JP2011211760A - 非接触給電装置及び非接触充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】性能や金属異物にばらつきが存在する場合であっても、金属異物を検出できる非接触給電装置及び非接触充電システムを提供すること。
【解決手段】１次側制御装置１２は、充電状態において、入力電流計測部１１で計測された基準電流値と、予め決められている電流値とを加算した電流値を第１閾値とし、前記入力電流計測部で計測された入力電流が、前記第１閾値以上の場合、金属異物が１次コイルＬ１の近傍に存在すると判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁誘導を利用して、機器間の電力伝送を非接触にて行う非接触給電装置、及び非接触給電装置を有する非接触充電システムに関するものである。

このような非接触給電装置は、携帯電話やデジタルカメラ等の携帯機器に内蔵される二次電池（バッテリ）を非接触で充電することのできる装置として、近年、広く知られている。このような携帯機器及びこの携帯機器に対応する充電器には、充電のための電力を授受するコイルがそれぞれ備えられており、それら両コイル間での電磁誘導により充電器から携帯機器に伝送された交流電力が携帯機器にて直流電力に変換されることで、携帯機器の電源である二次電池への充電が行なわれるようになっている。ただし、このような非接触充電によって充電器と携帯機器とを電気的に接続するための接続端子が省略可能とはなるものの、コイル間にクリップやコインなどの金属異物が存在する可能性がある。

そして、コイルは高周波磁束を発生しているため、漏れ磁束による過電流がコイル近傍に存在する金属に流れ、その金属が発熱し、非接触給電装置に影響を与える虞があった。このため、コイル近傍に存在する金属異物を検知するための手段が考えられていた（例えば、特許文献１）。そして、一般的に、金属異物を検知する方法としては、電流値に基づいて金属が存在すると判定する方法がある。

電流値に基づく判定方法について詳しく説明すると、金属がコイル近傍に存在するときにコイル等に流れる電流値を実験により計測し、金属がコイル近傍に存在すると判断することができる閾値を予め設定する。そして、非接触給電装置は、電流値を計測して、設定した閾値を超えると、金属異物が存在すると判断し、警告表示や充電を停止する等の処理を実行する。

特開２００８−２０６２３１号公報

ところで、異物としての金属には、さまざまな種類があり、その形状、材質、大きさなどが異なっている。また、異物が存在する状況（温度や異物までの距離など）も様々となっている。また、非接触給電装置は、多数の素子（ダイオード、コンデンサなど）から構成されている。そして、各素子は、同じ種類であっても製造過程により、その性能が若干ばらつくため、非接触給電装置も性能にばらつきが生じる。このため、どんな状況でも同じ閾値を設定した場合、金属異物を検出することができる場合と、できない場合が存在することがあるという課題があった。一方、金属異物を検出できない事態を防ぐため、閾値を低めに設定した場合には、金属異物のないときであっても、金属異物が存在すると誤って検出する虞があった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、性能や金属異物にばらつきが存在する場合であっても、金属を検出できる非接触給電装置及び非接触充電システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明は、交流電流が供給されることにより交番磁束を発生する１次コイルを備え、前記１次コイルから発生した交番磁束を２次コイルに交差させることにより、前記２次コイルを介して前記１次コイルに供給された交流電流を送電すると共に直流電流に変換させて負荷に供給させる非接触給電装置であって、前記１次コイルから発生した交番磁束が２次コイルと交差している充電状態であるとき、前記１次コイルの入力電流の電流値を計測する入力電流計測部と、前記入力電流計測部が計測した１次コイルの入力電流が、前記入力電流計測部が計測した基準電流値に予め決められた電流値を加算した閾値以上である場合、金属異物を検知したと判定する判定部を備えたものである。

第２の発明は、第１の発明において、前記判定部は、前記１次コイルから発生した交番磁束が２次コイルと交差していない待機状態であるとき、又は前記１次コイルから発生した交番磁束が２次コイルと交差しているか否かを判断する認証状態であるとき、前記入力電流計測部が計測した電流値が予め決められた第２の閾値以上であるときに、金属異物を検知したと判定し、前記１次コイルから発生した交番磁束が２次コイルと交差している充電状態であるとき、前記入力電流計測部が計測した１次コイルの入力電流が、前記入力電流計測部が計測した基準電流値に予め決められた電流値を加算した第１の閾値以上である場合、金属異物を検知したと判定するものである。

