(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電コイルを有する給電装置と、受電コイルを有する受電装置とを備え、前記給電装置から前記受電装置に電磁誘導によって電力を給電する給電システムであって、
前記受電装置は、
前記給電コイルから給電される前記受電コイルと、前記受電コイルと共振する共振コンデンサと、前記共振コンデンサの電気的な接続状態を変更して、共振状態を制御する第１のスイッチング素子とを有する共振回路を備え、
前記給電装置は、
前記共振コンデンサの電気的な接続状態の変更を、前記給電コイルに励起される励起電圧における周期的な波形の変動として検出する変動検出部と、
前記変動検出部によって前記周期的な波形の変動が検出されずに、前記励起電圧の波形が所定の範囲から外れた場合に、前記給電コイルに異物が置かれていると判定する駆動制御部と、
前記変動検出部の検出結果に基づいて、ピーク電圧の変動の有無を保持する波高値変動判定回路と
を備え、
前記駆動制御部は、前記波高値変動判定回路が保持した前記ピーク電圧の変動の有無に基づいて、前記周期的な波形の変動が検出されていないことを判定する
ことを特徴とする給電システム。
【請求項２】
前記周期的な波形の変動には、前記励起電圧におけるピーク電圧の変動が含まれ、
前記変動検出部は、
前記共振コンデンサの電気的な接続状態の変更を、前記ピーク電圧の変動として検出し、
前記駆動制御部は、
前記変動検出部によって前記ピーク電圧の変動が検出されずに、前記ピーク電圧が所定の範囲から外れた場合に、前記給電コイルに異物が置かれていると判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の給電システム。
【請求項３】
前記周期的な波形の変動には、前記励起電圧におけるパルス幅の変動が含まれ、
前記変動検出部は、
前記共振コンデンサの電気的な接続状態の変更を、前記パルス幅の変動として検出し、
前記駆動制御部は、
前記変動検出部によって前記パルス幅の変動が検出されずに、前記パルス幅が所定の範囲から外れた場合に、前記給電コイルに異物が置かれていると判定する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の給電システム。
【請求項４】
前記駆動制御部は、
前記給電コイルに直列に接続された第２のスイッチング素子の導通状態と非導通状態とを変更して、前記給電コイルを駆動する駆動信号を、予め定められた第１の期間に、前記第２のスイッチング素子に供給し、前記変動検出部に対して前記周期的な波形の変動を検出させるとともに、前記第１の期間において前記給電コイルに異物が置かれていると判定した場合に、前記第１の期間後の予め定められた第２の期間に前記第２のスイッチング素子に前記駆動信号の供給を停止して、前記給電コイルを間欠的に駆動する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の給電システム。
【請求項５】
前記駆動制御部は、
前記第１の期間と前記第２の期間とを交互に、且つ、定期的に生成するタイミング生成部を備える
ことを特徴とする請求項４に記載の給電システム。
【請求項６】
前記変動検出部は、前記給電コイルの駆動開始から所定の期間経過後の前記第１の期間において、前記周期的な波形の変動を検出する
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の給電システム。
【請求項７】
前記第１の期間と前記第２の期間とは、前記給電コイルと異物とが電磁結合した場合の発熱による前記異物の上昇温度が所定の温度以下になるように、前記第１の期間より前記第２の期間を長く定められている
ことを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の給電システム。
【請求項８】
前記駆動制御部は、
前記給電コイルに異物が置かれていると判定した場合に、前記給電コイルから前記受電装置に給電する電力を低下させる
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の給電システム。
【請求項９】
給電装置が有する給電コイルから給電される受電コイルと、前記受電コイルと共振する共振コンデンサと、前記共振コンデンサの接続状態を変更して、共振状態を制御する第１のスイッチング素子とを有する共振回路を備える受電装置に電磁誘導によって電力を給電する給電システムの給電装置であって、
前記共振コンデンサの接続状態に応じた前記共振回路の共振状態の変更を、前記給電コイルに励起される励起電圧における周期的な波形の変動として検出する変動検出部と、
前記変動検出部によって前記周期的な波形の変動が検出されずに、前記励起電圧の波形が所定の範囲から外れた場合に、前記給電コイルに異物が置かれていると判定する駆動制御部と、
前記変動検出部の検出結果に基づいて、ピーク電圧の変動の有無を保持する波高値変動判定回路と
を備え、
前記駆動制御部は、前記波高値変動判定回路が保持した前記ピーク電圧の変動の有無に基づいて、前記周期的な波形の変動が検出されていないことを判定する
ことを特徴とする給電装置。
【請求項１０】
給電コイルを有する給電装置から受電コイルを有する受電装置に電磁誘導によって電力を給電する給電システムの給電方法であって、
前記受電装置が、前記給電コイルから給電される前記受電コイルと、前記受電コイルと共振する共振コンデンサと、前記共振コンデンサの接続状態を変更して共振状態を制御する第１のスイッチング素子とを有する共振回路の共振状態を変動させる変動ステップと、
前記給電装置が、前記共振コンデンサの接続状態に応じた前記共振回路の共振状態の変更を、前記給電コイルに励起される励起電圧における周期的な波形の変動として検出する変動検出ステップと、
前記給電装置が、前記変動検出ステップによって前記周期的な波形の変動が検出されずに、前記励起電圧の波形が所定の範囲から外れた場合に、前記給電コイルに異物が置かれていると判定する駆動制御ステップと
を含み、
前記給電装置が、前記駆動制御ステップにおいて、前記変動検出ステップによる検出結果に基づいて、ピーク電圧の変動の有無を保持する波高値変動判定回路によって、前記周期的な波形の変動が検出されていないことを判定する
ことを特徴とする給電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給電システム、給電装置、及び給電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、給電コイルと受電コイルとの電磁誘導、或いは電磁結合により、電力をワイヤレスに供給する給電システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。このような給電システムは、例えば、携帯電話端末やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの装置が備える電池を充電するために利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−６０９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、給電コイルに金属異物が置かれた場合の発熱が問題になることがあり、上述の給電システムでは、この金属異物による発熱を抑制するために、例えば、給電コイルの電圧におけるピーク電圧の大きさに基づいて金属異物を検出している。しかしながら、上述の給電システムでは、例えば、金属異物の材質や厚さによって、金属異物を正確に検出することが困難であるため、金属異物による発熱を好適に抑制することができる給電システムが望まれている。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、金属異物による発熱を抑制することができる給電システム、給電装置、及び給電方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するために、本発明の一態様は、給電コイルを有する給電装置と、受電コイルを有する受電装置とを備え、前記給電装置から前記受電装置に電磁誘導によって電力を給電する給電システムであって、前記受電装置は、前記給電コイルから給電される前記受電コイルと、前記受電コイルと共振する共振コンデンサと、前記共振コンデンサの電気的な接続状態を変更して、共振状態を制御する第１のスイッチング素子とを有する共振回路を備え、前記給電装置は、前記共振コンデンサの電気的な接続状態の変更を、前記給電コイルに励起される励起電圧における周期的な波形の変動として検出する変動検出部と、前記変動検出部によって前記周期的な波形の変動が検出されずに、前記励起電圧の波形が所定の範囲から外れた場合に、前記給電コイルに異物が置かれていると判定する駆動制御部と、前記変動検出部の検出結果に基づいて、ピーク電圧の変動の有無を保持する波高値変動判定回路とを備え、前記駆動制御部は、前記波高値変動判定回路が保持した前記ピーク電圧の変動の有無に基づいて、前記周期的な波形の変動が検出されていないことを判定することを特徴とする給電システムである。
【０００７】
また、本発明の一態様は、上記の給電システムにおいて、前記周期的な波形の変動には、前記励起電圧におけるピーク電圧の変動が含まれ、前記変動検出部は、前記共振コンデンサの電気的な接続状態の変更を、前記ピーク電圧の変動として検出し、前記駆動制御部は、前記変動検出部によって前記ピーク電圧の変動が検出されずに、前記ピーク電圧が所定の範囲から外れた場合に、前記給電コイルに異物が置かれていると判定することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の一態様は、上記の給電システムにおいて、前記周期的な波形の変動には、前記励起電圧におけるパルス幅の変動が含まれ、前記変動検出部は、前記共振コンデンサの電気的な接続状態の変更を、前記パルス幅の変動として検出し、前記駆動制御部は、前記変動検出部によって前記パルス幅の変動が検出されずに、前記パルス幅が所定の範囲から外れた場合に、前記給電コイルに異物が置かれていると判定することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一態様は、上記の給電システムにおいて、前記駆動制御部は、前記給電コイルに直列に接続された第２のスイッチング素子の導通状態と非導通状態とを変更して、前記給電コイルを駆動する駆動信号を、予め定められた第１の期間に、前記第２のスイッチング素子に供給し、前記変動検出部に対して前記周期的な波形の変動を検出させるとともに、前記第１の期間において前記給電コイルに異物が置かれていると判定した場合に、前記第１の期間後の予め定められた第２の期間に前記第２のスイッチング素子に前記駆動信号の供給を停止して、前記給電コイルを間欠的に駆動することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上記の給電システムにおいて、前記駆動制御部は、前記第１の期間と前記第２の期間とを交互に、且つ、定期的に生成するタイミング生成部を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一態様は、上記の給電システムにおいて、前記変動検出部は、前記給電コイルの駆動開始から所定の期間経過後の前記第１の期間において、前記周期