路（Ｒｅｓ２）との直列接続体であり、
前記第２の直列接続体は、少なくとも４つの前記共振回路のうち前記第１の共振回路及び前記第２の共振回路以外のいずれか１つである第３の共振回路（Ｒｅｓ３）と、少なくとも４つの前記共振回路のうち前記第１の共振回路、前記第２の共振回路及び前記第３の共振回路以外のいずれか１つであってかつ前記第２の受動素子である第４の共振回路（Ｒｅｓ４）との直列接続体であり、
前記処理手段は、前記第１の共振回路及び前記第２の共振回路の接続点と、前記第３の共振回路及び前記第４の共振回路の接続点との電位差に基づき、前記検知する処理を行うことを特徴とする請求項２記載の金属物体検知装置。
【請求項４】
前記第１の共振回路、前記第２の共振回路、前記第３の共振回路及び前記第４の共振回路は、前記電圧印加手段の出力電圧の周波数におけるインピーダンスが互いに同一であることを特徴とする請求項３記載の金属物体検知装置。
【請求項５】
前記第１の直列接続体を構成する前記共振回路、前記第２の直列接続体を構成する前記共振回路、前記第１の受動素子及び前記第２の受動素子は、交流ブリッジを構成していることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の金属物体検知装置。
【請求項６】
前記検知コイルは、前記１次側コイル及び前記２次側コイル間を循環する主磁束が該検知コイルを通過する場合、所定方向に誘導電流が流れる部分と、前記所定方向とは逆方向に誘導電流が流れる部分とを備えることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の金属物体検知装置。
【請求項７】
コイル（８０ａ）及びコンデンサ（８０ｂ）を有する入力側共振回路（ＲｅｓＩ）と、
コイル（８１ａ）及びコンデンサ（８１ｂ）を有する負荷側共振回路（ＲｅｓＯ）と、
を更に備え、
前記複数の検知コイル（９０ａ〜９０ｆ）のそれぞれは、コンデンサ（９１ａ〜９１ｆ）とともに各別に共振回路（ＲｅｓＡ〜ＲｅｓＦ）を構成し、
前記第１の直列接続体は、前記検知コイルを備える複数の共振回路のうちいずれか１つ（ＲｅｓＢ，ＲｅｓＣ）を構成する前記検知コイル（９０ｂ，９０ｃ）及び前記コンデンサ（９１ｂ，９１ｃ）の直列接続体であり、
前記第２の直列接続体は、前記複数の共振回路のうち前記第１の直列接続体を構成する共振回路以外のいずれか１つ（ＲｅｓＥ，ＲｅｓＦ）を構成する前記検知コイル（９０ｅ，９０ｆ）及び前記コンデンサ（９１ｅ，９１ｆ）の直列接続体であり、
前記電圧印加手段（８２）は、前記入力側共振回路に交流電圧を印加することで前記第１の直列接続体及び前記第２の直列接続体のそれぞれの両端に交流電圧を印加し、
前記複数の共振回路を構成する前記検知コイル及び前記コンデンサは、前記電圧印加手段による交流電圧の印加によって前記入力側共振回路と前記負荷側共振回路との間で非接触で電力授受を行う中継コイル及び中継コンデンサであり、
前記第１の直列接続体を構成する前記検知コイル及び前記コンデンサの接続点である第１の接続点（Ｎ１）と、前記第２の直列接続体を構成する前記検知コイル及び前記コンデンサの接続点である第２の接続点（Ｎ２）とは同電位とされ、
前記処理手段は、前記第１の直列接続体を備える閉回路のうち前記同電位とされていない箇所（Ｎ３）、及び前記第２の直列接続体を備える閉回路のうち前記同電位とされていない箇所（Ｎ４）同士の電位差に基づき、前記金属物体を検知する処理を行うことを特徴とする請求項１記載の金属物体検知装置。
【請求項８】
前記第１の接続点及び前記第２の接続点のそれぞれを接地することで、前記第１の接続点と前記第２の接続点とを同電位とすることを特徴とする請求項７記載の金属物体検知装置。
【請求項９】
前記第１の接続点及び前記第２の接続点同士を短絡させることで、前記第１の接続点と前記第２の接続点とを同電位とすることを特徴とする請求項７記載の金属物体検知装置。
【請求項１０】
前記複数の検知コイルのうち前記第１の直列接続体及び前記第２の直列接続体を構成する前記検知コイル（９０ａ，９０ｂ，９０ｄ，９０ｅ）以外の検知コイル（９０ｃ，９０ｆ）は、前記１次側コイル及び前記２次側コイル間を循環する主磁束の経路外に配置されていることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の金属物体検知装置。
【請求項１１】
前記電圧印加手段の出力電圧の周波数は、前記共振回路の共振周波数と同一の周波数に設定されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の金属物体検知装置。
【請求項１２】
前記複数の共振回路、前記入力側共振回路及び前記負荷側共振回路を備えるシステムは、複数の共振周波数を有し、
前記処理手段は、前記電圧印加手段によって前記入力側共振回路に印加する交流電圧の周波数を前記複数の共振周波数のそれぞれとした場合における前記電位差のそれぞれに基づき、前記金属物体を検知する処理を行うことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の金属物体検知装置。
【請求項１３】
前記複数の共振回路及び前記負荷側共振回路のうち一部であってかつ少なくとも１つには、該共振回路を開状態又は閉状態に切り替えるべくオンオフ操作されるスイッチ（９２）が備えられ、
前記処理手段は、前記スイッチの操作状態を複数通りのそれぞれに変更した場合における前記電位差のそれぞれに基づき、前記金属物体を検知する処理を行うことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の金属物体検知装置。
【請求項１４】
前記共振回路の共振周波数は、前記非接触で電力授受が行われる場合に前記１次側コイルに対して印加される電圧の周波数とは異なる周波数に設定されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の金属物体検知装置。
【請求項１５】
前記共振回路は、直列共振回路であり、
前記非接触で電力授受が行われる場合に前記１次側コイルに対して印加される電圧の周波数の影響を前記電位差から除去するフィルタ手段（７３）を更に備え、
前記処理手段は、前記フィルタ手段によって前記影響が除去された前記電位差に基づき、前記検知する処理を行うことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の金属物体検知装置。
【請求項１６】
前記非接触給電装置は、
前記１次側コイルが巻回された１次側コア（２１）と、
前記２次側コイルが巻回された２次側コア（４１）と、
を更に備え、
前記１次側コア及び前記２次側コアのそれぞれは、
互いに平行な平面を有してかつ互いに離間した一対の離間部（２１ａ，４１ａ）と、
これら離間部同士を連結する連結部（２１ｂ，４１ｂ）と、
を備え、
前記非接触給電装置は、前記非接触で電力授受が行われる場合において前記１次側コアの備える前記離間部（２１ａ）の平面及び前記２次側コアの備える前記離間部（４１ａ）の平面同士が平行となるように構成されていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の金属物体検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１次側コイルと２次側コイルとの間で非接触で電力授受を行う非接触給電装置に適用される物体検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に見られるように、金属物体を検知対象とする金属探知器が知られている。詳しくは、金属探知器は、第１のコイル、第１のコイルと磁気結合されてかつコンデンサとともに共振回路を構成する第２のコイル、及び共振回路の両端の電圧に基づき物体を検知する機能を有する制御回路を備えている。ここで、第１のコイルには、励磁電流が供給されている。
【０００３】
こうした構成の金属探知器を金属物体が埋まった物体の表面に沿ってスライドさせる。金属探知器のスライドによって金属探知器を構成する第１のコイルに金属物体が接近すると、電磁誘導によって渦電流損が生じることで、第１のコイルのインダクタンスが変化する。第１のコイルのインダクタンスが変化すると、共振回路の端子間電圧の振幅が低下するため、上記端子間電圧に基づき金属物体を検知することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４２１５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、本発明者らは、１次側コイルと２次側コイルとの間で非接触で電力授受を行う非接触給電装置に金属物体を検知する技術の適用を考えた。これは、非接触給電装置の安全性を高めるためである。つまり、非接触で電力授受が行われる場合において、１次側コイル及び２次側コイルのうち少なくとも一方によって生成される磁束の経路に金属物体が存在すると、金属物体に渦電流が流れることによって金属物体の温度が上昇する。こうした事態を未然に回避すべく、金属物体を検知する技術の適用を考えた。
