(57)【要約】【課題】磁界を用いて電力伝送を行う際に、給電対象機器を利便良く検出することが可能な給電装置および給電システムを提供する。【解決手段】給電装置は、磁界を用いて電力伝送を行う送電部と、この送電部による給電対象機器が近傍に存在するのか否かを検出する検出部とを備えている。検出部は、送電部付近でのインピーダンスの変化を利用して、給電対象機器を検出する。【選択図】図４
2015195728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界を用いて電力伝送を行う送電部と、
前記送電部による給電対象機器が近傍に存在するのか否かを検出する検出部と
を備え、
前記検出部は、前記送電部側でのインピーダンスの変化量に基づいて、前記給電対象機器とは異なる異物が近傍に存在すると判断する
給電装置。
【請求項２】
前記インピーダンスの変化は、前記インピーダンスが減少する変化である
請求項１に記載の給電装置。
【請求項３】
前記検出部は、前記インピーダンスの変化とは異なる変化に基づいて、前記給電対象機器の有無を判断する
請求項２に記載の給電装置。
【請求項４】
前記給電対象機器の有無を判定する際の周波数と、前記異物の存在を判定する際の周波数とが、互いに異なる
請求項３に記載の給電装置。
【請求項５】
前記検出部は、所定の間隔で前記給電対象機器の検出を行う
請求項１に記載の給電装置。
【請求項６】
１または複数の電子機器と、
前記電子機器に対して電力伝送を行う給電装置と
を備え、
前記給電装置は、
磁界を用いて電力伝送を行う送電部と、
前記送電部による給電対象機器が近傍に存在するのか否かを検出する検出部と
を有し、
前記検出部は、前記送電部側でのインピーダンスの変化量に基づいて、前記給電対象機器とは異なる異物が近傍に存在すると判断する
給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、給電対象機器（電子機器等）に対して非接触に電力供給（電力伝送）を行う給電システム、ならびにそのような給電システムに適用される給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば携帯電話機や携帯音楽プレーヤー等のＣＥ機器（Consumer Electronics Device：民生用電子機器）に対し、非接触に電力供給（電力伝送）を行う給電システム（非接触給電システム、ワイヤレス充電システム）が注目を集めている。これにより、ＡＣアダプタのような電源装置のコネクタを機器に挿す（接続する）ことによって充電を開始するのはなく、電子機器（２次側機器）を充電トレー（１次側機器）上に置くだけで充電を開始することができる。すなわち、電子機器と充電トレーと間での端子接続が不要となる。
【０００３】
このようにして非接触で電力供給を行う方式としては、電磁誘導方式が良く知られている。また、最近では、磁界共鳴方式と呼ばれる方式を用いた非接触給電システムが注目されている。このような非接触による給電システムは、例えば特許文献１〜３等に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３１７９８０２号公報
【特許文献２】特開２００８−１６７５８２号公報
【特許文献３】特開２０１０−１１９２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような非接触による給電システムでは、給電装置（１次側機器）において給電対象機器（２次側機器）が近傍（給電装置付近；例えば、給電が可能な領域）に存在しているか否かを判別できないと、給電装置側で常に電力を供給し続け、無駄な電力消費が発生してしまう。
【０００６】
ここで、上記特許文献１〜３では、給電対象機器が給電装置の近傍に存在しているか否かを検出する手法が提案されているものの、例えば構成や手法等が複雑化してしまい、利便性に欠けるという問題があった。
【０００７】
これらのことから、磁界を用いた電力伝送（非接触給電）の際に、給電対象機器を利便良く検出することを可能とする手法の提案が望まれる。
【０００８】
本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、磁界を用いて電力伝送を行う際に、給電対象機器を利便良く検出することが可能な給電装置および給電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の給電装置は、磁界を用いて電力伝送を行う送電部と、この送電部による給電対象機器が近傍に存在するのか否かを検出する検出部とを備えたものである。検出部は、送電部側でのインピーダンスの変化量に基づいて、給電対象機器とは異なる異物が近傍に存在すると判断する。
【００１０】
本開示の給電システムは、１または複数の電子機器（給電対象機器）と、この電子機器に対して電力伝送を行う上記本開示の給電装置とを備えたものである。
【００１１】
本開示の給電装置および給電システムでは、送電部側でのインピーダンスの変化量に基づいて、給電対象機器とは異なる異物が近傍に存在すると判断される。
【発明の効果】
【００１２】
本開示の給電装置および給電システムによれば、送電部側でのインピーダンスの変化量に基づいて、給電対象機器とは異なる異物が近傍に存在すると判断するようにしたので、例えば構成や手法等が複雑化することなく、異物の有無を判別することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の第１の実施の形態に係る給電システムの外観構成例を表す斜視図である。
【図２】図１に示した給電システムの詳細構成例を表すブロック図である。
【図３】図２に示したブロックの一部の詳細構成例を表す回路図である。
【図４】第１の実施の形態に係る給電装置の動作例を表す流れ図である。