的な波形の変動を検出することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の一態様は、上記の給電システムにおいて、前記第１の期間と前記第２の期間とは、前記給電コイルと異物とが電磁結合した場合の発熱による前記異物の上昇温度が所定の温度以下になるように、前記第１の期間より前記第２の期間を長く定められていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の一態様は、上記の給電システムにおいて、前記駆動制御部は、前記給電コイルに異物が置かれていると判定した場合に、前記給電コイルから前記受電装置に給電する電力を低下させることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の一態様は、給電装置が有する給電コイルから給電される受電コイルと、前記受電コイルと共振する共振コンデンサと、前記共振コンデンサの接続状態を変更して、共振状態を制御する第１のスイッチング素子とを有する共振回路を備える受電装置に電磁誘導によって電力を給電する給電システムの給電装置であって、前記共振コンデンサの接続状態に応じた前記共振回路の共振状態の変更を、前記給電コイルに励起される励起電圧における周期的な波形の変動として検出する変動検出部と、前記変動検出部によって前記周期的な波形の変動が検出されずに、前記励起電圧の波形が所定の範囲から外れた場合に、前記給電コイルに異物が置かれていると判定する駆動制御部と、前記変動検出部の検出結果に基づいて、ピーク電圧の変動の有無を保持する波高値変動判定回路とを備え、前記駆動制御部は、前記波高値変動判定回路が保持した前記ピーク電圧の変動の有無に基づいて、前記周期的な波形の変動が検出されていないことを判定することを特徴とする給電装置である。
【００１５】
また、本発明の一態様は、給電コイルを有する給電装置から受電コイルを有する受電装置に電磁誘導によって電力を給電する給電システムの給電方法であって、前記受電装置が、前記給電コイルから給電される前記受電コイルと、前記受電コイルと共振する共振コンデンサと、前記共振コンデンサの接続状態を変更して共振状態を制御する第１のスイッチング素子とを有する共振回路の共振状態を変動させる変動ステップと、前記給電装置が、前記共振コンデンサの接続状態に応じた前記共振回路の共振状態の変更を、前記給電コイルに励起される励起電圧における周期的な波形の変動として検出する変動検出ステップと、前記給電装置が、前記変動検出ステップによって前記周期的な波形の変動が検出されずに、前記励起電圧の波形が所定の範囲から外れた場合に、前記給電コイルに異物が置かれていると判定する駆動制御ステップとを含み、前記給電装置が、前記駆動制御ステップにおいて、前記変動検出ステップによる検出結果に基づいて、ピーク電圧の変動の有無を保持する波高値変動判定回路によって、前記周期的な波形の変動が検出されていないことを判定することを特徴とする給電方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、金属異物による発熱を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態による給電システムの一例を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態における波高値変動検出部の一例を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態における波高値変動判定回路の一例を示すブロック図である。
【図４】第１の実施形態における受電装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】受電装置に給電可能な場合における給電コイルの電圧、及び波高値変動検出部の検出信号の一例を示す図である。
【図６】受電装置に給電可能な状態でない場合における給電コイルの電圧、及び波高値変動検出部の検出信号の一例を示す図である。
【図７】第１の実施形態における給電装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】受電装置に給電可能な場合における給電装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図９】受電装置に給電可能な状態でない場合における給電装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図１０】ピーク電圧変動がある場合における波高値変動判定回路の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図１１】ピーク電圧変動がない場合における波高値変動判定回路の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図１２】給電コイルの励起電圧の波形の一例を示す波形図である。
【図１３】第２の実施形態における給電装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１４】第３の実施形態における給電装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１５】第４の実施形態による給電システムの一例を示すブロック図である。
【図１６】第４の実施形態におけるパルス幅変動検出部の一例を示すブロック図である。
【図１７】第４の実施形態におけるパルス幅変動検出部の動作の一例を示す図である。
【図１８】第４の実施形態における給電装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態による給電システムについて、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態による給電システム１００の一例を示すブロック図である。
この図において、給電システム１００は、給電装置１と、受電装置２とを備えている。
給電システム１００は、給電装置１から受電装置２にワイヤレス（非接触）により電力を供給するシステムであり、例えば、受電装置２が備える電池２６を充電するための電力を給電装置１から受電装置２に供給する。受電装置２は、例えば、携帯電話端末やＰＤＡなどの電子機器であり、給電装置１は、例えば、受電装置２に対応する充電器である。
【００１９】
＜給電装置１の構成＞
給電装置１は、給電コイル１１、共振コンデンサ１２、駆動トランジスタ１３、バッファ１４、駆動信号生成部３０、波高値変動検出部４０、及び駆動制御部５０を備えている。
給電コイル１１は、第１端子が電源ＶＣＣに接続され、第２端子がノードＮ１に接続されている。給電コイル１１は、例えば、電磁誘導、又は電磁結合により、受電装置２が備える受電コイル２１に電力を供給するコイルである。給電コイル１１は、電池２６の充電をする際に、受電コイル２１と対向して配置され、電磁誘導により受電コイル２１に給電する。
【００２０】
共振コンデンサ１２は、給電コイル１１と並列に接続されており、給電コイル１１と共振するコンデンサである。ここで、給電コイル１１と共振コンデンサ１２とは、共振回路１０を構成している。共振回路１０は、給電コイル１１のインダクタンス値と共振コンデンサ１２の容量値とにより定まる所定の共振周波数（例えば、１００ｋＨｚ（キロヘルツ））により共振する。
【００２１】
駆動トランジスタ１３（第２のスイッチング素子）は、例えば、ＦＥＴトランジスタ（電界効果トランジスタ）であり、共振回路１０に直列に接続されている。本実施形態では、一例として、駆動トランジスタ１３が、Ｎ型チャネルＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ＦＥＴである場合について説明する。なお、以下の説明において、ＭＯＳＦＥＴをＭＯＳトランジスタといい、Ｎ型チャネルＭＯＳトランジスタをＮＭＯＳトランジスタという場合がある。
【００２２】
具体的に、駆動トランジスタ１３は、ソース端子が電源ＧＮＤに接続され、ゲート端子が駆動制御部５０の出力信号線に接続され、ドレイン端子がノードＮ１に接続されている。駆動トランジスタ１３は、駆動制御部５０の制御によりオン状態（導通状態）とオフ状態（非導通状態）とを周期的に繰り返す。すなわち、駆動トランジスタ１３のスイッチング動作によって、共振回路１０に電力の供給と開放とが繰り返えされる。これにより、給電コイル１１に周期的な信号が発生し、給電コイル１１から電磁誘導により受電コイル２１に給電する。
【００２３】
駆動信号生成部３０は、給電コイル１１を駆動する駆動信号ＤＲＶを生成する。ここで、駆動信号ＤＲＶは、駆動トランジスタ１３のオン状態（導通状態）とオフ状態（非導通状態）とを周期的に変更する信号である。すなわち、駆動信号生成部３０は、駆動トランジスタ１３のオン状態／オフ状態を周期的に制御する駆動信号ＤＲＶを生成する。
【００２４】
バッファ１４は、入力信号と等しい電圧信号を出力する出力回路であり、例えば、ボルテージフォロア回路である。バッファ１４は、入力端子がノードＮ１に接続され、出力端子がノードＮ３に接続されている。すなわち、バッファ１４は、給電コイル１１の電圧（ノードＮ１の給電コイル１１端の電圧）を波高値変動検出部４０に出力する。
【００２５】
波高値変動検出部４０（変動検出部）は、後述する受電装置２の共振コンデンサ２２の接続状態に応じた受電装置２の共振回路２０の共振状態の変更を、給電コイル１１に励起される励起電圧における周期的な波形の変動として検出する。なお、周期的な波形の変動には、励起電圧におけるピーク電圧の変動が含まれ、本実施形態では、波高値変動検出部４０が、受電装置２の共振回路２０の共振状態の変更を、給電コイル１１に励起される励起電圧におけるピーク電圧の変動として検出する場合について説明する。
【００２６】
また、詳細は後述するが、受電装置２は、電池２６の充電をする際に、定電流により充電を行うために、受電コイル２１の共振回路２０を共振状態と非共振状態とを切り替える制御を行っている。受電装置２の共振回路２０が共振状態であるか否かによって、給電コイル１１に励起される励起電圧の周期的な波形が変動するため、波高値変動検出部４０は、バッファ１４から出力される給電コイル１１の電圧（励起電圧）に相当する電圧波形のピーク電圧の変化（変動）を検出し、検出結果を検出信号ＣとしてノードＮ４に出力する。また、波高値変動検出部４０は、給電コイル１１の電圧（励起電圧）に相当する電圧波形のピーク電圧を示す信号ＶＰを出力する。
【００２７】
波高値変動検出部４０は、例えば、給電コイル１１の電圧のピーク電圧の変動を検出しない場合に、周期的にＨ状態（ハイ状態）を出力するパルス信号を出力する。また、波高値変動検出部４０は、例えば、給電コイル１１の電圧のピーク電圧の変動を検出した場合に、パルス信号を出力せずに、Ｌ状態（ロウ状態）を維持する。なお、波高値変動検出部４０の詳細な構成については図２を参照して後述する。
【００２８】
駆動制御部５０は、駆動信号生成部３０が生成した駆動信号ＤＲＶを駆動トランジスタ１３に供給する制御を行う。駆動制御部５０は、波高値変動検出部４０が検出したピーク電圧の変動に基づいて、受電装置２に給電可能な状態であるか否かを判定し、当該判定結果に基づいて、駆動トランジスタ１３に駆動信号ＤＲＶを継続して供給するか否かの制御を行う。駆動制御部５０は、例えば、波高値変動検出部４０によってピーク電圧の変動が検出された場合に、受電装置２に給電可能な状態であると判定し、駆動信号ＤＲＶの供給を継続して、連続して給電コイル１１を駆動する連続駆動を行う。
