CN106487100A - 线圈装置及无线电力传输装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种线圈装置及无线电力传输装置，其能够可靠地检测在构成电容器电路的多个电容器元件的任一个上发生了断路故障或短路故障。线圈装置(Lu1)具备电力传输用线圈(L1)、与电力传输用线圈(L1)连接且具有多个电容器元件(CAP1)的电容器电路(X1)、接近地配置于电力传输用线圈(L1)的导电性的金属部(SD)、测量在金属部(SD)产生的电压或电流的测量部(VSG1)。

Description

线圈装置及无线电力传输装置

技术领域

本发明涉及线圈装置及无线电力传输装置。

背景技术

近年来，在电动汽车中，不使用电源电缆而是无线地从外部供给电力的无线电力传输技术备受注目。在无线电力传输技术中，利用两个共振器间的共振(共鸣)现象的方式正在成为主流。使两个共振器间的共振频率接近，将该共振频率附近的交流电流及电压施加于共振器，利用两个共振器间的共振现象的方式，与电磁感应相比，具有能够加大供电受电间的距离的优点。在利用该共振现象的无线电力传输技术中，将电容器电路连接在电力传输用线圈，形成共振电路。

对电动汽车等需要大电力传输的充电装置中的电容器电路施加较大的电压及电流。出于分散较大的电压及电流施加并得到所期望的静电电容的目的，通过连接多个电容器元件来构成电容器电路。例如在专利文献1中，公开了由多个电容器元件构成与线圈连接的电容器电路的线圈单元。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-172503号公报

但是，即使在多个电容器元件的任一个上发生了由某种原因引起的断路故障或短路故障，如果剩余的正常的多个电容器元件发挥功能，则电容器电路的电容变化都是微小的，检测多个电容器元件的故障都是非常困难的。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种线圈装置及无线电力传输装置，其能够可靠地检测在构成电容器电路的多个电容器元件的任一个上发生了断路故障或短路故障。

本发明所涉及的线圈装置，其特征在于，具备电力传输用线圈、与电力传输用线圈连接且具有多个电容器元件的电容器电路、接近地配置于电力传输用线圈的导电性的金属部、测量在金属部产生的电压或电流的测量部。

根据本发明，具备接近地配置于电力传输用线圈的导电性的金属部、测量在金属部产生的电压或电流的测量部。因此，根据在多个电容器元件上发生了短路故障或断路故障时的微小的电容变化，能够由测量部检测经由在电力传输用线圈和金属部之间产生的寄生电容而产生的金属部的电压或电流的变化。因此，能够可靠地检测在构成电容器电路的多个电容器元件的任一个上发生了断路故障或短路故障。

可以优选电容器电路以如下方式构成：具有与电力传输用线圈的一端连接的第一电容器电路、与电力传输用线圈的另一端连接的第二电容器电路，第一电容器电路的合成静电电容与第二电容器电路的合成静电电容大致相等。通过该结构，经由在电力传输用线圈和接近地设置于电力传输用线圈的导电性的金属部之间产生的寄生电容而产生的金属部的电压或电流非常低，能够降低测量部的测量负载，其结果，能够有助于小型轻量化。

可以优选多个电容器元件分别由层叠陶瓷电容器构成，电容器电路具有多个电容器元件串并联连接而成的电容器组。通过该结构，在单一的层叠陶瓷电容器发生了短路故障时，电容器电路的电容变化增大。因此，在金属部产生的电压或电流变化也增大，能够更可靠地检测构成电容器电路的多个电容器元件的故障。

可以优选多个电容器元件分别由薄膜电容器构成，电容器电路具有多个电容器元件串联连接而成的多个电容器部。通过该结构，在单一的薄膜电容器发生了断路故障时，电容器电路的电容变化增大。因此，在金属部产生的电压或电流变化也增大，能够更可靠地检测构成电容器电路的多个电容器元件的故障。

本发明所涉及的无线电力传输装置，其特征在于，具备包含供电线圈装置的无线供电装置、包含受电线圈装置的无线受电装置，供电线圈装置和受电线圈装置中的至少一方为上述线圈装置。根据本发明，能够得到无线电力传输装置，该无线电力传输装置能够可靠地检测在构成电容器电路的多个电容器元件的任一个上发生了断路故障或短路故障。

