(57)【要約】【課題】金属異物の検出精度を高める。【解決手段】金属異物検出装置１４Ａは、磁界または電流を受けて振動信号Ｖｂを発生する少なくとも１つのアンテナコイルＬ３を有するセンサ部Ｓと、振動信号Ｖｂに対応する信号Ｖｄの波形の積分値ＩＶを得る積分回路１４４と、この積分値ＩＶと、接近する金属異物が無いときの積分値ＩＶである基準積分値ＣＩＶとに基づいて、アンテナコイルＬ３に接近する金属異物の有無を判定する判定回路１４５とを備える。積分値ＩＶと基準積分値ＣＩＶとは、同一波数分の波形を積分して得られるものとする。【選択図】図３
2018105777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界または電流を受けて振動信号を発生する少なくとも１つのアンテナコイルを有するセンサ部と、
前記振動信号に対応する信号の波形の積分値を得る積分回路と、
前記積分値と接近する金属異物が無いときの前記積分値である基準積分値とに基づいて、前記アンテナコイルに接近する金属異物の有無を判定する判定回路と、を備え、
前記積分値と前記基準積分値とは、同一波数分の波形を積分して得られる
ことを特徴とする金属異物検出装置。
【請求項２】
前記センサ部の出力信号を整流する整流回路をさらに備え、
前記振動信号に対応する信号は、前記整流回路の出力信号であることを特徴とする請求項１に記載の金属異物検出装置。
【請求項３】
前記積分値と前記基準積分値を得る波形の積分開始点は、任意に調整可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属異物検出装置。
【請求項４】
前記積分値と前記基準積分値を得る波形の波数は、任意に調整可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の金属異物検出装置。
【請求項５】
前記アンテナコイルに前記電流を供給する駆動回路と、
前記振動信号又は前記振動信号に対応する信号の波数を検出する波数検出回路と、
前記波数検出回路に波数の検出を開始させるとともに前記積分回路に積分を開始させ、かつ、前記波数検出回路によって検出された波数が所定値に達した場合に前記積分回路に積分を終了させる制御回路と、をさらに備え、
前記制御回路は、前記駆動回路による前記アンテナコイルへの前記電流の供給が開始されてから所定時間が経過したことに応じて前記波数検出回路に波数の検出を開始させるとともに前記積分回路に積分を開始させることを特徴とする請求項３又は４に記載の金属異物検出装置。
【請求項６】
前記振動信号又は前記振動信号に対応する信号の波数を検出する波数検出回路と、
前記波数検出回路に波数の検出を開始させるとともに前記積分回路に積分を開始させ、かつ、前記波数検出回路によって検出された波数が所定値に達した場合に前記積分回路に積分を終了させる制御回路と、をさらに備え、
前記積分値と前記基準積分値を得る波形の波数は、前記所定値が任意に調整可能であることにより、任意に調整可能とされることを特徴とする請求項３又は４に記載の金属異物検出装置。
【請求項７】
給電コイルから受電コイルにワイヤレスにて電力伝送するワイヤレス給電装置であって、
前記給電コイルと、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の金属異物検出装置と、
を備えることを特徴とするワイヤレス給電装置。
【請求項８】
給電コイルから受電コイルにワイヤレスにて電力伝送するワイヤレス受電装置であって、
前記受電コイルと、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の金属異物検出装置と、
を備えることを特徴とするワイヤレス受電装置。
【請求項９】
給電コイルから受電コイルにワイヤレスにて電力伝送するワイヤレス電力伝送システムであって、
前記給電コイルを有するワイヤレス給電装置と、
前記受電コイルを有するワイヤレス受電装置と、を備え、
前記ワイヤレス給電装置および前記ワイヤレス受電装置の少なくとも一方は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の金属異物検出装置を備えることを特徴とするワイヤレス電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属異物検出装置、ワイヤレス給電装置、ワイヤレス受電装置、及びワイヤレス電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ワイヤレスで電力を供給するワイヤレス給電の検討が盛んに行われている。そのようなワイヤレス給電の具体的な方式としては各種のものがあるが、その一つとして、磁界を利用する方式が知られている。この磁界を利用する方式は、より細かく見ると、電磁誘導方式と磁界共鳴方式の２種類に分けられる。
【０００３】
電磁誘導方式は、既に広く知られている方式であり、電力を供給する給電装置と、電力を受電する受電装置との結合度が非常に高く、高効率での給電が可能である一方、給電装置と受電装置の距離が近くないと給電できないという特徴がある。これに対し、磁界共鳴方式は積極的に共振（共鳴）現象を利用する方式であり、給電装置と受電装置との結合度が低くてもよく、給電装置と受電装置とがある程度離れていても給電できるという特徴を有する。
【０００４】
電磁誘導方式と磁界共鳴方式は、いずれも磁気を利用して給電を行う方式である。したがっていずれの方式においても、給電装置は、磁界を利用して電力を供給するためのコイルである給電コイルを有し、受電装置は、磁界を利用して電力を受電するためのコイルである受電コイルを有する。そして、給電コイルと受電コイルが磁気的に結合することによって、給電装置から受電装置への給電が行われる。
【０００５】
ところで、磁気的に結合した給電コイルと受電コイルとの間に金属異物が入ると、磁束により金属異物に渦電流が流れて発熱すること等により、給電効率が低下する。そのため、給電装置と受電装置との間に混入した金属異物を検出する必要がある。
【０００６】
特許文献１には、金属異物の接近を検出できる回路（負荷検出回路３０）が開示されている。負荷検出回路３０は、負荷センサ３１が受ける発振信号（振動信号）の波高値を波高値検出回路３２ａで検出し、積分回路３２ｂで積分し、波形成形回路３２ｃで成形された信号によって、第２スイッチング回路１３ＳＳで１次共振回路１２の共振コイルＬ１２（給電コイル）の駆動をＯＮ／ＯＦＦできるように構成される。金属異物が接近すると上記波高値が上昇するので、負荷検出回路３０によれば、金属異物が接近した場合に１次共振回路１２の共振コイルＬ１２（給電コイル）の駆動をＯＦＦさせることが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１３４８３０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に開示される技術では、発振信号（振動信号）の波高値を整流した後、積分しているため、積分値には、発振信号（振動信号）の振幅と周波数の両方の情報が含まれる。その結果、金属異物の有無によって一定区間の波数が変化し、発振信号（振動信号）の振幅の変化に対して積分値が単調変化しないという問題があった。結果として、特許文献１では、金属異物を高精度に検出することが困難であった。