【００２９】
また、駆動制御部５０は、波高値変動検出部４０によって周期的な波形の変動が検出されずに、励起電圧の波形が所定の範囲から外れた場合に、給電コイル１１に金属異物が置かれていると判定する。すなわち、駆動制御部５０は、例えば、波高値変動検出部４０によってピーク電圧の変動が検出されずに、ピーク電圧（ＶＰ）が所定の範囲から外れた場合に、給電コイル１１に金属異物が置かれていると判定する。この場合、駆動制御部５０は、駆動トランジスタ１３に駆動信号ＤＲＶの供給を停止して、金属異物による発熱を抑制する。本実施形態では、駆動制御部５０は、給電コイル１１に金属異物が置かれていると判定した場合に、駆動トランジスタ１３に駆動信号ＤＲＶの供給を停止し、例えば、電源の再投入により、駆動信号ＤＲＶの供給を再開する。
【００３０】
また、駆動制御部５０は、例えば、波高値変動検出部４０によってピーク電圧の変動が検出されずに、ピーク電圧（ＶＰ）が所定の範囲内である場合に、受電装置２に給電可能な状態でないと判定する。この場合、駆動制御部５０は、駆動トランジスタ１３に駆動信号ＤＲＶの供給を停止して、間欠的に（断続的に）して給電コイル１１を駆動する間欠駆動を行う。なお、受電装置２に給電可能な状態でない（給電不可能な状態）とは、例えば、受電装置２がない場合（給電コイル１１と受電コイル２１との位置が適切でない場合も含む）のことである。
【００３１】
なお、駆動制御部５０は、例えば、予め定められた検出期間（第１の期間）に駆動信号ＤＲＶを駆動トランジスタ１３に供給し、波高値変動検出部４０に対してピーク電圧の変動を検出させる。そして、駆動制御部５０は、この検出期間において受電装置２に給電可能な状態であると判定した場合に、検出期間後の予め定められた給電期間（第２の期間）に、駆動トランジスタ１３に駆動信号ＤＲＶの供給を継続して、給電コイル１１を連続的に駆動する。また、駆動制御部５０は、検出期間において受電装置２に給電可能な状態でないと判定した場合に、検出期間後の給電期間に駆動トランジスタ１３に駆動信号ＤＲＶの供給を停止して、給電コイル１１を間欠的に駆動する。
また、駆動制御部５０は、間欠制御部５１と、タイミング生成部５２とを備えている。
【００３２】
間欠制御部５１は、タイミング生成部５２が生成したタイミング信号である信号Ａ及び信号Ｂと、波高値変動検出部４０の検出信号Ｃ及び信号ＶＰとに基づいて、上述した駆動トランジスタ１３に駆動信号ＤＲＶの供給を制御する。間欠制御部５１は、波高値変動検出部４０の検出信号Ｃ及び信号ＶＰに基づいて、上述した受電装置２に給電可能な状態であるか否か、及び、給電コイル１１に金属異物が置かれていることの判定を行う。また、間欠制御部５１は、当該判定結果に基づいて、給電コイル１１の連続駆動と、給電コイル１１の間欠駆動と、給電コイル１１の駆動停止とを切り替える制御を行う。間欠制御部５１は、例えば、受電装置２に給電可能な状態である場合に、ノードＮ２をＨ状態にして、駆動信号ＤＲＶを継続して駆動トランジスタ１３に供給させる。また、間欠制御部５１は、例えば、受電装置２に給電可能な状態でない場合に、ノードＮ２をＬ状態にして、駆動トランジスタ１３への駆動信号ＤＲＶの供給を停止させる。
【００３３】
タイミング生成部５２は、上述した検出期間（第１の期間）と給電期間（第２の期間）とを交互に、且つ、定期的に生成する。具体的には、検出期間及び給電期間を生成するためのタイミング信号である信号Ａ及び信号Ｂを生成し、間欠制御部５１に出力する。なお、信号Ａ及び信号Ｂの詳細については後述する。
【００３４】
＜受電装置２の構成＞
受電装置２は、受電コイル２１、共振コンデンサ２２、共振制御トランジスタ２３、整流ダイオード２４、平滑コンデンサ２５、電池２６、及び共振制御部６０を備えている。
【００３５】
受電コイル２１は、第１端子がノードＮ５に接続され、第２端子が電源ＧＮＤ１に接続されている。受電コイル２１は、例えば、電磁誘導、又は電磁結合により、給電装置１が備える給電コイル１１から電力を供給されるコイルである。受電コイル２１は、電池２６の充電をする際に、給電コイル１１と対向して配置される。
【００３６】
共振コンデンサ２２は、受電コイル２１と並列に接続されており、受電コイル２１と共振するコンデンサである。共振コンデンサ２２は、ノードＮ５とノードＮ６との間に接続されている。ここで、受電コイル２１と共振コンデンサ２２とは、共振回路２０を構成している。共振回路２０は、受電コイル２１のインダクタンス値と共振コンデンサ２２の容量値とにより定まる所定の共振周波数（例えば、１００ｋＨｚ）により共振する。なお、本実施形態では、受電装置２の共振周波数と給電装置１の共振周波数とは等しく、例えば、１００ｋＨｚである。
【００３７】
共振制御トランジスタ２３（第１のスイッチング素子）は、共振回路２０に接続されるスイッチング素子であって、共振コンデンサ２２とともに受電コイル２１と並列に接続され、且つ、共振コンデンサ２２と直列に接続される。共振制御トランジスタ２３は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタであり、ソース端子が電源ＧＮＤ１に接続され、ドレイン端子がノードＮ６に接続されている。また、共振制御トランジスタ２３は、ゲート端子が後述する共振制御部６０からの出力信号線に接続されている。共振制御トランジスタ２３は、共振制御部６０によって、オン状態にされることにより共振コンデンサ２２が機能し、共振回路２０に共振を発生させる。また、共振制御トランジスタ２３は、共振制御部６０によって、オフ状態にされることにより共振コンデンサ２２が電気的に切り離され、共振回路２０の共振を停止させる。
【００３８】
整流ダイオード２４（整流部）は、アノード端子が受電コイル２１の一端であるノードＮ５に接続され、カソード端子が平滑コンデンサ２５の一端であるノードＮ７に接続されている。整流ダイオード２４は、受電コイル２１が受電した電力を整流して、直流電力に変換する。すなわち、整流ダイオード２４は、受電コイル２１に発生する交流電力（交流電圧）を直流電力（直流電圧）に変換し、電池２６に充電のための電力を供給する。
平滑コンデンサ２５は、整流ダイオード２４が変換した直流電力を平滑化する。
【００３９】
電池２６は、例えば、蓄電池や二次電池であり、整流ダイオード２４によって整流された直流電圧によって充電される。すなわち、電池２６は、受電コイル２１が受電した電力を整流した直流電力により充電される。電池２６は、抵抗２７と直列に接続されており、陽極端子（＋（プラス）端子）が、ノードＮ７に接続され、陰極端子（−端子）がノードＮ８に接続されている。
【００４０】
抵抗２７は、電池２６の陰極端子（−（マイナス）端子）と接続されたノードＮ８と、電源ＧＮＤ１との間に接続されており、充電電流を電圧に変換する電圧変換部に対応する。抵抗２７は、電池２６の充電電流の変化を電圧の変化としてノードＮ８に出力する。
【００４１】
共振制御部６０は、共振制御トランジスタ２３を制御することにより、共振回路２０の共振状態を制御する共振制御部６０であって、受電コイル２１が受電した電力を整流した直流電力により充電される電池２６に流れ込む電流（充電電流）に応じて、共振制御トランジスタ２３を制御する。共振制御部６０は、オペアンプ６１、抵抗（６２，６３）、コンパレータ６４、及び基準電源６５を備えている。
【００４２】
オペアンプ６１は、＋入力端子がノードＮ８に接続され、−入力端子がノードＮ９に接続されている。また、オペアンプ６１の出力端子は、ノードＮ１０に接続されている。
また、抵抗６２は、ノードＮ９と電源ＧＮＤ１との間に接続され、抵抗６３は、ノードＮ９とノードＮ１０との間に接続されている。
なお、オペアンプ６１、及び抵抗（６２，６３）は、増幅回路を構成している。この増幅回路は、抵抗２７によって充電電流から変換された電圧を増幅して、コンパレータ６４に供給する。こうすることにより、抵抗２７の抵抗値を低減することができるので、共振制御部６０は、充電電流の検出精度を向上させることができる。
【００４３】
コンパレータ６４は、抵抗２７によって変換された電圧と、基準電源６５の出力電圧とを比較し、変換された電圧が、基準電源６５の出力電圧以上である場合に、共振制御トランジスタ２３をオフ状態にする。コンパレータ６４は、＋入力端子が基準電源６５に接続され、−入力端子がノードＮ１０に接続されている。ここで、ノードＮ１０の電圧は、電池２６の充電電流に対応する。
また、基準電源６５は、所定の閾値電流に対応する所定の閾値電圧を出力する定電圧源である。
【００４４】
具体的に、コンパレータ６４は、抵抗２７によって変換された電圧が所定の閾値電圧より低い場合に、Ｈ状態を出力端子に出力する。また、コンパレータ６４は、抵抗２７によって変換された電圧が所定の閾値電圧以上である場合に、Ｌ状態を出力端子に出力する。
このように、共振制御部６０は、電池２６の充電電流に応じて、共振制御トランジスタ２３を制御し、共振回路２０の共振状態を変化させる。
【００４５】
次に、図２を参照して、本実施形態における波高値変動検出部４０の構成について説明する。
図２は、本実施形態における波高値変動検出部４０及び間欠制御部５１の一例を示すブロック図である。
この図において、波高値変動検出部４０は、抵抗（４１Ａ，４１Ｂ）、オペアンプ４２、ピークホールド回路４０１、及び変動検出回路４０２を備えている。
抵抗（４１Ａ，４１Ｂ）は、抵抗４１Ａと抵抗４１Ｂとの抵抗値に比率によりノードＮ３の電圧を抵抗分圧して降圧した電圧をノードＮ１１に出力する。
オペアンプ４２は、ボルテージフォロア回路を構成しており、ノードＮ１１の電圧と等しい電圧をノードＮ１２に出力する。
【００４６】
ピークホールド回路４０１は、入力された電圧信号のピーク電圧を保持し、保持したピーク電圧を出力する。ここでは、ピークホールド回路４０１は、抵抗（４１Ａ，４１Ｂ）によって抵抗分圧された給電コイル１１における励起電圧のピーク電圧を保持する。なお、ピークホールド回路４０１は、保持したピーク電圧を信号ＶＰとして出力する。
ピークホールド回路４０１は、ダイオード４３、コンデンサ４４、抵抗４５、及びオペアンプ４６を備えている。
【００４７】
ダイオード４３は、アノード端子がノードＮ１２接続され、カソード端子がコンデンサ４４の一端であるノードＮ１３に接続されている。ダイオード４３は、保持されているピーク電圧よりも低い電圧が、ノードＮ１２から入力された場合に、電流が逆流するのを防止する。
コンデンサ４４は、第１端子がノードＮ１３接続され、第２端子が電源ＧＮＤに接続されている。コンデンサ４４は、ピークホールド回路４０１に入力された電圧信号のピーク電圧を保持する。
【００４８】
抵抗４５は、第１端子がノードＮ１３に接続され、第２端子が電源ＧＮＤに接続されている。抵抗４５は、保持されているピーク電圧を放電して、ピークホールド回路４０１を初期化する。
オペアンプ４６は、ボルテージフォロア回路を構成しており、ノードＮ１３の電圧と等しい電圧をノードＮ１４に出力する。
【００４９】
変動検出回路４０２（検出回路）は、ピークホールド回路４０１が保持する保持電圧と、励起電圧のピーク電圧とに基づいて、ピーク電圧の変動を検出する。具体的には、変動検出回路４０２は、ピークホールド回路４０１の出力電圧を所定の抵抗比により抵抗分圧して降圧した電圧と、ピークホールド回路４０１の入力電圧とを比較して、比較結果を検出信号ＣとしてノードＮ４に出力する。
