(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部装置と電磁的に結合するコイルと、
前記コイルを少なくとも含む共振回路と、
前記コイルに非接触で伝送される送電信号に対し前記共振回路のＱ値を測定するための測定用信号を重畳し、前記送電信号に前記測定用信号が重畳された交流信号から前記送電信号を除去し、前記送電信号が除去された前記交流信号を用いて前記Ｑ値の測定を行う検知部と、
を備える検知装置。
【請求項２】
前記送電信号は第１の周波数の交流信号であり、前記測定用信号は第１の周波数と異なる第２の周波数の交流信号である
請求項１に記載の検知装置。
【請求項３】
前記検知部は、
前記共振回路と接続しており、前記共振回路の共振周波数を第１の周波数から第２の周波数に変更するための共振周波数調整部と、
第１の周波数の交流信号を通過させず、かつ少なくとも第２の周波数の交流信号を通過させる第１周波数除去部と、
前記第１周波数除去部を通過した前記測定用信号を含む交流信号を用いて、前記Ｑ値を計算するＱ値測定部と、
を備える請求項２に記載の検知装置。
【請求項４】
前記共振回路に対して少なくとも前記コイルと反対側である負荷が接続される側に接続され、前記検知部が前記Ｑ値の測定を行うとき、前記共振回路から前記負荷を電気的に切り離す切り離し部、をさらに備える
請求項３に記載の検知装置。
【請求項５】
前記コイルが前記外部装置より受信した前記送電信号を用いて、前記検知部において前記Ｑ値の測定時に消費する分の電力を少なくとも充電する蓄電部、をさらに備え、
前記検知部は、前記共振回路と前記負荷との接続がオフしている間、前記蓄電部に充電された電力を用いて前記Ｑ値の測定を行う
請求項４に記載の検知装置。
【請求項６】
前記共振回路に対して少なくとも前記コイルと反対側である負荷が接続される側に接続された、第１の周波数の交流信号を通過させ、かつ少なくとも第２の周波数の交流信号を通過させない第２周波数除去部、をさらに備える
請求項３に記載の検知装置。
【請求項７】
前記共振周波数調整部は、コンデンサ又はコイルの少なくともいずれかを備えて構成され、前記共振回路と前記第１周波数除去部との間に接続されている
請求項３に記載の検知装置。
【請求項８】
前記Ｑ値測定部により求めたＱ値を、予め設定された基準値と比較することにより、前記コイルと前記外部装置との電磁結合している状態を判断する判定部を、さらに備える
請求項３に記載の検知装置。
【請求項９】
前記コイルと前記外部装置との電磁結合している状態とは、前記コイルの近傍における導体又は任意のコイルを含む回路の存在の有無である
請求項８に記載の検知装置。
【請求項１０】
前記Ｑ値測定部は、前記第１周波数除去部を通過した前記交流信号から、前記共振回路を構成する前記コイルと前記共振周波数調整部との両端にかかる第１電圧と、前記コイルの両端にかかる第２電圧を取得し、第１電圧と第２電圧の比から前記Ｑ値を計算する
請求項３に記載の検知装置。
【請求項１１】
前記Ｑ値測定部は、前記コイルを少なくとも含む直列共振回路の共振周波数でのインピーダンスの絶対値に対して√２倍となる帯域からＱ値が求められる半値幅法を用いて、前記Ｑ値を計算する
請求項３に記載の検知装置。
【請求項１２】
前記Ｑ値測定部は、前記コイルを少なくとも含む並列共振回路の共振周波数でのインピーダンスの絶対値に対して１／√２倍となる帯域からＱ値が求められる半値幅法を用いて、前記Ｑ値を計算する
請求項３に記載の検知装置。
【請求項１３】
前記検知部により測定された前記Ｑ値を前記送電信号の送電側へ送信する通信部、をさらに備える
請求項３に記載の検知装置。
【請求項１４】
外部装置から受電するのに用いられるコイルと、
前記コイルを少なくとも含む共振回路と、
前記コイルに非接触で伝送される送電信号に対し前記共振回路のＱ値を測定するための測定用信号を重畳し、前記送電信号に前記測定用信号が重畳された交流信号から前記送電信号を除去し、前記送電信号が除去された前記交流信号を用いて前記Ｑ値の測定を行う検知部と、
を備える受電装置。
【請求項１５】
前記検知部は、
前記共振回路と接続しており、前記共振回路の共振周波数を第１の周波数から、該第１の周波数と異なる第２の周波数に変更するための共振周波数調整部と、
第１の周波数の交流信号を通過させず、かつ少なくとも第２の周波数の交流信号を通過させる第１周波数除去部と、
前記第１周波数除去部を通過した前記測定用信号を含む交流信号を用いて、前記Ｑ値を計算するＱ値測定部と、
を備える請求項１４に記載の受電装置。
【請求項１６】
電力を無線により送電する送電装置と、該送電装置からの電力を受電する受電装置を含んで構成され、
前記受電装置は、
外部装置から受電するのに用いられるコイルと、
前記コイルを少なくとも含む共振回路と、
前記コイルに非接触で伝送される送電信号に対し前記共振回路のＱ値を測定するための測定用信号を重畳し、前記送電信号に前記測定用信号が重畳された交流信号から前記送電信号を除去し、前記送電信号が除去された前記交流信号を用いて前記Ｑ値の測定を行う検知部と、
を備える非接触電力伝送システム。
【請求項１７】
前記検知部は、
前記共振回路と接続しており、前記共振回路の共振周波数を第１の周波数から、該第１の周波数と異なる第２の周波数に変更するための共振周波数調整部と、
第１の周波数の交流信号を通過させず、かつ少なくとも第２の周波数の交流信号を通過させる第１周波数除去部と、
前記第１周波数除去部を通過した前記測定用信号を含む交流信号を用いて、前記Ｑ値を計算するＱ値測定部と、
を備える請求項１６に記載の非接触電力伝送システム。
【請求項１８】
検知装置が備える検知部により、コイルに非接触で伝送される送電信号に対し該コイルを少なくとも含む共振回路のＱ値を測定するための測定用信号を重畳すること、
前記送電信号に前記測定用信号が重畳された交流信号から前記送電信号を除去すること、
前記送電信号が除去された前記交流信号を用いて前記Ｑ値の測定を行うこと
を含む検知方法。
【請求項１９】
前記送電信号は第１の周波数の交流信号であり、前記測定用信号は第１の周波数と異なる第２の周波数の交流信号であり、
前記検知部が備える共振周波数調整部を前記共振回路と接続することにより、前記共振回路の共振周波数が第１の周波数から第２の周波数に変更する
請求項１８に記載の検知方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、金属等の導体の存在を検知する検知装置、受電装置、非接触電力伝送システム及び検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触で電力を供給（ワイヤレス給電）する非接触電力伝送システムの開発が盛んに行われている。ワイヤレス給電を実現する方式としては大きく２種類の手法が存在する。
【０００３】
一つは既に広く知られている電磁誘導方式であり、電磁誘導方式では、送電側と受電側の結合度が非常に高く、高効率での給電が可能である。しかし、送電側と受電側との間の結合係数を高く保つ必要があるため、送電側と受電側の距離を離した場合や位置ずれがある場合には、送電側と受電側のコイル間の電力伝送効率（以下、「コイル間効率」という。）が大きく劣化してしまう。
【０００４】
もう一つは磁界共鳴方式と呼ばれる手法であり、積極的に共振現象を利用することで給電元と給電先とで共有する磁束が少なくてもよいという特徴を持つ。磁界共鳴方式は、結合係数が小さくてもＱ値(Quality factor)が高ければコイル間効率が劣化しない。Ｑ値は、送電側又は受電側のコイルを有する回路の、エネルギーの保持と損失の関係を表す（共振回路の共振の強さを示す）指標である。すなわち送電側コイルと受電側コイルの軸合わせが不要で、送電側と受電側の位置や距離の自由度が高いというがある。
【０００５】
非接触電力伝送システムにおいて重要な要素の一つに、金属異物の発熱対策がある。電磁誘導方式又は磁界共鳴方式に限らず非接触で給電を行う際、送電側と受電側の間に金属が存在するとその金属に渦電流が発生し、金属を発熱させてしまう恐れがある。この発熱対策として、金属異物を検知する数多くの手法が提案されている。例えば光センサあるいは温度センサを用いる手法が知られている。しかしながら、センサを用いた検知方法では、磁界共鳴方式のように給電範囲が広い場合にコストがかかる。また例えば温度センサであれば、温度センサの出力結果がその周囲の熱伝導率に依存するため、送電側及び受電側の機器にデザイン制約を加えることにもなる。
【０００６】
