(57)【要約】【課題】無接点充電に際してより正確な異物検出を可能とする。【解決手段】無接点充電装置は、充電台上に載置された電池内蔵機器２に内蔵される受電コイル４と電磁結合可能な充電台に内蔵された送電コイル３と、送電コイル３の近傍に配置されて温度を検出するための第一温度検出手段３０と、第一温度検出手段３０により所定の時間間隔で検出された温度情報の時間変化に基づいて、充電台に異物ＦＯが載置されているかどうかを判定する異物検出手段１２を備える。上記構成により、単なる温度の検出でなく、温度上昇の勾配に基づくことで、送電コイル３の正常動作時の発熱と、異物ＦＯ挿入時の発熱とを区別できるので、特に高出力の無接点充電装置においても正確な異物検出が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電台上に載置された電池内蔵機器に内蔵される受電コイルと電磁結合可能な充電台に内蔵された送電コイルと、前記送電コイルの近傍に配置されて温度を検出するための第一温度検出手段とを備える無接点充電装置であって、さらに、前記第一温度検出手段により所定の時間間隔で検出された温度情報の時間変化に基づいて、充電台に異物が載置されているかどうかを判定する異物検出手段を備えることを特徴とする無接点充電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無接点充電装置であって、
前記第一温度検出手段が、前記送電コイルの温度を検出することを特徴とする無接点充電装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の無接点充電装置であって、
前記第一温度検出手段が、異物の温度を検出することを特徴とする無接点充電装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一に記載の無接点充電装置であって、
前記異物検出手段が、前記第一温度検出手段によって検出された温度情報の時間変化に関する閾値と、該時間変化の演算に用いた検出時間間隔との組み合わせで構成されたパラメータを複数有しており、
前記複数のパラメータの内、何れかのパラメータの条件に合致したことをもって異物検出を行うことを特徴とする無接点充電装置。
【請求項５】
請求項４に記載の無接点充電装置であって、
前記複数のパラメータが、閾値を同じに設定しつつ、検出時間間隔を異ならせた複数のパラメータの組を含むことを特徴とする無接点充電装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の無接点充電装置であって、
検出時間間隔が、３０秒以上であることを特徴とする無接点充電装置。
【請求項７】
請求項４から６のいずれか一に記載の無接点充電装置であって、さらに、
前記第一温度検出手段と接続され、該第一温度検出手段で検出された温度に関する情報を第一遅延時間だけ遅延させる第一遅延回路と、
該第一遅延時間よりも長い第二遅延時間だけ遅延させる第二遅延回路
を備えており、
前記異物検出手段は、前記第一遅延回路で遅延された温度情報に基づいて得られた第一時間変化を第一閾値と比較し、また前記第二遅延回路で遅延された温度情報に基づいて得られた第二時間変化を第二閾値と比較してなることを特徴とする無接点充電装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一に記載の無接点充電装置であって、さらに、
周囲の環境温度を測定する第二温度検出手段を備えており、
前記異物検出手段は、前記第一温度検出手段で検出される前記送電コイルの温度と、前記第二温度検出手段で検出される環境温度との差が、所定の範囲内となったことを検出して、充電を開始するよう構成してなることを特徴とする無接点充電装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一に記載の無接点充電装置であって、
前記第一温度検出手段が、前記送電コイルの最内周の内側に配置されてなることを特徴とする無接点充電装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一に記載の無接点充電装置であって、
前記送電コイルを、移動可能としてなることを特徴とする無接点充電装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一に記載の無接点充電装置であって、
前記第一温度検出手段が、ＮＴＣサーミスタであることを特徴とする無接点充電装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一に記載の無接点充電装置であって、さらに、
前記充電台の上面に、絶縁性の熱伝導シートを被覆してなることを特徴とする無接点充電装置。
【請求項１３】
充電台上に載置された電池内蔵機器に内蔵される受電コイルと電磁結合可能な充電台に内蔵された送電コイルと、送電コイルの最内周の内側部分に配置された第一温度検出手段とを備える無接点充電装置を用いた無接点充電方法であって、
前記送電コイルから受電コイルに向かって送電を行う工程と、
前記送電コイルの温度を、第一温度検出手段で測定する工程と、
前記異物検出手段が、前記第一温度検出手段により所定の時間間隔で検出された温度情報の時間変化に基づいて、充電台に異物が載置されているかどうかを判定する工程と、
を含むことを特徴とする無接点充電方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の無接点充電方法であって、
電流制御手段は、前記異物検出手段によって温度上昇が早い異物が存在しないことを確認できるまで、充電電流を、所定値よりも低い制限電流で充電し、所定時間経過後に、所定の充電電流での充電を行うよう構成してなることを特徴とする無接点充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無接点で電池内蔵機器や電池パックの充電を行う充電装置及びその充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
送電コイルを内蔵する充電台に、受電コイルを内蔵する電池内蔵機器をセットして、送電コイルから受電コイルに電力搬送して、電池内蔵機器の電池を充電する無接点充電方法は開発されている（特許文献１参照）。
【０００３】
この無接点充電方法は、充電台の送電コイルと、電池内蔵機器の受電コイルとを電磁結合するように、電池内蔵機器を充電台にセットして、送電コイルから受電コイルに電力搬送して、受電コイルに誘導される電力で電池内蔵機器の内蔵電池を充電する。この充電方法は、コネクタを介して電池内蔵機器を充電台に接続する必要がなく、無接点方式で内蔵電池を便利に充電できる。
【０００４】
この充電方法では、図３９の模式図に示すように、クリップなどの金属製の異物ＦＯ（Foreign Object）が送電コイル４１０３と受電コイル４１０４の間に挿入されると、金属異物に誘導電流が流れてジュール熱で発熱する弊害がある。また、金属異物に誘導電流が流れて無駄に電力を消費するので、受電コイル４１０４で得られる電力が低減して充電台から効率よく電池を充電できなくなる欠点もある。この欠点を解消するために、特許文献１の充電台は、上面に縦横に並べて多数の温度センサを配置している。温度センサは、充電台に載せられた金属異物が発熱するのを検出する。この充電台は、上に金属製の金属異物を載せる状態で、送電コイルに交流電力を供給すると、金属異物に誘導電流が流れて発熱するので、この金属異物の発熱を、近くに配置している温度センサで検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１７５６２号公報
【特許文献２】特開２００８−１７２８７４号公報
【特許文献３】特開２００９−２７３２６０号公報