根据本发明，能够提供一种线圈装置及无线电力传输装置，其能够可靠地检测在构成电容器电路的多个电容器元件的任一个上发生了断路故障或短路故障。

附图说明

图1是与负载一同表示应用本发明的优选的实施方式所涉及的线圈装置的无线电力传输装置的电路结构图。

图2a是示意性地表示本发明的第一实施方式所涉及的线圈装置的电路结构的图。

图2b是示意性地表示本发明的第一实施方式所涉及的线圈装置中的第一电容器电路的结构的图。

图3a是俯视本发明的第一实施方式所涉及的线圈装置所得的图。

图3b是沿着图3a中的切断线A-A的线圈装置的剖面图。

图4是示意性地表示本发明的第一实施方式所涉及的测量部的电路结构的图。

图5是示意性地表示本发明的第三实施方式所涉及的电容器电路的结构的图。

图6是示意性地表示本发明的第四实施方式所涉及的电容器电路的结构的图。

图7是示意性地表示本发明的第五实施方式所涉及的线圈装置的电路结构的图。

图8是示意性地表示本发明的实施例1～4所涉及的第一电容器电路的结构的图。

符号的说明

100…无线供电装置、110…电源、120…电力转换电路、121…电力转换部、122…开关驱动部、130…供电线圈装置、200…无线受电装置、210…受电线圈装置、220…整流部、C0…平滑电容器、D1～D4…二极管、RL…负载、S1…无线电力传输装置、SG1～SG4…SW控制信号、SW1～SW4…开关元件、GND1…地线、FGND1…机架地线、RG1～RG4…分压电阻、Lu1…线圈装置、L1…电力传输用线圈、C12、C13…寄生电容、X1、X10、X11…电容器电路、SD…金属部、VSG1…测量部、PCBX10、PCB1…基板、CAP1…电容器元件、CUT、CUT1、CUT22、CUT23…铜箔、TMNLX10、TMNL1…端子、VSGR1…电阻、VSGM1…交流电压计、AD1…模拟数字转换部、COM1…无线通信部、MLCC13…电容器组、FC13…电容器部。

具体实施方式

参照附图，对用于实施本发明的方式(实施方式)进行详细的说明。此外，在说明中，对同一元件或具有同一功能的元件使用同一符号，省略重复的说明。

首先，参照图1，对应用本发明的优选的实施方式所涉及的线圈装置的无线电力传输装置S1的整体结构进行说明。图1是与负载一同表示应用本发明的优选的实施方式所涉及的线圈装置的无线电力传输装置的电路结构图。此外，本发明的优选的实施方式所涉及的线圈装置也可应用于无线电力传输装置的供电线圈装置及受电线圈装置的任一个。

如图1所示，无线电力传输装置S1具有无线供电装置100和无线受电装置200。该无线电力传输装置S1用于向电动汽车等车辆供电的供电设备。即，无线供电装置100搭载于配设在地上的供电设备，无线受电装置200搭载于车辆。

无线供电装置100具有电源110、电力转换电路120、供电线圈装置130。电源110将直流电力供给到电力转换电路120。作为电源110，如果是输出直流电力的电源，就没有特别限制，可举出：将商用交流电源进行了整流·平滑的直流电源、二次电池、太阳能发电的直流电源、或开关转换器等开关电源装置等。

电力转换电路120具有电力转换部121和开关驱动部122。该电力转换电路120具有将从电源110供给的输入直流电力转换为交流电力的功能。更具体而言，作为电力转换部121，由桥接有多个开关元件的开关电路构成。在本实施方式中，成为使用四个开关元件SW1～SW4的全桥式电路。作为开关元件SW1～SW4，例如可举出MOS-FET(Metal OxideSemiconductor-Field Effect Transistor(金属氧化物半导体-场效应晶体管))或IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor(绝缘栅双极型晶体管))等元件。各开关元件SW1～SW4通过根据从开关驱动部122供给的SW控制信号SG1～SG4对各开关元件SW1～SW4进行通·断(ON·OFF)控制，将从电源110供给的输入直流电力转换为交流电力。另外，电力转换电路120的电力转换部121的输出经由分压电阻RG1、RG2而接地到地线GND1。具体而言，在电力转换部121的输出侧的两端，并联连接有大幅等效的分压电阻RG1、RG2，其中点与地线GND1连接。在本例中，电力转换电路120成为包含分压电阻RG1、RG2及地线GND1的结构，但不局限于此，下述的供电线圈装置130也可以包含这些结构。另外，在本例中，以将电力转换部121的输出接地的方式构成，但不局限于此，也可以以在电源110和电力转换电路120之间经由电容相等的两个电容器(未图示)接地到地线(未图示)的方式构成。

供电线圈装置130具有将从电力转换电路120供给的交流电力供电到下述的受电线圈装置210的功能。该供电线圈装置130配设在供电设备的地中或地面附近。

无线受电装置200具有受电线圈装置210和整流部220。

受电线圈装置210具有接收从供电线圈装置130供给的交流电力的功能。该受电线圈装置210搭载于车辆下部。

整流部220将受电线圈装置210接收到的电力进行整流并输出到负载RL。在本实施方式中，整流部220由全桥接有四个二极管(整流元件)D1～D4的桥式电路和与该桥式电路并联连接的平滑电容器C0构成。即，整流部220具备对从受电线圈装置210供给的交流电力进行全波整流的功能。平滑电容器C0将整流后的电压进行平滑而生成直流电压。另外，整流部220的输入经由分压电阻RG3、RG4接地到车辆的机架地线FGND1。具体而言，在整流部220的输入侧的两端，并联连接有大幅等效的分压电阻RG3、RG4，其中点与机架地线FGND1连接。在本例中，整流部220成为包含分压电阻RG3、RG4及机架地线FGND1的结构，但不局限于此，受电线圈装置210也可以包含这些结构。

通过具备这种结构，无线供电装置100的供电线圈装置130和无线受电装置200的受电线圈装置210通过相对而进行磁耦合，从电力转换电路120向供电线圈装置130供给的交流电力通过近电磁场效应在受电线圈装置210激励感应电动势。即，可实现从无线供电装置100向无线受电装置200非接触地传输电力的无线电力传输装置S1。