そこで、送電側と受電側の間に金属異物が入ったときのパラメータ（電流、電圧等）の変化を見て、金属異物の有無を判断する手法が提案されている。このような手法であれば、デザイン制約等を課す必要がなくコストを抑えることができる。例えば、特許文献１では送電側と受電側の通信の際の変調度合い（振幅及び位相の変化情報）によって金属異物を検出する方法、また特許文献２では渦電流損によって金属異物を検出する方法（ＤＣ−ＤＣ効率による異物検知）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２０６２３１号公報
【特許文献２】特開２００１−２７５２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１，２により提案された手法は、受電側の金属筺体の影響が加味されていない。一般的な携帯機器への充電を考えた場合、携帯機器に何らかの金属（金属筐体、金属部品等）が使われている可能性が高く、パラメータの変化が「金属筺体等の影響によるもの」か、あるいは「金属異物が混入したことによるもの」なのかの切り分けが困難である。特許文献２を例に挙げると、渦電流損が携帯機器の金属筺体で発生しているのか、それとも送電側と受電側との間に金属異物が混入して発生しているのかがわからない。このように、特許文献１，２で提案された手法は、金属異物を精度よく検知できているとは言えなかった。
【０００９】
本開示は、上記の状況を考慮してなされたものであり、コイルの近くに存在する金属異物を、センサを新たに設けることなく検知し、かつ検出の精度を向上させるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の一側面は、検知装置が備える検知部により、コイルに非接触で伝送される送電信号に対し該コイルを少なくとも含む共振回路のＱ値を測定するための測定用信号を重畳すること、送電信号に測定用信号が重畳された交流信号から送電信号を除去すること、送電信号が除去された交流信号を用いてＱ値の測定を行うことを含む。
【００１１】
上記送電信号は第１の周波数の交流信号であり、測定用信号は第１の周波数と異なる第２の周波数の交流信号であり、上記検知部が備える共振周波数調整部を共振回路と接続することにより、共振回路の共振周波数が第１の周波数から第２の周波数に変更する。
【００１２】
本開示の一側面によれば、コイルを通じて受信した送電信号に、これと周波数の異なるＱ値測定用信号を重畳し、２つの信号が合成された交流信号から送電信号を除外した交流信号を用いて、Ｑ値の測定を行う。それゆえ、受電装置は、送電装置から送電信号を受信しながら、Ｑ値測定を行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本開示によれば、コイルの近くに存在する金属異物を、センサを新たに設けることなく検知することができ、かつ検出の精度を向上させるものである。
また、１次側から２次側への送電を停止することなく、２次側で高精度な金属異物の検知を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本開示において金属異物の検知に用いられるＱ値測定の説明に供する概略回路図である。
【図２】本開示の第１の実施形態に係る非接触電力伝送システムにおける受電装置の構成例を示す概略回路図である。
【図３】図２における送電キャリア除去フィルタ部の内部構成例の一部を示す回路図である。
【図４】図３の送電キャリア除去フィルタ部のインピーダンスの周波数特性例を示すグラフである。測定用信号
【図５】送電キャリア除去フィルタ部の周波数とフィルタロスとの関係例を示すグラフである。
【図６】図２における電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２の波形例を示すグラフである。
【図７】Ａは電圧Ｖ１のスペクトル特性例、Ｂは電圧Ｖ２のスペクトル特性例を示すグラフである。
【図８】ＬＣＲメータを用いて受電コイルのＱ値を測定したときの周波数とＱ値との関係例を示すグラフである。
【図９】Ａ〜Ｃは、共振回路の構成例を示す回路図である。
【図１０】本開示の第１の実施形態の変形例に係る非接触電力伝送システムにおける受電装置の構成例を示す概略回路図である。
【図１１】Ａ，Ｂは、共振回路の構成例を示す回路図である。
【図１２】本開示の第２の実施形態に係る受電装置の構成例を示す回路図である。
【図１３】第２の実施形態に係る非接触電力伝送システムのＱ値測定時の動作例を示すフローチャートである。
【図１４】第２の実施形態に係る非接触電力伝送システムのＱ値測定時の動作例（Ｑ値測定結果を送信）を示すフローチャートである。
【図１５】本開示の第３の実施形態に係る受電装置の構成例を示す回路図である。
【図１６】図１３の受電装置の送電周波数に対する等価回路図である。
【図１７】図１３の受電装置のＱ値測定用周波数に対する等価回路図である。
【図１８】第３の実施形態に係る非接触電力伝送システムのＱ値測定時の動作例を示すフローチャートである。
【図１９】第３の実施形態に係る非接触電力伝送システムのＱ値測定時の動作例（Ｑ値測定結果を送信）を示すフローチャートである。
【図２０】直列共振回路におけるインピーダンスの周波数特性例を示すグラフである。
【図２１】並列共振回路におけるインピーダンスの周波数特性例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本開示を実施するための形態の例について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
【００１６】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．導入説明
２．第１の実施形態（検知部：共振周波数調整部と第１周波数除去部を備える例）
３．第２の実施形態（切り離し部：共振回路の負荷側に切り離し部を設けた例）
４．第３の実施形態（周波数除去部：切り離し部に代えて第２周波数除去部を設けた例）
５．その他
【００１７】
＜１．導入説明＞
本開示は、送電側（１次側）から給電して受電側（２次側）の充電を行う際に、外部と電磁的に結合するコイルを含む回路のＱ値（Quality factor）を測定し、Ｑ値の測定結果に基づいてコイルの近くの金属異物の有無を判定する技術である。
Ｑ値とは、エネルギーの保持と損失の関係を表す指標であり、一般的に共振回路の共振のピークの鋭さ（共振の強さ）を表す値として用いられる。
金属異物は、送電側と受電側の間に存在する金属などの導体や意図しないコイルを含む回路が対象となる。本明細書でいう導体には、広義の導体すなわち半導体も含まれる。以下、金属などの導体やコイルを含む回路を検知することを、「導体等を検知する」ともいう。
【００１８】
［Ｑ値測定の原理］
以下、Ｑ値測定の原理について、図面を参照して説明する。
図１は、本開示において金属異物の検知に用いられるＱ値測定の説明に供する概略回路図である。
この図１に示した回路は、Ｑ値の測定原理を表した最も基本的な回路構成（磁界結合の場合）の一例である。図１ではコイル５とコンデンサ４からなる直列共振回路を備える回路を示しているが、共振回路の機能を備えていれば詳細な構成は種々の形態が考えられる。この共振回路のＱ値測定は、測定器（ＬＣＲメータ）でも用いられている手法である。
【００１９】
コイル５の近くに金属異物として例えば金属片があると、磁力線が金属片を通過して金属片に渦電流が発生する。これはコイル５からすると、金属片とコイル５が電磁的に結合して、コイル５に抵抗負荷がついたように見え、コイル（共振回路）のＱ値を変化させる。このＱ値を測定することで、コイル５の近くにある金属異物（電磁結合している状態）の検知につなげる。
【００２０】
図１に示すＱ値測定に用いられる回路は、交流信号（正弦波）を発生させる交流電源２及び抵抗素子３を含む信号源１と、コンデンサ（キャパシタとも呼ばれる）４と、コイル５を備える。抵抗素子３は、交流電源２の内部抵抗（出力インピーダンス）を図示化したものである。信号源１に対しコンデンサ４とコイル５が直列共振回路（共振回路の一例）を形成するように接続されている。そして、測定したい周波数において共振するように、コンデンサ４のキャパシタンスの値（Ｃ値）、及びコイル５のインダクタンスの値（Ｌ値）が調整されている。
【００２１】
直列共振回路を構成するコイル５とコンデンサ４の両端間の電圧をＶ１（共振回路に掛かる電圧の一例）、コイル５両端の電圧をＶ２とすると、この直列共振回路のＱ値は、式（１）で表される。Ｒは、周波数ｆにおける直列抵抗値、Ｌはインダクタンス値、Ｃはキャパシタンス値を表す。電圧Ｖ２≫電圧Ｖ１のとき式を近似して表すことができる。
【数１】
0005838768.tif 000002
【００２２】
電圧Ｖ１が約Ｑ倍されて電圧Ｖ２が得られる。式（１）に示す直流抵抗値Ｒやインダクタンス値Ｌは金属が近づくことや、金属に発生する渦電流の影響により変化することが知られている。例えば、コイル５に金属片が近づくと実効抵抗値Ｒが大きくなり、Ｑ値が下がる。すなわちコイル５の周りに存在する金属の影響によって共振回路のＱ値や共振周波数は大きく変化するので、この変化を検知することにより、コイル５の近くに存在する金属片を検知できる。そして、このＱ値測定を１次側と２次側の間に挿入された金属異物の検知に適用することができる。