第３の発明は、第１の発明又は第２の発明において、前記判定部は、前記入力電流計測部が計測した１次コイルの入力電流が、前記入力電流計測部が計測した基準電流値に予め決められた電流値を加算した第１の閾値以上である場合、又は前記入力電流計測部が計測した電流値が予め決められた第２の閾値以上である場合、金属異物を検知したと判定するものである。

第４の発明は、第１の発明〜第３の発明のうちいずれかの発明において、前記入力電流計測部が検出した前記基準電流値を、一定周期毎に更新するものである。
第５の発明は、第１の発明〜第４の発明のうちいずれかの発明において、前記入力電流計測部は、前記１次コイルから発生した交番磁束が２次コイルと交差していないときの入力電流が通過する計測用抵抗の抵抗値と、前記１次コイルから発生した交番磁束が２次コイルと交差しているときの入力電流が通過する計測用抵抗の抵抗値とを異ならせているものである。

第６の発明は、交流電流が供給されることにより交番磁束を発生する１次コイルを有する非接触給電装置と、前記１次コイルから発生した交番磁束と交差する２次コイル、前記２次コイルを介して前記１次コイルから供給された交流電流を直流電流に変換する変換部、及び前記変換部により変換された直流電流が供給される負荷を有する非接触受電装置を備える非接触充電システムにおいて、前記非接触給電装置は、前記１次コイルから発生した交番磁束が２次コイルと交差している充電状態であるとき、前記１次コイルの入力電流の電流値を計測する入力電流計測部と、前記入力電流計測部が計測した１次コイルの入力電流が、前記入力電流計測部が計測した基準電流値に予め決められた電流値を加算した閾値以上である場合、金属異物を検知したと判定する判定部と、を備え、前記非接触受電装置は、前記変換部により直流電流に変換された負荷電流を定電流制御する負荷電流制御部と、負荷電流を充電電流として負荷に供給する充電電流制御部と、充電電流の電流値を計測する受電側計測部と、を備え、前記負荷電流制御部は、前記負荷電流の電流値が前記充電電流の電流値よりも低くなるように負荷電流を定電流制御するように構成され、前記判定部は、前記負荷電流制御部が定電流制御されているときに判定するものである。

第７の発明は、第６の発明の発明において、前記非接触受電装置は、負荷への充電電流が負荷電流より低くなった場合、その旨を通知する信号を送信し、前記非接触給電装置は、前記信号が受信された際に前記予め決められた電流値を変化させるものである。

本発明によれば、性能や金属異物にばらつきが存在する場合であっても、金属を検出できる。

非接触充電システムを示すブロック図。 （ａ）及び（ｂ）は、金属異物が１次コイル近傍に存在するときの様子を示す模式図。 （ａ）は、電流値の差と、第１閾値を示すタイミングチャート。（ｂ）は、電流値と、第２閾値との比較を示すタイミングチャート。

以下、本発明に係る非接触給電装置及び非接触充電システムを具体化した実施形態について図に従って説明する。図１は、本実施形態の非接触給電装置及び非接触受電装置を備えた非接触充電システム１００についての構成を示すブロック図である。図１に示すように、非接触充電システム１００は、大きく分けて、非接触給電装置１０と非接触受電装置２０とから構成されている。

まず、非接触給電装置１０について説明する。
非接触給電装置１０は、外部の電源Ｅから入力される入力電流を計測する入力電流計測部（給電側計測部）１１と、入力電流の入出力に係わる各種制御を実行する１次側制御装置（判定部）１２と、入力電流に基づき交番磁束を発生させる発振部１３から構成されている。

入力電流計測部（給電側計測部）１１は、非接触給電装置１０に接続される外部の電源Ｅから入力される入力電流を入力し、電流値を計測する回路を有している。また、入力電流計測部１１は、１次側制御装置１２と接続されており、電流値を計測した入力電流を１次側制御装置１２に出力するようになっている。また、入力電流計測部１１は、１次側制御装置１２と接続されており、計測した電流値を１次側制御装置１２に通知するようになっている。また、入力電流計測部１１は、直流電源Ｅからの入力電流を計測する際に、入力電流を通過させる抵抗値が異なる抵抗（計測用抵抗）Ｒ１と、抵抗（計測用抵抗）Ｒ２が並列に接続されており、スイッチング素子ＳＷにより、切り替え可能に構成されている。なお、入力電流計測部１１は、１次側制御装置１２からの制御信号により、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２を切り替え可能となっている。

