JP2021129456A - 送電装置、受電装置、それらの制御方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】より適切な異物検出技術を提供する。【解決手段】送電装置４０２は、送電が停止されている状態で、送電アンテナ１０５における送電波形の波形減衰率を測定する測定し、測定された波形減衰率に基づいて、送電装置４０２と受電装置４０１との間の異物の検出のために使用する閾値を設定し、閾値が設定された後に測定された波形減衰率と閾値に基づいて、送電装置４０２と受電装置４０１との間の異物が存在するか否かを判定する。【選択図】図１０

Description

本発明は、無線電力伝送技術に関する。

近年、無線電力伝送システムの技術開発が広く行われている。特許文献1では、無線充電規格の標準化団体Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ（ＷＰＣ）が策定するＷＰＣ規格に準拠した送電装置および受電装置が開示されている。また、特許文献２には、ＷＰＣ規格における、異物検出（Ｆｏｒｅｉｇｎ Ｏｂｊｅｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）の方法が開示されている。また、特許文献３には、送電装置は、受電装置に対して異物検出用の信号を送信し、受電装置からのエコー信号を用いて異物の有無を判定する、異物検出方法が開示されている。

特開２０１５−５６９５９号公報 特開２０１７−７００７４号公報 特開２０１５−２７１７２号公報

特許文献３に開示される異物検出方法では、異物を検出するための異物検出用の信号を送信しなければならない。よって、異物検出用の信号を送信するための回路の追加、および、異物検出用の信号を送信するための時間が必要になり、コスト増加、伝送効率低下を招くという課題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、より適切な異物検出技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための一手段として、本発明の送電装置は以下の構成を有する。すなわち、
送電装置であって、
送電アンテナを介して受電装置へ無線で送電を行う送電手段と、
前記送電手段による送電を制御する制御手段と、
前記制御手段により前記送電が停止されている状態で、送電波形の波形減衰率を測定する測定手段と、
前記測定された波形減衰率に基づいて、前記送電装置と前記受電装置との間の異物の検出のために使用する閾値を設定する設定手段と、
前記設定手段により前記閾値が設定された後に、前記測定手段により測定された前記波形減衰率と前記閾値に基づいて前記異物が存在するか否かを判定する判定手段と、
を有する。

本発明によれば、より適切な異物検出技術を提供することができる。

送電装置の構成例を示すブロック図である。 受電装置の構成例を示すブロック図である。 送電装置の制御部の機能構成例を示すブロック図である。 無線電力伝送システムの構成例を示す図である。 ＷＰＣ規格に従った電力伝送のためのシーケンス図である。 波形減衰法による異物検出の原理を説明する図である。 送電中の送電波形で異物検出を行う方法を説明するための図である。 いくつかの実施形態における送電装置により実行される処理のフローチャートである。 いくつかの実施形態における受電装置により実行される処理のフローチャートである。 いくつかの実施形態における送電装置と受電装置のシーケンス図である。 波形減衰法による異物検出閾値の設定方法を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

［実施形態１］
（無線電力伝送システムの構成）
図４に、本実施形態における無線電力伝送システム（無線充電システム）の構成例を示す。本システムは、一例において、受電装置４０１と送電装置４０２を含んで構成される。以下では、受電装置４０１をＲＸと呼び、送電装置４０２をＴＸと呼ぶ場合がある。ＲＸは、ＴＸから受電して内蔵バッテリに充電を行う電子機器である。ＴＸは、ＴＸの一部である充電台４０３に載置されたＲＸに対して無線で送電する電子機器である。以下、充電台４０３はＴＸの一部であるため、「充電台４０３に戴置された」ことを「ＴＸ（送電装置４０２）に載置された」という場合がある。点線で囲む範囲４０４は、ＲＸがＴＸから受電が可能な範囲である。なお、ＲＸとＴＸは無線充電以外のアプリケーションを実行する機能を有しうる。ＲＸの一例はスマートフォンであり、ＴＸの一例はそのスマートフォンを充電するためのアクセサリ機器である。ＲＸ及びＴＸは、タブレットや、ハードディスク装置やメモリ装置などの記憶装置であってもよいし、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの情報処理装置であってもよい。また、ＲＸ及びＴＸは、例えば、撮像装置（カメラやビデオカメラ等）であってもよい。

本システムでは、ＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）規格に基づいて、無線充電のための電磁誘導方式を用いた無線電力伝送を行う。すなわち、ＲＸとＴＸは、ＲＸの受電アンテナとＴＸの送電アンテナとの間で、ＷＰＣ規格に基づく無線充電のための無線電力伝送を行う。なお、本システムに適用される無線電力伝送方式は、ＷＰＣ規格で規定された方式に限られず、他の電磁誘導方式、磁界共鳴方式、電界共鳴方式、マイクロ波方式、レーザー等を利用した方式であってもよい。また、本実施形態では、無線電力伝送が無線充電に用いられるものとするが、無線充電以外の用途で無線電力伝送が行われてもよい。

ＷＰＣ規格では、受電装置が送電装置から受電する際に保証される電力の大きさが、Ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ Ｐｏｗｅｒ（以下、「ＧＰ」と呼ぶ）と呼ばれる値によって規定される。ＧＰは、例えば受電装置と送電装置の位置関係が変動して受電アンテナと送電アンテナとの間の送電効率が低下したとしても、受電装置の負荷（例えば、充電用の回路、バッテリー等）への出力が保証される電力値を示す。例えばＧＰが５ワットの場合、受電アンテナと送電アンテナの位置関係が変動して送電効率が低下したとしても、送電装置は、受電装置内の負荷へ５ワットを出力することができるように制御して送電を行う。

また、ＷＰＣ規格では、送電装置が、送電装置の周囲に（送電アンテナ近傍に）受電装置ではない物体（異物）が存在することを検出する手法が規定されている。より詳細には、送電装置における送電電力と受電装置における受電電力の差分により異物を検出するＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ（パワーロス）法と、送電装置における送電アンテナ（送電コイル）の品質係数（Ｑ値）の変化により異物を検出するＱ値計測法が規定されている。Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出は、後述するＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズにより得られたデータを基に、電力伝送（送電）中（後述のＰｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズ）に実施される。また、Ｑ値計測法による異物検出は、電力伝送前（後述のＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇ送信前、ＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズまたはＲｅｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズ）に実施される。

本実施形態によるＲＸとＴＸは、ＷＰＣ規格に基づく送受電制御のための通信を行う。ＷＰＣ規格では、電力伝送が実行されるＰｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズと、実際の電力伝送前の１以上のフェーズとを含んだ、複数のフェーズが規定され、各フェーズにおいて必要な送受電制御のための通信が行われる。電力伝送前のフェーズは、Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズ、Ｐｉｎｇフェーズ、Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎフェーズ、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズ、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズを含みうる。なお、以下では、Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎフェーズをＩ＆Ｃフェーズと呼ぶ。以下、各フェーズの処理について説明する。

Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズでは、ＴＸが、Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを間欠的に送信し、物体がＴＸの充電台に載置されたこと（例えば充電台にＲＸや導体片等が載置されたこと）を検出する。ＴＸは、Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを送信した時の送電アンテナの電圧値と電流値の少なくともいずれか一方を検出し、電圧値がある閾値を下回る場合又は電流値がある閾値を超える場合に物体が存在すると判断し、Ｐｉｎｇフェーズに遷移する。

Ｐｉｎｇフェーズでは、ＴＸが、Ａｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇより電力が大きいＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを送信する。Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇの電力の大きさは、ＴＸの上に載置されたＲＸの制御部が起動するのに十分な電力である。ＲＸは、受電電圧の大きさをＴＸへ通知する。このように、ＴＸは、そのＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを受信したＲＸからの応答を受信することにより、Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズにおいて検出された物体がＲＸであることを認識する。ＴＸは、受電電圧値の通知を受けると、Ｉ＆Ｃフェーズに遷移する。また、ＴＸはＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを送信する前に、送電アンテナ（送電コイル）のＱ値（Ｑ−Ｆａｃｔｏｒ）を測定する。この測定結果は、Ｑ値計測法を用いた異物検出処理を実行する際に使用する。

Ｉ＆Ｃフェーズでは、ＴＸは、ＲＸを識別し、ＲＸから機器構成情報（能力情報）を取得する。そのため、ＲＸは、ＩＤ Ｐａｃｋｅｔ及びＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｐａｃｋｅｔを送信する。ＩＤ ＰａｃｋｅｔにはＲＸの識別子情報が含まれ、Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｐａｃｋｅｔには、ＲＸの機器構成情報（能力情報）が含まれる。ＩＤ Ｐａｃｋｅｔ及びＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｐａｃｋｅｔを受信したＴＸは、アクノリッジ（ＡＣＫ、肯定応答）で応答する。そして、Ｉ＆Ｃフェーズが終了する。

Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズでは、ＲＸが要求するＧＰの値やＴＸの送電能力等に基づいてＧＰの値が決定される。またＴＸは、ＲＸからの要求に従って、Ｑ値計測法を用いた異物検出処理を実行する。また、ＷＰＣ規格では、一旦Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズに移行した後、ＲＸの要求によって再度Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズと同様の処理を行う方法が規定されている。Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズから移行してこれらの処理を行うフェーズのことをＲｅｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズと呼ぶ。

Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズでは、ＷＰＣ規格に基づいてＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎを実施する。また、ＲＸが所定の受電電力値（軽負荷状態における受信電力値／最大負荷状態における受信電力値）をＴＸへ通知し、ＴＸが、効率よく送電するための調整を行う。ＴＸへ通知された受信電力値は、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出処理のために使用されうる。

Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズでは、送電の開始、継続、及びエラーや満充電による送電停止等のための制御が行われる。ＴＸとＲＸは、これらの送受電制御のために、ＷＰＣ規格に基づいて無線電力伝送を行う際に使用するものと同じ送電アンテナ（送電コイル）、受電アンテナ（受電コイル）を用いて、送電アンテナあるいは受電アンテナから送信される電磁波に信号を重畳する通信を行う。なお、ＴＸとＲＸとの間で、ＷＰＣ規格に基づく通信が可能な範囲は、ＴＸの送電可能範囲とほぼ同様である。

（送電装置および受電装置の構成）
続いて、本実施形態による送電装置４０２（ＴＸ）及び受電装置４０１（ＲＸ）の構成について説明する。なお、以下で説明する構成は一例に過ぎず、説明される構成の一部（場合によっては全部が）他の同様の機能を果たす他の構成と置き換えられ又は省略されてもよく、さらなる構成が説明される構成に追加されてもよい。さらに、以下の説明で示される１つのブロックが複数のブロックに分割されてもよいし、複数のブロックが１つのブロックに統合されてもよい。また、以下に示す各機能ブロックは、ソフトウェアプログラムとして機能が実施されるものとするが、本機能ブロックに含まれる一部または全部がハードウェア化されていてもよい。