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、金属異物の検出精度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による金属異物検出装置は、磁界または電流を受けて振動信号を発生する少なくとも１つのアンテナコイルを有するセンサ部と、前記振動信号に対応する信号の波形の積分値を得る積分回路と、前記積分値と接近する金属異物が無いときの前記積分値である基準積分値とに基づいて、前記アンテナコイルに接近する金属異物の有無を判定する判定回路と、を備え、前記積分値と前記基準積分値とは、同一波数分の波形を積分して得られることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、アンテナコイルに金属異物が接近した場合、基準積分値と同一波数分の波形を積分した積分値が得られる。そのため、金属異物の接近によりアンテナコイルに発生する信号の振幅と周波数の変化のうち、振幅の変化が積分値に顕著に現れることとなる。したがって、振動信号の振幅の変化に対して積分値がほぼ単調に変化することとなるので、金属異物の検出精度が向上する。
【００１２】
上記金属異物検出装置において、前記センサ部の出力信号を整流する整流回路をさらに備え、前記振動信号に対応する信号は、前記整流回路の出力信号であることとしてもよい。これによれば、整流回路によって整流された後の信号を積分の対象とすることが可能になる。
【００１３】
上記各金属異物検出装置において、前記積分値と前記基準積分値を得る波形の積分開始点は、任意に調整可能であることとしてもよく、また、前記積分値と前記基準積分値を得る波形の波数は、任意に調整可能であることとしてもよい。
【００１４】
上記各金属異物検出装置において、前記アンテナコイルに前記電流を供給する駆動回路と、前記振動信号又は前記振動信号に対応する信号の波数を検出する波数検出回路と、前記波数検出回路に波数の検出を開始させるとともに前記積分回路に積分を開始させ、かつ、前記波数検出回路によって検出された波数が所定値に達した場合に前記積分回路に積分を終了させる制御回路と、をさらに備え、前記制御回路は、前記駆動回路による前記アンテナコイルへの前記電流の供給が開始されてから所定時間が経過したことに応じて、前記波数検出回路に波数の検出を開始させるとともに前記積分回路に積分を開始させることとしてもよい。これによれば、センサ部から出力される振動信号の振幅成分は大きいが積分値変化の小さな期間（例えば、駆動回路によるアンテナコイルへの電流の供給開始直後の所定期間）には積分を行なわないように、積分開始点を遅らせることが可能となる。そのため、センサ部から出力される振動信号の積分値変化が大きな範囲に積分区間を設定できるようになることから、金属異物の検出精度が一層向上する。
【００１５】
上記各金属異物検出装置において、前記振動信号又は前記振動信号に対応する信号の波数を検出する波数検出回路と、前記波数検出回路に波数の検出を開始させるとともに前記積分回路に積分を開始させ、かつ、前記波数検出回路によって検出された波数が所定値に達した場合に前記積分回路に積分を終了させる制御回路と、をさらに備え、前記積分値と前記基準積分値を得る波形の波数は、前記所定値が任意に調整可能であることにより、任意に調整可能とされることとしてもよい。これによれば、基準積分値を得る波形の波数を自然数に設定することが可能となるので、積分開始点と波形の位置関係がばらついたとしても、積分値に与える影響を抑えることができる。また、状況に応じて基準積分値を得る波形の波数を大きくすることで、金属異物が存在している場合の積分値と基準積分値の差をより大きくすることが可能になるので、金属異物の検出精度を一層向上させることが可能になる。
【００１６】
本発明によるワイヤレス給電装置は、給電コイルから受電コイルにワイヤレスにて電力伝送するワイヤレス給電装置であって、前記給電コイルと、上記各金属異物検出装置のいずれかと、を備えることを特徴とする。本発明によれば、金属異物の検出精度を高めた金属異物検出装置を備えるワイヤレス給電装置を得ることができる。
【００１７】
本発明によるワイヤレス受電装置は、給電コイルから受電コイルにワイヤレスにて電力伝送するワイヤレス受電装置であって、前記受電コイルと、上記各金属異物検出装置のいずれかと、を備えることを特徴とする。本発明によれば、金属異物の検出精度を高めた金属異物検出装置を備えるワイヤレス受電装置を得ることができる。
【００１８】
本発明によるワイヤレス電力伝送システムは、給電コイルから受電コイルにワイヤレスにて電力伝送するワイヤレス電力伝送システムであって、前記給電コイルを有するワイヤレス給電装置と、前記受電コイルを有するワイヤレス受電装置と、を備え、前記ワイヤレス給電装置および前記ワイヤレス受電装置の少なくとも一方は、上記各金属異物検出装置のいずれかを備えることを特徴とする。本発明によれば、金属異物の検出精度を高めた金属異物検出装置をワイヤレス給電装置およびワイヤレス受電装置の少なくとも一方に備えるワイヤレス電力伝送システムを得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、金属異物の検出精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るワイヤレス電力伝送システム１の概略構成と、このワイヤレス電力伝送システム１に接続される負荷２とを示す図である。
【図２】図１に示したワイヤレス給電装置１０及びワイヤレス受電装置２０それぞれの内部回路構成を示す図である。
【図３】図２に示した金属異物検出装置１４Ａの機能ブロックを示す略ブロック図である。
【図４】図２に示した金属異物検出装置１４Ａに関わる各種信号等の波形を示す図である。
【図５】（ａ）は、図２に示した給電コイルＬ１とアンテナコイルＬ３の位置関係を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線に対応する給電コイルＬ１及びアンテナコイルＬ３の断面図である。
【図６】図３に示した判定回路１４５が行う判定処理の説明図である。
【図７】（ａ）は、金属異物がない場合の信号Ｖｄである信号Ｖｄ１（破線）と、金属異物がある場合の信号Ｖｄである信号Ｖｄ２（実線）とを示す図であり、（ｂ）は、金属異物がない場合の積分値ＩＶである積分値ＩＶ１（破線）と、金属異物がある場合の積分値ＩＶである積分値ＩＶ２（実線）とを示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態による金属異物検出装置１４Ｂの機能ブロックを示す略ブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態による振幅信号Ｖｃの波形を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態による金属異物検出装置１４Ｃの機能ブロックを示す略ブロック図である。
