(57)【要約】【課題】受電側（２次側）である携帯機器等の金属筐体の影響を抑え、金属異物の検出精度を向上させる。【解決手段】２次側コイルと電磁的に結合する１次側コイル１５を含む回路の１次側Ｑ値と２次側コイルとの間の電力電送効率を測定し、電力伝送効率を１次側コイル１５のＱ値で補正し、得られた補正値に基づいて２次側コイルとの電磁結合している状態を検知する構成を採る。【選択図】図５
2012244732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次側コイルと電磁的に結合する１次側コイルを含む回路の１次側Ｑ値と前記２次側コイルとの間の電力電送効率を測定し、前記電力伝送効率を１次側コイルのＱ値で補正し、得られた補正値に基づいて前記２次側コイルとの電磁結合している状態を検知する検知部、を備える
電磁結合状態検知回路。
【請求項２】
前記２次側コイルと電磁結合している状態を検知することにより、前記２次側コイルの近傍における導体の存在の有無を判断する
請求項１に記載の電磁結合状態検知回路。
【請求項３】
前記Ｑ値とは、前記１次側コイルとコンデンサを含む共振回路のＱ値である
請求項２に記載の電磁結合状態検知回路。
【請求項４】
前記検知部は、
前記１次側コイルとコンデンサを含む共振回路の該１次側コイルと該コンデンサ間にかかる第１電圧と、前記１次側コイルの両端にかかる第２電圧を取得し、第１電圧と第２電圧の比から１次側Ｑ値を計算するＱ値演算部と、
前記１次側Ｑ値をＱ１、前記電力電送効率をηｍａｘとおいたとき、下記計算式    
2012244732.tif 000021
に従って補正値を算出する補正値演算部と、
前記補正値演算部で算出された補正値を、前記１次側コイルの近傍に導体が存在しないときに予め測定した補正値に基づいて設定した閾値と比較することにより、前記２次側コイルと電磁結合している状態を判断する判定部と、を備える
請求項３に記載の電磁結合状態検知回路。
【請求項５】
前記検知部は、
前記１次側コイルとコンデンサを含む直列共振回路の共振周波数でのインピーダンスの絶対値に対して√２倍となる帯域からＱ値を求める半値幅法を用いて１次側Ｑ値を計算するＱ値演算部と、
前記１次側Ｑ値をＱ１、前記電力電送効率をηｍａｘとおいたとき、下記計算式    
2012244732.tif 000022
に従って補正値を算出する補正値演算部と、
前記補正値演算部で算出された補正値を、前記１次側コイルの近傍に導体が存在しないときに予め測定した補正値に基づいて設定した閾値と比較することにより、前記２次側コイルと電磁結合している状態を判断する判定部と、を備える
請求項３に記載の電磁結合状態検知回路。
【請求項６】
前記１次側コイルとコンデンサを含む並列共振回路の共振周波数でのインピーダンスの絶対値に対して１／√２倍となる帯域からＱ値を求める半値幅法を用いて１次側Ｑ値を計算するＱ値演算部と、
前記１次側Ｑ値をＱ１、前記電力電送効率をηｍａｘとおいたとき、下記計算式    
2012244732.tif 000023
に従って補正値を算出する補正値演算部と、
前記補正値演算部で算出された補正値を、前記１次側コイルの近傍に導体が存在しないときに予め測定した補正値に基づいて設定した閾値と比較することにより、前記２次側コイルと電磁結合している状態を判断する判定部と、を備える
請求項３に記載の電磁結合状態検知回路。
【請求項７】
自動平衡ブリッジ回路及びベクトル比検出器を用いて前記共振回路のインピーダンスの実部成分及び虚部成分を求め、その比から１次側Ｑ値を計算するＱ値演算部と、
前記Ｑ値演算部により求めた１次側Ｑ値を、前記１次側コイルの近傍における導体存在しないときに予め測定した１次側Ｑ値に基づいて設定した閾値と比較することにより、前記２次側コイルと電磁結合している状態を判断する判定部と、を備える
請求項３に記載の電磁結合状態検知回路。
【請求項８】
前記電力伝送効率は、前記１次側コイルの誘起電圧と誘導電流の積である１次側電力と、前記２次側コイルの誘起電圧と誘導電流の積である２次側電力との比である
請求項４に記載の電磁結合状態検知回路。
【請求項９】
２次側コイルと電磁的に結合する１次側コイルと、
前記１次側コイルを含む回路の１次側Ｑ値と前記２次側コイルとの間の電力電送効率を測定し、前記電力伝送効率を１次側コイルのＱ値で補正し、得られた補正値に基づいて前記２次側コイルとの電磁結合している状態を検知する検知部、を備える
送電装置。
【請求項１０】
前記２次側コイルと電磁結合している状態を検知することにより、前記２次側コイルの近傍における導体の存在の有無を判断する
請求項９に記載の送電装置。
【請求項１１】
前記Ｑ値とは、前記１次側コイルとコンデンサを含む共振回路のＱ値である
請求項１０に記載の送電装置。
【請求項１２】
前記検知部は、
前記１次側コイルとコンデンサを含む共振回路の該１次側コイルと該コンデンサ間にかかる第１電圧と、前記１次側コイルの両端にかかる第２電圧を取得し、第１電圧と第２電圧の比から１次側Ｑ値を計算するＱ値演算部と、
前記１次側Ｑ値をＱ１、前記電力電送効率をηｍａｘとおいたとき、下記計算式    
2012244732.tif 000024
に従って補正値を算出する補正値演算部と、
前記補正値演算部で算出された補正値を、前記１次側コイルの近傍に導体が存在しないときに予め測定した補正値に基づいて設定した閾値と比較することにより、前記２次側コイルと電磁結合している状態を判断する判定部と、を備える
請求項１１に記載の送電装置。
【請求項１３】
前記検知部は、
前記１次側コイルとコンデンサを含む直列共振回路の共振周波数でのインピーダンスの絶対値に対して√２倍となる帯域からＱ値を求める半値幅法を用いて１次側Ｑ値を計算するＱ値演算部と、
前記１次側Ｑ値をＱ１、前記電力電送効率をηｍａｘとおいたとき、下記計算式
2012244732.tif 000025
に従って補正値を算出する補正値演算部と、
前記補正値演算部で算出された補正値を、前記１次側コイルの近傍に導体が存在しないときに予め測定した補正値に基づいて設定した閾値と比較することにより、前記２次側コイルと電磁結合している状態を判断する判定部と、を備える
請求項１１に記載の送電装置。
【請求項１４】
前記１次側コイルとコンデンサを含む並列共振回路の共振周波数でのインピーダンスの絶対値に対して１／√２倍となる帯域からＱ値を求める半値幅法を用いて１次側Ｑ値を計算するＱ値演算部と、
前記１次側Ｑ値をＱ１、前記電力電送効率をηｍａｘとおいたとき、下記計算式
2012244732.tif 000026
に従って補正値を算出する補正値演算部と、
前記補正値演算部で算出された補正値を、前記１次側コイルの近傍に導体が存在しないときに予め測定した補正値に基づいて設定した閾値と比較することにより、前記２次側コイルと電磁結合している状態を判断する判定部と、を備える
請求項１１に記載の送電装置。
【請求項１５】
自動平衡ブリッジ回路及びベクトル比検出器を用いて前記共振回路のインピーダンスの実部成分及び虚部成分を求め、その比から１次側Ｑ値を計算するＱ値演算部と、
前記Ｑ値演算部により求めた１次側Ｑ値を、前記１次側コイルの近傍における導体存在しないときに予め測定した１次側Ｑ値に基づいて設定した閾値と比較することにより、前記２次側コイルと電磁結合している状態を判断する判定部と、を備える
