DE102016116342A1 - Spulenvorrichtung und drahtlos-leistungsübertragungsvorrichtung - Google Patents

Spulenvorrichtung und drahtlos-leistungsübertragungsvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102016116342A1
DE102016116342A1 DE102016116342.2A DE102016116342A DE102016116342A1 DE 102016116342 A1 DE102016116342 A1 DE 102016116342A1 DE 102016116342 A DE102016116342 A DE 102016116342A DE 102016116342 A1 DE102016116342 A1 DE 102016116342A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
capacitor
coil
power transmission
circuit
capacitor circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102016116342.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Narutoshi Fukuzawa
Ayako Sato
Tsunehiro SAEN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2016152550A external-priority patent/JP6747149B2/ja
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Publication of DE102016116342A1 publication Critical patent/DE102016116342A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/64—Testing of capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/70—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the reduction of electric, magnetic or electromagnetic leakage fields
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

Es werden eine Spulenvorrichtung und eine Drahtlos-Leistungsübertragungsvorrichtung bereitgestellt, welche den aufgetretenen Unterbrechungsfehler oder Kurzschlussfehler in einem aus der Vielzahl von Kondensatorelementen, welche die Kondensatorschaltung bilden, zuverlässig erfassen können. Die Spulenvorrichtung Lu1 weist eine Leistungsübertragungsspule L1, eine Kondensatorschaltung X1, die mit der Leistungsübertragungsspule L1 verbunden ist und eine Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 besitzt, einen leitfähigen Metallabschnitt SO, der nahe bei Leistungsübertragungsspule L1 angeordnet ist, und einen Messabschnitt VSG1 zum Messen einer Spannung oder einer Stromstärke, die in dem Metallabschnitt SD entsteht, auf.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spulenvorrichtung und eine Drahtlos-Leistungsübertragungsvorrichtung.
  • HINTERGRUND
  • In den letzten Jahren hat bei Elektrofahrzeugen die Drahtlos-Strom- bzw. Energie-Übertragungstechnik viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen, bei welcher der Strom drahtlos von außerhalb ohne Verwendung eines Stromversorgungskabels zugeführt wird. Bei der Drahtlos-Leistungsübertragungstechnik wird das Verfahren, bei dem ein Resonanzphänomen zwischen zwei Resonatoren angewendet wird, zur Hauptanwendung. Das Verfahren, bei dem die Resonanzfrequenzen zwischen zwei Resonatoren angenähert werden, ein Wechselstrom und eine Wechselspannung nahe der Resonanzfrequenz an die Resonatoren angelegt werden und das Resonanzphänomen zwischen zwei Resonatoren angewendet wird, hat einen Vorteil, dahingehend, dass es in der Lage ist, die Entfernung zwischen Leistungsübertragung und -aufnahme im Vergleich zur elektromagnetischen Induktion zu erweitern. Bei der Drahtlos-Leistungsübertragungstechnik, die das Resonanzphänomen anwendet, ist eine Kondensatorschaltung mit der Spule für die Leistungsübertragung verbunden und es wird eine Resonanzschaltung gebildet.
  • Auf die Kondensatorschaltung von den Ladevorrichtungen, die eine umfangreiche Leistungsübertragung erfordern, wie etwa Elektrofahrzeuge, werden eine hohe Spannung und eine hohe Stromstärke angelegt. Um die Anwendung der hohen Spannung und Stromstärke zu verteilen und eine gewünschte elektrostatische Kapazität zu erhalten, wird eine Kondensatorschaltung gebildet, indem eine Vielzahl von Kondensatorelementen verbunden wird. Beispielsweise wird in dem Patentdokument 1 eine Spuleneinheit offenbart, bei der eine mit der Spule verbundene Kondensatorschaltung aus einer Vielzahl von Kondensatorelementen aufgebaut ist.
  • PATENTDOKUMENTE
    • Patentdokument 1: JP2013-172503A
  • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Jedoch ist dann, wenn ein Unterbrechungsfehler oder Kurzschlussfehler in einem aus der Vielzahl von Kondensatorelementen aus irgendeinem Grund auftritt, die Änderung der Kapazität in der Kondensatorschaltung äußerst gering und es wird sehr schwierig, den Fehler in der Vielzahl von Kondensatorelementen zu erfassen, solange die verbleibende Vielzahl von Kondensatorelementen, die normal arbeiten, arbeiten kann.
  • Die vorliegende Erfindung ist hinsichtlich der oben genannten Probleme vervollständigt und zielt darauf ab, eine Spulenvorrichtung und eine Drahtlos-Strom bzw. Energie-Übertragungsvorrichtung bereitzustellen, welche den aufgetretenen Unterbrechungsfehler oder Kurzschlussfehler zuverlässig in jedwedem aus der Vielzahl von Kondensatorelementen erfassen können, welche die Kondensatorschaltung bilden.
  • Die Spulenvorrichtung der vorliegenden Erfindung weist eine Leistungsübertragungsspule, eine Kondensatorschaltung, die mit der Leistungsübertragungsspule verbunden ist und eine Vielzahl von Kondensatorelementen besitzt, einen leitfähigen Metallabschnitt, der nahe der Leistungsübertragungsspule angeordnet ist, und einen Messabschnitt zum Messen einer Spannung oder einer Stromstärke, die in dem Metallabschnitt entsteht.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden ein leitfähiger Metallabschnitt, der nahe bei der Leistungsübertragungsspule angeordnet ist, und ein Messabschnitt zum Messen einer Spannung oder einer Stromstärke, die in dem Metallabschnitt entsteht, bereitgestellt. Dadurch kann in Reaktion auf die geringfügige Änderung der Kapazität, wenn der Kurzschlussfehler oder Unterbrechungsfehler in der Vielzahl von Kondensatorelementen hervorgerufen wird, die Änderung der Spannung oder Stromstärke des Metallabschnitts, die durch die parasitäre Kapazität entsteht, die zwischen der Leistungsübertragungsspule und dem Metallabschnitt entsteht, durch den Messabschnitt gemessen werden. Dadurch ist es möglich, den aufgetretenen Unterbrechungsfehler oder Kurzschlussfehler zuverlässig in irgendeinem aus der Vielzahl von Kondensatorelementen zu erfassen, die die Kondensatorschaltung bilden.
  • Es ist bevorzugt konfiguriert, dass die Kondensatorschaltung eine erste Kondensatorschaltung besitzt, die mit einem Ende der Leistungsübertragungsspule verbunden ist, und eine zweite Kondensatorschaltung, die mit dem anderen Ende der Leistungsübertragungsspule verbunden ist, und eine kombinierte elektrostatische Kapazität der ersten Kondensatorschaltung annähernd gleich zu einer kombinierten elektrostatischen Kapazität der zweiten Kondensatorschaltung ist. Gemäß einer solchen Konstruktion wird die erzeugte Spannung oder Stromstärke des Metallabschnitts durch die parasitäre Kapazität sehr niedrig, die zwischen der Leistungsübertragungsspule und dem leitfähigen Metallabschnitt entsteht, der nahe bei der Leistungsübertragungsspule angeordnet ist, und die Messbelastung des Messabschnitts kann vermindert werden. In der Folge kann dies zu einer Verringerung von Größe und Gewicht beitragen.
  • Es ist bevorzugt, dass jedes aus der Vielzahl von Kondensatorelementen aus einem mehrschichtigen Keramikkondensator besteht und die Kondensatorschaltung eine Kondensatorgruppe besitzen kann, bei der die Vielzahl von Kondensatorelementen parallel in Reihe geschaltet sind. Gemäß einer solchen Konstruktion wird die Änderung der Kapazität der Kondensatorschaltung groß, wenn ein Kurzschlussfehler in einem einzelnen, mehrschichtigen Keramikkondensator hervorgerufen wird. Daher wird die Änderung der Spannung oder Stromstärke, die in dem Metallabschnitt entsteht, groß und der Fehler in der Vielzahl von Kondensatorelementen, die die Kondensatorschaltung bilden, kann zuverlässiger gemessen werden.
  • Es ist bevorzugt, dass jedes aus der Vielzahl von Kondensatorelementen aus einem Folienkondensator besteht und die Kondensatorschaltung eine Vielzahl von Kondensatorabschnitten besitzen kann, bei welchen eine Vielzahl von Kondensatorelementen in Reihe verbunden ist. Gemäß einer solchen Konstruktion wird die Änderung der Kapazität der Kondensatorschaltung groß, wenn ein Unterbrechungsfehler in einem einzelnen Folienkondensator auftritt. Daher wird die Änderung der Spannung oder Stromstärke, die in dem Metallabschnitt entsteht, groß und der Fehler bei der Vielzahl von Kondensatorelementen, die die Kondensatorschaltung bilden, kann zuverlässiger gemessen werden.
