(57)【要約】【課題】金属異物を早期に検出することができる非接触電力伝送装置を提供する。【解決手段】携帯端末１２は起動した直後にその旨示す電気信号（ウェイクアップフレーム）を充電器１１へ送信する。充電器１１は、ウェイクアップフレームの受信を契機として携帯端末１２の認証処理を開始する一方で、金属異物の検出処理を行う。このため、充電用の通常送電を待つことなく、金属異物を早期に検出することが可能になる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電装置とこれに装着される受電装置との間の電磁結合を利用して送電装置から非接触で伝送される認証用の電力を受けて受電装置が起動した後、両装置間における前記電磁結合を利用した通信を通じて受電装置の認証が成立した場合に、送電装置から受電装置へ通常用の電力が伝送される非接触電力伝送装置において、
前記受電装置は、前記認証用の電力を受けて起動した直後にその旨示す電気信号を前記送電装置へ送信し、前記送電装置は前記電気信号の受信を契機として受電装置の認証処理を開始する一方で、金属異物の検出処理を行う非接触電力伝送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の非接触電力伝送装置において、
前記受電装置は、電力の供給を受けて前記送電装置へ送信する信号のデータフレームの生成に利用されるクロック信号を発生するクロック発生器を備え、当該クロック発生器によりクロック信号が安定して生成されるタイミングで起動した旨判定して前記電気信号を送信する非接触電力伝送装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の非接触電力伝送装置において、
前記送電装置は、前記金属異物の検出処理として外部電源からの入力電流を検出して当該検出される電流の値と予め設定された異物判定閾値との比較処理を行い、当該検出される電流の値が前記異物判定閾値を超えたとき、金属異物が存在する旨判定する非接触電力伝送装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の非接触電力伝送装置において、
前記受電装置は二次電池を備えるとともに、前記送電装置から非接触で伝送されてくる電力を使用して前記二次電池の充電を行う非接触電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電側の電気機器と受電側の電気機器との間の電磁結合を通じて非接触で電力を伝送する非接触電力伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示されるように、充電器（クレイドル）等の送電側の電気機器と、これに装着される携帯電話等の受電側の電気機器との間の電磁結合を利用して、送電側の電気機器から受電側の電気機器へ非接触で電力を電送する非接触電力伝送装置が知られている。受電側の電気機器では、この非接触で伝送されてくる電力を利用して、内蔵される二次電池の充電等が行われる。
【０００３】
この非接触電力伝送装置では、送電側の電気機器に受電側の電気機器が装着された際、送電側の電気機器に誘起される電圧に基づき、両電気機器の位置関係が適正であるかどうかの判定が行われる。そして、当該位置関係が適正である旨判定される場合には、両電気機器間の電磁結合を利用した通信を通じて、送電側の電気機器に装着された機器が本来装着されるべき正しい機器であるかどうかの認証が行われる。当該認証が成立する旨判定されたとき、適正な送電対象であるとして連続的な通常送電が開始される。
【０００４】
ここで、送電側の電気機器と受電側の電気機器との間に、何らかの理由により金属異物が挿入されることが懸念される。この場合、金属異物に渦電流が発生し、これにより金属異物がジュール発熱するおそれがある。そこで、この非接触電力伝送装置では、通常送電期間中において、金属異物の検出を行うようにしている。そして、金属異物が検出された場合には、送電が停止される。これにより、金属異物の発熱が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１８９２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１の非接触電力伝送装置には、次のような問題があった。すなわち、金属異物が存在する環境下において送電を行う場合には、前述したように金属異物が加熱されて高温になるおそれがある。この加熱された金属異物に手指等が触れるおそれもあるため、金属異物の検出は、早期に行われるほどよい。この点、特許文献１の非接触電力電送装置では、金属異物の検出は、送電側の電気機器に装着された電気機器の認証が成立した後の通常送電期間中に行われる。すなわち、前述の認証期間等、通常送電が開始される前においては金属異物の検出が行われない。