請求項１１に記載の送電装置。
【請求項１６】
前記電力伝送効率は、前記１次側コイルの誘起電圧と誘導電流の積である１次側電力と、前記２次側コイルの誘起電圧と誘導電流の積である２次側電力との比である
請求項１２に記載の送電装置。
【請求項１７】
電力を無線により送電する送電装置と、該送電装置からの電力を受電する受電装置を含んで構成され、
前記受電装置は、
前記送電装置の１次側コイルと電磁的に結合する２次側コイルと、
前記送電装置と通信する２次側通信部と、
を備え、
前記送電装置は、
前記受電装置の２次側コイルと電磁的に結合する１次側コイルと、
前記受電装置と通信する１次側通信部と、
前記１次側コイルを含む回路の１次側Ｑ値と、前記１次側通信部で受信した受電装置の情報に基づいて前記２次側コイルとの間の電力電送効率とを測定し、前記電力伝送効率を１次側コイルのＱ値で補正し、得られた補正値に基づいて前記２次側コイルとの電磁結合している状態を検知する検知部と、
を備える
非接触電力電送システム。
【請求項１８】
２次側コイルと電磁的に結合する１次側コイルを含む回路の１次側Ｑ値と前記２次側コイルとの間の電力電送効率を測定することと、
前記電力伝送効率を１次側コイルのＱ値で補正し、得られた補正値に基づいて前記２次側コイルとの電磁結合している状態を検知すること
を含む電磁結合状態検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、金属等の導体の存在を検知する電磁結合状態検知回路、送電装置、非接触電力伝送システム及び電磁結合状態検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ワイヤレスで、すなわち非接触で電力を供給する非接触電力伝送システムの開発が盛んに行われている。非接触電力伝送を実現する方式として注目を集めているのが磁界共鳴方式である。磁界共鳴方式は、送信側コイルと受信側コイルとの磁界結合を利用して電力伝送を行う。積極的に共振現象を利用することで、給電元と給電先とで共有する磁束が少なくてもよいという特徴を持つ。
【０００３】
既に広く知られている電磁誘導方式では、送電側と受電側の結合度が非常に高く、高効率での給電が可能である。しかし、結合係数を高く保つ必要があるため、送電側と受電側の距離を離した場合や位置ずれがある場合に送電側と受電側のコイル間の電力伝送効率（以下、「コイル間効率」という。）が大きく劣化してしまう。一方、磁界共鳴方式は結合係数が小さくてもＱ値が高ければコイル間効率が劣化しないという特徴を持っている。すなわち送電側コイルと受電側コイルの軸合わせが不要で、送電側と受電側の位置や距離の自由度が高いというメリットがある。Ｑ値は、送電側又は受電側のコイルを有する回路の、エネルギーの保持と損失の関係を表す（共振回路の共振の強さを示す）指標である。コイル間効率については、後に改めて説明する。
【０００４】
非接触電力伝送システムにおいてもっとも重要な要素の一つが、金属異物の発熱対策である。電磁誘導方式又は磁界共鳴方式に限らず非接触で給電を行う際、送電側と受電側の間に金属が存在する場合に渦電流が発生し、金属が発熱してしまう恐れがある。この発熱を抑えるために、金属異物を検知する数多くの手法が提案されている。例えば光センサあるいは温度センサを用いる手法が知られている。しかしながら、センサを用いた検知方法では、磁界共鳴方式のように給電範囲が広い場合にコストがかかる。また例えば温度センサであれば、温度センサの出力結果がその周囲の熱伝導率に依存するため、送信側及び受信側の機器にデザイン制約を加えることにもなる。
【０００５】
そこで、送電側と受電側の間に金属異物が入ったときのパラメータ（電流、電圧等）の変化を見て、金属異物の有無を判断する手法が提案されている。このような手法であれば、デザイン制約等を課す必要がなくコストを抑えることができる。例えば、特許文献１では送電側と受電側の通信の際の変調度合いによって金属異物を検出する方法、特許文献２では渦電流損によって金属異物を検出する方法（ＤＣ−ＤＣ効率による異物検知）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２０６２３１号公報
【特許文献２】特開２００１−２７５２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１，２により提案された手法では受電側の金属筺体の影響が加味されていない。一般的な携帯機器（モバイル機器）への充電を考えた場合、携帯機器に何らかの金属（金属筐体、金属部品等）が使われている可能性が高く、パラメータの変化が「金属筺体等の影響によるもの」か、あるいは「金属異物が混入したことによるもの」なのかの切り分けが困難である。特許文献２を例に挙げると、渦電流損が携帯機器の金属筺体で発生しているのか、それとも送電側と受電側との間に金属異物が混入して発生しているのかがわからない。
【０００８】
しかも、磁界共鳴方式のような配置の自由度が高い給電範囲を考えると、受電側の機器（携帯電話機等の携帯機器）が給電範囲にどのような置かれ方をしているかによって、受電側の機器の金属筺体による影響も変わってしまう。ここで、図１（ａ）〜図１（ｃ）を参照して、送電側コイル（１次側コイル）に対する携帯機器の位置と金属異物による影響との関係を説明する。
【０００９】
図１（ａ）は、例えば細い導線２を環状のコア３に巻き付けて構成した１次側コイル１（スパイラルコイル）に対し、携帯機器４をその環状の１次側コイル１の端（コア３に近い位置）に配置した例を示している。この場合、１次側コイル１と携帯機器４に内蔵の２次側コイルとの間のコイル間効率は、比較的大きい値が得られる。図１（ｂ）は、携帯機器４を１次側コイル１の端に配置した例であって送電側と受電側の間に金属異物５が存在する場合を示している。この場合、コイル間効率の値は中程度である。さらに図１（ｃ）は、携帯機器４を１次側コイル１の中央に配置した例を示しており、この場合、コイル間効率の値は中程度である。
【００１０】
図１の例では、１次側コイル１として磁性体を有したコア３に巻き付けられた構造のコイルの例を説明したが、コアを有していない構造のコイルであっても同様の測定結果となる。
【００１１】
このように、１次側コイルに対して携帯機器がある位置に配置されているときには、図１（ａ），（ｂ）のような金属異物の有無でコイル間効率の値に差が発生し、この差を利用して金属異物を検出することは可能である。しかしながら、例えば携帯機器の位置が例えば環状の１次側コイルの中央に近づくことで当該携帯機器の金属筺体の影響が大きくなり、携帯機器が１次側コイルの端にある場合と比較してコイル間効率が劣化してしまう可能性がある。この金属筺体の影響度合いが異物の影響度合いを上回ってしまうと、非接触電力伝送システムによる金属異物の検出は不可能である。一般的に送信側と受信側との間に混入する金属異物は、受信側の金属筺体よりも小さなものを想定しているため、金属筺体の影響込みでかつ配置に自由度の取れる非接触電力伝送システムを構築しようとする場合、金属異物の検出精度が問題になる。
【００１２】