【特許文献４】特開２００９−２７７６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、異物の形状や材質などによって温度上昇は変化するため、単なる温度検出のみでは必ずしも異物を正確に検出できないことがあるという問題があった。特に近年は電池内蔵機器の高性能化、動作時間の長時間化のために、内蔵される二次電池の容量も大容量化する傾向にある。その一方で、充電時間の一層の短縮も求められており、結果として充電電流の高出力化が望まれている。しかし、この場合は送電コイルに通電される送電電流も大きくなるため、送電コイル自体のジュール熱による発熱量も大きくなる。このため、異物のみならず送電コイルの発熱も生じ、単なる発熱の検出のみでは、異物に起因するものか、あるいは送電電流の増大によるものなのかを判別することが困難となる。
【０００７】
本発明は、従来のこのような問題点を解決することを目的になされたものである。本発明の主な目的は、無接点充電に際してより正確な異物検出を可能とした無接点充電装置及び無接点充電方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
本発明に係る一の無接点充電装置によれば、充電台上に載置された電池内蔵機器に内蔵される受電コイルと電磁結合可能な充電台に内蔵された送電コイルと、前記送電コイルの近傍に配置されて温度を検出するための第一温度検出手段とを備える無接点充電装置であって、さらに、前記第一温度検出手段により所定の時間間隔で検出された温度情報の時間変化に基づいて、充電台に異物が載置されているかどうかを判定する異物検出手段を備えることができる。上記構成により、単なる温度の検出でなく、温度上昇の勾配に基づくことで、送電コイルの正常動作時の発熱と、異物挿入時の発熱とを区別できるので、特に高出力の無接点充電装置においても正確な異物検出が可能となる。
【０００９】
また、本発明の他の無接点充電装置によれば、前記第一温度検出手段で、前記送電コイルの温度を検出することができる。
【００１０】
さらに、本発明の他の無接点充電装置によれば、前記第一温度検出手段で、異物の温度を検出することができる。
【００１１】
さらにまた、本発明の他の無接点充電装置によれば、前記異物検出手段が、前記第一温度検出手段によって検出された温度情報の時間変化に関する閾値と、該時間変化の演算に用いた検出時間間隔との組み合わせで構成されたパラメータを複数有しており、前記複数のパラメータの内、何れかのパラメータの条件に合致したことをもって異物検出を行うことができる。上記構成により、様々な異物を的確に検出できる。例えば温度上昇が早い異物は早期に検出でき、一方温度上昇の遅い異物については時間をかけて判定できるため、異なる種類の異物であっても精度よく検出できる。
【００１２】
さらにまた、本発明の他の無接点充電装置によれば、前記複数のパラメータが、閾値を同じに設定しつつ、検出時間間隔を異ならせた複数のパラメータの組を含むことができる。
【００１３】
さらにまた、本発明の他の無接点充電装置によれば、検出時間間隔を３０秒以上に設定することができる。上記構成により、異物のある場合とない場合との差を明確にでき、正確な異物検出が期待できる。
【００１４】
さらにまた、本発明の他の無接点充電装置によれば、さらに前記第一温度検出手段と接続され、該第一温度検出手段で検出された温度に関する情報を第一遅延時間だけ遅延させる第一遅延回路と、該第一遅延時間よりも長い第二遅延時間だけ遅延させる第二遅延回路を備えており、前記異物検出手段は、前記第一遅延回路で遅延された温度情報に基づいて得られた第一時間変化を第一閾値と比較し、また前記第二遅延回路で遅延された温度情報に基づいて得られた第二時間変化を第二閾値と比較することができる。
【００１５】
さらにまた、本発明の他の無接点充電装置によれば、さらに、周囲の環境温度を測定する第二温度検出手段を備えており、前記異物検出手段は、前記第一温度検出手段で検出される前記送電コイルの温度と、前記第二温度検出手段で検出される環境温度との差が、所定の範囲内となったことを検出して、充電を開始するよう構成できる。
【００１６】
さらにまた、本発明の他の無接点充電装置によれば、前記第一温度検出手段を、前記送電コイルの最内周の内側に配置することができる。上記構成により、周囲温度に左右されることなく、送電コイルの温度を正確に検出できる。
【００１７】
さらにまた、本発明の他の無接点充電装置によれば、前記送電コイルを、移動可能とすることができる。上記構成により、一の第一温度検出手段でもって異なる位置の温度検出を行える。
【００１８】
さらにまた、本発明の他の無接点充電装置によれば、前記第一温度検出手段を、ＮＴＣサーミスタで構成できる。上記構成により、精度よく温度を検出できる。
【００１９】
さらにまた、本発明の他の無接点充電装置によれば、さらに、前記充電台の上面に、絶縁性の熱伝導シートを被覆することができる。上記構成により、熱伝導シートを通じて放熱が促進されるので、異物挿入による温度上昇を抑制することができる。
【００２０】
また、本発明の無接点充電方法によれば、充電台上に載置された電池内蔵機器に内蔵される受電コイルと電磁結合可能な充電台に内蔵された送電コイルと、送電コイルの最内周の内側部分に配置された第一温度検出手段とを備える無接点充電装置を用いた無接点充電方法であって、前記送電コイルから受電コイルに向かって送電を行う工程と、前記送電コイルの温度を、第一温度検出手段で測定する工程と、前記異物検出手段が、前記第一温度検出手段により所定の時間間隔で検出された温度情報の時間変化に基づいて、充電台に異物が載置されているかどうかを判定する工程とを含むことができる。上記構成により、単なる温度の検出でなく、温度上昇の勾配に基づくことで、送電コイルの正常動作時の発熱と、異物挿入時の発熱とを区別できるので、特に高出力の無接点充電装置においても正確な異物検出が可能となる。
【００２１】
さらに、本発明の他の無接点充電方法によれば、電流制御手段としては、前記異物検出手段によって温度上昇が早い異物が存在しないことを確認できるまで、充電電流を、所定値よりも低い制限電流で充電し、所定時間経過後に、所定の充電電流での充電を行うよう構成できる。上記構成により、当初から通常の充電電流で充電した場合に、温度上昇が早い異物が存在することによる急激な温度上昇が生じる事態を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無接点充電装置に電池内蔵機器を載置した状態を示すブロック図である。
【図２】図１の状態で無接点充電装置と電池内蔵機器との間に異物が介在される状態を示すブロック図である。
【図３】送電コイルの移動機構の一例を示す模式図である。
【図４】受電コイルを内蔵した携帯電話を、送電コイルを移動式とした充電台に載置する様子を示す斜視図である。
【図５】異物検出手段を構成する異物検出回路の一例を示すブロック図である。
【図６】第一温度検出手段で検出した送電コイルの温度が、異物の有無によって変化する様子を示すグラフである。
【図７】図６の例における異物の温度変化を示すグラフである。
【図８】温度変化の変化時間依存性を測定した結果を示すグラフである。
【図９】６つのサーミスタに対し、閾値１．２６℃で異物の誤検出が生じないことを確認したグラフである。
【図１０】送電コイルと受電コイルを０ｍｍ〜３ｍｍ離間させた状態で、閾値１．２６℃にて異物の誤検出が生じないことを確認したグラフである。
【図１１】図６において、縦軸を温度変化に代えてサーミスタで得られた電圧値をマイコンで処理するためにＡＤ変換したデジタル値で表したグラフである。
【図１２】送電コイルの中心に異物を配置して時間毎の温度変化と温度を測定した結果を示すグラフである。
【図１３】送電コイルと離間させて異物を配置して時間毎の温度変化と温度を測定した結果を示すグラフである。
【図１４】図１２、図１３において充電が停止された温度を示す表である。
【図１５】送電コイルを固定式とした充電台に電池パックを載置する様子を示すブロック図である。
【図１６】送電コイルと受電コイルの間に異物が存在する状態を示す模式断面図である。
【図１７】第一温度検出手段を送電コイルの中心に配置した例を示す模式平面図である。