図１は、本実施形態に係る送電装置４０２（ＴＸ）の構成例を示す機能ブロック図である。ＴＸは、制御部１０１、電源部１０２、送電部１０３、通信部１０４、送電アンテナ１０５、メモリ１０６、アンテナ切り替え部１０７を有する。図１では、制御部１０１、電源部１０２、送電部１０３、通信部１０４、メモリ１０６、アンテナ切り替え部１０７は別体として記載しているが、これらの内の任意の複数の機能ブロックは、同一チップ内に実装されてもよい。

制御部１０１は、例えばメモリ１０６に記憶されている制御プログラムを実行することにより、ＴＸ全体を制御する。また、制御部１０１は、ＴＸにおける機器認証のための通信を含む送電制御に関する制御を行う。さらに、制御部１０１は、無線電力伝送以外のアプリケーションを実行するための制御を行ってもよい。制御部１０１は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）又はＭＰＵ（ＭｉｃｒｏＰｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｕｎｉｔ）等の１つ以上のプロセッサーを含んで構成される。なお、制御部１０１は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のハードウェアで構成されてもよい。また、制御部１０１は、所定の処理を実行するようにコンパイルされたＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等のアレイ回路を含んで構成されてもよい。制御部１０１は、各種処理を実行中に記憶しておくべき情報をメモリ１０６に記憶させる。また、制御部１０１は、タイマ（不図示）を用いて時間を計測しうる。

電源部１０２は、各機能ブロックに電源を供給する。電源部１０２は、例えば、商用電源又はバッテリである。バッテリには、商用電源から供給される電力が蓄電される。

送電部１０３は、電源部１０２から入力される直流又は交流電力を、無線電力伝送に用いる周波数帯の交流周波数電力に変換し、その交流周波数電力を送電アンテナ１０５へ入力することによって、ＲＸに受電させるための電磁波を発生させる。例えば、送電部１０３は、電源部１０２が供給する直流電圧を、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ）を使用したハーフブリッジ又はフルブリッジ構成のスイッチング回路で交流電圧に変換する。この場合、送電部１０３は、ＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦを制御するゲ−トドライバを含む。

送電部１０３は、送電アンテナ１０５に入力する電圧（送電電圧）又は電流（送電電流）、又はその両方を調節することにより、出力させる電磁波の強度を制御する。送電電圧又は送電電流を大きくすると電磁波の強度が強くなり、送電電圧又は送電電流を小さくすると電磁波の強度が弱くなる。また、送電部１０３は、制御部１０１の指示に基づいて、送電アンテナ１０５からの送電が開始又は停止されるように、交流周波数電力の出力制御を行う。また、送電部１０３はＷＰＣ規格に対応した受電装置４０１（ＲＸ）の充電部２０６（図２）に１５ワット（Ｗ）の電力を出力するだけの電力を供給する能力があるものとする。

通信部１０４は、ＲＸとの間で、上述のようなＷＰＣ規格に基づく送電制御のための通信を行う。通信部１０４は、送電アンテナ１０５から出力される電磁波を変調し、ＲＸへ情報を伝送して、通信を行う。また、通信部１０４は、ＲＸが変調した送電アンテナ１０５から送電される電磁波を復調して、ＲＸが送信した情報を取得する。すなわち、通信部１０４で行う通信は、送電アンテナ１０５から送電される電磁波に信号が重畳されて行われる。また、通信部１０４は、送電アンテナ１０５とは異なるアンテナを用いたＷＰＣ規格とは異なる規格による通信でＲＸと通信を行ってもよいし、複数の通信を選択的に用いてＲＸと通信を行ってもよい。

メモリ１０６は、制御プログラムを記憶するほかに、ＴＸ及びＲＸの状態（送電電力値、受信電力値等）なども記憶しうる。例えば、ＴＸの状態は制御部１０１により取得され、ＲＸの状態はＲＸの制御部２０１（図２）により取得され、通信部１０４を介して受信されうる。

送電アンテナ１０５は、複数のアンテナ（コイル）を有する。アンテナ切り替え部１０７は、複数のアンテナ（コイル）のうち、いずれか一つを選択し、切り替える。あるいは、送電アンテナ１０５は複数のアンテナではなく、一つの送電アンテナ１０５を有するものであってもよい。その場合、アンテナ切り替え部１０７は必要ない。

図２は、本実施形態による受電装置４０１（ＲＸ）の構成例を示すブロック図である。ＲＸは、制御部２０１、ＵＩ（ユーザーインタフェース）部２０２、受電部２０３、通信部２０４、受電アンテナ２０５、充電部２０６、バッテリ２０７、メモリ２０８、スイッチ部２０９を有する。なお、図２に示す複数の機能ブロックを１つのハードウェアモジュールとして実現してもよい。

制御部２０１は、例えばメモリ２０８に記憶されている制御プログラムを実行することによりＲＸ全体を制御する。すなわち、制御部２０１は、図２で示す各機能部を制御する。さらに、制御部２０１は、無線電力伝送以外のアプリケーションを実行するための制御を行ってもよい。制御部２０１の一例は、ＣＰＵ又はＭＰＵ等の１つ以上のプロセッサーを含んで構成される。なお、制御部２０１が実行しているＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）との協働によりＲＸ全体（ＲＸがスマートフォンである場合には当該スマートフォン全体）を制御するようにしてもよい。

また、制御部２０１は、ＡＳＩＣ等のハードウェアで構成されてもよい。また、制御部２０１は、所定の処理を実行するようにコンパイルされたＦＰＧＡ等のアレイ回路を含んで構成されてもよい。制御部２０１は、各種処理を実行中に記憶しておくべき情報をメモリ２０８に記憶させる。また、制御部２０１は、タイマ（不図示）を用いて時間を計測しうる。

ＵＩ部２０２は、ユーザーに対する各種の出力を行う。ここでいう各種の出力とは、画面表示、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）の点滅や色の変化、スピーカーによる音声出力、ＲＸ本体の振動等の動作である。ＵＩ部２０２は液晶パネル、スピーカー、バイブレーションモーター等により実現される。

受電部２０３は、受電アンテナ２０５において、ＴＸ４０２の送電アンテナ１０５から放射された電磁波による発生する電磁誘導により生じた交流電力（交流電圧及び交流電流）を取得する。そして、受電部２０３は、交流電力を直流又は所定周波数の交流電力に変換して、バッテリ２０７を充電するための処理を行う充電部２０６に電力を出力する。すなわち、受電部２０３は、ＲＸにおける負荷に対して電力を供給する。上述のＧＰは、受電部２０３から出力されることが保証される電力量である。受電部２０３は、充電部２０６がバッテリ２０７を充電するための電力を供給し、充電部２０６に１５ワットの電力を出力するだけの電力を供給する能力があるものとする。

スイッチ部２０９は、受電した電力をバッテリ（負荷）に供給するか否かを制御するためのものである。また、負荷の値を制御する機能も有する。充電部２０６とバッテリ２０７を、スイッチ部２０９が接続すれば、受電した電力はバッテリ２０７に供給される。スイッチで充電部２０６とバッテリ２０７を、スイッチ部２０９が切断すれば、受電した電力はバッテリ２０７に供給されない。なお、スイッチ部２０９は、図２においては、充電部２０６とバッテリ２０７の間に配置されているが、受電部２０３と充電部２０６の間に配置されてもよい。あるいは、図２ではスイッチ部２０９を一つのブロックとして記載しているが、スイッチ部２０９を充電部２０６の一部として実現することも可能である。通信部２０４は、ＴＸが有する通信部１０４との間で、上述したようなＷＰＣ規格に基づく受電制御ための通信を行う。通信部２０４は、受電アンテナ２０５から入力された電磁波を復調してＴＸから送信された情報を取得する。そして、通信部２０４は、その入力された電磁波を負荷変調することによってＴＸへ送信すべき情報に関する信号を電磁波に重畳することにより、ＴＸとの間で通信を行う。なお通信部２０４は、受電アンテナ２０５とは異なるアンテナを用いたＷＰＣ規格とは異なる規格による通信でＴＸと通信を行ってもよいし、複数の通信を選択的に用いてＴＸと通信を行ってもよい。

メモリ２０８は、制御プログラムを記憶するほかに、ＴＸ及びＲＸの状態なども記憶する。例えば、ＲＸの状態は制御部２０１により取得され、ＴＸの状態はＴＸの制御部１０１により取得され、通信部２０４を介して受信されうる。

次に、図３を参照して、ＴＸ４０２の制御部１０１の機能について説明する。図３は、送電装置４０２（ＴＸ）の制御部１０１の機能構成例を示すブロック図である。制御部１０１は、通信制御部３０１、送電制御部３０２、測定部３０３、設定部３０４、異物検出部３０５を有する。通信制御部３０１は、通信部１０４を介したＷＰＣ規格に基づいたＲＸとの制御通信を行う。送電制御部３０２は、送電部１０３を制御し、ＲＸへの送電を制御する。測定部３０３は、後述する波形減衰率を測定する。また、送電部１０３を介してＲＸに対して出力する電力を計測し、単位時間ごとに平均出力電力を測定する。また、送電アンテナ（送電コイル）のＱ値を測定する。設定部３０４は、測定部３０３により測定された波形減衰率に基づいて、異物検出のために用いる閾値を、例えば算出処理により、設定する。

異物検出部３０５は、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出機能や、Ｑ値計測法による異物検出機能や、波形減衰法による異物検出機能を実現しうる。また異物検出部３０５は、その他の手法を用いて異物検出処理を行うための機能を有してもよい。例えばＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｅａｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）通信機能を備えるＴＸにおいては、異物検出部３０５は、ＮＦＣ規格による対向機検出機能を用いて異物検出処理を行ってもよい。また、異物検出部３０５は、異物を検出する以外の機能として、ＴＸ上の状態が変化したことを検出することもできる。例えば、ＴＸは、ＴＸ上の受電装置の数の増減も、検出することが可能である。設定部３０４は、ＴＸが、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法や、Ｑ値計測法や、波形減衰法による異物検出を行う上で、異物の有無を判定するための基準となる閾値を設定する。また設定部３０４は、その他の手法を用いた異物検出処理を行う上で必要となる、異物の有無を判定するための基準となる閾値を設定する機能を有してもよい。また、異物検出部３０５は、設定部３０４により設定された閾値と、測定部３０３により測定された波形減衰率や出力電力やＱ値に基づいて、異物検出処理を行うことができる。

通信制御部３０１、送電制御部３０２、測定部３０３、設定部３０４、異物検出部３０５は、制御部１０１において動作するプログラムとしてその機能が実現される。各処理部は、それぞれが独立したプログラムとして構成され、イベント処理等によりプログラム間の同期をとりながら並行して動作しうる。