  • Die Drahtlos-Leistungsübertragungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung weist eine Drahtlos-Leistungszufuhrvorrichtung mit einer Leistungszufuhrspulenvorrichtung und eine Drahtlos-Stromaufnahmevorrichtung mit einer Stromaufnahmespulenvorrichtung auf und die Leistungszufuhrspulenvorrichtung und/oder die Stromaufnahmespulenvorrichtung die oben genannte Spulenvorrichtung ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Drahtlos-Leistungsübertragungsvorrichtung erhalten werden, welche den aufgetretenen Unterbrechungsfehler oder Kurzschlussfehler in irgendeinem aus der Vielzahl von Kondensatorelementen, die die Kondensatorschaltung bilden, zuverlässig messen kann.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können eine Spulenvorrichtung und eine Drahtlos-Leistungsübertragungsvorrichtung vorgesehen sein, die den aufgetretenen Unterbrechungsfehler oder Kurzschlussfehler in irgendeinem aus der Vielzahl von Kondensatorelementen, die die Kondensatorschaltung bilden, zuverlässig messen können.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Schaltungsaufbaudiagramm, das die Drahtlos-Leistungsübertragungsvorrichtung mit ihrer zugeordneten Last zeigt, wobei die Spulenvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • 2a ist eine schematische Ansicht, die den Schaltungsaufbau der Spulenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2b ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau der ersten Kondensatorschaltung in der Spulenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 3a ist eine Draufsicht auf die Spulenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3b ist eine Querschnittansicht der Spulenvorrichtung, die entlang der Schnittlinie A-A in 3a aufgenommen ist.
  • 4 ist eine schematische Ansicht, die den Schaltungsaufbau des Messabschnitts gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 5 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau der Kondensatorschaltung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 6 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau der Kondensatorschaltung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 7 ist eine schematische Ansicht, die den Schaltungsaufbau der Spulenvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 8 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau der ersten Kondensatorschaltungen gemäß den Beispielen 1 bis 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachfolgend werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung näher anhand der Zeichnungen beschrieben. Zudem werden in der Beschreibung gleiche Symbole für die gleichen Elemente oder für die Elemente mit den gleichen Funktionen verwendet, ohne die Beschreibung zu wiederholen.
  • Als Erstes wird der gesamte Aufbau der Drahtlos-Leistungsübertragungsvorrichtung S1 anhand von 1 beschrieben, wobei die Spulenvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. 1 ist ein Schaltungsaufbaudiagram, das die Drahtlos-Leistungsübertragungsvorrichtung mit ihrer zugeordneten Last zeigt, wobei die Spulenvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Zudem kann die Spulenvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auch in einer aus Leistungszufuhrspulenvorrichtung und Stromaufnahmespulenvorrichtung in der Drahtlos-Leistungsübertragungsvorrichtung verwendet werden.
  • Wie in 1 gezeigt ist, weist die Drahtlos-Leistungsübertragungsvorrichtung S1 eine Drahtlos-Leistungszufuhrvorrichtung 100 und eine Drahtlos-Stromaufnahmevorrichtung 200 auf. Die Drahtlos-Leistungsübertragungsvorrichtung S1 wird in der Leistungszufuhreinrichtung für Fahrzeuge, wie etwa Elektrofahrzeuge, verwendet. Das heißt, die Drahtlos-Leistungszufuhrvorrichtung 100 ist an der Leistungszufuhreinrichtung montiert, die am Boden angeordnet ist, und die Drahtlos-Stromaufnahmevorrichtung 200 ist in den Fahrzeugen montiert.
  • Die Drahtlos-Leistungszufuhrvorrichtung 100 weist eine Stromversorgung 110, eine Stromwandlungsschaltung 120 und eine Leistungszufuhrspulenvorrichtung 130 auf. Die Leistungszufuhr 110 führt der Stromwandlungsschaltung 120 einen Gleichstrom zu Stromwandlungsschaltung. Als Leistungszufuhr 110 ist diese nicht besonders beschränkt, solange sie Gleichstrom ausgibt. Es können eine Gleichstrom-Zufuhr, welche den kommerziellen Wechselstrom gleichrichtet und glättet, eine Sekundärbatterie, eine Solar-Photovoltaik-Gleichstrom-Zufuhr oder eine Schalt-Leistungszufuhr, wie etwa ein Schaltwandler oder dergleichen, angeführt werden.
  • Die Stromwandlungsschaltung 120 weist einen Stromwandlerabschnitt 121 und einen Schalterantriebabschnitt 122 auf. Die Stromwandlungsschaltung 120 hat eine Funktion, den Eingangsgleichstrom, der über die Leistungszufuhr 110 bereitgestellt wird, in einen Wechselstrom umzuwandeln. Insbesondere ist der Stromwandlerabschnitt 121 aus einem Schaltkreis zusammengesetzt, in welchem eine Vielzahl von Schaltelementen über eine Brückenschaltung verbunden ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich um eine Vollbrückenschaltung, bei der vier Schaltelemente SW1 bis SW4 verwendet werden. Als Schaltelemente SW1 bis SW4 können beispielsweise Elemente wie ein MOS-FET (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) oder ein IGBT (Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode) oder dergleichen angeführt werden. Jedes der Schaltelemente SW1 bis SW4 wandelt den Eingangsgleichstrom, der von der Leistungszufuhr 110 zugeführt wird, in einen Wechselstrom durch ON/OFF-Ansteuerung eines jeden der Schaltelemente SW1 bis SW4 um, gemäß der SW-Steuersignale SG1 bis SG4, die von dem Schalterantriebsabschnitt 122 zugeführt werden. Zusätzlich ist in der Stromwandlungsschaltung 120 der Ausgang des Stromwandlerabschnitts 121 mit der Masse GND1 über Spannungsteilerwiderstände RG1 und RG2 verbunden. Insbesondere sind die Spannungsteilerwiderstände RG1 und RG2, die weitgehend äquivalent sind, parallel mit beiden Enden der Ausgangsseite des Stromwandlerabschnitts 121 verbunden und dessen Mittelpunkt ist mit der Masse GND1 verbunden. In dem vorliegenden Beispiel ist die Stromwandlungsschaltung 120 ein Aufbau mit den Spannungsteilerwiderständen RG1 und RG2 und der Masse GND1, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Leistungszufuhrspulenvorrichtung 130, die nachfolgend erwähnt wird, kann auch diese Konstruktionen aufweisen. Zusätzlich ist sie in dem vorliegenden Beispiel so aufgebaut, dass der Ausgang des Stromwandlungsabschnitts 121 mit der Masse verbunden ist, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Auch kann er in einer Art und Weise ausgeführt sein, bei der er mit der Masse (in den Figuren nicht gezeigt) durch zwei Kondensatoren mit gleicher Kapazität (in den Figuren nicht gezeigt) zwischen Leistungszufuhr 110 und Stromwandlungsschaltung 120 verbunden ist.
  • Die Leistungszufuhrspulenvorrichtung 130 hat eine Funktion, den von der Stromwandlungsschaltung 120 zugeführten Wechselstrom zur Stromaufnahmespulenvorrichtung 210 zu leiten, die nachfolgend erwähnt wird. Die Leistungszufuhrspulenvorrichtung 130 ist am Boden oder nahe der Bodenfläche in der Leistungszufuhreinrichtung angeordnet.
  • Die Drahtlos-Stromaufnahmevorrichtung 200 weist eine Stromaufnahmespulenvorrichtung 210 und einen Gleichrichtungsabschnitt 220 auf.
  • Die Stromaufnahmespulenvorrichtung 210 hat eine Aufgabe, den über die Leistungszufuhrspulenvorrichtung 130 zugeführten Wechselstrom aufzunehmen. Die Stromaufnahmespulenvorrichtung 210 ist im unteren Teil des Fahrzeugs montiert.