【０００６】
ここで、上記特許文献１に記載された技術では、金属物体を検知するために金属探知器をスライドさせることが要求される。このため、金属物体が存在すると想定される領域が広い場合には、金属物体を検知するための工数が多くなる等、金属物体を適切に検知することができない懸念がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、金属物体を適切に検知することができる新たな金属物体検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決すべく、請求項１記載の発明は、１次側コイル（２２）と２次側コイル（４２）との間で非接触で電力授受を行う非接触給電装置に適用され、前記１次側コイル及び前記２次側コイルのうち少なくとも一方によって生成される磁束の経路に存在する金属物体を検知対象とする複数の検知コイル（７０ａ〜７０ｎ，９０ａ〜９０ｆ，７６）と、前記複数の検知コイルのうち少なくとも２つと各別に共振回路（Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４，ＲｅｓＡ〜ＲｅｓＦ）を構成するコンデンサ（７１ａ〜７１ｈ，７１ｍ，７１ｎ，９１ａ〜９１ｆ）と、少なくとも２つの前記共振回路のうち一部であってかつ少なくとも１つ（Ｒｅｓ１）及び受動素子（Ｒｅｓ２，７０ｂ）の直列接続体、又は少なくとも２つの前記共振回路のうちいずれか１つ（Ｒｅｓ１，ＲｅｓＢ）を構成する前記検知コイル（７０ｍ，９０ｂ）及び前記コンデンサ（７１ｍ，９１ｂ）の直列接続体のいずれかである第１の直列接続体と、少なくとも２つの前記共振回路のうち前記第１の直列接続体を構成する共振回路以外であってかつ少なくとも１つ（Ｒｅｓ３）及び受動素子（Ｒｅｓ４，７０ｄ）の直列接続体、又は少なくとも２つの前記共振回路のうち前記第１の直列接続体を構成する共振回路以外のいずれか１つ（Ｒｅｓ２，ＲｅｓＥ）を構成する前記検知コイル（７０ｎ，９０ｅ）及び前記コンデンサ（７１ｎ，９１ｅ）の直列接続体のいずれかである第２の直列接続体と、前記第１の直列接続体及び前記第２の直列接続体のそれぞれの両端に交流電圧を印加する電圧印加手段（７２，８２）と、前記第１の直列接続体に含まれる接続点及び前記第２の直列接続体に含まれる接続点同士の電位差に基づき、前記金属物体を検知する処理を行う処理手段（７４）と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
共振回路を含む第１の直列接続体及び第２の直列接続体のそれぞれの両端に交流電圧が印加される状況下、例えばこれら直列接続体を構成する検知コイルのいずれかに金属物体が接近した場合、電磁誘導によって渦電流損が生じることで、検知コイルのインピーダンスが変化する。このため、第１の直列接続体や第２の直列接続体のうちインピーダンスが変化した検知コイルを構成要素とする直列接続体の共振状態が変化し、第１の直列接続体及び第２の直列接続体のうちインピーダンスが変化した検知コイルを構成要素とする直列接続体に含まれる接続点の電位が大きく変化する。すなわち、第１の直列接続体に含まれる接続点及び第２の直列接続体に含まれる接続点同士の電位差が大きく変化する。
【００１０】
こうした現象に鑑み、上記発明では、上記電位差に基づき金属物体を検知することができる。このため、金属物体の検知精度を高めることができる。さらに、上記発明では、共振回路の構成要素としての検知コイルを複数備えることから、金属物体の検知精度を高めつつ、金属物体の検知領域を広げることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態にかかる非接触給電システムの構成図。
【図２】同実施形態にかかる送電パッド及び受電パッドの斜視図。
【図３】同実施形態にかかる金属物体検知装置の回路図。
【図４】同実施形態にかかる送電パッドにおける検知コイルの配置図。
【図５】同実施形態にかかる電圧センサの検出値の推移を示す図。
【図６】同実施形態にかかる金属物体検知処理の手順を示す流れ図。
【図７】第２の実施形態にかかる金属物体検知装置の回路図。
【図８】第３の実施形態にかかる検知コイルの形状を示す図。
【図９】同実施形態にかかる送電パッドにおける検知コイルの配置図。
【図１０】第４の実施形態にかかる金属物体検知装置の回路図。
【図１１】第５の実施形態にかかる金属物体検知装置の回路図。
【図１２】第６の実施形態にかかる金属物体検知装置の回路図。
【図１３】同実施形態にかかる送電パッドにおける検知コイルの配置図。
【図１４】第７の実施形態にかかる金属物体検知装置の回路図。
【図１５】第８の実施形態にかかる金属物体検知装置の回路図。
【図１６】第９の実施形態にかかる金属物体検知装置の回路図。
【図１７】同実施形態にかかるシステムの周波数特性を示す図。
【図１８】同実施形態にかかる金属物体検知処理の手順を示す流れ図。
【図１９】第１０の実施形態にかかる金属物体検知装置の回路図。
【図２０】同実施形態にかかるシステムの周波数特性を示す図。
【図２１】同実施形態にかかる金属物体検知処理の手順を示す流れ図。
【図２２】その他の実施形態にかかる金属物体検知装置の回路図。
【図２３】その他の実施形態にかかる送電パッドにおける検知コイルの配置図。
【図２４】その他の実施形態にかかる検知コイルの形状を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる金属物体検知装置を車載主機として回転機を備える車両（ハイブリッド車や電気自動車）の非接触給電システムに適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
図１に示すように、非接触給電システムは、車両１０の外部に設けられた送電システムと、車両１０に設けられた受電システムとを備えている。
【００１４】
送電システムは、送電部材としての送電パッド２０と、送電回路３０とを備えている。詳しくは、送電回路３０は、車両１０の外部に設けられた交流の外部電源３２（系統電源）の周波数を所定の高周波数（例えば２０ｋＨｚ）に変換する電力変換回路（例えばフルブリッジ回路）と、電力変換回路から出力された電力を送電パッド２０に供給する共振回路とを備えている。
【００１５】
送電パッド２０は、１次側コア及びこれに巻回された１次側コイルを備え、電磁誘導によって受電システムの備える受電パッド４０に電力を送るための部材である。なお、送電パッド２０の構成については、後に詳述する。
【００１６】
一方、受電システムは、受電部材としての受電パッド４０、受電回路５０、ＤＣＤＣコンバータ５２、蓄電手段としてのメインバッテリ５４、及び制御装置５６を備えている。詳しくは、受電パッド４０は、２次側コア及びこれに巻回された２次側コイルを備え、送電パッド２０から送られる電力を受けとるための部材である。受電パッド４０は、車両１０の下部（床面の外側）に配置されている。なお、受電パッド４０の構成については、後に詳述する。
【００１７】
受電パッド４０によって受けとられた電力は、受電回路５０に供給される。受電回路５０は、受電パッド４０によって受けとられた電力が入力される共振回路と、共振回路から出力される高周波の交流電流を直流電流に変換する整流回路と、整流回路の出力電圧を所定に変換してメインバッテリ５４に印加する電力変換回路とを備えている。受電回路５０やメインバッテリ５４の出力電圧は、ＤＣＤＣコンバータ５２によって降圧されて車載補機５８や補機バッテリ６０に印加される。
【００１８】
なお、メインバッテリ５４は、その端子電圧が例えば百Ｖ以上となるものであり、具体的には例えば、ニッケル水素２次電池やリチウムイオン２次電池である。また、補機バッテリ６０は、その端子電圧がメインバッテリ５４の端子電圧よりも十分に低いものであり、具体的には例えば、鉛蓄電池である。さらに、車両１０には、受電システムの他に、メインバッテリ５４の直流電力を交流電力に変換して出力するインバータ６２及びインバータ６２から出力された交流電力によって回転駆動される車載主機としてのモータジェネレータ６４が備えられている。
【００１９】