ここで、特許文献１の非接触電力伝送装置では、通常送電前においても、前述の位置関係の判定及び受電側の電気機器の認証を行うための電力が送電側の電気機器から受電側の電気機器へ仮送電される。このため、当該仮送電される電力により、例えば前述の認証期間中に金属異物が発熱するおそれがある。この点で、特許文献１の非接触電力伝送装置には改善の余地があった。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、金属異物を早期に検出することができる非接触電力伝送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、送電装置とこれに装着される受電装置との間の電磁結合を利用して送電装置から非接触で伝送される認証用の電力を受けて受電装置が起動した後、両装置間における前記電磁結合を利用した通信を通じて受電装置の認証が成立した場合に、送電装置から受電装置へ通常用の電力が伝送される非接触電力伝送装置において、前記受電装置は、前記認証用の電力を受けて起動した直後にその旨示す電気信号を前記送電装置へ送信し、前記送電装置は前記電気信号の受信を契機として受電装置の認証処理を開始する一方で、金属異物の検出処理を行うことをその要旨とする。
【０００９】
例えば、前記受電装置は、電力の供給を受けて前記送電装置へ送信する信号のデータフレームの生成に利用されるクロック信号を発生するクロック発生器を備え、当該クロック発生器によりクロック信号が安定して生成されるタイミングで起動した旨判定して前記電気信号を送信する構成とされる。
【００１０】
また、前記送電装置は、前記金属異物の検出処理として、例えば外部電源からの入力電流を検出して当該検出される電流の値と予め設定された異物判定閾値との比較処理を行う構成とされる。この場合、送電装置は、当該検出される電流の値が前記異物判定閾値を超えたとき、金属異物が存在する旨判定する。
【００１１】
なお、前記受電装置は二次電池を備えるとともに、前記送電装置から非接触で伝送されてくる電力を使用して前記二次電池の充電を行うようにすることも可能である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、通常用の送電の開始前に金属異物の検出処理が開始されるので、金属異物を早期に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】非接触充電装置の構成の概略を示すブロック図。
【図２】非接触充電装置の概略を示す斜視図。
【図３】充電器側で実行される制御の処理手順を示すフローチャート。
【図４】充電器と携帯端末との間の認証処理の手順を示すフローチャート。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、携帯端末の起動シーケンス図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を非接触充電装置に具体化した一実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
図２に示すように、非接触充電装置は、送電側の電子機器である充電器１１及びこれに装着される受電側の電子機器である携帯端末１２を備えてなる。充電器１１はＡＣアダプタ１３を介して商用電力（交流）に接続される。商用電力はＡＣアダプタ１３により直流電力に変換される。この変換された直流電力は充電器１１により再び交流電力に変換されて、この変換された交流電力が充電器１１からこれに装着された携帯端末１２へ非接触で伝送される。携帯端末１２側では、この伝送されてくる交流電力を利用して、自身に内蔵される二次電池の充電等が行われる。充電器１１から携帯端末１２への電力伝送は、充電器１１の内部に設けられた１次コイルＬ１と、携帯端末１２の内部に設けられた２次コイルＬ２との電磁的な結合を利用して行われる。なお、充電器１１と携帯端末１２との間においては、これらの間の電磁結合を利用して各種の情報の授受が可能とされている。充電器１１から携帯端末１２への情報伝達は周波数変調により、また携帯端末から充電器１１への情報伝達は負荷変調により行われる。
【００１５】
＜充電器＞
つぎに、充電器１１の構成について詳細に説明する。
図１に示すように、充電器１１は、制御回路２１及び発振回路２２を備えている。発振回路２２には１次コイルＬ１の一端が接続され、同じく他端は制御回路２１に接続されている。１次コイルＬ１の制御回路２１に接続された端部と発振回路２２との間にはコンデンサＣ１が接続されている。１次コイルＬ１とコンデンサＣ１とから、共振回路が構成されている。制御回路２１は、発振回路２２の制御を通じて共振回路に所定の周波数で発振した信号（交流電圧）を供給する。すなわち、発振回路２２は、電力伝送時には所定の周波数の交流電圧を生成し、またデータ伝送時にはデータに応じて周波数が異なる交流電圧を生成して、これら交流電圧を１次コイルＬ１に供給する。この信号の供給を受けて共振回路は共振状態となるとともに、１次コイルＬ１には１次電圧が発生する。