１次側制御装置１２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、記憶部としての記憶装置（不揮発性メモリー（ＲＯＭ）、揮発性メモリー（ＲＡＭ）など）を有するマイクロコンピュータを中心に構成されており、メモリーに格納されている各種データ及びプログラムに基づいて、発振部１３のＬＣ回路の発振制御などの各種制御を実行する。なお、本実施形態の１次側制御装置１２は、非接触受電装置２０からの電磁誘導式におけるデータ通信を復調するとともに、復調された信号を解析して、同解析結果に基づいて発振部１３の発振を制御するようにもなっている。また、ＲＯＭには、各種閾値や、後に詳述する非接触受電装置２０との間の無線通信信号の復調、同復調された信号の解析などに必要とされる各種のパラメータなどが予め保存されている。以上により、本実施形態の１次側制御装置１２は、記憶部であり、判定部となる。

発振部１３は、１次コイルＬ１及び共振用コンデンサＣ１が並列に接続される１次側ＬＣ回路（共振回路）１３ａを有している。そして、１次側制御装置１２から入力された入力電流を１次側ＬＣ回路１３ａに流している。１次側ＬＣ回路１３ａに入力電流が流れると、１次側ＬＣ回路１３ａの機能により、１次コイルＬ１には、交流電流が流れることとなり、１次コイルＬ１から所定の周波数の交番磁束が発生することとなる。

次に、非接触受電装置２０について説明する。
非接触受電装置２０は、非接触給電装置１０から交番磁束を受ける共振回路部（出力部）２１と、交流電流を直流電流に変換する整流回路部（変換部）２２と、整流回路部２２からの直流電流を定電流制御して負荷電流として供給する負荷電流制御部２３とを備えている。また、非接触受電装置２０は、負荷電流を入力することにより、負荷に充電電流を供給する２次側制御装置（充電電流制御部）２４と、充電電流の電流値を計測する充電電流計測部（受電側計測部）２５と、２次側制御装置２４から電流（電力）が供給される負荷としてのバッテリＢＡとを備えている。

共振回路部２１は、１次コイルＬ１の交番磁界に誘起された交流電流を出力する２次コイルＬ２と、その２次コイルＬ２に並列に接続されるコンデンサＣ２とからなる２次側の共振回路（ＬＣ回路）２１ａを有している。そして、共振回路部２１は、整流回路部２２と接続されており、交流電流を整流回路部２２に出力するようになっている。

なお、本実施形態では、２次コイルＬ２とコンデンサＣ２とからなる２次側の共振回路（ＬＣ回路）２１ａは、そのコンデンサＣ２の値が、２次コイルＬ２と１次コイルＬ１との磁気的な結合性が良好となる値に設定されている。すなわち、２次コイルＬ２と１次コイルＬ１との磁気的な結合性が良好であるため、非接触受電装置２０は、効率良く多くの電力を受電することができ、このとき、２次コイルＬ２は１次コイルＬ１から多くの電力を受電することができる。すなわち、バッテリＢＡにも多くの直流電力（電流）を供給することができるようになる。

整流回路部２２には、共振回路部２１の２次コイルＬ２の端子間に生じる電力（電圧）が供給される。整流回路部２２は、共振回路部２１に直列接続される整流ダイオードと、整流ダイオードにて整流された電力を平滑化させる平滑コンデンサとを備えており、共振回路部２１から入力された交流電流を直流電流に変換する、いわゆる半波整流回路として構成されている。そして、整流回路部２２は、負荷電流制御部２３と接続されており、変換した直流電流を負荷電流制御部２３に出力するようになっている。なお、この整流回路部２２の構成は、交流電流を直流電流に変換する整流回路としての一例に過ぎず、この構成に限定されるものではなく、ダイオードブリッジを用いた全波整流回路やその他の周知の整流回路の構成を有していてもよい。

負荷電流制御部２３は、整流回路部２２から入力した直流電流を、負荷電流として２次側制御装置２４に出力するようになっている。負荷電流制御部２３は、定電流制御を行うことができるように構成されており、出力する負荷電流を予め決められた電流値となるように、定電流制御を行うようになっている。また、負荷電流制御部２３は、負荷電流の電流値を変更可能に構成されている。また、負荷電流制御部２３は、２次側制御装置２４から制御信号を入力して、負荷電流の電流値を制御することができるようになっている。