（ＷＰＣ規格に従った電力伝送のための処理の流れ）
次に、ＷＰＣ規格で規定されている、Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズ、Ｐｉｎｇフェーズ、Ｉ＆Ｃフェーズ、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズ、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズ、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズの、送電装置、受電装置の動作について、図５のシーケンス図を用いて説明する。図５は、ＷＰＣ規格に従った電力伝送のためのシーケンス図である。ここでは、送電装置４０２（ＴＸ）と受電装置４０１（ＲＸ）を例に説明する。

ＴＸは、送電可能範囲内に存在する物体を検出するため、ＷＰＣ規格のＡｎａｌｏｇ Ｐｉｎｇを繰り返し間欠送信している（Ｆ５０１）。ＴＸは、ＷＰＣ規格のＳｅｌｅｃｔｉｏｎフェーズとＰｉｎｇフェーズとして規定されている処理を実行し、ＲＸが載置されるのを待ち受ける。ＲＸのユーザーは、ＲＸ（例えばスマートフォン）を充電すべくＲＸをＴＸに近づける（Ｆ５０２）。例えば、ＲＸをＴＸに積載することにより、ＲＸをＴＸに近づける。ＴＸは、送電可能範囲内に物体が存在することを検出すると（Ｆ５０３、Ｆ５０４）、ＷＰＣ規格のＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを送信する（Ｆ５０５）。ＲＸはＤｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇを受信すると、ＴＸがＲＸを検知したことを把握できる（Ｆ５０６）。またＴＸは、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｉｎｇに対する所定の応答があった場合に、検出された物体がＲＸであり、ＲＸが充電台４０３に載置されたと判定する。ＴＸは、ＲＸの載置を検出すると、ＷＰＣ規格で規定されたＩ＆Ｃフェーズの通信により、ＲＸから識別情報と能力情報を取得する（Ｆ５０７）。ここで、ＲＸの識別情報には、Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ ＣｏｄｅとＢａｓｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ ＩＤが含められる。また、ＲＸの能力情報には、対応しているＷＰＣ規格のバージョンを特定可能な情報要素や、ＲＸが負荷に供給できる最大電力を特定する値であるＭａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｖａｌｕｅ、ＷＰＣ規格のＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎ機能を有するか否かを示す情報が含められる。なお、ＴＸは、ＷＰＣ規格のＩ＆Ｃフェーズの通信以外の方法でＲＸの識別情報と能力情報を取得してもよい。また、識別情報は、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ ＩＤ等の、ＲＸの個体を識別可能な任意の他の識別情報であってもよい。能力情報として、上記以外の情報を含んでいてもよい。

続いて、ＴＸは、ＷＰＣ規格で規定されたＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズの通信により、ＲＸとＧＰの値を決定する（Ｆ５０８）。なお、Ｆ５０８では、ＷＰＣ規格のＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズの通信に限らず、ＧＰを決定する他の手順が実行されてもよい。また、ＴＸは、ＲＸがＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズに対応していないことを示す情報を（例えばＦ５０７において）取得した場合に、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズの通信は行わず、ＧＰの値を（例えばＷＰＣ規格で予め規定された）小さな値としてもよい。本実施形態では、ＧＰ＝５ワットとする。

ＴＸは、ＧＰの決定後、当該ＧＰに基づいてＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎを行う。Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理では、まず、ＲＸが、ＴＸに軽負荷状態（負荷切断状態、送電電力が第一閾値以下になる負荷状態）における受電電力を含む情報（以降、第１基準受電電力情報と呼ぶ。）を送信する（Ｆ５０９）。本実施形態での第１基準受電電力情報は、ＴＸの送電電力が２５０ミリワットの時の、ＲＸの受電電力情報とする。第１基準受電電力情報は、ＷＰＣ規格で規定されるＲｅｃｅｉｖｅｄ Ｐｏｗｅｒ Ｐａｃｋｅｔ（ｍｏｄｅ１）であるが、他のメッセージが用いられてもよい。ＴＸは、自装置の送電状態に基づいて、第１基準受電電力情報を受け入れるか否かを判定する。ＴＸは、受け入れる場合は肯定応答＝ＡＣＫを、受け入れない場合は否定応答＝ＮＡＫを、ＲＸへ送信する。

次にＲＸは、ＴＸからＡＣＫを受信すると（Ｆ５１０）、ＴＸに負荷接続状態（送電電力が第二閾値以上になる負荷状態）における受電電力を含む情報（以降、第２基準受電電力情報と呼ぶ。）を送信する必要がある。本実施形態では、ＧＰが５ワットであることから、第２基準受電電力情報は、ＴＸの送電電力が５ワットの時の、ＲＸの受電電力情報とする。ここで第２基準受電電力情報は、ＷＰＣ規格で規定されるＲｅｃｅｉｖｅｄ Ｐｏｗｅｒ Ｐａｃｋｅｔ（ｍｏｄｅ２）であるが、他のメッセージが用いられてもよい。ＲＸはＴＸからの送電電力を５ワットまで増加させるために、正の値を含む送電出力変更指示を送信する（Ｆ５１１）。

ＴＸは上述した送電出力変更指示を受信し、送信電力の増加対応が可能な場合、ＡＣＫを応答し、送信電力の増加を行う（Ｆ５１２、Ｆ５１３）。第２基準受電電力情報は、ＴＸの送電電力が５ワットの時の受電電力情報であることから、ＴＸは、５ワットを超える電力増加要求をＲＸから受信した場合は（Ｆ５１４）、送電出力変更指示に対してＮＡＫを応答することで、規定以上の電力送電を抑止する（Ｆ５１５）。

ＲＸは、ＴＸよりＮＡＫを受信することで既定の受電電力に達したと判断すると、ＴＸへ負荷接続状態における受電電力を含む情報を、第２基準受電電力情報として送信する（Ｆ５１６）。ＴＸは、ＴＸの送電電力値、および、第１および第２基準受電電力情報に含まれる受電電力値に基づいて、ＴＸ-ＲＸ間の電力損失量を算出することが可能となり、またそれらを補間することで、すべてのＴＸの送電電力時（本ケースでは、ＴＸ送電電力が２５０ミリワットから５ワット）におけるＴＸ−ＲＸ間の電力損失値を算出することができる（Ｆ５１７）。ＴＸは、ＲＸからの第２基準受電電力情報に対してＡＣＫを送信し（Ｆ５１８）、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理を完了する。充電処理を開始可能と判断したＴＸは、ＲＸに対して送電処理を開始し、ＲＸの充電が開始される。そして、ＴＸとＲＸが機器認証処理を行い（Ｆ５１９）、相互の機器がより大きなＧＰに対応可能と判明して、ＧＰをより大きな値、ここでは１５ワットに再設定するようにしてもよい（Ｆ５２０）。

ＲＸとＴＸは上述したように、ＴＸの送電電力を１５ワットまで増加させるために、送電出力変更指示、ＡＣＫ、ＮＡＫを使い送電出力を上げる（Ｆ５２１〜Ｆ５２４）。ＴＸ、ＲＸはＧＰ＝１５ワットに対して、再度Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理を実施する。具体的には、ＲＸは、ＴＸの送電電力が１５ワットの時の、ＲＸの負荷接続状態における受電電力情報を含む情報（以降、第３基準受電電力情報と呼ぶ。）を送信する（Ｆ５２５）。ＴＸは、第１、第２及び第３の基準受電電力情報に含まれる受電電力に基づいてＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎを行い、すべてのＴＸの送電電力時（本ケースでは、ＴＸ送電電力が２５０ミリワットから１５ワット）におけるＴＸ−ＲＸ間の電力損失量を算出することが可能となる（Ｆ５２６）。ＴＸはＲＸからの第３基準受電電力情報に対してＡＣＫを送信し（Ｆ５２７）、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ処理を完了する。充電処理を開始可能と判断したＴＸは、ＲＸに対して送電処理を開始し、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズに移行する（Ｆ５２８）。

Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズでは、ＴＸはＲＸに対して、送電を行う。また、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による、異物検出が行われる。Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法ではまず、ＴＸは、上述したＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎにより、ＴＸによる送電電力と、ＲＸによる受電電力との差分から、ＴＸ−ＲＸ間の異物がない状態の電力損失量を事前に算出する。当該算出値を、送電処理中の通常状態（異物がない状態）における、基準の電力損失量であるとする。そのうえで、ＴＸは、その後の送電中に算出したＴＸ−ＲＸ間の電力損失量が、当該通常状態の電力損失量から閾値以上はなれた場合に「異物あり」と判定する。

このように、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズ中には、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出が行われる。しかし、一つの異物検出方法のみでは、異物の誤検出の可能性や、異物が有るにも関わらずなしと判定してしまう誤判定の可能性がある。異物検出の精度をより向上させるためには、一般的に、複数の異物検出方法を組み合わせて実施することが望ましい。特に、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズは、ＴＸが送電を行うフェーズであり、送電中に、ＴＸとＲＸの間に異物が混入すると、異物からの発熱等が大きくなるため、このフェーズにおいて複数の異物検出を実施して、異物検出精度を向上させることが望ましい。そこで、本実施形態では、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法とは異なる異物検出方法を考える。

（波形減衰法による異物検出方法）
Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズでは、送電装置は受電装置に対して、送電を行っている。よって、この送電の波形を用いて異物検出を行うことができれば、新たに異物検出用信号等を構成することなく、異物検出が可能となる。送電波形を用いて、その送電波形の減衰状態から異物検出を行う方法（以下、波形減衰法と呼ぶ）を、図６を用いて説明する。図６は、波形減衰法による異物検出の原理を説明する図である。ここでは、送電装置４０２（ＴＸ）と受電装置４０１（ＲＸ）を例に説明する。

図６において、波形は、ＴＸの送電アンテナ（送電コイル）に印加される高周波電圧の電圧値６００（以降、単に電圧値と言う）の時間経過を示しており、横軸は時間、縦軸は電圧値である。ＴＸは、送電アンテナを介してＲＸに送電を行い、時間Ｔ０において送電を停止し、送電アンテナ（送電コイル）への高周波電圧の印加は停止される。ＴＸから送電される送電波形の周波数は、所定（固定）の周波数である。その周波数はＷＰＣ規格で使用される８５ｋＨｚから２０５ｋＨｚの間である。点６０１は、高周波電圧の包絡線の一部であり、時間Ｔ_１における電圧値である。図中の（Ｔ_１、Ａ_１）は、時間Ｔ_１における電圧値がＡ1であることを示す。同様に、点６０２は、高周波電圧の包絡線の一部であり、時間Ｔ_２における電圧値である。図中の（Ｔ_２、Ａ_２）は、時間Ｔ_２における電圧値がＡ_２であることを示す。この時、この送電アンテナの品質係数（Ｑ値）は、時間Ｔ０以降の電圧値の時間変化に基づいて求めることが可能である。具体的には、例えば、電圧値の包絡線である点６０１および６０２の時間、電圧値および高周波電圧の周波数ｆに基づいて式１により算出される。