制御装置５６は、モータジェネレータ６４の駆動制御を行うべくインバータ６２を操作したり、車載補機５８や補機バッテリ６０に電力を供給すべくＤＣＤＣコンバータ５２を操作したりする。また、制御装置５６は、車両を給電対象とした充電処理の実行を受電回路５０に指示する。これにより、受電回路５０は、受電回路５０及び送電回路３０のそれぞれに備えられる無線通信用のインターフェースによってこれら回路同士で情報のやりとりを行いながら車両１０を充電すべく動作する。
【００２０】
続いて、図２を用いて、本実施形態にかかる送電パッド２０及び受電パッド４０について詳述する。ここで、図２は、送電パッド２０及び受電パッド４０の構成部材の斜視図である。
【００２１】
図示されるように、送電パッド２０は、１次側コア２１と、１次側コア２１に巻回された１次側コイル２２とを備え、扁平形状をなしている。詳しくは、１次側コア２１は、矩形板状であってかつ互いに離間した一対の１次側離間部２１ａと、これら１次側離間部２１ａ同士を連結する長方形板状の１次側連結部２１ｂとが一体形成されてなる部材である。一対の１次側離間部２１ａのそれぞれは、板面（平面）と、周縁部２１ｃとを有している。これら１次側離間部２１ａのそれぞれの有する一対の板面のうち受電パッド４０側とは反対側に１次側連結部２１ｂが連結されている。また、これら１次側離間部２１ａのそれぞれの周縁部２１ｃには、１次側コイル２２が複数周巻回されている。なお、本実施形態では、１次側コア２１として、フェライトを用いている。
【００２２】
一方、受電パッド４０は、２次側コア４１と、２次側コア４１に巻回された２次側コイル４２とを備え、扁平形状をなしている。詳しくは、２次側コア４１は、矩形板状であってかつ互いに離間した一対の２次側離間部４１ａと、これら２次側離間部４１ａ同士を連結する長方形板状の２次側連結部４１ｂとが一体形成されてなる部材である。一対の２次側離間部４１ａのそれぞれは、板面（平面）と、周縁部４１ｃとを有している。これら２次側離間部４１ａのそれぞれの有する一対の板面のうち送電パッド２０側とは反対側に２次側連結部４１ｂが連結されている。また、これら２次側離間部４１ａのそれぞれの周縁部４１ｃには、２次側コイル４２が複数周巻回されている。なお、本実施形態では、２次側コア４１として、１次側コア２１と同様にフェライトを用いている。
【００２３】
１次側コア２１及び２次側コア４１は、非接触給電が行われる場合において、１次側離間部２１ａの板面及び２次側離間部４１ａの板面同士が対向してかつ平行となるように配置されている。
【００２４】
ここで、図２には、１次側コイル２２に流れる電流Ｉ１の流通方向及び２次側コイル４２に流れる電流Ｉ２の流通方向の一例を矢印にて示している。１次側コイル２２に高周波電流が流れると、１次側コイル２２の内部に磁界が生じることで、図中破線の矢印にて示すように、一対の１次側離間部２１ａのうち一方の板面側からこれに対向する２次側離間部４１ａの板面側に磁束が流入し、２次側コイル４２に誘導電流が流れる。このため、２次側コイル４２の内部に磁界が生じ、一対の２次側離間部４１ａのうち他方の板面側からこれに対向する１次側離間部２１ａの板面側に磁束が流入する。これにより、１次側コア２１及び２次側コア４１間を循環する主磁束が形成されることとなる。そして、これにより、１次側コイル２２と２次側コイル４２との間で非接触で電力授受が行われることとなる。
【００２５】
続いて、図３〜図６を用いて、送電システムに備えられる本実施形態にかかる金属物体検知装置について説明する。
【００２６】
図３に、金属物体検知装置の回路図を示す。
【００２７】
図示されるように、金属物体検知装置は、第１〜第４の検知コイル７０ａ〜７０ｄ、第１〜第４のコンデンサ７１ａ〜７１ｄ、交流電源７２、フィルタ回路７３及び判断部７４を備えている。詳しくは、第１の検知コイル７０ａ及び第１のコンデンサ７１ａは、直列共振回路である第１の共振回路Ｒｅｓ１を構成し、第２の検知コイル７０ｂ及び第２のコンデンサ７１ｂは、直列共振回路である第２の共振回路Ｒｅｓ２を構成する。また、第３の検知コイル７０ｃ及び第３のコンデンサ７１ｃは、直列共振回路である第３の共振回路Ｒｅｓ３を構成し、第４の検知コイル７０ｄ及び第４のコンデンサ７１ｄは、直列共振回路である第４の共振回路Ｒｅｓ４を構成する。そして、第１の共振回路Ｒｅｓ１及び第２の共振回路Ｒｅｓ２は直列接続され、第３の共振回路Ｒｅｓ３及び第４の共振回路Ｒｅｓ４は直列接続されている。
【００２８】
なお、本実施形態において、第１の共振回路Ｒｅｓ１及び第２の共振回路Ｒｅｓ２の直列接続体が「第１の直列接続体」に相当し、第３の共振回路Ｒｅｓ３及び第４の共振回路Ｒｅｓ４の直列接続体が「第２の直列接続体」に相当する。また、第２の共振回路Ｒｅｓ２が第１の共振回路Ｒｅｓ１に直列接続された「第１の受動素子」に相当し、第４の共振回路Ｒｅｓ４が第３の共振回路Ｒｅｓ３に直列接続された「第２の受動素子」に相当する。
【００２９】
第１の共振回路Ｒｅｓ１及び第２の共振回路Ｒｅｓ２の直列接続体と、第３の共振回路Ｒｅｓ３及び第４の共振回路Ｒｅｓ４の直列接続体とは並列接続されている。すなわち、第１〜第４の共振回路Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４によって交流ブリッジ（ホイートストンブリッジ）が構成されている。
【００３０】
図４に、第１〜第４の検知コイル７０ａ〜７０ｄの配置態様を示す。なお、図４では、１次側コイル２２の図示を省略している。
【００３１】
図示されるように、第１〜第４の検知コイル７０ａ〜７０ｄは、送電パッド２０上に存在する異物としての金属物体を検知対象とするコイルであり、本実施形態では、扁平形状の円形コイルを想定している。第１〜第４の検知コイル７０ａ〜７０ｄは、１次側コイル２２及び２次側コイル４２のうち少なくとも一方によって生成される磁束の経路に存在する金属物体を検知可能なように配置されている。詳しくは、これらコイル７０ａ〜７０ｄは、コイル７０ａ〜７０ｄの径方向と送電パッド２０の板面（１次側離間部２１ａの板面）とが平行となるように配置されている。ここで、図４には、１次側離間部２１ａの板面と平行な平面を構成してかつ互いに直交する一対の軸をｘ軸及びｙ軸にて示した。
【００３２】
また、本実施形態において、送電パッド２０は、実際には、１次側コイル２２の上方に第１〜第４の検知コイル７０ａ〜７０ｄが配置されてかつ、１次側コア２１、１次側コイル２２及びこれら検知コイル７０ａ〜７０ｄが樹脂モールドされているものとする。すなわち、第１〜第４の検知コイル７０ａ〜７０ｄは、送電パッド２０内に埋設されている。なお、受電パッド４０は、送電パッド２０と同様に、２次側コア４１及び２次側コイル４２が樹脂モールドされているものとする。
【００３３】
図３の説明に戻り、交流ブリッジには、電圧センサ７５が設けられている。詳しくは、電圧センサ７５は、第１の共振回路Ｒｅｓ１及び第２の共振回路Ｒｅｓ２の接続点と、第３の共振回路Ｒｅｓ３及び第４の共振回路Ｒｅｓ４の接続点との電位差を検出する。電圧センサ７５の検出値（以下、出力電圧Ｖｏｕｔ）は、フィルタ回路７３に入力される。本実施形態において、フィルタ回路７３は、バンドパスフィルタであり、後述する金属物体検知処理による金属物体の検知精度の低下を回避するために設けられる。つまり、図５に示すように、出力電圧Ｖｏｕｔには、破線にて示すように、非接触給電の使用周波数ｆｅ（１次側コイル２２に対して印加される電圧の周波数であり、例えば２０ｋＨｚ）の成分が重畳することがある。この場合、出力電圧Ｖｏｕｔの波形に歪みが生じることから、金属物体検知処理による金属物体の検知精度が低下する懸念がある。こうした問題を回避すべく、フィルタ回路７３を備えることとした。
【００３４】
フィルタ回路７３の出力値Ｖｆは、ソフトウェア処理手段としての判断部７４に入力される。判断部７４は、上記出力値Ｖｆに基づき送電パッド２０上の金属物体を検知する金属物体検知処理を行う。以下、第１〜第４の共振回路Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４の共振周波数ｆｄ及び交流電源７２の出力電圧の周波数ｆｖの設定と絡めて、上記処理について説明する。
【００３５】
