(57)【要約】【課題】金属異物に起因する１次側コイルのインダクタンスの変化やインバータの入力インピーダンスの変化に基づいて、金属異物を検出する。【解決手段】直列接続されたコイルＬｐとコンデンサＣｐとからなる一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器と、直流電力を一定の駆動周波数ωｄｒでスイッチングして前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器を駆動する駆動電源と、一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器の駆動時に、コイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）とを検出する電圧検出手段と、検出したコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）とから電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）を算出する電圧比率算出手段と、算出した電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）と予め定められた閾値とから被充電機器の載置面における金属異物の有無を判定する判定手段と、を備える。【選択図】図１
2014222994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続されたコイルＬｐとコンデンサＣｐとからなる一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器と、
直流電力を一定の駆動周波数ωｄｒでスイッチングして前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器を駆動する駆動電源と、
前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器の駆動時に、コイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）とを検出する電圧検出手段と、
該検出したコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）とから電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）を算出する電圧比率算出手段と、
該算出した電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）と予め定められた閾値とから被充電機器の載置面における金属異物の有無を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項２】
直列接続されたコイルＬｐとコンデンサＣｐとからなる一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器と、
直流電力を可変駆動周波数ωｄｒ´でスイッチングして前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器を駆動する駆動電源と、
前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器の駆動時に、コイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）とを検出する電圧検出手段と、
該検出したコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）とからＶ（Ｌｐ）／（Ｖ（Ｃｐ）＊ωｄｒ´２）を算出する電圧比率算出手段と、
該算出した電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／（Ｖ（Ｃｐ）＊ωｄｒ´２）と予め定められた閾値とから被充電機器の載置面における金属異物の有無を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項３】
直列接続されたコイルＬｐとコンデンサＣｐとからなる一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器と、
直流電力（Ｖｄｄｃ、Ｉｄｄｃ）を駆動周波数ωｄｒでスイッチングして前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器を駆動する駆動電源と、
前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器の駆動時に、コイルＬｐとコンデンサＣｐとの中点電圧Ｖｃをモニタし、コイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）のピーク値Ｖｐｅａｋを検出するピーク電圧検出手段と、
該検出したコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）のピーク値Ｖｐｅａｋと駆動直流電圧ＶｄｄｃとからコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）との電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）を算出する電圧比率算出手段と、
該算出した電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）と予め定められた閾値とから被充電機器の載置面における金属異物の有無を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項４】
直列接続されたコイルＬｐとコンデンサＣｐとからなる一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器と、
直流電力を駆動周波数ωｄｒでスイッチングして前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器を駆動する駆動電源と、
前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器の駆動時に、コイルＬｐとコンデンサＣｐとの中点電圧Ｖｃを入力し、駆動周波数ωｄｒにより、中点電圧Ｖｃの第１の１／２周期電圧波形と第２の１／２周期電圧波形とを抽出するマルチプレクサと、
該抽出した第１の１／２周期電圧波形と第２の１／２周期電圧波形とをそれぞれ平滑化して、第１の平滑値と第２の平滑値とを取得する平滑手段と、
該第１の平滑値と第２の平滑値とから、コイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）との電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）を算出する電圧比率算出手段と、
該算出した電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）と予め定められた閾値とから被充電機器の載置面における金属異物の有無を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項５】
直列接続されたコイルＬｐとコンデンサＣｐとからなる一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器と、
直流電力（Ｖｄｄｃ、Ｉｄｄｃ）を駆動周波数ωｄｒでスイッチングして前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器を駆動する駆動電源と、
該駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃを算出する出力インピーダンス算出手段と、
該算出した駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃと予め定められた閾値とから被充電機器の載置面における金属異物の有無を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項６】
直列接続されたコイルＬｐとコンデンサＣｐとからなる一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器と、
直流電力（Ｖｄｄｃ、Ｉｄｄｃ）を一定の駆動周波数ωｄｒでスイッチングして前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器を駆動する駆動電源と、
前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器の駆動時に、コイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）とを検出する電圧検出手段と、
該検出したコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）とから電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）を算出する電圧比率算出手段と、
該駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃを算出する出力インピーダンス算出手段と、
前記算出した電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）と予め定められた第１の閾値と対比および前記算出した駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃと予め定められた第２の閾値との対比から被充電機器の載置面における金属異物の有無を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項７】
直列接続されたコイルＬｐとコンデンサＣｐとからなる一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器と、
直流電力（Ｖｄｄｃ、Ｉｄｄｃ）を駆動周波数ωｄｒでスイッチングして前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器を駆動する駆動電源と、
前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器の駆動時に、コイルＬｐとコンデンサＣｐとの中点電圧Ｖｃをモニタし、コイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）のピーク値Ｖｐｅａｋを検出するピーク電圧検出手段と、
該検出したコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）のピーク値Ｖｐｅａｋと駆動直流電圧ＶｄｄｃとからコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）との電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）を算出する電圧比率算出手段と、
該駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃを算出する出力インピーダンス算出手段と、
前記算出した電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）と予め定められた第１の閾値と対比および前記算出した駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃと予め定められた第２の閾値との対比から被充電機器の載置面における金属異物の有無を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【請求項８】
直列接続されたコイルＬｐとコンデンサＣｐとからなる一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器と、
直流電力（Ｖｄｄｃ、Ｉｄｄｃ）を駆動周波数ωｄｒでスイッチングして前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器を駆動する駆動電源と、
前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器の駆動時に、コイルＬｐとコンデンサＣｐとの中点電圧Ｖｃを入力し、駆動周波数ωｄｒにより、中点電圧Ｖｃの第１の１／２周期電圧波形と第２の１／２周期電圧波形とを抽出するマルチプレクサと、
該抽出した第１の１／２周期電圧波形と第２の１／２周期電圧波形とをそれぞれ平滑化して、第１の平滑値と第２の平滑値とを取得する平滑手段と、
該第１の平滑値と第２の平滑値とから、コイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）との電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）を算出する電圧比率算出手段と、
該駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃを算出する出力インピーダンス算出手段と、
前記算出した電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）と予め定められた第１の閾値と対比および前記算出した駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃと予め定められた第２の閾値との対比から被充電機器の載置面における金属異物の有無を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレス電力伝送装置に関し、特に、ワイヤレス電力伝送装置の電力伝送面における金属異物の検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話などの電子機器端末に対して、非接触で電力を伝送するワイヤレス充電が普及しつつある。こうしたワイヤレス充電は、送電器に内蔵された送電コイルＬｐと、電子機器端末などの受電器に内蔵された受電コイルＬｓとの間に電磁誘導を生じさせることにより、非接触で電力伝送を行う。そして、受電コイルＬｓに伝送された電力は、整流回路を介して受電器に内蔵された二次電池などの負荷に供給される。
【０００３】
このように、ワイヤレス充電は、送電器に受電器を載置するだけで充電することができ、電源コネクタを抜き差しする必要がないため利便性に優れている。さらに、充電するための電源コネクタを設ける必要がないため、受電器に防水機能や防塵機能を付加しやすいなどのメリットがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−３０４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述のシステムでは、金属異物が送受電コイルに近接すると、金属異物内に渦電流が誘導されるため、金属異物が発熱し、余計な電力損失が生じる。従って、電力伝送効率および使用安全性の観点から、金属異物を検出することが望ましい（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
ここで、金属異物に対する有効な検出方法の一つとして、電力計測方法が挙げられる。図１１は、従来の電力収支バランスを計算するパワーロス法による金属異物検出の概念図を示す。基本的な原理は、インバータに注入された電力Ｐｉｎの行方を追う方法である。