Ｑ＝πｆ（Ｔ_２-Ｔ_１）／ｌｎ（Ａ_１／Ａ_２） （式1）

ＴＸとＲＸの間に異物が存在する場合には、このＱ値が低下する。これは、異物が存在する場合には、当該異物によってエネルギーの損失が発生するためである。よって、波形の減衰の傾きに着目すると、異物が無い時よりも、異物が有る時の方が、異物によるエネルギーの損失が発生するため、点６０１と点６０２を結ぶ直線の傾きが急になり、波形の減衰率が高くなる。つまり、波形減衰法は、この点６０１と点６０２の減衰状態から異物の有無の判定を行うものであり、実際に異物の有無を判定する上では、この減衰状態を表す何らかの数値の比較によって判定をすることが可能となる。例えば、上述したＱ値の比較でもよい。Ｑ値が低くなるということは、波形減衰率が高くなることを意味する。あるいは、（Ａ_１-Ａ_２）/（Ｔ_２-Ｔ_１）から求められる点６０１と点６０２を結ぶ直線の傾きの値の比較でもよい。あるいは、波形の減衰状態を観測する時間が固定であるならば、電圧値の差を表す（Ａ_１-Ａ_２）や、電圧値の比（Ａ_１/Ａ_２）の値を比較することでもよい。あるいは、送電を行うときの電圧値Ａ_１が一定であるならば、所定の時間経過後の、電圧値Ａ_２の値を比較することでもよい。あるいは、電圧値Ａ_１が所定の電圧値Ａ_２になるまでの時間（Ｔ_２-Ｔ_１）の値を比較することでもよい。

以上述べたように、送電停止後の波形の減衰状態によって異物の有無は判定可能であり、その減衰状態を表す値は複数存在する。この減衰状態を表す値のことを、以下、「波形減衰率」と呼ぶ。また、上述したように、式１で算出されるＱ値も、波形の減衰状態を表す値であるため、「波形減衰率」に含まれるものとする。また、図６の縦軸は、送電アンテナ（コイル）に印可される電圧値として説明をしたが、送電アンテナ（コイル）を流れる電流値であっても、図６と同様に送電停止後に異物の有無によって波形の減衰状態は変化し、異物が有る場合は、より減衰率が高くなる。よって、送電アンテナ（コイル）を流れる電流値に対しても、上述した方法を適用して、電流波形より求められるＱ値、減衰波形の傾き、電流値の差、電流値の比、電流値、所定の電流値になるまでの時間等から、異物有無の判定し、異物を検出することが可能となる。なお、上記では、ＴＸは送電を停止したときの波形減衰率を測定するようにしたが、送電装置が送電の電力（電圧、電流）を所定の値まで下げたときの波形減衰率を測定するようにしてもよい。

波形減衰法により、送電中の送電波形で異物検出を行う方法について、図７を用いて説明する。図７は、送電中の送電波形で異物検出を行う方法を説明するための図である。図７では、波形減衰法による異物検出を行う際の送電波形が示され、横軸は時間、縦軸は送電アンテナ（送電コイル）の電圧値を表す。縦軸は、図６と同様、送電アンテナを流れる電流値としてもよい。ＴＸは、送電開始をする（図７の「送電開始」）。ＴＸが送電を開始（図７の「送電開始」）した直後の過渡応答の期間（図７の「過渡応答期間」）は、送電波形が安定しない。よって、この送電波形が安定しない過渡応答期間中は、ＲＸはＴＸに対して通信（負荷変調による通信）を行わないように制御する。また、ＴＸはＲＸに対して通信（周波数偏移変調による通信）を行わないように制御する。

ＴＸは、異物検出を行うタイミングになったら、送電を停止する（図７の「送電停止」）。すると、送電波形は減衰するので、この減衰波形より、波形減衰率（Ｑ値、あるいは減衰の傾き等）を算出して利用することで、異物を検出することが可能となる（図７の「異物検出期間」）。そして、所定の時間経過後、ＴＸは送電を再開する（図７の「送電再開」）。上述したのと同様、ＴＸが送電を開始（図７の「送電開始」）した直後の過渡応答の期間（図７の「過渡応答期間」）は、送電波形が安定しない。よって、この送電波形が安定しない過渡応答期間中は、ＲＸはＴＸに対して通信（負荷変調による通信）を行わないように制御する。また、ＴＸはＲＸに対して通信（周波数偏移変調による通信）を行わないように制御する。ＴＸは、異物検出を行うタイミングになったら、送電を停止する（図７の「送電停止」）。すると、送電波形は減衰するので、この減衰波形より、波形減衰率を算出して利用することで、異物を検出することが可能となる（図７の「異物検出期間」）。そして、所定の時間経過後、ＴＸは送電を再開する（図７の「送電再開」）。以上が波形減衰法による異物検出の基本的な原理である。

（波形減衰法をＷＰＣ規格に適用した場合の送電装置の処理）
次に、ＷＰＣ規格においてこの波形減衰法を適用し、異物検出を行う場合の送電装置の処理について簡単に説明する。波形減衰法によって異物検出を実施する場合には、送電装置は、異物が無い状態での波形減衰率を予め測定し、それを基準として閾値を算出する。送電装置は、波形減衰法による異物検出を実行し、測定された波形減衰率が、当該閾値と比較して大きい場合には「異物有り」と判定し、当該閾値と比較して小さい場合には「異物無し」と判定する。

異物が無い状態での波形減衰率を予め測定するときのタイミングについて説明する。ＷＰＣ規格においては、前述のようにＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズにおいて、Ｑ値計測法による異物検出を行う。そして異物検出の結果、異物が無いと判定された場合に、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズ、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズと進む。つまり、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズ以降に進んだということは、Ｑ値計測法による異物検出の結果、異物が無いと判定されたことを意味している。よって、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズ、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズ、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズのいずれかにおいて波形減衰率を測定すれば、異物が無い状態での波形減衰率を測定できる可能性が高い（Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズにおいて、Ｑ値計測法による異物検出で、異物が無いと判定しているため）。よって、異物が無い状態での波形減衰率を測定するタイミングとしては、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズ、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズ、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズのいずれかでよい。

本実施形態では、この中で、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズ中に実施する場合について説明する。異物が無い状態での波形減衰率を測定するタイミングは、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズの最初の段階に設定する。理由は、時間が経過すればするほど、送電装置と受電装置の間に異物が混入する確率が上がるためである。そして、受電装置あるいは送電装置が指定する、異物検出を行うタイミングで、送電装置は送電波形の波形減衰率を測定する。送電装置はその後、測定した波形減衰率を、上述した、異物が無い状態での波形減衰率から算出した閾値と比較し、異物の有無を判定する。

（実施形態１における処理の流れ）
送電装置と受電装置による具体的な異物検出処理の流れに関して、図８〜図１０を参照して説明する。図８は、本実施形態における送電装置により実行される処理のフローチャート、図９は本実施形態における受電装置により実行される処理のフローチャートである。図１０は、送電装置と受電装置のシーケンス図である。以下、送電装置４０２（ＴＸ）と受電装置４０１（ＲＸ）を例に説明する。また、上述したように、本実施形態では、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズ中に異物検出処理が行われるものとする。

（１）波形減衰法による異物検出の閾値の設定
まず、波形減衰法による異物検出の閾値を設定する処理の流れを説明する。無線電力伝送システムは、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズに入ると、ＴＸは送電を開始し（Ｓ８０１、Ｆ１００１）、ＲＸは受電を開始する（Ｓ９０１）。この段階では、ＲＸは、スイッチ部２０９を切断し、ＲＸの負荷（バッテリ２０７）を切断している（Ｆ１００２）。ＲＸは、ＴＸによる送電開始直後、通信禁止期間（所定の時間）が経過したか否かを判定する（Ｓ９０２、Ｆ１００３）。これは、通信禁止期間が経過するまでは送電波形が安定しないため、定常状態に安定するまでの待つためである。通信禁止期間の経過後、ＲＸは波形減衰率を測定するか否かを判定する（Ｓ９０３、Ｆ１００４）。異物検出のための、波形減衰率の閾値がまだ設定（算出）されていない場合は、ＲＸは、波形減衰率を測定すると判定する。この場合、ＲＸは、ＴＸに対して波形減衰率測定実施の指示を、通信部１０４により送信する（Ｓ９０４、Ｆ１００５）。当該指示は、ＴＸに対して、波形減衰法による異物検出の閾値を設定するための波形減衰率の測定実施を要求するためのコマンドである。そして、ＲＸは、スイッチ部２０９を切断し、ＲＸの負荷（バッテリ２０７）を切断する（Ｓ９０５、Ｆ１００６）。なお、このスイッチ部２０９の切断は、コマンド送信（Ｓ９０４）の前に行ってもよい。

ここで、ＲＸの負荷（バッテリ２０７）を切断する理由を述べる。波形減衰率は、ＲＸの負荷（バッテリ２０７）、あるいはＴＸの送電電力の状態に影響されて変動する。よって、波形減衰率を測定する際には、予めＲＸの負荷（バッテリ２０７）の影響を排除するために、負荷を切断した上で、測定を行うようにする。ＴＸは、通信部１０４により、波形減衰率測定実施の指示をＲＸから受信したか否かを判定する（Ｓ８０２）。指示を受信した場合には（Ｓ８０２でＹＥＳ）、ＴＸは、受信した指示の内容が、閾値決定のための波形減衰率の測定であるか否かを判定する（Ｓ８０３、Ｆ１００７）。受信した指示が、異物検出の閾値を設定するための測定実施を要求するコマンドである場合（Ｓ８０３でＹＥＳ）、ＴＸは送電を一時的に停止（瞬断）する（Ｓ８０４、Ｆ１００８）。そして、ＴＸは、所定時間経過後に波形減衰率を測定する（Ｓ８０５、Ｆ１００９）。ここで所定時間の経過を待機する理由は、送電停止直後は、過渡応答の不安定な状態であるためである。次に、ＴＸは、Ｓ８０５で測定した波形減衰率から閾値を算出する（Ｓ８０６、Ｆ１０１０）。例えばＴＸは、測定した波形減衰率に所定のマージンを加算した値を、閾値として算出する。そして、ＴＸは、算出した閾値をメモリ１０６に記憶する（Ｓ８０７、Ｆ１０１１）。そして、ＴＸは送電を再開する（Ｓ８０８）。