【図５】２次側機器の検出期間および非検出期間の一例を表すタイミング図である。
【図６】２次側機器および異物金属の有無に応じたインピーダンス特性の変化について説明するための特性図である。
【図７】高周波電力発生回路に対する制御信号の一例を表すタイミング波形図である。
【図８】制御信号のデューティ比に応じた高調波成分の変化について説明するための特性図である。
【図９】高調波成分の変化に応じたインピーダンス特性の変化について説明するための特性図である。
【図１０】給電期間および通信期間の一例を表すタイミング図である。
【図１１】第２の実施の形態に係る給電システムの構成例を表すブロック図である。
【図１２】第２の実施の形態に係る給電装置の動作例を表す流れ図である。
【図１３】変形例１，２に係る検出期間および非検出期間を表すタイミング図である。
【図１４】変形例３，４に係る検出期間および非検出期間を表すタイミング図である。
【図１５】変形例５，６に係る検出期間および非検出期間を表すタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（交流電流，交流電圧から求められるインピーダンスを用いる例）
２．第２の実施の形態（直流電流，直流電圧から求められる直流抵抗を用いる例）
３．第１，第２の実施の形態に共通の変形例
変形例１，２（制御信号の周波数について複数種類の値を用いる例）
変形例３，４（制御信号のデューティ比について複数種類の値を用いる例）
変形例５，６（制御信号の周波数，デューティ比について複数種類の値を用いる例）
４．その他の変形例
【００１５】
＜第１の実施の形態＞
［給電システム４の全体構成］
図１は、本開示の第１の実施の形態に係る給電システム（給電システム４）の外観構成例を表したものであり、図２は、この給電システム４のブロック構成例を表したものである。給電システム４は、磁界を用いて（例えば電磁誘導や磁界共鳴等を利用して；以下同様）、非接触に電力伝送（電力供給，給電）を行うシステム（非接触型の給電システム）である。この給電システム４は、給電装置１（１次側機器）と、給電対象機器としての１または複数の電子機器（ここでは２つの電子機器２Ａ，２Ｂ；２次側機器）とを備えている。
【００１６】
この給電システム４では、例えば図１に示したように、給電装置１における給電面（送電面）Ｓ１上に電子機器２Ａ，２Ｂが置かれる（または近接する）ことにより、給電装置１から電子機器２Ａ，２Ｂに対して電力伝送が行われるようになっている。ここでは、複数の電子機器２Ａ，２Ｂに対して同時もしくは時分割的（順次）に電力伝送を行う場合を考慮して、給電装置１は、給電面Ｓ１の面積が給電対象の電子機器２Ａ，２Ｂ等よりも大きなマット形状（トレー状）となっている。
【００１７】
（給電装置１）
給電装置１は、上記したように、磁界を用いて電子機器２Ａ，２Ｂに対して電力伝送を行うもの（充電トレー）である。この給電装置１は、例えば図２に示したように、送電部１１０、電源回路１１１、高周波電力発生回路（交流信号発生回路）１１２、電流・電圧検出部１１３、制御部１１４およびキャパシタＣ１（容量素子）を有する送電装置１１を備えている。これらのうち、電流・電圧検出部１１３および制御部１１４が、本開示における「検出部」の一具体例に対応し、制御部１１４が本開示における「制御部」の一具体例に対応する。
【００１８】
送電部１１０は、後述する送電コイル（１次側コイル）Ｌ１等を含んで構成されている。送電部１１０は、この送電コイルＬ１およびキャパシタＣ１を利用して、電子機器２Ａ，２Ｂ（詳細には、後述する受電部２１０）に対して磁界を用いた電力伝送を行うものである。具体的には、送電部１１０は、給電面Ｓ１から電子機器２Ａ，２Ｂへ向けて磁界（磁束）を放射する機能を有している。なお、この送電部１１０の詳細構成については、後述する（図３）。
【００１９】
電源回路１１１は、例えば給電装置１の外部の電力供給源９から供給される電力（交流電力または直流電力）に基づいて所定の直流電圧を生成し、高周波電力発生回路１１２へ出力する回路である。このような電源回路１１１は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータやＡＣ−ＤＣコンバータを含んで構成されている。なお、場合によっては、この電源回路１１１が設けられていなくてもよい。
【００２０】
高周波電力発生回路１１２は、電源回路１１１から出力される直流電圧に基づいて、送電部１１０において電力伝送を行うための所定の高周波電力（交流信号）を発生する回路である。このような高周波電力発生回路１１２は、例えば、後述するスイッチングアンプを用いて構成されている。なお、この高周波電力発生回路１１２の詳細構成についても、後述する（図３）。
【００２１】
電流・電圧検出部１１３は、後述する電流検出部１１３Ｉおよび電圧検出部１１３Ｖを有しており、送電部１１０付近（ここでは、高周波電力発生回路１１２の負荷側）での交流電流（電流Ｉ１）および交流電圧（電圧Ｖ１）をそれぞれ検出するものである。なお、この電流・電圧検出部１１３の詳細構成についても、後述する（図３）。
【００２２】
制御部１１４は、電源回路１１１および高周波電力発生回路１１２の動作をそれぞれ制御する機能を有している。具体的には、制御部１１４は、詳細は後述するが、所定の周波数およびデューティ比を有する制御信号ＣＴＬを用いて、高周波電力発生回路１１２を駆動するようになっている。また、制御部１１４は、電流・電圧検出部１１３において検出された電流Ｉ１および電圧Ｖ１に基づいて、送電部１１０による給電対象機器（２次側機器；ここでは電子機器２Ａ，２Ｂ）が近傍（給電面Ｓ１の付近；例えば、給電が可能な領域。以下同様。）に存在するのか否かを検出する機能も有している。具体的には、詳細は後述するが、この制御部１１４は、送電部１１０付近でのインピーダンス（ここでは、高周波電力発生回路１１２（後述するスイッチングアンプ）の負荷インピーダンス）の変化を利用して、給電対象機器の検出を行う。ここで、この負荷インピーダンスとは、後述するスイッチングアンプに接続される負荷のインピーダンスのことであり、上記した交流電流（電流Ｉ１）および交流電圧（電圧Ｖ１）により求められるようになっている。なお、このような制御部１１４は、例えばマイクロコンピュータ等からなる。