変動検出回路４０２は、抵抗（４７Ａ，４７Ｂ）と、コンパレータ４８とを備えている。
【００５０】
抵抗（４７Ａ，４７Ｂ）は、抵抗４７Ａと抵抗４７Ｂとの抵抗値に比率によりピークホールド回路４０１の出力電圧（ノードＮ４の電圧）を抵抗分圧して降圧した電圧をノードＮ１５に出力する。
コンパレータ４８は、＋入力端子がノードＮ１２に接続され、−入力端子がノードＮ１５に接続されており、ノードＮ１５の電圧と、ピークホールド回路４０１の入力電圧とを比較して、比較結果を検出信号ＣとしてノードＮ４に出力する。ここで、ノードＮ１５の電圧は、抵抗（４７Ａ，４７Ｂ）により、ピーク電圧が所定に比率で降圧された電圧であり、ピーク電圧の変動がない場合には、ノードＮ１５の電圧よりもノードＮ１２の電圧の方が高くなるため、コンパレータ４８は、検出信号ＣにＨ状態のパルス信号を出力する。また、コンパレータ４８は、ピーク電圧の変動がある場合には、ノードＮ１５の電圧よりもノードＮ１２の電圧が低下するため、コンパレータ４８は、検出信号ＣにＬ状態を出力する。
【００５１】
なお、波高値変動検出部４０によってピーク電圧の変動が検出されたか否かを判定する具体例として、間欠制御部５１は、例えば、図３に示すような波高値変動判定回路５１１を備えているものとする。
図３は、第１の実施形態における波高値変動判定回路５１１の一例を示すブロック図である。
図３に示すように、波高値変動判定回路５１１は、インバータ７０、ＯＲ回路（７１，７５）、ＡＮＤ回路７２、ＮＡＮＤ回路７３、及びＤ−Ｆ／Ｆ（Ｄフリップフロップ）（７４，７６）を備えている。
【００５２】
インバータ７０は、例えば、入力信号の論理反転した信号を出力する反転出力回路であり、入力端子が信号Ａの信号線に接続され、出力端子がＡＮＤ回路７２及びＮＡＮＤ回路７３の入力端子に接続されている。なお、インバータ７０は、信号Ａの反転信号を出力する。
ＯＲ回路７１は、例えば、２つの入力信号をＯＲ論理演算（論理和演算）する演算回路であり、信号Ａと信号Ｂとに基づいて、Ｄ−Ｆ／Ｆ７６のリセット信号を生成する。
【００５３】
ＡＮＤ回路７２は、例えば、２つの入力信号をＡＮＤ論理演算する演算回路であり、信号Ａの反転信号と、駆動信号ＤＲＶとに基づいて、Ｄ−Ｆ／Ｆ（７４，７６）のクロック信号を出力する。ここで、Ｄ−Ｆ／Ｆ（７４，７６）には、駆動信号ＤＲＶをクロック信号として入力される。
ＮＡＮＤ回路７３は、例えば、２つの入力信号をＮＡＮＤ論理演算する演算回路であり、信号Ａの反転信号と、波高値変動検出部４０の検出信号Ｃとに基づいて、Ｄ−Ｆ／Ｆ７４のリセット信号を出力する。
【００５４】
Ｄ−Ｆ／Ｆ７４は、Ｄ端子に電源ＶＣＣが接続され、出力信号ＤＦＦＱ１をＯＲ回路７５に出力する。
ＯＲ回路７５は、Ｄ−Ｆ／Ｆ７４の出力信号ＤＦＦＱ１と、Ｄ−Ｆ／Ｆ７６の出力信号（波高値変動判定回路５１１の出力信号Ｄ）とを論理和した出力信号をＤ−Ｆ／Ｆ７６Ｄ端子に出力する。
Ｄ−Ｆ／Ｆ７６は、Ｄ端子にＯＲ回路７５の出力信号線が接続されており、ピーク電圧の変動が検出されたか否かを示す判定信号として信号Ｄを出力する。
【００５５】
また、間欠制御部５１は、給電コイル１１のピーク電圧が所定の範囲から外れたか否かを、例えば、波高値変動検出部４０から出力される信号ＶＰに基づいて判定する。間欠制御部５１は、例えば、アナログデジタル変換回路（ＡＤＣ回路）を利用して所定の範囲から外れたか否かを判定してもよいし、コンパレータなどを利用して所定の範囲から外れたか否かを判定してもよい。なお、所定の範囲の上限値と下限値は、例えば、様々な金属異物を給電コイル１１に置いて給電コイル１１の電圧波形を測定し、当該測定結果に基いて、金属異物を誤検出しないように定められてもよい。
【００５６】
次に、本実施形態における給電システム１００の動作について図面を参照して説明する。
まず、ここでは、受電装置２の動作について説明する。
図４は、本実施形態における受電装置２の動作の一例を示すフローチャートである。
この図において、受電装置２の共振回路２０の共振状態の制御に関する動作について説明する。
【００５７】
まず、受電装置２は、回路電源をＯＮ状態（電源オン状態）にする（ステップＳ１０１）。例えば、給電装置１の給電コイル１１から受電装置２の受電コイル２１にワイヤレス（非接触）により電力が供給され、電池２６に電力が供給される。
【００５８】
次に、受電装置２は、充電電流が所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。具体的には、共振制御部６０が、電池２６の充電電流を電圧変換し、変換して電圧が所定の閾値電圧以上であるか否かにより、充電電流が所定の閾値以上であるか否かを判定する。
【００５９】
共振制御部６０は、充電電流が所定の閾値未満である場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）に、共振制御トランジスタ２３をオン状態にする（ステップＳ１０３）。すなわち、共振制御部６０が、共振制御トランジスタ２３のゲート端子に、Ｈ状態を出力する。これにより、共振制御トランジスタ２３がオン状態になり、共振コンデンサ２２が共振回路２０に電気的に接続される。
【００６０】
また、共振制御部６０は、充電電流が所定の閾値以上である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）に、共振制御トランジスタ２３をオフ状態にする（ステップＳ１０４）。すなわち、共振制御部６０が、共振制御トランジスタ２３のゲート端子に、Ｌ状態を出力する。これにより、共振制御トランジスタ２３がオフ状態になり、共振コンデンサ２２が共振回路２０から電気的に切り離される。
【００６１】
ステップＳ１０３又はステップＳ１０４の処理の後、ステップＳ１０２の処理に戻し、ステップＳ１０２からステップＳ１０４の処理が繰り返される。
このように、共振制御部６０は、充電電流が所定の閾値を超えないように、共振回路２０の共振状態を切り替える制御を行う。すなわち、共振制御部６０は、充電電流が所定の閾値を超えないように、共振回路２０を共振状態と非共振状態とを断続的に切り替える制御を行う。これにより、給電装置１の給電コイル１１の電圧が図４に示すように周期的な変動として観測される。
【００６２】
図５は、受電装置２に給電可能な場合における給電コイル１１の電圧、及び波高値変動検出部４０の検出信号Ｃの一例を示す図である。
この図において、波形Ｗ１及び波形Ｗ２は、上から順に、（ａ）給電コイル１１の電圧（ノードＮ１の電圧）、及び（ｂ）波高値変動検出部４０の検出信号Ｃの波形をそれぞれ示している。なお、各波形の縦軸は、（ａ）が電圧を示し、（ｂ）が論理状態を示している。また、横軸は、時間を示している。
【００６３】
この図に示す例は、受電装置２に給電可能な場合であり、受電装置２の共振回路２０が共振状態と非共振状態とに切り替えられるため、波形Ｗ１に示すように、給電コイル１１の電圧のピーク電圧が変動することになる。
また、このように、ピーク電圧が低い位置（波形Ｗ２のポイントＰ１を参照）において、波高値変動検出部４０は、波形Ｗ２に示すように、検出信号Ｃにパルス信号が出力しない。
【００６４】
なお、受電装置２は、負荷の状態（例えば、充電電流や充電電圧）によって、共振回路２０の共振状態の切り替え頻度は変化するが、軽負荷の場合には共振状態の切り替え頻度が少なくなるためにピーク電圧の変動は、給電コイル１１の繰り返し駆動回数の数十回から数百回に一回の変動に減ってしまう。その結果、検出信号Ｃが出力されない頻度は、数十回から数百回に一回と少ないものになる。
このように受電装置２の共振回路２０による給電コイル１１のピーク電圧の変動は、毎周期ごとに連続して起きるとは限らない。そのため、上述した波高値変動判定回路５１１は、数十回、数百回に一回の変動であってもそれを捕らえるように、ピーク電圧の変動の有無を保持する機能を備えている。
【００６５】
また、図６は、受電装置２に給電可能な状態でない場合における給電コイル１１の電圧、及び波高値変動検出部４０の検出信号Ｃの一例を示す図である。
図６において、図６（ａ）は、給電コイル１１の電圧（ノードＮ１の電圧）の波形を示す、図６（ｂ）は、波高値変動検出部４０の検出信号Ｃの波形をそれぞれ示している。なお、各波形の縦軸は、（ａ）が電圧を示し、（ｂ）が論理状態を示している。また、横軸は、時間を示している。
【００６６】
この図において、波形Ｗ３は、それぞれ、給電コイル１１の上に何もない場合の給電コイル１１の電圧波形を示し、波形Ｗ４及び波形Ｗ５は、給電コイル１１に金属異物が置かれた場合の給電コイル１１の電圧波形を示している。また、波形Ｗ６は、波形Ｗ３〜波形Ｗ５の給電コイル１１の電圧波形における波高値変動検出部４０の検出信号Ｃの波形を示している。
【００６７】
この図に示す例は、例えば、金属異物が給電コイル１１に置かれた場合や給電コイル１１に何も置かれていない状態の場合であり、波形Ｗ３〜波形Ｗ５に示すように、給電コイル１１の電圧のピーク電圧が変動することはない。
そのため、波形Ｗ４に示すように、波高値変動検出部４０は、検出信号Ｃにパルス信号を常に出力する。
【００６８】
なお、この図において、電圧Ｖｐ０は、給電コイル１１に何も置かれていない状態における給電コイル１１のピーク電圧を示している。また、電圧Ｖｐｍａｘは、給電コイル１１に何も置かれていない状態における給電コイル１１のピーク電圧の上限値を示し、電圧Ｖｐｍｉｎは、給電コイル１１に何も置かれていない状態における給電コイル１１のピーク電圧の下限値を示している。
【００６９】
駆動制御部５０は、検出信号Ｃにパルス信号が常に出力され、且つ、給電コイル１１のピーク電圧が、電圧Ｖｐｍｉｎと電圧Ｖｐｍａｘとの間（電圧Ｖｐｍｉｎから電圧Ｖｐｍａｘの範囲内）にある場合に、給電コイル１１に何も置かれていないと判定する。また、駆動制御部５０は、検出信号Ｃにパルス信号が常に出力され、且つ、給電コイル１１のピーク電圧が、電圧Ｖｐｍｉｎ以下、又は電圧Ｖｐｍａｘ以上（電圧Ｖｐｍｉｎから電圧Ｖｐｍａｘの範囲外）にある場合に、給電コイル１１に金属異物が置かれていると判定する。
【００７０】
このように、本実施形態における給電装置１は、受電装置２が受電可能であるか否かを、給電コイル１１の電圧におけるピーク電圧の変動に基づいて判定可能であり、この判定結果に基づいて、給電コイル１１を連続駆動するか、間欠駆動するかの切り替えを行う。
なお、本実施形態における給電システム１００は、受電装置２が受電可能であるか否かを給電コイルの電圧の変動を検出して判定しているので、例えば、受電側から給電側に異物検出ための信号を通知及び受信するための大掛かりな専用送信部及び専用受信部を設ける必要がない。また、給電システム１００は、通知用コイル及び受信用コイルなどの通知・受信のための専用の経路を設ける必要がない。
【００７１】
図７は、本実施形態における給電装置１の動作の一例を示すフローチャートである。
この図において、給電装置１の駆動制御部５０は、まず、駆動トランジスタ１３に駆動信号ＤＲＶを供給する（ステップＳ２０１）。具体的には、駆動制御部５０のタイミング生成部５２が信号Ａ及び信号ＢにＬ状態を出力し、間欠制御部５１が、駆動信号生成部３０から出力される駆動信号ＤＲＶを駆動トランジスタ１３のゲート端子に供給する。
【００７２】
次に、駆動制御部５０は、波高値変動判定回路５１１の信号Ｄをリセット（初期化）する（ステップＳ２０２）。すなわち、タイミング生成部５２が信号Ａ及び信号ＢにＬ状態を出力することにより、波高値変動判定回路５１１のＤ−Ｆ／Ｆ７６の出力信号である信号Ｄがリセットされる。