２次側制御装置２４は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭなど）を有するマイクロコンピュータを中心に構成されており、メモリーに格納されている各種データ及びプログラムに基づいて、非接触受電装置２０が有するバッテリＢＡの充電状態を判定するとともにその充電量制御などの各種制御を実行する。なお、本実施形態では、バッテリＢＡの充電量に基づいて非接触給電装置１０への無線通信信号を生成するようにもなっている。また、ＲＯＭには、バッテリＢＡの充電量の判定等の充電量制御に必要とされる各種情報や、非接触給電装置１０との間の無線通信信号の生成や、同通信信号に基づく変調のために必要とされる各種のパラメータなどが予め保存されている。以上により、本実施形態の２次側制御装置２４は、充電電流制御部となる。

そして、２次側制御装置２４には、バッテリＢＡの正極及び負極がそれぞれ接続され、バッテリＢＡから駆動用の電力供給を受けるとともに、２次側制御装置２４は、バッテリＢＡの端子間電圧などからバッテリＢＡの充電量を把握することができるようになっている。また、２次側制御装置２４は、整流回路部２２の直流の電圧に基づいてバッテリＢＡへの電力の給電をオン又はオフにする制御を行う。具体的には、２次側制御装置２４は整流回路部２２で直流に変換された電圧からバッテリＢＡに供給する電力を制御する。また、２次側制御装置２４は、バッテリＢＡの充電量に応じて充電電流を出力するか否かを切り替えるようになっている。例えば、２次側制御装置２４は、バッテリＢＡの端子間電圧が予め設定された充電量判定用の閾値よりも低くいことなどからバッテリＢＡを充電することが好ましいと判断される場合、充電電流をバッテリＢＡに供給する。一方、バッテリＢＡの端子間電圧が上記の充電量判定用の閾値よりも高いことなどからバッテリＢＡを充電する必要が無いと判断される場合、２次側制御装置２４は、充電電流をバッテリＢＡに供給しない。

また、充電電流計測部（受電側計測部）２５は、２次側制御装置２４からバッテリＢＡに入力される充電電流の電流値を計測する回路を有している。また、充電電流計測部２５は、２次側制御装置２４と接続されており、計測した電流値を２次側制御装置２４に通知するようになっている。

次に、バッテリＢＡの充電に係わる制御について説明する。まず、非接触給電装置１０側における制御について説明する。
１次側制御装置１２は、待機状態であるとき、１次コイル電圧のピーク電圧が閾値を超えたか否かにより、非接触受電装置２０の設置を判別する。１次コイル電圧がピーク電圧を超えなければ待機状態を維持する。待機状態であると判定すると、非接触給電装置１０の１次側制御装置１２は、出力電流を充電状態であるときよりも抑えるように間欠動作にて制御する。具体的には、非接触給電装置１０は、充電状態であるときの電流値よりも低い電流値であって、予め定められた電流値の入力電流を発振部１３に出力するようになっている。

一方、非接触受電装置２０からの第１の応答信号を入力した場合、１次側制御装置１２は、認証時であると判定し、それと共に、認証を開始する。具体的には、１次側制御装置１２は、機器が設置されていることを示す第１の応答信号を入力した場合、充電準備が整っているか否かを確認するための充電確認信号を出力する。そして、１次側制御装置１２は、充電確認信号の出力に応じて、充電準備が整っていることを示す第２の応答信号を入力すると、機種などを示すＩＤ確認信号を出力する。そして、１次側制御装置１２は、ＩＤ確認信号の出力に応じて、ＩＤを確認したことを示す第３の応答信号を入力すると、認証を完了し、充電を開始する。

なお、２次側制御装置２４は、充電状態でないときに機器検知信号を入力すると、第１の応答信号を出力して設置されていることを通知する。すなわち、２次側制御装置２４は、１次側制御装置１２の１次コイルＬ１から発生する交番磁束が２次コイルＬ２に交差する位置に配置されていることを通知する。また、２次側制御装置２４は、充電状態でないときに充電確認信号を入力すると、バッテリＢＡの充電量などを確認して充電可能であるときには、充電準備が整っていることを示す第２の応答信号を出力する。また、２次側制御装置２４は、充電状態でないとき、ＩＤ確認信号を入力すると、ＩＤ確認信号が示す情報を確認して、充電可能で有れば、ＩＤを確認したことを示す第３の応答信号を出力する。

また、１次側制御装置１２は、認証状態であると判定すると、入力電流の出力を充電状態であるときよりも抑えるように制御する。具体的には、１次側制御装置１２は、充電状態であるときの電流値よりも低い電流値であって、予め定められた電流値の入力電流を発振部１３に出力するようになっている。