【図１１】図１０に示した金属異物検出装置１４Ｃに関わる各種信号等の波形を示す図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態による金属異物検出装置１４Ｄの機能ブロックを示す略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する内容により、本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、説明において同一要素または同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るワイヤレス電力伝送システム１の概略構成と、このワイヤレス電力伝送システム１に接続される負荷２とを示す図である。同図に示すように、ワイヤレス電力伝送システム１は、ワイヤレス給電装置１０と、ワイヤレス受電装置２０とを有して構成される。負荷２は、ワイヤレス受電装置２０に接続される。
【００２３】
ワイヤレス電力伝送システム１は、例えば、二次電池の電力を利用する電気自動車(EV: Electric Vehicle)やハイブリッド自動車(HV: Hybrid Vehicle)などの移動体への給電用に用いられるシステムである。この場合、ワイヤレス給電装置１０は地上に配設される給電設備内に搭載され、ワイヤレス受電装置２０は車両に搭載されることになる。以下では、ワイヤレス電力伝送システム１が電気自動車への給電用のものであるとして説明を続ける。
【００２４】
図２は、ワイヤレス給電装置１０及びワイヤレス受電装置２０それぞれの内部回路構成を示す図である。以下、図１に加えてこの図２も適宜参照しながら、初めにワイヤレス電力伝送システム１の構成の概略を説明し、その後、本発明に特徴的な構成について詳しく説明する。
【００２５】
ワイヤレス給電装置１０は、図１及び図２に示すように、直流電源１１、電力変換器１２、給電コイル部１３、金属異物検出装置１４Ａ、及びノイズ検出部１５を有して構成される。なお、本実施の形態では、ワイヤレス給電装置１０内に金属異物検出装置１４Ａを設けることとして説明するが、ワイヤレス受電装置２０内に金属異物検出装置１４Ａを設けることとしてもよい。
【００２６】
直流電源１１は、電力変換器１２に直流電力を供給する役割を果たす。直流電源１１の具体的な種類は、直流電力を供給できるものであれば特に限定されない。例えば、商用交流電源を整流・平滑した直流電源、二次電池、太陽光発電した直流電源、又はスイッチングコンバータなどのスイッチング電源を、直流電源１１として好適に用いることが可能である。
【００２７】
電力変換器１２は、直流電源１１から供給された直流電力を交流電力に変換し、それによって給電コイル部１３に、図２に示す交流電流Ｉ１を供給するインバータである。具体的には、図２に示すように、複数のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４がブリッジ接続されてなるスイッチング回路（フルブリッジ回路）と、スイッチ駆動部１２０とを有して構成される。なお、ここでは電力変換器１２内のスイッチング回路をフルブリッジ回路により構成する例を示しているが、他の種類のスイッチング回路を用いることも可能である。
【００２８】
スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４は、スイッチ駆動部１２０からそれぞれのゲートに供給される制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４によって、互いに独立してオンオフ動作を行うよう構成される。スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４の具体的な種類としては、ＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)又はＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いることが好適である。
【００２９】
スイッチ駆動部１２０は、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４からなるスイッチング回路の出力電圧が所定周波数の交流電圧となるよう、制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４の生成を行う信号生成部である。したがって、後述する給電コイルＬ１には、この所定周波数の交流電圧が供給されることになる。以下では、この所定周波数を電力伝送周波数ｆｐと称する。電力伝送周波数ｆｐの具体的な値は、例えば２０〔ｋＨｚ〕〜２００〔ｋＨｚ〕に設定される。
【００３０】
給電コイル部１３は、図２に示すように、直列に接続された給電側コンデンサＣ１及び給電コイルＬ１によって構成される共振回路（給電側共振回路）であり、電力変換器１２から供給される交流電圧に基づいて交番磁界を生成する役割を果たす。給電コイル部１３を構成する給電側共振回路の共振周波数は、上述した電力伝送周波数ｆｐと同一又はそれに近い周波数に設定される。なお、給電側コンデンサＣ１は、給電コイルＬ１と並列に接続してもよい。
【００３１】
給電コイルＬ１は、例えばφ０．１（ｍｍ）の絶縁された銅線を２千本程度撚り合わせたリッツ線を数ターンから数十ターン程度、平面状に巻回することによって形成されたスパイラル構造のコイルであり、例えば地中または地面近傍に配置される。電力変換器１２から給電コイルＬ１に交流電圧が供給されると、給電コイルＬ１に図２に示す交流電流Ｉ１が流れ、それによって交番磁界が発生する。この交番磁界は、給電コイルＬ１と後述する受電コイルＬ２との間の相互インダクタンスＭ１２によって受電コイルＬ２内に起電力を発生させ、それによって電力の伝送が実現される。
【００３２】
金属異物検出装置１４Ａは、給電コイルＬ１に接近する金属異物の有無を検出する機能を有する装置であり、図２に示すように、それぞれアンテナコイルＬ３及び金属異物検出装置用コンデンサＣ３を含む複数の共振回路ＲＣと、各共振回路に接続された検出部１４０とを有して構成される。なお、図２に示した抵抗Ｒ３は、アンテナコイルＬ３の直列抵抗を明示したものである。
【００３３】
金属異物検出装置１４Ａを設置する目的は、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間にある金属異物を検出することにある。そこで金属異物検出装置１４Ａの少なくとも一部（より具体的には各アンテナコイルＬ３）は、図１に示すように、給電コイルＬ１の受電コイルＬ２との対向面上に、すなわち給電コイルＬ１と受電コイルＬ２の間に配置される。なお、金属異物検出装置１４Ａと給電コイルＬ１とは、一体のユニットとして構成してもよいし、別々のユニットとして構成してもよい。金属異物検出装置１４Ａの詳細については、後述する。
【００３４】
ノイズ検出部１５は、電力伝送周波数ｆｐよりも高い周波数のノイズを検出可能に構成される。ノイズ検出部１５の具体的な構成は特に限定されないが、例えば、給電コイルＬ１に流れる電流波形を検出する電流検出回路と、その出力信号から高周波数成分のみを取り出すハイパスフィルタと、ハイパスフィルタの出力信号の振幅が所定値を上回っている場合に、すなわち高周波成分の発生期間に同期信号を発する同期信号生成部とによって、ノイズ検出部１５を構成することが好適である。電流検出回路に代え、抵抗分圧回路などの電圧検出回路を用いてもよい。また、ハイパスフィルタのカットオフ周波数は、電力伝送周波数ｆｐよりも高い周波数に設定することが好ましい。他に、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２の間にホール素子や磁気抵抗効果素子等の磁気センサを配置することによって、ノイズ検出部１５を構成することも可能である。