【００１６】
制御回路２１は、ＡＣアダプタ１３を通じて供給される直流電力により動作する。制御回路２１は、充電器１１の各部を統括的に制御する。制御回路２１は、周波数変調部２３、設置検出部２４、及び受信部２５を備えてなる。
【００１７】
周波数変調部２３は、周波数変調処理を行う。すなわち、周波数変調部２３は、送信する信号の論理「１」，「０」の組合せに応じて周波数を設定する。例えば、充電器１１から携帯端末１２へ論理「１」を送信する場合には周波数ｆ１、同じく論理「０」を送信する場合には周波数ｆ２を設定する。そして発振回路２２は、周波数変調部２３により設定される周波数で発振する交流電力（交流電圧）を生成する。論理「１」を送信する場合には周波数ｆ１の交流電圧が、論理「０」を送信する場合には周波数ｆ２の交流電圧が生成される。
【００１８】
設置検出部２４は、１次コイルＬ１の誘起電圧に基づき充電器１１に対する携帯端末１２の装着の有無を検出する。すなわち、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の位置関係に応じて、１次コイルＬ１に誘起される交流電圧の電圧レベル（振幅）が変化する。携帯端末１２が１次コイルＬ１に接近すると、この１次コイルＬ１とコンデンサＣ１とからなる共振回路のインダクタンスが増大して１次コイルＬ１に発生する電圧が減少する。すなわち、携帯端末１２が装着された状態、携帯端末１２が装着されていない状態の順に、１次コイルＬ１の誘起電圧は大きな値になる。設置検出部２４は、制御回路２１の図示しない記憶装置に記憶された設置判定閾値との比較を通じて、携帯端末１２の装着を検出する。
【００１９】
この設置判定閾値は、携帯端末１２が装着されていない状態における１次コイルＬ１に誘起される電圧を基準として設定される。そして、１次コイルＬ１に誘起される電圧が、設置判定閾値未満である場合には携帯端末１２が充電器１１に設置された旨が、同じく設置判定閾値以上である場合には携帯端末１２は充電器１１に装着されていない旨判定される。ちなみに、携帯端末１２の充電器１１からの取り去りについても、１次コイルＬ１の誘起電圧に基づき検出される。すなわち、１次コイルＬ１の誘起電圧が、設置判定閾値未満の値から設置判定閾値以上の値に変化した場合には、携帯端末１２が充電器１１から取り去られた旨判定される。
【００２０】
受信部２５は、負荷変調された携帯端末１２からの信号を復調する。すなわち、携帯端末１２において充電器１１に対してデータを送信するための負荷変調が行われると、１次コイルＬ１の誘起電圧が、それに対応して変化する。携帯端末１２側において例えば論理「０」を送信するために負荷が小さくされると、１次コイルＬ１の誘起電圧の振幅（ピーク電圧）は小さくなる。また、携帯端末１２側において論理「１」を送信するために負荷が大きくされると、１次コイルＬ１の誘起電圧の振幅は大きくなる。受信部２５は、誘起電圧の振幅に対してピークホールド処理等を行うとともに、そのピーク電圧と閾値（電圧値）との比較を通じて、携帯端末１２からのデータが論理「０」なのか論理「１」なのかを判断する。
【００２１】
電流センサ２６は、商用電源（正確には、ＡＣアダプタ１３）から制御回路２１に入力される電流を検出する。
異物検出部２７は、電流センサ２６を通じて検出される電流の値に基づき金属異物を検出する。すなわち、携帯端末１２あるいは金属異物が１次コイルＬ１に接近すると、これに伴い１次コイルＬ１とコンデンサＣ１とからなる共振回路のインダクタンスが変化し、これに伴い１次コイルＬ１に発生する電圧の値も変化する。具体的には、携帯端末１２が装着された状態、金属異物が近接した状態、携帯端末１２が装着されていない状態の順に、１次コイルＬ１の誘起電圧の値は大きくなる。換言すれば、制御回路２１に入力される電流の値及び１次コイルＬ１に生じる電流の値は、携帯端末１２の充電器１１への装着の有無及び金属異物の存否に応じて、次の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）の順に大きくなる。
【００２２】
（Ａ）携帯端末１２が装着された状態で、且つ金属異物が存在しない場合（最小）。
（Ｂ）携帯端末１２が装着された状態で、且つ金属異物が存在する場合。
（Ｃ）携帯端末１２が装着されていない状態で、且つ金属異物が存在しない場合。
【００２３】
（Ｄ）携帯端末１２が装着されていない状態で、且つ金属異物が存在する場合（最大）。