まず、共振周波数ｆｄ等の設定について説明すると、本実施形態では、第１〜第４の共振回路Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４の共振周波数ｆｄを、互いに同一の周波数に設定する。すなわち、第１〜第４の共振回路Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４を構成する検知コイル７０ａ〜７０ｄは、互いに同一仕様であり、また、これら共振回路Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４を構成するコンデンサ７１ａ〜７１ｄは、互いに同一仕様である。このため、図３において、第１〜第４の検知コイル７０ａ〜７０ｄのインダクタンスを「Ｌ」にして示し、第１〜第４のコンデンサ７１ａ〜７１ｄのキャパシタンスを「Ｃ」にて示している。これにより、第１〜第４の共振回路Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４の共振周波数ｆｄは、以下の式（ｅｑ１）によって表される。
【００３６】
【数１】
2014126513.tif 000003
また、本実施形態において、交流電源７２の出力電圧の周波数ｆｖは、送電パッド２０上に金属物体がない状況下における上記共振周波数ｆｄと同一の周波数に設定されている。このため、送電パッド２０上に金属物体が存在しない場合、第１の共振回路Ｒｅｓ１及び第２の共振回路Ｒｅｓ２の接続点の電位と、第３の共振回路Ｒｅｓ３及び第４の共振回路Ｒｅｓ４の接続点の電位とが等しくなることから、出力電圧Ｖｏｕｔは「０」となる。これに対し、送電パッド２０上に金属物体が存在し、金属物体が第１〜第４の検知コイル７０ａ〜７０ｄのいずれかに接近すると、電磁誘導によって渦電流損が生じる。このため、金属物体が接近した検知コイルのインピーダンスの変化によって、金属物体が接近した検知コイルを構成要素とする共振回路の共振レベルが変化し、出力電圧Ｖｏｕｔは、基準となる値「０」から大きく変化する。こうした現象に鑑み、出力電圧Ｖｏｕｔに基づき送電パッド２０上の金属物体を検知することができる。
【００３７】
なお、第１〜第４の検知コイル７０ａ〜７０ｄを共振回路の構成要素とし、共振回路の接続点同士の電位差に基づき金属物体を検知する構成は、金属物体の検知精度を高めるために採用した。つまり、送電パッド２０上の金属物体が小さいと、検知コイルのインダクタンスの変化が小さくなる。ここで、共振回路によれば、検知コイルのインダクタンスの変化が小さい場合であっても、この変化を増幅して感度を良くすることができるため、金属物体の検知精度を高めることができる。
【００３８】
さらに、上記共振周波数ｆｄは、非接触給電の使用周波数ｆｅよりも高い周波数（例えば２００ｋＨｚ）に設定され、より具体的には、使用周波数ｆｅの２倍以上の周波数に設定されている。こうした設定は、金属物体検知装置の信頼性の低下を回避するためのものである。つまり、１次側コイル２２及び２次側コイル４２間を循環する主磁束が検知コイルを通過すると、検知コイルに電流が流れる。ここで、上記共振周波数ｆｄ及び使用周波数ｆｅを十分離間させる場合、使用周波数ｆｅにおける共振回路のインピーダンスが十分大きくなることから、主磁束が検知コイルを通過する場合であっても、検知コイルに電流が流れることを抑制することができる。これにより、金属物体検知装置の信頼性の低下を回避する。
【００３９】
続いて、図６に、本実施形態にかかる金属物体検知処理の手順を示す。この処理は、判断部７４によって例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００４０】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、検知フラグＦの値が「０」であるか否かを判断する。ここで、検知フラグＦは、「０」によって金属物体が存在しないことを示し、「１」によって送電パッド２０上に金属物体が存在することを示す。なお、検知フラグＦの初期値は「０」に設定されている。
【００４１】
ステップＳ１０において肯定判断された場合には、金属物体が存在しないと判断し、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、フィルタ回路７３の出力値Ｖｆを取得する。
【００４２】
続くステップＳ１４では、上記出力値Ｖｆ及び規定値Ｖαの差の絶対値が閾値Δを超えたか否かを判断する。より詳しくは、上記絶対値の直近の最大値が閾値Δを超えたか否かを判断する。この処理は、送電パッド２０上に金属物体が存在するか否かを判断するための処理である。つまり、上述したように、送電パッド２０上に金属物体が存在する場合、上記出力値Ｖｆが「０」から大きく変化することとなる。なお、規定値Ｖαは、例えば、送電パッド２０上に金属物体が存在しない場合に想定される上記出力値Ｖｆ（例えば、略「０」）に設定すればよい。また、閾値Δは、例えば、微小な値に設定すればよい。
【００４３】
ステップＳ１４において肯定判断された場合には、送電パッド２０上に金属物体が存在すると判断し、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、検知フラグＦの値を「１」とする。
【００４４】
ステップＳ１６の処理が完了した場合や、上記ステップＳ１０において否定判断された場合には、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、送電パッド２０から受電パッド４０への電力供給の停止と、金属物体が存在する旨のユーザに対する報知とを指示する。これにより、送電パッド２０から受電パッド４０への電力供給が停止され、また、金属物体が存在する旨が何らかの報知手段によってユーザに報知されることとなる。
【００４５】
ちなみに、金属物体が存在すると判断された場合、その後、送電パッド２０上から金属物体が除去されたと判断されるまで、検知フラグＦの値は「１」に保持される。
【００４６】
なお、上記ステップＳ１４において否定判断された場合や、ステップＳ１８の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００４７】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００４８】
（１）第１の共振回路Ｒｅｓ１及び第２の共振回路Ｒｅｓ２の接続点と、第３の共振回路Ｒｅｓ３及び第４の共振回路Ｒｅｓ４の接続点との電位差に基づき送電パッド２０上の金属物体を検知する金属物体検知処理を行った。このため、金属物体の検知精度を高めることができる。特に、本実施形態では、第１〜第４の共振回路Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４のそれぞれの共振周波数ｆｄと交流電源７２の出力電圧の周波数ｆｖとを同一の周波数に設定したことが、金属物体の検知精度の向上に寄与している。
【００４９】
さらに、本実施形態によれば、第１〜第４の共振回路Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４の構成要素としての検知コイルを複数備えることから、金属物体の検知精度を高めつつ、金属物体の検知領域を広げることもできる。
【００５０】
（２）第１〜第４の共振回路Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４を、交流電源７２の出力電圧の周波数ｆｖにおけるインピーダンスが互いに同一となるように構成した。特に、本実施形態では、これら共振回路Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４のそれぞれを構成する検知コイル及びコンデンサを、共振回路Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４のそれぞれで同一仕様のものとした。こうした構成によれば、金属物体検知装置を構成する部品の共通化を図ることができる。
【００５１】
（３）第１〜第４の共振回路Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４によって交流ブリッジを構成した。このため、第１〜第４の検知コイル７０ａ〜７０ｄによる金属物体の検知を単一の電圧センサ７５の検出値を用いて行うことができる。
【００５２】
（４）第１〜第４の共振回路Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４の共振周波数ｆｄを、使用周波数ｆｅよりも高い周波数に設定した。こうした設定によれば、非接触給電時において主磁束が検知コイルを通過する場合であっても、検知コイルに電流が流れることを抑制できる。このため、金属物体検知装置の信頼性が低下することを回避できる。
【００５３】
（５）フィルタ回路７３を備えた。このため、使用周波数ｆｅの影響を出力電圧Ｖｏｕｔから除去することができ、ひいては金属物体の検知精度の低下を回避することができる。