【００７３】
次に、給電装置１の波高値変動検出部４０が給電コイル１１の電圧のピーク電圧の変動を検出する（ステップＳ２０３）。
次に、間欠制御部５１が、所定期間（第１の期間）に、ピーク電圧が変動しているか否かを判定する（ステップＳ２０４）。すなわち、タイミング生成部５２が、信号ＢをＨ状態にして検出期間に移行させ、間欠制御部５１の波高値変動判定回路５１１は、波高値変動検出部４０の検出信号Ｃに基づいて、ピーク電圧が変動しているか否かを判定する。
【００７４】
間欠制御部５１は、ピーク電圧の変動がある場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）に、駆動トランジスタ１３への駆動信号ＤＲＶの供給を継続する（ステップＳ２０５）。すなわち、タイミング生成部５２は、信号ＡをＨ状態にして、給電期間を開始し、間欠制御部５１は、駆動信号ＤＲＶを駆動トランジスタ１３のゲート端子に供給する。このステップＳ２０５の処理後に、給電期間を経過した後に、ステップＳ２０１に戻り、給電装置１は、後述する図８に示すように、給電コイル１１を連続駆動する。
【００７５】
また、間欠制御部５１は、ピーク電圧の変動がない場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）に、処理をステップＳ２０６に進める。
ステップＳ２０６において、間欠制御部５１は、ピーク電圧が所定の範囲外か否かを判定する。すなわち、間欠制御部５１は、波高値変動検出部４０から出力された信号ＶＰに基づいて、給電コイル１１のピーク電圧が、所定の範囲（下限値（Ｖｐｍｉｎ）から上限値（Ｖｐｍａｘ）の間）から外れているか否かを判定する。間欠制御部５１は、ピーク電圧が所定の範囲外である場合（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ２０８に進める。
【００７６】
また、間欠制御部５１は、ピーク電圧が所定の範囲内である場合（ステップＳ２０６：ＮＯ）に、駆動トランジスタ１３への駆動信号ＤＲＶの供給を停止する（ステップＳ２０７）。すなわち、間欠制御部５１が、駆動信号ＤＲＶの供給を停止させる。すなわち、タイミング生成部５２は、信号ＡをＨ状態にして、給電期間を開始し、間欠制御部５１は、駆動信号ＤＲＶの供給を停止されて、給電コイル１１の駆動が停止される。このステップＳ２０７の処理後に、給電期間を経過した後に、ステップＳ２０１に戻り、給電装置１は、後述する図９に示すように、給電コイル１１を間欠駆動する。
【００７７】
ステップＳ２０８において、間欠制御部５１は、給電コイル１１の上に金属異物があると判定する。すなわち、間欠制御部５１は、給電コイル１１に金属異物が置かれていると判定する。そして、間欠制御部５１は、駆動トランジスタ１３への駆動信号ＤＲＶの供給を停止する（ステップＳ２０９）。間欠制御部５１は、駆動信号ＤＲＶの供給を停止されて、給電コイル１１の駆動が停止される。ステップＳ２０９の処理後に、間欠制御部５１は、処理を終了する。すなわち、給電装置１は、受電装置２への給電を停止し、例えば、電源の再投入により、駆動信号ＤＲＶの供給（上述したステップＳ２０１からの処理）を再開する。
【００７８】
図８は、受電装置２に給電可能な場合における給電装置１の動作の一例を示すタイミングチャートである。
この図において、波形Ｗ７〜Ｗ１０は、上から順に、（ａ）給電コイル１１の電圧（ノードＮ１の電圧）、（ｂ）信号Ａ、（ｃ）信号Ｂ、及び（ｄ）信号Ｄの波形をそれぞれ示している。なお、各波形の縦軸は、（ａ）が電圧を示し、（ｂ）〜（ｄ）が論理状態を示している。また、横軸は、時間を示している。
【００７９】
この図の時刻Ｔ１において、タイミング生成部５２が信号ＡをＬ状態にする。これにより、波高値変動判定回路５１１の出力信号である信号Ｄがリセットされる。
次に、時刻Ｔ２において、タイミング生成部５２が信号ＢをＨ状態にする。これにより、検出期間ＴＲ２が開始され、波高値変動判定回路５１１が、波高値変動検出部４０の検出信号Ｃに基づいて、ピーク電圧の変動があるか否かを判定する。
また、時刻Ｔ３において、タイミング生成部５２が信号ＡをＨ状態にするとともに、信号ＢをＬ状態にする。これにより、給電期間ＴＲ３が開始される。
【００８０】
図８に示す例では、受電装置２に給電可能な場合であるので、波形Ｗ７に示すように、間欠制御部５１は、駆動信号ＤＲＶの供給を継続させ、結果として、給電装置１は、連続駆動となる。この場合、給電装置１は、受電装置２に対して、電池２６の充電に必要な十分な電力を供給することができる。
なお、時刻Ｔ４〜時刻Ｔ６の動作は、時刻Ｔ１〜時刻Ｔ３の動作と同様である。ここで、期間ＴＲ１は、信号ＡのＬ状態の期間を示し、期間ＴＲ２は、信号ＢのＨ状態の期間を示す。また、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの期間が給電期間ＴＲ３を示し、時刻Ｔ１から時刻Ｔ４までの期間ＴＲ４がタイミング生成部５２の１周期となり、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間がリセット期間ＴＲ５となる。
【００８１】
また、図９は、受電装置２に給電可能な状態でない場合における給電装置１の動作の一例を示すタイミングチャートである。
この図において、波形Ｗ１１〜Ｗ１４は、上から順に、（ａ）給電コイル１１の電圧（ノードＮ１の電圧）、（ｂ）信号Ａ、（ｃ）信号Ｂ、及び（ｄ）信号Ｄの波形をそれぞれ示している。なお、各波形の縦軸は、（ａ）が電圧を示し、（ｂ）〜（ｄ）が論理状態を示している。また、横軸は、時間を示している。
【００８２】
この図における時刻Ｔ１〜時刻Ｔ６、及び期間ＴＲ１〜ＴＲ５は、図８と同様である。
図９に示す例では、受電装置２に給電可能な状態でない場合であるので、給電コイル１１のピーク電圧の変動が検出されずに、波形Ｗ１４に示すように、信号ＤがＬ状態になる。また、ここでは、ピーク電圧が所定の範囲内であり、間欠制御部５１は、波形Ｗ１１に示すように、給電期間ＴＲ３において駆動信号ＤＲＶの供給を停止させ、給電装置１は、間欠駆動となる。給電装置１は、受電装置２に給電可能な場合のみ、連続駆動し、給電コイル１１の上に何もない場合には、間欠駆動するので、待機電力を低減することができる。
【００８３】
次に、図１０及び図１１を参照して、波高値変動判定回路５１１の動作の詳細について説明する。
図１０は、ピーク電圧変動がある場合における波高値変動判定回路５１１の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【００８４】
図１０において、波形Ｗ２１〜Ｗ２６は、上から順に、（ａ）信号Ａ、（ｂ）信号Ｂ、（ｃ）駆動信号ＤＲＶ、（ｄ）検出信号Ｃ、（ｅ）Ｄ−Ｆ／Ｆ７４の出力信号ＤＦＦＱ１、及び（ｆ）信号Ｄの波形をそれぞれ示している。なお、各波形の縦軸は、論理状態を示している。また、横軸は、時間を示している。
また、時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１２までの期間がリセット期間ＴＲ５を示し、時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１３までの期間が検出期間ＴＲ２を示し、時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１２までの期間が信号ＡのＬ状態の期間ＴＲ５を示している。
【００８５】
図１０に示すように、検出信号Ｃの立ち上がりにより、Ｄ−Ｆ／Ｆ７４の出力信号ＤＦＦＱ１がリセットされ、駆動信号ＤＲＶの立ち上がりにより、この出力信号ＤＦＦＱ１がＨ状態になる。また、出力信号ＤＦＦＱ１がＨ状態である場合に、信号Ｄは、駆動信号ＤＲＶの立ち上がりによりＨ状態になる。そのため、検出期間ＴＲ２において、検出信号Ｃにピーク電圧の変動が検出された場合（パルス信号が出力されない場合）に、波高値変動判定回路５１１は、Ｄ−Ｆ／Ｆ７４の出力信号ＤＦＦＱ１がリセットされずに、Ｈ状態が維持され、駆動信号ＤＲＶの立ち上がりにより、Ｄ−Ｆ／Ｆ７６の出力信号である信号ＤがＨ状態になる。これにより、Ｄ−Ｆ／Ｆ７６の出力信号（信号Ｄ）は、Ｈ信号を保持し続けるので、間欠制御部５１は、信号Ｄに基づいて、給電コイル１１のピーク電圧に変動があると判定し、時刻Ｔ１３以降においても継続して駆動信号ＤＲＶを駆動トランジスタ１３に供給される。
【００８６】
このように、波高値変動判定回路５１１は、例えば、上述したピーク電圧の変動が給電コイル１１の繰り返し駆動回数の数十回から数百回に一回の変動に減ってしまった場合であっても、ピーク電圧の変動の有無の結果を保持する機能を備えている。波高値変動判定回路５１１は、駆動信号ＤＲＶの毎周期ごとにピーク電圧の変動を監視するので、共振状態の切り替え頻度が少ない場合であっても、確実にピーク電圧の変動の有無を捉えることができる。
【００８７】
図１１は、ピーク電圧変動がない場合における波高値変動判定回路５１１の動作の一例を示すタイミングチャートである。
図１１において、波形Ｗ３１〜Ｗ３６は、上から順に、（ａ）信号Ａ、（ｂ）信号Ｂ、（ｃ）駆動信号ＤＲＶ、（ｄ）検出信号Ｃ、（ｅ）Ｄ−Ｆ／Ｆ７４の出力信号ＤＦＦＱ１、及び（ｆ）信号Ｄの波形をそれぞれ示している。なお、各波形の縦軸は、論理状態を示している。また、横軸は、時間を示している。
また、時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１２までの期間がリセット期間ＴＲ５を示し、時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１３までの期間が検出期間ＴＲ２を示し、時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１２までの期間が信号ＡのＬ状態の期間ＴＲ５を示している。
【００８８】
図１１に示す例では、給電コイル１１に何も置かれていない状態であるので、波高値変動検出部４０は、ピーク電圧の変動を検出しない。そのため、検出信号Ｃの立ち上がりにより、Ｄ−Ｆ／Ｆ７４の出力信号ＤＦＦＱ１が常にリセットされ、間欠制御部５１は、信号ＤをＬ状態に維持する。これにより、間欠制御部５１は、信号Ｄに基づいて、給電コイル１１のピーク電圧に変動がないと判定し、駆動信号ＤＲＶの駆動トランジスタ１３への供給を時刻Ｔ１３以降において停止される。
【００８９】
次に、図１２を参照して、給電コイル１１の励起電圧の波形の具体例について説明する。
図１２は、本実施形態による給電コイル１１の励起電圧の波形の一例を示す波形図である。
【００９０】
ここで、図１２（ａ）は、給電コイル１１に受電装置２が置かれている場合における給電コイル１１の励起電圧の波形Ｗ４１を示し、図１２（ｃ）は、給電コイル１１に白銅製コインを置いた場合における給電コイル１１の励起電圧の波形Ｗ４３を示している。また、図１２（ｅ）は、給電コイル１１にアルミニウム製コインが置かれている場合における給電コイル１１の励起電圧の波形Ｗ４５を示し、図１２（ｂ）、（ｄ）、及び（ｆ）は、給電コイル１１に何も置いていない場合における給電コイル１１の励起電圧の波形（Ｗ４２、Ｗ４４、Ｗ４６）を示している。