このため、前記（Ａ）の状態において制御回路２１に入力される電流の値を基準として異物判定閾値（電流値）を設定することにより、携帯端末１２が充電器１１に装着された状態における金属異物を検出することが可能になる。また、前記（Ｃ）の状態において制御回路２１に入力される電流の値を基準として異物判定閾値を設定することにより、携帯端末１２が充電器１１に装着されていない状態における金属異物を検出することが可能になる。異物検出部２７は、電流センサ２６により検出される電流の値が異物判定閾値を超える場合には、１次コイルＬ１に異物が近接、あるいは１次コイルＬ１と２次コイルＬ２との間に金属が挿入されている旨判定する。なお、本例では、前記（Ａ）の状態に基づき設定された異物判定閾値のみ使用する。
【００２４】
制御回路２１は、充電器１１の各部を統括的に制御する。また、制御回路２１は、前述したように、設置検出部２４を通じて１次コイルＬ１の誘起電圧を監視することにより、携帯端末１２の充電器１１に対する設置の有無を検出する。また、制御回路２１は、異物検出部２７を通じて自身に入力される電流の値を監視することにより、金属異物を検出する。そして制御回路２１は、これら検出結果に応じて携帯端末１２に対する電力の供給態様を制御する。
【００２５】
＜携帯端末＞
つぎに、携帯端末１２の構成について詳細に説明する。
図１に示すように、携帯端末１２は、整流回路３１、制御回路３２及び二次電池３３を備えてなる。整流回路３１には２次コイルＬ２が接続されている。
【００２６】
整流回路３１は、２次コイルＬ２に誘起される交流電圧を直流電圧に変換する。この直流電圧は、図示しない充電回路を介して二次電池３３に供給される。これにより、二次電池の充電が行われる。また、整流回路３１からの直流電圧は、図示しない電源回路（定電圧回路）を通じて所定の電圧レベル（例えば５Ｖ）に調整される。この調整された電圧が制御回路３２の各部の動作電源として供給される。携帯端末１２が充電器１１に設置された状態において、制御回路３２は、この動作電源の供給を受けて動作する。
【００２７】
制御回路３２は、負荷変調部３４、受信部３５、及びクロック発生器３６を備えてなる。
負荷変調部３４は、負荷変調処理を行う。すなわち、携帯端末１２から充電器１１へデータを送信する場合、送信するデータに応じて負荷変調部３４はその負荷（内部の抵抗値）を変化させることにより、１次コイルＬ１の誘起電圧を変化させる。負荷変調部３４は、低負荷状態と高負荷状態との間で負荷状態を切り換え可能とされている。例えば、論理「０」を送信する場合には低負荷状態（インピーダンス大）とする。論理「１」を送信する場合には２次側を高負荷状態（インピーダンス小）とする。これにより、論理「０」，「１」からなるデータを１次側に送信可能とされている。
【００２８】
受信部３５は、周波数変調された信号を復調する。すなわち、受信部３５は、２次コイルＬ２のコイル端に誘起される交流電圧の周波数（ｆ１，ｆ２）を検出し、この検出される周波数に基づき充電器１１からの送信データを論理「１」，「０」の組合せからなる信号に変換する。
【００２９】
クロック発生器３６は、所定周波数のクロック信号を生成する。制御回路３２は、このクロック信号に基づきその各部と同期しつつ動作する。また制御回路３２は、当該クロック信号に基づき充電器１１へ送信する信号のデータフレームを生成する。
【００３０】
制御回路３２は、携帯端末１２の各部を統括的に制御する。また、制御回路３２は、前述の充電回路を通じて取得される二次電池３３の端子間電圧に基づき二次電池３３の充電量、あるいは充電の完了の有無を検出する。制御回路３２は、充電が完了した旨検出されるとき、その旨示す充電完了通知信号を負荷変調により送信する。
【００３１】
＜非接触充電装置の動作＞
つぎに、このように構成された非接触充電装置の動作の概要を図３のフローチャートに従い説明する。このフローチャートは、一次側の制御回路２１に記憶された制御プログラムに従い実行される。当該プログラムは、充電器１１に動作電力が供給されることにより実行される。携帯端末１２の充電を行う際には、これを充電器１１に設置する。これにより、１次コイルＬ１に生じた磁束が２次コイルＬ２に鎖交する状態になる。
【００３２】
さて、充電器１１に動作電力が供給されると、制御回路２１は、所定の周期で間欠的に１次コイルＬ１を駆動して、間欠的な電力の伝送を実行する（ステップＳ１０１）。
つぎに、制御回路２１は、携帯端末１２の設置検出処理を行う（ステップＳ１０２）。制御回路２１は、１次コイルＬ１の両端間に誘起される交流電圧（正弦波）の変化に基づき携帯端末１２の設置の有無を検出する。
【００３３】
制御回路２１は、携帯端末１２の設置が検出された場合には、この携帯端末１２の認証処理を実行する（ステップＳ１０３）。すなわち、制御回路２１は認証用の連続送電を開始するとともに、この携帯端末１２との間の電磁結合を利用した通信（情報の授受）を通じて携帯端末１２の正当性を認証する。
【００３４】
制御回路２１は、設置された携帯端末１２が適切な送電対象である旨認証した場合には、充電用の通常送電を開始する（ステップＳ１０４）。なお、通常送電とは、携帯端末１２の二次電池３３の充電を行うべく連続的に電力を伝送することをいう。そしてこの充電器１１から非接触で伝送される電力により、携帯端末１２の二次電池３３の充電が行われる。なお、この認証処理については、後に詳述する。