  • Der Gleichrichtungsabschnitt 220 richtet den durch die Stromaufnahmespulenvorrichtung 210 aufgenommenen Strom gleich und gibt ihn als Last RL aus. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Gleichrichtungsabschnitt 220 aus einer Brückenschaltung und einem Glättungskondensator CO zusammengesetzt, wobei vier Dioden (Gleichrichtungselement) D1 bis D4 als Vollbrücken in der Brückenschaltung verbunden sind und ein Glättungskondensator CO mit der Brückenschaltung parallel geschaltet ist. Das heißt, der Gleichrichtungsabschnitt 220 hat eine Aufgabe der Zweiweggleichrichtung des Wechselstroms, der durch die Stromaufnahmespulenvorrichtung 210 zugeführt wird. Der Glättungskondensator CO glättet die gleichgerichtete Spannung, um eine Gleichstromspannung zu erzeugen. Zusätzlich ist der Eingang des Gleichrichtungsabschnitts 220 mit der Gehäusemasse FGND1 des Fahrzeugs durch den Spannungsteilerwiderstand RG3 und RG4 verbunden. Insbesondere sind die Spannungsteilerwiderstände RG3 und RG4, die weitgehend äquivalent sind, mit beiden Enden der Eingangsseite des Gleichrichtungsabschnitts 220 parallel geschaltet und dessen Mittelpunkt ist mit der Gehäusemasse FGND1 verbunden. In dem vorliegenden Beispiel ist der Gleichrichtungsabschnitt 220 eine Konstruktion aufweisend die Spannungsteilerwiderstände RG3 und RG4 und die Gehäusemasse FGND1, jedoch ist er nicht darauf beschränkt. Die Stromaufnahmespulenvorrichtung 210 kann diese Konstruktionen beinhalten.
  • Bei einem solchen Aufbau sind die Leistungszufuhrspulenvorrichtung 130 der Drahtlos-Leistungszufuhrvorrichtung 100 und die Stromaufnahmespulenvorrichtung 210 der Drahtlos-Stromaufnahmevorrichtung 200 einander zugewandt und magnetisch miteinander gekoppelt. Der Wechselstrom, der von der Stromwandlungsschaltung 120 der Leistungszufuhrspulenvorrichtung 130 zugeführt wird, ruft durch Nahfeldeffekt eine induzierte elektromotorische Kraft in der Stromaufnahmespulenvorrichtung 210 hervor. Das heißt, dass die Drahtlos-Leistungsübertragungsvorrichtung S1 realisiert werden kann, durch die Strom kontaktfrei von der Drahtlos-Leistungszufuhrvorrichtung 100 zur Drahtlos-Stromaufnahmevorrichtung 200 übertragen werden kann.
  • Im Folgenden wird der Aufbau der Spulenvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, die bei der oben erwähnten Leistungszufuhrspulenvorrichtung 130 oder Stromaufnahmespulenvorrichtung 210 verwendet sind.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Der Aufbau der Spulenvorrichtung Lu1 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird insbesondere anhand von 2 und 3 beschrieben. 2a ist eine schematische Ansicht, welche den Schaltungsaufbau der Spulenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2b ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau der ersten Kondensatorschaltung in der Spulenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 3a ist eine Draufsicht der Spulenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3b ist eine Querschnittansicht der Spulenvorrichtung, die entlang der Schnittlinie A-A in 3a aufgenommen ist. Zudem wurde der einfacheren Beschreibung halber in 3a und 3b die Kondensatorschaltung weggelassen.
  • Die Spulenvorrichtung Lu1 weist eine Leistungsübertragungsspule LI, einen Metallabschnitt SD, eine Kondensatorschaltung X1 und einen Messabschnitt VSG1 auf, wie in 2a gezeigt ist.
  • Die Leistungsübertragungsspule L1 ist durch Wickeln des Wickeldrahts aufgebaut, der aus dem Litzendraht besteht, der durch Verdrillen einer Vielzahl von feinen Leitungsdrahtelementen miteinander gebildet ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Leistungsübertragungsspule L1 eine Spule mit einem spiralförmigen Aufbau in flächiger Form, die als annähernd kreisrunde Form dargestellt ist, wie in 3a gezeigt ist. Die Anzahl der Wicklungen der Leistungsübertragungsspule L1 kann gemäß der Entfernung zwischen der Leistungsübertragungsspule L1 und der entgegengesetzten Spule, während der Strom übertragen wird, oder gemäß der gewünschten Leistungsübertragungseffizienz oder dergleichen, geeignet festgelegt werden. Zudem ist in der vorliegenden Ausführungsform die Spule für die Leistungsübertragung L1 als annähernd kreisrunde Form gezeigt, jedoch ist sie nicht darauf beschränkt, sondern kann in unterschiedlichen Formen ausgebildet werden, wie etwa in annähernd quadratischer Form, annähernd rechteckiger Form oder dergleichen. Wenn die Leistungsübertragungsspule L1 mit einem solchen Aufbau bei der Leistungszufuhrspulenvorrichtung 130 in der Drahtlos-Leistungsübertragungsvorrichtung S1 verwendet wird, funktioniert die Leistungsübertragungsspule L1 als Leistungszufuhrspule, und wenn die Leistungsübertragungsspule L1 bei der Stromaufnahmespulenvorrichtung 210 in der Drahtlos-Leistungsübertragungsvorrichtung S1 verwendet wird, funktioniert die Leistungsübertragungsspule L1 als Stromaufnahmespule.
  • In der vorliegenden Ausführungsform zeigt der Metallabschnitt SD eine annähernd rechteckige Quaderform, wie in 3b gezeigt ist, und ist nahe bei der Rückseite der Leistungsübertragungsspule L1 angeordnet. Wenn die Leistungsübertragungsspule L1 in der Leistungszufuhrspulenvorrichtung 130 verwendet wird, ist der Metallabschnitt SD in einer Position weiter entfernt von der Stromaufnahmespulenvorrichtung 210 als die Leistungsübertragungsspule L1 in der Richtung angeordnet, in welcher die Leistungszufuhrspulenvorrichtung 130 und die Stromaufnahmespulenvorrichtung 210 einander zugewandt sind. Andererseits ist, wenn die Leistungsübertragungsspule L1 in der Stromaufnahmespulenvorrichtung 210 verwendet wird, der Metallabschnitt SD in einer Position weiter entfernt von der Leistungszufuhrspulenvorrichtung 130 als die Leistungsübertragungsspule LI in der Richtung angeordnet, in welcher die Leistungszufuhrspulenvorrichtung 130 und die Stromaufnahmespulenvorrichtung 210 einander zugewandt sind. Mit anderen Worten ist der Metallabschnitt SD auf einer Seite entgegengesetzt zur der Seite angeordnet, wo die Leistungsübertragung der Leistungsübertragungsspule L1 erfolgt, während der Strom übertragen wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Metallabschnitt SD nahe und entgegengesetzt zur Leistungsübertragungsspule L1 angeordnet. Dies heißt, dass die Rotationsachse für den Wicklungsdraht der Leistungsübertragungsspule L1 orthogonal zur Hauptfläche des Metallabschnitts SD verläuft. Der Metallabschnitt SD ist aus Materialien mit Leitfähigkeit aufgebaut und hat einen Effekt, elektromagnetische Wellen zu adsorbieren. Zudem ist der Metallabschnitt SD nahe bei der Leistungsübertragungsspule L1 angeordnet. Dadurch werden parasitäre Kapazitäten C12, C13 zwischen dem Metallabschnitt SO und der Leistungsübertragungsspule L1 gebildet, wie in 2a gezeigt ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Metallabschnitt SD nahe und entgegengesetzt zur Leistungsübertragungsspule L1 angeordnet, aber das Wesentliche ist, dass er nahe bei der Leistungsübertragungsspule L1 angeordnet ist, um eine parasitäre Kapazität zwischen dem Metallabschnitt SD und der Leistungsübertragungsspule L1 zu bilden, und ist nicht unbedingt entgegengesetzt zur Leistungsübertragungsspule L1 angeordnet. Als Material zum Ausbilden eines solchen Metallabschnitts SD ist es bevorzugt, eine elektrische Leitfähigkeit zu haben, die so hoch wie möglich ist. Beispielsweise kann Aluminium, Kupfer, Silber oder dergleichen angeführt werden. Um in der vorliegenden Ausführungsform zudem die Isolierung zwischen der Leistungsübertragungsspule L1 und dem Metallabschnitt SD sicherzustellen, ist ein Isolierelement IL zwischen der Leistungsübertragungsspule L1 und dem Metallabschnitt SD angeordnet. Zudem kann ein Spalt zwischen der Leistungsübertragungsspule L1 und dem Metallabschnitt SD anstatt des Isolierelements IL angeordnet sein. Im Hinblick auf eine Verbesserung der Kopplung zwischen den Spulen entgegengesetzt zur Leistungsübertragungsspule kann ein Magnetkörper, wie etwa ein Ferrit oder dergleichen, zwischen Isolierelement IL und Metallabschnitt SD angeordnet sein. Zudem zeigt die vorliegende Ausführungsform das bevorzugte Positionsverhältnis von Leistungsübertragungsspule LI und Metallabschnitt SD, wenn eine Spule mit spiralförmigem Aufbau als Leistungsübertragungsspule L1 verwendet wird, jedoch kann auch eine Spule als Leistungsübertragungsspule verwendet werden, bei der der Wicklungsdraht in eine Spiralform (Spule mit Solenoidstruktur) um den Magnetkörperkern herum gewickelt ist, wie etwa Ferrit oder dergleichen. Wenn die Spule mit einer Solenoidstruktur verwendet wird, ist bevorzugt, dass der Metallabschnitt nahe angeordnet ist, in einer Weise, dass die Hauptfläche des Metallabschnitts parallel zur Rotationsachse des Wicklungsdrahts der Spule verläuft.