なお、図１２（ａ）〜図１２（ｆ）のそれぞれにおいて、縦軸は、給電コイル１１の励起電圧を示し、横軸は、時間を示している。また、電圧Ｖｐ０は、給電コイル１１に何も置いていない場合のピーク電圧を示し、電圧Ｖｐｍｉｎは、給電コイル１１に何も置かれていない状態におけるピーク電圧の下限値を示し、電圧Ｖｐｍａｘは、給電コイル１１に何も置かれていない状態におけるピーク電圧の上限値を示している。
【００９１】
図１２（ａ）に示す例は、給電コイル１１に受電装置２が置かれている場合の一例であるので、波形Ｗ４１は、ピーク電圧が周期的に変動する。給電装置１の駆動制御部５０は、波高値変動検出部４０によってピーク電圧の周期的な変動が検出された場合に、給電コイル１１に受電装置２が正常に置かれている（受電装置２が受電可能な状態である）と判定する。
【００９２】
また、図１２（ｂ）に示す例は、給電コイル１１に何も置かれていない場合の一例であり、波形Ｗ４１は、ピーク電圧が周期的に変動せずに、且つ、下限値（電圧Ｖｐｍｉｎ）と上限値（電圧Ｖｐｍｉｎ）との間（所定の範囲内）にある。この場合、給電装置１の駆動制御部５０は、給電コイル１１に何も置かれていないと判定する。
【００９３】
また、図１２（ｃ）に示す例は、給電コイル１１に白銅製コインが置かれている場合の一例であり、波形Ｗ４３は、ピーク電圧が周期的に変動せずに、且つ、下限値（電圧Ｖｐｍｉｎ）より下（所定の範囲外）にある。なお、図１２（ｄ）は、比較のために、給電コイル１１に何も置かれていない場合の励起電圧の波形Ｗ４４を示している。図１２（ｃ）に示す例の場合に、給電装置１の駆動制御部５０は、給電コイル１１に異物が置かれていると判定する。
【００９４】
また、図１２（ｅ）に示す例は、給電コイル１１にアルミニウム製コインが置かれている場合の一例であり、波形Ｗ４５は、ピーク電圧が周期的に変動せずに、且つ、上限値（電圧Ｖｐｍａｘ）より上（所定の範囲外）にある。なお、図１２（ｆ）は、比較のために、給電コイル１１に何も置かれていない場合の励起電圧の波形Ｗ４６を示している。図１２（ｅ）に示す例の場合に、給電装置１の駆動制御部５０は、給電コイル１１に異物が置かれていると判定する。
【００９５】
以上説明したように、本実施形態による給電システム１００は、給電コイル１１を有する給電装置１と、受電コイル２１を有する受電装置２とを備え、給電装置１から受電装置２に電磁誘導によって電力を給電するシステムである。受電装置２は、共振回路２０を備えている。共振回路２０は、給電コイル１１から給電される受電コイル２１と、受電コイル２１と共振する共振コンデンサ２２と、共振コンデンサ２２の電気的な接続状態を変更して、共振状態を制御する共振制御トランジスタ２３（第１のスイッチング素子）とを有する。また、給電装置１は、駆動トランジスタ１３（第２のスイッチング素子）と、駆動信号生成部３０と、波高値変動検出部４０（変動検出部）と、駆動制御部５０とを備えている。駆動トランジスタ１３は、給電コイル１１に直列に接続され、駆動信号生成部３０は、駆動トランジスタ１３の導通状態と非導通状態とを変更して、給電コイル１１を駆動する駆動信号を生成する。波高値変動検出部４０は、共振コンデンサ２２の電気的な接続状態の変更を、給電コイル１１に励起される励起電圧における周期的な波形の変動として検出する。そして、駆動制御部５０は、波高値変動検出部４０によって周期的な波形の変動が検出されずに、励起電圧の波形が所定の範囲から外れた場合に、給電コイル１１に異物（例えば、金属異物）が置かれていると判定する。
【００９６】
これにより、本実施形態による給電システム１００は、給電コイル１１に、例えば、金属異物が置かれたことを正確に検出することができる。よって、本実施形態による給電システム１００は、例えば、金属異物による発熱を抑制することができる。
なお、駆動制御部５０は、波高値変動検出部４０によって周期的な波形の変動が検出された場合に、受電装置２に給電可能な状態であると判定するので、本実施形態による給電システム１００は、受電装置２に給電可能な状態であることを検出した上で、さらに、金属異物が置かれたことを正確に検出することができる。
【００９７】
また、本実施形態では、周期的な波形の変動には、励起電圧におけるピーク電圧の変動が含まれる。波高値変動検出部４０は、共振コンデンサ２２の電気的な接続状態の変更を、励起電圧におけるピーク電圧の変動として検出する。そして、駆動制御部５０は、波高値変動検出部４０によってピーク電圧の変動が検出されずに、ピーク電圧が所定の範囲から外れた場合に、給電コイル１１に異物が置かれていると判定する。
これにより、本実施形態による給電システム１００は、ピーク電圧の変動、及び、ピーク電圧値により、金属異物が置かれたことをより正確に検出することができる。
【００９８】
なお、従来の給電システムでは、受電側が、共振回路の出力の整流後に、レギュレータを備えることがある。このような従来の給電システムでは、レギュレータは、平滑コンデンサやスイッチングレギュレータの降圧コイルにエネルギーを蓄え、放出することで、安定した直流電圧を出力する。そのため、従来の給電システムでは、受電側の負荷電流の変化が少なくなる傾向にある。このように、従来の給電システムでは、受電側において、共振状態の切り替えは行わず、さらに、負荷電流の変化が少なくなるため、給電側が、電池に充電を行いながら、給電コイルの励起電圧の周期的な波形の変動（ピーク電圧の変動）により、受電側を検出することが困難であった。
【００９９】
これに対して、本実施形態における給電システム１００では、受電装置２が、受電コイル２１と、受電コイル２１と共振する共振コンデンサ２２と、共振コンデンサ２２の接続状態を変更して、共振状態を制御する共振制御トランジスタ２３とを有する共振回路２０を備えている。この構成により、受電装置２は、受電コイル２１の両端の電圧の波高値を、絶えずダイナミックに変動させることになるので、本実施形態における給電システム１００では、電池２６に充電を行いながら、共振回路２０の共振状態の変更を、給電コイル１１の励起電圧のピーク電圧の大きな変動として検出することができる。よって、本実施形態における給電システム１００では、上述した波高値変動検出部４０のような簡易な検出回路により、ピーク電圧の変動を検出することができる。
【０１００】
また、従来の給電システムとして、受電側から負荷変動による変調を行って、給電側に給電電力の増減を要求する認証機能を備えるものがある（例えば、Ｑｉ規格などの手法）。このような従来の給電システムでは、受電側と給電側で通信することにより、適切な電力を受電側に給電する。しかしながら、このような従来の給電システムでは、給電側に、復調回路やコマンド制御回路が必要であり、受電側に負荷変動による変調を行う負荷変調回路などが必要になる。これらを実現するためには、給電側及び受電側にマイクロコントローラなどを取り込んでこれを実現することが一般的であり、回路規模が大きいことが装置のコンパクト化、ローコスト化の障害となり、マイクロコントローラのプログラム開発、マイコンＩＰのゲートアレイの開発などの費用が膨大なものとなっている。このような従来の給電システムでは、回路規模が増大するとともに、消費電力が増大し、負荷変調を行うことでさらに消費電力が増大する傾向にある。この消費電力の増大を補うために受電コイルのサイズを大きくしたり、受電コイルの発熱対策のために放熱部材を設けたりなど、装置の大きさやコストがかさむ結果となっている。
【０１０１】
これに対して、本実施形態における給電システム１００は、上述の従来の給電システムのように、負荷変調による通信機能を必要とせず、受電装置２は、充電電流が所定の閾値を超えないように、共振回路２０の共振状態を切り替える制御を行うため、充電電流以上にさらに負荷変調を行う余分な電力を消費しない。このことにより、本実施形態における給電システム１００は、上述の従来の給電システムに比べて、通信機能を実現するためのマイクロコントローラを必要としない簡易な回路構成により実現できるとともに、消費電力を低減することができる。さらに、本実施形態における給電システム１００は、消費電力を低減することができるので、受電コイル２１のサイズを適正に小さくすることができ、受電コイル２１の余分な発熱を抑え、結果、総じて装置の回路に必要な容積を小さくすることができる。したがって、本実施形態における給電システム１００は、コンパクトな給電装置１及び受電装置２を実現することができる。
【０１０２】
また、本実施形態による給電装置１は、共振回路２０を備える受電装置２に電磁誘導によって電力を給電する給電システム１００の給電装置であって、波高値変動検出部４０（変動検出部）と、駆動制御部５０とを備えている。なお、給電装置１が有する給電コイル１１から給電される受電コイル２１と、受電コイル２１と共振する共振コンデンサ２２と、共振コンデンサ２２の接続状態を変更して、共振状態を制御する共振制御トランジスタ２３とを有する。波高値変動検出部４０は、共振コンデンサ２２の接続状態に応じた共振回路２０の共振状態の変更を、給電コイル１１に励起される励起電圧における周期的な波形の変動として検出する。駆動制御部５０は、波高値変動検出部４０によって周期的な波形の変動が検出されずに、励起電圧の波形が所定の範囲から外れた場合に、給電コイル１１に異物（例えば、金属異物）が置かれていると判定する。
これにより、本実施形態による給電装置１は、給電コイル１１に、例えば、金属異物が置かれたことを正確に検出することができるので、例えば、金属異物による発熱を抑制することができる。
【０１０３】
また、本実施形態による給電方法は、上述した給電システム１００の給電方法であって、変動ステップと、変動検出ステップと、駆動制御ステップとを含んでいる。変動ステップにおいて、受電装置２が、給電コイル１１から給電される受電コイル２１と、受電コイル２１と共振する共振コンデンサ２２と、共振コンデンサ２２の接続状態を変更して共振状態を制御する共振制御トランジスタ２３とを有する共振回路２０の共振状態を変動させる。変動検出ステップにおいて、給電装置１が、共振コンデンサ２２の接続状態に応じた共振回路２０の共振状態の変更を、給電コイル１１に励起される励起電圧における周期的な波形の変動として検出する。駆動制御ステップにおいて、給電装置１が、変動検出ステップによって周期的な波形の変動が検出されずに、励起電圧の波形が所定の範囲から外れた場合に、給電コイル１１に異物（例えば、金属異物）が置かれていると判定する。
これにより、本実施形態による給電方法は、上述した給電システム１００と同様に、給電コイル１１に、例えば、金属異物が置かれたことを正確に検出することができるので、例えば、金属異物による発熱を抑制することができる。
【０１０４】
次に、本発明に係る第２の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第２の実施形態］
本実施形態では、図１３に示すように、給電装置１が、給電コイル１１に金属異物が置かれていると判定した場合に、給電コイル１１に何も置かれていない場合と同様に、給電コイル１１の間欠駆動を行う一例について説明する。
なお、本実施形態の給電システム１００の構成は、図１〜図３に示す第１の実施形態と同様である。
また、本実施形態において、受電装置２の動作は、第１の実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０１０５】
図１３は、第２の実施形態による給電システム１００の動作の一例を示すフローチャートである。
この図において、ステップＳ３０１からステップＳ３０８までの処理は、図７に示すステップＳ２０１からステップＳ２０８までの処理と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【０１０６】