【００３５】
次に、ワイヤレス受電装置２０は、図１及び図２に示すように、受電コイル部２１と、整流器２２とを有して構成される。
【００３６】
受電コイル部２１は、図２に示すように、直列に接続された受電側コンデンサＣ２と受電コイルＬ２とによって構成される共振回路（受電側共振回路）を有して構成され、給電コイルＬ１から伝送された交流電力をワイヤレスにて受電する受電部としての役割を果たす。受電コイル部２１を構成する受電側共振回路の共振周波数も、上述した電力伝送周波数ｆｐと同一又はそれに近い周波数に設定される。なお、受電側コンデンサＣ２は、受電コイルＬ２と並列に接続してもよい。
【００３７】
受電コイルＬ２は、給電コイルＬ１と同様に、例えばφ０．１（ｍｍ）の絶縁された銅線を２千本程度撚り合わせたリッツ線を数ターンから数十ターン程度、平面状に巻回することによって形成されたスパイラル構造のコイルである。一方、受電コイルＬ２の設置位置は、給電コイルＬ１とは異なり、例えば電気自動車の車両下部となる。給電コイルＬ１によって生成される磁束が受電コイルＬ２に鎖交すると、電磁誘導作用による起電力が受電コイルＬ２に生じ、図２に示す交流電流Ｉ２が流れる。この交流電流Ｉ２は、整流器２２により直流電流に変換されたうえで、負荷２に供給される。これにより、負荷２に対して直流電力を供給することが実現される。
【００３８】
整流器２２は、受電コイル部２１から出力された交流電流を直流電流に整流することにより、負荷２に対して直流電力を供給する機能を有する回路である。具体的には、図２に示すように、４つのダイオードＤ１〜Ｄ４がブリッジ接続されてなるブリッジ回路と、このブリッジ回路と並列に接続された平滑用キャパシタＣ０とによって構成される。
【００３９】
負荷２は、図示しない充電器及びバッテリーを含んで構成される。このうち充電器は、整流器２２から出力された直流電力に基づいてバッテリーを充電する機能を有する回路である。この充電は、例えば定電圧定電流充電（ＣＶＣＣ充電）により実行される。バッテリーの具体的な種類は、電力を蓄える機能を有するものであれば特に限定されない。例えば、二次電池（リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケル電池など）や容量素子（電気二重層キャパシタなど）を、負荷２を構成するバッテリーとして好適に用いることが可能である。
【００４０】
次に、図３〜図５を参照しながら、金属異物検出装置１４Ａの詳細について説明する。図３は、金属異物検出装置１４Ａの機能ブロックを示す略ブロック図であり、図４（ａ）〜図４（ｆ）は、金属異物検出装置１４Ａに関わる各種信号等の波形を示す図であり、図５（ａ）は、給電コイルＬ１とアンテナコイルＬ３の位置関係を示す平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ線に対応する給電コイルＬ１及びアンテナコイルＬ３の断面図である。
【００４１】
初めに図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照すると、上述した複数の共振回路ＲＣは、平面的に見て給電コイルＬ１の内側に相当する領域内にマトリクス状に並べて配置される。このような共振回路ＲＣの配置は、表面に導電性のコイルパターンが形成されたプリント基板（図示せず）を給電コイルＬ１上に設置することによって、実現できる。
【００４２】
この配置により、給電コイルＬ１において上述した交番磁界（電力伝送周波数ｆｐで振動する磁界）が発生すると、図２に示した給電コイルＬ１と各アンテナコイルＬ３との間の相互インダクタンスＭ１３、及び、受電コイルＬ２と各アンテナコイルＬ３との間の相互インダクタンスＭ２３によって、各アンテナコイルＬ３に起電力が誘起される。この起電力は、各アンテナコイルＬ３に振動信号を発生させる。つまり、本実施の形態によるアンテナコイルＬ３は、磁界を受けて振動信号を発生するものとなっている。
【００４３】
各アンテナコイルＬ３に発生する振動信号は、交番磁界の周波数である電力伝送周波数ｆｐの成分に加え、各共振回路ＲＣの共振周波数ｆｒの成分を含む信号となる。共振周波数ｆｒの具体的な値は、アンテナコイルＬ３のインダクタンスとコンデンサＣ３のキャパシタンスとを調整することにより、電力伝送周波数ｆｐよりも桁違いに高い単一の値に設定される。具体的な例では、ｆｒ＝３，０００〔ｋＨｚ〕とすることが好ましい。なお、コンデンサＣ３のキャパシタンスは、数百から数千〔ｐＦ〕程度の値とすることが好ましい。
【００４４】
図４（ａ）には、電力伝送周波数ｆｐで振動する信号Ｖａを示し、図４（ｂ）には、各共振回路ＲＣに発生する振動信号Ｖｂを示している。これらの図から理解されるように、振動信号Ｖｂは、電力伝送周波数ｆｐで振動する信号Ｖａに共振周波数ｆｒの成分が重畳された信号となる。詳しくは以下で説明するが、金属異物検出装置１４Ａの検出部１４０は、振動信号Ｖｂからこの共振周波数ｆｒの成分のみを取り出し、その変化を利用して、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間に存在する金属異物の検出を行う。
【００４５】
ここで、本実施の形態では、各アンテナコイルＬ３と直列又は並列にコンデンサＣ３を設置することによって共振回路ＲＣを形成しているが、コンデンサＣ３を設けず共振回路ＲＣを形成しないこととしてもよい。この場合、図４（ｂ）に示した振動信号Ｖｂではなく、図４（ａ）に示した信号Ｖａが検出部１４０への入力となるので、検出部１４０は、金属異物の検出を行うために共振周波数ｆｒの成分の変化を利用することができない。そこで、この場合の検出部１４０は、電力伝送周波数ｆｐの成分の変化を利用して、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間に存在する金属異物の検出を行う。
【００４６】
次に図３を参照すると、検出部１４０は機能的に、検出切替スイッチ１４１、フィルタ回路１４２、整流回路１４３、積分回路１４４、判定回路１４５、波数検出回路１４６、及び制御回路１４７Ａを有して構成される。このうち波数検出回路１４６は、波形整形回路１４６ａ及びカウンタ回路１４６ｂを有して構成される。また、検出切替スイッチ１４１及びフィルタ回路１４２は、各共振回路ＲＣとともにセンサ部Ｓを構成する。
【００４７】
検出切替スイッチ１４１は、フィルタ回路１４２に接続された共通端子と、各共振回路ＲＣに接続された複数の選択端子とを有する１回路多接点のスイッチであり、制御回路１４７Ａの制御に応じて、いずれか１つの選択端子を共通端子に接続するよう構成される。検出切替スイッチ１４１として具体的には、半導体スイッチやマルチプレクサを使用することが好適である。
【００４８】
制御回路１４７Ａは、等しい時間間隔で１つずつ順次、各アンテナコイルＬ３を選択していくアンテナコイル選択部として機能する。制御回路１４７Ａはまた、最後のアンテナコイルＬ３を選択した後には、最初のアンテナコイルＬ３に戻って選択動作を繰り返すよう構成される。検出切替スイッチ１４１は、制御回路１４７Ａによって選択されているアンテナコイルＬ３に対応する選択端子を、共通端子に接続する役割を果たす。これにより、フィルタ回路１４２には、各アンテナコイルＬ３が１つずつ順次接続されていくことになる。