【００２３】
上述したＱ値の変化を用いて金属異物を検出することにより、電磁誘導方式又は磁界共鳴方式によらず高精度で金属異物を取り除くことが可能である。特に受電側（２次側）の機器内に設けられたコイルのＱ値は、受電側の機器の金属筐体と該コイルとの位置関係がほぼ固定であるため、コイルに対する金属筐体の影響を取り除くことができ、金属異物に対して感度のよいパラメータとなり得る。つまり、受電側のＱ値は、金属異物の検知に適している。
【００２４】
［本開示の概要］
しかしながら、Ｑ値測定による異物検知を２次側に適用する場合、２次側コイルのＱ値を正確に測定するためには、１次側からの送電信号が障害となっていた。Ｑ値測定の際に１次側からの給電（送電信号の出力）が行われていると、１次側から出力した磁界で２次側のコイルに大電力が発生してしまうため、Ｑ値測定信号の電圧Ｖ２などを正常に測定することができない。
【００２５】
２次側コイルのＱ値は、図１に示した技術を用い、該２次側コイルとコンデンサによる共振回路に電圧（Ｑ値測定用信号）を印加することによって、測定を行う。これを１次側からの送電中に行う場合、１次側からの送電により、２次側コイルには電圧が発生する。これがＱ値測定の誤差となってしまう。一般的に送電は大電力で行われるため、送電信号の振幅はＱ値測定用信号と比較してはるかに大きな振幅であり、Ｑ値の測定が正確に行えない。
【００２６】
そのため、これを回避するために複雑な制御フローを経由して、１次側から２次側への送電を停止し、送電を停止させた状態で２次側のＱ値の測定を行う必要がある。そのため、２次側のＱ値を測定するたびに１次側と２次側間で通信を行い、送電停止信号を送るなどの通信システムと制御が必要となり、送電装置及び受電装置の制御フローやハードウェアの複雑化、それに起因するＱ値測定における冗長な時間の増加が問題となる。
【００２７】
また、例えば１台の送電装置に対して複数台の受電装置が存在する場合にも、一の受電装置のＱ値を測定するたびに、それ以外の受電装置への給電まで停止する必要がある。
【００２８】
このような問題に対し、受電コイルとは別にＱ値測定用のコイルを設ける、あるいは受電コイルの巻き数を増やすなど、コイルの工夫により給電中のＱ値測定による異物検出を実現する方法が考えられる。しかしながら、やはり受電側の機器の設計自由度やコストに対して悪影響がある可能性がある。
【００２９】
そこで、１次側の送電を停止させることなく、２次側でＱ値の測定を行う手法を提案する。送電キャリア（送電信号）に対して、Ｑ値測定用信号を送電キャリアと異なる周波数で重畳させて、Ｑ値測定（電圧測定）の際にはＱ値測定用信号のみを取り出すことによって１次側からの送電と同時にＱ値測定を行うものである。
【００３０】
＜２．第１の実施形態＞
本開示では、送電側から給電された交流信号（以下、「送電信号」と記す）に、これと周波数の異なるＱ値測定用の交流信号（以下、「Ｑ値測定用信号」と記す）を重畳する。そして、２つの交流信号が合成された交流信号から送電信号を除外した交流信号を用いて、Ｑ値の測定を行う構成をとる。
［受電装置の構成例］
図２は、本開示の第１の実施形態に係る非接触電力伝送システムにおける受電装置の構成例を示す概略回路図である。
非接触電力伝送システム１００は、少なくとも送電コイル１０Ａを含む送電装置１０（１次側）と、受電装置２０（２次側）を備えて構成されている。受電装置２０は、検知装置の一例である。
【００３１】
受電装置２０は、一例として受電コイル２１（コイルの一例）と、コンデンサ２２，２３と、整流部２４と、負荷２５と、検知部２６（検知部の一例）を備える。
【００３２】
受電装置２０において、並列接続した受電コイル２１とコンデンサ２２の一端が該受電コイル２１と直列接続したコンデンサ２３の一端に接続し、共振回路が構成されている。そして、この共振回路が、整流部２４を介して負荷２５に接続されている。Ｑ値測定用の周波数において共振するように、受電コイル２１のインダクタンス値（Ｌ値）、及びコンデンサ２２，２３のキャパシタンス値（Ｃ値）が調整されている。コンデンサ２２，２３及び整流部２４により受電部を構成する。
【００３３】
受電装置２０では、送電装置１０で発生した交流磁界を磁界共鳴方式等によって受電コイル２１で受け、受電コイル２１及びコンデンサ２２，２３を含む共振回路を通じて交流信号を取り出す。取り出した交流信号は、整流部２４で整流及び平滑化することにより直流信号に変換される。図示しないレギュレータによってその直流信号を利用して定電圧を生成し、バッテリーなどの負荷２５へ供給する。
検知部２６は、コンデンサ２３の両端の地点と接続し、このコンデンサ２３の両端の地点における電圧を検出し、Ｑ値の測定を行う。
【００３４】
［検知部の構成例］
検知部２６は、受電コイル２１を通じて受信した送電信号に、これと周波数の異なるＱ値測定用信号を重畳し、２つの信号が合成された交流信号から送電信号を除外した交流信号を用いて、Ｑ値の測定を行う機能を備える。この２つの交流信号が合成された交流信号から送電信号を除外した交流信号には、Ｑ値測定用信号が含まれている。
【００３５】
このような機能を実現するため、検知部２６は、一例としてＱ値測定用信号源３１、共振周波数調整部３２、送電キャリア除去フィルタ部３３、Ｑ値測定回路３４を備えている。
【００３６】
Ｑ値測定用信号源３１は、図１の信号源１（交流電源２）と同様の機能を有し、Ｑ値測定時にＱ値測定用の交流信号を出力する。Ｑ値測定用信号の周波数は送電側から伝送される送電信号（送電キャリア）の周波数（以下、「送電周波数」とも称す）とは別の周波数に設定する。これによって、送電信号とＱ値測定用信号を分離することができるため、給電とＱ値の測定を同時に行うことができる。
【００３７】
共振周波数調整部３２は、受電装置２０の共振回路の共振周波数を変更するためのものである。上記のとおり、送電信号の周波数とＱ値測定用信号の周波数を異ならせることにより、送電信号とＱ値測定用信号を分離することができる。しかし、受電コイル２１に接続されている共振用のコンデンサ２２，２３は送電周波数で共振が行われる値に設定されている。そのため、Ｑ値を共振状態で測定するためのＱ値測定用の共振周波数調整部３２が必要となる。共振周波数調整部３２は、一例としてコンデンサを適用できるが、この例に限られるものではない。例えば、受電コイルとは別のコイルを用いて、あるいはコイルとコンデンサを用いて構成してもよい。
【００３８】
また、送電キャリア除去フィルタ部３３が、Ｑ値測定用信号源３１と共振周波数調整部３２の間に挿入されている。送電キャリア除去フィルタ部３３を、Ｑ値測定用信号源３１の後（下流側）に設ける理由は、送電信号（送電キャリア）に対して、Ｑ値測定用信号源３１の影響を与えないためである。また、大振幅が発生する送電信号によってＱ値測定用信号源が破壊されるのを防ぐためでもある。
同様に、Ｑ値測定回路３４の前（上流側）にも送電キャリア除去フィルタ部３３を設ける。これは送電信号と重畳されたＱ値測定用信号の中から送電信号を除去して、Ｑ値測定用信号のみを測定するためである。
【００３９】
Ｑ値測定回路３４は、受電コイル２１を通じて受信した送電信号と、これと周波数の異なるＱ値測定用信号の２つの信号が合成された交流信号から、送電信号を除外した交流信号を用いてＱ値の測定を行う。そして、検知部２６は、Ｑ値測定回路３４により求めたＱ値を、予め設定された基準値と比較することにより、受電コイル２１と外部例えば送電装置１０の送電コイル１０Ａとの電磁結合している状態、すなわち受電コイル２１付近の金属異物の有無を判定する。
【００４０】
なお、このＱ値測定による金属異物の検知処理のときに共振周波数を特定する周波数スイープ処理を実施するようにしてもよい。
【００４１】
ここで、送電キャリア除去フィルタ部３３についてさらに説明する。送電キャリア除去フィルタ部３３は、見る向きに対して見えるインピーダンスが異なるように構成されている。
【００４２】
図３は、送電キャリア除去フィルタ部３３の内部構成例の一部を示す回路図である。
図３に示した例では、コイルＬ１及びコンデンサＣ１の並列回路の一端がグラウンド端子に接続され、その他端がＱ値測定用信号源３１側の端子３３ａと接続している。また、コイルＬ１及びコンデンサＣ１の並列回路の他端は、コイルＬ２及びコンデンサＣ２の並列回路の一端と接続している。そして、コイルＬ２及びコンデンサＣ２の並列回路の他端が、送電信号が入力される共振回路側の端子３３ｂと接続している。
【００４３】