【００５４】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００５５】
本実施形態では、金属物体検知装置の回路構成を変更する。詳しくは、図７に示すように、第１〜第４の共振回路Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４を並列共振回路とする。なお、図７では、これら共振回路Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４を構成する検知コイルを「７０ｅ〜７０ｈ」にて示し、これら共振回路Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４を構成するコンデンサを「７１ｅ〜７１ｈ」にて示している。なお、図７において、先の図３に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
【００５６】
以上説明した本実施形態によっても、上記第１の実施形態の（１）〜（４）の効果と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００５８】
本実施形態では、検知コイルの形状を変更する。
【００５９】
図８に、本実施形態にかかる検知コイルの配置態様を示す。なお、図８は、先の図４に示したｘ軸及びｙ軸によって構成される平面と直交する方向から検知コイルを見た図である。
【００６０】
図示されるように、本実施形態では、第１〜第４の検知コイル７０ｉ〜７０ｌとして軸対称の平面コイル（単一の平面上に形成されたコイル）を用いており、具体的には、８の字型コイルを用いている。
【００６１】
図９に、第１〜第４の検知コイル７０ｉ〜７０ｌの配置態様を示す。なお、図９において、先の図４に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
【００６２】
図示されるように、第１〜第４の検知コイル７０ｉ〜７０ｌのそれぞれは、１次側離間部２１ａの板面と平行な平面上に形成されている。このため、これら検知コイル７０ｉ〜７０ｌのそれぞれは、１次側コイル２２及び２次側コイル４２間を循環する主磁束が第１〜第４の検知コイル７０ｉ〜７０ｌを通過する場合、所定方向に誘導電流が流れる部分と、上記所定方向とは逆方向に誘導電流が流れる部分とを備えることとなる。これにより、主磁束によって第１〜第４の検知コイル７０ｉ〜７０ｌに電流が流れることを抑制することができ、金属物体検知装置の信頼性が低下する事態を回避したり、１次側コイル２２から２次側コイル４２への電力伝送効率の低下を抑制したりすることができる。
【００６３】
（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６４】
本実施形態では、金属物体検知装置の回路構成を変更する。
【００６５】
図１０に、本実施形態にかかる金属物体検知装置の回路図を示す。なお、図１０において、先の図３に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
【００６６】
図示されるように、本実施形態では、第２のコンデンサ７１ｂ及び第４のコンデンサ７１ｄが除去されている。なお、図１０では、先の図３において第３の共振回路と説明した共振回路に「Ｒｅｓ２」を付している。
【００６７】
ちなみに、本実施形態において、第１の共振回路Ｒｅｓ１及び第２の検知コイル７０ｂの直列接続体が「第１の直列接続体」に相当し、第２の共振回路Ｒｅｓ２及び第４の検知コイル７０ｄの直列接続体が「第２の直列接続体」に相当する。また、第１の共振回路Ｒｅｓ１に直列接続された第２の検知コイル７０ｂが「第１の受動素子」に相当し、第２の共振回路Ｒｅｓ２に直列接続された第４の検知コイル７０ｄが「第２の受動素子」に相当する。さらに、第１の共振回路Ｒｅｓ１及び第２の検知コイル７０ｂの直列接続体と、第２の共振回路Ｒｅｓ２及び第４の検知コイル７０ｄの直列接続体とのそれぞれの共振周波数ｆｄは、以下の式（ｅｑ２）によって表される。
【００６８】
【数２】
2014126513.tif 000004
以上説明した本実施形態によれば、上記第１の実施形態の（１）に準じた効果、及び上記第１の実施形態の（２）〜（５）と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
（第５の実施形態）
以下、第５の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７０】
本実施形態では、金属物体検知装置の回路構成を変更する。
【００７１】
図１１に、本実施形態にかかる金属物体検知装置の回路図を示す。なお、図１１において、先の図３に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
【００７２】
図示されるように、本実施形態では、第１の検知コイル７０ｍ及び第１のコンデンサ７１ｍから構成される直列共振回路を第１の共振回路Ｒｅｓ１とし、第２の検知コイル７０ｎ及び第２のコンデンサ７１nから構成される直列共振回路を第２の共振回路Ｒｅｓ２とする。そして、第１の共振回路Ｒｅｓ１及び第２の共振回路Ｒｅｓ２を並列接続する。なお、本実施形態において、第１の共振回路Ｒｅｓ１が「第１の直列接続体」に相当し、第２の共振回路Ｒｅｓ２が「第２の直列接続体」に相当する。
【００７３】
こうした構成において、第１の検知コイル７０ｍ及び第１のコンデンサ７１ｍの接続点（第１の共振回路Ｒｅｓ１に含まれる接続点）と、第２の検知コイル７０ｎ及び第２のコンデンサ７０nの接続点（第２の共振回路Ｒｅｓ２に含まれる接続点）との電位差を電圧センサ７５によって検出する。
【００７４】
以上説明した本実施形態によれば、上記第１の実施形態の（１）に準じた効果、及び上記第１の実施形態の（２）〜（５）と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
（第６の実施形態）
以下、第６の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７６】
本実施形態では、金属物体検知装置の回路構成を変更する。
【００７７】
図１２に、本実施形態にかかる金属物体検知装置の回路図を示す。なお、図１２において、先の図３に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
【００７８】
図示されるように、本実施形態にかかる金属物体検知装置は、入力側コイル８０ａ及び入力側コンデンサ８０ｂからなる直列共振回路（以下、入力側共振回路ＲｅｓＩ）と、負荷側コイル８１ａ、負荷側コンデンサ８１ｂ及び抵抗体８１vｃからなる直列共振回路（以下、負荷側共振回路ＲｅｓＯ）とを備えている。入力側共振回路ＲｅｓＩには、交流電源８２によって交流電圧が印加される。
【００７９】
そして、入力側共振回路ＲｅｓＩ及び負荷側共振回路ＲｅｓＯの間には、入力側共振回路ＲｅｓＩから負荷側共振回路ＲｅｓＯへと非接触で電力を供給する第１〜第６の中継コイル９０ａ〜９０ｆが備えられている。これら中継コイル９０ａ〜９０ｆのそれぞれは、第１〜第６の中継コンデンサ９１ａ〜９１ｆのそれぞれによって第１〜第６の共振回路ＲｅｓＡ〜ＲｅｓＦを構成している。詳しくは、入力側共振回路ＲｅｓＩの電力は、第１〜第３の共振回路ＲｅｓＡ〜ＲｅｓＣを介して負荷側共振回路ＲｅｓＯに供給される。また、入力側共振回路ＲｅｓＩの電力は、第４〜第６の共振回路ＲｅｓＤ〜ＲｅｓＦを介して負荷側共振回路ＲｅｓＯに供給される。ここで、図１３には、送電パッド２０側における第１〜第６の中継コイル９０ａ〜９０ｆの配置態様を示した。なお、図１３は、先の図４に対応している。
【００８０】
ちなみに、本実施形態において、第２の共振回路ＲｅｓＢが「第１の直列接続体」に相当し、第５の共振回路ＲｅｓＥが「第２の直列接続体」に相当する。また、交流電源８２が「電圧印加手段」に相当する。
【００８１】
先の図１２の説明に戻り、本実施形態では、入力側コイル８０ａ、負荷側コイル８１ａ及び第１〜第６の中継コイル９０ａ〜９０ｆのそれぞれのインダクタンスが同一の値「Ｌ」に設定され、入力側コンデンサ８０ｂ、負荷側コンデンサ８１ｂ及び第１〜第６の中継コンデンサ９１ａ〜９１ｆのそれぞれのキャパシタンスが同一の値「Ｃ」に設定されている。すなわち、入力側共振回路ＲｅｓＩ、負荷側共振回路ＲｅｓＯ及び第１〜第６の共振回路ＲｅｓＡ〜ＲｅｓＦのそれぞれの共振周波数ｆｄは互いに同一である。そして、交流電源８２の出力電圧の周波数ｆｖは、送電パッド２０上に金属物体がない状況下における上記共振周波数ｆｄと同一の周波数に設定されている。