１次側制御装置１２は、認証が正常に終了すると、充電可能であると判定する。そして、１次側制御装置１２は、充電可能であると判定すると、入力電流の出力が最大となるように制御する。そして、１次コイルＬ１に入力電流が流れることにより、１次コイルＬ１から交番磁束が発生する。また、充電状態となると、入力電流計測部１１は、待機状態又は認証状態用の抵抗Ｒ１から、充電状態用の抵抗Ｒ２に切り替え、入力電流の電流値を計測するようになっている。なお、充電状態用の抵抗Ｒ２の抵抗値は、待機状態又は認証状態用の抵抗Ｒ１の抵抗値よりも小さくなっており、充電状態中の電力ロスを少なくしている。

次に、非接触受電装置２０側における充電状態の制御について説明する。
２次コイルＬ２が交番磁束と交差すると、２次コイルＬ２から交流電流が流れ、整流回路部２２に出力される。整流回路部２２は、入力した交流電流を直流電流に変換して、負荷電流制御部２３に出力する。負荷電流制御部２３は、２次側制御装置２４から充電状態であると通知を受けると、２次側制御装置２４に出力する負荷電流を定電流制御する。２次側制御装置２４は、負荷電流制御部２３から負荷電流を入力すると、バッテリＢＡの充電量を把握し、充電量に応じて充電電流を出力する。

なお、充電状態において、充電電流計測部２５は、バッテリＢＡへの充電電流の電流値を計測して、２次側制御装置２４に通知するようになっている。そして、２次側制御装置２４は、充電電流計測部２５から通知された充電電流の電流値が、負荷電流の電流値よりも低くならないように、負荷電流制御部２３に対して指示する制御信号を出力する。負荷電流制御部２３は、２次側制御装置２４からの制御信号に基づき、充電電流の電流値よりも負荷電流の電流値の方が低くなるように、負荷電流の電流値を制御する。

これにより、バッテリＢＡの充電量が多くなってバッテリＢＡの電圧が高くなり、充電電流の電流値が低くなっても、それにあわせて負荷電流の電流値を充電電流よりも低くすることができる。このため、バッテリＢＡの充電量が多くなっても、満充電となるまで充電電流を入力し続けることができる。

そして、本実施形態の非接触給電装置１０は、１次コイルＬ１の近傍にクリップ、指輪、コインなどの金属異物が存在する場合（図２（ａ）、図２（ｂ）に示すような状態）、過電流による金属の発熱を事前に防止するために、金属を検知することができるようになっている。なお、１次コイルＬ１の近傍とは、１次コイルＬ１からの交番磁束が届き、金属が発熱する距離であり、入力電流の電流値、気温、１次コイルＬ１の形状、金属の大きさ、形状、材質などにより変化するようになっている。但し、１次コイルＬ１に対して金属が前後、左右、上下のいずれの方向に設置されていても、設定された距離よりも近ければ、１次コイルＬ１の近傍と判断される。以下、金属検知に係わる制御について説明する。

１次側制御装置１２は、所定の検出周期毎に、入力電流計測部１１から発振部１３への入力電流の電流値を入力する。なお、検出周期は、金属が発熱する時間に基づき設定されている。より詳しく説明すると、検出周期は、異物として想定する金属の大きさ、種類、材質、形状、異常が発生すると思われる発熱温度となるまでの時間、１次コイルＬ１の形状、大きさ、材質、入力電流の電流値などにより異なり、実験により定められている。

そして、１次側制御装置１２は、充電状態において、入力電流計測部１１で計測された基準電流値と、予め決められている電流値とを加算した電流値Ｉを第１閾値とし、前記入力電流計測部で計測された入力電流が、前記第１閾値以上の場合、金属異物を検知したと判定する（図３（ａ）参照）。前記基準電流値は、１周期前に計測された入力電流の電流値である。なお、基準電流値に加算する電流値Ｉは、異物として想定する金属の大きさ、種類、材質、形状、異常が発生すると思われる発熱温度、検出周期、１次コイルＬ１の形状、大きさ、材質、通常の入力電流の電流値などにより異なり、実験により定められている。