【００２３】
キャパシタＣ１は、送電コイルＬ１に対して、電気的に並列、もしくは直列と並列とを組み合わせた接続となるように配置されている。
【００２４】
（電子機器２Ａ，２Ｂ）
電子機器２Ａ，２Ｂは、例えば、テレビ受像機に代表される据え置き型電子機器や、携帯電話やデジタルカメラに代表される、充電池（バッテリー）を含む携帯型の電子機器等からなる。これらの電子機器２Ａ，２Ｂは、例えば図２に示したように、受電装置２１と、この受電装置２１から供給される電力に基づいて所定の動作（電子機器としての機能を発揮させる動作）を行う負荷２２とを備えている。また、受電装置２１は、受電部２１０、整流・平滑回路２１１、電圧安定化回路２１２およびキャパシタ（容量素子）Ｃ２を有している。
【００２５】
受電部２１０は、後述する受電コイル（２次側コイル）Ｌ２を含んで構成されている。受電部２１０は、この受電コイルＬ２およびキャパシタＣ２を利用して、給電装置１内の送電部１１０から伝送された電力を受け取る機能を有している。なお、この受電部２１０の詳細構成についても、後述する（図３）。
【００２６】
整流・平滑回路２１１は、受電部２１０から供給された電力（交流電力）を整流および平滑化することにより、直流電力を生成する回路である。
【００２７】
電圧安定化回路２１２は、整流・平滑回路２１１から供給される直流電力に基づいて所定の電圧安定化動作を行い、負荷２２内のバッテリー（図示せず）に対して充電を行うための回路である。なお、このようなバッテリーは、例えばリチウムイオン電池等の充電池（２次電池）を用いて構成されている。
【００２８】
キャパシタＣ２は、受電コイルＬ２に対して、電気的に並列、もしくは直列と並列とを組み合わせた接続となるように配置されている。
【００２９】
［高周波電力発生回路１１２および電流・電圧検出部１１３等の詳細構成］
図３は、送電部１１０、キャパシタＣ１、高周波電力発生回路１１２、電流・電圧検出部１１３（電流検出部１１３Ｉおよび電圧検出部１１３Ｖ）、受電部２１０、ならびにキャパシタＣ２の詳細構成例を回路図で表したものである。
【００３０】
送電部１１０は送電コイルＬ１を有し、受電部２１０は受電コイルＬ２を有している。送電コイルＬ１は、上記したように、磁界を用いて電力伝送を行う（磁束を発生させる）ためのコイルである。一方、受電コイルＬ２は、送電部１１０から伝送された（磁束から）電力を受け取るためのコイルである。
【００３１】
高周波電力発生回路１１２は、電源回路１１１から供給される直流電圧Ｖdc（直流電流Ｉdc）に基づいて、交流電圧Ｖacおよび交流電流Ｉacからなる高周波電力（交流信号）を生成する回路である。この高周波電力発生回路１１２は、ここでは、スイッチング素子としての１つのトランジスタ１１２Ｔを含むスイッチングアンプ（いわゆるＥ級アンプ）を用いて構成されている。このスイッチングアンプは、リップル除去用のコンデンサ１１２Ｃと、チョークコイルとしてのコイル１１２Ｌと、Ｎ型のＦＥＴ（Field Effective Transistor；電界効果型トランジスタ）からなる上記トランジスタ１１２Ｔとを有している。コンデンサ１１２Ｃの一端は、電源回路１１１からの出力ラインおよびコイル１１２Ｌの一端に接続され、他端は接地されている。コイル１１２Ｌの他端は、接続点Ｐ２１において、トランジスタ１１２Ｔのドレインと、キャパシタＣ１ｐ，Ｃ１ｓの各一端とに接続されている。トランジスタ１１２Ｔのソースは接地され、ゲートには、前述したように制御部１１４から供給される制御信号ＣＴＬが入力されるようになっている。なお、キャパシタＣ１ｓの他端は送電コイルＬ１の一端に接続され、キャパシタＣ１ｐの他端は接地されている。このような構成により高周波電力発生回路１１２では、制御信号ＣＴＬに従ってトランジスタ１１２Ｔがオン・オフ動作（所定のスイッチング周波数およびデューティ比からなるスイッチング動作）を行うことにより、上記した高周波電力が生成されるようになっている。
【００３２】
電流検出部１１３Ｉは、前述した電流Ｉ１（交流電流）を検出する回路であり、ここでは、送電コイルＬ１の他端と接地との間に配置されている。この電流検出部１１３Ｉは、抵抗Ｒ１１、アンプＡ１、ダイオードＤ１およびコンデンサＣ３１を有している。抵抗Ｒ１１は、送電コイルＬ１の他端（接続点Ｐ２２）と接地との間に配置されている。アンプＡ１は、一方の入力端子が接続点Ｐ２２に接続され、他方の入力端子が接地に接続され、出力端子がダイオードＤ１のアノードに接続されている。すなわち、このアンプＡ１には、抵抗Ｒ１１の両端間の電位差が入力されるようになっている。ダイオードＤ１のカソードはコンデンサＣ３１の一端（接続点Ｐ２３）に接続され、コンデンサＣ３１の他端は接地されている。このような構成により電流検出部１１３Ｉでは、ダイオードＤ１のカソード側（接続点Ｐ２３）から、上記した電流Ｉ１（交流電流）の検出結果が出力されるようになっている。
【００３３】
電圧検出部１１３Ｖは、前述した電圧Ｖ１（交流電圧）を検出する回路であり、ここでは、接続点Ｐ２１と接地との間に配置されている。この電圧検出部１１３Ｖは、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２、アンプＡ２、ダイオードＤ２およびコンデンサＣ３２を有している。抵抗Ｒ２１の一端は接続点Ｐ２１に接続され、他端は接続点Ｐ２４に接続されている。抵抗Ｒ２２の一端は接続点Ｐ２４に接続され、他端は接地に接続されている。アンプＡ２は、一方の入力端子が接続点Ｐ２４に接続され、他方の入力端子が接地に接続され、出力端子がダイオードＤ２のアノードに接続されている。ダイオードＤ２のカソードはコンデンサＣ３２の一端（接続点Ｐ２５）に接続され、コンデンサＣ３２の他端は接地されている。このような構成により電圧検出部１１３Ｖでは、ダイオードＤ２のカソード側（接続点Ｐ２５）から、上記した電圧Ｖ１（交流電圧）の検出結果が出力されるようになっている。