【００３５】
つぎに、通常送電の期間中において、制御回路２１は送電環境の確認処理を行う（ステップＳ１０５）。すなわち制御回路２１は、電流センサ２６の検出結果に基づき金属異物の検出を行う。金属異物が検出された場合には、通常送電を停止して処理を終了する。金属異物が検出されない場合には、携帯端末１２側での充電が完了するのを待つ。
【００３６】
制御回路２１は携帯端末１２の充電が完了した旨検出されるとき（ステップＳ１０６）、通常送電を停止して（ステップＳ１０７）、処理を終了する。なお、制御回路２１は、携帯端末１２から送信される充電完了通知を受信することにより充電が完了した旨認識する。
【００３７】
以後、電源が投入されている間においては、Ｓ１０１〜Ｓ１０７の処理が繰り返し実行される。
ここで、本例では前述の通り、通常送電の期間中において金属異物の検出処理を行うようにしているものの、通常送電が開始される前に金属異物が充電器１１と携帯端末１２との間にすでに挿入されている場合には、通常送電が開始されるまで金属異物を検出することができない。この場合、認証用の連続送電が開始されてから充電用の通常送電が開始されて金属異物の検出処理が開始されるまでの間、金属異物は認証用の連続送電を受けて加熱されるおそれがある。そこで本例では、通常送電の開始前、具体的には認証処理の実行期間中に金属異物の検出を可能とするべく当該認証処理として次のような手順を採用している。
【００３８】
＜認証処理＞
つぎに、充電器１１と携帯端末１２との間で行われる携帯端末１２の認証処理について、図４の動作シーケンス図に従い説明する。当該認証処理は先の図３のフローチャートにおけるステップＳ１０３へ処理が移行された際に実行される。
【００３９】
図４に示すように、また前述したように、充電器１１の制御回路２１は、携帯端末１２の設置が検出されたとき（ステップＳ２０１）、携帯端末１２の認証を行うべく認証用の連続送電を開始する（ステップＳ２０２）。
【００４０】
携帯端末１２の制御回路３２は、この認証用として伝送されてくる電力の受取を開始すると、（ステップＳ２０３）、ウェイクアップフレームを生成し、この生成されたウェイクアップフレームを負荷変調により送信する。このウェイクアップフレームは、携帯端末１２が充電器１１からの電力を受けて正常に起動するとともに、安定した動作状態にある旨示す情報を含む信号である。このウェイクアップフレームは、例えば２５ｂｉｔ（８３３μｓ／ｂｉｔ）のフレーム構成とされる。
【００４１】
充電器１１の制御回路２１は、先のステップＳ２０２において認証用の連続送信を開始した後、ウェイクアップフレームの受信の有無を判断する（ステップＳ２０５）。当該制御回路２１は、先のステップＳ２０２における認証用の連続送電を開始してから一定時間内にウェイクアップフレームを受信しない場合（ステップＳ２０５でＮＯ）には、先のステップＳ２０１へ処理を移行する。すなわち、認証用の連続送電を停止して、再び間欠的な送電を行う。これに対し、一定時間内にウェイクアップフレームを受信した場合（ステップＳ２０６でＹＥＳ）、当該制御回路２１は送電環境の確認処理を実行する（ステップＳ２０６）。
【００４２】
すなわち、当該制御回路２１は、電流センサ２６を通じて検出される電流の値に基づき金属異物の有無を判定する。当該制御回路２１は、金属異物が存在する旨判定した場合（ステップＳ２０６でＹＥＳ）、先のステップＳ２０１へ処理を移行する。すなわち、認証用の連続送電を停止して、再び間欠的な送電を行う。連続送電が停止されることにより金属異物の加熱が抑制される。これに対し、金属異物が存在しない旨判定した場合（ステップＳ２０６でＮＯ）、当該制御回路２１は、ＩＤリクエストフレームを生成し、この生成したＩＤリクエストフレームを周波数変調により送信する（ステップＳ２０７）。すなわち、当該制御回路２１は、周波数変調部２３を通じて発振周波数を変化させることにより１次コイルＬ１に誘起される交流電圧の振幅を変化させる。この振幅の変化を通じて論理「１」，「０」の組合せの電気信号であるＩＤリクエストフレームを生成し、これを携帯端末１２へ送信する。なお、ＩＤリクエストフレームは、携帯端末１２に固有の識別情報（ＩＤ）の送信を携帯端末１２に対して要求する旨の信号である。
【００４３】
携帯端末１２の制御回路３２は、ＩＤリクエストフレームを受信すると（ステップＳ２０８）、自身の記憶装置に格納されている識別情報を読み出して、この識別情報を負荷変調により認証信号として充電器１１へ送信する（ステップＳ２０９）。
【００４４】