ＲＸは、ＴＸが送電を再開し、かつ送電波形が定常状態になるまでの、所定の時間が経過するのを待機する（Ｓ９０６、Ｆ１０１２）。ここで所定の時間待機するのは、送電中の送電波形が安定していない（定常状態でない）状態の場合、ＲＸに過電力が印可されてしまう可能性があるからである。所定の時間経過後、ＲＸは負荷（バッテリ２０７）を接続する（Ｓ９０７、Ｆ１０１３）。ＲＸは、例えばバッテリ２０７が満充電になった等で、送電を停止することを要求するか否かを判定する（Ｓ９０８）。送電を停止することを要求すると判定した場合には（Ｓ９０８でＹＥＳ）、ＲＸは、ＥＰＴ（Ｅｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）コマンドをＴＸに送信（Ｓ９０９）することにより送電停止要求を行い、処理を終了する（Ｓ９１０）。Ｓ９０８で、ＲＸは、送電を停止することを要求しない場合には（Ｓ９０８でＮＯ）、受電を開始する（Ｓ９１１）。以上の動作で、ＴＸは、異物が無い状態での波形減衰率を測定して、その結果から異物有無の判定を行う際に必要となる閾値を設定することが可能となる。

（２）異物検出の動作
次に、異物検出を行う動作について説明する。ＴＸは送電中（Ｓ８０１）であり、ＲＸは受電中（Ｓ９０１）である。ＲＸは、通信禁止期間が経過したか否かを判定する（Ｓ９０２、Ｆ１０１４）。通信禁止期間の経過後、ＲＸは波形減衰率を測定するか否かを判定する（Ｓ９０３、Ｆ１０１５）。ＲＸは、異物が存在するか否かを確認するための異物検出を行うために、波形減衰率を測定すると判定する。この場合、ＲＸは、ＴＸに対して波形減衰率測定実施の指示を、通信部１０４により送信する（Ｓ９０４、Ｆ１０１６）。当該指示は、ＴＸに対して、波形減衰法による異物検出実施（異物有無の判定の実施）を要求するためのコマンドである。そして、ＲＸは、スイッチ部２０９を切断し、ＲＸの負荷（バッテリ２０７）を切断する（Ｓ９０５、Ｆ１０１７）。なお、このスイッチ部２０９の切断は、コマンド送信（Ｓ９０４）前に行ってもよい。ＲＸの負荷を切断する理由は上述の通りである。ＴＸは、通信部１０４により、波形減衰率測定実施の指示をＲＸから受信したか否かを判定する（Ｓ８０２）、指示を受信した場合には（Ｓ８０２でＹＥＳ）、ＴＸは、受信した指示の内容が、閾値決定のための波形減衰率測定であるか否かを判定する（Ｓ８０３、Ｆ１０１８）。受信した指示が、波形減衰法による異物検出実施（異物有無の判定の実施）を要求するコマンドである場合（Ｓ８０３でＮＯ）、ＴＸは、送電を一時的に停止（瞬断）する（Ｓ８０９、Ｆ１０１９）。そして、ＴＸは、所定時間経過後に波形減衰率を測定する（Ｓ８１０、Ｆ１０２０）。ここで所定時間の経過を待機する理由は、送電停止直後は、過渡応答の不安定な状態であるためである。次に、ＴＸは、Ｓ８０６で算出した閾値と、Ｓ８１０で測定した波形減衰率とを比較し、異物の有無を判定する（Ｓ８１１、Ｆ１０２１）。判定の結果、異物が有ると判定した場合には（Ｓ８１２でＹＥＳ）、ＴＸは送電を停止し（Ｓ８１５、Ｆ１０２３）、処理を終了する（Ｓ８１６）。判定の結果、異物が無いと判定した場合には（Ｓ８１２でＮＯ）、ＴＸは、ＲＸから送電停止の指示があったか（ＥＰＴコマンドが受信されたか）否かを判定する（Ｓ８１３）。送電停止の指示があった場合には（Ｓ８１３でＹＥＳ）、ＴＸは送電を停止し（Ｓ８１５）、処理を終了する（Ｓ８１６）。送電停止の指示がなかった場合には（Ｓ８１３でＮＯ）、ＴＸは送電を再開する（Ｓ８１４）。

ＲＸは、ＴＸが送電を再開し、かつ送電波形が定常状態になるまでの、所定の時間が経過するのを待機する（Ｓ９０６）。所定の時間待機する理由は上述した通りである。所定の時間経過後、ＲＸは負荷（バッテリ２０７）を接続する（Ｓ９０７）。ＲＸは、例えばバッテリ２０７が満充電になった等で、送電を停止することを要求するか否かを判定する（Ｓ９０８）。送電を停止することを要求すると判定した場合には（Ｓ９０８でＹＥＳ）、ＲＸは、ＥＰＴコマンドをＴＸに送信することにより送電停止要求を行い、処理を終了する（Ｓ９１０）。ここで、ＴＸが「異物有り」と判断したことにより（Ｓ８１２でＹＥＳ）、ＲＸが、ＴＸからの送電が行われていないと判断した場合には、ＲＸは、ＥＰＴコマンドをＴＸに送信（Ｆ１０２４）することにより送電停止要求を行い、処理を終了する（Ｓ９１０）。これにより、正常に送電を終了できる。あるいは、ＲＸは、ＴＸに対してＥＰＴコマンドを送信せずに終了し（Ｓ９１０）、リセット状態（Ｓｔａｎｄ−Ｂｙ状態）に移行してもよい。Ｓ９０８で、ＲＸは、送電を停止することを要求しない場合には（Ｓ９０８でＮＯ）、受電を開始する（Ｓ９１０）。以上の動作で、送電波形の波形減衰率を利用して、ＴＸは、ＴＸとＲＸとの間の異物の有無を判定することが可能となる。

なお、上述した実施形態においては、波形減衰率を測定する際には、予めＲＸの負荷の影響を排除するために、ＲＸの負荷を切断した上で、測定を行うようにした。これに替えて、波形減衰率を測定する際には、予めＲＸの負荷の影響を小さくするために、ＲＸの負荷の値を制御した上で、測定を行うようにしてもよい。例えば、ＲＸに小さな電力しか供給されないような状態になるように、ＲＸの負荷が軽負荷状態（Ｌｉｇｈｔ Ｌｏａｄの状態）になるように負荷を制御することで実現できる。

なお、上述した実施形態においては、ＴＸによる波形減衰率の測定実施のタイミングは、ＲＸからＴＸに対して指示することにより実現した（Ｓ８０３）。これに替えて、ＴＸがタイミングを決定し、そのタイミングをＴＸがＲＸに対して通知することでも実現できる。具体的には、例えば、ＴＸは、図８のＳ８０２、Ｓ８０３の処理に替えて、まず、通信禁止期間が経過したか否かを判定する。そして、通信禁止期間の経過後、ＴＸは閾値決定のための波形減衰率を測定するか否かを判定する。あるいは、異物の有無を検出するための波形減衰率を測定するか否かを判定する。ＴＸは波形減衰率を測定すると判定すると、ＴＸは波形減衰率の測定実施のタイミングを決定し、そのタイミングをＲＸに対して通知する。なお、ＴＸは、同時に、波形減衰率の測定が、閾値決定のための測定である場合には、閾値決定のための測定であることをＲＸに通知し、異物の有無を検出するための測定である場合には、異物の有無を検出するための測定であることをＲＸに対して通知してもよい。そして、ＲＸは、測定実施のタイミングでスイッチ部２０９を切断し、ＲＸの負荷（バッテリ２０７）を切断する。あるいは、ＲＸの負荷（バッテリ２０７）の値が軽負荷状態（Ｌｉｇｈｔ Ｌｏａｄの状態）になるように負荷を制御する。以上により、ＴＸは波形減衰率を測定することが可能になる。また、ＴＸによる波形減衰率の測定実施のタイミングは、予め定められた所定のタイミングにおいて実行されるように構成されてもよい。当該所定のタイミングにおいて、ＴＸは波形減衰率の測定を実施し、ＲＸは負荷を切断する、あるいは負荷の値が軽負荷状態（Ｌｉｇｈｔ Ｌｏａｄの状態）になるように負荷を制御することで、実現可能である。また、ＴＸは、ユーザーから異物検出の閾値設定の指示があった場合に、Ｓ８０４に進み、ユーザーから異物検出を行う指示があった場合に、Ｓ８０９に進むように構成されてもよい。ユーザーからの指示は、ＴＸに対する所定の入力／操作により実現され得る。

また、上述した実施形態においては、ＴＸが、ＴＸの送電アンテナ（送電コイル）に印可される電圧、あるいは送電アンテナ（送電コイル）に流れる電流の減衰率を測定し、異物検出の有無を判定する方法について述べた。しかし、送電アンテナ（送電コイル）と受電アンテナ（受電コイル）は対向して、電磁的に結合しているため、送電アンテナの電磁エネルギーは、受電アンテナにも励起される。そのため、ＲＸが、ＲＸの受電アンテナ（受電コイル）に印可される電圧、あるいは受電アンテナ（受電コイル）に流れる電流の減衰率を測定し、異物検出の有無を判定することも可能である。

また、ＴＸが波形減衰率を測定した場合には、その波形減衰率、あるいはその波形減衰率から求められた閾値をＲＸに通知してもよい。それにより、ＲＸ側でも異物有無の判定を実施することが可能となる。あるいは、ＲＸが波形減衰率を測定した場合には、その波形減衰率、あるいはその波形減衰率から求められた閾値をＴＸに通知してもよい。それにより、ＴＸ側でも異物有無の判定を実施することが可能となる。

また、上述した実施形態においては、波形減衰法によって異物検出を実施する場合には、異物が無い状態での波形減衰率を予め測定し、それを基準として閾値を算出した。そして、波形減衰法による異物検出を実行し、測定された波形減衰率が、当該閾値と比較して大きい場合には「異物有り」と判定し、当該閾値と比較して小さい場合には「異物無し」と判定することで、実現した。しかし、異物が無いと想定されるタイミングに測定した、前の波形減衰率から求められる閾値と比較することで、異物検出を実施してもよい。例えば、最初に、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法によって異物が無いことを確認する。次に、波形減衰法により、一回目の波形減衰率測定を実施し、閾値を算出する。この場合、予めＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法によって異物が無いことが確認されているので、この波形減衰率、あるいは閾値は、異物が無い状態の値であると考えられる。次に、波形減衰法により、二回目の波形減衰率測定を実施し、閾値を算出する。このとき、異物検出を行うためには、一回目の波形減衰率測定の測定結果や、閾値と比較することで実現できる。なぜなら、一回目の波形減衰率測定の測定結果や、閾値は、異物が無い状態のものであるからである。つまり、波形減衰法により異物検出を実施する際には、その前に異物が無い状態で測定されたと考えられる波形減衰率、あるいは閾値と比較することでも実現できる。

また、上述した実施形態では、ＴＸから送電される送電波形の周波数は、所定（固定）の周波数とした。しかし、複数の周波数を用いて、各周波数において、本実施系で述べた異物検出のための動作を行い、それらの結果を組みわせることで、異物有無の判定を行ってもよい。所定の（固定）の一つの周波数での波形減衰率だけでなく、複数の周波数の波形減衰率を用いて異物検出を行うことで、より精度の高い異物検出を行うことが可能となる。