【００８２】
こうした設定によれば、交流電源８２によって入力側共振回路ＲｅｓＩの両端に交流電圧が印加されることで、入力側コイル８０ａが第１〜第３の中継コイル９０ａ〜９０ｃを介して負荷側コイル８１ａと磁気結合され、また、入力側コイル８０ａが第４〜第６の中継コイル９０ｄ〜９０ｆを介して負荷側コイル８１ａと磁気結合される。これにより、入力側共振回路ＲｅｓＩと負荷側共振回路ＲｅｓＯとの間で非接触で電力授受が行われる。
【００８３】
ここで、第２の中継コイル９０ｂ及び第２の中継コンデンサ９１ｂを備える閉回路において第２の中継コイル９０ｂ及び第２の中継コンデンサ９１ｂの一対の接続点のうち一方である第１の接続点Ｎ１と、第５の中継コイル９０ｅ及び第５の中継コンデンサ９１ｅを備える閉回路において第５の中継コイル９０ｅ及び第５の中継コンデンサ９１ｅの一対の接続点のうち一方である第２の接続点Ｎ２とのそれぞれは、接地されている。このため、第１の接続点Ｎ１及び第２の接続点Ｎ２は同電位とされる。
【００８４】
そして、本実施形態では、第２の中継コンデンサ９１ｂの両端のうち第１の接続点Ｎ１とは反対側である第３の接続点Ｎ３（「第１の直列接続体を備える閉回路のうち同電位とされていない箇所」に相当）と、第５の中継コンデンサ９１ｅの両端のうち第２の接続点Ｎ２とは反対側である第４の接続点Ｎ４（「第２の直列接続体を備える閉回路のうち同電位とされていない箇所」に相当）との電位差を電圧センサ７５によって検出する。
【００８５】
ここで、本実施形態において、送電パッド２０上に金属物体が存在しない場合、第３の接続点Ｎ３の電位と、第４の接続点Ｎ４の電位との位相が同一となるように金属物体検知装置が構成されている。すなわち、送電パッド２０上に金属物体が存在しない場合、出力電圧Ｖｏｕｔは「０」となる。これに対し、送電パッド２０上に金属物体が存在し、金属物体が第１〜第６の中継コイル９０ａ〜９０ｆのいずれかに接近すると、金属物体が接近した中継コイルのインピーダンスの変化によって、金属物体が接近した中継コイルを構成要素とする共振回路の共振レベルが変化する。すると、第１〜第３の共振回路ＲｅｓＡ〜ＲｅｓＣの組及び第４〜第６の共振回路ＲｅｓＤ〜ＲｅｓＦの組のうち、共振レベルが変化した共振回路を含む組を構成する全ての共振回路の共振レベルが変化することで、出力電圧Ｖｏｕｔが基準となる値「０」から大きく変化する。このため、出力電圧Ｖｏｕｔに基づき送電パッド２０上の金属物体を検知することができる。
【００８６】
以上説明した本実施形態によれば、上記第１の実施形態の（１），（２），（４），（５）と同様の効果に加えて、以下の効果が得られるようになる。
【００８７】
（６）第１〜第６の中継コイル９０ａ〜９０ｆを配線で接続する必要がないため、検知コイルとしてのこれら中継コイル９０ａ〜９０ｆの配置の自由度を高めることができる。
【００８８】
（第７の実施形態）
以下、第７の実施形態について、先の第６の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８９】
本実施形態では、金属物体検知装置の回路構成を変更する。
【００９０】
図１４に、本実施形態にかかる金属物体検知装置の回路図を示す。なお、図１４において、先の図１２に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
【００９１】
図示されるように、本実施形態では、第１の接続点Ｎ１及び第２の接続点Ｎ２同士が短絡されている。このため、第１の接続点Ｎ１及び第２の接続点Ｎ２を同電位とすることができる。
【００９２】
以上説明した本実施形態によっても、上記第６の実施形態で得られた効果と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
（第８の実施形態）
以下、第８の実施形態について、先の第７の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００９４】
本実施形態では、金属物体検知装置の回路構成を変更する。
【００９５】
図１５に、本実施形態にかかる金属物体検知装置の回路図を示す。なお、図１５において、先の図１４に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
【００９６】
図示されるように、本実施形態では、第１〜第４の接続点Ｎ１〜Ｎ４を変更する。詳しくは、第３の中継コイル９０ｃ及び第３の中継コンデンサ９１ｃを備える閉回路において、第３の中継コイル９０ｃ及び第３の中継コンデンサ９１ｃの一対の接続点のうち一方を第１の接続点Ｎ１とする。また、第６の中継コイル９０ｆ及び第６の中継コンデンサ９１ｆを備える閉回路において、第６の中継コイル９０ｆ及び第６の中継コンデンサ９１ｆの一対の接続点のうち一方を第２の接続点Ｎ２とする。そして、第３の中継コンデンサ９１ｃの両端のうち第１の接続点Ｎ１とは反対側を第３の接続点Ｎ３とし、第６の中継コンデンサ９１ｆの両端のうち第２の接続点Ｎ２とは反対側を第４の接続点Ｎ４とする。さらに、電圧センサ７５によって第３の接続点Ｎ３及び第４の接続点Ｎ４の電位差を検出する。
【００９７】
ここで、本実施形態では、電圧センサ７５によって上記電位差の検出に用いられる第３の中継コイル９０ｃ及び第６の中継コイル９０ｆを送電パッド２０外に配置する。すなわち、第３の中継コイル９０ｃ及び第６の中継コイル９０ｆを、１次側コイル２２及び２次側コイル４２間を循環する主磁束の経路外に配置する。
【００９８】
こうした配置手法によれば、電圧センサ７５と第３の接続点Ｎ３及び第４の接続点Ｎ４とを接続する配線が容易となり、また、電圧センサ７５による電位差の検出に主磁束が影響を及ぼすことを排除できる。
【００９９】
（第９の実施形態）
以下、第９の実施形態について、先の第７の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【０１００】
本実施形態では、金属物体検知装置の回路構成を変更する。
【０１０１】
図１６に、本実施形態にかかる金属物体検知装置の回路図を示す。なお、図１６において、先の図１４に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。なお、本実施形態では、第３の共振回路Ｒｅｓ３及び第６の共振回路Ｒｅｓ６を除去している。
【０１０２】
本実施形態では、入力側共振回路ＲｅｓＩ、第１，第２，第４，第５の共振回路ＲｅｓＡ，ＲｅｓＢ，ＲｅｓＤ，ＲｅｓＥ及び負荷側共振回路ＲｅｓＯからなるシステムにおいて、これら共振回路が相互に磁気結合することにより、システムが複数の共振周波数を有している。図１６には、入力側共振回路ＲｅｓＩから第１の共振回路ＲｅｓＡ及び第２の共振回路ＲｅｓＢを介して負荷側共振回路ＲｅｓＯに至る経路における磁気結合と、入力側共振回路ＲｅｓＩから第４の共振回路ＲｅｓＤ及び第５の共振回路ＲｅｓＥを介して負荷側共振回路ＲｅｓＯに至る経路における磁気結合とに加えて、第１の共振回路ＲｅｓＡ及び第５の共振回路ＲｅｓＥ間と、第２の共振回路ＲｅｓＢ及び第４の共振回路ＲｅｓＤ間とが磁気結合する状態を例示している。そして、本実施形態において、このシステムは、図１７に示すように、３つの共振周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３を有している。ここで、図１７の横軸は周波数ｆを示し、縦軸は、交流電源８２から出力される交流電圧の振幅で第３の接続点Ｎ３（又は第４の接続点Ｎ４）の変動電位の振幅を除算した値（以下、振幅比Ａｐ）を示す。なお、以降、３つの共振周波数のそれぞれを、低い方から第１の周波数ｆ１，第２の周波数ｆ２，第３の周波数ｆ３と称すこととする。
【０１０３】
ちなみに、本実施形態において、第１〜第３の周波数ｆ１〜ｆ３は、非接触給電の上記使用周波数ｆｅよりも十分高いものとする。また、フィルタ回路７３は、出力電圧Ｖｏｕｔに重畳する使用周波数ｆｅの成分を除去すべく、第１〜第３の周波数ｆ１〜ｆ３近傍の周波数を通過域に含んでかつ使用周波数ｆｅを阻止域に含むバンドパスフィルタである。
【０１０４】
続いて、本実施形態にかかる金属物体検知処理について説明する。
【０１０５】
本実施形態では、上記処理として、交流電源８２によって入力側共振回路ＲｅｓＩに印加する交流電圧の周波数を第１〜第３の周波数ｆ１〜ｆ３のそれぞれとした場合における出力電圧Ｖｏｕｔのそれぞれに基づき、金属物体を検知する処理を行う。
【０１０６】