【０００７】
つまり、金属異物がない場合、注入電力Ｐｉｎは、インバータや１次Ｌｐ−Ｃｐ共振器に生じた電力損失ＰＴｘと、二次側が受けた電力ＰＲｘの和である。金属異物を送電コイルに近付けると、上記の電力バランスが崩れ、それらの差分ΔＰは、金属異物による渦損失となる。従って、ΔＰの数値から金属異物を検出することができる。
【０００８】
ところが、このパワーロス法による金属異物検出においても、幾つかの問題がある。まず、１）電力項ＰＴｘとＰＲｘの中で数多くの電力ロス成分が含まれており、各々の成分を計測する為に、適当なロスモデルや理論式を検証する必要があるほかにも、ハード上のコスト増加の要因となるという問題がある。また、２）フルブリッジインバータのＦＥＴのオン抵抗や二次側整流ダイオードのＶｆなどが温度特性を持つため、温度補正を行わないと、パワーロスの計算精度の確保が難しくなるという問題もある。さらに、電力制御が安定するまで待たないと、正確な電力ロスが得られないため、検出に時間がかかるという問題もある。
【０００９】
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、金属異物に起因する１次側コイルのインダクタンスの変化やインバータの入力インピーダンスの変化に基づいて、金属異物を検出するワイヤレス電力伝送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の事項を提案している。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
【００１１】
（１）本発明は、直列接続されたコイルＬｐとコンデンサＣｐとからなる一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器と、直流電力を一定の駆動周波数ωｄｒでスイッチングして前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器を駆動する駆動電源と、前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器の駆動時に、コイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）とを検出する電圧検出手段と、該検出したコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）とから電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）を算出する電圧比率算出手段と、該算出した電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）と予め定められた閾値とから被充電機器の載置面における金属異物の有無を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とするワイヤレス電力伝送装置を提案している。
【００１２】
この発明によれば、コイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）とから電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）が所定の範囲内にあるか否かにより、金属異物の有無を判定できる。つまり、送電器の一般的な計測パラメータを利用して、判定ができ、また、任意のタイミングで判定ができるため、簡便な方法により、スピーディに判定処理を実行できる。
【００１３】
（２）本発明は、直列接続されたコイルＬｐとコンデンサＣｐとからなる一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器と、直流電力を可変駆動周波数ωｄｒ´でスイッチングして前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器を駆動する駆動電源と、前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器の駆動時に、コイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）とを検出する電圧検出手段と、該検出したコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）とからＶ（Ｌｐ）／（Ｖ（Ｃｐ）＊ωｄｒ´２）を算出する電圧比率算出手段と、該算出した電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／（Ｖ（Ｃｐ）＊ωｄｒ´２）と予め定められた閾値とから被充電機器の載置面における金属異物の有無を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とするワイヤレス電力伝送装置を提案している。
【００１４】
この発明によれば、駆動周波数ωｄｒ´が可変である場合においても、コイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）とから電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／（Ｖ（Ｃｐ）＊ωｄｒ´２）が所定の範囲内にあるか否かにより、金属異物の有無を判定できる。
【００１５】
（３）本発明は、直列接続されたコイルＬｐとコンデンサＣｐとからなる一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器と、直流電力（Ｖｄｄｃ、Ｉｄｄｃ）を駆動周波数ωｄｒでスイッチングして前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器を駆動する駆動電源と、前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器の駆動時に、コイルＬｐとコンデンサＣｐとの中点電圧Ｖｃをモニタし、コイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）のピーク値Ｖｐｅａｋを検出するピーク電圧検出手段と、該検出したコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）のピーク値Ｖｐｅａｋと駆動直流電圧ＶｄｄｃとからコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）との電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）を算出する電圧比率算出手段と、該算出した電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）と予め定められた閾値とから被充電機器の載置面における金属異物の有無を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とするワイヤレス電力伝送装置を提案している。
【００１６】
この発明によれば、コイルＬｐとコンデンサＣｐとの中点電圧ＶｃからコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）のピーク値Ｖｐｅａｋを検出し、検出したコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）のピーク値Ｖｐｅａｋと駆動直流電圧Ｖｄｄｃとから算出したコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）との電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）が所定の範囲内にあるか否かにより、金属異物の有無を判定できる。