【００３４】
キャパシタＣ２ｐの一端は、接続点Ｐ２６において受電コイルＬ２の一端に接続され、他端は、接続点Ｐ２７において受電コイルＬ２の他端に接続されている。キャパシタＣ２ｓの一端は接続点Ｐ２６に接続され、他端は整流・平滑回路２１１の一方の入力端子に接続されている。なお、整流・平滑回路２１１の他方の入力端子は、接続点Ｐ２７に接続されている。
【００３５】
［給電システム４の作用・効果］
（１．全体動作の概要）
この給電システム４では、給電装置１において、高周波電力発生回路１１２が送電部１１０内の送電コイルＬ１およびキャパシタＣ１に対して、電力伝送を行うための所定の高周波電力（交流信号）を供給する。これにより、送電部１１０内の送電コイルＬ１において磁界（磁束）が発生する。このとき、給電装置１の上面（給電面Ｓ１）に、給電対象機器（充電対象機器）としての電子機器２Ａ，２Ｂが置かれる（または近接する）と、給電装置１内の送電コイルＬ１と電子機器２Ａ，２Ｂ内の受電コイルＬ２とが、給電面Ｓ１付近にて近接する。
【００３６】
このように、磁界（磁束）を発生している送電コイルＬ１に近接して受電コイルＬ２が配置されると、送電コイルＬ１から発生されている磁束に誘起されて、受電コイルＬ２に起電力が生じる。これにより、送電コイルＬ１側（１次側、給電装置１側、送電部１１０側）から受電コイルＬ２側（２次側、電子機器２Ａ，２Ｂ側、受電部２１０側）に対して、電力伝送がなされる（図２，図３中に示した電力Ｐ１参照）。
【００３７】
すると、電子機器２Ａ，２Ｂでは、受電コイルＬ２において受け取った交流電力が整流・平滑回路２１１および電圧安定化回路２１２へ供給され、以下の充電動作がなされる。すなわち、この交流電力が整流・平滑回路２１１によって所定の直流電力に変換された後、電圧安定化回路２１２によってこの直流電力に基づく電圧安定化動作がなされ、負荷２２内のバッテリー（図示せず）への充電がなされる。このようにして、電子機器２Ａ，２Ｂにおいて、受電部２１０において受け取った電力に基づく充電動作がなされる。
【００３８】
すなわち、本実施の形態では、電子機器２Ａ，２Ｂの充電に際し、例えばＡＣアダプタ等への端子接続が不要であり、給電装置１の給電面Ｓ１上に置く（近接させる）だけで、容易に充電を開始させることができる（非接触給電がなされる）。これは、ユーザにおける負担軽減に繋がる。また、この非接触給電では、接点の磨耗による特性の劣化や、接点部に人が触れることによる感電の心配が無いなどのメリットがある。更に、例えば歯ブラシやシェーバーなどの水周りの機器に適用した場合には、接点の浸水による腐食を防止できるという利点もある。
【００３９】
（２．２次側機器の検出動作等）
次に、図４〜図１０を参照して、本実施の形態の給電装置１（送電装置１１）における動作（給電対象機器としての電子機器２Ａ，２Ｂ（２次側機器）の検出動作等）について説明する。図４は、この給電装置１における動作の一例を流れ図で表わしたものである。
【００４０】
まず、給電装置１は、例えば制御端子（図示せず）の初期化等の所定の起動処理を行う（ステップＳ１０１）。
【００４１】
次いで、電流・電圧検出部１１３（電流検出部１１３Ｉおよび電圧検出部１１３Ｖ）は、前述した手法にて、送電部１１０付近（高周波電力発生回路１１２の負荷側）における交流電流（電流Ｉ１）および交流電圧（電圧Ｖ１）をそれぞれ検出する（ステップＳ１０２）。
【００４２】
次に、制御部１１４は、そのようにして電流・電圧検出部１１３により検出された電流Ｉ１および電圧Ｖ１を用いて、送電部１１０付近でのインピーダンスＺ１（高周波電力発生回路１１２（スイッチングアンプ）の負荷インピーダンス；図３参照）を算出する（ステップＳ１０３）。具体的には、このインピーダンスＺ１の絶対値｜Ｚ１｜は、以下の（１）式により求めることができる。
｜Ｚ１｜＝（Ｖ１／Ｉ１）  ……（１）
【００４３】
続いて、制御部１１４は、上記のようにして算出されたインピーダンスＺ１の変化を利用して、給電対象機器としての２次側機器（電子機器２Ａ，２Ｂ）が近傍に存在するのか否かを、以下のようにして検出する。
【００４４】
ここで、このような給電対象機器の検出は、具体的には例えば図５に示したように、所定の間隔（非検出期間（検出休止期間）Ｔｓ）を空けて間欠的に行うのが望ましい。仮にそのような検出を常時行うようにした場合、検出動作に要する電力消費量が増大してしまうからである。ただし、この非検出期間Ｔｓを必要以上に長く設定し過ぎると、給電対象機器の検出に要する時間も掛かってしまう傾向にあるため、適切に設定する必要がある。これらの兼ね合いから、この給電対象機器の検出期間（検出期間Ｔｄ）同士の間隔（非検出期間Ｔｓ）は、例えば手動あるいは自動で任意に制御可能となっているようにするのが望ましいと言える。
【００４５】
上記した制御部１１４による給電対象機器（２次側機器）の検出は、具体的には以下のようにして行われる。すなわち、まず、例えば図６（Ａ）中の符号Ｇ０で示したように、２次側機器が近傍に存在しない（無しの）ときには、インピーダンスＺ１の絶対値｜Ｚ１｜の周波数特性は、共振周波数ｆ０のときにピークを示すものとなる。ここで、この共振周波数ｆ０は、以下の（２）式および（３）式のように表すことができる。
ｆ０＝１／｛２π×√（Ｌ１×Ｃ１）｝          ……（２）
Ｃ１＝（Ｃ１ｓ×Ｃ１ｐ）／（Ｃ１ｓ＋Ｃ１ｐ）  ……（３）
【００４６】