  • Die Kondensatorschaltung X1 ist mit der Leistungsübertragungsspule L1 verbunden und bildet eine Resonanzschaltung mit der Leistungsübertragungsspule L1. Eine solche Kondensatorschaltung X1 hat eine Funktion, die Resonanzfrequenz der Resonanzschaltung anzupassen. In der vorliegenden Ausführungsform weist die Kondensatorschaltung XI eine erste Kondensatorschaltung XIO und eine zweite Kondensatorschaltung XI1 auf. Zudem verbindet in der vorliegenden Ausführungsform die Kondensatorschaltung XI die erste Kondensatorschaltung XIO und zweite Kondensatorschaltung X11 jeweils mit zwei Enden der LeistungsübertragungsspuleStromeübertragungsspule L1, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Sie kann auch die erste Kondensatorschaltung XIO oder die zweite Kondensatorschaltung X11 mit nur einem Ende der Leistungsübertragungsspule L1 verbinden.
  • Die erste Kondensatorschaltung X1O ist mit einem Ende des Wicklungsdrahts der Leistungsübertragungsspule Lt verbunden, wie in 2a gezeigt ist. Das heißt, die erste Kondensatorschaltung X1O ist mit der Leistungsübertragungsspule L1 in Reihe verbunden. Eine solche erste Kondensatorschaltung X1O weist eine Vielzahl von Kondensatorelementen auf. Der Aufbau der ersten Kondensatorschaltung X1O ist insbesondere in 2b gezeigt. Wie in 2b gezeigt ist, ist eine erste Kondensatorschaltung X1O durch Montieren einer Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 auf ein Substrat PCBX1O ausgebildet, und eine Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 ist zwischen einem Paar von Anschlussklemmen TMNLX1O an dem Substrat PCBX1O in Reihe Serien-parallel geschaltet. Dabei ist eine Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 in Matrixform zwischen einem Paar von Anschlussklemmen TMNLX1O ausgerichtet (in der vorliegenden Ausführungsform gibt es insgesamt 28 in 4 Reihen und 7 Spalten) und eine Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 ist über einer Vielzahl von Kupferfolien CUT miteinander verbunden, die an dem Substrat PCBX1O angeordnet sind. Insbesondere ist eine Vielzahl von Kupferfolien CUT so angeordnet, dass die aneinandergrenzenden Kondensatorelemente in Reihenrichtung (Querrichtung) miteinander verbunden sind und die aneinandergrenzenden Kondensatorelemente in Spaltenrichtung (Längsrichtung) miteinander verbunden sind und die Kondensatorelemente an zwei Enden in der Reihenrichtung mit einem Paar von Anschlussklemmen TMNLXIO verbunden sind.
  • Eine zweite Kondensatorschaltung X11 ist mit dem anderen Ende des Wicklungsdrahts der Leistungsübertragungsspule L1 verbunden, wie in 2a gezeigt ist. Das heißt, die zweite Kondensatorschaltung X11 ist mit der Leistungsübertragungsspule L1 in Reihe verbunden. Eine solche zweite Kondensatorschaltung X11 weist eine Vielzahl von Kondensatorelementen (in den Figuren nicht gezeigt) auf. Die zweite Kondensatorschaltung X11 hat den gleichen Aufbau wie die erste Kondensatorschaltung X1O, weshalb sie nicht gezeigt ist. Die zweite Kondensatorschaltung X11 ist durch Anbringen einer Vielzahl von Kondensatorelementen an dem Substrat ausgebildet und eine Vielzahl von Kondensatorelementen ist zwischen einem Paar von Anschlussklemmen an dem Substrat parallel in Reihe geschaltet.
  • Der Messabschnitt VSG1 hat eine Funktion, die Spannung oder die Stromstärke zu messen, die in dem Metallabschnitt SD entsteht. In einem solchen Messabschnitt VSG1 ist ein Ende mit dem Metallabschnitt SD verbunden und das andere Ende ist mit einem Referenzpotential verbunden. Auf diese Art und Weise kann der Messabschnitt VSG1 die Wechselspannung oder -stromstärke zwischen dem Metallabschnitt SD und dem Referenzpotential messen. Wenn beispielsweise die Spulenvorrichtung Lu1 in der Leistungszufuhrspulenvorrichtung 130 verwendet wird, ist das andere Ende des Messabschnitts VSG1 mit der Masse GND1 verbunden. Dabei können die Spannungsteilerwiderstände RG1 und RG2 und die Masse GND1 so aufgebautt sein, dass sie in der Spulenvorrichtung Lu1 beinhaltet sind, wie oben beschrieben ist. In einem solchen Falle ist diese so aufgebaut, dass der Spannungsteilerwiderstand RG1 und der Spannungsteilerwiderstand RG2 zwischen dem Ende der ersten Kondensatorschaltung X1O auf der Seite, die der mit der Leistungsübertragungsspule L1 verbundenen Seite entgegengesetzt ist, und dem Ende der zweiten Kondensatorschaltung X11 auf einer Seite, die der mit der Leistungsübertragungsspule L1 verbundenen Seite entgegengesetzt ist, in Reihe verbunden sind, und deren Mittelpunkt mit der Masse GND1 verbunden ist. Andererseits ist, wenn die Spulenvorrichtung Lu1 in der Stromaufnahmespulenvorrichtung 210 verwendet wird, das andere Ende des Messabschnitts VSG1 mit der Gehäusemasse FGND1 verbunden. Dabei können, wie oben erwähnt, die Spannungsteilerwiderstände RG3, RG4 und die Gehäusemasse FGND1 so aufgebaut sein, dass sie in der Spulenvorrichtung Lu1 beinhaltet sind. In diesem Falle ist sie so aufgebaut, dass der Spannungsteilerwiderstand RG3 und der Spannungsteilerwiderstand RG4 zwischen dem Ende der ersten Kondensatorschaltung X1O auf einer Seite, die der mit der Leistungsübertragungsspule L1 verbundenen Seite entgegengesetzt ist, und dem Ende der zweiten Kondensatorschaltung X11 auf einer Seite, die der mit der Leistungsübertragungsspule L1 verbundenen Seite entgegengesetzt ist, in Reihe verbunden sind, und deren Mittelpunkt mit der Gehäusemasse FGND1 verbunden ist.