本開示は、上記の状況を考慮してなされたものであり、非接触電力伝送システムにおいて、受電側（２次側）が有する金属筐体による影響を抑え、送電側と受電側との間に存在する金属異物の検出精度を向上させるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本開示の一側面は、２次側コイルと電磁的に結合する１次側コイルを含む回路の１次側Ｑ値と２次側コイルとの間の電力電送効率を測定し、電力伝送効率を１次側コイルのＱ値で補正し、得られた補正値に基づいて２次側コイルとの電磁結合している状態を検知する構成を採る。
【００１４】
本開示の一側面によれば、２次側に金属筺体がある場合でもその影響が補正される。
【発明の効果】
【００１５】
本開示によれば、受電側（２次側）の金属筺体等の影響を補正し、金属異物の検出精度を向上させることができる。また、１次側コイルの面内における２次側コイルの位置のばらつきの影響も低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、１次側コイルに対する、携帯機器の位置と金属異物による影響との関係を説明する図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、金属の位置を変えて１次側Ｑ値を測定したときの測定条件を説明する図である。
【図３】本開示の第１の実施形態例に係る、非接触電力伝送システムに用いられる送電装置の概要を示す説明図である。
【図４】図３に示した送電装置の電圧Ｖ１と電圧Ｖ２の波形図である。
【図５】本開示の第１の実施形態例に係る送電装置（１次側）の内部構成例を示すブロック図である。
【図６】本開示の第１の実施形態例に係る受電装置（２次側）の内部構成例を示すブロック図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、携帯機器の金属筐体の種類を変えて各パラメータを測定したときの測定条件を説明する図である。
【図８】本開示の第１の実施形態例に係る金属異物検出処理例を示すフローチャートである。
【図９】（ａ）,（ｂ）は、共振回路の他の例（並列共振回路）を示す回路図である。
【図１０】本開示の第２の実施形態例に係る、直列共振回路におけるインピーダンスの周波数特性を示すグラフである。
【図１１】本開示の第２の実施形態例に係る、並列共振回路におけるインピーダンスの周波数特性を示すグラフである。
【図１２】本開示の第３の実施形態例に係る、インピーダンスの実部成分と虚部成分の比からＱ値を計算するための回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本開示を実施するための形態の例について、添付図面を参照しながら説明する。説明は下記の順序で行う。なお、各図において共通の構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
１．第１の実施形態（検知部：１次側のＱ値とコイル間効率から金属異物を検知する例）
２．第２の実施形態（Ｑ値演算部：半値幅法によりＱ値を計算した例）
３．第３の実施形態（Ｑ値演算部：インピーダンスの実部成分と虚部成分の比からＱ値を計算した例）
４．その他（種々の変形例）
【００１８】
＜１．第１の実施形態＞
［導入説明］
本開示の第１の実施形態例（以下、「本例」ともいう）では、非接触電力伝送システムの送電装置及び受電装置を用いて、これらの装置の近くに存在する金属などの導体を検知するための構成及び方法を説明する。以下、金属などの導体を検知することを、「金属を検知する」ともいう。なお、本明細書でいう導体には、広義の導体すなわち半導体も含まれる。
【００１９】
はじめに磁界共鳴方式の非接触電力伝送システムにおける送電側（１次側）と受電側（２次側）のコイル間の電力伝送効率（コイル間効率）について説明する。
【００２０】
コイル間効率の理論最大値ηｍａｘは、式（１）で示されることが知られている。
【数１】
2012244732.tif 000003
ここで、Ｓ及びＱは以下の式で表される。
【数２】
2012244732.tif 000004
【数３】
2012244732.tif 000005
【００２１】
Ｑは非接触電力伝送システム全体のＱ値、Ｑ１は１次側のＱ値、Ｑ２は２次側のＱ値を示す。すなわち磁界共鳴方式において、コイル間効率ηｍａｘは、１次側コイルと２次側コイルの電磁結合の度合いである結合係数ｋと、それぞれ無負荷の共振回路のＱ値である１次側のＱ値（Ｑ１）と、２次側のＱ値（Ｑ２）から理論的に一意に求められる。ゆえに結合係数ｋが低くても送電側と受電側の双方のＱ値が高ければ、高効率での電力伝送が可能である。
【００２２】
電磁結合を利用する本例では、結合係数ｋが低くても、１次側及び２次側の直列共振回路のＱ値を高くして、１次側コイルと２次側コイルの配置の自由度を高めるようにしている。一例として、１次側コイルと２次側コイルの結合係数ｋを０．５以下、１次側コイル又は２次側コイルの少なくとも一方のＱ値を１００以上として設計している。後述する第２及び第３の実施形態でも同様である。ただし、本例は、この数値例に限られるものではないことは勿論である。
【００２３】
では、式（１）〜（３）より受信側の金属筺体の影響がどのパラメータに効くのかを確認する。
図１で示したような大きな１次側コイル１と小さな２次側コイルを仮定する。結合係数ｋは、これらの位置関係によって変化する可能性があるパラメータである。特開２００８−１３６３１１号公報、特表２００９−５０４１１５号公報等に、磁界共鳴方式において結合係数ｋを均一に保つ１次側の構成が提案されており、このような１次側の工夫により結合係数ｋに関しては均一にできる。そこで本開示では、結合係数ｋが均一に保たれていると想定し、以下ではＱ値について検討する。
【００２４】
２次側コイルのＱ値についてだが、２次側コイルは携帯機器等の金属筐体内に内蔵されているのであるから、携帯機器を大きな１次側コイルのどこにおいても２次側コイルと金属筺体の位置関係は、一定である。すなわち１次側コイルに大きな金属でも付いていない限り、金属異物が入ってきた場合以外は２次側コイルのＱ値は一定に保たれると考えられる。机等の影響に関しては、平面状の１次側コイルのうち該机等と対向している側に磁性体を貼る等の工夫により、容易に取り除くことが可能である。よって携帯機器の金属筺体の影響を大きく受けるのは、１次側のＱ値であることがわかる。
【００２５】
図２（ａ）〜（ｃ）に、金属の位置を変えて１次側のＱ値を測定したときの測定条件を示す。
１次側コイル１に、複数の細い銅線を縒りあわせた導線であるリッツ線（線径φ１．０ｍｍ）を巻いた１５０ｍｍ（縦）×１９０ｍｍ（横）のスパイラルコイルを用いた。また、２次側に、金属筐体に見立てた５０ｍｍ（縦）×６０ｍｍ（横）×０．０５ｍｍ（厚さ）の金属片６を用いた。金属片６には、アルミウムとステンレスの２種類を用いた。そして、（１）金属片６が１次側コイル１の中央にある場合（図２（ａ））、（２）中央から横方向にシフト（移動）した場所にある場合（図２（ｂ））、（３）１次側コイル１の端にある場合（図２（ｃ））の３か所で測定を行った。
【００２６】
金属の位置ごとの１次側のＱ値の測定結果を表１に示す。