ステップＳ３０９において、間欠制御部５１は、駆動トランジスタ１３への駆動信号ＤＲＶの供給を停止する。間欠制御部５１は、駆動信号ＤＲＶの供給を停止されて、給電コイル１１の駆動が停止される。間欠制御部５１は、給電期間を経過した後に、ステップＳ３０１に戻り、給電装置１は、上述した図９に示す場合と同様に、給電コイル１１を間欠駆動する。
【０１０７】
すなわち、本実施形態において、間欠制御部５１は、給電コイル１１に金属異物が置かれていると判定した場合に、図９に示すように、給電コイル１１を駆動する。間欠制御部５１は、給電コイル１１に直列に接続された駆動トランジスタ１３の導通状態と非導通状態とを変更して、給電コイル１１を駆動する駆動信号ＤＲＶを、予め定められた第１の期間（図９の検出期間ＴＲ２）に、駆動トランジスタ１３に供給する。そして、間欠制御部５１は、波高値変動検出部４０に対して周期的な波形の変動を検出させる。ここで、間欠制御部５１は、第１の期間において給電コイル１１に異物が置かれていると判定した場合に、第１の期間後の予め定められた第２の期間（図９の給電期間ＴＲ３）に駆動トランジスタ１３に駆動信号の供給を停止して、給電コイル１１を間欠的に駆動する。また、ここで、タイミング生成部５２は、信号Ａ及び信号Ｂを生成することにより、上述した第１の期間と第２の期間とを交互に、且つ、定期的に生成する。
【０１０８】
なお、図９に示すように、駆動信号ＤＲＶの供給が停止されている間、給電コイル１１の電圧は、電源ＶＣＣの電圧Ｖｃｃになる。この場合、給電装置１は、期間ＴＲ１の間のみ、給電コイル１１を駆動するので、給電コイル１１に金属異物が置かれた場合の発熱を抑制することができる。また、給電装置１は、待機電力を低減することができる。
【０１０９】
また、上述した検出期間ＴＲ２（第１の期間）と給電期間ＴＲ３（第２の期間）とは、例えば、給電コイル１１と金属異物とが電磁結合した場合の発熱による金属異物の上昇温度が所定の温度以下になるように、検出期間ＴＲ２より給電期間ＴＲ３を長く定められている。ここで、所定の温度とは、例えば、給電装置１の保障範囲の温度などである。
【０１１０】
以上説明したように、本実施形態による給電システム１００では、駆動制御部５０は、駆動信号ＤＲＶを、予め定められた第１の期間（検出期間ＴＲ２）に、駆動トランジスタ１３に供給し、波高値変動検出部４０に対して周期的な波形の変動を検出させる。ここで、駆動信号ＤＲＶは、給電コイル１１に直列に接続された駆動トランジスタ１３（第２のスイッチング素子）の導通状態と非導通状態とを変更して、給電コイル１１を駆動する信号である。駆動制御部５０は、第１の期間において給電コイル１１に異物が置かれていると判定した場合に、第１の期間後の予め定められた第２の期間に駆動トランジスタ１３に駆動信号の供給を停止して、給電コイル１１を間欠的に駆動する。
これにより、本実施形態による給電システム１００は、給電コイル１１に金属異物が置かれた場合に、給電コイル１１を間欠的に駆動するため、金属異物による発熱を適切に抑制することができる。
【０１１１】
また、本実施形態では、駆動制御部５０は、上述した第１の期間（検出期間ＴＲ２）と第２の期間（給電期間ＴＲ３）とを交互に、且つ、定期的に生成するタイミング生成部５２を備えている。
これにより、本実施形態における給電システム１００は、例えば、金属異物が給電コイル１１に置かれた場合に、偶然にピーク電圧の変動が生じた場合であっても、定期的に繰り返し周期的な波形の変動を検出するので、給電コイル１１に金属異物が置かれていることの誤判定を低減することができる。また、本実施形態における給電システム１００は、金属異物が取り除かれた場合に、システムの動作を迅速に再開することができる。
【０１１２】
また、本実施形態では、波高値変動検出部４０は、給電コイル１１の駆動開始から所定の期間（リセット期間ＴＲ５）経過後の第１の期間（検出期間ＴＲ２）において、周期的な波形の変動を検出する。
これにより、本実施形態における給電システム１００は、給電コイル１１の駆動開始後に動作が安定した期間において、周期的な波形の変動を検出することができる。よって、本実施形態における給電システム１００は、給電コイル１１に金属異物が置かれていることの誤判定をさらに低減することができる。
【０１１３】
また、本実施形態では、第１の期間（検出期間ＴＲ２）と第２の期間（給電期間ＴＲ３）とは、給電コイル１１と金属異物とが電磁結合した場合の発熱による金属異物の上昇温度が所定の温度以下になるように、第１の期間より第２の期間を長く定められている。
これにより、本実施形態における給電システム１００は、金属異物による発熱を適切に抑制することができる。
【０１１４】
次に、本発明に係る第３の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第３の実施形態］
上述した第１及び第２の実施形態では、給電コイル１１に金属異物が置かれていると判定した場合に、給電コイル１１の駆動を停止する例を説明したが、これに限定されるものではない。本実施形態では、図１４に示すように、給電装置１が、給電コイル１１に金属異物が置かれていると判定した場合に、給電コイル１１から受電装置２に給電する電力を低下させる一例について説明する。
なお、本実施形態の給電システム１００の構成は、図１〜図３に示す第１の実施形態と同様である。
また、本実施形態において、受電装置２の動作は、第１の実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０１１５】
図１４は、第３の実施形態による給電システム１００の動作の一例を示すフローチャートである。
この図において、ステップＳ４０１からステップＳ４０８までの処理は、図７に示すステップＳ２０１からステップＳ２０８までの処理と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【０１１６】
ステップＳ４０９において、間欠制御部５１は、給電コイル１１から受電装置２に供給する電力を低下させる。間欠制御部５１は、例えば、駆動信号生成部３０に対して、駆動トランジスタ１３の導通状態の期間（ターンオン期間）を短くさせる制御を行う。すなわち、間欠制御部５１は、駆動信号生成部３０に対して、駆動信号ＤＲＶのＨ状態の期間が短くなるように制御する。ここで、ターンオン期間は、例えば、給電コイル１１と金属異物とが電磁結合した場合の発熱による金属異物の上昇温度が所定の温度以下になるように定められている。ステップＳ４０９の処理後に、間欠制御部５１は、処理を終了する。すなわち、給電装置１は、給電コイル１１から受電装置２に供給する電力を低下させ、例えば、電源の再投入により、駆動信号ＤＲＶのターンオン期間をリセットして上述したステップＳ４０１からの処理を再開する。
【０１１７】
以上説明したように、本実施形態による給電システム１００では、駆動制御部５０は、給電コイル１１に異物が置かれていると判定した場合に、給電コイル１１から受電装置２に給電する電力を低下させる。
これにより、本実施形態における給電システム１００は、金属異物による発熱を適切に抑制することができる。
【０１１８】
次に、本発明に係る第４の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第４の実施形態］
上述した第１〜第３の実施形態では、周期的な波形の変動の一例、励起電圧におけるピーク電圧の変動を検出する例を説明したが、本実施形態では、周期的な波形の変動を、励起電圧のパルス幅の周期的な変動として検出する例について説明する。
【０１１９】
図１５は、第４の実施形態による給電システム１００ａの一例を示すブロック図である。
この図において、給電システム１００ａは、給電装置１ａと、受電装置２とを備えている。
給電装置１ａは、給電コイル１１、共振コンデンサ１２、駆動トランジスタ１３、バッファ１４、駆動信号生成部３０、パルス幅変動検出部４０ａ、及び駆動制御部５０を備えている。
なお、この図において、図１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１２０】
本実施形態では、給電装置１ａが、波高値変動検出部４０の代わりに、パルス幅変動検出部４０ａを備える点が上述した第１の実施形態とは異なる。以下、この第１の実施形態と異なる構成について説明する。
【０１２１】
＜パルス幅変動検出部４０ａの構成＞
パルス幅変動検出部４０ａ（変動検出部）は、受電装置２の共振コンデンサ２２の接続状態に応じた受電装置２の共振回路２０の共振状態の変更を、給電コイル１１に励起される励起電圧におけるパルス幅の変動として検出する。なお、本実施形態における駆動制御部５０は、パルス幅変動検出部４０ａが検出したパルス幅の変動及び当該パルス幅を示す信号ＶＭに基づいて、受電装置２に給電可能な状態であるか否か、及び、給電コイル１１に金属異物が置かれているか否を判定する。
【０１２２】
すなわち、周期的な波形の変動には、励起電圧におけるパルス幅の変動が含まれ、パルス幅変動検出部４０ａは、共振コンデンサ２２の電気的な接続状態の変更を、パルス幅の変動として検出する。そして、駆動制御部５０は、例えば、パルス幅変動検出部４０ａによってパルス幅の変動が検出されずに、パルス幅が所定の範囲から外れた場合に、給電コイル１１に異物が置かれていると判定する。
【０１２３】
図１６は、本実施形態におけるパルス幅変動検出部４０ａの一例を示すブロック図である。
この図において、パルス幅変動検出部４０ａは、抵抗（４１Ａ，４１Ｂ）、オペアンプ４２、パルス幅電圧変換回路４１０、ピークホールド回路４０１、及び変動検出回路４０２を備えている。
なお、この図において、図２と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１２４】
パルス幅変動検出部４０ａは、パルス幅電圧変換回路４１０が追加されている点が、図２に示す波高値変動検出部４０と異なる。
パルス幅電圧変換回路４１０は、ノードＮ１１と、オペアンプ４２の＋入力端子との間に配置され、給電コイル１１に励起される励起電圧における周期的な波形のパルス幅の変動を電圧の変動に変換する。パルス幅電圧変換回路４１０は、インバータ４１１、ＮＭＯＳトランジスタ４１２、定電流源４１３、及びコンデンサ４１４を備えている。
【０１２５】
インバータ４１１は、入力端子がノードＮ１１に接続され、出力端子がＮＭＯＳトランジスタ４１２のゲート端子に接続されている。インバータ４１１は、ノードＮ１１の電圧を論理反転した信号をノードＮ２１に出力する。インバータ４１１は、ノードＮ１１がＨ状態である場合に、ＮＭＯＳトランジスタ４１２をオフ状態（非導通状態）にし、ノードＮ１１がＬ状態である場合に、ＮＭＯＳトランジスタ４１２をオン状態（導通状態）にする。すなわち、インバータ４１１は、ノードＮ１１がＨ状態である期間、ＮＭＯＳトランジスタ４１２をオフ状態にする。
【０１２６】
ＮＭＯＳトランジスタ４１２は、ソース端子が電源ＧＮＤに接続され、ゲート端子がインバータ４１１の出力信号線に接続され、ドレイン端子がノードＮ２１に接続されている。ＮＭＯＳトランジスタ４１２は、定電流源４１３によるコンデンサ４１４への充電及び放電を制御する。
【０１２７】
定電流源４１３は、ノードＮ２１と電源ＶＣＣとの間に接続され、ノードＮ２１に電源ＶＣＣから所定の定電流を供給する。