  • Dabei ist der Aufbau des Messabschnitts VSG1 insbesondere anhand von 4 beschrieben. 4 ist eine vergrößerte schematische Ansicht, die den Aufbau des Messabschnitts in der Spulenvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Wie in 4 gezeigt ist, weist der Messabschnitt VSG1 einen Widerstand VSGR1, einen Wechselspannungsmesser VSGM1, einen Analog-Digital-Wandlerabschnitt AD1 und einen Drahtlos-Kommunikationsabschnitt COM1 auf. Bei dem Widerstand VSGR1 ist ein Ende mit dem Metallabschnitt SD verbunden und das andere Ende ist mit dem Referenzpotential verbunden. Der Wechselspannungsmesser VSGM1 ist nicht besonders eingeschränkt, solange der Wechselspannungsmesser VSGM1 ein Element ist, das die Wechselspannung messen kann, und ist mit dem Widerstand VSGR1 parallel verbunden. Ein solcher Wechselspannungsmesser VSGM1 misst die Wechselspannung, die gemäß dem Wechselstrom erzeugt wurde, der im Widerstand VSGR1 fließt und den gemessenen Spannungswert zum Analog-Digital-Wandlerabschnitt AD1 ausgibt. Der Analog-Digital-Wandlerabschnitt AD1 wandelt den Spannungswert mit analoger Eingangswellenform in einen Spannungswert mit digitaler Wellenform um und gibt diesen zum Drahtlos-Kommunikationsabschnitt COM1 aus. Das heißt, der Analog-Digital-Wandlerabschnitt AD1 digitalisiert den gemessenen Spannungswert durch den Wechselspannungsmesser VSGMI. Auf diese Weise überträgt der Drahtlos-Kommunikationsabschnitt COMI den Eingangsspannungswert in den Steuerungsabschnitt, der die Leistungszufuhr 110 steuert, oder in den Steuerungsabschnitt, der den Schalterantriebsabschnitt 122 steuert. Der übertragene Spannungswert kann der Wechselspannungswert sein, der sich mit der Zeit ändert, oder der effektive Wert der Wechselspannung oder der Spitzenwert der Wechselspannung. Zusätzlich misst in der vorliegenden Ausführungsform der Messabschnitt VSG1 die Spannung unter Verwendung des Wechselspannungsmessers VSGMI, jedoch ist er nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann er die Wechselspannung, die in dem Widerstand VSGRI erzeugt wird, in eine Gleichstromspannung unter Verwendung eines Gleichrichters oder dergleichen umwandeln und die Spannung unter Verwendung eines Gleichstromspannungsmessers messen. Zudem wird in der vorliegenden Ausführungsform die Spannung des Metallabschnitts SD unter Verwendung des Widerstands VSGR1 oder des Wechselspannungsmessers VSGMI gemessen, jedoch kann sie auch ohne Verwendung derselben gemessen werden. Beispielsweise kann die Stromstärke des Metallabschnitts SD unter Verwendung eines Stromwandlers und eines Wechselstrommessers gemessen werden. In diesem Falle kann der gemessene und über den Messabschnitt übertragene Stromwert der Wechselstromwert sein, der sich mit der Zeit ändert, oder aber der effektive Wert des Wechselstroms oder der Spitzenwert des Wechselstroms. Das Wesentliche des Messabschnitts VSG1 liegt darin, die Spannung oder die Stromstärke des Metallabschnitts SD zu messen. Zusätzlich wird bei der vorliegenden Ausführungsform der gemessene Spannungswert bzw. Stromwert zu dem Steuerungsabschnitt übertragen, der das Stromversorgungsmittel 110 steuert, oder zu dem Steuerungsabschnitt, der den Schalterantriebsabschnitt 122 in dem Drahtlos-Kommunikationsabschnitt COMI steuert, jedoch ist er nicht darauf beschränkt. Er kann auch aufgebaut sein, um über eine drahtgebundene Kommunikation übertragen zu werden.
  • Vorangehend ist der Aufbau der Spulenvorrichtung Lu1 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform weist die Spulenvorrichtung Lu1 zumindest eine Leistungsübertragungsspule L1, einen Metallabschnitt SD nahe bei der Leistungsübertragungsspule LI, eine Kondensatorschaltung XI, die aus einer Vielzahl von Kondensatorelementen besteht, die mit der Spule zur Leistungsübertragung L1 verbunden sind, und einen Messabschnitt VSG1 zum Messen der Spannung oder der Stromstärke des Metallabschnitts SD auf, jedoch ist es nicht erforderlich, dass sie physisch in einem Gehäuse enthalten sind. Beispielsweise kann die Spulenvorrichtung Lu1 so aufgebaut sein, dass die Leistungsübertragungsspule L1, der Metallabschnitt SD, die Kondensatorschaltung X1, der Messabschnitt VSG1 in einem Gehäuse enthalten sind, aber sie kann auch so aufgebaut sein, dass die Leistungsübertragungsspule L1, der Metallabschnitt SD und die Kondensatorschaltung XI in einem Gehäuse enthalten sind und der Messabschnitt VSG1 in dem Gehäuse zum Aufnehmen der Leistungszufuhr 110 oder der Stromwandlungsschaltung 120 enthalten ist. Zudem kann die Spulenvorrichtung Lu1 auch so aufgebaut sein, dass ein Teil des Aufbaus des Messabschnitts VSG1 (Widerstand VSGR1, Wechselspannungsmesser VSGM1, Analog-Digital-Wandlerabschnitt AD1) in einem Gehäuse zusammen mit der Leistungsübertragungsspule L1, dem Metallabschnitt SD und der Kondensatorschaltung X1 enthalten sind und der restliche Teil des Aufbaus des Messabschnitts VSG1 in dem Gehäuse zum Enthalten der Leistungszufuhr 110 oder der Stromwandlungsschaltung 120 enthalten ist. Dabei kann der Metallabschnitt SD ein Teil des Gehäuses bilden.
  • Nachfolgend wird insbesondere das Messverhalten für Spannung oder Stromstärke des Messabschnitts VSG1 beschrieben. Wie oben beschrieben ist, sind parasitäre Kapazitäten CI2 und C13 zwischen der Leistungsübertragungsspule L1 und dem Metallabschnitt SD gebildet, der nahe bei Leistungsübertragungsspule L1 angeordnet ist. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Potentialdifferenz zwischen der Spannung, die über die parasitäre Kapazität C12 zwischen einem Ende des Wicklungsdrahts der Leistungsübertragungsspule LI und dem Metallabschnitt SD erzeugt wird, und der Spannung, die über die parasitäre Kapazität C13 zwischen dem anderen Ende des Wicklungsdrahts der Leistungsübertragungsspule LI und dem Metallabschnitt SD erzeugt wird, erzeugt gemäß der Differenz der kombinierten elektrostatischen Kapazität der ersten Kondensatorschaltung XIO und der kombinierten elektrostatischen Kapazität der zweiten Kondensatorschaltung X11. Daher wird eine Wechselspannung auf Grundlage der Potentialdifferenz gemäß der Frequenz der bereitgestellten Wechselspannung von der Stromwandlungsschaltung 120 zwischen dem Metallabschnitt SD und dem Referenzpotential erzeugt. Dadurch fließt der Wechselstrom in den Messabschnitt VSG1 aufgrund der Wechselspannung und es kann die Wechselspannung oder Stromstärke, die in dem Metallabschnitt SD erzeugt wird, gemessen werden. In diesem Zustand wird, wenn ein Teil aus der Vielzahl von Kondensatorelementen, die die erste Kondensatorschaltung X1O oder die zweite Kondensatorschaltung X11 bilden, außer Betrieb ist und die Differenz zwischen der kombinierten elektrostatischen Kapazität der ersten Kondensatorschaltung X1O und der kombinierten elektrostatischen Kapazität der zweiten Kondensatorschaltung X11 sich ändert, eine Potentialdifferenz, die sich von der vor dem aufgetretenen Fehler unterscheidet, gemäß der erhöhten oder verminderten Kapazität erzeugt, die durch den Fehler in der Spannung verursacht wird, die über die parasitäre Kapazität C12 zwischen einem Ende des Wicklungsdrahts der Leistungsübertragungsspule L1 und dem Metallabschnitt SD erzeugt wird, sowie in der Spannung, die über die parasitäre Kapazität C13 zwischen dem anderen Ende des Wicklungsdrahts der Leistungsübertragungsspule LI und dem Metallabschnitt SD erzeugt wird. Daher wird eine Wechselspannung auf Grundlage der Potentialdifferenz zwischen dem Metallabschnitt SD und dem Referenzpotential erzeugt und es fließt ein Wechselstrom in den Messabschnitt VSG1 aufgrund der Wechselspannung, und die in dem Metallabschnitt SD erzeugte Wechselspannung kann gemessen werden. Das heißt, die von dem Messabschnitt VSG1 gemessene Spannung oder Stromstärke wird als Wert gemessen, der sich von dem vor dem aufgetretenen Fehler in dem Kondensatorelement unterscheidet.
  • Auf diese Weise ändert sich die Spannung oder Stromstärke zwischen dem Metallabschnitt SD und dem Referenzpotential, bevor und nachdem der Fehler in dem Kondensatorelement aufgetreten ist. Das heißt, das Auftreten eines Unterbrechungsfehler oder Kurzschlussfehlers in einer Vielzahl von Kondensatorelementen, die die erste Kondensatorschaltung X1O oder die zweite Kondensatorschaltung X11 bilden, zuverlässig gemessen werden kann, indem die Spannung oder Stromstärke, die in dem Metallabschnitt SD erzeugt wird, unter Verwendung des Messabschnitts VSG1 erfasst wird.