また、本実施形態では、ＴＸが送電を停止直後、あるいは送電を開始直後は、過渡応答で送電波形が不安定であるため、各動作に移行する前に待機時間を設けた。しかし、この送電波形が不安定になる原因は、送電を急に開始したり、急に停止したりすることによって引き起こされる。よって、これを緩和するために、ＴＸは、送電を開始するときには送電電力を段階的に上げるように制御してもよい。あるいは、送電を停止／一時停止する際には、送電電力を段階的に下げるように制御してもよい。

［実施形態２］
実施形態１では、送電装置が送電を停止して送電波形の波形減衰率を測定する際、受電装置の負荷の影響を排除するために、受電装置の負荷を切断した上で波形減衰率を測定するように制御する手法について述べた。一方で、この手法では、受電装置が所定のタイミングで負荷を切断・接続する必要があり、そのために時間を要することから、電力伝送効率の低下を引き起こし得る。本実施形態では、波形減衰率を測定する際に、受電装置の負荷を切断することなく、接続したまま測定する手法について述べる。

送電装置の送電電力は、受電装置の負荷（バッテリ）の状態によって変化する。つまり、受電装置は、受電装置の負荷の状態を制御することにより、送電装置からの送電電力を制御することが可能である。送電装置は、異物が無い状態における、受電装置側の負荷の各状態（各送電電力値）での波形減衰率を予め測定し、その測定結果に基づき、異物有無の判定に用いる閾値を、受電装置側の負荷の各状態（各送電電力）において設定するようにする。異物検出を行う際には、受電装置の負荷を切断することなく、送電装置は、波形減衰率を測定し、送電電力の値に応じた閾値と比較をすることで、異物の有無の判定を行うようにする。

以下、送電装置４０２（ＴＸ）と受電装置４０１（ＲＸ）による処理の流れを説明する。なお、ＴＸとＲＸの構成、処理フロー、および動作シーケンスは、基本的に実施形態１と同様である。異なる点は、ＴＸが、ＲＸから受信した指示が、異物検出の閾値を設定するための測定実施を要求するコマンドである場合（Ｓ８０３でＹＥＳ）に、Ｓ８０５において波形減衰率を測定する方法が異なる。本実施形態におけるＴＸとＲＸが、波形減衰法による異物検出の閾値を設定するための測定を実施する手法について、図８と図１１を参照して説明する。

図１１は、波形減衰法による異物検出閾値の設定方法を説明するための図である。まず、ＲＸは、ＴＸから送電があった場合に、ＲＸの負荷に電力が供給されない（切断）、あるいはとても小さな電力しか供給されないような状態になるように、ＲＸの負荷が軽負荷状態（Ｌｉｇｈｔ Ｌｏａｄの状態）になるように制御する。この時のＴＸの送電電力をＰｔ１とする。そして、ＴＸは、その状態で送電を停止し（Ｓ８０４）、波形減衰率を測定する（Ｓ８０５）。この時の波形減衰率をδ１とする。この時、ＴＸは、送電電力Ｐｔ１（送電装置は、送電装置が送電している送電電力Ｐｔを認識している）と、波形減衰率δ１を関連づけてメモリに記憶しておく（点１１００）。次に、ＲＸは、ＴＸから送電があった場合に、ＲＸの負荷に最大電力が供給される、あるいは所定の閾値以上の電力が供給される状態になるように、ＲＸの負荷が負荷接続状態（Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ Ｌｏａｄの状態）になるように制御する。この時のＴＸの送電電力をＰｔ２とする。そして、ＴＸは、その状態で送電を停止し（Ｓ８０４）、波形減衰率を測定する（Ｓ８０５）。この時、ＴＸは、送電電力Ｐｔ２と、波形減衰率δ２を関連づけてメモリに記憶しておく（点１１０１）。続いて、ＴＸは、点１１００と点１１０１を直線補間し、直線１１０２を作成する。直線１１０２は、ＴＸとＲＸの周辺に異物が存在しない状態における送電電力と、送電波形の波形減衰率の関係を示している。よって、ＴＸは送電電力値と直線１１０２から、異物がない状態における、送電電力値毎の、送電波形の波形減衰率を予想することができる。例えば、送電電力値がＰｔ３の場合は、送電電力値がＰｔ３を示す直線１１０２上の点１１０３から、波形減衰率はδ３であると予想することができる。この直線１１０２を基に、ＴＸは、送電電力値毎の、送電波形の波形減衰率を予想することが可能となる。そして、それらを基に、ＴＸは、異物がない状態における、送電電力値毎の、異物有無の判定に用いる閾値を算出することが可能となる。

なお、ＲＸは、負荷に対する、電力が供給されない／軽負荷の状態となるような制御（第１の制御）と、負荷接続状態となるような制御（第２の制御）を、それぞれＴＸに制御を行うことを通知したあとに行ってもよい。また、当該２つの制御はいずれが先に行われてもよい。

実施形態１では、ＲＸは、異物検出実施（異物有無の判定の実施）の時には、ＲＸの負荷を切断した。しかし、本実施形態では、異物検出実施（異物有無の判定の実施）の時には、ＲＸは負荷を切断する必要はない。ＴＸは、異物検出実施（異物有無の判定の実施）の時には、ＴＸが送電する送電電力値を認識することができるため、図１１から算出された閾値と比較することで、異物検出有無の判定を行うことが可能となる。つまり、本実施形態では、負荷（送電電力値）毎に閾値を設定するため、異物検出実施（異物有無の判定の実施）の時は、その時の負荷（送電電力値）における波形減衰率と、その負荷（送電電力値）に対応する閾値を比較すればよい。よって、実施形態１のときのようにＲＸの負荷を切断する必要はない。

これにより、ＴＸが異物検出実施（異物有無の判定の実施）のための、波形減衰率を測定する際に、ＲＸは負荷の接続・切断を行う必要がなくなるため、電力伝送効率の低下を招くことなく、異物検出を行うことが可能となる。

なお、本実施形態で述べた、負荷（各送電電力値）毎の、異物有無の判定に用いる閾値を算出するための動作は、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズにおいて行われてもよい。上述したように、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズでは、ＴＸは、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出を行う際に必要となるデータを取得する。その際、ＲＸの負荷状態が、軽負荷状態（Ｌｉｇｈｔ Ｌｏａｄの状態）と、負荷接続状態（Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ Ｌｏａｄの状態）であるときに、ＴＸはデータを取得する。よって、図１１における、点１１００と点１１０１の測定は、上述したＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズにおいて、ＲＸが軽負荷状態（Ｌｉｇｈｔ Ｌｏａｄの状態）と、負荷接続状態（Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ Ｌｏａｄの状態）になった時に、一緒に測定することで実現できる。すなわち、ＴＸは、ＲＸから第１基準受電電力情報を受信した際に、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズで行うべき処理に加えて、点１１００の測定を行う。また、ＴＸは、ＲＸから第２基準受電電力情報を受信した際に、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズで行うべき処理に加えて、点１１０１の測定を行う。このようにすることで、新たに点１１００と、点１１０１の測定を行う処理を別に設ける必要がなくなるため、より短時間で点１１００と、点１１０１の測定を行うことが可能となる。

［実施形態３］
実施形態２では、異物の有無の判定に用いる閾値を、受電装置の負荷毎（送電装置が送電する送電電力値毎）に設定することによって、負荷の切断が必要なくなる手法について述べた。本実施形態では、実施形態２において、送電装置、あるいは受電装置の状態が変化した場合や、送電電力の最大値が変更になった場合に、異物検出の閾値を更新・追加する手法について述べる。ここでは、送電装置４０２（ＴＸ）と受電装置４０１（ＲＸ）を例に説明する。

図１１に示したように、実施形態２では、異物が無い状態における、ＴＸの送電電力が最小の時の波形減衰率（点１１００）と、ＴＸの送電電力が最大の時の波形減衰率（点１１０１）を直線補間することで（直線１１０２）、異物検出の閾値を算出するようにした。しかし、図１１の線形補間された直線１１０２は、ＴＸあるいはＲＸの状態が変化すると、変化し得る。例えば、ＴＸあるいはＲＸの温度が上昇した場合である。ＴＸが送電する電力は、その電力が大きくなればなるほど、また送電時間が長くなればなるほど、ＴＸあるいはＲＸの筐体、あるいは内部の回路等の温度は上昇する。あるいは、ＲＸがモバイルＰＣやスマートフォンの場合、アプリケーション等が使用され、データ処理等を行うことにより、温度上昇も考えられる。温度の上昇は、ＴＸあるいはＲＸの筐体の形状の変化や、電気回路の各部品の電気的特性の変化等をもたらす。これらが発生することにより、図１１の直線１１０２は変化し、各送電電力値に対する、異物が無い状態における波形減衰率が変化する。この場合、各送電電力値の、異物検出の閾値を再度算出しなければならない。あるいは、ＴＸに載置されるＲＸが移動した場合においても、図１１の直線１１０２は変化し、各送電電力値に対する、異物が無い状態における波形減衰率が変化する。この場合も、各送電電力値の、異物検出の閾値を再度算出しなければならない。あるいは、例えば図５のＦ５１９、Ｆ５２０に示したように、お互いが機器認証を行い、送電するＧＰあるいは最大電力が変更される可能性もある。ＧＰあるいは最大電力が変更になる場合には、図１１の送電電力Ｐｔ２よりもさらに大きい送電電力の、送電電力と波形減衰率の関係のプロットが必要になる。すなわち、ＴＸあるいはＲＸの状態が変化することで、図１１に示す、送電電力と波形減衰率の関係を更新・追加する必要がある。

ＲＸは、上述したようなＴＸあるいはＲＸの状態変化があり、異物検出に用いる閾値の更新・追加が必要であると判定した場合、ＲＸは、ＴＸに対して、実施形態１、２で述べたような、波形減衰法による異物検出の閾値を設定するための測定実施を要求するコマンドを送信する（Ｓ８０３でＹＥＳ）。そして、ＲＸは、送電電力と波形減衰率の関係の更新あるいは追加をしたいポイントの送電電力となるように、負荷を制御する。ＴＸは、当該コマンドを受信したら、送電を一時停止し（Ｓ８０４）、送電波形の波形減衰率を測定する（Ｓ８０５）。そして、ＴＸは、送電電力と、測定した波形減衰率を関連づけて、図１１に示した、送電電力と波形減衰率の関係の更新あるいは追加を行う。そして、ＴＸは、それに基づき、異物検出の閾値の算出を行い、閾値の更新あるいは追加を行う。以降、当該閾値を用いて、ＴＸは異物有無の判定を行う。なお、上述した実施形態においては、異物検出に用いる閾値の更新・追加が必要であるかどうかの判定は、ＲＸが実施することにより実現した。これに替えて、ＴＸが当該判定を行い、判定の結果、異物検出に用いる閾値の更新・追加が必要であると判定した場合はその旨をＲＸに対して通知することでも実現できる。具体的には、例えば、ＴＸは、上述したようなＴＸあるいはＲＸの状態変化があり、異物検出に用いる閾値の更新・追加が必要であると判定した場合、ＴＸは、ＲＸに対して、異物検出に用いる閾値の更新・追加を実施するために、波形減衰法による異物検出の閾値を設定するための測定を行うことを通知する。ＲＸは、当該通知を受信したら、送電電力と波形減衰率の関係の更新あるいは追加をしたいポイントの送電電力となるように、負荷を制御する。負荷の制御が完了したら、ＲＸはＴＸに対して、負荷制御が完了した旨を通知する。ＴＸは、当該通知を受信したら、送電を一時停止し（Ｓ８０４）、送電波形の波形減衰率を測定する（Ｓ８０５）。そして、ＴＸは、送電電力と、測定した波形減衰率を関連づけて、図１１に示した、送電電力と波形減衰率の関係の更新あるいは追加を行う。そして、ＴＸは、それに基づき、異物検出の閾値の算出を行い、閾値の更新あるいは追加を行う。以降、当該閾値を用いて、ＴＸは異物有無の判定を行う。