【表１】
2012244732.tif 000006
【００２７】
この表１に示す測定結果より、金属片６の位置や金属の材質によっても１次側のＱ値の変化が大きいことが確認できる。前述の式（１）〜式（３）より、１次側のＱ値はコイル間効率（渦電流損）に大きく影響することから、コイル間効率の低下（渦電流損増大）は、小さな金属異物よりも金属筺体の影響度合いのばらつきが支配的であり、小さな金属異物の検出が難しいことがわかる。
【００２８】
そこで、ダイナミックに変化する１次側のＱ値を測定し、コイル間効率と１次側のＱ値を用いることによって、２次側の金属筺体の影響を加味した閾値を設定することを検討する。
【００２９】
［Ｑ値の測定原理］
１次側のＱ値の測定原理について、図３を参照して説明する。
図３は、本開示の第１の実施形態例に係る、非接触電力伝送システムに用いられる送電装置（１次側）の概要を示している。この図３に示した送電装置１０の回路は、１次側のＱ値の測定原理を表した最も基本的な回路構成（磁界結合の場合）の一例である。この回路を利用したＱ値測定は、測定器等でも用いられている手法であり、公知である。以下、送電装置１０の回路構成及びＱ値測定方法について簡単に説明する。
【００３０】
送電装置１０の１次側コイル１５の近くに例えば金属片があると、磁力線が金属を通過して金属に渦電流が発生する。これは１次側コイル１５からみると、金属と１次側コイル１５が電磁的に結合して、１次側コイル１５に実抵抗負荷がついたように見え、１次側のＱ値を変化させる。このＱ値を測定することで、１次側コイル１５の近くにある金属（電磁結合している状態）の検知につなげる。
【００３１】
本例の送電装置１０は、交流信号を発生させる交流電源１２及び抵抗素子１３を含む信号源１１と、コンデンサ１４と、１次側コイル１５（送電コイル）を備える。抵抗素子１３は、交流電源１２の内部抵抗（出力インピーダンス）を図示化したものである。信号源１１に対しコンデンサ１４と１次側コイル１５（コイルの一例）が直列共振回路（共振回路の一例）を形成するように接続されている。そして、測定したい周波数において共振するように、コンデンサ１４のキャパシタンスの値（Ｃ値）、及び１次側コイル１５のインダクタンスの値（Ｌ値）が調整されている。信号源１１とコンデンサ１４を含む送電部は、１次側コイル１５を通じて外部へ非接触で電力を伝送する。
【００３２】
直列共振回路を構成する１次側コイル１５とコンデンサ１４間の電圧をＶ１（共振回路に掛かる電圧の一例）、１次側コイル１５両端の電圧をＶ２とすると、直列共振回路のＱ値は、式（４）で表される。
【数４】
2012244732.tif 000007
ｒｓ：周波数ｆにおける実効抵抗値
【００３３】
電圧Ｖ１がＱ倍されて電圧Ｖ２が得られる。１次側コイル１５に金属片が近づくと実効抵抗値ｒｓが大きくなり、Ｑ値が下がる。このように金属片が１次側コイル１５に近づくと、測定されるＱ値（電磁結合している状態）が変化する。
【００３４】
一般に共振回路のＱ値はコンデンサのＱ値をＱｃ、コイルのＱ値をＱＬとすると、１／｛（１／Ｑｃ）＋（１／ＱＬ）｝の関係で表される。この測定に用いたコンデンサ１４のＱ値は１次側コイル１５のＱ値に対して十分高く設計されており、直列共振回路のＱ値への影響は無視できる。ただし、逆に１次側コイル１５のＱ値をコンデンサ１４のＱ値に対して十分に高くなるよう設計してもよいし、どちらも同程度のＱ値であってもよい。
【００３５】
確認のため交流電源１２で所定の周波数の正弦波を発生させたときの１次側コイル１５の両端電圧Ｖ２と、１次側コイル１５とコンデンサ１４間の電圧Ｖ１を測定したときのそれぞれの波形の一例を、図４に示す。
この例では、正弦波の電圧Ｖ２の振幅は８．６４Ｖ、電圧Ｖ１の振幅は４６．４ｍＶであるから、正弦波の電圧Ｖ２の振幅は電圧Ｖ１の振幅の約１８６倍となっており、直列共振回路のＱ値は１８６であると考えられる。
【００３６】
なお、送電装置１０の直列共振回路について説明したが、図示しない受信装置も同様に共振回路を備えている。また、図３は直列共振回路を備える送信側の基本の回路を示したものであるから、上記回路の機能を備えていれば詳細な構成は種々の形態が考えられる。
【００３７】
［電磁結合状態検知方法］
以下、本開示の第１の実施形態例に係る１次側Ｑ値を用いた結合状態検知方法を説明する。
前述の磁界共鳴方式におけるコイル間効率を算出する式（２）,（３）より
【数５】
2012244732.tif 000008
とおくと、
【数６】
2012244732.tif 000009
が得られる。
【００３８】
この式（６）のＳを式（１）に代入すると、Ｑ２を除いたηｍａｘ，Ｑ１，Ｘの三変数による等式が成立する。１次側Ｑ値（Ｑ１）とコイル間効率ηｍａｘの値がわかればＸの値が求まることとなる。１次側Ｑ値（Ｑ１）は前述の方法で測定することができ、またコイル間効率ηｍａｘの値は前述の特許文献２（段落００４１〜００４３等参照）に記載された手法（１次側の電流値・電圧値と２次側の電流値・電圧値をモニタする。）により測定することができる。
【００３９】
式（５）に示すように、Ｘの値はコイル間効率ηｍａｘの値より１次側のＱ値のばらつきが省かれた式であるから、Ｘの値を用いて金属異物の検出を行うことにより、金属筺体に起因する１次側Ｑ値のばらつきの影響を低減できる。式（６）を式（１）に代入し、Ｘについて解くと
【数７】
2012244732.tif 000010
となり、測定した二変数（Ｑ１，ηｍａｘ）によってＸの値をリアルタイムで求めることが可能である。
【００４０】
［送電装置の構成例］
次に、本開示の第１の実施形態例に係る送電装置（１次側）の具体例を説明する。
図５は、１次側Ｑ値を測定する機能を盛り込んだ送電装置（１次側）のより詳細な内部構成例を示すブロック図である。送電装置１０は、前述した電磁結合状態検知方法により金属等の導体を検知する検知回路を備えており、電磁結合状態検知装置の一例である。この送電装置１０は、後述する受電装置との組み合わせにより非接触電力伝送システムを構成する。
【００４１】
送電装置１０は、送電制御部２１と、送電ドライバ２２と、直列共振回路を形成するコンデンサ１４及び１次側コイル１５と、分圧用の抵抗素子２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂと、増幅部２５，２７と、整流部２６，２８と、アナログ−デジタル変換器（以下、「ＡＤＣ」という。）２９を備える。さらに、検知部３０と通信部３６を備える。この検知部３０と通信部３６は、従来技術に対して新規な部分である。
【００４２】
本例の送電装置１０では、コンデンサ１４の一端に抵抗素子２３ａと抵抗素子２３ｂの直列回路を接続し、他端に抵抗素子２４ａと抵抗素子２４ｂの直列回路を接続する。そして、抵抗素子２３ａと抵抗素子２３ｂにより適当な電圧に分圧された信号（電圧Ｖ１に相当）を、増幅部２５及び整流部２６を介してＡＤＣ２９へ供給する。同様に、抵抗素子２４ａと抵抗素子２４ｂにより適当な電圧に分圧された信号（電圧Ｖ２に相当）を、増幅部２７及び整流部２８を介してＡＤＣ２９へ入力する。ＡＤＣ２９は、整流部２６及び整流部２８で整流されたアナログの直流信号をデジタルの直流信号に変換して検知部３０へ出力する。