  • Wie oben beschrieben ist, weist die Spulenvorrichtung Lu1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen leitfähigen Metallabschnitt SD, der nahe bei der Leistungsübertragungsspule L1 angeordnet ist, und einen Messabschnitt VSG1 zum Messen einer Spannung oder Stromstärke, die in dem Metallabschnitt SD erzeugt wird. Daher kann die Änderung der Spannung oder Stromstärke des Metallabschnitts SD, die über die parasitären Kapazitäten C12 und C13 erzeugt wird, die zwischen der Leistungsübertragungsspule L1 und dem Metallabschnitt SD entstehen, durch den Messabschnitt VSG1 gemäß der geringfügigen Änderung der Kapazität erfasst werden, wenn ein Kurzschlussfehler oder ein Unterbrechungsfehler in einer Vielzahl von Kondensatorelementen verursacht wird. Dadurch kann das Auftreten eines Unterbrechungsfehler oder Kurzschlussfehlers in irgendeinem aus der Vielzahl von Kondensatorelementen, die die Kondensatorschaltung X1 bilden, zuverlässig gemessen werden.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Nachfolgend wird die Spulenvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Aufbau der Spulenvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform ist der gleiche wie bei der Spulenvorrichtung Lu1 gemäß der ersten Ausführungsform. In der Spulenvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform ist eine kombinierte elektrostatische Kapazität der ersten Kondensatorschaltung X1O, die mit einem Ende der Spule für Leistungsübertragung L1 verbunden ist, annähernd gleich zu einer kombinierten elektrostatischen Kapazität der zweiten Kondensatorschaltung X11, die mit dem anderen Ende der Spule für die Leistungsübertragung L1 verbunden ist. Dabei ist es in einem Idealzustand bevorzugt, dass eine kombinierte elektrostatische Kapazität der ersten Kondensatorschaltung X10 und eine kombinierte elektrostatische Kapazität der zweiten Kondensatorschaltung X11 die gleiche ist, wohingegen die Unterschiede, die durch die Toleranz bei der Vielzahl von Kondensatorelementen verursacht wurde, die die erste und die zweite Kondensatorschaltung X1O und X11 bilden, oder durch die Fehler, die während der Herstellung der Vielzahl von Kondensatorelementen oder dergleichen auftreten, auch in dem Bereich 'annähernd gleich' enthalten sind.
  • Wie in der vorliegenden Ausführungsform gezeigt ist, wird, wenn die kombinierte elektrostatische Kapazität der ersten Kondensatorschaltung X1O und die kombinierte elektrostatische Kapazität der zweiten Kondensatorschaltung XI1 annähernd gleich sind, die Potentialdifferenz zwischen der Spannung des Metallabschnitts SD, die über die parasitäre Kapazität C12 zwischen einem Ende der Leistungsübertragungsspule L1 und dem Metallabschnitt SD erzeugt wird, und der Spannung des Metallabschnitts SD, die über die parasitäre Kapazität C13 zwischen dem anderen Ende der Leistungsübertragungsspule L1 und dem Metallabschnitt SD erzeugt wird, sehr klein sein. Das heißt, die Wechselspannung oder Stromstärke zwischen dem Metallabschnitt SD und dem Referenzpotential wird sehr klein sein. Dadurch kann der Widerstand VSGR1 und der Wechselspannungsmesser VSGM1 mit einer niedrigen Widerstandsleistung oder einer niedrigen Hitzebeständigkeit verwendet werden, um den Messabschnitt VSG1 zu bilden, und der Messabschnitt VSG1 kann verkleinert und leichter werden. Zudem kann, wenn die Wechselspannung oder Stromstärke zwischen dem Metallabschnitt SD und dem Referenzpotential sehr klein ist, die Spannung oder die Stromstärke, die in dem Metallabschnitt SD erzeugt und von dem Messabschnitt VSG1 vor dem Auftreten des Fehlers gemessen wird, im Wesentlichen als O erachtet werden. Wenn somit der Fehler in der Vielzahl von Kondensatorelementen verursacht wird, die die erste und die zweite Kondensatorschaltung X1O und X11 bilden, kann sich die Spannung oder die Stromstärke, die in dem Metallabschnitt SD erzeugt und von dem Messabschnitt VSG1 gemessen wird, von 0 weg ändern. Daher kann die Genauigkeit bei der Erfassung des Fehlers in der Vielzahl von Kondensatorelementen, die die erste und die zweite Kondensatorschaltung X1O und X11 bilden, verbessert werden.
  • Wie vorangehend erläutert wurde, ist die Spulenvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform so aufgebaut, dass die Kondensatorschaltung X1 eine erste Kondensatorschaltung X1O aufweist, die mit einem Ende der Leistungsübertragungsspule L1 verbunden ist, und eine zweite Kondensatorschaltung X11, die mit dem anderen Ende der Leistungsübertragungsspule L1 verbunden ist, und eine kombinierte elektrostatische Kapazität der ersten Kondensatorschaltung X1O ist annähernd gleich einer kombinierten elektrostatischen Kapazität der zweiten Kondensatorschaltung X11. Daher ist die erzeugte Spannung oder Stromstärke des Metallabschnitts SD durch die parasitären Kapazitäten C12 und C13 sehr niedrig, die zwischen der Leistungsübertragungsspule L1 und dem leitfähigen Metallabschnitt SD erzeugt werden, der nahe bei der Leistungsübertragungsspule L1 angeordnet ist. Die Messbelastung des Messabschnitts VSG1 kann verringert werden und in der Folge kann zur Verringerung von Größe und Gewicht beigetragen werden.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Nachfolgend wird die Spulenvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung insbesondere anhand von 5 beschrieben. 5 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau der ersten Kondensatorschaltung in der Spulenvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Aufbau der Spulenvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform ist der gleiche wie bei der Spulenvorrichtung Lu1 gemäß der ersten Ausführungsform. Die Spulenvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der der ersten Ausführungsform dadurch, dass der Aufbau einer Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1, die die erste und die zweite Kondensatorschaltung X1O und X11 (Kondensatorschaltung X1) bilden, unterschiedlich ist. Da der Aufbau der ersten Kondensatorschaltung X1O und der zweiten Kondensatorschaltung X11 der gleiche ist, wird somit nur der Aufbau der ersten Kondensatorschaltung X1O beschrieben.
  • Die erste Kondensatorschaltung X1O wird gebildet durch Befestigen einer Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 an dem Substrat PCB1 in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform. Eine Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 ist zwischen einem Paar von Anschlussklemmen TMNL1 auf dem Substrat PCB1 parallel in Reihe geschaltet. Dabei ist eine Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 in Matrixform zwischen einem Paar von Anschlussklemmen TMNL1 und einer Vielzahl von Kondensatorelementen CAPI ausgerichtet, die durch eine Vielzahl von Kupferfolien CUTI miteinander verbunden sind, die auf dem Substrat PCB1 angeordnet sind. Wie in 5 gezeigt ist, ist insbesondere eine Vielzahl von Kupferfolien CUT1 in der Weise angeordnet, dass die aneinandergrenzenden Kondensatorelemente in Reihenrichtung (Querrichtung) miteinander verbunden sind und die aneinandergrenzenden Kondensatorelemente in Spaltenrichtung (Längsrichtung) miteinander verbunden sind und die Kondensatorelemente an zwei Enden der Reihenrichtung mit einem Paar von Anschlussklemmen TMNL1 verbunden sind. Daher weist eine erste Kondensatorschaltung X1O eine Kondensatorgruppe MLCC13 auf, in welcher eine Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 parallel in Reihe verbunden ist. Zudem ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 an einer Oberfläche eines Substrats befestigt, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Sie können an beiden Oberflächen eines Substrats befestigt sein und sie können auch jeweils an einer Vielzahl von Substraten befestigt sein. Wenn hier eine Vielzahl von Kondensatorelementen CAPI an zwei Oberflächen eines Substrats oder jeweils an einer Vielzahl von Substraten befestigt ist, ist es bevorzugt, eine Kondensatorgruppe zu haben, in welcher eine Vielzahl von an jeder Oberfläche oder an jedem Substrat befestigten Kondensatorelementen CAP1 parallel in Reihe verbunden ist. Es kann sich jedoch auch um einen Aufbau mit einer Kondensatorgruppe handeln, in welcher eine Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 an einer der Flächen oder Substrate parallel in Reihe geschaltet ist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform besteht jedes aus der Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 aus einem mehrschichtigen Keramikkondensator. Dabei liegt der häufigste Fehlermodus bei dem mehrschichtigen Keramikkondensator in einem Kurzschlussmodus. Wenn mehrschichtige Keramikkondensatoren in der Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 verwendet werden, ist es bevorzugt, dass eine Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 ein Schaltungsaufbau ist, in dem die kombinierte elektrostatische Kapazität der Kondensatorschaltung X1 sich aufgrund des Kurzschlussfehlers stark ändert. In der vorliegenden Ausführungsform weist die Kondensatorschaltung X1 eine Kondensatorgruppe MLCC13 auf, wo eine Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 parallel in Reihe geschaltet ist. Somit, selbst wenn ein Kurzschlussfehler in einem der Kondensatorelemente in der Kondensatorgruppe MLCC13 auftritt, ändert sich die kombinierte elektrostatische Kapazität der Kondensatorschaltung stark und die Wechselspannung zwischen dem Metallabschnitt SO und dem Referenzpotential ändert sich stark. Das bedeutet, der Fehler einer Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1, die die Kondensatorschaltung X1 bilden, kann zuverlässig gemessen werden.