図１８に、本実施形態にかかる金属物体検知処理の手順を示す。この処理は、判断部７４によって例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１８に示す処理のうち先の図６に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。
【０１０７】
この一連の処理では、まずステップＳ２０において、第１〜第３の検知フラグＦ１〜Ｆ３の値全てが「０」であるか否かを判断する。ここで、第１〜第３の検知フラグＦ１〜Ｆ３は、「０」によって送電パッド２０上に金属物体が存在しないことを示し、「１」によって金属物体が存在することを示す。なお、第１〜第３の検知フラグＦ１〜Ｆ３の初期値は「０」に設定されている。
【０１０８】
ステップＳ２０において肯定判断された場合には、ステップＳ２２に進み、交流電源８２の出力電圧の周波数ｆｖを第１の周波数ｆ１に設定する。
【０１０９】
続くステップＳ２４では、フィルタ回路７３の出力値Ｖｆ及び規定値Ｖαの差の絶対値が閾値Δを超えたか否かを判断する。より詳しくは、上記絶対値の直近の最大値が閾値Δを超えたか否かを判断する。この処理は、送電パッド２０上に金属物体が存在するか否かを判断するための処理である。つまり、システムを構成する検知コイルのうち第１の周波数ｆ１に大きく影響を及ぼす検知コイル付近に金属物体が接近すると、上記出力値Ｖｆが「０」から大きく変化することとなる。
【０１１０】
ステップＳ２４において肯定判断された場合には、金属物体が存在すると判断し、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、第１の検知フラグＦ１の値を「１」とする。
【０１１１】
ステップＳ２６の処理が完了した場合や、上記ステップＳ２４において否定判断された場合には、ステップＳ２８に進み、交流電源８２の出力電圧の周波数ｆｖを第２の周波数ｆ２に設定する。
【０１１２】
続くステップＳ３０では、上記ステップＳ２４と同様の処理を行う。ステップＳ３０において肯定判断された場合には、ステップＳ３２に進み、第２の検知フラグＦ２の値を「１」とする。
【０１１３】
ステップＳ３２の処理が完了した場合や、上記ステップＳ３０において否定判断された場合には、ステップＳ３４に進み、交流電源８２の出力電圧の周波数ｆｖを第３の周波数ｆ３に設定する。
【０１１４】
続くステップＳ３６においても、上記ステップＳ２４と同様の処理を行う。ステップＳ３６において肯定判断された場合には、ステップＳ３８に進み、第３の検知フラグＦ３の値を「１」とする。
【０１１５】
ステップＳ３８の処理が完了した場合や、上記ステップＳ３６において否定判断された場合には、ステップＳ４０に進み、第１の検知フラグＦ１の値が「１」であるとの条件、第２の検知フラグＦ２の値が「１」であるとの条件、及び第３の検知フラグＦ３の値が「１」であるとの条件の論理和が真であるか否かを判断する。そして、ステップＳ４０において肯定判断された場合や、上記ステップＳ２０において否定判断された場合には、ステップＳ１８に進む。
【０１１６】
なお、上記ステップＳ４０において否定判断された場合や、ステップＳ１８の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【０１１７】
以上説明した本実施形態によっても、金属物体を高精度に検知することができる。
【０１１８】
（第１０の実施形態）
以下、第１０の実施形態について、先の第９の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【０１１９】
本実施形態では、金属物体検知装置の回路構成を変更する。
【０１２０】
図１９に、本実施形態にかかる金属物体検知装置の回路図を示す。なお、図１９において、先の図１６に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
【０１２１】
図示されるように、本実施形態では、負荷側共振回路ＲｅｓＯにスイッチ９２が備えられている。スイッチ９２は、負荷側共振回路ＲｅｓＯを開状態又は閉状態に切り替える機能を有する。
【０１２２】
ここで、本実施形態では、システムの共振周波数がスイッチ９２の操作状態によって異なる。図２０には、スイッチ９２の操作状態によって共振周波数が変化する一例を示した。本実施形態では、スイッチ９２がオン操作される場合、システムの共振周波数は、先の図１７に示したものと同一であるとする。一方、スイッチ９２がオフ操作される場合、システムの共振周波数は、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の間の第４の周波数ｆ４と、第２の周波数ｆ２及び第３の周波数ｆ３の間の第５の周波数ｆ５とであるとする。
【０１２３】
続いて、本実施形態にかかる金属物体検知処理について説明する。
【０１２４】
本実施形態では、上記処理として、スイッチ９２の操作状態を２通りのそれぞれに変更した場合における出力電圧Ｖｏｕｔのそれぞれに基づき、金属物体を検知する処理を行う。こうした検知手法は、以下の理由で採用される。
【０１２５】
つまり、スイッチ９２がオン操作される場合のシステム（先の図１６に示したシステム）においては、システムの共振周波数が第１〜第３の周波数ｆ１〜ｆ３となることから、第４，第５の周波数ｆ４，ｆ５におけるシステムの振幅比Ａｐは小さくなる。こうした状況において、送電パッド２０上のうち例えば第５の周波数ｆ５に大きく影響を及ぼす検知コイルに金属物体が接近する場合、交流電源８２の出力電圧の周波数ｆｖを第５の周波数ｆ５に設定したとしても、振幅比Ａｐが小さいことから金属物体を高精度に検知できない懸念がある。すなわち、システムを構成する複数の共振回路間の磁気結合状態によっては、金属物体の検知精度が低下する懸念がある。
【０１２６】
こうした問題に対処すべく、スイッチ９２の操作状態を変更することで、システムを構成する共振回路間の磁気結合状態を変化させる。磁気結合状態を変化させることで、本実施形態においては、例えば第５の周波数ｆ５の振幅比Ａｐが増大する。これにより、金属物体の検知精度の低下を回避することができる。
【０１２７】
図２１に、本実施形態にかかる金属物体検知処理の手順を示す。この処理は、判断部７４によって例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図２１に示す処理のうち先の図１８に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。
【０１２８】
この一連の処理では、まずステップＳ４２において、第４の検知フラグＦ４の値及び第５の検知フラグＦ５の値全てが「０」であるか否かを判断する。ここで、第４の検知フラグＦ４の「０」は、スイッチ９２がオン操作される場合に金属物体が存在しないことを示し、「１」は、金属物体が存在することを示す。また、第５の検知フラグＦ５の「０」は、スイッチ９２がオフ操作される場合に金属物体が存在しないことを示し、「１」は、金属物体が存在することを示す。なお、第４，第５の検知フラグＦ４，Ｆ５の初期値は「０」に設定されている。
【０１２９】
ステップＳ４２において肯定判断された場合には、ステップＳ４４に進み、スイッチ９２をオン操作する。
【０１３０】
続くステップＳ４６では、交流電源８２の出力電圧の周波数ｆｖを第１〜第３の周波数ｆ１〜ｆ３のそれぞれとした場合の少なくとも１つにおいて、フィルタ回路７３の出力値Ｖｆ及び規定値Ｖαの差の絶対値が閾値Δを超えたか否かを判断する。ステップＳ４６において肯定判断された場合には、ステップＳ４８に進み、第４の検知フラグＦ４の値を「１」とする。
【０１３１】
ステップＳ４８の処理が完了した場合や、上記ステップＳ４６において否定判断された場合には、ステップＳ５０に進み、スイッチ９２をオフ操作する。
【０１３２】
続くステップＳ５２では、交流電源８２の出力電圧の周波数ｆｖを第４，第５の周波数ｆ４，ｆ５のそれぞれとした場合の少なくとも１つにおいて、フィルタ回路７３の出力値Ｖｆ及び規定値Ｖαの差の絶対値が閾値Δを超えたか否かを判断する。ステップＳ５２において肯定判断された場合には、ステップＳ５４に進み、第５の検知フラグＦ５の値を「１」とする。
【０１３３】
ステップＳ５４の処理が完了した場合や、上記ステップＳ５２において否定判断された場合には、ステップＳ５６に進み、第４の検知フラグＦ４の値が「１」であるとの条件、及び第５の検知フラグＦ５の値が「１」であるとの条件の論理和が真であるか否かを判断する。そして、ステップＳ５６において肯定判断された場合や、上記ステップＳ４２において否定判断された場合には、ステップＳ１８に進む。
【０１３４】