この判定結果が否定の場合、１次側制御装置１２は、入力した入力電流の電流値を新たな基準電流値としてＲＡＭに記憶する。また、１次側制御装置１２は、第１閾値以上でなかった場合、入力した入力電流の電流値（計測値）が、予め決められた第２閾値以上であるか否かを判定する（図３（ｂ）参照）。なお、第２閾値は、異物として想定する金属の大きさ、種類、材質、形状、異常が発生すると思われる発熱温度となるまでの時間、及び１次コイルＬ１の形状、大きさ、材質、異物が存在するときの入力電流の電流値などにより異なり、実験により定められている。

上記いずれの判定結果も否定である場合（閾値以下である場合）、１次側制御装置１２は、金属異物は存在しないと判断する。一方、上記いずれかの判定結果が肯定である場合、１次側制御装置１２は、金属異物が存在すると判定し、入力電流を発振部１３に入力することを停止する。また、１次側制御装置１２に接続された表示ランプＷを点灯させて、金属異物が存在することを報知する。

なお、待機状態又は認証状態である場合には、１次側制御装置１２は、入力した入力電流の電流値（計測値）が、予め決められた第２閾値以上であるか否かを判定することにより、金属異物を判定する（図３（ｂ）参照）。

また、１次側制御装置１２は、充電状態において、入力した入力電流の電流値がＲＡＭに記憶されている基準電流値よりも低かった場合、判定することなく、入力した電流値を新たな基準電流値として設定する。それと共に、１次側制御装置１２は、充電状態用の第１閾値（より詳しくは、基準電流値に加算する電流値Ｉ）を新たに設定した基準電流値に応じて決定する。充電状態において、入力電流は、バッテリＢＡの充電量に応じて入力することができる電流値が変化するようになっている。具体的には、入力電流の電流値は、バッテリＢＡの充電量が少ない場合（充電が進んでない場合）と比較してバッテリＢＡの充電量が多い場合（満充電に近い場合）には、低くなるようになっている。その一方で、充電中の非接触受電装置２０自身が本体機器側の消費電流が上がるタイミング（例えば、携帯電話の着信やバックライトの点灯など）で駆動することで、入力電流の電流値が増加することがある。この場合、金属異物がなくても、入力電流の電流値の差が大きくなり、低下前の第１閾値と同じ閾値を使用した場合、誤検知する可能性がある。そこで、１次側制御装置１２は、充電状態において、１次コイルに入力される入力電流の電流値が低下した場合、電流値に応じて、充電状態用の第１閾値を変更するようにした。

以上詳述したように、本実施形態は、以下の効果を有する。
（１）１次側制御装置１２は、充電状態において、入力電流計測部１１で計測された基準電流値と、予め決められている電流値とを加算した電流値を第１閾値とし、前記入力電流計測部で計測された入力電流が、前記第１閾値以上の場合、金属異物が１次コイルＬ１の近傍に存在すると判定する。このように、一定周期毎の入力電流の電流値の差によって、金属異物の有無を判断するため、電流値そのものの値が第２閾値以上であるか否かを判定する場合と比較して、気温、金属の形状、種類、大きさなどの外的条件によって、判定結果が異なることがない。つまり、一定周期毎の電流値の差と、閾値を比較する場合、電流値の大きさと閾値を比較するよりも比較条件（金属異物の大きさ、種類（材質）、形状、気温等）を同じにすることができる。このため、より正確に金属異物の有無を判断することができる。また、気温、金属の形状、種類、大きさ等による判定のばらつきを少なくすることができる。

（２）待機状態、認証状態、及び充電状態は、それぞれ入力される入力電流の条件が異なるため、入力電流の電流値と、当該入力電流の入力時の状態が異なるときに取得した基準電流値とを比較しても、金属検知に誤差がある虞がある。そこで、上記実施形態のように充電状態で取得した基準電流値に基づき第１閾値を設定して金属異物の有無を検知するようにした。このように、基準電流値を取得した状態と同じ状態にて取得した入力電流の電流値を比較しているため、より正確に金属を検知することができる。また、第１閾値も状態に応じて変更している。このため、より正確に金属異物を検知することができる。

（３）１次側制御装置１２は、電流値が第２閾値以上である場合も金属異物として検知する。このため、電流値の差だけで判定するよりも正確に金属を検知することができる。
（４）一定周期毎に、基準電流値を更新するようにした。このため、入力電流の状態や１次コイルＬ１と２次コイルＬ２間のギャップが変化しても、その変化に対応してほぼ同じ状態で入力電流の電流値を比較することができ、より正確に金属異物を検知することができる。