  • Wie oben beschrieben ist, besteht in der Spulenvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform jedes der Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 aus einem mehrschichtigen Keramikkondensator und die Kondensatorschaltung X1 weist eine Kondensatorgruppe MLCC13 auf, in welcher eine Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 parallel in Reihe geschaltet ist. Gemäß einem solchen Aufbau ist, wenn ein Kurzschlussfehler in einem einzelnen mehrschichtigen Keramikkondensator verursacht wird, die Änderung der elektrostatischen Kapazität der Kondensatorschaltung X1 groß. Dadurch ist auch die Veränderung der in dem Metallabschnitt SD erzeugten Spannung groß und der Fehler in einer Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1, die die Kondensatorschaltung X1 bilden, kann zuverlässiger gemessen werden.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • Nachfolgend wird die Spulenvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung insbesondere anhand von 6 beschrieben. 6 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau der ersten Kondensatorschaltung in der Spulenvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Aufbau der Spulenvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform ist der gleiche wie bei der Spulenvorrichtung Lu1 gemäß der ersten Ausführungsform. Die Spulenvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform unterscheidet sich von der der ersten Ausführungsform darin, dass die Verbindungsaufbauten einer Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1, die die erste und die zweite Kondensatorschaltung X1O und X11 (Kondensatorschaltung XI) bilden, unterschiedlich ist. Außerdem wird hier nur Aufbau der ersten Kondensatorschaltung X1O beschrieben, da der Aufbau der ersten Kondensatorschaltung X1O und der der zweiten Kondensatorschaltung X11 der gleiche ist.
  • Die erste Kondensatorschaltung X1O wird gebildet durch Befestigeneiner Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 auf dem Substrat PCB1 in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform. Eine Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 ist zwischen einem Paar von Anschlussklemmen TMNL1 an dem Substrat PCB1 in Reihe geschaltet. Dabei ist eine Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 in Matrixform zwischen einem Paar von Anschlussklemmen TMNL1 und einer Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 ausgerichtet, die über eine Vielzahl von Kupferfolien CUT22 und einem Paar von Kupferfolien CUT23 verbunden sind, die auf dem Substrat PCB1 angeordnet sind. Wie in 6 gezeigt ist, ist eine Vielzahl von Kupferfolien CUT22 in der Weise angeordnet, dass die aneinandergrenzenden Kondensatorelemente in Reihenrichtung (Querrichtung) in Reihe miteinander verbunden sind, und das Paar von Kupferfolien CUT23 ist so angeordnet, dass die Kondensatorelemente an zwei Enden in der Reihenrichtung mit den Anschlussklemmen TMNL1 verbunden sind. Jedoch ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Vielzahl von aneinandergrenzenden Kupferfolien CUT22 in Spaltenrichtung separat angeordnet, ohne einander zu berühren, und sind nicht direkt elektrisch verbunden. Daher weist die erste Kondensatorschaltung X1O eine Vielzahl von Kondensatorabschnitten FC13 auf, in welchen eine Vielzahl von Kondensatorelementen CAPI in Reihe verbunden ist. Zudem ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 an einer Oberfläche auf einem Substrat befestigt, ist jedoch darauf nicht beschränkt. Sie können an beiden Oberflächen eines Substrats befestigt sein und sie können auch jeweils an einer Vielzahl von Substraten angebracht sein. Wenn hier eine Vielzahl von Kondensatorelementen CAPI jeweils auf zwei Oberflächen eines Substrats oder einer Vielzahl von Substraten befestigt ist, ist es bevorzugt, eine Vielzahl von Kondensatorabschnitten FC13 zu haben, in welchen eine Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1, die an jeder Oberfläche oder jedem Substrat befestigt sind, in Reihe verbunden ist. Jedoch kann es sich auch um einen Aufbau handeln, der eine Vielzahl von Kondensatorabschnitten FC13 besitzt, in welchen eine Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1, die an einer oder der Flächen oder Substrate angebracht sind, in Reihe verbunden ist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform, besteht jedes aus der Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 aus einem Folienkondensator. Dabei ist der häufigste Fehlermodus in dem Folienkondensator der Unterbrechungsfehler. Wenn Folienkondensatoren in einer Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 verwendet werden, ist bevorzugt, dass eine Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 ein Schaltungsaufbau ist, bei dem die kombinierte elektrostatische Kapazität der Kondensatorschaltung X1 sich aufgrund des Unterbrechungsfehler stark ändert. In der vorliegenden Ausführungsform weist die Kondensatorschaltung X1 eine Vielzahl von Kondensatorabschnitten FC13, bei welchen eine Vielzahl von Kondensatorelementen in Reihe verbunden ist. Selbst wenn somit ein Unterbrechungsfehler in einem der Kondensatorelemente im Kondensatorabschnitt FC13 auftritt, ändert sich die kombinierte elektrostatische Kapazität der Kondensatorschaltung X1 stark und die Wechselspannung zwischen dem Metallabschnitt SD und dem Referenzpotential ändert sich stark. Das heißt, der Fehler bei einer Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1, die die Kondensatorschaltung X1 bilden, zuverlässig gemessen werden kann.
  • Wie obenstehend beschrieben ist, besteht bei der Spulenvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform jedes der Vielzahl von Kondensatorelementen CAPI aus einem Folienkondensator und die Kondensatorschaltung X1 weist eine Vielzahl von Kondensatorabschnitten FC13 auf, in welchen eine Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 in Reihe geschaltet ist. Gemäß einem solchen Aufbau ist dann, wenn ein Unterbrechungsfehler in einem einzelnen Folienkondensator hervorgerufen wird, die Änderung der elektrostatischen Kapazität der Kondensatorschaltung XI groß. Dadurch wird die Änderung der in dem Metallabschnitt SD erzeugten Spannung oder Stromstärke groß und es kann der Fehler bei einer Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1, die die Kondensatorschaltung X1 bilden, zuverlässiger gemessen werden.
  • (Fünfte Ausführungsform)
  • Nachfolgend wird die Spulenvorrichtung Lu5 gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung insbesondere anhand von 7 beschrieben. 7 ist eine schematische Ansicht, die den Schaltungsaufbau der Spulenvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Spulenvorrichtung Lu5 weist, wie in 7 gezeigt ist, eine Leistungsübertragungsspule L1, einen Metallabschnitt SD, eine Kondensatorschaltung X5 und einen Messabschnitt VSG1 auf,. Der Aufbau der Leistungsübertragungsspule L1, des Metallabschnitts SD und des Messabschnitts VSG1 ist jeweils der gleiche wie bei der Spulenvorrichtung Lu1 gemäß der ersten Ausführungsform. Die Spulenvorrichtung Lu5 gemäß der fünften Ausführungsform unterscheidet sich von der der ersten Ausführungsform dadurch, dass sie eine Kondensatorschaltung X5 aufweist, als Ersatz für Kondensatorschaltung XL. Nachfolgend wird hauptsächlich der Unterschied zur ersten Ausführungsform beschrieben.
  • Die Kondensatorschaltung X5 ist mit der Leistungsübertragungsspule L1 verbunden und bildet eine Resonanzschaltung mit der Leistungsübertragungsspule L1, ebenso wie die Kondensatorschaltung X1. Eine solche Kondensatorschaltung X5 hat eine Aufgabe, die Resonanzfrequenz der Resonanzschaltung anzupassen. In der vorliegenden Ausführungsform weist die Kondensatorschaltung X5 eine erste Kondensatorschaltung X50 und eine zweite Kondensatorschaltung X51 auf.