本実施形態によれば、送電装置あるいは受電装置の状態が変化した場合でも、その状態にあった異物検出の閾値を設定することが可能となる。

［実施形態４］
図８〜図１０を参照して説明したように、上述の実施形態では、波形減衰法による異物検出有無の判定は、送電装置４０２（ＴＸ）が送電するフェーズである、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズ中に行われる。具体的には、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズ中に、受電装置４０１（ＲＸ）が異物有無の判定が必要と判断した際に、ＴＸに対して、波形減衰法による異物検出実施（異物有無の判定の実施）を要求するコマンドを送信する。そして、ＴＸが当該コマンドを受信して異物検出を行い、異物有無の判定を行う。

一方で、ＷＰＣの規格には、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズ中に異物検出を行う方法として、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出方法が規格化されている。具体的には、受電装置が異物有無の判定が必要と判断した際に、受電装置が送電装置に対して、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出実施（異物有無の判定の実施）を要求するコマンドを送信する。そして、送電装置が当該コマンドを受信して、送電装置は異物検出を行い、異物有無の判定を行う。

上述したように、送電装置が送電を行うＰｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズにおいて、送電装置と受電装置の間に異物が混入すると、異物からの発熱等が大きくなるため、このフェーズにおいて複数の異物検出を実施して、異物検出精度を向上させることが望ましい。このことを考慮して、本実施形態では、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法と、波形減衰法の二つの方法を組み合わせることで、より精度の高い異物検出を行うようにする。以下、具体的な手法について述べる。ここでは、送電装置４０２（ＴＸ）と受電装置４０１（ＲＸ）を例に説明する。

一つ目の手法は、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズ中に実施する異物検出として、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法と、波形減衰法の二つの方法を、定期的に交互に実施することである。ＲＸは、ＴＸに対してＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法と、波形減衰法の二つの方法を定期的に、交互に実施するように指示し、ＴＸはそれぞれの異物検出を行う。ＴＸは、どちらか一方の方法で「異物有り」と判定した場合に、送電を停止する。これにより、一つの方法による異物検出結果に依存することが無いので、より高精度な異物検出を行うことが可能となる。

二つ目の手法は、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法と波形減衰法の二つの方法において、「異物有り」と判定された場合に、送電を停止する方法である。ＴＸがＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法で定期的に異物検出を行い、「異物無し」と判定した場合には、送電を継続する。ＴＸがＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法で定期的に異物検出を行い、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法で「異物有り」と判定した場合には、波形減衰法による異物検出を行い、波形減衰法で「異物有り」と判定した場合に、送電を停止する。つまり、２つの方法において「異物有り」と判定した場合に、送電を停止するように制御する。送電が停止されるのは、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法と波形減衰法の二つの方法において、「異物有り」と判定された場合のみであり、「異物有り」と誤判定する確率を低減することが可能となる。

三つ目の手法は、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法と、波形減衰法の二つの方法において、「異物無し」と判定された場合に、送電を継続する方法である。ＴＸはＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法で定期的に異物検出を行い、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法で「異物有り」と判定した場合には、送電を停止する。あるいは、ＴＸは、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法で定期的に異物検出を行い、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法で「異物無し」と判定した場合に、波形減衰法による異物検出を行い、波形減衰法で「異物有り」と判定した場合に、送電を停止する。波形減衰法による異物検出を行い、波形減衰法で「異物無し」と判定した場合には、ＴＸは送電を継続する。送電を継続できるのは、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法と、波形減衰法の二つの方法において、「異物無し」と判定された場合のみであり、「異物無し」と誤判定する確率を低減することが可能となる。

四つ目の方法は、２つの異物検出方法において、異物有無の異なる判定結果が出た場合に、再度いずれかの方法による異物検出を実施し、複数の判定結果に基づいて総合的に判定を行い、適切に送電制御を行う方法である。ＴＸはＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法で異物検出を行い、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法で「異物有り」と判定した場合であっても、波形減衰法による異物検出を行う。そして、波形減衰法で「異物無し」と判定した場合には、再度どちらか（Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法、あるいは波形減衰法）による異物検出を行う。あるいは、ＴＸはＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法で異物検出を行い、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法で「異物無し」と判定した場合であっても、波形減衰法による異物検出を行う。そして、波形減衰法で「異物有り」と判定した場合には、再度どちらか（Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法、あるいは波形減衰法）による異物検出を行う。ＴＸは、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法と波形減衰法それぞれによる「異物有り」「異物無し」の判定結果に基づいて、総合的に判定を行い、送電を継続するか、停止するかを判定して、適切に送電制御を行う。たとえば、「異物有り」と判定した回数と、「異物無し」と判定した回数を比較し、多い方を最終的な判定結果としてもよい。あるいは、たとえば、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法と、波形減衰法のそれぞれの方法において、「異物有り」と判定されたケースが存在する場合には、「異物有り」を最終的な判定結果としてもよい。あるいは、たとえば、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法と、波形減衰法のそれぞれの方法において、「異物無し」と判定されたケースが存在する場合には、「異物無し」を最終的な判定結果としてもよい。２つの方法において、異物有無の異なる判定結果が出た場合に、再度いずれかの方法による異物検出を実施し、複数の判定結果に基づいて総合的に判定を行うことで、各判定結果に基づき、適切な判定をすることが可能となる。

上述した四つの手法においては、異物検出の判定結果として、「異物有り」「異物無し」の２つの判定結果が得られる場合について述べた。これは、実施形態１、実施形態２、実施形態３で述べたように、異物検出の判定は、算出した閾値に対して、測定された値が大きいか小さいかで行われる。しかし、「異物無し」と判定された場合でも、閾値に対してマージンが少なく、異物が存在することが疑われるケースがある。異物が存在することが疑われるケースに対しても、上述した四つの手法を適用することにより、より精度の高い異物検出を行うことが可能となる。具体的には、上述した四つの手法において、「異物有り」と判定した場合の処理を、「異物が存在することが疑われる」と判定した場合にも実施してもよい。ここで、「異物が存在することが疑われる」と判定する場合とは、異物有無の判定に使用する閾値に対して所定のマージンを加えた新たな閾値を設けて、当該新たな閾値を基準にして判定を行うことで実現できる。これにより、より精度の高い異物検出が可能となる。また、上述した四つの手法においては、まずＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法で異物検出を行い、その後に波形減衰法による異物検出を行う構成とした。この理由は以下の通りである。Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法は、ＴＸからＲＸへの送電を停止せずに行える方法であるが、波形減衰法は、ＴＸからＲＸへの送電を一時的に停止する必要があり、電力伝送効率が低下してしまう。よって、先にＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法で異物検出を行い、その後に波形減衰法による異物検出を行う構成とした方が、電力伝送効率の低下を抑制できるケースがあるためである。しかし、上述した四つの手法において、まず波形減衰法で異物検出を行い、その後にＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出を行う構成としても、同様の効果を得ることができる。

［実施形態５］
実施形態１では、波形減衰法による異物検出を行う上での閾値（基準）を作成する上で必要となる、異物が無い状態での波形減衰率を予め測定するタイミングについて、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズ、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズ、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズのいずれかにおけるタイミングであるとした。ＷＰＣ規格においては、前述のようにＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズにおいて、Ｑ値計測法による異物検出を行うため、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズ以降にフェーズが進んだということは、Ｑ値計測法による異物検出の結果、異物が無いと判定されたことを意味している。よって、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズ、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズ、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズのいずれかにおいて波形減衰率を測定すれば、異物が無い状態での波形減衰率を測定できる可能性が高いからである。

しかし、ＮｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズにおいてＱ値計測法により異物検出が無いことを確認してから、Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎフェーズ、Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎフェーズ、Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズのいずれかにおいて、異物が無い状態での波形減衰率の測定を実施するまでの間に、送電装置と受電装置の間に異物が混入してしまうと、異物が無い状態での波形減衰率の測定を正確に実施できなくなってしまう。よって、理想的には、異物が無い状態での波形減衰率の測定を行う直前に、異物が無いことを確認できていることが望ましい。これを実現するための手法を以下に述べる。以下、送電装置４０２（ＴＸ）と受電装置４０１（ＲＸ）を例に説明する。

例えば、ＲＸは、ＴＸあるいはＲＸの状態が変化したことを検知し、波形減衰法による異物検出に用いる閾値の更新・追加が必要であると判定した場合（実施形態３）、ＲＸはＴＸに対してＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出実行のコマンドを送信する。ＴＸはＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出を実行し、異物の有無を判定する。その結果、異物が無いと判定された場合には、ＴＸはＲＸに対して異物はない旨を通知し、ＲＸは波形減衰法による異物検出に用いる閾値の更新・追加をするための動作を実行する。すなわち、ＲＸは、ＴＸに対して、実施形態１、２で述べたような、波形減衰法による異物検出の閾値を設定するための測定実施を要求するコマンドを送信する。そして、ＲＸは、送電電力と波形減衰率の関係の更新あるいは追加をしたいポイントの送電電力となるように、負荷を制御する。ＴＸは、当該コマンドを受信したら、送電を一時停止し、送電波形の波形減衰率を測定する。そして、ＴＸは測定した波形減衰率を用いて、波形減衰法による異物検出の閾値を算出して、閾値として設定する。

このように、ＲＸは波形減衰法の閾値を更新・変更すると判断した場合には、そのための動作を行う直前に、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法によって異物が無いことを確認したうえで、波形減衰法の閾値を更新・変更するための動作を実施する。これにより、波形減衰法による異物検出の閾値を設定するための測定を実施するときには、異物が無い状態である確率が極めて高く、より正確な異物検出閾値の設定が可能となる。