【００４９】
ここで、制御回路１４７Ａは、ユーザによる設定等に応じて、複数のアンテナコイルＬ３のうちのいくつかを上記選択の対象から外せるように構成されてもよい。こうすれば、金属異物の検出対象となる領域を限定することが可能になるとともに、すべてのアンテナコイルＬ３を用いる場合に比べ、１つ１つのアンテナコイルＬ３による金属異物の検出時間を長くすることができる。
【００５０】
また、本実施の形態では、アンテナコイルＬ３ごとにコンデンサＣ３を設置しているが、全体で１つだけコンデンサＣ３を設置し、検出切替スイッチ１４１によってフィルタ回路１４２に接続されたアンテナコイルＬ３のみが、このコンデンサＣ３と共振回路ＲＣを構成することとしてもよい。こうすれば、コンデンサＣ３の数を減らすことができるので、金属異物検出装置１４Ａの部品点数を削減することが可能になる。なお、アンテナコイルＬ３ごとにコンデンサＣ３を設置する場合、それぞれの共振回路ＲＣごとにアンテナコイルＬ３とコンデンサＣ３の接続を切り替えるスイッチを設け、金属異物の検出時において、検出切替スイッチ１４１によってフィルタ回路１４２に接続されたアンテナコイルＬ３以外のアンテナコイルＬ３とコンデンサＣ３との接続を切り離すように構成しても構わない。こうすれば、金属異物の検出動作時において、検出切替スイッチ１４１によってフィルタ回路１４２に接続されたアンテナコイルＬ３と他のアンテナコイルＬ３との磁気的な結合が抑制され、金属異物の検出精度を一層向上させることが可能になる。
【００５１】
制御回路１４７Ａは、選択したアンテナコイルＬ３を利用して金属異物の検出動作を行う。具体的には、以下で説明するように積分回路１４４、判定回路１４５、及び波数検出回路１４６を制御することにより、金属異物の検出動作を行う。この検出動作は、１つのアンテナコイルＬ３が選択されている間に、制御回路１４７Ａによって１回以上繰り返し実行される。
【００５２】
フィルタ回路１４２は、検出切替スイッチ１４１を介して接続されているアンテナコイルＬ３において発生した振動信号Ｖｂから電力伝送周波数ｆｐの成分を取り除くことにより、図４（ｃ）に示す振動信号Ｖｃを生成する回路である。具体的には、共振周波数ｆｒと同じ帯域の周波数を取り出すバンドパスフィルタにより、フィルタ回路１４２を構成することが好適である。一方、コンデンサＣ３を設けず、共振回路ＲＣを形成しない場合は、電力伝送周波数ｆｐと同じ帯域の周波数を取り出すバンドパスフィルタにより、フィルタ回路１４２を構成すると好適である。
【００５３】
整流回路１４３は、センサ部Ｓ（フィルタ回路１４２）から出力される振動信号Ｖｃを整流することにより、図４（ｄ）に示すパルス状の信号Ｖｄを生成する回路である。整流回路１４３として具体的には、ダイオード、ダイオードブリッジ回路、又は半導体スイッチなどのスイッチング素子を使用することが好適である。図４（ｄ）に示す信号Ｖｄは整流回路１４３を半波整流回路により構成した場合の例であるが、整流回路１４３を全波整流回路あるいはその他の整流回路により構成することとしてもよい。
【００５４】
積分回路１４４は、整流回路１４３が生成した信号Ｖｄの波形の積分値ＩＶを得る回路である。信号Ｖｄが上述したようにパルス状の信号であることから、信号Ｖｄが発生している間、積分回路１４４の積分値ＩＶは、図４（ｅ）に示すように階段状に上昇することになる。積分回路１４４による積分の開始及び終了は、制御回路１４７Ａによって制御される。
【００５５】
波数検出回路１４６は、整流回路１４３が生成した信号Ｖｄの波数を検出する回路である。具体的に説明すると、まず波形整形回路１４６ａにより、信号Ｖｄから図４（ｆ）に示す二値信号ＣＫを生成し、次いでカウンタ回路１４６ｂによりこの二値信号ＣＫの波数をカウントすることによって、整流回路１４３が生成した信号Ｖｄの波数を検出する。以下、それぞれの回路の動作について詳しく説明する。
【００５６】
波形整形回路１４６ａは、整流回路１４３が生成した信号Ｖｄの閾値判定を行うことにより、二値信号ＣＫを生成する。この閾値判定で用いる閾値としては、予め設定された基準電圧値を用いることが好適である。基準電圧値の具体的な値は、例えば、金属異物がない場合の信号Ｖｄの振幅中心電圧に設定される。二値信号ＣＫは、閾値判定の結果が閾値以上である場合にハイとなり、閾値判定の結果が閾値未満である場合にローとなる信号である。したがって、二値信号ＣＫの周期は、共振回路ＲＣの共振周波数の逆数と一致する。なお、本実施の形態では、整流回路１４３が生成した信号Ｖｄの閾値判定により二値信号ＣＫを生成しているが、波形整形回路１４６ａは、センサ部Ｓ（フィルタ回路１４２）から出力される振動信号Ｖｃの閾値判定を行うことにより、二値信号を生成してもよい。この場合、閾値判定で用いる閾値としては、０Ｖが好適である。また、コンデンサＣ３を設けず共振回路ＲＣを形成しない場合は、波形整形回路１４６ａは、アンテナコイルＬ３に発生する振動信号Ｖｂの閾値判定を行うことにより、二値信号を生成してもよい。
【００５７】
カウンタ回路１４６ｂは、波形整形回路１４６ａにより生成された二値信号ＣＫをクロックとしてカウント動作を行い、その結果を示すデジタル値（カウント値）を生成する回路である。カウンタ回路１４６ｂによるカウントの開始及び終了のタイミングは、制御回路１４７Ａによって制御される。カウンタ回路１４６ｂによって生成されるカウント値は整流回路１４３が生成した信号Ｖｄの波数に等しくなるので、波数検出回路１４６は、このカウント値を整流回路１４３が生成した信号Ｖｄの波数の検出結果として出力するよう構成される。
【００５８】
制御回路１４７Ａは、上述したようにしてアンテナコイルＬ３の選択を行う他、積分回路１４４及びカウンタ回路１４６ｂの制御を行う回路である。具体的には、アンテナコイルＬ３の選択を切り替える都度、所定の波数検出開始信号を供給することによって波数検出回路１４６に波数の検出を開始させる（具体的には、カウンタ回路１４６ｂにカウントを開始させる）とともに、所定の積分開始信号を供給することによって積分回路１４４に積分を開始させる。その後、波数検出回路１４６による波数の検出結果（具体的には、カウンタ回路１４６ｂが出力するカウント値）を監視し、該検出結果が所定値（以下、「積分対象波数」と称する）に達した場合に、所定の積分終了信号を供給することによって積分回路１４４に積分を終了させるとともに、所定の波数検出終了信号を供給することによって、波数検出回路１４６に波数の検出を終了させる（具体的には、カウンタ回路１４６ｂにカウントを終了させる）。積分回路１４４は、こうして積分が終了した時点での積分値ＩＶを判定回路１４５に供給するよう構成される。
【００５９】
ここで、制御回路１４７Ａが波数検出回路１４６に波数の検出を開始させるタイミングと積分回路１４４に積分を開始させるタイミングとは、同時であってもよいし、異なっていてもよい。後者の場合の例としては、初めに波数検出回路１４６に波数の検出を開始させ、検出された波数が所定値に達した場合に、積分回路１４４に積分を開始させることが挙げられる。積分値ＩＶと後述する基準積分値ＣＩＶとで同一波数分の波形を積分するという観点からは、この例による積分の開始のさせ方が適している。
【００６０】