この図３に示す回路構成によって、Ｑ値測定用信号源３１側の端子３３ａから入力されるＱ値測定用信号は共振回路側の端子３３ｂまで到達する（通過）。一方、共振回路側の端子３３ｂから入力した送電信号はＱ値測定用信号源３１側の端子３３ａまで到達しない（遮断）。コイルＬ１，Ｌ２とコンデンサＣ１，Ｃ２の値を適宜選択することにより、所望の周波数の交流信号について通過又は遮断を制御することができる。本例では、コイルＬ１，Ｌ２とコンデンサＣ１，Ｃ２の値を選択して、例えば送電信号の周波数が１２０ｋＨｚ、Ｑ値測定用信号の周波数は２ＭＨｚに設定した。
【００４４】
図４は、図３に示した送電キャリア除去フィルタ部３３の回路についてのインピーダンスの周波数特性例を示したグラフである。
図４の例は、共振回路側からとＱ値測定用信号源３１側から見た送電キャリア除去フィルタ部３３のインピーダンスを表している。
共振回路側からみたインピーダンスは送電周波数である１２０ｋＨｚ付近において、３０００Ω以上の高インピーダンスに見えている（実線の特性曲線）。この場合、Ｑ値測定用信号源３１が送電信号にとっては影響がないように見え、給電の妨げにはならない。
一方、Ｑ値測定用信号源３１から見た場合には、Ｑ値測定用の周波数である２ＭＨｚ付近においてはインピーダンスが低く見え（破線の特性曲線）、共振回路側へのＱ値測定用信号の重畳が可能となる。
【００４５】
図５に、送電キャリア除去フィルタ部３３の周波数とフィルタ通過特性との関係例を示す。
図５の例では、送電周波数である１２０ｋＨｚ付近において損失が大きいことから、送電信号の大電力がＱ値測定用信号源３１に入力されて該Ｑ値測定用信号源３１が破壊されることを防げることがわかる。
一方、Ｑ値測定用の周波数である２ＭＨｚ付近において、Ｑ値測定用信号は送電周波数１２０ｋＨｚと比べ損失が小さく、通過するため、送電信号への重畳が可能である。２ＭＨｚ付近におけるＱ値測定用信号の損失Ｌは１８ｄＢ程度であるが、受電コイル２１を含む共振回路に入力する電圧振幅は５０ｍＶ程度でよいため、この程度の損失は問題とはならない。
【００４６】
このようにして、検知部２６（図３）の送電キャリア除去フィルタ部３３では、Ｑ値測定用信号源３１で発生したＱ値測定用信号を通過させ、共振回路側（共振周波数調整部３２含む）からＱ値測定用信号源３１及びＱ値測定回路３４へ向かう方向へ送電信号を通過させない。
【００４７】
実際に１２０ｋＨｚの送電信号と２ＭＨｚのＱ値測定用信号を重畳させた様子を、図６に示す。図６は、図２における電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２の波形例を示すグラフである。
図６より、２ＭＨｚのＱ値測定用信号（電圧Ｖ２）がコンデンサ２３の前後で増幅されていることがわかる。実際に周波数別に分離してＱ値測定用信号の振幅を見たときには、コンデンサ２３の前（受電コイル２１側）の電圧Ｖ１（図６下）よりも、コンデンサ２３の後（整流部２４側）の電圧Ｖ２（図３上）がＱ倍されていることが確認できる。
【００４８】
図７は各電圧のスペクトル特性例を示すグラフであり、図７Ａは電圧Ｖ１のスペクトル特性、図７Ｂは電圧Ｖ２のスペクトル特性を示している。
図７に示すように、それぞれの電圧を周波数軸で見た場合、２ＭＨｚのＱ値測定用信号は１６ｍＶから２２０ｍＶに増幅されており、Ｑ値に換算すると約１４と計算される。一方、受電コイル２１について、Ｑ値測定状態でのＱ値をＬＣＲメータで見た場合の測定結果を、図８に示す。図８の例では、２ＭＨｚ付近においてＱ値が１５〜１６であり、高い確度でＱ値が測定できていることが確認できる。
【００４９】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、検知部２６の共振周波数調整部３２を設け、受電コイル２１とコンデンサ２２，２３からなる共振回路の共振周波数（第１の周波数）に対し、これと異なる新たな共振周波数（第２の周波数）で共振するように構成する。
そして、検知部２６の送電キャリア除去フィルタ部３３ａによって、受電コイル２１を通じて受信した送電信号に、これと周波数の異なるＱ値測定用信号を重畳し、２つの信号が合成された交流信号から送電信号を除外した交流信号を用いて、Ｑ値の測定を行う。
【００５０】
それゆえ、受電装置は、送電装置から送電信号を受信しながら、Ｑ値測定を行うことができる。送電を止めるという動作がないために、送受間の通信を減らすことができ、制御フローの簡素化が見込める。
また、新たなコイルやセンサの追加を必要としない。
また、従来のようなＤＣ−ＤＣ効率による異物検知等の方法と比較して、高精度での金属異物の検出が可能になる。
さらに、制御フローが簡素化するため、Ｑ値測定のための制御に要する冗長な時間が減少し、時間あたりの送電効率が向上する。もしくは、より短い間隔で金属異物検出の動作が行えるようになり、金属異物の早期検知につながる。
さらにまた、受電装置が２台以上ある場合、送電中の受電装置以外の受電装置への送電を停止しなくてよくなるので、複数台の受電装置でそれぞれに送電やＱ値測定等を並行して実行することができる。
【００５１】
（共振回路の他の構成例）
上述した第１の実施形態では、共振周波数調整部３２を接続しない状態の共振回路の受電コイル２１のインピーダンスマッチングに、これと並列のコンデンサ２２と、受電コイル２１とコンデンサ２２の並列接続に対し直列のコンデンサ２３を用いた例を説明したが、共振回路としてその他の構成をとることができる。
【００５２】
図９Ａ〜９Ｃは、共振回路の他の構成例を示す回路図である。
図９Ａは、受電コイル２１と並列なコンデンサ２２を用いて、共振周波数調整部３２を接続しない状態の共振回路を構成した例である。この共振回路を構成する受電コイル２１とコンデンサ２２の接続点に、共振周波数調整部３２を接続する。
図９Ｂは、受電コイル２１と直列のコンデンサ２３Ａを用いて、共振周波数調整部３２を接続しない状態の共振回路を構成した例である。この共振回路を構成するコンデンサ２３Ａの整流部側に、共振周波数調整部３２を接続する。
図９Ｃは、受電コイル２１とコンデンサ２３Ａとコンデンサ２２Ａを用いて閉回路を形成して、共振周波数調整部３２を接続しない状態の共振回路を構成した例である。この共振回路を構成するコンデンサ２３Ａとコンデンサ２２Ａの接続中点に、共振周波数調整部３２を接続する。
そして、いずれの共振回路においても、受電コイル２１の両端の電圧Ｖ２と、受電コイル２１から共振周波数調整部３２までの電圧Ｖ１を検出し、Ｑ値の測定を行う。
なお、これらの共振回路は一例であり、共振回路の構成をこれらの例に限定するものではない。
【００５３】
［第１の実施形態の変形例］
次に、第１の実施形態の変形例として、受電装置の共振周波数調整部３２の接続点を変更した例を説明する。
【００５４】
図１０は、本開示の第１の実施形態の変形例（以下、「本例」ともいう）に係る非接触電力伝送システムにおける受電装置の構成例を示す概略回路図である。図１０の説明において、図２と同一の構成については説明を省略する。
図１０に示す非接触電力伝送システム１００Ａは、少なくとも送電コイル１０Ａを含む送電装置１０（１次側）と、受電装置２０Ａ（２次側）を備えて構成されている。受電装置２０Ａは、検知装置の一例である。
【００５５】
本例の受電装置２０Ａは、図２の受電装置２０と比較して共振回路と共振周波数調整部３２との接続が異なる。
受電装置２０では、共振周波数調整部３２がコンデンサ２３と整流部２４との接続中点と接続しているが、本例の受電装置２０Ａでは、共振周波数調整部３２がコイル２１及びコンデンサ２２の並列接続とコンデンサ２３´との接続中点と接続している。コンデンサ２３´は整流部２４とも接続している。受電装置２０Ａのコンデンサ２３´は、受電装置２０のコンデンサ２３に対応しており、共振回路を構成している。
受電装置２０Ａの共振周波数調整部３２は、受電装置２０と同様に、Ｑ値を共振状態で測定するためのものであり、受電装置２０Ａの共振回路の共振周波数を変更する。
【００５６】
このように構成した受電装置２０Ａでも同様に、Ｑ値測定用信号の電圧Ｖ１と電圧Ｖ２を測定して受電コイル２１のＱ値を測定することができる。
図２と比較して図１０の構成では、共振周波数調整部３２がコンデンサのみで構成されている場合でも、Ｑ値測定信号の共振周波数を送電信号の周波数より低く設定することが可能である。このとき、Ｑ値測定を送電信号よりも低い周波数のＱ値測定信号で行え、送電信号の高調波成分等がＱ値測定信号に対して雑音として見える影響を緩和することができる。
【００５７】
（共振回路の他の構成例）
上述した第１の実施形態の変形例では、共振周波数調整部３２を接続しない状態の共振回路の受電コイル２１のインピーダンスマッチングに、これと並列のコンデンサ２２と、受電コイル２１とコンデンサ２２の並列接続に対し直列のコンデンサ２３´を用いた例を説明したが、共振回路としてその他の構成をとることができる。