（５）入力電流の電流値は、バッテリＢＡの充電がどれだけ完了しているか（すなわち、充電量）により変化するようになっており、低下した場合には、満充電に近いことを判定できる。その一方で、充電中の非接触受電装置２０自身が何らかのタイミングで駆動することで、入力電流の電流値が増加することがある。この場合、金属異物がなくても、入力電流の電流値の差が大きくなり、低下前の第１閾値と同じ閾値を使用した場合、誤検知する可能性がある。そこで、１次側制御装置１２は、充電状態において、１次コイルに入力される入力電流の電流値が低下した場合、電流値に応じて、充電状態用の第１閾値を変更するようにした。これにより、バッテリＢＡの充電量がどのような場合であっても、金属異物の誤検知を少なくすることができる。

（６）入力電流計測部１１は、１次コイルＬ１から発生した交番磁束が２次コイルＬ２と交差していないときの入力電流が通過する抵抗Ｒ１の抵抗値と、交差しているときの入力電流が通過する抵抗Ｒ２の抵抗値とを異ならせている。すなわち、充電時とそれ以外では、入力電流の電流値の大きさが異なるため、それに応じて抵抗の抵抗値を変更するようになっている。このため、入力電流の電流値が小さいときには抵抗値を大きくし、入力電流の電流値が大きいときには抵抗値を小さくして、電力を無駄に消費することを防止できる。

（７）一般的に、バッテリＢＡの充電量により充電電流が変動する。このため、２次コイルＬ２から入力及び変換した直流電流をそのままバッテリＢＡに供給すると、２次コイルＬ２に流れる電流値が、バッテリＢＡの充電量により変動することとなる。そして、２次コイルＬ２の電流値に応じて、１次コイルＬ１に流れる入力電流の電流値も変動するため、入力電流の電流値を比較しても、金属異物による影響であるか、バッテリＢＡの充電量によるものなのか判断できない場合がある。そこで、本実施形態では、直流電流を定電流制御して２次コイルＬ２に同じ電流値の電流が流れるようにした。これにより、１次コイルＬ１に流れる入力電流の電流値が変動した場合には、金属検知による影響と判断することができ、誤検知を少なくすることができる。

（８）一般的に、バッテリＢＡの充電量が満充電に近ければ、バッテリＢＡの電圧が上昇して、充電電流の電流値が低下する。このため、負荷電流制御部２３は、負荷電流の電流値が充電電流の電流値よりも低くなるように負荷電流を定電流制御して、受電電流を確保することができるようにした。これにより、充電を行いつつ、金属異物検知を行うことができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、１次側制御装置１２は、入力電流の電流値が第２閾値以上であるか否かを判定して金属異物を検知していたが、電流変化量を判定する、第１閾値のみを用いても良い。

・上記実施形態では、入力電流計測部１１は、充電状態と、それ以外の状態とで抵抗Ｒ１，Ｒ２を切り替えて、抵抗値を変更させたが、抵抗を変更しなくても良い。
・上記実施形態では、１次側制御装置１２は、入力電流計測部１１が計測した入力電流の電流値と、１周期前の電流値（基準電流値）との差が、第１閾値以上である場合に、金属異物があると判定した。この別例として、１次側制御装置１２は、２周期前の電流値（基準電流値）と１周期前の電流値との差、及び２周期前の電流値（基準電流値）と判定時の入力電流の電流値との差、がいずれも第１閾値以上である場合に、金属異物があると判定しても良い。これにより、より正確に金属異物を判定することができる。この場合、１次側制御装置１２は、１周期前の電流値及び２周期前の電流値をそれぞれ基準電流値として記憶することとなる。

・上記実施形態では、１次側制御装置１２は、充電状態において、１次コイルに入力される入力電流の電流値が低下した場合、電流値に応じて、充電状態用の第１閾値を変更するようにした。この別例として、１次側制御装置１２は、２次側制御装置２４から充電量を通知する制御信号を入力し、当該制御信号に基づき、充電状態用の第１閾値を変更するようにしてもよい。より具体的には、２次側制御装置２４は、充電電流の電流値が負荷電流の電流値よりも小さくなった場合、第１閾値を変更する旨の制御信号を出力する。１次側制御装置１２は、当該制御信号を入力すると、制御信号又は入力電流の電流値に基づき、充電状態用の第１閾値を変更する。