【００１７】
（４）本発明は、直列接続されたコイルＬｐとコンデンサＣｐとからなる一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器と、直流電力を駆動周波数ωｄｒでスイッチングして前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器を駆動する駆動電源と、前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器の駆動時に、コイルＬｐとコンデンサＣｐとの中点電圧Ｖｃを入力し、駆動周波数ωｄｒにより、中点電圧Ｖｃの第１の１／２周期電圧波形と第２の１／２周期電圧波形とを抽出するマルチプレクサと、該抽出した第１の１／２周期電圧波形と第２の１／２周期電圧波形とをそれぞれ平滑化して、第１の平滑値と第２の平滑値とを取得する平滑手段と、該第１の平滑値と第２の平滑値とから、コイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）との電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）を算出する電圧比率算出手段と、該算出した電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）と予め定められた閾値とから被充電機器の載置面における金属異物の有無を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とするワイヤレス電力伝送装置を提案している。
【００１８】
この発明によれば、マルチプレクサにより、駆動時の中点電圧Ｖｃの第１の１／２周期電圧波形と第２の１／２周期電圧波形とを抽出し、これらを平滑化した値から求めたコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）との電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）が所定の範囲内にあるか否かにより、金属異物の有無を判定できる。
【００１９】
（５）本発明は、直列接続されたコイルＬｐとコンデンサＣｐとからなる一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器と、直流電力（Ｖｄｄｃ、Ｉｄｄｃ）を駆動周波数ωｄｒでスイッチングして前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器を駆動する駆動電源と、該駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃを算出する出力インピーダンス算出手段と、該算出した駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃと予め定められた閾値とから被充電機器の載置面における金属異物の有無を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とするワイヤレス電力伝送装置を提案している。
【００２０】
この発明によれば、駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃが所定の範囲内にあるか否かにより、金属異物の有無を判定できる。
【００２１】
（６）本発明は、直列接続されたコイルＬｐとコンデンサＣｐとからなる一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器と、直流電力（Ｖｄｄｃ、Ｉｄｄｃ）を一定の駆動周波数ωｄｒでスイッチングして前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器を駆動する駆動電源と、前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器の駆動時に、コイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）とを検出する電圧検出手段と、該検出したコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）とから電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）を算出する電圧比率算出手段と、該駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃを算出する出力インピーダンス算出手段と、前記算出した電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）と予め定められた第１の閾値と対比および前記算出した駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃと予め定められた第２の閾値との対比から被充電機器の載置面における金属異物の有無を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とするワイヤレス電力伝送装置を提案している。
【００２２】
駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃで金属異物の有無を判定する方法は、計測自体簡便であるが、駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃが終端負荷にも依存することを考えると、閾値の設定が難しい面もある。しかしながら、本発明によれば、駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃで金属異物の有無を判定する方法とコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）との電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）による金属異物の有無を判定する方法とを組み合わせて用いることから信頼性が向上する。
【００２３】
（７）本発明は、直列接続されたコイルＬｐとコンデンサＣｐとからなる一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器と、直流電力（Ｖｄｄｃ、Ｉｄｄｃ）を駆動周波数ωｄｒでスイッチングして前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器を駆動する駆動電源と、前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器の駆動時に、コイルＬｐとコンデンサＣｐとの中点電圧Ｖｃをモニタし、コイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）のピーク値Ｖｐｅａｋを検出するピーク電圧検出手段と、該検出したコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）のピーク値Ｖｐｅａｋと駆動直流電圧ＶｄｄｃとからコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）との電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）を算出する電圧比率算出手段と、該駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃを算出する出力インピーダンス算出手段と、前記算出した電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）と予め定められた第１の閾値と対比および前記算出した駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃと予め定められた第２の閾値との対比から被充電機器の載置面における金属異物の有無を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とするワイヤレス電力伝送装置を提案している。