充電器１１の制御回路２１は、先のステップＳ２０７においてＩＤリクエストフレームを送信した後、携帯端末１２からの認証信号、すなわち識別情報の受信の有無を判断する（ステップＳ２１０）。充電器１１は、一定時間内に識別情報を受信しない場合（ステップＳ２１０でＮＯ）には、先のステップＳ２０１へ処理を移行する。すなわち、認証用の連続送電を停止して、再び間欠的な送電を行う。これに対し、一定時間内に識別情報を受信した場合（ステップＳ２１０でＹＥＳ）、当該制御回路２１は受信した識別情報の妥当性を判定する（ステップＳ２１１）。すなわち、当該制御回路２１は自身の記憶装置に格納される認証用の情報と、受信した携帯端末１２の識別情報とを照合する。この照合が成立しない場合（ステップＳ２１１でＮＯ）、当該制御回路２１は先のステップＳ２０１へ処理を移行する。すなわち、認証用の連続送電を停止して、再び間欠的な送電を行う。これに対し、認証用の情報と携帯端末１２の識別情報との照合が成立したとき（ステップＳ２１１でＹＥＳ）、当該制御回路２１は識別情報を送信してきた携帯端末１２、すなわち現在装着されている携帯端末１２は、適切な送電対象であるとして、充電用の通常送電を開始する（ステップＳ２１２）。
【００４５】
携帯端末１２は、充電用として伝送されてくる電力を使用して二次電池３３の充電を開始する（ステップＳ２１３）。
＜携帯端末１２の起動時の動作＞
つぎに、先の図４の動作シーケンスにおいて、ステップＳ２０３の受電開始からステップＳ２０４のウェイクアップフレームの送信までの間における携帯端末１２の動作を図５の起動シーケンス図にしたがって詳細に説明する。
【００４６】
さて、図５（ａ）に示されるように、充電器１１に携帯端末１２が設置されて認証用の連続送電が開始されると（タイミングＴ１）、図５（ｂ）に示されるように、２次コイルＬ２、ひいては整流回路３１により生成される直流電圧の値が徐々に上昇する（タイミングＴ１）。
【００４７】
図５（ｃ）に示されるように、この直流電圧の電圧レベルが二次側の制御回路３２の起動電圧（ここでは、４Ｖ）に達すると（タイミングＴ２）、制御回路３２内の基準電圧、すなわち制御回路３２内の回路を駆動するための内部電圧の値が徐々に上昇する。
【００４８】
図５（ｄ）に示されるように、制御回路３２内の基準電圧の上昇に伴い内部クロックも生成されはじめる。そして図５（ｃ）に示されるように、制御回路３２の基準電圧が、その内部回路を駆動するための最低基準電圧（ここでは、２．４Ｖ）に達したとき（タイミングＴ３）から３クロック（約１００μｓ）だけ経過したとき（タイミングＴ４）に、ウェイクアップフレームが送信される。すなわち、制御回路３２の動作が安定するタイミングでウェイクアップフレームが送信される。なお、制御回路３２の動作が安定するタイミングは、当該回路の仕様等により異なる。そして前述したように、充電器１１側では、このウェイクアップフレームの受信を契機として、携帯端末１２の認証処理及び金属異物の検出処理が同時に行われる。これにより、この時点で金属異物が存在する場合にはこれが充電用の通常送電を待たずに早期に検出される。
【００４９】
図５（ａ）に示されるように、携帯端末１２が充電器１１から取り去られると、充電用の連続送電が停止されて、再び携帯端末１２の設置の有無を検出するべく間欠送電が開始される（タイミングＴ５）。これに伴い、整流回路３１において生成される直流電圧のレベルは徐々に低下する。そして、当該直流電圧のレベルが制御回路３２の起動電圧を下回ると（ここでは、３Ｖ）、制御回路３２内の基準電圧が徐々に低下し、これに伴い内部クロックの生成も停止される（タイミングＴ６）。
【００５０】
このように、整流回路３１により生成される直流電圧によって２次側の制御回路３２が起動した直後に、携帯端末１２の認証動作に移行する。このため、この認証動作に移行するまでの間に充電器１１と携帯端末１２との間に金属異物が挿入されている場合であれ、金属異物を検出可能とした認証処理への移行を早期化することにより金属異物の早期検出が可能となる。このため、加熱された金属異物に手指等が触れたり、あるいは携帯端末１２の筐体が熱変形したりすることが好適に抑制される。そして、これらの点において、より高い信頼性を確保することが可能となる。
【００５１】
ちなみに、先の背景技術の欄に記載した従来の装置においては、二次側の制御回路の起動後において、当該回路により携帯端末が充電器に対して適切な位置に設置されているかの位置検出を行い、その検出結果に応じて携帯端末の認証処理への移行の可否を判定する構成とされている。そしてこの位置検出の結果は、携帯端末から充電器へ負荷変調により伝達している。このため、認証用の連続送電が開始されてから認証処理へ移行するまでの時間は、最短でも１回の負荷変調による通信に必要とされる時間（例えば１００ｍｓ以上）だけ必要となる。
【００５２】