・上記実施形態では、非接触受電装置２０にて充電制御を行うとしているが、機器本体側に充電電流制御部が存在する場合は、機器本体側で充電制御を行っても良い。
・上記実施形態では、金属検知は、負荷電流を充電電流以下の電流値で制御しているときに行うとしているが、負荷電流値を固定値としても良い。また、充電電流が負荷電流以下となった際は、基準電流値に加算する電流値を変更しても良い。

１００…非接触充電システム、１０…非接触給電装置、１１…入力電流計測部、１２…１次側制御装置、１３…発振部、２０…非接触受電装置、２１…共振回路部、２２…整流回路部、２３…負荷電流制御部、２４…２次側制御装置、２５…充電電流計測部、ＢＡ…バッテリ、Ｌ１…１次コイル、Ｌ２…２次コイル。

Claims (7)

1. 交流電流が供給されることにより交番磁束を発生する１次コイルを備え、前記１次コイルから発生した交番磁束を２次コイルに交差させることにより、前記２次コイルを介して前記１次コイルに供給された交流電流を送電すると共に直流電流に変換させて負荷に供給させる非接触給電装置であって、
   前記１次コイルから発生した交番磁束が２次コイルと交差している充電状態であるとき、前記１次コイルの入力電流の電流値を計測する入力電流計測部と、
   前記入力電流計測部が計測した１次コイルの入力電流が、前記入力電流計測部が計測した基準電流値に予め決められた電流値を加算した閾値以上である場合、金属異物を検知したと判定する判定部を備えたことを特徴とする非接触給電装置。
2. 前記判定部は、
   前記１次コイルから発生した交番磁束が２次コイルと交差していない待機状態であるとき、又は前記１次コイルから発生した交番磁束が２次コイルと交差しているか否かを判断する認証状態であるとき、前記入力電流計測部が計測した電流値が予め決められた第２の閾値以上であるときに、金属異物を検知したと判定し、
   前記１次コイルから発生した交番磁束が２次コイルと交差している充電状態であるとき、前記入力電流計測部が計測した１次コイルの入力電流が、前記入力電流計測部が計測した基準電流値に予め決められた電流値を加算した第１の閾値以上である場合、金属異物を検知したと判定することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
3. 前記判定部は、前記入力電流計測部が計測した１次コイルの入力電流が、前記入力電流計測部が計測した基準電流値に予め決められた電流値を加算した第１の閾値以上である場合、又は前記入力電流計測部が計測した電流値が予め決められた第２の閾値以上である場合、金属異物を検知したと判定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の非接触給電装置。
4. 前記入力電流計測部が計測した基準電流値を、一定周期毎に更新することを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の非接触給電装置。
5. 前記入力電流計測部は、前記１次コイルから発生した交番磁束が２次コイルと交差していないときの入力電流が通過する計測用抵抗の抵抗値と、前記１次コイルから発生した交番磁束が２次コイルと交差しているときの入力電流が通過する計測用抵抗の抵抗値とを異ならせていることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の非接触給電装置。
6. 交流電流が供給されることにより交番磁束を発生する１次コイルを有する非接触給電装置と、前記１次コイルから発生した交番磁束と交差する２次コイル、前記２次コイルを介して前記１次コイルから供給された交流電流を直流電流に変換する変換部、及び前記変換部により変換された直流電流が供給される負荷を有する非接触受電装置を備える非接触充電システムにおいて、
   前記非接触給電装置は、
   前記１次コイルから発生した交番磁束が２次コイルと交差している充電状態であるとき、前記１次コイルの入力電流の電流値を計測する入力電流計測部と、
   前記入力電流計測部が計測した１次コイルの入力電流が、前記入力電流計測部が計測した基準電流値に予め決められた電流値を加算した閾値以上である場合、金属異物を検知したと判定する判定部と、を備え、
   前記非接触受電装置は、
   前記変換部により直流電流に変換された負荷電流を定電流制御する負荷電流制御部と、負荷電流を充電電流として負荷に供給する充電電流制御部と、充電電流の電流値を計測する受電側計測部と、を備え、
   前記負荷電流制御部は、前記負荷電流の電流値が前記充電電流の電流値よりも低くなるように負荷電流を定電流制御するように構成され、
   前記判定部は、前記負荷電流制御部が定電流制御されているときに判定することを特徴とする非接触充電システム。
7. 前記非接触受電装置は、負荷への充電電流が負荷電流より低くなった場合、その旨を通知する信号を送信し、
   前記非接触給電装置は、前記信号が受信された際に前記予め決められた電流値を変化させることを特徴とする請求項６に記載の非接触充電システム。

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