接下来，对应用于上述的供电线圈装置130或受电线圈装置210的本发明的优选的实施方式所涉及的线圈装置的结构进行说明。

(第一实施方式)

参照图2及图3，对本发明的第一实施方式所涉及的线圈装置Lu1的结构进行详细的说明。图2a是示意性地表示本发明的第一实施方式所涉及的线圈装置的电路结构的图。图2b是示意性地表示本发明的第一实施方式所涉及的线圈装置中的第一电容器电路的结构的图。图3a是本发明的第一实施方式所涉及的线圈装置的俯视图。图3b是沿着图3a的切断线A-A的线圈装置的剖面图。此外，为了方便说明，在图3a和图3b中，省略了电容器电路。

如图2a所示，线圈装置Lu1具有电力传输用线圈L1、金属部SD、电容器电路X1、测量部VSG1。

电力传输用线圈L1通过卷绕由将多个细导体素线绞合而成的利兹线构成的绕组而构成。在本实施方式中，如图3a所示，电力传输用线圈L1是呈大致圆形状的平面状螺旋构造的线圈。电力传输用线圈L1的匝数基于在电力传输时与相对的线圈之间的距离或所期望的电力传输效率等适当设定。此外，在本实施方式中，电力传输用线圈L1呈大致圆形状，但不局限于此，也可以呈大致正方形状、大致长方形状等各种各样的形状。在将这样构成的电力传输用线圈L1应用于无线电力传输装置S1的供电线圈装置130的情况下，电力传输用线圈L1作为供电线圈发挥功能，在将电力传输用线圈L1应用于无线电力传输装置S1的受电线圈装置210的情况下，电力传输用线圈L1作为受电线圈发挥功能。

在本实施方式中，如图3b所示，金属部SD，外形形状呈大致长方体形状，接近地配置于电力传输用线圈L1的背面侧。在将电力传输用线圈L1应用于供电线圈装置130的情况下，金属部SD在供电线圈装置130和受电线圈装置210的相对方向上，配置于比电力传输用线圈L1更远离受电线圈装置210的位置。另一方面，在将电力传输用线圈L1应用于受电线圈装置210的情况下，金属部SD在供电线圈装置130和受电线圈装置210的相对方向上，配置于比电力传输用线圈L1更远离供电线圈装置130的位置。换句话说，金属部SD配置于进行电力传输时的电力传输用线圈L1的电力传输的一侧的相反侧。在本实施方式中，金属部SD接近且相对地配置于电力传输用线圈L1。即，电力传输用线圈L1的绕组的旋转轴相对于金属部SD的主面正交。该金属部SD由具备导电性的材料构成，具有吸收电磁波的作用。另外，因为金属部SD接近地配置于电力传输用线圈L1，所以如图2a所示，在与电力传输用线圈L1之间形成寄生电容C12、C13。在本实施方式中，金属部SD接近且相对地配置于电力传输用线圈L1，但本质的是以在金属部SD和电力传输用线圈L1之间形成寄生电容的方式接近地配置，不需要一定相对。作为构成这种金属部SD的材料，导电率越高则越优选，例如可举出铝、铜、银等。再有，在本实施方式中，为了确保电力传输用线圈L1和金属部SD之间的绝缘，在电力传输用线圈L1和金属部SD之间介有绝缘部件IL。此外，也可以在电力传输用线圈L1和金属部SD之间设置间隙来代替绝缘部件IL，从提高与电力传输用线圈L1相对的线圈间的耦合之类的观点来看，也可以在绝缘部件IL和金属部SD之间设置铁氧体等磁性体。此外，在本实施方式中，表示使用螺旋构造的线圈作为电力传输用线圈L1时的电力传输用线圈L1和金属部SD的优选的位置关系，但作为电力传输用线圈，也可使用在铁氧体等磁性体芯的周围螺旋状地卷绕有绕组的线圈(螺线管构造的线圈)。在使用螺线管构造的线圈时，金属部优选以金属部的主面与线圈的绕组的旋转轴平行的方式接近地配置。

电容器电路X1连接于电力传输用线圈L1，与电力传输用线圈L1形成共振电路。该电容器电路X1具有调节共振电路的共振频率的功能。在本实施方式中，电容器电路X1具有第一电容器电路X10和第二电容器电路X11。此外，在本实施方式中，电容器电路X1在电力传输用线圈L1的两端分别连接第一电容器电路X10和第二电容器电路X11，但不局限于此，也可以仅在电力传输用线圈L1的一端连接第一电容器电路X10或第二电容器电路X11。

如图2a所示，第一电容器电路X10与电力传输用线圈L1的绕组的一端连接。即，第一电容器电路X10与电力传输用线圈L1串联连接。该第一电容器电路X10具有多个电容器元件。利用图2b对第一电容器电路X10的结构进行具体地表示。如图2b所示，第一电容器电路X10通过多个电容器元件CAP1安装于基板PCBX10而构成，在基板PCBX10上的一对连接端子TMNLX10间串并联地连接有多个电容器元件CAP1。这里，多个电容器元件CAP1矩阵状地排列配置(在本实施方式中，4行7列的合计28个)在一对连接端子TMNLX10间，多个电容器元件CAP1彼此通过设置于基板PCBX10上的多个铜箔CUT而连接。具体而言，多个铜箔CUT以将在行方向(横向)上相邻的电容器元件彼此以及在列方向(纵向)上相邻的电容器元件彼此连接，并且将位于行方向的两端的电容器元件连接于一对连接端子TMNLX10的方式设置。