【００４３】
検知部３０は、制御部の一例であり、その全体又は一部は例えばＭＰＵ（Micro-Processing Unit）から構成され、送電装置１０全体の制御を行う。検知部３０は、Ｑ値演算部３１と、電流・電圧検出部３２と、Ｘ値演算部３３と、判定部３４としての機能と、メモリ３５を備え、送電制御部２１へ制御信号を出力し、交流電圧の発生を制御する。
【００４４】
Ｑ値演算部３１は、ＡＤＣ２９から出力される１次側コイル１５の両端電圧Ｖ２に対応する信号の振幅を、１次側コイル１５とコンデンサ１４間の電圧Ｖ１に対応する信号の振幅で除算して１次側Ｑ値（＝Ｖ２／Ｖ１）を計算し、計算結果をＸ値演算部３３へ出力する。またＱ値演算部３１は、その計算結果を送電制御部２１へ出力する。このように、各信号の振幅を除算することにより１次側Ｑ値をリアルタイムに測定する。
【００４５】
電流・電圧検出部３２は、１次側コイル１５に発生する誘起電圧（１次側電圧）及び誘導電流（１次側電流）を検出し、検出結果をＸ値演算部３３へ出力する。また、電流・電圧検出部３２は、通信部３６が受電装置の２次側コイルに発生する誘起電圧（２次側電圧）及び誘導電流（２次側電流）の情報を受電装置から受信し、その情報をＸ値演算部３３へ出力する。
【００４６】
Ｘ値演算部３３は、補正値演算部の一例であり、電流・電圧検出部３２から入力される１次側電圧及び１次側電流の積から１次側電力を計算し、通信部３６で受信した２次側電圧及び２次側電流の積から２次側電力を計算する。そして、１次側電力と２次側電力の比をコイル間効率ηｍａｘとして算出する。Ｘ値演算部３３は、Ｑ値演算部３１から入力される１次側Ｑ値（Ｑ１）及びコイル間効率ηｍａｘの値を用い、式（７）に沿ってＸ値を計算し、判定部３４へ出力する。なお、コイル間効率ηｍａｘの演算を、電流・電圧検出部３２で行うようにしてもよい。
【００４７】
判定部３４は、Ｘ値演算部３３から入力されるＸ値を、不揮発性のメモリ３５に保存されている閾値と比較して、比較の結果に基づいて金属等の導体が近くにあるか否かを判定する。例えば、判定部３４は、測定したＸ値を、閾値（例えば金属異物がないときの９０％）と比較し、当該Ｘ値が９０％より小さい場合には２次側コイルとの間に金属異物があると判定してもよい。１次側コイル１５の近傍に何もない又は２次側コイルに何も置かれていない状態での１次側Ｑ値やＸ値の閾値を予め測定して、メモリ３５に保存しておく。
【００４８】
通信部３６は、１次側通信部の一例であり、後述する受電装置の通信部との間で通信を行う。例えば受電装置の２次側コイルに発生する誘起電圧（２次側電圧）及び誘導電流（２次側電流）の情報を受信したり、検知回路２０の制御に従い受電装置に対してＱ値を測定中であることを通知したりする。通信規格としては、例えばＩＥＥＥ８０２．１１規格の無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等を使用することができる。なお、１次側コイル１５と受電装置の２次側コイルを介して情報を伝送する構成としてもよい。
【００４９】
［受電装置の構成例］
次に、本開示の第１の実施形態例に係る受電装置（２次側）の具体例を説明する。
図６は、携帯機器に適用される受電装置（２次側）の内部構成例を示すブロック図である。受電装置４０は、並列共振回路を形成する２次側コイル４１及びコンデンサ４２と、整流部４３と、給電部４４と、給電制御部４５と、負荷変調部４６と、電流・電圧検出部４７と、通信部４８を備える。本例の受電装置４０の回路構成は、周知の構成であるので、以下では簡単に説明する。
【００５０】
受電装置４０では、給電部４４に対し、２次側コイル４１及びコンデンサ４２よりなる並列共振回路が、整流部４３を介して接続されている。測定したい周波数において共振するように、コンデンサ４２のキャパシタンスの値（Ｃ値）、及び２次側コイル４１のインダクタンスの値（Ｌ値）が調整されている。コンデンサ４２及び整流部４３で構成される受電部は、２次側コイル４１を通じて外部から非接触で電力を受電する。２次側コイル４１の交流の誘起電圧は、整流部４３により直流電圧に変換されて給電部４４へ供給される。
【００５１】
給電部４４は、整流部４３での変換で得られた直流電圧の電圧レベルを調整して電源電圧を生成し、負荷５０又は各ブロックへ電力を供給する。負荷５０は、例えばコンデンサ（二次電池）あるいは電気信号を処理する電子回路などである。
【００５２】
給電制御部４５は、給電部４４での電源電圧の生成や負荷５０等への電力の供給を制御する。また、給電制御部４５は、負荷変調部４６の動作を制御する。
【００５３】
負荷変調部４６は、給電制御部４５の制御に従い負荷変調処理を行う。送電装置１０（１次側）がＱ値を計測する際に、受電装置４０（２次側）の負荷が変化する条件下では１次側Ｑ値が変化し、誤差となってしまう。そのため２次側の負荷が一定の条件下において、１次側の負荷を計測するのが望ましい。
【００５４】
そこで、直列接続した抵抗素子４６Ｒとスイッチング素子４６Ｔで構成した負荷変調部４６を、給電部４４の前段に並列に接続する。そして、送電装置１０がＱ値測定中である場合は、給電制御部４５が、通信部４８を介して送電装置１０が測定中であるという通知を受信し、スイッチング素子をオンする。抵抗素子４６Ｒの抵抗値を負荷５０の抵抗値と比較して十分に大きいものとすることにより、負荷５０の影響を抑えられる。このように、給電部４４前段の負荷変調部４６を制御することによって、１次側Ｑ値を測定する際に２次側の負荷抵抗値を一定にすることが可能となる。これにより１次側Ｑ値の測定精度を向上させることができる。なお、スイッチング素子４６Ｔには、一例としてパワーＭＯＳトランジスタ等のトランジスタを用いることができる。
【００５５】
電流・電圧検出部４７は、２次側コイル４１に発生する誘起電圧（２次側電圧）及び誘導電流（２次側電流）を検出し、検出結果を通信部４８へ出力する。
【００５６】
通信部４８は、２次側通信部の一例であり、送電装置１０の通信部３６との間で通信を行う。例えば受電装置４０の２次側コイル４１に発生する誘起電圧（２次側電圧）及び誘導電流（２次側電流）の情報を送電装置１０へ送信したり、送電装置１０からＱ値を測定中であるという通知を受信したりする。通信規格は、送電装置１０の通信部３６と同様のものが適用される。
【００５７】
なお、本例では、送電装置１０は送電機能のみ、また受電装置４０は受電機能のみを有する構成として説明したが、これに限られない。例えば送電装置１０が受電機能を有し、１次側コイル１５を通じて外部から電力を受電できるようにしてもよいし、逆に受電装置４０が送電機能を有し、２次側コイル４１を通じて外部へ電力を送電できるようにしてもよい。
【００５８】
［金属筐体に起因する１次側Ｑ値バラツキの補正効果］
本開示の第１の実施形態例に係る結合状態検知方法による、金属筐体に起因する１次側Ｑ値バラツキの補正効果を説明する。