【００５８】
図１１Ａ，１１Ｂは、共振回路の他の構成例を示す回路図である。
図１１Ａは、受電コイル２１と直列のコンデンサ２３Ａ´を用いて、共振周波数調整部３２を接続しない状態の共振回路を構成した例である。この共振回路を構成する受電コイル２１とコンデンサ２３Ａ´の接続中点に、共振周波数調整部３２を接続する。
図１１Ｂは、受電コイル２１とコンデンサ２３Ａ´とコンデンサ２２Ａ´を用いて閉回路を形成して、共振周波数調整部３２を接続しない状態の共振回路を構成した例である。この共振回路を構成する受電コイル２１とコンデンサ２３Ａ´の接続中点に、共振周波数調整部３２を接続する。
そして、いずれの共振回路においても、受電コイル２１の両端の電圧Ｖ２と、受電コイル２１から共振周波数調整部３２までの電圧Ｖ１を検出し、Ｑ値の測定を行う。
なお、これらの共振回路は一例であり、共振回路の構成をこれらの例に限定するものではない。
【００５９】
＜３．第２の実施形態＞
共振回路のＱ値を正確に測定するためには、共振回路からみた整流部側のインピーダンスは大きくなければならない。そのためには一例として整流部を切り離して、オープン状態としてもよい。
そこで、第２の実施形態では、第１の実施形態に係る受電装置２０（図２参照）に対して、負荷を切り離す切り離し部を設け、Ｑ値測定時に検知部と負荷を切り離せるようにした例を説明する。
【００６０】
なお、整流部を切り離す場合には受電はできないが、その場合でも一次側の送電を止めるといった複雑な制御フローを経由する必要がないというメリットがある。この場合のＱ値測定回路への電源供給は、２次側に持つ負荷２５（バッテリーなど）か、コンデンサに充電した電荷を用いて駆動する。
【００６１】
［受電装置の構成例］
図１２は、本開示の第２の実施形態に係る受電装置の構成例を示す回路図である。ここでは、図１２に示した受電装置４０と、第１の実施形態に係る受電装置２０との違いを中心に説明し、その他の部分の説明を割愛する。
本実施形態に係る受電装置４０は、図２の受電装置２０と比較して主に、外部へデータ送信するための通信部４１と、充電用のコンデンサ４２と、切り離し部４４が設けられている点が異なる。
【００６２】
通信部４１は、抵抗素子４１Ｒと切替え部４１Ｓの直列回路で構成され、共振回路と整流部２４との間に並列に接続される。すなわち、抵抗素子４１Ｒと切替え部４１Ｓの直列回路の一端がコンデンサ２３に接続し、他端が受電コイル２１及びコンデンサ２２に接続している。
【００６３】
受電装置２０から送電装置１０へデータ送信する場合は、例えば負荷変調方式を用いて行うことができる。具体的には、送信データ列（ベースバンド信号）に応じて制御部４６が切替え部４１Ｓの開閉を切り替えることにより、受電コイル２１に並列な負荷抵抗成分の値を変化させる。それにより、送電装置１０が出力する交流信号が振幅変調され、受電装置２０からの送信データ列が送電装置１０側で観測される。
なお、この例では、負荷変調方式を利用して通信を行う例を説明したが、その他の近距離無線通信方式、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などの近距離無線通信方式を利用してもよい。
【００６４】
整流部２４の後段側では、コンデンサ４２と切替え部４３が直列に接続され、そのコンデンサ４２の一端が整流部２４の一の出力端に接続し、切替え部４３の一端が整流部２４の他の出力端に接続している。そして、整流部２４の一方及び他方の出力端がレギュレータ２７の一方及び他方の入力端に接続する。レギュレータ２７の一方及び他方の出力端は、負荷に接続している。
【００６５】
レギュレータ２７は、出力する電圧や電流を常に一定に保つように制御しており、一例として定電圧信号（電源）を給電対象（負荷）や、検知部２６を始めとして各ブロックへ供給する。なお、これと別のレギュレータを設け、給電対象と各ブロックに供給する定電圧信号を分けるようにしてもよい。
【００６６】
切り離し部４４は、一例として通信部４１と整流部２４の間に設けられ、制御部４６の制御の下、給電中にオンして負荷に電力を供給し、一方、Ｑ値測定時にオフして負荷を切り離す。なお、切り離し部４４を配置する位置はこれに限られず、例えば整流部２４の内部、整流部２４と充電用のコンデンサ４２の間、レギュレータ２７の前後の位置などが考えられる。
【００６７】
切替え部４１Ｓ，４３及び切り離し部４４は、一例としてトランジスタやＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子を適用することができる。
【００６８】
判定部４５は、検知部２６のＱ値測定回路３４と接続しており、Ｑ値測定回路３４から入力されるＱ値を、不揮発性のメモリ４７に保存されている基準値と比較する。そして、比較の結果に基づいて、受電コイル２１の近くに金属異物が存在するか否かを判定し、その判定結果を制御部４６へ出力する。
【００６９】
制御部４６は、制御部の一例であり、必要に応じて通信部４１を制御し、金属異物の判定結果を受電コイル２１から送電装置１０へ送信する。さらに、切替え部４３のオンオフを切り替え、整流部２４から供給される直流信号を充電用のコンデンサ４２へ充電する制御を行う。制御部４６は、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）等の演算処理装置を適用できる。
なお、判定部４５と制御部４６の処理を一つのＭＰＵが行うようにしてもよい。あるいは判定部４５と制御部４６とＱ値測定回路３４の処理、または判定部４５と制御部４６及びＱ値測定回路３４と送電キャリア除去フィルタ部３３の処理をアナログ−デジタル変換器とＭＰＵが行う、構成としてもよい。
【００７０】
メモリ４７は、受電コイル２１の近傍に何もない又は受電コイル２１に何も置かれていない状態で予め測定された周波数毎の２次側Ｑ値の基準値を保存している。また、受電装置ごとに割り当てられたＩＤ番号（識別情報）や、送電装置から取得したＩＤ番号等を保存していてもよい。
【００７１】
なお、図１２に示した受電装置４０では、共振回路と共振周波数調整部３２との接続形態を、図２に示す接続形態としたが、図１０に示す接続形態としてもよいことは勿論である。また、受電装置４０の共振回路は、図９及び図１１に記載したような種々の共振回路の構成を採り得る。
【００７２】
［受電装置の動作例］
（第１例）
受電装置４０の動作例を説明する。図１３は、送電装置１０（図２）と受電装置４０を備える非接触電力伝送システムのＱ値測定時の動作例（第１例）を示すフローチャートである。
まず、送電装置１０（１次側）が送電を開始（ステップＳ１）し、送電停止の指示等があるまで送電を継続する（ステップＳ２）。
【００７３】
一方、受電装置４０（２次側）は、送電装置１０から出力される送電信号を受信して受電を開始すると（ステップＳ３）、制御部４６が通信部４１を制御して送電装置１０へ受電確認信号を送信する（ステップＳ４）。受電確認信号は、受電中の受電装置が送電装置に対して出力するものであり、受電中であることを示す情報が含まれている。このステップＳ３，Ｓ４の処理では、受電装置４０が、１次側から受信した送電信号の電力を用いて動作する。
【００７４】
送電装置１０は、受電装置４０から受電確認信号を受信したか否かを判定し（ステップＳ５）、受電確認信号を受信していない場合、送電を中止し、終了処理を実行する（ステップＳ６）。一方、受電確認信号を受信した場合は、ステップＳ２の処理へ移行し、送電を継続する。
【００７５】
受電装置４０の制御部４６は、受電確認信号を送信した後、切替え部４３をオンして、検知部２６等において少なくともＱ値測定時に消費する分の電力を、送電信号から得て充電用のコンデンサ４２に充電する（ステップＳ７）。Ｑ値測定に必要な電力をコンデンサ４２に充電したら、制御部４６は、切り離し部４４をオフして負荷を切り離す（ステップＳ８）。
【００７６】
検知部２６の各部は、該検知部２６から負荷が切り離された後に、Ｑ値測定を実行する。まず、Ｑ値測定用信号源３１が、受電コイル２１で受信する送電信号と異なる周波数のＱ値測定用信号を発生させる（ステップＳ９）。
【００７７】
Ｑ値測定用信号源３１で発生したＱ値測定用信号は、送電キャリア除去フィルタ部３３を通過し、送電信号にＱ値測定用信号が重畳される。そして、送電キャリア除去フィルタ部３３によって、送電信号とＱ値測定用信号が合成された交流信号から送電信号が除去され、この送電信号が除去された交流信号、すなわちＱ値測定用信号（電圧Ｖ１，Ｖ２）がＱ値測定回路３４に入力される。
【００７８】
Ｑ値測定回路３４は、入力されたＱ値測定用信号から、共振周波数調整部３２と送電キャリア除去フィルタ部３３の間の電圧Ｖ１と、コンデンサ２３の前側の電圧Ｖ２を検出する。そして、電圧Ｖ１，Ｖ２を例えばメモリ４７に記録し、Ｑ値を算出する（ステップＳ１０）。
【００７９】