如图2a所示，第二电容器电路X11与电力传输用线圈L1的绕组的另一端连接。即，第二电容器电路X11与电力传输用线圈L1串联连接。该第二电容器电路X11具有多个电容器元件(未图示)。第二电容器电路X11因具有与第一电容器电路X10同样的结构而未图示，通过多个电容器元件安装于基板而构成，在基板上的一对连接端子间串并联地连接有多个电容器元件。

测量部VSG1具有测量在金属部SD产生的电压或电流的功能。该测量部VSG1的一端部与金属部SD连接，另一端部与基准电位连接。由此，测量部VSG1能够测量金属部SD和基准电位间的交流电压或电流。例如，在将线圈装置Lu1应用于供电线圈装置130的情况下，测量部VSG1的另一端部与地线GND1连接。这里，如上所述，分压电阻RG1、RG2及地线GND1也可以以包含在线圈装置Lu1中的方式构成，在这种情况下，成为在第一电容器电路X10的与电力传输用线圈L1连接的相反侧的端部、和第二电容器电路X11的与电力传输用线圈L1连接的相反侧的端部之间串联连接有分压电阻RG1及分压电阻RG2，且其中点与地线GND1连接的结构。另一方面，在将线圈装置Lu1应用于受电线圈装置210的情况下，测量部VSG1的另一端部与机架地线FGND1连接。这里，如上所述，分压电阻RG3、RG4及机架地线FGND1也可以以包含在线圈装置Lu1中的方式构成，在这种情况下，成为在第一电容器电路X10的与电力传输用线圈L1连接的相反侧的端部、和第二电容器电路X11的与电力传输用线圈L1连接的相反侧的端部之间串联连接有分压电阻RG3及分压电阻RG4，且其中点与机架地线FGND1连接的结构。

在这里，参照图4，对测量部VSG1的结构进行详述。图4是放大表示本发明的第一实施方式所涉及的线圈装置的测量部的结构的示意图。

如图4所示，测量部VSG1具有电阻VSGR1、交流电压计VSGM1、模拟数字转换部AD1、无线通信部COM1。电阻VSGR1的一端与金属部SD连接，另一端与基准电位连接。交流电压计VSGM1只要是能够测定交流电压的元件，就没有特别限制，交流电压计VSGM1与电阻VSGR1并联连接。该交流电压计VSGM1测量基于流过电阻VSGR1的交流电流而产生的交流电压，且将测量出的电压值输出到模拟数字转换部AD1。模拟数字转换部AD1将所输入的模拟波形的电压值转换为数字波形的电压值，输出到无线通信部COM1。即，模拟数字转换部AD1将交流电压计VSGM1测定出的电压值数字化。然后，无线通信部COM1将所输入的电压值发送到控制电源110的控制部、或控制开关驱动部122的控制部。发送的电压值可以是随时间变化的交流电压值，也可以是交流电压有效值，还可以是交流电压峰值。此外，在本实施方式中，测量部VSG1使用交流电压计VSGM1测量电压，但不局限于此，例如，也可以使用整流器等将在电阻VSGR1产生的交流电压转换为直流电压，利用直流电压计，测量电压。另外，在本实施方式中，利用电阻VSGR1及交流电压计VSGM1测量金属部SD的电压，但也可以不使用它们而是使用例如电流互感器和交流电流计来测量金属部SD的电流。在这种情况下，也由测量部进行测量，被发送的电流值可以是随时间变化的交流电流值，也可以是交流电流有效值，还可以是交流电流峰值。测量部VSG1的本质是测量金属部SD的电压或电流。另外，在本实施方式中，测量出的电压值或电流值被无线通信部COM1发送到控制电源110的控制部、或控制开关驱动部122的控制部，但不局限于此，也可以构成为通过有线通信来发送。

以上，对线圈装置Lu1具备的结构进行了说明。在本实施方式中，线圈装置Lu1至少具备电力传输用线圈L1、与电力传输用线圈L1接近的金属部SD、由与电力传输用线圈L1连接的多个电容器元件构成的电容器电路X1、测量金属部SD的电压或电流的测量部VSG1，但它们不需要在物理上收纳在一个筐体内。例如，也可以将电力传输用线圈L1、金属部SD、电容器电路X1、测量部VSG1收纳在一个筐体内，还可以以将电力传输用线圈L1、金属部SD、电容器电路X1收纳在筐体内，且测量部VSG1收纳在收纳电源110或电力转换电路120的筐体内的方式构成线圈装置Lu1。再有，也可以以将测量部VSG1的结构的一部分(电阻VSGR1、交流电压计VSGM1、模拟数字转换部AD1)与电力传输用线圈L1、金属部SD、电容器电路X1一同收纳在筐体内，且将测量部VSG1的结构的剩余部分收纳在收纳电源110或电力转换电路120的筐体内的方式构成线圈装置Lu1。这里，金属部SD也可以形成筐体的一部分。