【図１８】第二サーミスタをステージに設けた様子を示す模式平面図である。
【図１９】異物検出回路が異物の有無を検出する動作の流れを示すフローチャートである。
【図２０】実施の形態２に係る異物判定を行う動作を示すフローチャートである。
【図２１】変形例に係る異物判定を行う動作を示すフローチャートである。
【図２２】サーミスタから離れた位置に金属製の異物が置かれた状態を示す模式断面図である。
【図２３】実施の形態３に係る無接点充電装置に異物が載置された状態を示す模式図である。
【図２４】実施の形態３に係る無接点充電装置に電池内蔵機器を載置した状態を示す断面図である。
【図２５】熱伝導シートの有無による時間に対するサーミスタで検出した送電コイルの温度変化と、異物の温度を示すグラフである。
【図２６】周囲温度が０．５℃／ｍｉｎ上昇した場合の第一温度検出手段の時間変化量を示すグラフである。
【図２７】周囲温度が０．５℃／ｍｉｎ低下した場合の第一温度検出手段の時間変化量を示すグラフである。
【図２８】周囲温度で補正した場合の第一温度検出手段の時間変化量を示すグラフである。
【図２９】実施の形態４に係る異物検出手段を構成する異物検出回路の一例を示すブロック図である。
【図３０】第二温度検出手段の配置例を示す平面図である。
【図３１】第二温度検出手段の他の配置例を示す平面図である。
【図３２】送電コイルの温度と異物温度の時間変化を、周囲温度と送電コイル温度との温度差を変えて測定した結果を示すグラフである。
【図３３】周囲温度の変化を考慮して異物検出しながら充電を行う動作を示すフローチャートである。
【図３４】実施の形態６に係る無接点充電装置を示すブロック図である。
【図３５】異物を配置させた状態で温度変化と異物温度の時間変化を測定した結果を示すグラフである。
【図３６】実施の形態７に係る、温度変化と充電効率に基づく異物検出を行う手順を示すフローチャートである。
【図３７】実施の形態８に係る、複数閾値の温度変化と充電効率に基づく異物検出を行う手順を示すフローチャートである。
【図３８】実施の形態９及び比較例に係る温度変化と異物温度の時間変化を示すグラフである。
【図３９】送電コイルと受電コイルの間に異物が存在する場合を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための無接点充電装置及び無接点充電方法を例示するものであって、本発明は無接点充電装置及び無接点充電方法を以下のものに特定しない。なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
（実施の形態１）
【００２４】
図１〜図２に、本発明の実施の形態１に係る無接点充電装置として、無接点充電台１で電池内蔵機器２を充電する様子を示す。これらの図において、図１は実施の形態１に係る無接点充電装置に電池内蔵機器２を載置した状態を示すブロック図、図２は図１の状態で無接点充電装置と電池内蔵機器２との間に異物が介在される状態を示すブロック図を、それぞれ示している。これらの図に示す無接点充電台１は、充電台１の上に電池内蔵機器２を載せて、電池内蔵機器２の電池６を充電する状態を示している。
【００２５】
無接点充電台１は、ケースの上面に、電池内蔵機器２を載せる上面プレート７を設けて、この上面プレート７の内側に送電コイル３を配置している。送電コイル３は、交流電源８を接続して、交流電源８をコントロール回路９で制御している。コントロール回路９は、電池内蔵機器２の伝送回路１０から伝送される検出信号を受信回路１１で検出して、検出する検出信号で、送電コイル３に供給する電力をコントロールしながら、電池内蔵機器２に電力搬送する。
【００２６】
一方電池内蔵機器２は、電池６と、受電コイル４と、この受電コイル４に誘導される交流を直流に変換して電池を充電すると共に、電池の満充電を検出する充電制御回路１５と、電池内蔵機器２が無接点充電台１にセットされて、送電コイル３のインダクタンスを増加させる変化量（ΔＨ）を閾値として記憶して、この閾値を無接点充電台１に伝送する伝送回路１０とを備える。電池内蔵機器２は、充電される電池を電池パックとして、脱着自在に内蔵することもできる。
【００２７】
この例では、携帯電話又は携帯電話用の電池パックを、無接点充電台で充電する例を説明するが、本発明の無接点充電装置は携帯電話やその電池パックに限定されるものでなく、他の電池内蔵機器にも適宜利用可能であることはいうまでもない。
【００２８】
無接点充電台１は、検出コイルＫのインダクタンスの変化量（ΔＨ）を検出して、検出するインダクタンスの変化量（ΔＨ）から、無接点充電台１に、電池内蔵機器２の近傍に金属異物５がセットされたかどうかを判定する異物検出回路１２を備えている。図１の無接点充電台１は、送電コイル３を検出コイルＫに併用して、上面プレート７に、電池内蔵機器２の近傍に金属異物５がセットされたことを判定する。ただ、本発明の無接点充電方法は、図２に示すように、送電コイル３を検出コイルＫに併用することなく、異物検出専用の金属探知用コイル１４を設けて、電池内蔵機器２の近傍に金属異物がセットされたことを検出することもできる。
【００２９】
無接点充電台１は、送電コイル３を受電コイル４に電磁結合して、送電コイル３から受電コイル４に電力搬送する。電池内蔵機器２を上面プレート７の自由な位置にセットして、電池６を充電する無接点充電台１は、図３〜図４に示すように送電コイル３を受電コイル４に接近するように移動させる機構を内蔵することもできる。この無接点充電台１は、送電コイル３をケースの上面プレート７の下に配設して、上面プレート７に沿って移動させて受電コイル４に接近させる。ただし、充電台は、必ずしも送電コイルを受電コイルに接近させるように送電コイルを移動させる機構を内蔵する必要はなく、電池内蔵機器を充電台の定位置に配置して、送電コイルを受電コイルに接近する構造とすることもできる。
【００３０】
送電コイル３は、上面プレート７と平行な面で渦巻き状に巻いてなる平面コイルで、上面プレート７の上方に交流磁束を放射する。この送電コイル３は、上面プレート７に略直交する交流磁束を上面プレート７の上方に放射する。送電コイル３は、交流電源８から交流電力が供給されて、上面プレート７の上方に交流磁束を放射する。送電コイル３は、受電コイル４の外径にほぼ等しくして、受電コイル４に効率よく電力搬送する。
【００３１】
交流電源８は、例えば２０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高周波電力を送電コイル３に供給する。送電コイル３を受電コイル４に接近するように移動させる無接点充電台１は、交流電源８を、可撓性のリード線を介して送電コイル３に接続している。交流電源８は、発振回路と、この発振回路から出力される交流を電力増幅するパワーアンプとを備える。
【００３２】
無接点充電台１は、送電コイル３を受電コイル４に接近させる状態であって、金属異物５がセットされない状態で、交流電源８から送電コイル３に交流電力を供給して電力搬送し、受電コイル４の近傍に金属異物５がセットされる状態では、電力搬送しない。送電コイル３の交流電力は、受電コイル４に電力搬送されて、電池６を充電する。無接点充電台１は、電池６が満充電されると、電池内蔵機器２から伝送される満充電信号で送電コイル３への電力供給を停止して、電池６の充電を停止する。
（異物検出回路１２）
【００３３】
さらに充電台は、その上面に設けられた、充電を行うための充電面に異物が載置されたかどうかを検出するための異物検出手段として、異物検出回路１２を備えている。このような異物検出回路１２の構成例を図５に示す。この図に示す異物検出回路１２は、送電コイル３と、この送電コイル３の近傍に配置されて温度を検出する第一温度検出手段３０と接続されている。また異物検出回路１２は、第一Ａ／Ｄ変換器と、遅延回路と、制御部を備えている。この異物検出回路１２は、第一温度検出手段３０で送電コイル３や異物の温度を測定し、その温度上昇の程度に基づいて異物の有無を判定する。異物の有無の判定には、例えば温度の絶対値や、送電コイルから受電コイルに送出される電力の効率に基づいて行うこともできる。しかしながらこの方法では、定格出力が５Ｗといった比較的低電力においては有効であるものの、１０Ｗ以上といった高い電力になると、送電コイルに通電される送電電流も大きくなることから送電コイルの発熱量も大きくなって、異物のない正常時においてもそれなりの発熱を伴うこととなって、温度の絶対値のみでは発熱の原因を区別し難くなる。また、送電電流が大きくなるため５Ｗと同じ基準での効率判定では、異物の急激かつ大きな温度上昇を引き起こすことが考えられる。