図７（ａ）〜（ｃ）は、携帯機器の金属筐体の金属種類を変えて各パラメータを測定したときの測定条件を示している。状況（１）は、主として２次側（携帯機器４Ａ）の持つアルミニウムが１次側に対向していると仮定した場合である（図７（ａ））。また状況（２）は、（１）において小さな金属異物５が混入した場合を仮定した場合である（（図７（ｂ））。この（２）では、大きな金属筺体が１次側より見えているため、小さな金属異物５が混入しても１次側Ｑ値はほとんど変化しない。一方、２次側Ｑ値と結合係数ｋは金属筐体の影響を受けて劣化する。さらに状況（３）は、主として２次側（携帯機器４Ｂ）の持つステンレスが１次側に対向していると仮定した場合（図７（ｃ））である。
【００５９】
上記状況（１）〜（３）で各パラメータを測定したときの測定結果を、表２に示す。
【表２】
2012244732.tif 000011
【００６０】
表２の（３）より、１次側コイル１５にステンレスの金属筐体を持つ携帯機器４Ａが近づくことにより、１次側Ｑ値は大きく劣化することがわかる。既述の表１では金属サイズは５０ｍｍ（縦）×６０ｍｍ（横）であったが、携帯機器の金属筺体はもう少し大きな可能性があるため劣化すると判断し、１次側のＱ値を４０と仮定した。状況（３）での２次側のＱ値と結合係数ｋは、状況（１）のものとほぼ同等とした。これらの条件によりコイル間効率とＸ値を算出した結果を表２に示している。
【００６１】
表２のコイル間効率に着目すると、金属異物の影響よりもむしろ金属筺体の影響が大きく、金属異物が混入されている（２）のコイル間効率（６７．２０２５７０３２）よりも、（３）のコイル間効率（５７．５８０７０１１８）の方が落ちてしまっている。これでは閾値を設定しても金属異物を高い精度で検出することは困難である。一方、Ｘ値を見てみると、金属異物が混入されている（２）がもっとも低い値（０．３８３４０６）になっているのがわかる。このようにＸ値を用いて電磁結合状態を判定する際に金属筺体の影響を差し引くことによって、金属異物の検出精度を向上させることができる。なお、携帯機器に金属筺体がある場合のＸ値と、金属筺体がない場合のＸ値では、もっと顕著な差が生まれる。
【００６２】
［金属異物検出処理］
次に、図８のフローチャートを参照して、本開示の第１の実施形態例に係る金属異物検出処理例を説明する。
まず、送電装置１０の検知部３０（図５参照）は、交流電源が発生させる正弦波の周波数を掃引し、最大となる１次側のＱ値を探す必要がある。すなわち、送電装置１０から出力する正弦波の周波数を連続的に変化させて、最大となる１次側のＱ値を走査する。例えば送電ドライバ２２（図５参照）で任意のＡＨｚの正弦波を生成して出力し（ステップＳ１）、Ｑ値演算部３１は送電装置１０の電圧Ｖ１と電圧Ｖ２から１次側Ｑ値を測定する（ステップＳ２）。
【００６３】
ここで、検知部３０は、測定した１次側Ｑ値が検知部３０の備えるレジスタ（一時記憶部の一例）（図示略）に記憶されている値（以下、「レジスタ値」という。）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３）。この値を図示しないワークメモリ又はメモリ３５に記憶させておくようにしてもよい。
【００６４】
ステップＳ３の判定処理において、１次側Ｑ値がレジスタ値よりも大きい場合、検知部３０は、レジスタ値を更新し（ステップＳ４）、次に正弦波の周波数をＡＨｚからＢＨｚだけ増加させる（ステップＳ５）。そして、送電ドライバ２２で（Ａ＋Ｂ）Ｈｚの正弦波を生成して出力し、ステップＳ２の１次側Ｑ値を測定する。そしてステップＳ３に移行する。
【００６５】
一方、ステップＳ３の判定処理において、１次側Ｑ値がレジスタ値よりも小さい場合、検知部３０は、１次側Ｑ値を確定する（ステップＳ６）。
【００６６】
ここで、検知部３０は、確定した１次側Ｑ値が異常値であるか否かを判定する（ステップＳ７）。確定した１次側Ｑ値が異常値（閾値の範囲外）を示した場合、送電装置１０の動作を強制終了させる（ステップＳ８）。なお、このステップＳ７，Ｓ８の処理は省略することもできる。
【００６７】
ステップＳ７の判定処理において、確定した１次側Ｑ値が正常値（閾値の範囲内）である場合、検知部３０は送電装置１０から受電装置４０への電力の伝送を開始するとともに、Ｘ値演算部３３はＤＣ−ＤＣ効率すなわちコイル間効率を算出する（ステップＳ９）。
【００６８】
Ｘ値演算部３３は、コイル間効率と１次側Ｑ値より式（７）を利用してＸ値（式（７）参照）を算出する（ステップＳ１０）。
【００６９】
ここで、判定部３４は、算出したＸ値が予めメモリ３５に記憶させた閾値Ｚ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。Ｘ値が閾値Ｚ以下である場合には金属異物ありと判断し、電力の伝送を強制終了させる（ステップＳ１２）。
【００７０】
一方、Ｘ値が閾値Ｚより大きい場合、判定部３４は、金属異物なしと判断し電力の伝送を続ける。この一連の処理をある間隔で行うことによって、金属筺体の影響によらず金属異物を検出することが可能になる。つまり、判定部３４は、所定時間経過したか否かを判定し（ステップＳ１３）、所定時間経過した場合はステップＳ１へ移行し、ステップＳ１〜ステップ１３の一連の処理を繰り返す。
【００７１】
［第１の実施形態の効果］
第１の実施形態によれば、送電装置１０（１次側）のＱ値と非接触電力伝送システムのコイル間効率（電力電送効率）を測定し、コイル間効率を１次側コイルのＱ値で補正する。そして、得られた補正値（Ｘ値）が障害物のないときの閾値から変化したことを検出し、非接触電力伝送システム付近に金属異物が存在することを検知する。それゆえ、２次側（携帯機器等）の金属筺体の影響が補正され、金属異物の検出精度を向上させることが可能となる。
また平面状の１次側コイルに対して２次側コイルを任意の場所においたとき、１次側コイルの面内における２次側コイルの位置のばらつきの影響も低減することが可能となる。
したがって、ユーザの安全性及び使い勝手の向上につながる。
【００７２】
なお、本実施形態では、送電装置１０が直列共振回路を備える例を説明したが、共振回路としてその他の共振回路を用いてもよい。図９（ａ）,（ｂ）にそれぞれ例を示す。図９（ａ）の例では、コンデンサ１４Ｂと１次側コイル１５の並列共振回路に対し、コンデンサ１４Ａを直列に接続して共振回路を構成している。また、図９（ｂ）の例では、コンデンサ１４Ａと１次側コイル１５の直列共振回路に対し、コンデンサ１４Ｂを並列に接続して共振回路を構成している。検知部３０は、図９（ａ）,（ｂ）に示す共振回路に得られる、１次側コイル１５及びコンデンサ１４Ａ間の電圧Ｖ１と、１次側コイル１５両端の電圧Ｖ２を利用して、１次側Ｑ値を計算する。以上、説明した直列共振回路及びその他の共振回路は、一例であり、共振回路の構成をこれらの例に限定するものではない。受電装置４０においても送電装置１０と同様に、種々の共振回路を適用できる。
【００７３】
＜２．第２の実施形態＞
第１の実施形態例では、検知部３０のＱ値演算部３１は、直列共振回路の１次側コイルとコンデンサ間の電圧Ｖ１、送電コイル両端の電圧Ｖ２からＱ値を求めているが、第２の実施形態例では、半値幅法によりＱ値を求める。
【００７４】
半値幅法では、直列共振回路を構成した場合において、図１０のグラフに示すように共振周波数ｆ０でのインピーダンス（Ｚpeak）の絶対値に対して√２倍のインピーダンスとなる帯域（周波数ｆ１〜ｆ２）より、式（８）で求められる。
【数８】
2012244732.tif 000012
【００７５】