【００２４】
駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃで金属異物の有無を判定する方法は、計測自体簡便であるが、駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃが終端負荷にも依存することを考えると、閾値の設定が難しい面もある。しかしながら、本発明によれば、駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃで金属異物の有無を判定する方法とコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）との電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）による金属異物の有無を判定する方法とを組み合わせて用いることから信頼性が向上する。
【００２５】
（８）本発明は、直列接続されたコイルＬｐとコンデンサＣｐとからなる一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器と、直流電力（Ｖｄｄｃ、Ｉｄｄｃ）を駆動周波数ωｄｒでスイッチングして前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器を駆動する駆動電源と、前記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器の駆動時に、コイルＬｐとコンデンサＣｐとの中点電圧Ｖｃを入力し、駆動周波数ωｄｒにより、中点電圧Ｖｃの第１の１／２周期電圧波形と第２の１／２周期電圧波形とを抽出するマルチプレクサと、該抽出した第１の１／２周期電圧波形と第２の１／２周期電圧波形とをそれぞれ平滑化して、第１の平滑値と第２の平滑値とを取得する平滑手段と、該第１の平滑値と第２の平滑値とから、コイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）との電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）を算出する電圧比率算出手段と、該駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃを算出する出力インピーダンス算出手段と、前記算出した電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）と予め定められた第１の閾値と対比および前記算出した駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃと予め定められた第２の閾値との対比から被充電機器の載置面における金属異物の有無を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とするワイヤレス電力伝送装置を提案している。
【００２６】
駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃで金属異物の有無を判定する方法は、計測自体簡便であるが、駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃが終端負荷にも依存することを考えると、閾値の設定が難しい面もある。しかしながら、本発明によれば、駆動電源の出力インピーダンスＺｄｄｃで金属異物の有無を判定する方法とコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）との電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）による金属異物の有無を判定する方法とを組み合わせて用いることから信頼性が向上する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、計測項目が少ないため、測定誤差を軽減できるという効果がある。また、送電器の一般的な計測パラメータを利用して、判定ができるため、コストを増加することなく、簡便な方法で、正確な判定を行うことができるという効果がある。また、従来技術とは異なり、任意のタイミングで計測を行うことが可能であることから、速やかに、金属異物の有無を判定することができるという効果がある。さらに、判定に用いるパラメータが温度特性を有しないため、広い温度範囲においても、温度に対する補正処理を行う必要なく、精度の高い判定を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置の電気的構成を示す図である。
【図２】金属異物に起因する磁束の減少を模式的に示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の変形例に係るワイヤレス電力伝送装置の電気的構成を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置の電気的構成を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る中点電圧Ｖｃの電圧波形を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置の電気的構成を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るマルチプレクサによる中点電圧Ｖｃを正方向の半周と負方向の半周に分離した図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置の電気的構成を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係るＶＬ／ＶＣの計測例を示した図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係るＺｄｃｃの計測例を示した図である。
【図１１】従来例に係る金属異物の検出方法を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【００３０】
＜第１の実施形態＞
図１および図２を用いて、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置について説明する。
【００３１】
図２は、交流電流ｉをコイルに印加して生じた交流磁界Ｈと、交流磁界Ｈにより金属板に生じた渦電流ｉ（ｅｄｄｙ）、および渦電流により生じた磁界Ｈ（ｅｄｄｙ）の間の方向関係を示している。この図から判るように、渦電流ｉ（ｅｄｄｙ）による磁界Ｈ（ｅｄｄｙ）は、常に、元のコイル電流ｉによる磁界Ｈの変化を打ち消すように発生する。そのため、コイルの生じた実効磁界が減り、見かけ上、コイルのインダクタンスＬｐが下がる。従って、コイルのインダクタンスＬｐの変化を検知できれば、金属異物を検知することが可能である。本発明は、上記の減少を利用して、簡便な方法で、被充電機器の載置面における金属異物の有無を判定するものである。
【００３２】
＜ワイヤレス電力伝送装置の構成＞
図１に示すように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置１０は、フルブリッジインバータスイッチング部１００と、電源２００と、ＤＤＣ（ＤＣ／ＤＣコンバータ）３００と、ゲート駆動回路４００、５００とから構成されている。
【００３３】