接下来，对测量部VSG1的电压或电流测量动作进行详述。如上所述，在电力传输用线圈L1和接近地配置的金属部SD之间形成有寄生电容C12、C13。这时，根据第一电容器电路X10的合成静电电容和第二电容器电路X11的合成静电电容之差，在经由电力传输用线圈L1的绕组的一端和金属部SD之间的寄生电容C12而产生的电压、和经由电力传输用线圈L1的绕组的另一端和金属部SD之间的寄生电容C13而产生的电压之间产生电位差。因此，根据从电力转换电路120供给的交流电压的频率，在金属部SD和基准电位间产生基于该电位差的交流电压。然后，通过该交流电压，交流电流流到测量部VSG1，测量在金属部SD产生的交流电压或电流。在该状态下，当构成第一电容器电路X10或第二电容器电路X11的多个电容器元件的一部分发生故障，且第一电容器电路X10的合成静电电容和第二电容器电路X11的合成静电电容之差发生变化时，在经由电力传输用线圈L1的绕组的一端和金属部SD之间的寄生电容C12而产生的电压、和经由电力传输用线圈L1的绕组的另一端和金属部SD之间的寄生电容而产生的电压上，根据因故障而增减的电容，产生与故障前不同的电位差。由此，在金属部SD和基准电位间产生基于该电位差的交流电压，通过该交流电压，交流电流流到测量部VSG1，测量在金属部SD产生的交流电压。即，由测量部VSG1测量的电压或电流，与电容器元件发生故障前不同的值被测量。

这样，金属部SD和基准电位间的电压或电流在电容器元件的故障前和故障后发生变化。即，通过由测量部VSG1监视在金属部SD产生的电压或电流，能够可靠地检测在构成第一电容器电路X10或第二电容器电路X11的多个电容器元件上发生了断路故障或短路故障。

如上所述，本实施方式所涉及的线圈装置Lu1具备接近地配置于电力传输用线圈L1的导电性的金属部SD、测量在金属部SD产生的电压或电流的测量部VSG1。因此，根据在多个电容器元件上发生了短路故障或断路故障时的微小的电容变化，能够由测量部VSG1检测经由在电力传输用线圈L1和金属部SD之间产生的寄生电容C12、C13而产生的金属部SD的电压或电流的变化。因此，能够可靠地检测在构成电容器电路X1的多个电容器元件的任一个上发生了断路故障或短路故障。

(第二实施方式)

接着，对本发明的第二实施方式所涉及的线圈装置进行说明。第二实施方式所涉及的线圈装置具备的结构与第一实施方式所涉及的线圈装置Lu1同样。在第二实施方式所涉及的线圈装置中，与电力传输用线圈L1的一端连接的第一电容器电路X10的合成静电电容和与电力传输用线圈L1的另一端连接的第二电容器电路X11的合成静电电容大致相等。这里，是指虽然在理想的情况下优选第一电容器电路X10的合成静电电容和第二电容器电路X11的合成静电电容一致，但由构成第一及第二电容器电路X10、X11的多个电容器元件的公差或多个电容器元件的制造上的误差等引起的差也包含在“大致相等”的范围内。

在如本实施方式那样第一电容器电路X10的合成静电电容和第二电容器电路X11的合成静电电容大致相等的情况下，经由电力传输用线圈L1的一端和金属部SD之间的寄生电容C12而产生的金属部SD的电压、和经由电力传输用线圈L1的另一端和金属部SD之间的寄生电容C13而产生的金属部SD的电压之间的电位差非常小。即，金属部SD和基准电位间的交流电压或电流也非常小。由此，作为构成测量部VSG1的电阻VSGR1及交流电压计VSGM1，可使用耐压性能或耐热性能低的电阻VSGR1及交流电压计VSGM1，能够实现测量部VSG1的小型轻量化。此外，因为当金属部SD和基准电位间的交流电压或电流非常小时，可将故障前的由测量部VSG1测量的在金属部SD产生的电压或电流实质上看作是零，所以在构成第一及第二电容器电路X10、X11的多个电容器元件发生了故障的情况下，由测量部VSG1测量的在金属部SD产生的电压或电流会从零开始变化。因此，能够提高构成第一及第二电容器电路X10、X11的多个电容器元件的故障的检测精度。

如上所述，本实施方式所涉及的线圈装置以如下方式构成：电容器电路X1具有与电力传输用线圈L1的一端连接的第一电容器电路X10和与电力传输用线圈L1的另一端连接的第二电容器电路X11，第一电容器电路X10的合成静电电容与第二电容器电路X11的合成静电电容大致相等。因此，经由在电力传输用线圈L1和接近地配置于电力传输用线圈L1的导电性的金属部SD之间产生的寄生电容C12、C13而产生的金属部SD的电压或电流非常低，能够降低测量部VSG1的测量负载，其结果，能够有助于小型轻量化。

(第三实施方式)

接着，参照图5，对本发明的第三实施方式所涉及的线圈装置进行详细说明。图5是示意性地表示本发明的第三实施方式所涉及的线圈装置的第一电容器电路的结构的图。第三实施方式所涉及的线圈装置具备的结构与第一实施方式所涉及的线圈装置Lu1同样。在第三实施方式所涉及的线圈装置中，在构成第一及第二电容器电路X10、X11(电容器电路X1)的多个电容器元件CAP1的结构不同的方面与第一实施方式不同。此外，因为第一电容器电路X10和第二电容器电路X11的结构同样，所以在这里仅对第一电容器电路X10的结构进行说明。