【００３４】
一方、異物が存在する場合は、温度の絶対値が変化するのみならず、一定時間における温度上昇の割合も変化する。そこで、この温度上昇の勾配（以下「温度変化」と記す。）を調べることで、異物の有無判定を行う。この方法であれば、高出力で正常時において温度の絶対値が高い場合でも、異物の有無をより正確に検出できるようになる。
（閾値）
【００３５】
ここで第一温度検出手段で検出した送電コイルの温度変化及び異物温度の充電開始時からの時間変化を図６及び図７に、それぞれ示す。この例では、異物として１５ｍｍ角のアルミニウム片を使用し、これを送電コイルの中心から一定距離離れた位置（０ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ）に置いて、送電を開始させて充電を行った場合に、送電コイルの中心に配置したサーミスタで測定された温度変化を測定した。また温度変化は、変化時間Δｔ秒とした場合の、ある時間ｔ0でＴ0℃、Δｔ秒経過後の時間ｔ1＝ｔ0＋Δｔにおける温度をＴ1＝Ｔ0＋ΔＴとすると、温度変化Δｔは（Ｔ1−Ｔ0）／（ｔ1−ｔ0）＝ΔＴ／Δｔで表される。図６に示すように、異物がない、又は異物の設置位置が送電コイル中心から遠い程、温度変化の絶対値は低く、また時間変化も小さい。一方、異物が送電コイルの中心に近い位置に置かれると、温度変化の絶対値が高く、また時間変化も大きくなることが判る。このように、異物の置かれる位置によって温度の絶対値が異なること、及び温度変化に基づいて異物の判定を行うことが有効であることが判る。図６の例からは、異物の有無判定を行う閾値として、１℃前後を設定することで、異物の有無判定が可能であることが示唆された。この例では、閾値として１．２６℃を設定した。
【００３６】
なお、閾値を一度超えると直ちに異物有りと判定する方法に限らず、一定の回数以上閾値を超えた場合に異物有りと判定するよう構成することもできる。これにより、ノイズ等の外乱で誤検出される事態を回避できる。この例では、累積して５回以上閾値を超えた場合に、異物検出回路１２が異物を検出したと判定するようにしている。
（検出時間間隔）
【００３７】
一方、温度変化の変化時間依存性を測定した結果を図８に示す。ここでは図６と同様、異物として１５ｍｍ角のアルミニウム片を使用し、これを送電コイルの中心から１５ｍｍ離れた位置に置いて充電した場合の充電開始から６分間の送電コイルの温度変化の変化時間依存性を測定した。図において異物がある場合を実線で、ない場合を破線で、それぞれ示している。また図中の実線は温度変化の最大値・最小値を、◇及び△は平均値をそれぞれ示す。この図に示すように、変化時間、すなわちサーミスタで温度を検出する時間間隔が長い程、変化量は大きくなる。また、３０秒以下では異物の有り無しで温度変化が部分的に重複しており、誤検出が生じる。このため、最低でも３０秒以上は検出時間間隔を確保する必要がある。好ましくは、異物の有無により温度変化の取り得る範囲が十分に離れた６０秒の検出時間間隔でもって判定することが、異物検出の精度を高める点で好ましいといえる。
【００３８】
また、異物の有無判定を行う閾値の設定は、上述した検出時間間隔以外にも、第一温度検出手段を構成するサーミスタの個体差や、充電台における送電コイルと受電コイルとの距離等にも依存する。特に、充電対象物が保護カバーで被覆されている場合や充電台を後述する熱伝導シート２０で被覆する場合は、高さ方向（Ｚ方向）に送電コイルと受電コイルの距離が離間する。そこで、これらのばらつきを考慮しつつ、異物の誤検出を生じない適切な閾値を設定する。本願発明者が行った試験によれば、閾値として上記で設定した１．２６℃を設定することで、無作為に抽出した複数のサンプルにおいて、異物を検出できることと、異物の無い状態を誤って異物有りと誤検出しないことを確認した（図９）。また充電台の高さ方向に０ｍｍ〜３ｍｍの範囲で１ｍｍずつ、送電コイルと受電コイルの間隔を変化させて同様の実験を行い、異物検出が可能であることと、異物の無い状態を誤って異物有りと誤検出しないことを確認した（図１０）。
【００３９】
なお、温度変化の測定においては、必ずしも温度に換算する必要は無く、温度を表す情報を利用できる。例えば第一温度検出手段としてサーミスタを使用する場合は、サーミスタから得られた電圧値をＡ／Ｄ変換したデジタル値を、そのまま閾値の演算に用いてもよい。例えば、図６において、縦軸を温度変化に代えてデジタル値で表したグラフを、図１１に示す。この場合は、閾値として温度の時間変化を示す１．２６℃に代えて、デジタル値の１０を設定することで、上記と同様の結果が得られる。
（複数の閾値）
【００４０】
さらに閾値と検出時間間隔の組み合わせからなるパラメータは、複数設定することもできる。特に、異物の置かれた位置や異物の大きさ、材質等によっても、異物の温度上昇の程度は異なる。異物の置かれた位置を変化させた場合の温度上昇を測定した結果を図１２及び図１３に示す。これらの図においては、異物として上述した１５ｍｍ角のアルミニウム片を使用し、これを図１２においては送電コイルの中心に、図１３においては送電コイルの中心から１５ｍｍ離れた位置に配置して、検出時間間隔を２０秒から１０秒刻みで６０秒まで変化させて、サーミスタで検出された温度変化と、温度の絶対値（異物温度）をそれぞれ測定している。また異物検出回路１２が異物を検出して送電を停止したときの温度を、図１４に示す。これらの図に示すように、異物の設置位置や検出時間間隔により温度変化は異なる。１５ｍｍの位置に設置した場合は検出時間間隔を５０秒以上にしないと異物検出出来ないことが判る。
【００４１】
その一方、０ｍｍの位置に設置した場合は検出時間間隔を３０秒に設定した例が、最も低い温度（６４．３℃）で充電が停止されている。検出時間間隔を６０秒とした場合に比べ、約１１％の温度低減が図られている。これらのことから、パラメータとして、上述した閾値１．２６℃、検出時間間隔６０秒に加え、閾値１．２６℃、検出時間間隔３０秒でも、異物判定を行わせることで、温度上昇が遅い異物は時間をかけて確実に検出し、一方温度上昇が早い異物はより短時間で検出することが可能となり、信頼性を高めることができる。また、このような検出時間間隔の変更は、サンプリング周期の変更のみで足り、ハードウェア的な変更や追加を要さず、容易に実装できる利点が得られる。
【００４２】
また、このように複数のパラメータを設定して、何れかのパラメータすなわち条件に合致すれば異物と検出するようにすれば、複数の異なる異物や位置、材質等の異なる条件に応じて、適切な条件を設定できるので、異物の検出精度を向上できる。また、この例では、閾値を一定値としながら検出時間間隔を異ならせたパラメータの組を設定したが、逆に検出時間間隔を一定値としながら閾値を異ならせたパラメータの組を設定したり、あるいは閾値と検出時間間隔の双方を異ならせたパラメータの組を設定することもできる。さらにパラメータの数も、２組とする他、３組以上設定することも可能である。
（遅延回路）
【００４３】
図５に戻って、無接点充電装置の構成を説明する。遅延回路は、温度変化を演算するために、現在の温度値よりも所定時間以前の温度値（遅延温度）を取得するために設けられる。ここでは、第一Ａ／Ｄ変換器の出力側に遅延回路を設けており、第一Ａ／Ｄ変換器から出力された温度情報を、所定時間経過保持して、制御回路に出力する。このような遅延回路を複数設けることで、複数の時間パラメータを設定できる（詳細は後述）。図５の例では、第一遅延回路から出力される出力は、第一時間だけ遅延される。また、第一遅延回路と並列接続された第二遅延回路の出力は、第一遅延時間よりも長い第二遅延時間だけ遅延されて出力される。