制御回路１４７Ａはまた、積分値ＩＶの基準となる基準積分値ＣＩＶを得るための動作も行うよう構成される。基準積分値ＣＩＶは、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２の間に金属異物が存在しないときの積分値ＩＶであり、制御回路１４７Ａは、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２の間に金属異物が存在しないことが保証される状態で上記制御を実行することにより、基準積分値ＣＩＶを取得する。このとき、制御回路１４７Ａは、上述した積分対象波数について、通常動作で積分値ＩＶを取得するときと同じ値を使用する。したがって、積分値ＩＶと基準積分値ＣＩＶとは、同一波数分の波形を積分したものとなっている。制御回路１４７Ａは、取得した基準積分値ＣＩＶを判定回路１４５に出力し、記憶させる。
【００６１】
判定回路１４５は、積分回路１４４から供給される積分値ＩＶと、制御回路１４７Ａから予め供給され、記憶していた基準積分値ＣＩＶとに基づいて、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２の間における金属異物の有無を検出する回路である。具体的には、積分値ＩＶと基準積分値ＣＩＶの差の絶対値が所定値以内であれば金属異物はないと判定し、そうでなければ金属異物があると判定する。
【００６２】
図６は、判定回路１４５が行う判定処理の説明図である。図６（ａ）は金属異物がある場合、図６（ｂ）は金属異物がない場合をそれぞれ示している。これらの図を参照しながら判定回路１４５が行う判定処理についてより詳しく説明すると、判定回路１４５はまず、積分値ＩＶと基準積分値ＣＩＶの差の絶対値（差分絶対値）を算出する。そして、この差分絶対値が図６（ａ）に示すように所定の閾値を上回る場合、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２の間に金属異物がある（給電コイルＬ１に接近する金属異物がある）と判定する。一方、差分絶対値が図６（ｂ）に示すように所定の閾値以下である場合、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２の間に金属異物がない（給電コイルＬ１に接近する金属異物がない）と判定する。
【００６３】
図３に戻り、判定回路１４５による判定の結果は、制御回路１４７Ａに供給される。制御回路１４７Ａは、金属異物が検出されたとの判定結果が供給された場合、図２に示したスイッチ駆動部１２０に対し、電力変換器１２による電力の変換を停止するよう指示する。この指示を受けたスイッチ駆動部１２０は、電力変換器１２から交流電力が出力されないよう、図２に示した制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４を調整する。これにより、ワイヤレス給電装置１０による給電動作が停止するので、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２の間に生ずる交番磁界に起因して金属異物に渦電流が発生し、それによって金属異物が発熱することを防止することが可能になる。
【００６４】
以上説明したように、本実施の形態による金属異物検出装置１４Ａによれば、積分値ＩＶと基準積分値ＣＩＶとが同一波数分の波形を積分して得られたものとなっているので、金属異物の接近により給電コイルＬ１に発生する振動信号の振幅と周波数の変化のうち、振幅の変化が積分値に顕著にあらわれることとなる。したがって、センサ部Ｓから出力される振動信号Ｖｃの振幅の変化に対して積分値ＩＶがほぼ単調に変化することとなるので、金属異物の検出精度が向上する。
【００６５】
図７（ａ）は、金属異物がない場合の信号Ｖｄである信号Ｖｄ１（破線）と、金属異物がある場合の信号Ｖｄである信号Ｖｄ２（実線）とを示す図である。また、図７（ｂ）は、金属異物がない場合の積分値ＩＶである積分値ＩＶ１（破線）と、金属異物がある場合の積分値ＩＶである積分値ＩＶ２（実線）とを示す図である。以下、これらの図を参照しながら、本実施の形態による金属異物検出装置１４Ａが奏する上記の効果について、詳しく説明する。
【００６６】
図７（ａ）に示すように、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２の間に金属異物がある場合とない場合とでは、信号Ｖｄの振幅及び周波数が異なる。これは、金属異物の存在により、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２の間の相互インダクタンスＭ１２（図２参照）が変化するためである。信号Ｖｄの振幅及び周波数が異なる結果として、図７（ｂ）に示すように、積分値ＩＶも、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２の間に金属異物がある場合とない場合とで異なることとなる。したがって、金属異物の検出を行うには、積分値ＩＶを取得し、予め金属異物がない場合に取得しておいた基準積分値ＣＩＶと比較すればよい、と言える。
【００６７】
しかしながら、積分値ＩＶと基準積分値ＣＩＶと比較するにしても、これらが仮に同一の時間にわたって信号Ｖｄを積分した結果であるとすると、適切な検出結果が得られなくなってしまう場合がある。例えば、図７（ａ）（ｂ）に示した期間Ｔで積分値ＩＶ１，ＩＶ２を取得すると、実際には図７（ａ）に示すように信号Ｖｄ１と信号Ｖｄ２とで振幅及び周波数が大きく異なっているにもかかわらず、積分値ＩＶ１，ＩＶ２の値はほぼ同じとなる。比較対象の積分値ＩＶと基準積分値ＣＩＶがこのような関係になると、判定回路１４５は、実際には金属異物が存在し、信号Ｖｄも大きく変化しているにもかかわらず、金属異物なしと誤判定してしまうことになる。
【００６８】
このような誤判定が発生するのは、積分値ＩＶに振動信号Ｖｂの振幅と周波数の両方の情報が含まれてしまっており、その結果、金属異物の有無によって一定区間の波数が変化し、金属異物の有無に対して積分値ＩＶが単調変化しなくなってしまうからである。本実施の形態による金属異物検出装置１４Ａが行う処理によれば、アンテナコイルＬ３に金属異物が接近した場合、基準積分値ＣＩＶと同一波数分の波形を積分した積分値ＩＶが得られる。そのため、金属異物の接近によりアンテナコイルＬ３に発生する振動信号Ｖｂの振幅と周波数の変化のうち、振幅の変化が積分値ＩＶに顕著に現れることとなる。したがって、センサ部Ｓから出力される振動信号Ｖｂの振幅の変化に対して積分値ＩＶがほぼ単調に変化することとなるので、金属異物の検出精度を高めることが可能になる。
【００６９】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係るワイヤレス電力伝送システム１について、説明する。本実施の形態に係るワイヤレス電力伝送システム１は、金属異物検出装置１４Ａに代えて金属異物検出装置１４Ｂを用いる点で、第１の実施の形態によるワイヤレス電力伝送システム１と相違する。その他の点では第１の実施の形態によるワイヤレス電力伝送システム１と同様であるので、以下では、第１の実施の形態と同様の構成については同一の符号を付し、第１の実施の形態との相違点にのみ着目して説明する。
【００７０】