判定部４５は、Ｑ値測定回路３４が算出したＱ値を、メモリ４７に保持されている基準値と比較し、受電コイル２１の近くに金属異物が存在するか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【００８０】
判定部４５が金属異物なしと判定した場合、制御部４６は、切り離し部４４をオンし、共振回路及び検知部２６と負荷を接続し（ステップＳ１２）、ステップＳ４の受電確認信号を送信する処理に移行する。
一方、金属異物ありと判定した場合、制御部４６は、受電終了処理を実行する（ステップＳ１３）。
【００８１】
このステップＳ７〜Ｓ１３の処理では、受電装置４０が、２次側バッテリー又はコンデンサに充電した電力を利用して動作する。この例では、コンデンサ４２に蓄電された電力を利用している。
【００８２】
このように、給電中に切り離し部４４をオンして負荷に電力を供給し、一方、Ｑ値測定時に切り離し部４４をオフして負荷を切り離すように構成したので、Ｑ値測定時に負荷側の影響を受けることなく、正確なＱ値測定が行える。
【００８３】
（第２例）
図１４は、送電装置１０（図２）と受電装置４０を備える非接触電力伝送システムのＱ値測定時の動作例（第２例）を示すフローチャートである。第２例では、第１例と比較して、金属異物の判定結果を受電装置４０から送電装置１０へ送信する点が異なる。
【００８４】
図１４のステップＳ４１〜Ｓ５２の処理は、図１３のステップＳ１〜Ｓ１２までの処理と同一なので、説明を省略する。
【００８５】
ステップＳ５１の判定処理において金属異物ありと判定した場合、制御部４６は、通信部４１を制御して異物検知信号を送電装置１０へ送信する（ステップＳ５３）。そして、制御部４６は、異物検知信号を送電装置１０へ送信した後、受電終了処理を実行する（ステップＳ５４）。
【００８６】
送電装置１０は、受電装置４０から異物検知信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ５５）。異物検知信号を受信していない場合、ステップＳ４２の処理に移行し、送電を継続する。一方、異物検知信号を受信した場合は、送電を中止し、異常終了処理を実行する（ステップＳ５６）。
【００８７】
このように、受電装置４０が金属異物ありと判定した場合、異物検知信号を送電装置１０へ送信することにより、送電装置１０は、受電装置４０から受電確認信号が送信されない場合でも、その理由を把握することができる。例えば、送電装置１０と受電装置４０の間に金属異物が存在することがわかれば、送電を停止したり、異常終了したりするなど、金属異物に対して適切な発熱対策をとることができる。
【００８８】
＜４．第３の実施形態＞
［受電装置の構成例］
例えば、図２の整流部２４の前（共振回路側）にフィルタ部を配置する場合には、送電信号のロスが増加する可能性があるが、受電を止めることなく、Ｑ値測定を行うことができる。
そこで、第３の実施形態では、第１の実施形態に係る受電装置２０（図２参照）の整流部２４の前（共振回路側）に測定用信号除去フィルタ部５６を設けた例を説明する。これにより、Ｑ値測定用信号に対して整流部側を高インピーダンスに見せることができる。
【００８９】
図１５は、本開示の第３の実施形態に係る受電装置の構成例を示す回路図である。
受電装置５０は、コンデンサ２３と整流部２４の間に測定用信号除去フィルタ部５６を設けている。測定用信号除去フィルタ部５６は、送電キャリア除去フィルタ部３３とは反対に、受電コイル２１で受信した第１の周波数の送電信号を通過させ、Ｑ値測定用信号源３１で発生した第２の周波数のＱ値測定用信号を遮断する。
【００９０】
図１５の例では、検知部２６Ａは、一例として増幅器５２Ａ，５２Ｂと、その後段の送電キャリア除去フィルタ部３３Ａ，３３Ｂと、整流部５３Ａ，５３Ｂと、アナログ−デジタル変換器（以下、「ＡＤＣ」という）５４と、演算処理部５５と、コンデンサ３２Ａを備える。さらに、Ｑ値測定用信号源３１と、増幅器５１と、送電キャリア除去フィルタ部３３Ｃを備える。送電キャリア除去フィルタ部３３Ａ〜３３Ｃは、送電キャリア除去フィルタ部３３に対応する。
【００９１】
また、検知部２６Ａの演算処理部５５と接続する判定部４５と、該判定部４５と接続する制御部４６と、判定部４５及び制御部４６と接続するメモリ４７を備えている。
【００９２】
コンデンサ３２Ａは、共振周波数調整部３２（図２参照）の一例であり、その一端がコンデンサ２３と測定用信号除去フィルタ部５６との接続中点と接続している。また、コンデンサ３２Ａの他端は、送電キャリア除去フィルタ部３３Ｃと接続している。
【００９３】
増幅器５２Ａの入力端は、共振周波数調整用のコンデンサ３２Ａの他端に接続している。また、増幅器５２Ｂの入力端は、コンデンサ２２とコンデンサ２３の接続中点と接続している。
【００９４】
増幅器５２Ａの出力端は、コンデンサ３２Ａの他端及び送電キャリア除去フィルタ部３３Ａと接続し、また増幅器５２Ｂの出力端は、送電キャリア除去フィルタ部３３Ｂと接続している。送電キャリア除去フィルタ部３３Ｂ，３３Ｃは、入力される送電信号とＱ値測定用信号が合成された交流信号から送電信号を除去する。そして、送電キャリア除去フィルタ部３３Ｂは、送電信号を除去後の交流信号（電圧Ｖ１に対応）を整流部５３Ａに入力する。また、送電キャリア除去フィルタ部３３Ｃは、送電信号を除去後の交流信号（電圧Ｖ２に対応）を整流部５３Ａに入力する。
【００９５】
整流部５３Ａは、入力された交流信号を検波（整流）してＡＤＣ５４に入力し、また整流部５３Ｂは、入力された交流信号を検波（整流）してＡＤＣ５４に入力する。
【００９６】
ＡＤＣ５４は、整流部５３Ａ，５３Ｂから入力されるアナログの検波信号をデジタル信号に変換して、それぞれ演算処理部５５へ出力する。
【００９７】
演算処理部５５は、図２のＱ値測定回路３４の一例として、ＡＤＣ５４より入力される検波信号から電圧Ｖ１と電圧Ｖ２の比、すなわちＱ値を計算し、そのＱ値を判定部４５へ出力する。演算処理部５５は、例えばＭＰＵ（Micro-Processing Unit）などの演算処理装置を適用できる。
【００９８】
そして、判定部４５は、演算処理部５５により算出されたＱ値を、メモリ４７に保持した基準値と比較して金属異物の有無を判定する。判定部４５は、その判定結果を制御部４６へ出力する。
【００９９】
図１５に示す受電装置５０では、図１２の受電装置４０のような通信部４１が記載されていないが、受電装置５０においても通信部４１を備えるものとする。
【０１００】
図１５に示す構成においては、送電キャリア除去フィルタ部３３Ａ〜３３Ｃ及び測定用信号除去フィルタ部５６を設けたことにより、送電周波数に対しては図１６に示す等価回路５０Ａを実現するように、Ｑ値測定用周波数に対しては図１７に示す等価回路を実現するように構成されている。
すなわち、送電周波数に対しては、図１６に示すように、検知部２６Ａが存在しない状態と等価な回路が得られる。またＱ値測定用周波数に対しては、図１７に示すように、検知部２６Ａの構成があたかも検知部２６Ａ´の構成に変化し、かつ整流部２４以降の負荷が接続されていない状態と等価な回路が得られる。
【０１０１】
なお、図１５に示した受電装置５０では、共振回路と共振周波数調整部３２との接続形態を、図２に示す接続形態としたが、図１０に示す接続形態としてもよいことは勿論である。また、受電装置５０の共振回路は、図９及び図１１に記載したような種々の共振回路の構成を採り得る。
【０１０２】
［受電装置の動作例］
（第１例）
受電装置５０の動作例を説明する。図１８は、送電装置１０（図２）と受電装置５０を備える非接触電力伝送システムのＱ値測定時の動作例（第１例）を示すフローチャートである。この例では、図１３のフローチャートと比較して、コンデンサの充電及び負荷切り離しの処理が必要ない。
【０１０３】
まず、送電装置１０（１次側）が送電を開始してから、受電装置５０が受電を開始して受電確認信号を送電装置１０に送信し、送電装置１０がこの受電確認信号の受信の有無に応じて行うステップＳ２１〜Ｓ２６までの処理は、図１４のステップＳ１〜Ｓ６までの処理と同じであるから、説明を省略する。
【０１０４】
ステップＳ２４の処理を終了後、検知部２６Ａの各部はＱ値測定を実行する。まず、Ｑ値測定用信号源３１が、受電コイル２１で受信する送電信号と異なる周波数のＱ値測定用信号を発生させる（ステップＳ２７）。
【０１０５】
Ｑ値測定用信号源３１で発生したＱ値測定用信号は、送電キャリア除去フィルタ部３３Ｃを通過し、送電信号にＱ値測定用信号が重畳される。そして、送電キャリア除去フィルタ部３３Ａ,３３Ｂによって、送電信号とＱ値測定用信号が合成された交流信号から送電信号が除去され、この送電信号が除去された交流信号、すなわちＱ値測定用信号（電圧Ｖ１，Ｖ２）が増幅器５２Ａ，５２Ｂに入力され、最終的に演算処理部５５へ供給される。