一方、図６（Ａ）中の矢印Ｐ３Ｌ，Ｐ３Ｈおよび符号Ｇ１で示したように、２次側機器が近傍に存在する（有りの）ときには、インピーダンスＺ１の絶対値｜Ｚ１｜の周波数特性は、いわゆる双峰特性を示すようになる。すなわち、共振周波数ｆ０の高周波側の周波数ｆ１Ｈおよび低周波側の周波数ｆ１Ｌにおいてそれぞれ、ピークを示すようになる。このため、例えば図６（Ａ）中に示したように、これらの周波数ｆ１Ｈ，ｆ１Ｌ付近の周波数では、インピーダンスＺ１の絶対値｜Ｚ１｜の変化量ΔＺ（２次側機器が無しのときから有りのときへの変化量）が、正の値となる（ΔＺ＞０）。
【００４７】
このことを利用して、制御部１１４は、このインピーダンスＺ１の絶対値｜Ｚ１｜の増加量（変化量ΔＺ）に基づいて、給電対象機器の有無を判断する。具体的には、制御部１１４は、インピーダンスの変化量ΔＺ（＞０）を所定の閾値ΔＺthと比較することにより、給電対象機器の有無を判断する（ステップＳ１０４）。すなわち、この変化量ΔＺ（増加量）が閾値ΔＺthよりも大きい（ΔＺ＞ΔＺth）ときには（ステップＳ１０４：Ｙ）、２次側機器（給電対象機器）が近傍に存在する（有る）と判断する（ステップＳ１０６）。一方、この変化量ΔＺ（増加量）が閾値ΔＺth以下である（ΔＺ≦ΔＺth）ときには（ステップＳ１０４：Ｎ）、２次側機器（給電対象機器）が近傍に存在しない（無い）と判断する（ステップＳ１０５）。
【００４８】
また、このとき、以下のようにして、給電対象機器とは異なる異物（異物金属）の有無についても判別することが可能である。すなわち、例えば図６（Ｂ）中の符号Ｇ０，Ｇ２および矢印Ｐ４で示したように、給電装置１（給電面Ｓ１）の近傍に異物金属が存在する（有る）場合、存在しない（無い）場合と比べ、インピーダンスＺ１の絶対値｜Ｚ１｜は減少する傾向にある（ΔＺ＜０）。これは、異物金属において渦電流が発生して電力を損失するためである。したがって、例えば上記した周波数ｆ１Ｈ，ｆ１Ｌ付近の周波数において、インピーダンスＺ１の絶対値｜Ｚ１｜が増加する変化を示すのか減少する変化を示すのか（変化量ΔＺが正の値であるのか負の値であるのか）によって、そのような異物の有無も判別可能となる。これにより、無駄に電力を送電コイルＬ１に印加せずに済むと共に、異物金属の発熱のおそれ等を回避することも可能となる。
【００４９】
なお、２次側機器が１次側機器の近傍に置かれたときの周波数ｆ１Ｈ，ｆ１Ｌ付近におけるインピーダンスＺ１の絶対値｜Ｚ１｜の値は、２次側機器の共振回路におけるＱ値の大きさに依存する。すなわち、このＱ値が高いほうが絶対値｜Ｚ１｜の値が大きくなって検出し易くなるため、検出動作時には、２次側機器の負荷は極力高い抵抗値であることが望ましいと言える。
【００５０】
ここで、制御部１１４は、制御信号ＣＴＬにおける周波数ＣＴＬ（ｆ）およびデューティ比ＣＴＬ（Ｄ）のうちの少なくとも一方を制御することにより、インピーダンスＺ１の絶対値｜Ｚ１｜の変化量ΔＺを調整するのが望ましい。これは、例えば上記した周波数ｆ１Ｈ，ｆ１Ｌ付近の周波数のように、給電対象機器が無しのときと有りのときとの｜Ｚ１｜の差（変化量ΔＺ）ができるだけ（最も）大きくなるようにすれば、検出感度が向上するためである。
【００５１】
具体的には、例えば図６（Ａ）に示したように、制御部１１４は、周波数ｆ１Ｈ，ｆ１Ｌ付近の周波数となるように、制御信号ＣＴＬにおける周波数ＣＴＬ（ｆ）を制御する。
【００５２】
また、例えば図７（Ａ），（Ｂ）に示したように、制御部１１４は、インピーダンスＺ１の絶対値｜Ｚ１｜の変化量ΔＺができるだけ大きくなるように、制御信号ＣＴＬにおけるデューティ比ＣＴＬ（Ｄ）を制御する。これは、以下の現象を利用して制御する。すなわち、例えば図８（Ａ），（Ｂ）中の符号Ｐ５１，Ｐ５２で示したように、デューティ比ＣＴＬ（Ｄ）＝５０％と相対的に高い場合（図７（Ａ）に相当）と、デューティ比ＣＴＬ（Ｄ）＝１０％と相対的に低い場合（図７（Ｂ）に相当）とでは、インピーダンスＺ１の絶対値｜Ｚ１｜における高調波成分の大きさが異なる。したがって、例えば図９中の符号Ｇ３Ｌ，Ｇ３Ｈおよび矢印Ｐ５Ｌ，Ｐ５Ｈで示したように、制御部１１４は、デューティ比ＣＴＬ（Ｄ）の変化に応じてインピーダンスＺ１の絶対値｜Ｚ１｜における高調波成分の大きさが変化することを考慮して、変化量ΔＺを調整するのが望ましいと言える。
【００５３】
ここで、ステップＳ１０６において２次側機器が近傍に存在すると判断された場合には、次に、給電装置１は、例えば所定の機器間認証を２次側機器（電子機器２Ａ，２Ｂ）との間で行う（ステップＳ１０７）。そして、次に給電装置１は、前述した非接触による給電動作を行い、給電対象機器である電子機器２Ａ，２Ｂの充電を行う（ステップＳ１０８）。すなわち、送電部１１０は、給電対象機器が検出された後に、その給電対象機器への電力伝送を開始する。この給電動作の際には、具体的には例えば図１０に示したように、給電期間Ｔｐと通信期間Ｔｃ（１次側機器と２次側機器との間での所定の通信動作を行う期間）とが、時分割で周期的になされるようになっている。
【００５４】
次いで、給電装置１は、例えば図４に示した全体の処理を終了させるのか否かを判断する（ステップＳ１０９）。ここで、まだ終了させないと判断したときには（ステップＳ１０９：Ｎ）、次に給電装置１は、例えば予め設定された所定時間が経過したのか否かを判断する（ステップＳ１１０）。まだ所定時間が経過していないと判断したときには（ステップＳ１１０：Ｎ）、再びステップＳ１０８へと戻って給電動作を継続させる。一方、所定時間が経過したと判断したときには（ステップＳ１１０：Ｙ）、再びステップＳ１０２へと戻り、２次側機器の検出動作を行う。このように、電流・電圧検出部１１３および制御部１１４は、電力伝送の開始後においても、給電対象機器の検出を定期的に実行するようにするのが望ましい。
【００５５】
なお、全体の処理を終了させると判断したときには（ステップＳ１０９：Ｙ）、図４に示した給電装置１における動作（全体の処理）が終了となる。
【００５６】