図８は、本実施の形態による金属異物検出装置１４Ｂの機能ブロックを示す略ブロック図である。同図に示すように、金属異物検出装置１４Ｂは、第１の実施の形態による金属異物検出装置１４Ａの検出部１４０に駆動回路１４８を追加するとともに、制御回路１４７Ａを制御回路１４７Ｂに置き換えたものとなっている。駆動回路１４８は、各アンテナコイルＬ３に電流を供給する回路であり、各アンテナコイルＬ３は、駆動回路１４８から供給される電流を受けて、振動信号Ｖｂを発生するように構成される。
【００７１】
駆動回路１４８について、より詳しく説明する。駆動回路１４８は、図８に示すように、スイッチング回路１４８ａ及び電源１４８ｂを有して構成される。
【００７２】
スイッチング回路１４８ａは、電源１４８ｂに接続された端子と、検出切替スイッチ１４１の共通端子に接続された端子とを有する１回路１接点のスイッチであり、制御回路１４７Ｂの制御に応じて開閉動作を行うよう構成される。スイッチング回路１４８ａとして具体的には、バイポーラトランジスタ又はＭＯＳＦＥＴを使用することが好適である。
【００７３】
電源１４８ｂは、アンテナコイルＬ３に電流を流すための電源であり、直流電源、交流電源のいずれであってもよい。以下では、電源１４８ｂが直流電源であるとして説明を続ける。電源１４８ｂの一端はスイッチング回路１４８ａに接続され、他端は接地される。
【００７４】
本実施の形態による制御回路１４７Ｂは、検出切替スイッチ１４１の制御とともにスイッチング回路１４８ａの制御も行う。具体的に説明すると、一のアンテナコイルＬ３を選択することによって、検出切替スイッチ１４１の動作によりそのアンテナコイルＬ３がフィルタ回路１４２に接続された後、スイッチング回路１４８ａを閉状態とし、所定時間の経過後にスイッチング回路１４８ａを開状態に戻す。これにより、電源１４８ｂからアンテナコイルＬ３に対し、電流が供給されることになる。この電流によりアンテナコイルＬ３に振動信号Ｖｂが発生し、フィルタ回路１４２に供給される。
【００７５】
電流が供給されたときの共振回路ＲＣの動作について、詳しく説明する。スイッチング回路１４８ａが閉状態となっている間に電源１４８ｂから供給される直流電流によって、アンテナコイルＬ３に磁気エネルギーが蓄積される。スイッチング回路１４８ａが開状態になると、この磁気エネルギーによって減衰振動が発生する。したがって、本実施の形態による振動信号Ｖｂは、各共振回路ＲＣの共振周波数ｆｒで振動しつつ減衰する成分を含む信号となる。
【００７６】
なお、本実施の形態においては、金属異物検出装置１４Ｂが動作するために給電コイルＬ１で発生する交番磁界は必須ではないが、該交番磁界が発生している場合（給電中）の振動信号Ｖｂは、上記成分に加えて電力伝送周波数ｆｐの成分を含む信号となる。フィルタ回路１４２は、本実施の形態においても、振動信号Ｖｂから共振周波数ｆｒと同じ帯域の周波数を取り出す役割を果たす。
【００７７】
図９は、本実施の形態による振幅信号Ｖｃ（フィルタ回路１４２の出力信号）の波形を示す図である。同図に示すように、本実施の形態による振幅信号Ｖｃは、スイッチング回路１４８ａが開状態になった瞬間から減衰を始める減衰振動信号となる。振幅信号Ｖｃの周波数は、第１の実施の形態による振幅信号Ｖｃと同様、共振回路ＲＣの共振周波数ｆｒと一致する。なお、共振周波数ｆｒは、第１の実施の形態でも説明したように、電力伝送周波数ｆｐよりも桁違いに高い周波数である。
【００７８】
制御回路１４７Ｂは、上述した動作の他には、第１の実施の形態による制御回路１４７Ａと同様の動作を行う。したがって、本実施の形態においても、判定回路１４５は、積分値ＩＶと基準積分値ＣＩＶとに基づいてアンテナコイルＬ３に接近する金属異物の有無を判定し、積分値ＩＶと基準積分値ＣＩＶとは、同一波数分の波形を積分して得られるものとなる。したがって、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様、金属異物の検出精度の向上という効果が得られる。
【００７９】
加えて本実施の形態によれば、給電コイルＬ１で発生する交番磁界がなくてもアンテナコイルＬ３に振幅信号Ｖｂを発生させることができるので、ワイヤレス給電装置１０が電力伝送をしていない期間（給電停止中）においても、給電コイルＬ１と受電コイルＬ２との間に混入した金属異物を検出することが可能となる。
【００８０】
さらに、本実施の形態によれば、第１の実施の形態に比べてアンテナコイルＬ３のＱ値を高めることができる、という効果も得られる。より詳しく説明すると、複数の共振回路ＲＣは、図５に示したように、給電コイルＬ１が発生する磁束に鎖交する領域を覆うように配置されることになるが、この際、隣り合う各共振回路ＲＣが同時に駆動されるとすると、隣り合う各共振回路ＲＣのアンテナコイルＬ３同士が相互に磁気的に結合されることになる。その結果、共振回路ＲＣ間の相互インダクタンスに変化が生じ、場合によっては、各アンテナコイルＬ３のＱ値が著しく低下してしまう。本実施の形態によれば、ワイヤレス給電装置１０が電力伝送をしていない期間（給電停止中）であれば、検出切替スイッチ１４１によって選択されたアンテナコイルＬ３を含む共振回路ＲＣのみが駆動されることから、上記のようなアンテナコイルＬ３のＱ値の低下が抑制される。したがって、第１の実施の形態に比べてアンテナコイルＬ３のＱ値を高めることが可能になると言える。
【００８１】
なお、本実施の形態では電源１４８ｂが直流電源であるとしたが、上述したように電源１４８ｂは交流電源であってもよい。この場合の制御回路１４７Ｂは、スイッチング回路１４８ａを閉状態としたままで積分値ＩＶの取得を行うよう各回路を制御してもよく、その場合における振動信号Ｖｂの周波数は、電源１４８ｂが生成する交流電流の周波数と一致することになる。
【００８２】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に係るワイヤレス電力伝送システムの構成について、説明する。本実施の形態に係るワイヤレス電力伝送システム１は、金属異物検出装置１４Ａに代えて金属異物検出装置１４Ｃを用いる点で、第１の実施の形態によるワイヤレス電力伝送システム１と相違する。その他の点では第１の実施の形態によるワイヤレス電力伝送システム１と同様であるので、以下では、第１の実施の形態と同様の構成については同一の符号を付し、第１の実施の形態との相違点にのみ着目して説明する。
【００８３】
図１０は、本実施の形態による金属異物検出装置１４Ｃの機能ブロックを示す略ブロック図である。同図に示すように、金属異物検出装置１４Ｃは、第１の実施の形態による金属異物検出装置１４Ａの検出部１４０において、制御回路１４７Ａを制御回路１４７Ｃに置き換えたものとなっている。
【００８４】
制御回路１４７Ｃは、制御回路１４７Ａの機能に加えて、波数検出開始信号及び積分開始信号の出力タイミングを任意に調整可能とする機能を有して構成される。具体的に説明すると、制御回路１４７Ｃは内部にタイマー機能を有しており、検出切替スイッチ１４１を切り替えてからの経過時刻を測定する。そして、検出切替スイッチ１４１を切り替えてから所定時間が経過したことに応じて、波数検出回路１４６に波数検出開始信号を供給するとともに積分回路１４４に積分開始信号を供給するように構成される。所定時間は、ユーザによって任意に設定可能とされる。波数検出回路１４６に波数の検出を開始させるタイミングと積分回路１４４に積分を開始させるタイミングとは、第１の実施の形態でも説明したように、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００８５】