【０１０６】
演算処理部５５は、入力されたＱ値測定用信号から、受電コイル２１とコンデンサ２３，３２Ａ全体にかかる電圧Ｖ１と、コンデンサ２３の前側の電圧Ｖ２を検出する。そして、電圧Ｖ１，Ｖ２を例えばメモリ４７に記録し、Ｑ値を算出する（ステップＳ２８）。
【０１０７】
判定部４５は、演算処理部５５が算出したＱ値を、メモリ４７に保持されている基準値と比較し、受電コイル２１の近くに金属異物が存在するか否かを判定する（ステップＳ２９）。
【０１０８】
判定部４５が金属異物なしと判定した場合、制御部４６は、ステップＳ２４の受電確認信号を送信する処理に移行する。
一方、金属異物ありと判定した場合、制御部４６は、受電終了処理を実行する（ステップＳ３０）。
【０１０９】
このように、切り離し部によって負荷を切り離さなくても、送電キャリア除去フィルタ部及び測定用信号除去フィルタ部によって、正確なＱ値測定を行える。また、負荷の切り離しを行わないので、受電装置５０の電源として１次側の送電信号を利用することができる。それゆえ、受電装置４０は、バッテリーやコンデンサを用いることなく、１次側から受信した送電信号の電力を用いて一連の動作を行うことができる。
【０１１０】
（第２例）
図１９は、送電装置１０（図２）と受電装置５０を備える非接触電力伝送システムのＱ値測定時の動作例（第２例）を示すフローチャートである。第２例では、第１例と比較して、金属異物の判定結果を受電装置５０から送電装置１０へ送信する点が異なる。
【０１１１】
図１９のステップＳ６１〜Ｓ６９の処理は、図１８のステップＳ２１〜Ｓ２９までの処理と同一なので、説明を省略する。
【０１１２】
ステップＳ６９の判定処理において金属異物ありと判定した場合、制御部４６は、通信部４１を制御して異物検知信号を送電装置１０へ送信する（ステップＳ７０）。そして、判定部４５は、異物検知信号を送電装置１０へ送信した後、受電終了処理を実行する（ステップＳ７１）。
【０１１３】
送電装置１０は、受電装置５０から異物検知信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ７２）。異物検知信号を受信していない場合、ステップＳ６２の処理に移行し、送電を継続する。一方、異物検知信号を受信した場合は、送電を中止し、異常終了処理を実行する（ステップＳ７３）。
【０１１４】
このように、受電装置５０が金属異物ありと判定した場合、異物検知信号を送電装置１０へ送信することにより、送電装置１０は、受電装置５０から受電確認信号が送信されない場合でも、その理由を把握することができる。例えば、送電装置１０と受電装置５０の間に金属異物が存在することがわかれば、送電を停止したり、異常終了したりするなど、金属異物に対して適切な発熱対策をとることができる。
【０１１５】
＜５．その他＞
上述の第１〜第３の実施形態例では、受電装置２０，２０Ａ，４０，５０の検知部２６，２６Ａは、共振回路のコイルと共振周波数調整部３２（一例としてコンデンサ）の両端間の電圧Ｖ１と、受電コイル２１両端の電圧Ｖ２からＱ値を求めているが、半値幅法によりＱ値を求めてもよい。
【０１１６】
半値幅法では、直列共振回路を構成した場合において、図２０のグラフに示すように共振周波数ｆ０でのインピーダンス（Ｚｐｅａｋ）の絶対値に対して√２倍のインピーダンスとなる帯域（周波数ｆ１〜ｆ２）より、下記の式（２）で求められる。
【数２】
0005838768.tif 000003
【０１１７】
また、並列共振回路を構成した場合では、図２１のグラフに示すように共振周波数ｆ０でのインピーダンス（Ｚｐｅａｋ）の絶対値に対して１／√２倍のインピーダンスとなる帯域（周波数ｆ１〜ｆ２）より、式（２）で求められる。
【０１１８】
上述した実施形態例では、受電装置においてＱ値測定及び金属異物検知処理を行ったが、この例に限られない。受電装置２０，２０Ａ，４０，５０で測定した電圧Ｖ１，Ｖ２の情報と、測定時のＱ値測定用信号の周波数と、該周波数におけるＱ値基準値を送電装置１０へ送信し、送電装置１０の例えば判定部４５において２次側Ｑ値の計算及び金属異物の有無を判定することも可能である。このようにした場合、受電装置の処理負荷が軽減される。
【０１１９】
なお、上述した実施形態例では、磁界共鳴方式の非接触電力伝送システムを想定して説明をした。しかし、既述したように、本開示は、磁界共鳴方式に限定されるものではなく、結合係数ｋを高くしてＱ値を低く抑えた電磁誘導方式にも適用可能である。
【０１２０】
また、上述した実施形態例では、送電装置１０は送電機能のみ、また受電装置２０，４０，５０は受電機能のみを有する構成として説明したが、これに限られない。例えば送電装置１０が受電機能を有し、送電コイル１１を通じて外部から電力を受電できるようにしてもよいし、逆に受電装置２０が送電機能を有し、受電コイル２１を通じて外部へ電力を送電できるようにしてもよい。
【０１２１】
また、上述した実施形態例では、共振周波数におけるＱ値を測定しているが、Ｑ値を測定する周波数は共振周波数と必ずしも一致していなくてもよい。共振周波数から許容できる範囲にずれた周波数を用いてＱ値を測定した場合でも、本開示の技術を利用することにより、送電側と受電側との間に存在する金属異物の検出精度を向上させることは可能である。
【０１２２】
また、送電コイル又は受電コイルに、金属などの導体が近づくことでＱ値だけでなく、Ｌ値が変化し共振周波数がずれることになるが、そのＬ値の変化による共振周波数のずれ量とＱ値を併用して、電磁結合している状態を検知してもよい。
【０１２３】
また、送電コイルと受電コイル間に金属異物が挟まれたときに結合係数ｋ値も変化するが、電磁結合している状態を検知するのに、結合係数ｋ値とＱ値の変化を併用してもよい。
【０１２４】
また、上述した実施形態例では、送電コイル及び受電コイルとしてコアを有していないコイルの例を説明したが、磁性体を有したコアに巻きつけられた構造のコイルを採用してもよい。
【０１２５】
さらにまた、本開示の実施形態例では、２次側の携帯機器に携帯電話機や携帯音楽プレーヤ、デジタルスチルカメラ等、電力を必要とする種々の機器に適用できる。
【０１２６】
なお、本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）
外部と電磁的に結合するコイルと、
前記コイルを少なくとも含む共振回路と、
前記コイルに非接触で伝送される送電信号に対し前記共振回路のＱ値を測定するための測定用信号を重畳し、前記送電信号に前記測定用信号が重畳された交流信号から前記送電信号を除去し、前記送電信号が除去された前記交流信号を用いて前記Ｑ値の測定を行う検知部と、
を備える検知装置。
（２）
前記送電信号は第１の周波数の交流信号であり、前記測定用信号は第１の周波数と異なる第２の周波数の交流信号である
前記（１）に記載の検知装置。
（３）
前記検知部は、
前記共振回路と接続しており、前記共振回路の共振周波数を第１の周波数から第２の周波数に変更するための共振周波数調整部と、
第１の周波数の交流信号を通過させず、かつ少なくとも第２の周波数の交流信号を通過させる第１周波数除去部と、
前記第１周波数除去部を通過した前記測定用信号を含む交流信号を用いて、前記Ｑ値を計算するＱ値測定部と、
を備える前記（１）又は（２）に記載の検知装置。
（４）
前記共振回路に対して少なくとも前記コイルと反対側である負荷が接続される側に接続され、前記検知部が前記Ｑ値の測定を行うとき、前記共振回路から前記負荷を電気的に切り離す切り離し部、をさらに備える
前記（１）〜（３）のいずれかに記載の検知装置。
（５）
前記コイルが前記外部より受信した前記送電信号を用いて、前記検知部において前記Ｑ値の測定時に消費する分の電力を少なくとも充電する蓄電部、をさらに備え、
前記検知部は、前記共振回路と前記負荷との接続がオフしている間、前記蓄電部に充電された電力を用いて前記Ｑ値の測定を行う
前記（１）〜（４）のいずれかに記載の検知装置。
（６）
前記共振回路に対して少なくとも前記コイルと反対側である負荷が接続される側に接続された、第１の周波数の交流信号を通過させ、かつ少なくとも第２の周波数の交流信号を通過させない第２周波数除去部、をさらに備える
前記（３）〜（５）のいずれかに記載の検知装置。
（７）
前記共振周波数調整部は、コンデンサ又はコイルの少なくともいずれかを備えて構成され、前記共振回路と前記第１周波数除去部との間に接続されている
前記（３）〜（６）のいずれかに記載の検知装置。
（８）
前記Ｑ値測定部により求めたＱ値を、予め設定された基準値と比較することにより、前記コイルと前記外部との電磁結合している状態を判断する判定部を、さらに備える
前記（１）〜（７）のいずれかに記載の検知装置。
（９）
前記コイルと前記外部との電磁結合している状態とは、前記コイルの近傍における導体又は任意のコイルを含む回路の存在の有無である