また、並列共振回路を構成した場合では、図１１のグラフに示すように共振周波数ｆ０でのインピーダンス（Ｚpeak）の絶対値に対して１／√２倍のインピーダンスとなる帯域（周波数ｆ１〜ｆ２）より、式（８）で求められる。
【００７６】
＜３．第３の実施形態＞
第３の実施形態例は、第１及び第２の実施形態例と異なり、検知部３０のＱ値演算部３１が、共振回路のインピーダンスの実部成分と虚部成分の比からＱ値を計算する例である。本例では、自動平衡ブリッジ回路及びベクトル比検出器を用いてインピーダンスの実部成分と虚部成分を求める。
【００７７】
図１２は、第３の実施形態例に係る、インピーダンスの実部成分と虚部成分の比からＱ値を計算するための自動平衡ブリッジの回路図である。
図１２に示す自動平衡ブリッジ回路６０は一般によく知られた反転増幅回路と同様の構成である。反転増幅器６３の反転入力端子（−）にコイル６２を接続し、非反転入力端子（＋）をグラウンドに接続する。そして帰還抵抗素子６４によって反転増幅器６３の出力端子より反転入力端子（−）に負帰還をかける。また、コイル６２に交流信号を入力する交流電源６１の出力（電圧Ｖ１）と、反転増幅器６３の出力（電圧Ｖ２）をベクトル比検出器６５に入力する。コイル６２は、図５の１次側コイル１５又は図６の２次側コイル４１に対応する。
【００７８】
この自動平衡ブリッジ回路６０は、負帰還の作用によって常に反転入力端子（−）の電圧がゼロになるように動作する。また、交流電源６１にからコイル６２に流れた電流は、反転増幅器６３の入力インピーダンスが大きいことから、ほぼ全てが帰還抵抗素子６４に流れ込む。その結果、コイル６２にかかる電圧は交流電源６１の電圧Ｖ１と同じになると共に、反転増幅器６３の出力電圧はコイル６２を流れる電流Ｉと帰還抵抗値Ｒｓの積になる。この帰還抵抗値Ｒｓは、既知のリファレンス抵抗値である。したがって、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２を検出してその比をとればインピーダンスが求まる。ベクトル比検出器６５は、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２を複素数として求めるため、交流電源６１の位相情報（一点鎖線）を利用する。
【００７９】
本例では、このような自動平衡ブリッジ回路６０及びベクトル比検出器６５などを用いて共振回路のインピーダンスＺＬの実部成分ＲＬ、虚部成分ＸＬを求め、その比からＱ値を求める。下記の式（９）及び式（１０）は、Ｑ値を求める過程を表した計算式である。
【数９】
2012244732.tif 000013
【数１０】
2012244732.tif 000014
【００８０】
＜４．その他＞
なお、上述した本開示の第１〜第３の実施形態例では、共振周波数でのＱ値を測定しているが、多少検知感度が落ちることを許容すれば、Ｑ値を測定する周波数は共振周波数と必ずしも一致している必要はなく、共振周波数からずれた周波数で測定したＱ値を用いてもよい。
【００８１】
また、本開示を電磁誘導方式に適用する場合には１次側及び／又は２次側のＱ値を上げておくとよい。これにより、コイル間効率の変化、すなわちＸ値の変化を検出しやすくなる。
【００８２】
また、本開示に係る１次側コイル及び２次側コイルとしてコアを有していないコイルの例を説明したが、磁性体を有したコアに巻きつけられた構造のコイルを採用してもよい。
【００８３】
さらにまた、本開示の第１〜第３の実施形態例では、２次側の携帯機器に携帯電話機を適用した例を説明したが、この例に限定されることなく、携帯音楽プレーヤ、デジタルスチルカメラ等、電力を必要とする種々の携帯機器に適用できる。
【００８４】
なお、本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）２次側コイルと電磁的に結合する１次側コイルを含む回路の１次側Ｑ値と前記２次側コイルとの間の電力電送効率を測定し、前記電力伝送効率を１次側コイルのＱ値で補正し、得られた補正値に基づいて前記２次側コイルとの電磁結合している状態を検知する検知部、を備える
電磁結合状態検知回路。
（２）前記２次側コイルと電磁結合している状態を検知することにより、前記２次側コイルの近傍における導体の存在の有無を判断する
前記（１）に記載の電磁結合状態検知回路。
（３）前記Ｑ値とは、前記１次側コイルとコンデンサを含む共振回路のＱ値である
前記（２）に記載の電磁結合状態検知回路。
（４）前記検知部は、
前記１次側コイルとコンデンサを含む共振回路の該１次側コイルと該コンデンサ間にかかる第１電圧と、前記１次側コイルの両端にかかる第２電圧を取得し、第１電圧と第２電圧の比から１次側Ｑ値を計算するＱ値演算部と、
前記１次側Ｑ値をＱ１、前記電力電送効率をηｍａｘとおいたとき、下記計算式
2012244732.tif 000015
に従って補正値を算出する補正値演算部と、
前記補正値演算部で算出された補正値を、前記１次側コイルの近傍に導体が存在しないときに予め測定した補正値に基づいて設定した閾値と比較することにより、前記２次側コイルと電磁結合している状態を判断する判定部と、を備える
前記（３）に記載の電磁結合状態検知回路。
（５）前記検知部は、
前記１次側コイルとコンデンサを含む直列共振回路の共振周波数でのインピーダンスの絶対値に対して√２倍となる帯域からＱ値を求める半値幅法を用いて１次側Ｑ値を計算するＱ値演算部と、
前記１次側Ｑ値をＱ１、前記電力電送効率をηｍａｘとおいたとき、下記計算式    
2012244732.tif 000016
に従って補正値を算出する補正値演算部と、
前記補正値演算部で算出された補正値を、前記１次側コイルの近傍に導体が存在しないときに予め測定した補正値に基づいて設定した閾値と比較することにより、前記２次側コイルと電磁結合している状態を判断する判定部と、を備える
前記（３）に記載の電磁結合状態検知回路。
（６）前記１次側コイルとコンデンサを含む並列共振回路の共振周波数でのインピーダンスの絶対値に対して１／√２倍となる帯域からＱ値を求める半値幅法を用いて１次側Ｑ値を計算するＱ値演算部と、
前記１次側Ｑ値をＱ１、前記電力電送効率をηｍａｘとおいたとき、下記計算式    
2012244732.tif 000017
に従って補正値を算出する補正値演算部と、
前記補正値演算部で算出された補正値を、前記１次側コイルの近傍に導体が存在しないときに予め測定した補正値に基づいて設定した閾値と比較することにより、前記２次側コイルと電磁結合している状態を判断する判定部と、を備える
前記（３）に記載の電磁結合状態検知回路。
（７）自動平衡ブリッジ回路及びベクトル比検出器を用いて前記共振回路のインピーダンスの実部成分及び虚部成分を求め、その比から１次側Ｑ値を計算するＱ値演算部と、
前記Ｑ値演算部により求めた１次側Ｑ値を、前記１次側コイルの近傍における導体存在しないときに予め測定した１次側Ｑ値に基づいて設定した閾値と比較することにより、前記２次側コイルと電磁結合している状態を判断する判定部と、を備える
前記（３）に記載の電磁結合状態検知回路。
（８）前記電力伝送効率は、前記１次側コイルの誘起電圧と誘導電流の積である１次側電力と、前記２次側コイルの誘起電圧と誘導電流の積である２次側電力との比である