（制御部）
【００４４】
制御部は、第一Ａ／Ｄ変換器からの出力、すなわちリアルタイムの温度情報と、第一遅延回路からの出力、すなわち第一遅延時間経過後の温度情報を取得する。また第二遅延回路を設ける場合は、さらに第二遅延時間経過後の温度情報を取得する。これに基づいて、第一遅延時間（及び第二遅延時間）における第一温度変化（及び第二温度変化）を取得できる。さらに制御部は、この第一温度変化を、異物の有無を判定するための基準値として予め設定された第一閾値と比較する。第一温度変化が第一閾値よりも大きい場合は、温度変化が大きく異物があると判定し、小さい場合は異物無しと判定する。なお制御部が、異物があると判定した場合の処理としては、充電停止や、充電電流の低減といった所定の処理を行う。また制御部は、予め設定された第一閾値等の所定値を保持する不揮発性メモリを備える。
（コイル移動機構１６）
【００４５】
送電コイル３は、コイル移動機構１６で受電コイル４に接近するように移動される。送電コイルの移動機構の一例を、図３、図４に示す。この図に示すコイル移動機構１６は、送電コイル３を、上面プレート７に沿って、Ｘ軸方向とＹ軸方向に移動させて受電コイル４に接近させる。図のコイル移動機構１６は、位置検出制御器で制御されるサーボモータ１７でねじ棒１８を回転して、ねじ棒１８にねじ込んでいるナット材４１を移動して、送電コイル３を受電コイル４に接近させる。サーボモータ１７は、送電コイル３をＸ軸方向に移動させるＸ軸サーボモータ１７Ａと、Ｙ軸方向に移動させるＹ軸サーボモータ１７Ｂとを備える。ねじ棒１８は、送電コイル３をＸ軸方向に移動させる一対のＸ軸ねじ棒１８Ａと、送電コイル３をＹ軸方向に移動させるＹ軸ねじ棒１８Ｂとを備える。一対のＸ軸ねじ棒１８Ａは、互いに平行に配設されて、ベルト１９に駆動されてＸ軸サーボモータ１７Ａで一緒に回転される。ナット材４１は、各々のＸ軸ねじ棒１８Ａにねじ込んでいる一対のＸ軸ナット材と、Ｙ軸ねじ棒１８Ｂにねじ込んでいるＹ軸ナット材からなる。Ｙ軸ねじ棒１８Ｂは、その両端を一対のＸ軸ナット材に回転できるように連結している。送電コイル３はＹ軸ナット材に連結している。
【００４６】
さらに、図に示すコイル移動機構１６は、送電コイル３を水平な姿勢でＹ軸方向に移動させるために、Ｙ軸ねじ棒１８Ｂと平行にガイドロッド４２を配設している。ガイドロッド４２は、両端を一対のＸ軸ナット材に連結しており、一対のＸ軸ナット材と一緒に移動する。ガイドロッド４２は、送電コイル３に連結されるガイド部を貫通しており、送電コイル３をガイドロッド４２に沿ってＹ軸方向に移動できるようにしている。すなわち、送電コイル３は、互いに平行に配設されるＹ軸ねじ棒１８Ｂとガイドロッド４２に沿って移動するＹ軸ナット材とガイド部を介して、水平な姿勢でＹ軸方向に移動する。
【００４７】
このコイル移動機構１６は、Ｘ軸サーボモータ１７ＡがＸ軸ねじ棒１８Ａを回転させると、一対のＸ軸ナット材がＸ軸ねじ棒１８Ａに沿って移動して、Ｙ軸ねじ棒１８Ｂとガイドロッド４２をＸ軸方向に移動させる。Ｙ軸サーボモータ１７ＢがＹ軸ねじ棒１８Ｂを回転させると、Ｙ軸ナット材がＹ軸ねじ棒１８Ｂに沿って移動して、送電コイル３をＹ軸方向に移動させる。このとき、送電コイル３に連結されたガイド部は、ガイドロッド４２に沿って移動して、送電コイル３を水平な姿勢でＹ軸方向に移動させる。したがって、Ｘ軸サーボモータ１７ＡとＹ軸サーボモータ１７Ｂの回転を位置検出制御器で制御して、送電コイル３をＸ軸方向とＹ軸方向に移動できる。ただ本発明の充電台は、コイル移動機構を以上の構成に特定するものでなく、コイル移動機構には、送電コイルをＸ軸方向とＹ軸方向に移動できる全ての機構を利用できる。
【００４８】
以上の例では、充電面のＸＹ方向に沿って、上面プレート７の裏面側で送電コイル３を移動させている。ただ、本発明は送電コイルのＸＹ方向への移動に限定するものでなく、Ｘ方向のみ、Ｙ方向のみの移動機構としてもよい。また本発明は送電コイルを移動式とする例に限らず、固定式とすることもできる。この場合は、送電コイルの位置に電池内蔵機器の受電コイルを位置決めできるようなガイド機構を設けることが好ましい。例えば、図１５に示す例では、充電面の周囲にガイド壁１５０１を設け、この内部に電池内蔵機器２が収納されて位置決めされるように構成している。
（第一温度検出手段３０）
【００４９】
図５に示す第一温度検出手段３０は、送電コイル３の温度を検出し、第一Ａ／Ｄ変換器２１でデジタル値にＡ／Ｄ変換した後、制御部２４に送出する。制御部２４は、送電コイル３の温度変化及び温度上昇に基づいて、異物の有無を判定する。図１６に示すように金属物などの異物ＦＯが、無接点充電台の送電コイル３と電池内蔵機器の受電コイル４との間に介在される場合、これを検知して、必要に応じて充電を中断したり、ユーザに対して警告メッセージを発するなどして異物の存在を告知し、除去するように促すことができる。第一温度検出手段３０は、例えばＮＴＣサーミスタが好適に利用できる。また、これに代えてＰＴＣサーミスタや熱電対など、既知の温度検出が可能なセンサを適宜利用できる。この例ではＮＴＣサーミスタを利用している。ＮＴＣサーミスタはＰＴＣサーミスタよりも精度が高く、好ましい。
【００５０】
第一温度検出手段３０は、好ましくは送電コイル３の最内周の内側に配置する。図１７に、このような第一温度検出手段３０としてサーミスタを、送電コイル３の中心部分、すなわち芯の部分に配置した例を示す。これによって、送電コイルのデッドスペースを有効利用できると共に、環境温度と隔離された送電コイルの温度を正確に検出できる。また、送電コイルを移動式としても、送電コイルと共にサーミスタも移動されるため、一のサーミスタでもって送電コイルの温度を確実に検出できる。また、異物の置かれた位置によっては、異物の温度検出にも兼用できる。特に、異物はどの位置に載置されるか特定できないため、その温度を検出しようとすれば充電面の全面にサーミスタを配置する必要が生じ、回路が複雑化してコストも高騰する。これに対し送電コイルと共にサーミスタを移動させる方式であれば、異なる位置に異物が置かれた場合にも対応できる。特に、送電コイルから十分離れた位置に異物が置かれた場合は、渦電流損による発熱量も少なくなり、実用上問題ない場合も多い。いいかえると、送電コイルの近傍に設けられたサーミスタで、異物の温度が検知できないような位置に置かれている異物については、無視することも可能である。
（第二サーミスタ）
【００５１】
その一方で、送電コイルの中心に置かれた第一温度検出手段のみでは、異物の温度を検出し難くなるため、例えば送電コイルの外側に、異物温度検出用のサーミスタを配置してもよい。この場合でも、例えば図１８に示すように送電コイルを移動させるステージ上に第二温度検出手段４３２として第二サーミスタを配置することで、同様に送電コイルと共に第二サーミスタも移動させて、一の第二サーミスタでもって様々な位置に置かれた異物の温度検出に対応できる。
（異物検出のフローチャート）
【００５２】
次に、異物検出回路１２で異物の有無を検出しながら充電を行う動作の流れを、図１９のフローチャートに基づいて説明する。ここでは、異物の有無を判定するための基準値として、予め第一閾値を設定しておく。
【００５３】
まずステップＳ１９０１で、充電を開始するため、送電コイルから受電コイルへの送電を開始する。次にステップＳ１９０２で、一定時間経過後の温度上昇を測定する。ここでは、図５に示すサーミスタのＡ／Ｄ変換値と、第一遅延回路による第一時間経過後の値との第一差分値、すなわち現在から第一時間前の温度変化を演算する。
【００５４】
そしてステップＳ１９０３で、この第一差分値と第一閾値とを比較する。これによって、異物検出回路１２は異物の有無を判定する。すなわち、第一差分値が第一閾値よりも大きい場合は、異物が存在すると判定し、第一差分値が第一閾値よりも小さい場合は、異物がないと判定する。ここでは、ステップＳ１９０３において第一差分値が第一閾値よりも大きい場合は、ステップＳ１９０４に進み、充電を停止して終了する。一方、第一差分値が第一閾値よりも大きくない場合は、ステップＳ１９０２に戻り、上記の処理を繰り返す。このようにして、異物検出回路１２は、送電コイルの温度変化に基づいて異物の有無を判定できる。