また、電源２００、ＤＤＣ（ＤＣ／ＤＣコンバータ）３００、フルブリッジインバータスイッチング部１００は、直列に接続され、制御信号ＶＡＲによって出力電圧可変なＤＤＣ（ＤＣ／ＤＣコンバータ）３００の出力がフルブリッジインバータスイッチング部１００の駆動電源として供給されている。
【００３４】
また、フルブリッジインバータスイッチング部１００は、ｐチャンネル型ＦＥＴ（ｐ−ＦＥＴ（１）、ｐ−ＦＥＴ（２））１０１Ａ、１０１Ｂと、ｎチャンネル型ＦＥＴ（ｎ−ＦＥＴ（１）、ｎ−ＦＥＴ（２））１０２Ａ、１０２Ｂと、コンデンサ（Ｃｐ）１０３と、コイル（Ｌｐ）１０４と、第１の電圧検出部１０５と、第２の電圧検出部１０６と、電圧比算出部１０７と、判定部１０８と、閾値格納部１０９とから構成されている。
【００３５】
上側アームＦＥＴ（ｐ−ＦＥＴ（１）１０１Ａ）と下側アームＦＥＴ（ｎ−ＦＥＴ（１）１０２Ａ）とは、互いに直列接続され第１インバータ部を形成し、他方、上側アームＦＥＴ（ｐ−ＦＥＴ（２）１０１Ｂ）と下側アームＦＥＴ（ｎ−ＦＥＴ（２）１０２Ｂ）とは、互いに直列接続され第２インバータ部を形成しており、かかる第１インバータ部および第２インバータ部は、ＧＮＤに接続されている。
【００３６】
また、これらのＦＥＴによるフルブリッジインバータスイッチング部１００には、２つの出力端子が設けられ、これらの出力端子間にコンデンサ（Ｃｐ）１０３とコイル（Ｌｐ）１０４とによる一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器が形成されている。
【００３７】
上記ｐチャンネル型ＦＥＴ（ｐ−ＦＥＴ（１）、ｐ−ＦＥＴ（２））１０１Ａ、１０１Ｂと、ｎチャンネル型ＦＥＴ（ｎ−ＦＥＴ（１）、ｎ−ＦＥＴ（２））１０２Ａ、１０２Ｂとは、ゲート駆動回路４００、５００に接続され、ゲート駆動回路４００、５００から出力されるゲート駆動信号により、上側アームＦＥＴ（ｐ−ＦＥＴ（１）１０１Ａ）と下側アームＦＥＴ（ｎ−ＦＥＴ（１）１０２Ａ）および上側アームＦＥＴ（ｐ−ＦＥＴ（２）１０１Ｂ）と下側アームＦＥＴ（ｎ−ＦＥＴ（２）１０２Ｂ）とが交互ＯＮ／ＯＦＦして、上記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器が、発振駆動される。なお、本実施形態の駆動方式は、駆動周波数を一定として、出力電圧が可変なＤＤＣで、送電コイルＬｐの出力交流磁界を制御する方式を例示したものである。
【００３８】
第１の電圧検出部１０５は、一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器の駆動時に、コンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）を検出する。第２の電圧検出部１０６は、一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器の駆動時に、コイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）を検出する。電圧比算出部１０７は、第１の電圧検出部１０５において検出したコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）と、第２の電圧検出部１０６において検出したコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とから電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）を算出する。判定部１０８は、算出した電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）と予め定められた閾値とから被充電機器の載置面における金属異物の有無を判定する。閾値格納部１０９は、判定に用いる予め定められた閾値を格納保持する。
【００３９】
一般に、回路上、送電コイルのインダクタンスＬｐを直接に計測することが難しい。そこで、本実施形態では、送電コイルＬｐと共振コンデンサＣｐ端電圧の比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）から送電コイルのインダクタンスＬｐの変化を間接的に計測する方法を利用する。図１において、直列接続された送電コイルＬｐと共振コンデンサＣｐ端電圧の比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）は、数１で表わされる。
【００４０】
【数１】
2014222994.tif 000003
【００４１】
ここで、ωｄｒは、インバータの駆動角周波数である。また、共振コンデンサＣｐは、負荷や金属異物の有無に依存せず、常に一定であるため、インバータ周波数で駆動し、出力交流磁界の制御をＤＤＣ３００の出力電圧Ｖｄｄｃで行う場合、数１より、送電コイルのインダクタンスＬｐは、直列接続された送電コイルＬｐと共振コンデンサＣｐ端電圧の比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）の関数となる。
【００４２】
つまり、金属異物が送電コイルＬｐに接近すると、Ｌｐが下がることにより、送電コイルＬｐと共振コンデンサＣｐ端電圧の比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）が下がる。そのため、送電コイルＬｐと共振コンデンサＣｐ端電圧の比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）がある程度顕著に下がる場合には、被充電機器の載置面における金属異物の存在を推定することができる。なお、送電コイルの実効インダクタンスＬｐは、２次コイルＬｓとの結合係数や出力負荷等に依存するため、金属異物の有無を判断するための送電コイルＬｐと共振コンデンサＣｐ端電圧の比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）の閾値は、様々な条件における統計データに基づいて定める必要がある。
【００４３】
図９は、例えば、受電器が受けた電力が０．２Ｗから５Ｗの範囲である場合における送電コイルＬｐと共振コンデンサＣｐ端電圧の比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）を示したものである。この統計データによれば、送電コイルＬｐと共振コンデンサＣｐ端電圧の比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）の閾値を１．２８に設定すれば、確実に被充電機器の載置面における金属異物の有無を検出することができる。
【００４４】
以上、説明したように、本実施形態によれば、送電コイルＬｐと共振コンデンサＣｐ端電圧の比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）を求めて、その変化の度合いを検出することにより、間接的に送電コイルＬｐの変化の度合いを検出して、被充電機器の載置面における金属異物の存在を簡便な方法で推定することができる。
【００４５】
＜第１の実施形態の変形例＞
図３を用いて、本変形例に係るワイヤレス電力伝送装置について説明する。
第１の実施形態では、駆動周波数を一定として、出力電圧が可変なＤＤＣで出力交流磁界を制御する方式を例示して説明したが、本変形例では、駆動信号の周波数を可変して、送電コイルＬｐからの出力交流磁界を制御する方式を例示して説明する。
【００４６】
＜ワイヤレス電力伝送装置の構成＞
図３に示すように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置１０は、フルブリッジインバータスイッチング部１１０と、電源２００と、ゲート駆動回路４１０、５１０とから構成されている。
【００４７】