第一电容器电路X10与第一实施方式同样，通过多个电容器元件CAP1安装于基板PCB1上而构成，在基板PCB1上的一对连接端子TMNL1间，串并联地连接有多个电容器元件CAP1。这里，多个电容器元件CAP1矩阵状地排列配置在一对连接端子TMNL1间，多个电容器元件CAP1彼此通过设置于基板PCB1上的多个铜箔CUT1而连接。具体而言，如图5所示，多个铜箔CUT1以将在行方向(横向)相邻的电容器元件彼此以及在列方向(纵向)上相邻的电容器元件彼此连接，并且将位于行方向的两端的电容器元件与一对连接端子TMNL1连接的方式设置。由此，第一电容器电路X10具有多个电容器元件CAP1串并联连接而成的电容器组MLCC13。此外，在本实施方式中，多个电容器元件CAP1安装于一个基板的单面，但不局限于此，也可以安装于一个基板的两面，还可以分别安装于多个基板。这里，在多个电容器元件CAP1分别安装于一个基板的两面或多个基板的情况下，优选具有在各个的面或基板上被安装的多个电容器元件CAP1都串并联连接而成的电容器组，但也可以是至少在任一个面或基板上具有多个电容器元件CAP1串并联连接而成的电容器组的结构。

在本实施方式中，多个电容器元件CAP1分别由层叠陶瓷电容器构成。这里，层叠陶瓷电容器的最常见的故障模式为短路模式，在将层叠陶瓷电容器使用于多个电容器元件CAP1的情况下，多个电容器元件CAP1优选为电容器电路X1的合成静电电容因短路故障而大幅发生变化的电路结构。在本实施方式中，因为电容器电路X1具有多个电容器元件CAP1串并联连接而成的电容器组MLCC13，所以当在该电容器组MLCC13的电容器元件中即使是在一个发生了短路故障时，电容器电路X1的合成静电电容也大幅发生变化，金属部SD和基准电位间的交流电压也大幅地发生变化。即，能够可靠地检测构成电容器电路X1的多个电容器元件CAP1的故障。

如以上所述，本实施方式所涉及的线圈装置，多个电容器元件CAP1分别由层叠陶瓷电容器构成，电容器电路X1具有多个电容器元件CAP1串并联连接而成的电容器组MLCC13。通过该结构，在单一的层叠陶瓷电容器上发生了短路故障时，电容器电路X1的静电电容变化会增大。因此，在金属部SD产生的电压变化也会增大，能够更可靠地检测构成电容器电路X1的多个电容器元件CAP1的故障。

(第四实施方式)

接着，参照图6，对本发明的第四实施方式所涉及的线圈装置进行详细的说明。图6是示意性地表示本发明的第四实施方式所涉及的线圈装置的第一电容器电路的结构的图。第四实施方式所涉及的线圈装置具备的结构与第一实施方式所涉及的线圈装置Lu1同样。在第四实施方式所涉及的线圈装置中，在构成第一及第二电容器电路X10、X11(电容器电路X1)的多个电容器元件CAP1的连接结构不同的方面与第一实施方式不同。此外，因为第一电容器电路X10和第二电容器电路X11的结构同样，所以在这里仅对第一电容器电路X10的结构进行说明。

第一电容器电路X10与第一实施方式同样，通过多个电容器元件CAP1安装于基板PCB1而构成，在基板PCB1上的一对连接端子TMNL1间，串联连接有多个电容器元件CAP1。这里，多个电容器元件CAP1矩阵状地排列配置在一对连接端子TMNL1间，多个电容器元件CAP1彼此通过设置于基板PCB1上的多个铜箔CUT22及一对铜箔CUT23而连接。具体而言，如图6所示，多个铜箔CUT22以将在行方向(横向)上相邻的电容器元件彼此串联地连接的方式设置，并且一对铜箔CUT23以将位于行方向的两端的电容器元件与连接端子TMNL1连接的方式设置。但是，在本实施方式中，在列方向上相邻的多个铜箔CUT22以不相互接触而隔开的方式配置，不直接电连接。由此，第一电容器电路X10具有多个电容器元件CAP1串联连接而成的多个电容器部FC13。此外，在本实施方式中，多个电容器元件CAP1安装于一个基板的单面，但不局限于此，也可以安装于一个基板的两面，还可以分别安装于多个基板。这里，在多个电容器元件CAP1分别安装于一个基板的两面或多个基板的情况下，优选具有在各个的面或基板上被安装的多个电容器元件CAP1串联连接而成的多个电容器部FC13，但也可以是至少在任一个面或基板上具有多个电容器元件CAP1串联连接而成的多个电容器部FC13的结构。

在本实施方式中，多个电容器元件CAP1分别由薄膜电容器构成。这里，薄膜电容器的最常见的故障模式为断路模式，在多个电容器元件CAP1使用薄膜电容器的情况下，多个电容器元件CAP1优选为电容器电路X1的合成静电电容因断路故障而大幅地发生变化的电路结构。在本实施方式中，因为电容器电路X1具有串联连接有多个电容器元件的多个电容器部FC13，所以当在该电容器部FC13的电容器元件中即使是在一个发生了断路故障时，电容器电路X1的合成静电电容也会大幅地发生变化，金属部SD和基准电位间的交流电压也会大幅地发生变化。即，能够可靠地检测构成电容器电路X1的多个电容器元件CAP1的故障。