（実施の形態２）
【００５５】
以上の方法では、送電コイルの温度変化に基づいて異物の有無を判定している。ただ、送電コイルの温度上昇は、異物を構成する材質の種別や、この異物の置かれた位置などによっても変化する。そこで、異物検出回路に異物の有無を検出する閾値を複数持たせることで、より正確な異物検出を図ることができる。このような例を図２０のフローチャートに基づいて説明する。
【００５６】
まずステップＳ２００１で、充電開始する。次にステップＳ２００２で、一定時間、ここでは第一時間経過後の温度上昇を測定する。ここでは、図５に示すサーミスタのＡ／Ｄ変換値と、第一遅延回路による第一時間経過後の値との第一差分値を演算する。さらにステップＳ２００３で、この第一差分値と第一閾値とを比較する。この結果、第一差分値が第一閾値よりも大きい場合は、異物が存在すると判定し、ステップＳ２００４に進み、充電停止して終了する。ここまでの動作は図２０と同様である。
【００５７】
次に、第一差分値が第一閾値よりも大きくない場合は、ステップＳ２００５に進み、第一時間よりも長い第二時間経過後の温度上昇を測定する。ここでは、図５に示すサーミスタのＡ／Ｄ変換値と、第二遅延回路による第二時間経過後の値との第二差分値を演算する。さらにステップＳ２００６に進み、この第二差分値と第二閾値とを比較する。この結果、第二差分値が第二閾値よりも大きい場合は、異物が存在すると判定し、ステップＳ２００７に進み、充電停止して終了する。一方、第二差分値が第二閾値よりも大きくない場合は、ステップＳ２００２に戻り、上記の処理を繰り返す。このようにして、異物検出回路は、第一閾値では検出できなかった異物も、第二閾値でもって検出することができるので、二段階の検出によって異物の検出精度を高めることができる。
【００５８】
また、以上の例では閾値を２つ設定する例を説明したが、３つ以上の閾値を設定することも可能であることはいうまでもない。
（変形例）
【００５９】
さらに以上の例では、異物の検出時に充電停止する場合を説明したが、この方法に限らず、送電電力を低下させて充電を継続させることもできる。これにより、電池内蔵機器の充電ができなくなる事態を回避し、異物があっても時間をかけて充電させることが可能となる。このような例を変形例として、図２１のフローチャートに基づき説明する。ここでは、ステップＳ２１０１で送電コイルから送電する電力を第一電力値に設定して、充電を開始する。次にステップＳ２１０２で、第一時間経過後の温度上昇を測定し、第一差分値を演算する。さらにステップＳ２１０３で、第一差分値と第一閾値とを比較し、大きい場合は異物が存在すると判定して、ステップＳ２１０４に進み、送電コイルの送電電力を一定量低減する。ここでは、第一電力値よりも低い第二電力値に切り替える。そしてステップＳ２１０２に戻って上記の動作を繰り返す。
【００６０】
一方、第一差分値が第一閾値よりも大きくない場合は、ステップＳ２１０５に進み、第二時間経過後の温度上昇を測定し、第二差分値を演算する。さらにステップＳ２１０６に進み、この第二差分値と第二閾値とを比較し、大きい場合は、異物が存在すると判定し、ステップＳ２１０７に進む。ここでは、ステップＳ２１０４と同様に送電電力を一定量低減させて送電を継続すると共に、ステップＳ２１０２に戻って上記の動作を繰り返す。なお、送電電力の低減量はステップＳ２１０４と同じ量に限られず、第二閾値に応じた異なる値とすることもできる。
【００６１】
一方、第二差分値が第二閾値よりも大きくない場合は、ステップＳ２１０２に戻り、上記の処理を繰り返す。このようにして、充電を停止することなく、電力量を低減させることで異物による温度上昇を抑制して、安全に充電を継続させることができる。
【００６２】
また、送電電力値の増減に代えて、送電電流や充電電流、充電電圧等を調整することも可能である。
（実施の形態３）
【００６３】
上述の通りサーミスタ等の第一温度検出手段により異物の存在を検出できる。しかしながら、異物の大きさや位置によっては、サーミスタで異物を検出した時点で例えば異物の温度が８０℃以上の高温となることがあり、好ましくない。そこで、図２３の模式断面図に示すように、送電コイルと受電コイルの聞に絶縁性の熱伝導シート２０を配置してもよい。このような例を実施の形態３として図２４に示す。
（熱伝導シート２０）
【００６４】
図２４に示す無接点充電台は、充電面の上面に熱伝導シート２０を配置している。これによって、図２３の模式断面図に示すように、熱伝導シート２０の全面を放熱面とでき、異物の温度上昇や急激な温度変化を抑制できる。このような熱伝導シート２０には、絶縁性を備えつつも熱伝導性に優れた樹脂等が利用できる。例えばポリカーボネート樹脂に熱伝導性フィラーを分散させたものや、シリコーン樹脂等が利用できる。また熱伝導シート２０は、熱伝導率を高めることが好ましく、例えば１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上とする。さらに熱伝導シート２０は、厚さを薄くすることが好ましい。これにより、充電面と、その上に載置された電池内蔵機器との間隔が広くなって充電効率が低下する事態を抑制できる。
【００６５】
ここで熱伝導シートの有無による時間に対する温度変化と、異物の温度を示すグラフを、図２５に示す。このグラフにおいて、細線は温度変化を示しており、左側の縦軸が対応する。また太線は異物の温度を示しており、右側の縦軸が対応する。図２５に示すように、熱伝導シート２０を配置することで、温度変化が小さく、また温度上昇の勾配も緩やかになり、さらに異物の温度上昇を抑制できることが確認された。加えて、熱伝導シート２０を使用することで、より低温での充電停止が可能となる。この例では、熱伝導シート２０がある場合は５８．１℃で充電が停止され、熱伝導シートがない場合の７２．１℃と比較して約２０％低減できた。
（実施の形態４）
【００６６】
以上の例では、第一温度検出手段で送電コイルや異物の温度を検出して、温度変化に基づいて異物検出を行っている。ただ、本発明はこれに加えて、周囲温度も検出することで、異物の有無や充電の適否等を判定する閾値を、周囲温度に応じて変化させることもできる。異物の有無を検出するために送電台に温度センサを設置して、異物の温度を測定する方法は知られているが（特許文献２〜４）、これらの技術では送電コイル近傍に設置された温度センサのみで温度を検知しているため、充電中に周辺温度が変化する場合や、連続充電によって温度センサの初期値が通常と異なる場合などでは、誤検知となったり検知不能となることがあった。本願発明者が行った試験によれば、周囲温度が０．５℃／ｍｉｎ上昇した場合、温度変化に基づく判定では異物を検出できないことがあった（図２６）。図２６においては、１５ｍｍ角のアルミニウム片を１５ｍｍの位置に設置した条件で、異物があるにもかかわらず閾値（１０）以下のため異物が無いと判定されてしまった。その一方で周囲温度が０．５℃／ｍｉｎ降下した場合は、逆に異物がない場合でも図２７に示すように閾値（１０）を超えて異物ありと誤検出してしまうことがあった。そこで、周囲温度を検出して、第一温度検出手段で検出された温度を補正することで、周囲温度に変化のない場合と同様の異物検出を可能とできる（図２８）。この例では、閾値を図６の例と変更することなく、正確な異物検出が可能となる。このようにして、周囲温度の変化によって異物を誤検知することを抑制できる。
（第二温度検出手段４３２）
【００６７】
周囲温度の検出機能を備えた例を実施の形態４として、図２９のブロック図に示す。図２９に示す無接点充電装置は、第一温度検出手段４３０や異物検出回路４１２、送電コイル４０３などを備える。また異物検出回路４１２は第一Ａ／Ｄ変換器４２１、第一遅延回路４２２、第二遅延回路４２３、制御部４２４等で構成される。これらの部材は図５と同様のものが利用でき、詳細説明を省略する。またこの無接点充電装置は、第二温度検出手段４３２を備えており、第二Ａ／Ｄ変換器４２５を介して制御部４２４と接続されている。