なお、上記ステップＳ５６において否定判断された場合や、ステップＳ１８の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【０１３５】
以上説明した本実施形態によっても、金属物体を高精度に検知することができる。
【０１３６】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【０１３７】
・「検知コイル」の配置手法としては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、送電パッド２０が車両１０の上方に配置される給電設備があるなら、受電パッド４０が車両の上部に設けられると考えられるため、受電パッド４０上に検知コイルを配置してもよい。この場合であっても、１次側コイル２２及び２次側コイル４２によって生成される磁束の経路に存在する金属物体を検知コイルの検知対象とすることができる。また、例えば、送電パッド２０が車両１０の後方に配置される給電設備があるなら、受電パッド４０が車両１０の後部に設けられると考えられるため、送電パッド２０及び受電パッド４０のうち少なくとも一方の上に検知コイルを配置してもよい。この場合であっても、送電パッド２０上や受電パッド４０上に金属物体が付着するおそれがあると考えられることから、本発明の適用が有効である。
【０１３８】
・中継コイルを構成要素とする共振回路の数としては、上記第６の実施形態に例示したものに限らない。図２２には、中継コイルを構成要素とする共振回路の数が２つの場合を例示した。なお、図２２において、先の図１２に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を示している。
【０１３９】
・１次側コア２１及び２次側コア４１の形状としては、先の図２に示したものに限らない。例えば、円形のコアであってもよい。ここで、図２３には、円形の１次側コア２３を例示した。なお、図２３では、１次側コイルを「２４」にて示している。また、図２３において、先の図４に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
【０１４０】
・「電圧印加手段」としての交流電源は、「第１の直列接続体」及び「第２の直列接続体」の並列接続体に並列接続された単一のものに限らない。例えば、「第１の直列接続体」及び「第２の直列接続体」のそれぞれに並列接続された各別の交流電源であってもよい。
【０１４１】
・「第１の受動素子」や「第２の受動素子」としては、上記第４の実施形態に示したコイル（検知コイル）に限らず、コンデンサであってもよい。また、「第１の受動素子」や「第２の受動素子」としては、コイルやコンデンサなどのリアクタンス素子に限らず、抵抗体であってもよい。
【０１４２】
・第１〜第４の共振回路Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４の共振周波数ｆｄ、及び交流電源７２の出力電圧の周波数ｆｖの設定としては、上記第１の実施形態に例示したものに限らない。交流電源７２の出力電圧の周波数ｆｖが第１〜第４の共振回路Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４の共振周波数ｆｄから離れるほど、共振周波数ｆｄの単位変化量あたりの共振回路のインピーダンスの変化量が小さくなることから、金属物体の検知精度の要求に応じて適宜設定すればよい。
【０１４３】
・上記第１の実施形態では、第１〜第４の共振回路Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４を、交流電源７２の出力電圧の周波数ｆｖにおけるインピーダンスが互いに同一となるように構成したがこれに限らず、相違するように構成してもよい。この場合、第１〜第４の共振回路Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４のそれぞれにおいて、共振周波数ｆｄ及び交流電源７２の出力電圧の周波数ｆｖを互いに同一とするために、共振回路毎に検知コイル及びコンデンサの仕様を相違させることとなる。
【０１４４】
・上記第１の実施形態において、第１の共振回路Ｒｅｓ１及び第２の共振回路Ｒｅｓ２の接続点の電位を検出する第１の電圧センサと、第３の共振回路Ｒｅｓ３及び第４の共振回路Ｒｅｓ４の接続点の電位を検出する第２の電圧センサとを備え、これら電圧センサによる検出値同士の差に基づく金属物体検知処理を行ってもよい。
【０１４５】
・共振回路の共振周波数ｆｄを、非接触給電が行われる場合に１次側コイル２２に対して印加される電圧の周波数よりも低い周波数に設定してもよい。具体的には、上記共振周波数ｆｄを、上記電圧の周波数の半分以下に設定することが望ましい。この場合であっても、主磁束が検知コイルを通過することで検知コイルに電流が流れることを抑制できる。
【０１４６】
・上記第１の実施形態では、検知コイル及びコンデンサから構成される直列共振回路の直列接続体が２つ並列接続された回路を金属物体検知装置に備えたがこれに限らず、３つ以上並列接続された回路を備えてもよい。この場合、これら並列接続された回路を構成する上記直列接続体のうち任意に選択された１つを「第１の直列接続体」とし、残余のうち任意に選択された１つを「第２の直列接続体」とする。そして、第１の直列接続体を構成する一対の共振回路の直列接続体の接続点の電位と、第２の直列接続体を構成する一対の共振回路の直列接続体の接続点の電位との差に基づき金属物体検知処理を行えばよい。
【０１４７】
・「フィルタ手段」としては、バンドパスフィルタに限らず、ハイパスフィルタであってもよい。
【０１４８】
・主磁束が検知コイルを通過する場合、所定方向に誘導電流が流れる部分と上記所定方向とは逆方向に誘導電流が流れる部分とを備える「検知コイル」としては、上記第３の実施形態で説明したものに限らない。こうしたコイルとしては、例えば、図２４に示すものであってもよい。詳しくは、検知コイル７６は、互いに平行でかつ離間した第１の軸線Ｐ１及び第２の軸線Ｐ２のうち第１の軸線Ｐ１を中心として規定方向に巻かれた第１の巻線部７６ａと、第２の軸線Ｐ２を中心として第１の巻線部７６ａとは逆方向に巻かれた第２の巻線部７６ｂとの直列接続体である。ここで、第１の巻線部７６ａ及び第２の巻線部７６ｂは、第１の軸線Ｐ１及び第２の軸線Ｐ２と直交する単一の平面上（１次側コア２１の板面と平行な平面上）に形成されている。すなわち、検知コイル７６は、第１の巻線部７６ａ及び第２の巻線部７６ｂの直列接続体の両端を巻き始め及び巻き終わりとする平面コイルである。こうした形状であっても、主磁束が検知コイルを通過することで検知コイルに電流が流れることを抑制できる。
【０１４９】
なお、図２４では、検知コイル７６を構成する第１の巻線部７６ａ及び第２の巻線部７６ｂのそれぞれを、第１の軸線Ｐ１及び第２の軸線Ｐ２方向からこれら巻線部７６ａ，７６ｂを見た場合にこれら巻線部７６ａ，７６ｂのそれぞれが渦巻き状に形成される検知コイル７６を示している。
【０１５０】
・金属物体の検知領域を広げるべく、金属物体検知装置に第１の直列接続体及び第２の直列接続体を複数組備えてもよい。
【０１５１】
・上記第９の実施形態において、システムが有する共振周波数としては、複数であれば３つに限らない。この場合であっても、交流電源８２の出力電圧の周波数をシステムの共振周波数のそれぞれとした場合における出力電圧Ｖｏｕｔのそれぞれに基づき、金属物体検知処理を行うことができる。
【０１５２】
・上記第１０の実施形態において、第１〜第６の共振回路ＲｅｓＡ〜ＲｅｓＦ及び負荷側共振回路ＲｅｓＯのうち一部であってかつ２つ以上にスイッチを備えてもよい。この場合であっても、複数のスイッチの操作状態によってシステムを構成する複数の共振回路間の磁気結合状態が変化し、システムの有する共振周波数が変化し得る。このため、複数のスイッチの操作状態を複数通りのそれぞれに変更した場合における出力電圧Ｖｏｕｔのそれぞれに基づき、金属物体検知処理を行うことができる。
【０１５３】
・本発明が適用される車両としては、電気自動車等に限らず、例えば工場内の自動搬送車であってもよい。
【符号の説明】
【０１５４】
２２…１次側コイル、４２…２次側コイル、７０ａ〜７０ｄ…第１〜第４の検知コイル、７１ａ〜７１ｄ…第１〜第４のコンデンサ、７２…交流電源、７４…判断部、Ｒｅｓ１〜Ｒｅｓ４…第１〜第４の共振回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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