如以上所述，本实施方式所涉及的线圈装置，多个电容器元件CAP1分别由薄膜电容器构成，电容器电路X1具有多个电容器元件CAP1串联连接而成的多个电容器部FC13。通过该结构，在单一的薄膜电容器发生了断路故障时，电容器电路X1的静电电容变化会增大。因此，在金属部SD产生的电压或电流变化也会增大，能够更可靠地检测构成电容器电路X1的多个电容器元件CAP1的故障。

(第五实施方式)

参照图7，对本发明的第五实施方式所涉及的线圈装置Lu5的结构进行详细的说明。图7是示意性地表示本发明的第五实施方式所涉及的线圈装置的电路结构的图。如图7所示，线圈装置Lu5具有电力传输用线圈L1、金属部SD、电容器电路X5、测量部VSG1。电力传输用线圈L1、金属部SD、测量部VSG1的结构与第一实施方式所涉及的线圈装置Lu1同样。第五实施方式所涉及的线圈装置Lu5在具备电容器电路X5代替电容器电路X1的方面，与第一实施方式不同。下面，以与第一实施方式的不同点为中心进行说明。

电容器电路X5与电容器电路X1同样，连接于电力传输用线圈L1，与电力传输用线圈L1形成共振电路。该电容器电路X5具有调节共振电路的共振频率的功能。在本实施方式中，电容器电路X5具有第一电容器电路X50和第二电容器电路X51。

第一电容器电路X50的一端与电力传输用线圈L1的一端连接，第二电容器电路X51的一端与电力传输用线圈L1的另一端连接。该点与第一实施方式所涉及的第一电容器电路X10及第二电容器电路X11同样。与第一实施方式不同的点是第一电容器电路X50的另一端和第二电容器电路X51的另一端相互连接，且第一电容器电路X50和第二电容器电路X51的连接中点经由电阻RG55与基准电位连接。即，在本实施方式中，第一电容器电路X50及第二电容器电路X51与电力传输用线圈L1并联连接。此外，因为第一及第二电容器电路X50、X51具有的多个电容器元件的结构与第一实施方式的第一及第二电容器电路X10、X11具有的多个电容器元件CAP1同样，所以省略说明。另外，优选为第一电容器电路X50的合成静电电容和第二电容器电路X51的合成静电电容大致相等地构成。在这种情况下，金属部SD和基准电位间的交流电压或交流电流降低，能够降低测量部VSG1的测量负载。

如上所述，本实施方式除了电容器电路X5相对于电力传输用线圈L1并联连接以外，与第一实施方式相同。即，本实施方式所涉及的线圈装置Lu5具备接近地配置于电力传输用线圈L1的导电性的金属部SD、测量在金属部SD产生的电压或电流的测量部VSG1，所以根据在构成电容器电路X5的多个电容器元件上发生了短路故障或断路故障时的微小的电容变化，能够由测量部VSG1检测经由在电力传输用线圈L1和金属部SD之间产生的寄生电容C12、C13而产生的金属部SD的电压或电流的变化。因此，能够可靠地检测在构成电容器电路X5的多个电容器元件的任一个上发生了短路故障或断路故障。

此外，在第一～第四实施方式中，对电容器电路X1相对于电力传输用线圈L1串联连接的方式进行了说明，在第五实施方式中，对电容器电路X5相对于电力传输用线圈L1并联连接的方式进行了说明，但即使是与电力传输用线圈L1一同形成共振电路的电容器电路相对于电力传输用线圈L1串联及并联地连接的情况，也可得到与上述实施方式同样的作用效果。

下面，通过实施例1～3，对在上述实施方式的构成电容器电路的多个电容器元件的任一个上发生了短路故障时都能够可靠地进行检测的例子进行具体表示。

作为实施例1～3，使用将上述的第三实施方式所涉及的线圈装置应用于供电线圈装置130及受电线圈装置210的无线电力传输装置S1。将各实施例的供电线圈装置130的供电线圈的电感设为600uH，将供电线圈装置130的金属部SD设为厚度2mm的铝，将供电线圈装置130的构成第一及第二电容器电路X10、X11的多个电容器元件设为单一的静电电容为33nF的层叠陶瓷电容器，将供电线圈装置130的第一及第二电容器电路X10、X11的合成静电电容分别设为12.8nF，将受电线圈装置210的受电线圈的电感设为85uH，将受电线圈装置210的金属部SD设为厚度2mm的铝，将受电线圈装置210的构成第一及第二电容器电路X10、X11的多个电容器元件设为单一的静电电容为33nF的层叠陶瓷电容器，将受电线圈装置210的第一及第二电容器电路X10、X11的合成静电电容分别设为90nF。这里，为了更清晰地说明电容器元件的故障部位，将各实施例的供电线圈装置130的第一电容器电路X10的结构表示在图8中。图8是示意性地表示各实施例的供电线圈装置的第一电容器电路的结构的图。如图8所示，各实施例的供电线圈装置130的第一电容器电路X10，多个电容器元件CAP1矩阵状地排列配置(18串联7并联)在基板PCB上的一对连接端子TMNL1间，构成由多个铜箔CUT1串并联连接的电容器组MLCC13。在图8中，对于该电容器组MLCC13，在串联方向上由编号N1～N18表示串联牌号，在并联方向上由编号M1～M7表示并联牌号。例如，当在电容器组MLCC13的串联牌号由N2表示、并联牌号由M2表示的层叠陶瓷电容器MLCCS1上发生短路故障时，由N2表示的串联牌号的由M1及M3～M7的并联牌号表示的层叠陶瓷电容器作为电容器元件发挥功能。即，通过单一的层叠陶瓷电容器的短路故障，会产生大的静电电容变化。