また、フルブリッジインバータスイッチング部１１０は、ｐチャンネル型ＦＥＴ（ｐ−ＦＥＴ（１）、ｐ−ＦＥＴ（２））１０１Ａ、１０１Ｂと、ｎチャンネル型ＦＥＴ（ｎ−ＦＥＴ（１）、ｎ−ＦＥＴ（２））１０２Ａ、１０２Ｂと、コンデンサ（Ｃｐ）１０３と、コイル（Ｌｐ）１０４と、第１の電圧検出部１０５と、第２の電圧検出部１０６と、電圧比算出部１１７と、判定部１１８と、閾値格納部１１９とから構成されている。なお、第１の実施形態と同一の符号を付す構成要素については、同様の機能を有することから、その詳細な説明は、省略する。
【００４８】
電圧比算出部１１７は、検出したコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）とからＶ（Ｌｐ）／（Ｖ（Ｃｐ）＊ωｄｒ´２）を算出する。判定部１１８は、算出した電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／（Ｖ（Ｃｐ）＊ωｄｒ´２）と予め定められた閾値とから被充電機器の載置面における金属異物の有無を判定する。閾値格納部１１９は、判定に用いる予め定められた閾値を格納保持する。
【００４９】
ゲート駆動回路４１０、５１０は、可変周波数駆動信号に基づいて出力されるゲート駆動信号により、上側アームＦＥＴ（ｐ−ＦＥＴ（１）１０１Ａ）と下側アームＦＥＴ（ｎ−ＦＥＴ（１）１０２Ａ）および上側アームＦＥＴ（ｐ−ＦＥＴ（２）１０１Ｂ）と下側アームＦＥＴ（ｎ−ＦＥＴ（２）１０２Ｂ）とを交互ＯＮ／ＯＦＦして、上記一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器を発振駆動する。
【００５０】
具体的には、この場合、駆動周波数が可変であるため、数１において、インダクタンスＬｐの変化を数２の関数により得て、送電コイルＬｐと共振コンデンサＣｐ端電圧の比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）を計測することにより、被充電機器の載置面における金属異物の存在を推定することができる。
【００５１】
上記した第１の実施例および第１の変形実施例においては、駆動信号のデューティ比を一定としているが、これに限定されるものではなく、駆動信号のデューティ比を可変として、出力電力を制御しても良い。
【００５２】
【数２】
2014222994.tif 000004
【００５３】
＜第２の実施形態＞
図４および図５を用いて、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置について説明する。本実施形態においては、一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器の駆動時に、一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器の中点電圧ＶＣの電圧波形を取得して、ピーク電圧を検出して、これにより得られる送電コイルＬｐと共振コンデンサＣｐ端電圧の比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）のピーク値の比率と閾値とから被充電機器の載置面における金属異物の存在を推定するものである。
【００５４】
＜フルブリッジインバータスイッチング部の構成＞
図４に示すように、フルブリッジインバータスイッチング部１２０は、ｐチャンネル型ＦＥＴ（ｐ−ＦＥＴ（１）、ｐ−ＦＥＴ（２））１０１Ａ、１０１Ｂと、ｎチャンネル型ＦＥＴ（ｎ−ＦＥＴ（１）、ｎ−ＦＥＴ（２））１０２Ａ、１０２Ｂと、コンデンサ（Ｃｐ）１０３と、コイル（Ｌｐ）１０４と、ピーク電圧検出部１２１と、電圧比算出部１２２と、判定部１２３と、閾値格納部１２４とから構成されている。なお、第１の実施形態と同一の符号を付す構成要素については、同様の機能を有することから、その詳細な説明は、省略する。
【００５５】
ピーク電圧検出部１２１は、一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器の駆動時に、コイルＬｐとコンデンサＣｐとの中点電圧Ｖｃをモニタし、コイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）のピーク値Ｖｐｅａｋを検出する。電圧比算出部１２２は、検出したコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）のピーク値Ｖｐｅａｋと駆動直流電圧ＶｄｄｃとからコイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）との電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）を算出する。判定部１２３は、算出した電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）と予め定められた閾値とから被充電機器の載置面における金属異物の有無を判定する。閾値格納部１２４は、判定に用いる予め定められた閾値を格納保持する。
【００５６】
フルブリッジインバータスイッチング部１２０の駆動時に、中点電圧Ｖｃの波形は、図５に示すように、１／２周期毎に変わる。これは、図４において、ｎ−ＦＥＴ（１）１０２Ａとｐ−ＦＥＴ（２）１０１Ｂがｏｎ、ｎ−ＦＥＴ（２）１０２Ｂとｐ−ＦＥＴ（１）１０１Ａがｏｆｆの場合、電流は実線矢印で示したループ（ここでは、正方向と記す）で流れる。この時、共振コンデンサＣｐの片端が接地するため、中点電圧ＶｃはＣｐの端電圧Ｖ(Ｃｐ)と等しくなる。逆に、ｎ−ＦＥＴ（２）１０２Ｂとｐ−ＦＥＴ（１）１０１Ａがｏｎ、ｎ−ＦＥＴ（１）１０２Ａとｐ−ＦＥＴ（２）１０１Ｂがｏｆｆの場合、電流は点線矢印で示した負方向のループで流れる。この時、送電コイルLｐの片端が接地するため、中点電圧ＶｃはＬｐの端電圧Ｖ(Ｌｐ)と等しくなる。その結果、Ｌｐ−Ｃｐの中点電圧Ｖｃの波形は図５に示すように、Ｖ(Ｌｐ)とＶ(Ｃｐ)の合成波形となる。つまり、１／２周期毎の反転点において、Ｖ(Ｌｐ)とＶ(Ｃｐ)の段差はＤＤＣ３００の出力電圧Ｖｄｄｃとなる。従って、例えば、ピークホールド回路を用いて、Ｖｃ波形のピーク値Ｖｐｅａｋを計測すれば、数１からＶ(Ｌｐ)とＶ(Ｃｐ)のピーク値の比率が得られ、この値を予め定めた閾値と比較することにより、被充電機器の載置面における金属異物の存在を推定することができる。
【００５７】
＜第３の実施形態＞
図６および図７を用いて、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置について説明する。本実施形態においては、一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器の駆動時に、一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器の中点電圧ＶＣの電圧波形を取得して、取得した波形をマルチプレクサにより１／２周期毎の波形に分離した後、それぞれの波形を平滑化して、平滑化後の電圧値から、送電コイルＬｐと共振コンデンサＣｐ端電圧の比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）を求め、この送電コイルＬｐと共振コンデンサＣｐ端電圧の比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）と閾値とから被充電機器の載置面における金属異物の存在を推定するものである。
【００５８】
＜フルブリッジインバータスイッチング部の構成＞
図６に示すように、フルブリッジインバータスイッチング部１３０は、ｐチャンネル型ＦＥＴ（ｐ−ＦＥＴ（１）、ｐ−ＦＥＴ（２））１０１Ａ、１０１Ｂと、ｎチャンネル型ＦＥＴ（ｎ−ＦＥＴ（１）、ｎ−ＦＥＴ（２））１０２Ａ、１０２Ｂと、コンデンサ（Ｃｐ）１０３と、コイル（Ｌｐ）１０４と、マルチプレクサ１３１と、平滑部１３２と、電圧比算出部１３３と、判定部１３４と、閾値格納部１３５とから構成されている。なお、第１の実施形態と同一の符号を付す構成要素については、同様の機能を有することから、その詳細な説明は、省略する。