コンデンサ４１４は、ノードＮ２１と電源ＧＮＤとの間に接続され、定電流源４１３からの所定の定電流による充電により、ノードＮ１１がＨ状態である期間をノードＮ２１の電圧に変換する。
また、ノードＮ２１は、オペアンプ４２に接続され、後段のピークホールド回路４０１、及び変動検出回路４０２は、波高値変動検出部４０と同様の波高値変動検出回路である。
【０１２８】
このように、パルス幅変動検出部４０ａは、ノードＮ１１がＨ状態になる期間（ノードＮ１１のパルス幅）を電圧値に変換するパルス幅電圧変換回路４１０を備え、このパルス幅電圧変換回路４１０の出力を後段のピークホールド回路４０１、及び変動検出回路４０２により構成される波高値変動検出回路の入力として利用する。また、パルス幅変動検出部４０ａは、オペアンプ４６の出力信号を、パルス幅を示す信号ＶＭとして出力する。なお、パルス幅変動検出部４０ａは、信号ＶＭとして、パルス幅に応じた電圧値の信号を出力する。
【０１２９】
次に、本実施形態における給電システム１００ａの動作について図面を参照して説明する。
本実施形態において、受電装置２の動作は、第１の実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
ここでは、図１７を参照してパルス幅変動検出部４０ａの動作について説明する。
【０１３０】
図１７は、受電装置２に給電可能な場合における給電コイル１１の電圧、及びパルス幅変動検出部４０ａの検出信号Ｃの一例を示す図である。
この図において、波形Ｗ５１〜波形Ｗ５３は、上から順に、（ａ）給電コイル１１の電圧（ノードＮ１の電圧）、（ｂ）パルス幅変換電圧（ノードＮ２１の電圧）、及び（ｃ）パルス幅変動検出部４０ａの検出信号Ｃの波形をそれぞれ示している。なお、各波形の縦軸は、（ａ）及び（ｂ）が電圧を示し、（ｃ）が論理状態を示している。また、横軸は、時間を示している。
【０１３１】
この図に示す例は、受電装置２に給電可能な場合であり、受電装置２の共振回路２０が共振状態と非共振状態とに切り替えられるため、波形Ｗ６１に示すように、給電コイル１１の電圧のピーク電圧が変動するとともにパルス幅が変動することになる。
例えば、波形Ｗ５１において、ピーク電圧の低い位置は、パルス幅が広くなるため、波形Ｗ５２において、ピーク電圧の低いパルスと後段のパルスとの間で、ピーク電圧の変動（ピーク電圧差ΔＶの変化）が生じる。その結果、パルス幅変動検出部４０ａは、波形Ｗ５３に示すように、パルス幅の変動によりポイントＰ２において、検出信号Ｃにパルス信号が出力しない。
【０１３２】
また、給電コイル１１に何もおかれていない、又は、金属異物がおかれている場合には、給電コイル１１の周期的な電圧波形において、パルス幅の変動が生じないため、パルス幅変動検出部４０ａは、上述の波形Ｗ５３のポイントＰ２のような検出信号Ｃにパルス信号が出力しない状態にはならず、連続して検出信号Ｃにパルス信号を出力する。
【０１３３】
図１８は、本実施形態における給電装置１ａの動作の一例を示すフローチャートである。
この図において、給電装置１ａの駆動制御部５０は、まず、駆動トランジスタ１３に駆動信号ＤＲＶを供給する（ステップＳ５０１）。具体的には、駆動制御部５０のタイミング生成部５２が信号Ａ及び信号ＢにＬ状態を出力し、間欠制御部５１が、駆動信号生成部３０から出力される駆動信号ＤＲＶを駆動トランジスタ１３のゲート端子に供給する。
【０１３４】
次に、駆動制御部５０は、波高値変動判定回路５１１の信号Ｄをリセット（初期化）する（ステップＳ５０２）。すなわち、タイミング生成部５２が信号Ａ及び信号ＢにＬ状態を出力することにより、波高値変動判定回路５１１のＤ−Ｆ／Ｆ７６の出力信号である信号Ｄがリセットされる。
【０１３５】
次に、給電装置１ａのパルス幅変動検出部４０ａが給電コイル１１の電圧のパルス幅の変動を検出する（ステップＳ５０３）。
次に、間欠制御部５１が、所定期間（第１の期間）に、パルス幅が変動しているか否かを判定する（ステップＳ５０４）。すなわち、タイミング生成部５２が、信号ＢをＨ状態にして検出期間に移行させ、間欠制御部５１の波高値変動判定回路５１１は、波高値変動検出部４０の検出信号Ｃに基づいて、パルス幅が変動しているか否かを判定する。
【０１３６】
間欠制御部５１は、パルス幅の変動がある場合（ステップＳ５０４：ＹＥＳ）に、駆動トランジスタ１３への駆動信号ＤＲＶの供給を継続する（ステップＳ５０５）。すなわち、タイミング生成部５２は、信号ＡをＨ状態にして、給電期間を開始し、間欠制御部５１は、駆動信号ＤＲＶを駆動トランジスタ１３のゲート端子に供給する。このステップＳ５０５の処理後に、給電期間を経過した後に、ステップＳ５０１に戻り、給電装置１ａは、上述した図８と同様に、給電コイル１１を連続駆動する。
【０１３７】
また、間欠制御部５１は、パルス幅の変動がない場合（ステップＳ５０４：ＮＯ）に、処理をステップＳ５０６に進める。
ステップＳ５０６において、間欠制御部５１は、パルス幅が所定の範囲外か否かを判定する。すなわち、間欠制御部５１は、パルス幅変動検出部４０ａから出力された信号ＶＭに基づいて、給電コイル１１のパルス幅が、所定の範囲（下限値から上限値の間）から外れているか否かを判定する。間欠制御部５１は、パルス幅が所定の範囲外である場合（ステップＳ５０６：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ５０８に進める。
【０１３８】
また、間欠制御部５１は、パルス幅が所定の範囲内である場合（ステップＳ５０６：ＮＯ）に、駆動トランジスタ１３への駆動信号ＤＲＶの供給を停止する（ステップＳ５０７）。すなわち、間欠制御部５１が、駆動信号ＤＲＶの供給を停止させる。すなわち、タイミング生成部５２は、信号ＡをＨ状態にして、給電期間を開始し、間欠制御部５１は、駆動信号ＤＲＶの供給を停止されて、給電コイル１１の駆動が停止される。このステップＳ５０７の処理後に、給電期間を経過した後に、ステップＳ５０１に戻り、給電装置１ａは、上述した図９と同様に、給電コイル１１を間欠駆動する。
【０１３９】
ステップＳ５０８において、間欠制御部５１は、給電コイル１１に金属異物があると判定する。すなわち、間欠制御部５１は、給電コイル１１に金属異物が置かれていると判定する。そして、間欠制御部５１は、駆動トランジスタ１３への駆動信号ＤＲＶの供給を停止する（ステップＳ５０９）。間欠制御部５１は、駆動信号ＤＲＶの供給を停止されて、給電コイル１１の駆動が停止される。ステップＳ５０９の処理後に、間欠制御部５１は、処理を終了する。すなわち、給電装置１ａは、受電装置２への給電を停止し、例えば、電源の再投入により、駆動信号ＤＲＶの供給（上述したステップＳ５０１からの処理）を再開する。
【０１４０】
以上説明したように、本実施形態による給電システム１００ａでは、周期的な波形の変動には、励起電圧におけるパルス幅の変動が含まれる。パルス幅変動検出部４０ａは、共振コンデンサ２２の電気的な接続状態の変更を、パルス幅の変動として検出する。そして、駆動制御部５０は、パルス幅変動検出部４０ａによってパルス幅の変動が検出されずに、パルス幅が所定の範囲から外れた場合に、給電コイル１１に異物が置かれていると判定する。
これにより、本実施形態における給電システム１００ａは、第１〜第３の実施形態と同様に、金属異物が置かれたことを正確に検出することができる。よって、本実施形態における給電システム１００ａは、第１〜第３の実施形態と同様に、金属異物による発熱を抑制することができる。
【０１４１】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の各実施形態において、給電システム１００（１００ａ）は、一例として、受電装置２の電池２６を充電するための電力を供給する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、給電システム１００（１００ａ）は、受電装置２又は受電装置２に接続される装置を動作させるための電力を供給してもよい。
また、上記の各実施形態において、異物の一例として金属異物として説明したが、導電性物質の異物であり、電磁結合した場合の発熱する物質の異物であれば、他の異物であってもよい。
【０１４２】
また、上記の各実施形態において、上記の各実施形態を単独で実施する場合について説明したが、各実施形態を組み合わせて実施してもよい。給電システム１００（１００ａ）は、例えば、周期的な波形の変動として、ピーク電圧とパルス幅とを組み合わせて検出してもよいし、ピーク電圧とパルス幅とを組み合わせて、給電コイル１１に金属異物が置かれたことを判定するようにしてもよい。このようにした場合、給電システム１００（１００ａ）は、給電コイル１１に金属異物が置かれたことを、さらに正確に判定することができる。
【０１４３】
また、上記の各実施形態において、給電コイル１１の励起電圧における周期的な波形の変動には、励起電圧のピーク電圧の変動と、励起電圧のパルス幅の変動とが含まれる場合について説明したが、例えば、励起電圧の波形の周波数の変動、励起電圧の波形の周期の変動などを含めてもよい。すなわち、変動検出部は、共振コンデンサ２２の電気的な接続状態の変更を、励起電圧の波形の周波数の変動、又は励起電圧の波形の周期の変動として検出し、駆動制御部５０は、変動検出部が検出した励起電圧の波形の周波数の変動、又は励起電圧の波形の周期の変動に基づいて、受電装置２に給電可能な状態であるか否かを判定してもよい。
【０１４４】
また、上記の各実施形態において、共振制御部６０が、電池２６の充電電流に応じて、共振状態を制御する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、共振制御部６０は、電池２６の充電電圧に応じて、共振状態を制御してもよい。
【０１４５】
また、給電システム１００（１００ａ）が備える各構成は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよい。また、給電システム１００（１００ａ）が備える各構成は、メモリ及びＣＰＵにより構成され、給電システム１００（１００ａ）が備える各構成を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【符号の説明】
【０１４６】
１、１ａ  給電装置
２  受電装置
１０、２０  共振回路
１１  給電コイル
１２、２２  共振コンデンサ
１３  駆動トランジスタ
１４  バッファ
２１  受電コイル
２３  共振制御トランジスタ
２４  整流ダイオード
２５  平滑コンデンサ
２６  電池
２７、４１Ａ、４１Ｂ、４５、４７Ａ、４７Ｂ、６２、６３  抵抗
３０  駆動信号生成部
４０  波高値変動検出部
４０ａ  パルス幅変動検出部
４２、４６、６１  オペアンプ
４３  ダイオード
４４、４１４  コンデンサ
４８、６４  コンパレータ
５０  駆動制御部
５１  間欠制御部
５２  タイミング生成部
６０  共振制御部
６５  基準電源
７０、４１１  インバータ
７１、７５  ＯＲ回路
７２  ＡＮＤ回路
７３  ＮＡＮＤ回路
７４、７６  Ｄ−Ｆ／Ｆ
１００、１００ａ  給電システム
４０１  ピークホールド回路
４０２  変動検出回路
４１０  パルス幅電圧変換回路
４１２  ＮＭＯＳトランジスタ
４１３  定電流源
５１１  波高値変動判定回路
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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