このようにして本実施の形態では、送電部１１０付近でのインピーダンスＺ１の変化を利用して、この送電部１１０による給電対象機器が近傍に存在するのか否かが検出される。これにより、例えば構成や手法等が複雑化することなく、給電対象機器の検出が可能となる。
【００５７】
以上のように本実施の形態では、送電部１１０付近でのインピーダンスＺ１の変化を利用して、この送電部１１０による給電対象機器が近傍に存在するのか否かを検出するようにしたので、例えば構成や手法等が複雑化することなく、給電対象機器の検出を行うことができる。よって、磁界を用いて電力伝送を行う際に、給電対象機器を利便良く検出することが可能となる。これにより、例えば送電コイルＬ１と受電コイルＬ２との結合係数が０．４程度以下となるような低い場合であっても、給電対象機器の検出を行うことが可能となる。
【００５８】
また、例えば磁石や磁気センサといった回路の追加が不要であるため、コストやサイズを削減することができると共に、検出のための周波数を任意に設定することができるので、例えば自励式の発振回路以外においても適用することが可能となる。
【００５９】
なお、例えば、自身の消費電力を計測する目的などで、既に給電装置内に電流や電圧を検出する回路を有している場合などには、電流・電圧検出部１１３を設けなくてもよく、その場合には追加のハードウェアが不要となる。
【００６０】
＜第２の実施の形態＞
続いて、本開示の第２の実施の形態について説明する。なお、上記第１の実施の形態と同一の構成要素については同一符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００６１】
［給電システム４Ａの全体構成］
図１１は、第２の実施の形態に係る給電システム（給電システム４Ａ）の全体のブロック構成例を表したものである。本実施の形態の給電システム４Ａもまた、磁界を用いて非接触に電力伝送を行う給電システムであり、給電装置１Ａ（１次側機器）と、給電対象機器としての１または複数の電子機器（ここでは２つの電子機器２Ａ，２Ｂ；２次側機器）とを備えている。すなわち、この給電システム４Ａは、第１の実施の形態の給電システム４において、給電装置１の代わりに給電装置１Ａを備えたものであり、他の構成は同様となっている。
【００６２】
（給電装置１Ａ）
給電装置１Ａは、給電装置１と同様に、磁界を用いて電子機器２Ａ，２Ｂに対して電力伝送を行うものである。この給電装置１Ａは、送電部１１０、電源回路１１１、高周波電力発生回路１１２、電流・電圧検出部１１３Ａ、制御部１１４およびキャパシタＣ１を有する送電装置１１Ａを備えている。すなわち、この送電装置１１Ａは、第１の実施の形態で説明した送電装置１１において、電流・電圧検出部１１３の代わりに電流・電圧検出部１１３Ａを設けたものとなっている。なお、電流・電圧検出部１１３Ａおよび制御部１１４が、本開示における「検出部」の一具体例に対応している。
【００６３】
電流・電圧検出部１１３Ａは、第１の実施の形態で説明した交流電流（電流Ｉ１）および交流電圧（電圧Ｖ１）の代わりに、送電部１１０付近での直流電流（電流Ｉ２）および直流電圧（電圧Ｖ２）をそれぞれ検出するものである。この電流Ｉ２および電圧Ｖ２はそれぞれ、ここでは、電源回路１１１から高周波電力発生回路１１２へ供給される直流電流および直流電圧に対応している。
【００６４】
そして、本実施の形態の制御部１１４では、送電部１１０付近におけるインピーダンスとして、第１の実施の形態で説明したインピーダンスＺ１の代わりに、上記した直流電流（電流Ｉ２）および直流電圧（電圧Ｖ２）により求められる直流抵抗値Ｒ２を用いる。この直流抵抗値Ｒ２は、以下の（４）式により求められる。
Ｒ２＝（Ｖ２／Ｉ２）  ……（４）
【００６５】
［給電システム４Ａの作用・効果］
具体的には、例えば図１２に示した本実施の形態の給電装置１Ａ（送電装置１１Ａ）の動作例のように、制御部１１４は、第１の実施の形態で説明したインピーダンスＺ１の絶対値｜Ｚ１｜、その変化量ΔＺおよびその閾値ΔＺthの代わりに、上記した直流抵抗値Ｒ２、その変化量ΔＲおよびその閾値ΔＲthを用いる（ステップＳ２０２〜Ｓ２０４）。
【００６６】
ここで、この直流抵抗値Ｒ２によって、高周波電力発生回路１１２（スイッチングアンプ）以降で消費される電力が決定される。一方、インピーダンスＺ１の増加は送電部１１０へ流入する電流を低減させるので、送電部１１０での電力消費を低減させ、結果として直流抵抗値Ｒ２を増加させることになる。このため、直流抵抗値Ｒ２の大きさを判定することで、インピーダンスＺ１の場合と同様に、２次側機器の有無を判断することが可能である。
【００６７】
このとき、送電部１１０以外での電力消費が大きいとインピーダンスＺ１の傾向と直流抵抗値Ｒ２の傾向が一致せず、２次側機器の検出精度を低下させる。このような送電部１１０以外での電力消費としては、コイル１１２Ｌやスイッチング素子（トランジスタ１１２Ｔ）による損失が大部分となる。これらによる電力損失を減らすには、損失の少ない素子を選択することに加え、電流の比率を低減させるために高い直流電圧での駆動や、スイッチングアンプの駆動デューティ比を低下させてスイッチング素子のオン期間を短くすることなどが考えられる。
【００６８】
このようにして本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることが可能である。すなわち、磁界を用いて電力伝送を行う際に、給電対象機器を利便良く検出することが可能となる。
【００６９】
なお、本実施の形態においても、場合によっては電流・電圧検出部１１３Ａを設けなくてもよく、その場合には追加のハードウェアが不要となる。
【００７０】
＜変形例＞
続いて、上記第１，第２の実施の形態に共通の変形例（変形例１〜６）について説明する。なお、これらの実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００７１】