これに対し、本例の非接触充電装置では、制御回路３２の起動後における充電器１１に対する位置検出等の処理が省略されている。そして二次側の制御回路３２は自身が起動した直後に、その旨示すウェイクアップフレームを送信し、これを受けた一次側の制御回路２１は即時に金属異物の検出処理、及び携帯端末１２の認証処理へ移行する。なお、前述したように、ウェイクアップフレームは、２５ｂｉｔ（８３３μｓ／ｂｉｔ）のフレーム構成で送信される。すなわち、ウェイクアップフレームを送信するために必要とされる時間は、２０．８２５ｍｓである。このように、本例の非接触充電装置によれば、二次側の制御回路３２が起動してから極めて短時間で金属異物の検出処理及び認証処理へ移行する。
【００５３】
＜実施の形態の効果＞
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）携帯端末１２の制御回路３２は起動した直後にその旨示す電気信号（ウェイクアップフレーム）を充電器１１へ送信する。充電器１１の制御回路２１は、ウェイクアップフレームを受信したことを契機として携帯端末１２の認証処理を開始する一方で、金属異物の検出処理を行う。このため、充電用の通常送電を待つことなく、金属異物を早期に検出することが可能になる。
【００５４】
（２）二次側の制御回路３２は、その基準電圧がその内部回路を駆動するために必要とされる最低の電圧レベルに達した後、３クロックだけ経過したとき、正常に起動した旨判断してウェイクアップフレームを送信するようにした。すなわち、ウェイクアップフレームは、制御回路３２の内部クロックが安定して生成されるとともに、当該制御回路３２が安定して動作するタイミングで送信される。このように、二次側の制御回路３２側において、負荷変調による正常な信号の生成が可能となる最も早いタイミングで、携帯端末１２の認証処理及び金属異物の検出処理に移行することができる。
【００５５】
（３）充電器１１の制御回路２１は、認証処理の際の金属異物の検出処理として外部電源である商用電源、正確にはＡＣアダプタ１３から自身への入力電流を検出して当該検出される電流の値と異物判定閾値との比較処理を行うようにした。そして制御回路２１は、当該検出される電流の値が異物判定閾値を超えたとき、金属異物が存在する旨判定するようにした。このように、制御回路２１へ入力される電流の変化を監視することにより、簡単に金属異物を検出することが可能である。
【００５６】
（４）携帯端末１２は、充電器１１から非接触で伝送されてくる電力を使用して二次電池３３の充電を行うことができる。
（５）設置検出部２４により携帯端末１２が設置された旨検出されない待機状態においては、間欠的に電力が伝送される。一方、設置検出部２４により携帯端末１２の設置が検出される場合には連続的に電力が供給される。このため、携帯端末１２の設置を待つ待機状態においても連続した送電を行う場合と異なり、当該待機状態における電力の消費を抑えることができる。
【００５７】
（６）充電器１１側では、携帯端末１２から送信される識別情報に基づき当該携帯端末１２が適切な送電対象か否かの判定を行うようにした。そして適切な送電対象である旨判定される場合には連続的な充電用の通常送電が行われる一方、適切な送電対象ではない旨判定される場合には、間欠的な電力の供給が行われる初期状態に戻される。これにより、適切でない送電対象に電力が無駄に供給されることが抑制される。
【００５８】
＜他の実施の形態＞
なお、前記実施の形態は、次のように変更して実施してもよい。
・本例では、制御回路３２の基準電圧が、その内部回路を駆動するための最低基準電圧に達したときから３クロックだけ経過したときに、ウェイクアップフレームを送信するようにした。しかし、ウェイクアップフレームの送信タイミングは、これに限られない。すなわち、二次側の内部クロックが安定して生成されるタイミングであればよい。これは、当該送信タイミングは、二次側の制御回路３２の仕様等により変わるからである。
【００５９】
・設置検出は、携帯端末１２側で行うようにしてもよい。例えば、携帯端末１２の装着位置が不適切である場合には、整流回路３１において生成される直流電圧の電圧レベルは所定レベルに達しない。これにより、装着状態が不適切である旨判定可能である。この判定結果は、携帯端末１２から充電器１１へ負荷変調により伝送される。
【００６０】
・本例において、金属異物の検出処理は、充電器１１に動作電力が供給された以降、所定の制御周期で実行されるようにしてもよい。この場合、携帯端末１２の充電器１１への設置が検出される前においては、先の（Ｃ）の状態に基づき設定される異物判定閾値と制御回路２１への入力電流の値との比較を通じて金属異物の検出が行われる。また、携帯端末１２の充電器１１への設置が検出された後においては、先の（Ａ）の状態に基づき設定される異物判定閾値と制御回路２１への入力電流の値との比較を通じて金属異物の検出が行われる。制御回路２１は、携帯端末１２の充電器１１への設置の有無に基づき、金属異物の存否の判定基準となる異物判定閾値を２つの値の間で切り替える。
【００６１】
・本例では、充電用の通常送電の期間中に金属異物の検出を行うようにしたが、これを行わないようにしてもよい。すなわち、先の図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１０５の処理を省略してもよい。この場合、認証時に金属異物の検出が行われるのみとなる。