【００５９】
マルチプレクサ１３１は、一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器の駆動時に、コイルＬｐとコンデンサＣｐとの中点電圧Ｖｃを入力し、駆動周波数ωｄｒにより、中点電圧Ｖｃの第１の１／２周期電圧波形と第２の１／２周期電圧波形とを抽出する。
【００６０】
平滑部１３２は、マルチプレクサ１３１が抽出した第１の１／２周期電圧波形と第２の１／２周期電圧波形とをそれぞれ平滑化して、第１の平滑値と第２の平滑値とを取得する。電圧比算出部１３３は、第１の平滑値と第２の平滑値とから、コイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）との電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）を算出する。判定部１３４は、算出した電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）と予め定められた閾値とから被充電機器の載置面における金属異物の有無を判定する。閾値格納部１３５は、判定に用いる予め定められた閾値を格納保持する。
【００６１】
具体的には、マルチプレクサ１３１は、図７に示すように、３つの入力端子を有し、第１の入力端子から一次Ｌｐ−Ｃｐ共振器の中点電圧ＶＣを入力し、第２、第３の入力端子から例えば、ゲート駆動回路４００の出力であるゲート駆動信号ｇｎ（１）、ゲート駆動回路５００の出力であるゲート駆動信号ｇｎ（２）を入力する。
【００６２】
そして、ゲート駆動回路４００、５００の駆動信号ｇｎ（１）、ｇｎ（２）のタイミングでＶ（Ｌｐ）とＶ（Ｃｐ）とを分離する。例えば、ゲート駆動信号ｇｎ（１）)がｈｉｇｈ、ゲート駆動信号ｇｎ（２）がｌｏｗの場合、インバータの正方向が動作し、マルチプレクサ１３１から第１チャネルへ出力したＶＣはＶ（Ｃｐ）となり、一方で、ゲート駆動信号ｇｎ（１）)がｌｏｗ、ゲート駆動信号ｇｎ（２）がｈｉｇｈの場合、インバータの負方向が動作し、マルチプレクサ１３１から第２チャネルへ出力したＶＣはＶ（Ｌｐ）となる。従って、分離したＶ（Ｃｐ）とＶ（Ｌｐ）を平滑してマイコンで計測すれば、コイルＬｐ間電圧Ｖ（Ｌｐ）とコンデンサＣｐ間電圧Ｖ（Ｃｐ）との電圧比率Ｖ（Ｌｐ）／Ｖ（Ｃｐ）が得られる。
【００６３】
＜第４の実施形態＞
図８を用いて、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置について説明する。本実施形態においては、金属異物により渦電流損失が発生する際、ＤＤＣ３００に掛ったトータル負荷が、金属異物のない時より重くなることから、ＤＤＣ３００の出力インピーダンスを求めることにより、被充電機器の載置面における金属異物の存在を推定するものである。
【００６４】
＜ワイヤレス電力伝送装置の構成＞
図８に示すように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送装置１０は、フルブリッジインバータスイッチング部１４０と、電源２００と、ＤＤＣ（ＤＣ／ＤＣコンバータ）３００と、ゲート駆動回路４００、５００と、出力インピーダンス算出部６００と、判定部７００と、閾値格納部８００とから構成されている。
【００６５】
出力インピーダンス算出部６００は、ＤＤＣ３００の出力インピーダンスＺｄｄｃを算出する。判定部７００は、算出したＤＤＣ３００の出力インピーダンスＺｄｄｃと予め定められた閾値とから被充電機器の載置面における金属異物の有無を判定する。閾値格納部８００は、判定に用いる予め定められた閾値を格納保持する。
【００６６】
前述したように、金属異物により渦電流損失が発生する際、ＤＤＣ３００に掛ったトータル負荷が、金属異物のない時より重くなるため、ＤＤＣ３００の出力インピーダンスＺｄｄｃが顕著に低下する。ＤＤＣ３００の出力インピーダンスＺｄｄｃをＤＤＣ３００の出力電圧Ｖｄｄｃと出力電流Ｉｄｄｃとから数３を用いて算出し、この算出した値と予め定められた閾値とから被充電機器の載置面における金属異物の有無を判定する。
【００６７】
【数３】
2014222994.tif 000005
【００６８】
なお、ＤＤＣ３００の出力インピーダンスＺｄｄｃは、終端負荷などにも依存するため、金属異物の有無を判断するためのＺｄｄｃの閾値は、様々な条件での統計データを基に定める必要がある。例えば、図１０は、受電器が受けた電力が１．５Ｗから５Ｗの範囲である場合の統計データである。このデータによれば、Ｚｄｄｃの閾値を７．０Ωとすれば、被充電機器の載置面における金属異物の有無を確実に判定することができる。
【００６９】
また、第１の実施形態から第４の実施形態における金属異物の検出方法は、単独でも、その効果を奏することができるが、第１の実施形態から第３の実施形態における金属異物の検出方法と第４の実施形態における金属異物の検出方法とを組み合わせて用いることにより、さらに、金属異物の検出の信頼性を向上させることができる。
【００７０】
なお、ワイヤレス電力伝送装置の処理をコンピュータシステムが読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムをワイヤレス電力伝送装置に読み込ませ、実行することによって本発明のワイヤレス電力伝送装置の処理をソフトウェアにて実現することができる。ここでいうコンピュータシステムとは、ＯＳや周辺装置等のハードウェアを含む。
【００７１】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷ（Ｗｏｒｌｄ  Ｗｉｄｅ  Ｗｅｂ）システムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
【００７２】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００７３】
以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００７４】
１０；ワイヤレス電力伝送装置
１００；フルブリッジインバータスイッチング部
１１０；フルブリッジインバータスイッチング部
１０１Ａ；ｐチャンネル型ＦＥＴ
１０１Ｂ；ｐチャンネル型ＦＥＴ
１０２Ａ；ｎチャンネル型ＦＥＴ
１０２Ｂ；ｎチャンネル型ＦＥＴ
１０３；コンデンサ（Ｃｐ）
１０４；コイル（Ｌｐ）
１０５；第１の電圧検出部
１０６；第２の電圧検出部
１０７；電圧比算出部
１０８；判定部
１０９；閾値格納部
１１７；電圧比算出部
１１８；判定部
１１９；閾値格納部
１２１；ピーク電圧検出部
１２２；電圧比算出部
１２３；判定部
１２４；閾値格納部
１３１；マルチプレクサ
１３２；平滑部
１３３；電圧比算出部
１３４；判定部
１３５；閾値格納部
２００；電源
３００；ＤＤＣ（ＤＣ／ＤＣコンバータ）
４００；ゲート駆動回路
４１０；ゲート駆動回路
５００；ゲート駆動回路
５１０；ゲート駆動回路
６００；出力インピーダンス算出部
７００；判定部
８００；閾値格納部
【図１】
2014222994.tif 000006
【図２】
2014222994.tif 000007
【図３】
2014222994.tif 000008
【図４】
2014222994.tif 000009
【図５】
2014222994.tif 000010
【図６】
2014222994.tif 000011
【図７】
2014222994.tif 000012
【図８】
2014222994.tif 000013
【図９】
2014222994.tif 000014
【図１０】
2014222994.tif 000015
【図１１】
2014222994.tif 000016