［変形例１，２］
図１３（Ａ）は、変形例１に係る検出期間Ｔｄ１，Ｔｄ２および非検出期間Ｔｓをタイミング図で表わしたものであり、図１３（Ｂ）は、変形例２に係る検出期間Ｔｄ１，Ｔｄ２および非検出期間Ｔｓをタイミング図で表わしたものである。これらの変形例１，２では、以下説明するように、制御信号ＣＴＬにおける周波数（ＣＴＬ（ｆ））について、複数種類の値（ここでは、２種類の周波数ｆ１，ｆ２）を用いている。すなわち、制御部１１４は、制御信号ＣＴＬにおける周波数（ＣＴＬ（ｆ））について複数種類の値を用いて、インピーダンスの変化量を調整している。
【００７２】
具体的には、図１３（Ａ）に示した変形例１では、制御部１１４は、給電対象機器の検出期間（検出期間Ｔｄ１，Ｔｄ２全体の期間）内で、２種類の値（周波数ｆ１，ｆ２）を１つずつ順次用いている。これにより、以下説明する図１３（Ｂ）の手法と比べ、検出に要する時間を相対的に短くすることが可能となる。
【００７３】
一方、図１３（Ｂ）に示した変形例２では、制御部１１４は、給電対象機器の検出期間ごと（検出期間Ｔｄ１，Ｔｄ２のたび）に、２種類の値（周波数ｆ１，ｆ２）のうちの１つを選択的に用いている。これにより、上記した図１３（Ａ）の手法と比べ、検出動作の際の消費電力を相対的に少なくすることが可能となる。
【００７４】
［変形例３，４］
図１４（Ａ）は、変形例３に係る検出期間Ｔｄ１，Ｔｄ３および非検出期間Ｔｓをタイミング図で表わしたものであり、図１４（Ｂ）は、変形例４に係る検出期間Ｔｄ１，Ｔｄ３および非検出期間Ｔｓをタイミング図で表わしたものである。これらの変形例３，４では、以下説明するように、制御信号ＣＴＬにおけるデューティ比（ＣＴＬ（Ｄ））について、複数種類の値（ここでは、２種類のデューティ比Ｄｕｔｙ１，Ｄｕｔｙ２）を用いている。
【００７５】
具体的には、図１４（Ａ）に示した変形例３では、制御部１１４は、給電対象機器の検出期間（検出期間Ｔｄ１，Ｔｄ３）内で、２種類の値（デューティ比Ｄｕｔｙ１，Ｄｕｔｙ２）を１つずつ順次用いている。これにより、以下説明する図１４（Ｂ）の手法と比べ、検出に要する時間を相対的に短くすることが可能となる。
【００７６】
一方、図１４（Ｂ）に示した変形例４では、制御部１１４は、給電対象機器の検出期間ごと（検出期間Ｔｄ１，Ｔｄ３のたび）に、２種類の値（デューティ比Ｄｕｔｙ１，Ｄｕｔｙ２）のうちの１つを選択的に用いている。これにより、上記した図１４（Ａ）の手法と比べ、検出動作の際の消費電力を相対的に少なくすることが可能となる。
【００７７】
［変形例５，６］
図１５（Ａ）は、変形例５に係る検出期間Ｔｄ１，Ｔｄ４および非検出期間Ｔｓをタイミング図で表わしたものであり、図１５（Ｂ）は、変形例６に係る検出期間Ｔｄ１，Ｔｄ４および非検出期間Ｔｓをタイミング図で表わしたものである。これらの変形例５，６では、以下説明するように、制御信号ＣＴＬの周波数（ＣＴＬ（ｆ））およびデューティ比（ＣＴＬ（Ｄ））の双方について、複数種類の値（ここでは、２種類の周波数ｆ１，ｆ２、および、２種類のデューティ比Ｄｕｔｙ１，Ｄｕｔｙ２）を用いている。すなわち、これらの変形例５，６は、上記した変形例１，２と変形例３，４とを組み合わせたものとなっている。
【００７８】
具体的には、図１５（Ａ）に示した変形例５では、制御部１１４は、給電対象機器の検出期間（検出期間Ｔｄ１，Ｔｄ４）内で、２種類の値（周波数ｆ１，ｆ２およびデューティ比Ｄｕｔｙ１，Ｄｕｔｙ２の各々）を１つずつ順次用いている。これにより、以下説明する図１５（Ｂ）の手法と比べ、検出に要する時間を相対的に短くすることが可能となる。
【００７９】
一方、図１５（Ｂ）に示した変形例６では、制御部１１４は、給電対象機器の検出期間ごと（検出期間Ｔｄ１，Ｔｄ４のたび）に、２種類の値（周波数ｆ１，ｆ２およびデューティ比Ｄｕｔｙ１，Ｄｕｔｙ２の各々）のうちの１つずつを選択的に用いている。これにより、上記した図１５（Ａ）の手法と比べ、検出動作の際の消費電力を相対的に少なくすることが可能となる。
【００８０】
＜その他の変形例＞
以上、いくつかの実施の形態および変形例を挙げて本開示の技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
【００８１】
例えば、上記実施の形態等では、高周波電力発生回路の構成を具体的に挙げて説明したが、これには限られず、例えばハーフブリッジ回路やフルブリッジ回路を用いて構成してもよい。
【００８２】
また、上記実施の形態等では、電流・電圧検出部の構成や検出動作を具体的に挙げて説明したが、これらには限られず、他の構成や検出動作としてもよい。
【００８３】
更に、上記実施の形態等では、給電対象機器の一例として電子機器を挙げて説明したが、これには限られず、電子機器以外の給電対象機器（例えば、電気自動車等の車両など）であってもよい。
【００８４】
加えて、上記実施の形態等では、給電装置および給電対象機器（電子機器等）の各構成要素を具体的に挙げて説明したが、全ての構成要素を備える必要はなく、また、他の構成要素を更に備えていてもよい。例えば、場合によっては、受電装置２１内にも充電用のバッテリーを設けるようにしてもよい。
【００８５】
また、上記実施の形態等では、給電システム内に複数（２つ）の給電対象機器（電子機器）が設けられている場合を例に挙げて説明したが、この場合には限られず、給電システム内に１つの給電対象機器のみが設けられているようにしてもよい。
【００８６】
更に、上記実施の形態等では、給電装置の一例として、携帯電話機等の小型の電子機器（ＣＥ機器）向けの充電トレーを挙げて説明したが、給電装置としてはそのような家庭用の充電トレーには限定されず、様々な給電対象機器（電子機器等）の充電器として適用可能である。また、必ずしもトレーである必要はなく、例えば、いわゆるクレードル等の電子機器用のスタンドであってもよい。