（第二温度検出手段４３２）
【００６８】
この構成においては、送電コイル等の温度に影響されずに、周囲温度を正確に測定することが望ましい。このため無接点充電台は、図２９に示すように、第一温度検出手段とは別に、周囲の温度を測定するための第二温度検出手段４３２を備える。第二温度検出手段４３２は、例えば図１８の平面図に示すように、送電コイル４０３から離間した位置に設ける。これによって、送電コイル４０３の温度の影響を受けずに、周囲温度を正確に検出できる。第二温度検出手段４３２にも、第一温度検出手段４３０と同様、サーミスタや熱電対等が利用できる。この第二温度検出手段４３２は、周囲温度を検出する周囲温度センサとして機能する。
【００６９】
さらに第二温度検出手段は、コイル移動機構によって送電コイルと共に移動するステージ上でなく、固定位置に複数個設けることもできる。この場合、第二温度センサは、充電台の筐体内で、送電コイルや送電回路の発熱による影響を最も受け難い、いいかえると発熱源から離れた位置に設置する。そして、コイル移動機構で移動する送電コイルの位置に応じて、複数の第二温度検出手段の内で、送電コイルから最も離れた位置に設置された第二温度検出手段の値を、周囲温度の検出に利用する。この第二温度検出手段で検出された周囲温度を基準値として選択し、送電コイル側の第一温度検出手段で検出された送電コイル温度を補正することにより、より精度の高い異物検知が可能となる。
【００７０】
第二温度検出手段は、送電コイルの移動領域から外れた部位に配置することが好ましい。このような第二温度検出手段の配置例を、図３０の平面図に示す。ここでは、無接点充電台１Ｂの内、発熱源となる送電回路４０３Ｂとは反対側の隅部に、第二温度検出手段４３２ＢとしてＮＴＣサーミスタを２個、設けている。また長手方向の端縁に限らず、例えば図３１の平面図に示す無接点充電台１Ｃのように、短手方向の隅部に第二温度検出手段４３２Ｃを設けることもできる。各第二温度検出手段は、離間して設けることが好ましい。これにより、送電コイルの位置に応じて、この送電コイルから遠い位置にある適切な第二温度検出手段を選択し易くできる。また、いずれの第二温度検出手段を使用するかは、異物検出回路４１２の制御部などで行われる。
【００７１】
異物検出回路は、第一温度検出手段で検出される送電コイルの温度と、第二温度検出手段で検出される周囲温度との差が、所定の範囲内となったことを検出して、充電の開始を許可する。言い換えると、周囲温度と送電コイル温度の差が、所定の範囲内に収まるまでは、充電を開始しない。このようにすることで、温度の正確な検出に基づいて、正確な充電制御が実現できる。
【００７２】
周囲温度と送電コイルの温度差が大きい場合に、異物検出が正しく行われないことを確認するために、１５ｍｍ角の鉄片を０ｍｍの位置に設置して充電した場合の送電コイル及び周囲温度と異物温度の時間変化を測定した結果を図３２のグラフに示す。この図において、周囲温度は４０℃とし、この周囲温度と送電コイルとの温度差が１．５℃の場合、２．２℃の場合のそれぞれについて、温度変化を左の縦軸に、異物の温度を右の縦軸に、それぞれ示している。この図に示すように、周囲温度と送電コイルとの温度差が２．２℃で充電を開始した場合は、サーミスタの変化量が閾値に達せず、充電が停止しなかった。一方、周囲温度と送電コイルとの温度差が１．５℃で充電を開始した場合は、温度変化が閾値１．２６℃に達して異物有りと判定され、充電が停止された。このことから、周囲温度と送電コイル温度との温度差は２．２℃未満、好ましくは２℃以下とし、この条件に達するまでは充電を開始しないように異物検出回路４１２は制御する。
（実施の形態５）
【００７３】
このような周囲温度の変化を考慮して異物検出しながら充電を行う動作のフローチャートを、図３３に示す。まずステップＳ３５０１で、第一温度検出手段で検出したコイル温度と第二温度検出手段で検出した周囲温度との差が、所定の閾値温度以下であるかどうかを判定する。所定の閾値温度以下であるかどうかを判定し、以下でない場合は、ステップＳ３５０１に戻って動作を繰り返す。
【００７４】
そして閾値温度以下になると、ステップＳ３５０２以降に進み、通常の充電動作を行う。すなわち、ステップＳ３５０２では送電コイルから受電コイルに対し、第一電力値での充電を開始する。次にステップＳ３５０３で第一温度検出手段で検出された温度の時間変化を演算し、ステップＳ３５０４でこれを第一閾値と比較する。そして第一閾値を超えない場合は、ステップＳ３５０３に戻って上記の動作を繰り返す。すなわち、温度上昇が閾値を超えない範囲で充電を継続する。
【００７５】
一方、温度の時間変化が第一閾値を超える場合は、異物ありと判定して、ステップＳ３５０５に進み、所定の動作を行う。例えば、送電コイルの送電電力を減少させて、第二電力値に低下させた上でステップＳ３５０１に戻り、充電を継続する。また、これに代えてステップＳ３５０５で送電コイルからの送電を中止することもできる。このようにして、周囲温度と送電コイルの温度との温度差が小さくなるのを待って充電を開始することで、誤検出を防止できる。
（実施の形態６）
【００７６】
さらに、送電コイルに通電する送電電流を、充電の初期段階では制限しつつ、一定時間経過後に通常の送電電流に戻すことで、異物の急激な発熱を抑制することもできる。このような無接点充電装置の例を実施の形態６として、図３４のブロック図に基づいて説明する。この無接点充電装置は、第一温度検出手段６３０や異物検出回路６１２、送電コイル６０３などを備える。また異物検出回路６１２は第一Ａ／Ｄ変換器６２１、第一遅延回路６２２、制御部６２４等で構成される。この無接点充電装置は、上述した図５等とほぼ同様の構成であり、同一の名称を付した部材については詳細説明を省略する。ここでは、送電開始時に充電電流を、通常の充電電流よりも低い第一電流値に設定する第一電流設定手段６２６と、サーミスタ等で構成される第一温度検出手段６３０と、この第一温度検出手段６３０で検出される温度上昇や、電力搬送効率の低下等に基づいて異物を検出する異物検出手段を構成する異物検出回路６１２（第一Ａ／Ｄ変換器６２１、第一遅延回路６２２、制御部６２４）と、送電開始時からの時間経過を計測するタイマ手段６２８と、このタイマ手段６２８で予め設定された時間（第一充電時間）を経過したことを検出して、送電電力を第一電流値よりも大きい第二電流値に設定するための第二電流設定手段６２７とを備える。第一電流設定手段６２６は、充電電流の初期値を規定し、第二電流設定手段６２７は、通常の充電電流を規定する。このような電流設定手段６２６、６２７には、不揮発性メモリ等が好適に利用できる。
【００７７】
タイマ手段６２８は、第一電流値で充電する第一充電時間を設定する。この時間は、異物の種別や要求される仕様に応じて調整され、この例では１８０秒としている。
【００７８】
また、この無接点充電装置を用いて、異物を配置させた状態で温度変化と異物温度の時間変化を測定した結果を、図３５のグラフに示す。ここでは、異物として上記と同様、１５ｍｍ角のアルミニウム片を用いて、送電コイルの中心に位置させた状態で充電を開始すると共に、充電電流を２Ａで一定とする場合、及び初期の充電電流である第一電流値を５００ｍＡ、第二電流値を２Ａとする場合で、それぞれ温度変化（左側の縦軸）と異物温度（右側の縦軸）を測定している。この例では、２Ａ一定で充電した場合、充電開始から６１秒経過後に、サーミスタの６０秒変化で異物検出し、異物温度６８．１℃で充電停止させた。一方、充電初期の１８０秒間は５００ｍＡで充電し、その後２Ａ充電する場合は、充電開始から６１秒経過後に、サーミスタの６０秒変化で異物検出し、異物温度４９．２℃で充電を停止しており、２Ａ一定の場合よりも低い温度で充電を停止できたことから、安全性を高められることが確認できた。
（実施の形態７）
【００７９】