【００６２】
・本例では、充電器１１の制御回路２１へ入力される電流の値に基づき金属異物を検出するようにしたが、１次コイルＬ１に入力される電流の値に基づき金属異物を検出することも可能である。この場合、例えば発振回路２２と１次コイルＬ１の一端側との間に電流センサ２６を設ける。
【００６３】
・本例では、充電器１１の制御回路２１へ入力される電流の値に基づき金属異物を検出するようにしたが、当該検出方法は適宜変更してもよい。例えば、１次コイルＬ１の誘起電圧の変化に基づき金属異物を検出することも可能である。すなわち、携帯端末１２あるいは金属異物の１次コイルＬ１に対する接近の有無により、１次コイルＬ１に誘起される電圧が変化する。具体的には、携帯端末１２が装着された状態、金属異物が近接した状態、携帯端末１２が装着されていない状態の順に、１次コイルＬ１の誘起電圧の値は大きくなる。したがって、携帯端末１２が設置された状態における１次コイルＬ１の誘起電圧を基準として異物判定閾値（電圧値）を設定することにより金属異物の有無を判定可能になる。すなわち、１次コイルＬ１の誘起電圧の値が、異物判定閾値を超える場合には、金属異物が存在している旨判定可能である。
【００６４】
・また、金属異物の検出方法として、次のような方法も採用可能である。すなわち、負荷変調によるウェイクアップフレームが制御回路２１側で正常に受信されたかどうかに基づき、金属異物の有無を判定する。例えば１次コイルＬ１と２次コイルＬ２との間にこれらを遮るような大面積の金属異物が挿入されている場合、携帯端末１２から充電器１１へ送信される信号は金属異物に阻害されて充電器１１に伝達されない蓋然性が高い。このため、ウェイクアップフレームが正常に検出される場合には、金属異物は挿入されていない旨判定可能である。また、ウェイクアップフレームが正常に検出されない場合には、金属異物が挿入されているおそれがある旨判定可能である。なお、充電器１１の制御回路２１は、負荷変調によるウェイクアップフレームが正常に復号されて、その復号された情報を正常に読み込むことができたとき、当該ウェイクアップフレームが正常に検出された旨判断する。この検出方法によれば、特に金属異物が１次コイルＬ１と２次コイルＬ２との間を遮断するような大面積を有するものである場合であれ、これを好適にかつ早期に検出することができる。
【００６５】
・本例では、非接触電力伝送技術を利用して二次電池３３の充電を行うようにしたが、一次側の電気機器に近接あるいは装着された二次側の電気機器の動作電源を供給するものとしてもよい。例えば、一次側の電気機器からの送電を受けて二次側の電気機器が動作する非接触電力伝送システムを構築可能である。
【００６６】
・本実施の携帯では、送電対象を携帯電話等の携帯端末としたが、例えば腕時計、コードレス電話器、電気かみそり、電動歯ブラシ、ハンディターミナル等の種々の電子機器に適用してもよい。
【００６７】
＜他の技術的思想＞
次に、前記実施の形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ）自身に設けられる１次コイルと受電装置に設けられる２次コイルとの間の電磁結合を利用して当該受電装置に対して電力を非接触で伝送する送電装置であって、前記１次コイルの誘起電圧の変化に基づき受電装置が設置された旨検出する設置検出部を備え、当該設置検出部により前記受電装置が設置された旨検出されない場合には間欠的に電力を伝送する一方、当該設置検出部により前記受電装置が設置された旨検出される場合には連続的に電力を供給する送電装置。
【００６８】
この構成によれば、受電装置の設置を待つ待機状態においても連続した送電を行う場合と異なり、当該待機状態における電力の消費を抑えることができる。
（ロ）前記（イ）項に記載の送電装置において、前記連続的な電力の供給を受けた受電装置から送信される識別情報に基づき当該受電装置が適切な送電対象か否かの判定を行い、適切な送電対象である旨判定される場合には前記連続的な電力の供給を継続する一方、適切な送電対象ではない旨判定される場合には、前記間欠的な電力の供給状態に戻す送電装置。
【００６９】
この構成によれば、適切な受電装置ではない旨判定されるときには、当該受電装置への電力の供給態様が、連続的なものから間欠的なものへと切り替えられる。これにより、適切でない受電装置に電力が無駄に供給されることがない。
【符号の説明】
【００７０】
１１…充電器（送電装置）、１２…携帯端末（受電装置）、２１，３２…制御回路、３３…二次電池、３６…クロック発生器。
【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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