前記（４）に記載の電磁結合状態検知回路。
（９）２次側コイルと電磁的に結合する１次側コイルと、
前記１次側コイルを含む回路の１次側Ｑ値と前記２次側コイルとの間の電力電送効率を測定し、前記電力伝送効率を１次側コイルのＱ値で補正し、得られた補正値に基づいて前記２次側コイルとの電磁結合している状態を検知する検知部、を備える
送電装置。
（１０）前記２次側コイルと電磁結合している状態を検知することにより、前記２次側コイルの近傍における導体の存在の有無を判断する
前記（９）に記載の送電装置。
（１１）前記Ｑ値とは、前記１次側コイルとコンデンサを含む共振回路のＱ値である
前記（１０）に記載の送電装置。
（１２）前記検知部は、
前記１次側コイルとコンデンサを含む共振回路の該１次側コイルと該コンデンサ間にかかる第１電圧と、前記１次側コイルの両端にかかる第２電圧を取得し、第１電圧と第２電圧の比から１次側Ｑ値を計算するＱ値演算部と、
前記１次側Ｑ値をＱ１、前記電力電送効率をηｍａｘとおいたとき、下記計算式    
2012244732.tif 000018
に従って補正値を算出する補正値演算部と、
前記補正値演算部で算出された補正値を、前記１次側コイルの近傍に導体が存在しないときに予め測定した補正値に基づいて設定した閾値と比較することにより、前記２次側コイルと電磁結合している状態を判断する判定部と、を備える
前記（１１）に記載の送電装置。
（１３）前記検知部は、
前記１次側コイルとコンデンサを含む直列共振回路の共振周波数でのインピーダンスの絶対値に対して√２倍となる帯域からＱ値を求める半値幅法を用いて１次側Ｑ値を計算するＱ値演算部と、
前記１次側Ｑ値をＱ１、前記電力電送効率をηｍａｘとおいたとき、下記計算式    
2012244732.tif 000019
に従って補正値を算出する補正値演算部と、
前記補正値演算部で算出された補正値を、前記１次側コイルの近傍に導体が存在しないときに予め測定した補正値に基づいて設定した閾値と比較することにより、前記２次側コイルと電磁結合している状態を判断する判定部と、を備える
前記（１１）に記載の送電装置。
（１４）前記１次側コイルとコンデンサを含む並列共振回路の共振周波数でのインピーダンスの絶対値に対して１／√２倍となる帯域からＱ値を求める半値幅法を用いて１次側Ｑ値を計算するＱ値演算部と、
前記１次側Ｑ値をＱ１、前記電力電送効率をηｍａｘとおいたとき、下記計算式    
2012244732.tif 000020
に従って補正値を算出する補正値演算部と、
前記補正値演算部で算出された補正値を、前記１次側コイルの近傍に導体が存在しないときに予め測定した補正値に基づいて設定した閾値と比較することにより、前記２次側コイルと電磁結合している状態を判断する判定部と、を備える
前記（１１）に記載の送電装置。
（１５）自動平衡ブリッジ回路及びベクトル比検出器を用いて前記共振回路のインピーダンスの実部成分及び虚部成分を求め、その比から１次側Ｑ値を計算するＱ値演算部と、
前記Ｑ値演算部により求めた１次側Ｑ値を、前記１次側コイルの近傍における導体存在しないときに予め測定した１次側Ｑ値に基づいて設定した閾値と比較することにより、前記２次側コイルと電磁結合している状態を判断する判定部と、を備える
前記（１１）に記載の送電装置。
（１６）前記電力伝送効率は、前記１次側コイルの誘起電圧と誘導電流の積である１次側電力と、前記２次側コイルの誘起電圧と誘導電流の積である２次側電力との比である
前記（１２）に記載の送電装置。
（１７）電力を無線により送電する送電装置と、該送電装置からの電力を受電する受電装置を含んで構成され、
前記受電装置は、
前記送電装置の１次側コイルと電磁的に結合する２次側コイルと、
前記送電装置と通信する２次側通信部と、
を備え、
前記送電装置は、
前記受電装置の２次側コイルと電磁的に結合する１次側コイルと、
前記受電装置と通信する１次側通信部と、
前記１次側コイルを含む回路の１次側Ｑ値と、前記１次側通信部で受信した受電装置の情報に基づいて前記２次側コイルとの間の電力電送効率とを測定し、前記電力伝送効率を１次側コイルのＱ値で補正し、得られた補正値に基づいて前記２次側コイルとの電磁結合している状態を検知する検知部と、
を備える
非接触電力電送システム。
（１８）２次側コイルと電磁的に結合する１次側コイルを含む回路の１次側Ｑ値と前記２次側コイルとの間の電力電送効率を測定することと、
前記電力伝送効率を１次側コイルのＱ値で補正し、得られた補正値に基づいて前記２次側コイルとの電磁結合している状態を検知すること
を含む電磁結合状態検知方法。
【００８５】
さらに、上述した一実施形態例における一連の処理は、ハードウェアにより実行することができるが、ソフトウェアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ（ＭＰＵ等）、または、各種の機能を実行するためのプログラムをインストールしたコンピュータにより、実行可能である。
【００８６】
また、本明細書において、時系列的な処理を記述する処理ステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）をも含むものである。
【００８７】
以上、本開示は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨を逸脱しない限りにおいて、その他種々の変形例、応用例を取り得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００８８】
１…１次側コイル、４，４Ａ，４Ｂ…携帯機器、５…金属異物、６…金属片、１０…送電装置、１１…信号源、１２…交流電源、１３…抵抗素子、１４…コンデンサ、１５…１次側コイル、２１…送電制御部、２２…送電ドライバ、３０…検知部、３１…Ｑ値演算部、３２…電流・電圧検出部、３３…Ｘ値演算部、３４…判定部、３５…メモリ、３６…通信部、４０…受電装置、４１…２次側コイル、４２…コンデンサ、４３…整流部、４４…給電部、４５…給電制御部、４６…負荷変調部、４７…電流・電圧検出部、４８…通信部
【図１】
2012244732.tif 000027
【図２】
2012244732.tif 000028
【図３】
2012244732.tif 000029
【図４】
2012244732.tif 000030
【図５】
2012244732.tif 000031
【図６】
2012244732.tif 000032
【図７】
2012244732.tif 000033
【図８】
2012244732.tif 000034
【図９】
2012244732.tif 000035
【図１０】
2012244732.tif 000036
【図１１】
2012244732.tif 000037
【図１２】
2012244732.tif 000038
【手続補正書】
【提出日】平成23年5月19日(2011.5.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
上記状況（１）〜（３）で各パラメータを測定したときの測定結果を、表２に示す。
【表２】
2012244732.tif 000039