另外，在设各实施例的负载RL为37Ω，且设从电力转换电路120向供电线圈装置130的供电线圈供给的交流电压为400V时，以向负载RL传输的传输电力成为3.3kW的方式调节交流电压的频率。再有，将各实施例的测量部VSG1的一端与金属部SD连接，将另一端与基准电位连接。

关于这些实施例1～3，当开始从无线供电装置100向无线受电装置200的电力传输，且由测量部VSG1测量在金属部SD产生的交流电压有效值时，分别为0.2V。即，该交流电压有效值是成为多个电容器元件无故障的状态的基准的电压值。

接下来，停止从无线供电装置100向无线受电装置200的电力传输，在实施例1中，使第一电容器电路X10的串联牌号由N2表示、并联牌号由M2表示的层叠陶瓷电容器短路，在实施例2中，使第一电容器电路X10的串联牌号由N2表示、并联牌号由M2表示的层叠陶瓷电容器和串联牌号由N3表示、并联牌号由M2表示的层叠陶瓷电容器短路，在实施例3中，使第一电容器电路X10的串联牌号由N2表示、并联牌号由M2表示的层叠陶瓷电容器和串联牌号由N3表示、并联牌号由M2表示的层叠陶瓷电容器和串联牌号由N4表示、并联牌号由M2表示的层叠陶瓷电容器短路。在该状态下，再次开始从无线供电装置100向无线受电装置200的电力传输，由测量部VSG1测量在金属部SD产生的交流电压有效值。将各实施例的测量结果表示在表1中。

[表1]

如表1所示，在实施例1中，不管多个电容器元件的故障数为一个，第一电容器电路X10的合成静电电容都大幅地变化成13.6nF，由测量部VSG1测量的在金属部SD产生的交流电压有效值成为26.5V。即，因为在金属部SD产生的交流电压有效值从在多个电容器元件无故障的状态的0.2V变化到26V以上，所以可确认能够可靠地检测单一的层叠陶瓷电容器的短路故障。在实施例2中，第一电容器电路X10的合成静电电容为14.4nF，比实施例1进一步大幅地变化，由测量部VSG1测量的在金属部SD产生的交流电压有效值成为62V。即，因为在金属部SD产生的交流电压有效值从在多个电容器元件无故障的状态的0.2V变化到61V以上，所以可确认能够可靠地检测仅两个层叠陶瓷电容器的短路故障。在实施例3中，第一电容器电路X10的合成静电电容为15.4nF，比实施例1及实施例2进一步大幅地变化，由测量部VSG1测量的在金属部SD产生的交流电压有效值成为105.7V。即，因为在金属部SD产生的交流电压有效值从在多个电容器元件无故障的状态的0.2V变化到105V以上，所以可确认能够可靠地检测仅三个层叠陶瓷电容器的短路故障。由以上可确认，通过本实施方式，能够可靠地检测构成电容器电路的多个电容器元件的短路故障。此外，在本实施例中，表示能够检测多个电容器元件的短路故障，但即使是断路故障，也因为基于该故障的静电电容的变化表现为金属部的电位变化，所以当然也能够可靠地检测该故障。

Claims (5)

1.一种线圈装置，其特征在于，

具备：

电力传输用线圈；

与所述电力传输用线圈连接且具有多个电容器元件的电容器电路；

与所述电力传输用线圈接近地配置的导电性的金属部；以及

测量在所述金属部产生的电压或电流的测量部。

2.根据权利要求1所述的线圈装置，其特征在于，

所述电容器电路具有：与所述电力传输用线圈的一端连接的第一电容器电路、以及与所述电力传输用线圈的另一端连接的第二电容器电路，

所述第一电容器电路的合成静电电容与所述第二电容器电路的合成静电电容大致相等。

3.根据权利要求1或2所述的线圈装置，其特征在于，

所述多个电容器元件分别由层叠陶瓷电容器构成，

所述电容器电路具有所述多个电容器元件串并联连接而成的电容器组。

4.根据权利要求1或2所述的线圈装置，其特征在于，

所述多个电容器元件分别由薄膜电容器构成，

所述电容器电路具有所述多个电容器元件串联连接而成的多个电容器部。

5.一种无线电力传输装置，其特征在于，

具备：

包含供电线圈装置的无线供电装置；以及

包含受电线圈装置的无线受电装置，

所述供电线圈装置和所述受电线圈装置的至少一方为权利要求1～4中的任一项所述的线圈装置。