さらに、異物有無の判定に際して、温度変化に加えて、充電効率を参照することもできる。すなわち異物が存在する場合は、送電した電力の一部が熱に変わるため充電効率が低下すると考えられることから、充電効率の低下を監視することでも異物検出が可能となる。このような充電効率に基づく異物検出を温度変化に基づく異物検出と組み合わせることで、精度の向上が図られる。このような例を、実施の形態７として図３６のフローチャートに基づいて説明する。
【００８０】
まずステップＳ３８０１において、送電を開始し、ステップＳ３８０２において充電電流を第一電流値に設定する。この例では充電電流を５００ｍＡとしている。
【００８１】
次に温度変化を測定して、ステップＳ３８０３において所定の閾値Ａと比較する。閾値Ａを上回る場合は、異物有りと判定してステップＳ３８０９に進み、充電電流を減少する、充電を中止する等、必要な処理を行う。
【００８２】
一方、閾値Ａに満たない場合はステップＳ３８０４に進み、充電効率を調べる。ここでは、充電効率が閾値Ｂ以下かどうかを判定し、以下の場合は異物有りと判定してステップＳ３８０９に進む。
【００８３】
次にステップＳ３８０５において、充電開始から第一充電時間を経過したかどうかを判定する。ここでは第一充電時間として１８０秒を設定しており、第一充電時間に達していない場合はステップＳ３８０３に戻り、上記の手順を繰り返す。一方、第一充電時間を経過した場合は、ステップＳ３８０６に進み、充電電流を第二電流値に切り替える。ここでは第二電流値として２Ａに設定する。
【００８４】
次にステップＳ３８０７において、ステップＳ３８０３と同じく温度変化を調べ、所定の閾値Ａを超える場合は異物有りと判定してステップＳ３８０９に進み、所定の処理を行う。一方閾値Ａに満たない場合はステップＳ３８０８に進み、ステップＳ３８０４と同じく充電効率を調べる。ここでは閾値Ｂ以下かどうかを判定し、以下の場合は異物有りと判定してステップＳ３８０９に進み、閾値Ｂを超える場合はステップＳ３８０７に戻って、上記の処理を繰り返す。このようにして、温度変化と充電効率に基づき、異物検出を正確に行える。特に充電の初期段階においては、充電電流を小さくしたことで、異物の急激な温度上昇を抑制して、安全性を高められる。
（実施の形態８）
【００８５】
さらに、上記の例においても、図５に示す例等と同様に閾値を複数用意して、何れかの閾値に合致した場合に異物有りと判定することで、様々な異なる条件の異物にも対応させることができる。このような例を実施の形態８として図３７のフローチャートに示す。
【００８６】
まずステップＳ３９０１において、送電を開始し、ステップＳ３９０２において充電電流を第一電流値（ここでは５００ｍＡ）に設定する。次にステップＳ３９０３において、温度変化を測定して、第一閾値である閾値Ａ’と比較する。閾値Ａ’を上回る場合は、異物有りと判定してステップＳ３９０９に進み、充電を中止する等の処理を行う。
【００８７】
一方、閾値Ａ’に満たない場合はステップＳ３９０４に進み、温度変化を第二閾値である閾値Ｂ’と比較する。ここでも、閾値Ｂ’を上回る場合は、異物有りと判定してステップＳ３９０９に進み、閾値Ｂ’に満たない場合はステップＳ３９０５に進み、充電効率を調べる。ここでは、充電効率が閾値Ｃ’以下かどうかを判定し、以下の場合は異物有りと判定してステップＳ３９０９に進む。
【００８８】
次にステップＳ３９０６において、充電開始から第一充電時間（ここでは１８０秒）を経過したかどうかを判定し、達していない場合はステップＳ３９０３に戻り、上記の手順を繰り返す。一方で第一充電時間を経過した場合は、ステップＳ３９０７に進み、充電電流を第二電流値（ここでは２Ａ）に切り替える。
【００８９】
次にステップＳ３９０８において、ステップＳ３９０３と同じく温度変化を調べ、所定の閾値Ａ’を超える場合は異物有りと判定してステップＳ３９０９に進み、閾値Ａ’に満たない場合はステップＳ３９０９に進み、ステップＳ３９０４と同じく第二閾値Ｂ’との比較を行う。すなわち閾値Ｂ’を上回る場合は、異物有りと判定してステップＳ３９０９に進み、閾値Ｂ’に満たない場合はステップＳ３９１０に進み、ステップＳ３９０５と同じく充電効率を調べる。ここでは、充電効率が閾値Ｃ’以下かどうかを判定し、以下の場合は異物有りと判定してステップＳ３９０９に進み、閾値Ｃ’を超える場合はステップＳ３９０８に戻って、上記の処理を繰り返す。このようにして、温度変化に関する２つの閾値に基づいて、より正確な異物検出が期待でき、充電効率に基づく検出と合わせて、異物検出の精度を向上できる。
（実施の形態９）
【００９０】
また、このような一定時間経過後に自動的に充電電流を第一電流値から第二電流値に切り替える方式の他、異物判定回路により異物が存在しないことが確認できた時点で充電電流を切り替えるようにしてもよい。この場合は、タイマ手段で予め設定する第一充電時間として、第一温度検出手段を用いた温度変化により異物判定に要する遅延時間よりも長い時間を指定することが望ましい。これによって、異物検出回路で異物検出が行われた後に、スムーズに第二充電時間に切り替えることができる。このような例を実施の形態９として、図３８のグラフに示す。このグラフでは、図３５と同じ条件で、第一充電時間を遅延時間よりも長くした実施の形態９と、第一充電時間を遅延時間よりも短くした比較例のそれぞれについて、温度変化（左側の縦軸）と異物温度（右側の縦軸）を測定した結果を、それぞれ示している。この図に示すように、比較例では遅延時間が経過するよりも早く充電電流を増したため、温度上昇が大きくなっている。これに対し実施の形態９では、遅延時間経過後に充電電流を増したため、異物検出結果に基づく充電制御可能となり、温度上昇を抑えた安定的な充電が実現される。
【００９１】
なおこの例では、電池内蔵機器の充電電流を調整することで、フィードバック制御される送電コイルに通電する送電電流を調整しているが、この構成に限らず、送電電流を直接調整することも可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明の無接点充電装置及び無接点充電方法は、電池内蔵機器の内蔵電池を充電する充電台に金属異物がセットされたことを検出するので、金属異物の発熱などの弊害を防止して、電池内蔵機器を安全に充電する電台に最適である。
【符号の説明】
【００９３】
１、１Ｂ、１Ｃ…無接点充電台
２…電池内蔵機器
３…送電コイル
４…受電コイル
５…金属異物
６…電池
７…上面プレート
８…交流電源
９…コントロール回路
１０…伝送回路
１１…受信回路
１２…異物検出回路
１３…磁気シールド
１４…金属探知用コイル
１５…充電制御回路
１６…コイル移動機構
１７…サーボモータ；１７Ａ…Ｘ軸サーボモータ；１７Ｂ…Ｙ軸サーボモータ
１８…ねじ棒；１８Ａ…Ｘ軸ねじ棒；１８Ｂ…Ｙ軸ねじ棒
１９…ベルト
２０…熱伝導シート
２１…第一Ａ／Ｄ変換器
２２…第一遅延回路
２３…第二遅延回路
２４…制御部
３０…第一温度検出手段
４１…ナット材
４２…ガイドロッド
４０３…送電コイル
４０３Ｂ…送電回路
４１２…異物検出回路
４２１…第一Ａ／Ｄ変換器
４２２…第一遅延回路
４２３…第二遅延回路
４２４…制御部
４２５…第二Ａ／Ｄ変換器
４３０…第一温度検出手段
４３２…第二温度検出手段
４３２Ｂ…第二温度検出手段
４３２Ｃ…第二温度検出手段
６０３…送電コイル
６１２…異物検出回路
６２１…第一Ａ／Ｄ変換器
６２２…第一遅延回路
６２４…制御部
６２６…第一電流設定手段
６２７…第二電流設定手段
６２８…タイマ手段
６３０…第一温度検出手段
１５０１…ガイド壁
４１０３…送電コイル
４１０４…受電コイル
ＦＯ…異物
Ｋ…検出コイル
【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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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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