図１１（ａ）（ｂ）は、金属異物検出装置１４Ｃに関わる各種信号等の波形を示す図である。これらの図においては、時間軸（ｔ）の左端を時刻０とし、この時刻０において検出切替スイッチ１４１が切り替えられたとする。また、制御回路１４７Ｃは、時刻０に検出切替スイッチ１４１を切り替えた後、所定時間ｔ０が経過した時点で、波数検出開始信号及び積分開始信号を同時に出力したとする。この場合、時刻ｔ０が積分値ＩＶを得る波形の積分開始点となる。その後は、第１の実施の形態と同様にして、波数検出回路１４６による波数の検出結果が上述した積分対象波数（図１１の例では「６」としている）に達した場合に、積分回路１４４に積分を終了させる。これにより、制御回路１４７Ｃは、任意の積分開始点から積分対象波数分だけ信号Ｖｄの波形を積分してなる積分値ＩＶを得ることができる。基準積分値ＣＩＶについても同様である。
【００８６】
本実施の形態による金属異物検出装置１４Ｃによれば、積分値ＩＶ及び基準積分値ＣＩＶの算出対象となる波形から、検出切替スイッチ１４１の切り替え直後の振動信号Ｖｂが不安定な時期にかかる波形を除くことが可能になる。したがって、第１の実施の形態による金属異物検出装置１４Ｃに比べ、金属異物の検出精度をさらに向上させることが可能になる。
【００８７】
なお、本実施の形態では、積分開始点の調整にかかる構成を第１の実施の形態による金属異物検出装置１４Ａに追加した例を説明したが、第２の実施の形態による金属異物検出装置１４Ｂに同様の構成を追加することとしてもよい。この場合の制御回路１４７Ｃは、駆動回路１４８によるアンテナコイルＬ３への電流の供給が開始されてから所定時間が経過したことに応じて、波数検出回路１４６に波数検出開始信号を供給するとともに積分回路１４４に積分開始信号を供給するように構成される。こうすることにより、積分値ＩＶ及び基準積分値ＣＩＶの算出対象となる波形から、駆動回路１４８による駆動開始直後の、振動信号Ｖｂの振幅は大きいが積分値変化の小さな期間にかかる波形を除くことが可能になる。
【００８８】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態に係るワイヤレス電力伝送システムの構成について、説明する。本実施の形態に係るワイヤレス電力伝送システム１は、金属異物検出装置１４Ａに代えて金属異物検出装置１４Ｄを用いる点で、第１の実施の形態によるワイヤレス電力伝送システム１と相違する。その他の点では第１の実施の形態によるワイヤレス電力伝送システム１と同様であるので、以下では、第１の実施の形態と同様の構成については同一の符号を付し、第１の実施の形態との相違点にのみ着目して説明する。
【００８９】
図１２は、本実施の形態による金属異物検出装置１４Ｄの機能ブロックを示す略ブロック図である。同図に示すように、金属異物検出装置１４Ｄは、第１の実施の形態による金属異物検出装置１４Ａの検出部１４０において、制御回路１４７Ａを制御回路１４７Ｄに置き換えたものとなっている。
【００９０】
制御回路１４７Ｄは、上述した積分対象波数がユーザによって調整可能となっている点で制御回路１４７Ａと異なっており、その他の点では、制御回路１４７Ａと同一である。積分対象波数は制御回路１４７Ｄ内に予め記憶されており、ユーザは、図示しない入力装置等を利用して制御回路１４７Ｄ内に記憶される積分対象波数を書き換えることにより、積分対象波数の調整を行う。なお、積分対象波数として制御回路１４７Ｄに記憶させる値は、自然数とすることが好ましい。こうして設定された積分対象波数は、制御回路１４７Ｄが基準積分値ＣＩＶを取得する際にも用いられ、したがって、本実施の形態においても、積分値ＩＶと基準積分値ＣＩＶとは、同一波数分の波形を積分して得られたものとなる。
【００９１】
本実施の形態による金属異物検出装置１４Ｄによれば、基準積分値ＣＩＶを得る波形の波数を自然数に設定することが可能となるので、積分開始点と信号Ｖｄの波形の位置関係がばらついたとしても（例えば、あるときには信号Ｖｄの波形のピークで積分が開始され、あるときには信号Ｖｄがゼロであるときに積分が開始されるなど）、積分値に与える影響を抑えることができる。また、状況に応じて積分対象波数を大きくすることで、金属異物が存在している場合の積分値ＩＶと基準積分値ＣＩＶの差をより大きくすることが可能になるので、金属異物の検出精度を一層向上させることが可能になる。
【００９２】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。
【００９３】
例えば、上記各実施の形態では整流回路１４３から出力される信号Ｖｄを積分回路１４４により積分することとしたが、センサ部Ｓから出力される振動信号Ｖｃを積分回路１４４による積分の対象としてもよい。この場合、積分回路１４４は、振動信号Ｖｃの最小値がゼロ以上となるようにバイアス電圧をかけたうえで積分を行うこととしてもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１                  ワイヤレス電力伝送システム
２                  負荷
１０                ワイヤレス給電装置
１１                直流電源
１２                電力変換器
１３                給電コイル部
１４Ａ〜１４Ｄ      金属異物検出装置
１５                ノイズ検出部
２０                ワイヤレス受電装置
２１                受電コイル部
２２                整流器
１２０              スイッチ駆動部
１４０              検出部
１４１              検出切替スイッチ
１４２              フィルタ回路
１４３              整流回路
１４４              積分回路
１４５              判定回路
１４６              波数検出回路
１４６ａ            波形整形回路
１４６ｂ            カウンタ回路
１４７Ａ〜１４７Ｄ  制御回路
１４８              駆動回路
１４８ａ            スイッチング回路
１４８ｂ            電源
Ｃ０                平滑用キャパシタ
Ｃ１                給電側コンデンサ
Ｃ２                受電側コンデンサ
Ｃ３                金属異物検出装置用コンデンサ
ＣＩＶ              基準積分値
Ｄ１〜Ｄ４          ダイオード
ＩＶ                積分値
Ｌ１                給電コイル
Ｌ２                受電コイル
Ｌ３                アンテナコイル
Ｒ３                アンテナコイルＬ３の直列抵抗
ＲＣ                共振回路
Ｓ                  センサ部
ＳＧ１〜ＳＧ４      制御信号
ＳＷ１〜ＳＷ４      スイッチング素子
【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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