【００８７】
なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。
（１）
磁界を用いて電力伝送を行う送電部と、
前記送電部による給電対象機器が近傍に存在するのか否かを検出する検出部と
を備え、
前記検出部は、前記送電部付近でのインピーダンスの変化を利用して、前記給電対象機器を検出する
給電装置。
（２）
前記検出部は、前記インピーダンスの増加量に基づいて、前記給電対象機器の有無を判断する
上記（１）に記載の給電装置。
（３）
前記検出部は、前記インピーダンスの増加量を所定の閾値と比較することにより、前記給電対象機器の有無を判断する
上記（２）に記載の給電装置。
（４）
前記検出部は、
前記インピーダンスの増加量が前記閾値よりも大きいときには、前記給電対象機器が近傍に存在すると判断すると共に、
前記インピーダンスの増加量が前記閾値以下であるときには、前記給電対象機器が近傍に存在しないと判断する
上記（３）に記載の給電装置。
（５）
前記検出部は、前記インピーダンスが減少する変化を示す場合には、前記給電対象機器とは異なる異物が近傍に存在すると判断する
上記（２）ないし（４）のいずれかに記載の給電装置。
（６）
前記電力伝送を行うための高周波電力を発生する高周波電力発生部と、
所定の周波数およびデューティ比を有する制御信号を用いて、前記高周波電力発生部を駆動する制御部と
を備えた上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の給電装置。
（７）
前記制御部は、前記制御信号における前記周波数および前記デューティ比のうちの少なくとも一方を制御することにより、前記インピーダンスの変化量を調整する
上記（６）に記載の給電装置。
（８）
前記制御部は、前記周波数および前記デューティ比のうちの少なくとも一方について複数種類の値を用いて、前記インピーダンスの変化量を調整する
上記（６）または（７）に記載の給電装置。
（９）
前記制御部は、前記デューティ比の変化に応じて前記インピーダンスの周波数特性における高調波成分の大きさが変化することを考慮して、前記インピーダンスの変化量を調整する
上記（７）または（８）に記載の給電装置。
（１０）
前記制御部は、前記給電対象機器の検出期間内で、前記複数種類の値を１つずつ順次用いる
上記（８）または（９）に記載の給電装置。
（１１）
前記制御部は、前記給電対象機器の検出期間ごとに、前記複数種類の値のうちの１つを選択的に用いる
上記（８）または（９）に記載の給電装置。
（１２）
前記高周波電力発生部が、スイッチング素子を含むスイッチングアンプを用いて構成され、
前記制御部は、前記制御信号を用いて、前記スイッチング素子のオン・オフ動作を制御する
上記（６）ないし（１１）のいずれかに記載の給電装置。
（１３）
前記検出部は、前記インピーダンスとして、前記スイッチングアンプの負荷インピーダンスを用いる
上記（１２）に記載の給電装置。
（１４）
前記送電部は、前記検出部によって前記給電対象機器が検出された後に、前記電力伝送を開始する
上記（１）ないし（１３）のいずれかに記載の給電装置。
（１５）
前記検出部は、前記電力伝送の開始後においても、前記給電対象機器の検出を定期的に実行する
上記（１４）に記載の給電装置。
（１６）
前記検出部は、前記給電対象機器の検出を間欠的に行う
上記（１）ないし（１５）のいずれかに記載の給電装置。
（１７）
前記給電対象機器の検出期間同士の間隔が、任意に制御可能となっている
上記（１６）に記載の給電装置。
（１８）
前記検出部は、前記インピーダンスとして、前記送電部付近での交流電流および交流電圧により求められるインピーダンスを用いる
上記（１）ないし（１７）のいずれかに記載の給電装置。
（１９）
前記検出部は、前記インピーダンスとして、前記送電部付近での直流電流および直流電圧により求められる直流抵抗値を用いる
上記（１）ないし（１７）のいずれかに記載の給電装置。
（２０）
１または複数の電子機器と、
前記電子機器に対して電力伝送を行う給電装置と
を備え、
前記給電装置は、
磁界を用いて前記電力伝送を行う送電部と、
前記送電部による給電対象機器としての前記電子機器が近傍に存在するのか否かを検出する検出部と
を有し、
前記検出部は、前記送電部付近でのインピーダンスの変化を利用して、前記給電対象機器を検出する
給電システム。
【符号の説明】
【００８８】
１…給電装置（１次側機器）、１１，１１Ａ…送電装置、１１０…送電部、１１１…電源回路、１１２…高周波電力発生回路、１１３，１１３Ａ…電流・電圧検出回路、１１３Ｉ…電流検出部、１１３Ｖ…電圧検出部、１１４…制御部、２Ａ，２Ｂ…電子機器（２次側機器）、２１…受電装置、２１０…受電部、２１１…整流・平滑回路、２１２…電圧安定化回路、２２…負荷、４，４Ａ…給電システム、９…電力供給源、Ｓ１…送電面、Ｌ１…送電コイル、Ｌ２…受電コイル、Ｃ１，Ｃ２…キャパシタ（容量素子）、Ｉ１，Ｉ２…電流、Ｖ１，Ｖ２…電圧、Ｚ１…インピーダンス、Ｒ２…直流抵抗値、ＣＴＬ…制御信号、Ｔｄ，Ｔｄ１〜Ｔｄ４…検出期間、Ｔｓ…非検出期間（検出休止期間）、Ｔｐ…給電期間、Ｔｃ…通信期間。
【図１】
2015195728.tif 000003
【図２】
2015195728.tif 000004
【図３】
2015195728.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015195728.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015195728.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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