前記（８）に記載の検知装置。
（１０）
前記Ｑ値測定部は、前記第１周波数除去部を通過した前記交流信号から、前記共振回路を構成する前記コイルと前記共振周波数調整部との両端にかかる第１電圧と、前記コイルの両端にかかる第２電圧を取得し、第１電圧と第２電圧の比から前記Ｑ値を計算する
前記（３）〜（９）のいずれかに記載の検知装置。
（１１）
前記Ｑ値測定部は、前記コイルを少なくとも含む直列共振回路の共振周波数でのインピーダンスの絶対値に対して√２倍となる帯域からＱ値が求められる半値幅法を用いて、前記Ｑ値を計算する
前記（３）〜（１０）のいずれかに記載の検知装置。
（１２）
前記Ｑ値測定部は、前記コイルを少なくとも含む並列共振回路の共振周波数でのインピーダンスの絶対値に対して１／√２倍となる帯域からＱ値が求められる半値幅法を用いて、前記Ｑ値を計算する
前記（３）〜（１１）のいずれかに記載の検知装置。
（１３）
前記検知部により測定された前記Ｑ値を前記送電信号の送電側へ送信する通信部、をさらに備える
前記（３）〜（１１）のいずれかに記載の検知装置。
（１４）
外部から受電するのに用いられるコイルと、
前記コイルを少なくとも含む共振回路と、
前記コイルに非接触で伝送される送電信号に対し前記共振回路のＱ値を測定するための測定用信号を重畳し、前記送電信号に前記測定用信号が重畳された交流信号から前記送電信号を除去し、前記送電信号が除去された前記交流信号を用いて前記Ｑ値の測定を行う検知部と、
を備える受電装置。
（１５）
前記検知部は、
前記共振回路と接続しており、前記共振回路の共振周波数を第１の周波数から、該第１の周波数と異なる第２の周波数に変更するための共振周波数調整部と、
第１の周波数の交流信号を通過させず、かつ少なくとも第２の周波数の交流信号を通過させる第１周波数除去部と、
前記第１周波数除去部を通過した前記測定用信号を含む交流信号を用いて、前記Ｑ値を計算するＱ値測定部と、
を備える前記（１４）に記載の受電装置。
（１６）
電力を無線により送電する送電装置と、該送電装置からの電力を受電する受電装置を含んで構成され、
前記受電装置は、
外部から受電するのに用いられるコイルと、
前記コイルを少なくとも含む共振回路と、
前記コイルに非接触で伝送される送電信号に対し前記共振回路のＱ値を測定するための測定用信号を重畳し、前記送電信号に前記測定用信号が重畳された交流信号から前記送電信号を除去し、前記送電信号が除去された前記交流信号を用いて前記Ｑ値の測定を行う検知部と、
を備える非接触電力伝送システム。
（１７）
前記検知部は、
前記共振回路と接続しており、前記共振回路の共振周波数を第１の周波数から、該第１の周波数と異なる第２の周波数に変更するための共振周波数調整部と、
第１の周波数の交流信号を通過させず、かつ少なくとも第２の周波数の交流信号を通過させる第１周波数除去部と、
前記第１周波数除去部を通過した前記測定用信号を含む交流信号を用いて、前記Ｑ値を計算するＱ値測定部と、
を備える（１６）に記載の非接触電力伝送システム。
（１８）
検知装置が備える検知部により、コイルに非接触で伝送される送電信号に対し該コイルを少なくとも含む共振回路のＱ値を測定するための測定用信号を重畳すること、
前記送電信号に前記測定用信号が重畳された交流信号から前記送電信号を除去すること、
前記送電信号が除去された前記交流信号を用いて前記Ｑ値の測定を行うこと
を含む検知方法。
（１９）
前記送電信号は第１の周波数の交流信号であり、前記測定用信号は第１の周波数と異なる第２の周波数の交流信号であり、
前記検知部が備える共振周波数調整部を前記共振回路と接続することにより、前記共振回路の共振周波数が第１の周波数から第２の周波数に変更する
前記（１８）に記載の検知方法。
【０１２７】
なお、上述した一実施形態例における一連の処理は、ハードウェアにより実行することができるが、ソフトウェアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種の機能を実行するためのプログラムをインストールしたコンピュータにより、実行可能である。例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに所望のソフトウェアを構成するプログラムをインストールして実行させればよい。
【０１２８】
また、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体を、システムあるいは装置に供給してもよい。また、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵ等の制御装置）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、機能が実現されることは言うまでもない。
【０１２９】
この場合のプログラムコードを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。
【０１３０】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述した実施の形態の機能が実現される。加えて、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが実際の処理の一部又は全部を行う。その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【０１３１】
また、本明細書において、時系列的な処理を記述する処理ステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、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）をも含むものである。
【０１３２】
以上、本開示は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨を逸脱しない限りにおいて、その他種々の変形例、応用例を取り得ることは勿論である。
すなわち、上述した各実施形態の例は、本開示の好適な具体例であるため、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかしながら、本開示の技術範囲は、各説明において特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。例えば、以下の説明で挙げる使用材料とその使用量、処理時間、処理順序および各パラメータの数値的条件等は好適例に過ぎず、また説明に用いた各図における寸法、形状および配置関係も概略的なものである。
【符号の説明】
【０１３３】
８…Ｑ値測定回路、１０…送電装置、１０Ａ…送電コイル、２０，２０Ａ…受電装置、２１…受電コイル、２２，２３，２３´…コンデンサ、２４…整流部、２５…負荷、２６，２６Ａ，２６Ａ´…検知部、３１…Ｑ値測定用信号源、３２…共振周波数調整部、３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ…送電キャリア除去フィルタ部、３４…Ｑ値測定回路、４１…通信部、４１Ｒ…抵抗素子、４１Ｓ…切替え部、４２…コンデンサ、４３…切替え部、４４…切り離し部、４５…判定部、４６…制御部、４７…メモリ、５０…受電装置、５０Ａ，５０Ｂ…等価回路、５１，５２Ａ，５２Ｂ…増幅部、５３Ａ，５３Ｂ…整流部、５４…ＡＤＣ、５５…演算処理部、５６…測定用信号除去フィルタ部、１００，１００Ａ…非接触電力伝送システム
【図１】
0005838768.tif 000004
【図２】
0005838768.tif 000005
【図３】
0005838768.tif 000006
【図４】
0005838768.tif 000007
【図５】
0005838768.tif 000008
【図６】
0005838768.tif 000009
【図７】
0005838768.tif 000010
【図９】
0005838768.tif 000011
【図１０】
0005838768.tif 000012
【図１１】
0005838768.tif 000013
【図１２】
0005838768.tif 000014
【図１３】
0005838768.tif 000015
【図１４】
0005838768.tif 000016
【図１５】
0005838768.tif 000017
【図１６】
0005838768.tif 000018
【図１７】
0005838768.tif 000019
【図１８】
0005838768.tif 000020
【図１９】
0005838768.tif 000021
【図２０】
0005838768.tif 000022
【図２１】
0005838768.tif 000023
【図８】
0005838768.tif 000024