上記の例では、波形減衰法の閾値を更新・変更するための動作を行う直前に、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法によって異物が無いことを確認する方法について述べた。しかし、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法においても、異物有無を判定するための閾値は存在し、それは波形減衰法と同様に、ＴＸあるいはＲＸの状態が変化した場合に、当該閾値を更新・追加する必要が生じる。そして、それはＰｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒフェーズにおいて行うことも可能である。よって、上述した方法と同様に、ＲＸはＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法の閾値を更新・変更すると判断した場合には、そのための動作を行う直前に、波形減衰法によって異物が無いことを確認したうえで、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法の閾値を更新・変更するための動作を実施させることも可能である。つまり、例えば、ＲＸは、ＴＸあるいはＲＸの状態が変化したことを検知し、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法の異物検出に用いる閾値の更新・追加が必要であると判定した場合、ＲＸはＴＸに対して、波形減衰法による異物検出実行のコマンドを送信する。ＴＸは波形減衰法による異物検出を実行し、異物の有無を判定する。その結果、異物が無いと判定された場合には、ＴＸはＲＸに対して異物はない旨を通知し、ＲＸはＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出に用いる閾値の更新・追加をするための動作を実行する。すなわち、ＲＸは異物検出に用いる閾値の更新・追加をするために、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出の閾値を設定するための測定実施を要求するコマンドを送信する。そして、ＲＸは、更新あるいは追加をしたい閾値（ポイント）の送電電力となるよう、負荷を制御する。ＴＸは、当該コマンドを受信したら、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出の閾値を算出して、閾値として設定する。これにより、Ｐｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法による異物検出の閾値を設定するための測定を実施するときには、異物が無い状態である確率が極めて高く、より正確な異物検出閾値の設定が可能となる。

［変形例］
上述した実施形態で述べたＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法は、波形減衰法とは異なる別の異物検出方法として挙げた例である。よって、上述したＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法に替えて別の異物検出方法を使用してもよい。例えば、Ｑ値計測法を使用してもよい。Ｑ値を測定する方法としては、共振周波数の信号（例えば、正弦波、矩形波等）を送信し、当該共振周波数におけるＱ値を測定する方法がある。あるいは、共振周波数近傍の複数の周波数の信号を複数回送信し、それらのＱ値を測定する方法がある。あるいは、電気的特性を測定したい複数の周波数のすべての周波数成分、あるいは一部の周波数成分を有する信号（例えば、パルス波）を１回送信し、その測定結果に対して演算処理（例えば、フーリエ変換）を行うことで、複数の周波数におけるＱ値を測定する方法がある。あるいは、所定の信号を送信（送電ではなく、信号）したのちに送信を停止し、当該信号が減衰する減衰状態を測定する方法がある。この信号の減衰状態はＱ値と相関があるため、これを基に異物検出を行ってもよい。あるいは、送電アンテナの共振周波数、共振曲線の鋭さ、あるいは送電アンテナのインダクタ値や、送電アンテナと送電装置上に載置される物体との結合係数、送電装置の送電アンテナを含む送電部の電気的特性等の測定結果を用いて、異物検出する方法を使用してもよい。また、これらの方法は、一つの周波数または複数の周波数における電気的特性の測定結果を基に異物の有無を判定するものであってもよいし、なお、複数の周波数における電気的特性を測定するための方法としては、電気的特性を測定したい各周波数の信号（例えば、正弦波、矩形波等）を複数回送信し、各々の周波数の信号における電気的特性を測定することで実現可能である。この方法は、送電装置での演算処理を比較的少なくして測定ができるという効果がある。あるいは、電気的特性を測定したい複数の周波数のすべての周波数成分を有する信号（例えば、パルス波）を１回送信し、その測定結果に対して演算処理（例えば、フーリエ変換）を行うことで、複数の周波数における電気的特性を算出することができる。あるいは、電気的特性を測定したい複数の周波数の一部の周波数成分を有する信号を複数回送信し、その測定結果に対して演算処理（例えば、フーリエ変換）を行うことで、複数の周波数における電気的特性を算出することができる。この方法は、測定のための信号を送信する回数を少なくすることができるため、比較的短時間で測定ができるという効果がある。あるいは、送電装置に実装された光電センサ、渦電流式変位センサ、接触式変位センサ、超音波センサ、画像判別センサ、重量センサ等のセンサによる測定結果を用いて、異物検出を行う方法でもよい。

また、上述した実施形態に記載の内容は、適宜組み合わせることができる。

［その他の実施形態］
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１０１ 制御部、１０３ 送電部、１０５ 送電アンテナ、３０３ 測定部、３０４ 設定部、３０５ 異物検出部、４０１ 受電装置、４０２ 送電装置

Claims (18)

1. 送電装置であって、
   送電アンテナを介して受電装置へ無線で送電を行う送電手段と、
   前記送電手段による送電を制御する制御手段と、
   前記制御手段により前記送電が停止されている状態で、送電波形の波形減衰率を測定する測定手段と、
   前記測定された波形減衰率に基づいて、前記送電装置と前記受電装置との間の異物の検出のために使用する閾値を設定する設定手段と、
   前記設定手段により前記閾値が設定された後に、前記測定手段により測定された前記波形減衰率と前記閾値に基づいて前記異物が存在するか否かを判定する判定手段と、
   を有することを特徴とする送電装置。
2. 前記異物の検出を行うことを決定する決定手段を更に有し、
   前記設定手段により前記閾値が設定された後に、前記制御手段は前記送電を再開し、
   前記決定手段により前記異物の検出を行うことが決定された場合に、
   前記制御手段は前記送電を停止し、
   前記制御手段により前記送電が停止されている状態で、前記測定手段は、前記波形減衰率を異物検出用の波形減衰率として測定し、
   前記判定手段は、前記測定された異物検出用の波形減衰率と前記閾値とを比較することにより、前記異物が存在するか否かを判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の送電装置。
3. 前記決定手段は、前記受電装置から異物の検出の指示があった場合に、前記異物の検出を行うことを決定することを特徴とする請求項２に記載の送電装置。
4. 前記決定手段は、ユーザーから異物の検出の指示があった場合に、前記異物の検出を行うことを決定することを特徴とする請求項２に記載の送電装置。
5. 前記判定手段は、更に、ＷＰＣ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）に基づくＰｏｗｅｒ Ｌｏｓｓ法により、前記異物が存在するか否かを判定することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の送電装置。
6. 前記測定手段は、前記受電装置の負荷が切断されている状態で前記波形減衰率を測定し、
   前記設定手段は、前記波形減衰率に所定のマージンを加算した値を、前記閾値として設定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の送電装置。
7. 前記測定手段は、前記受電装置の負荷が軽負荷の状態または切断されている状態で前記波形減衰率を第１の波形減衰率として測定し、前記受電装置の負荷が接続されている状態で前記波形減衰率を第２の波形減衰率として測定し、
   前記設定手段は、前記第１の波形減衰率と前記第２の波形減衰率に基づいて前記閾値を設定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の送電装置。
8. 前記設定手段は、前記受電装置から閾値の更新の指示があった場合に、前記閾値を更新することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の送電装置。
9. 前記制御手段は、前記送電を停止する際に、前記送電のための送電電力を段階的に下げることにより前記送電を一時停止することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の送電装置。
10. 前記送電波形は、前記送電アンテナに印可される送電電圧の時間に対する波形であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の送電装置。
11. 前記送電波形は、前記送電アンテナに流れる送電電流の時間に対する波形であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の送電装置。
12. 受電装置であって、
    受電アンテナを介して送電装置から無線で受電を行う受電手段と、
    前記受電手段に接続された負荷を制御する制御手段と、
    前記受電手段による前記受電が開始された後に、前記送電装置に対して、送電波形の波形減衰率を測定するための指示を通知する通知手段とを有し、
    前記通知手段により前記指示が通知された場合に、前記制御手段は、前記負荷を前記受電手段から切断し、
    前記制御手段は、当該負荷の切断から所定の時間が経過した場合に、前記負荷を前記受電手段に接続する
    ことを特徴とする受電装置。
13. 受電装置であって、
    受電アンテナを介して送電装置から無線で受電を行う受電手段と、
    前記受電手段に接続された負荷を制御する制御手段と、
    前記受電手段による前記受電が開始された後に、前記送電装置に対して、送電波形の波形減衰率を測定するための指示を通知する通知手段とを有し、
    前記通知手段により前記指示が通知された場合に、
    前記制御手段は、前記負荷に対して、軽負荷の状態または前記受電手段から切断されている状態になるような第１の制御と、前記受電手段に接続されている状態になるような第２の制御を行い、
    前記制御手段は、前記第１の制御と前記第２の制御から所定の時間が経過した場合に、前記負荷を前記受電手段に接続する
    ことを特徴とする受電装置。
14. 送電アンテナを介して受電装置へ無線で送電を行う送電装置の制御方法であって、
    前記送電装置は、
    送電アンテナを介して受電装置へ無線で送電を行う送電手段を有し、
    前記制御方法は、
    前記送電手段による送電を制御する制御工程と、
    前記制御工程において前記送電が停止されている状態で、送電波形の波形減衰率を測定する測定工程と、
    前記測定された波形減衰率に基づいて、前記送電装置と前記受電装置との間の異物の検出のために使用する閾値を設定する設定工程と、
    前記設定工程において前記閾値が設定された後に、前記測定工程において測定された前記波形減衰率と前記閾値に基づいて前記異物が存在するか否かを判定する判定工程と、
    を有することを特徴とする送電装置の制御方法。
15. 受電装置の制御方法であって、
    前記受電装置は、
    受電アンテナを介して送電装置から無線で受電を行う受電手段を有し、
    前記制御方法は、
    前記受電手段による前記受電が開始された後に、前記送電装置に対して、前記送電装置の送電アンテナにおける送電波形の時間変化である波形減衰率を測定するための指示を通知する通知工程と、
    前記通知工程において前記指示が通知された場合に、前記受電手段に接続された負荷を前記受電手段から切断し、当該負荷の切断から所定の時間が経過した場合に、前記負荷を前記受電手段に接続する制御工程と、
    を有することを特徴とする受電装置の制御方法。
16. 受電装置の制御方法であって、
    前記受電装置は、
    受電アンテナと受電アンテナを介して送電装置から無線で受電を行う受電手段を有し、
    前記制御方法は、
    前記受電手段による前記受電が開始された後に、前記送電装置に対して、前記送電装置の送電アンテナにおける送電波形の時間変化である波形減衰率を測定するための指示を通知する通知工程と、
    前記通知工程において前記指示が通知された場合に、前記受電手段に接続された負荷に対して、軽負荷の状態または前記受電手段から切断されている状態になるような第１の制御と、前記受電手段に接続されている状態になるような第２の制御を行い、前記第１の制御と前記第２の制御から所定の時間が経過した場合に、前記負荷を前記受電手段に接続する制御工程と、
    を有することを特徴とする受電装置の制御方法。
17. コンピュータを、請求項１から１１のいずれか１項に記載の送電装置として機能させるためのプログラム。
18. コンピュータを、請求項１２または１３に記載の受電装置として機能させるためのプログラム。

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