  • In der ersten Kondensatorschaltung X50 ist ein Ende mit einem Ende der Leistungsübertragungsspule L1 verbunden, und in der zweiten Kondensatorschaltung X51 ist ein Ende mit dem anderen Ende der Leistungsübertragungsspule L1 verbunden. Diesbezüglich sind die erste Kondensatorschaltung X50 und die zweite Kondensatorschaltung X5I gleich der ersten Kondensatorschaltung X1O und der zweiten Kondensatorschaltung XI1 gemäß der ersten Ausführungsform. Der Unterschied zur ersten Ausführungsform liegt darin, dass das andere Ende der ersten Kondensatorschaltung X50 und das andere Ende der zweiten Kondensatorschaltung X51 miteinander verbunden sind und der Verbindungsmittelpunkt der ersten Kondensatorschaltung X50 und der zweiten Kondensatorschaltung X5I mit dem Referenzpotential über einen Widerstand RG55 verbunden ist. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform sind die erste Kondensatorschaltung X50 und die zweite Kondensatorschaltung X51 parallel mit der Leistungsübertragungsspule L1 verbunden. Zudem ist der Aufbau bei einer Vielzahl von Kondensatorelementen, die in der ersten und der zweiten Kondensatorschaltung X50 und X51 enthalten sind, der gleiche wie bei einer Vielzahl von Kondensatorelementen CAPI, die in der ersten und der zweiten Kondensatorschaltung X1O und X11 der ersten Ausführungsform enthalten sind, weshalb die Beschreibung entfällt. Zudem wird sie bevorzugt in der Weise aufgebaut, dass die kombinierte elektrostatische Kapazität der ersten Kondensatorschaltung X50 und die kombinierte elektrostatische Kapazität der zweiten Kondensatorschaltung X51 annähernd gleich sind. In einem solchen Falle nimmt die Wechselspannung oder der Wechselstrom zwischen dem Metallabschnitt SD und dem Referenzpotential ab und die Messbelastung für den Messabschnitt VSG1 kann verringert werden.
  • Wie oben beschrieben, ist die vorliegende Ausführungsform die gleiche Ausführungsform wie die erste Ausführungsform mit der Ausnahme, dass die Kondensatorschaltung X5 parallel relativ zur Leistungsübertragungsspule L1 geschaltet ist. Das heißt, die Spulenvorrichtung Lu5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen leitfähigen Metallabschnitt SD aufweist, der nahe bei der Leistungsübertragungsspule LI und dem Messabschnitt VSG1 zum Messen der in dem Metallabschnitt SD erzeugten Spannung oder Stromstärke angeordnet ist. Daher kann die Änderung der Spannung oder Stromstärke des Metallabschnitts SD, der über die parasitären Kapazitäten C12 und C13 erzeugt wird, die zwischen der Spule zur Leistungsübertragung L1 und dem Metallabschnitt SD entstehen, gemäß der geringfügigen Änderung der Kapazität durch den Messabschnitt VSG1 erfasst werden, wenn ein Kurzschlussfehler oder ein Unterbrechungsfehler in der Vielzahl von Kondensatorelementen auftritt, die die Kondensatorschaltung X5 bilden. Deshalb kann das Auftreten eines Unterbrechungsfehler oder Kurzschlussfehlers in irgendeinem aus der Vielzahl von Kondensatorelementen, die die Kondensatorschaltung X5 bilden, zuverlässig gemessen werden.
  • Zusätzlich werden bei der ersten bis vierten Ausführungsform diejenigen Ausführungsformen beschrieben, bei denen die Kondensatorschaltung X1 in Reihe relativ zu der Leistungsübertragungsspule L1 geschaltet ist. Bei der fünften Ausführungsform wird die Ausführung beschrieben, bei der die Kondensatorschaltung X5 parallel relativ zur Leistungsübertragungsspule L1 geschaltet ist. Jedoch kann selbst dann, wenn eine Kondensatorschaltung, die eine Resonanzschaltung zusammen mit der Leistungsübertragungsspule L1 bildet, in Reihe und parallel relativ zur Leistungsübertragungsspule L1 geschaltet ist, die gleiche Funktion und Wirkung wie in der oben erläuterten Ausführungsform erzielt werden.
  • Nachfolgend wird der Effekt, wonach der Kurzschlussfehler zuverlässig gemessen werden kann, der in einem aus einer Vielzahl von Kondensatorelementen aufgetreten ist, die die Kondensatorschaltung bilden, gemäß der oben erwähnten Ausführungsformen insbesondere anhand von Beispiel 1 bis 3 beschrieben.
  • In Beispiel 1 bis 3 wird eine Drahtlos-Leistungsübertragungsvorrichtung S1 verwendet, bei der die Spulenvorrichtung gemäß der oben genannten dritten Ausführungsform in der Leistungszufuhrspulenvorrichtung 130 und der Stromaufnahmespulenvorrichtung 210 verwendet wird. In jedem der Beispiele wurde die Induktivität der Leistungszufuhrspule der Leistungszufuhrspulenvorrichtung 130 auf 600 uH festgelegt, der Metallabschnitt SO der Leistungszufuhrspulenvorrichtung 130 wurde aus Aluminium festgelegt mit einer Dicke von 2 mm, die Vielzahl von Kondensatorelementen, die die erste und die zweite Kondensatorschaltungen X1O und X11 der Leistungszufuhrspulenvorrichtung 130 bilden, wurden als mehrschichtige Keramikkondensatoren mit einer einzelnen elektrostatischen Kapazität von 33 nF gewählt, die kombinierten elektrostatischen Kapazitäten der ersten und der zweiten Kondensatorschaltung X1O und X11 der Leistungszufuhrspulenvorrichtung 130 wurde auf 12,8 nF festgelegt, die Induktivität der Stromaufnahmespule der Stromaufnahmespulenvorrichtung 210 wurde auf 85 uH festgelegt, der Metallabschnitt SD der Stromaufnahmespulenvorrichtung 210 wurde aus Aluminium mit einer Dicke von 2 mm festgelegt, die Vielzahl von Kondensatorelementen, die die erste und die zweite Kondensatorschaltung X10 und X11 der Stromaufnahmespulenvorrichtung 210 bilden, wurde als mehrschichtige Keramikkondensatoren mit einer einzelnen elektrostatischen Kapazität von 33 nF festgelegt und die kombinierten elektrostatischen Kapazitäten der ersten und der zweiten Kondensatorschaltung XIO und X11 der Stromaufnahmespulenvorrichtung 210 wurden auf jeweils 90 nF festgelegt. Um die Fehlerstellen in dem Kondensatorelement so zu beschreiben, dass sie leicht verstanden werden können, ist der Aufbau der ersten Kondensatorschaltung XIO der Leistungszufuhrspulenvorrichtung 130 in jedem der Beispiele in 8 gezeigt. 8 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau der ersten Kondensatorschaltungen der Leistungszufuhrspulenvorrichtung in jedem der Beispiele zeigt. Wie in 8 gezeigt, ist in der ersten Kondensatorschaltung X1O der Leistungszufuhrspulenvorrichtung 130 in jedem der Beispiele eine Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 in Matrixform zwischen einem Paar von Anschlussklemmen TMNL1 auf einem Substrat PCB (18 in Reihe und 7 parallel) ausgerichtet und bildet eine Kondensatorgruppe MLCC13, in welcher eine Vielzahl von Kondensatorelementen CAP1 parallel in Reihe durch eine Vielzahl von Kupferfolien CUT1 geschaltet ist. In 8 wurden bezüglich einer Kondensatorgruppe MLCC13 serielle Adressen mithilfe der Zahl N1 bis N18 in der Reihenrichtung ausgedrückt und parallele Adressen wurden mithilfe der Zahl M1 bis M7 in der parallelen Richtung ausgedrückt. Wird beispielsweise ein Kurzschlussfehler in dem mehrschichtigen Keramikkondensator MLCCS1 verursacht, der mit einer Reihenadresse von N2 und einer parallelen Adresse von M2 in der Kondensatorgruppe MLCC13 dargestellt wird, würden die mehrschichtigen Keramikkondensatoren, die mit parallelen Adressen von M1 und M3 bis M7 in einer Reihenadresse von N2 dargestellt werden, nicht als Kondensatorelement funktionieren. Das heißt, eine weitgehende Änderung der elektrostatischen Kapazität wird von einem Kurzschlussfehler in einem einzelnen mehrschichtigen Keramikkondensator verursacht.
  • Zudem wurde in jedem Beispiel die Last RL auf 37,Q festgelegt, die von der Stromwandlungsschaltung 120 zu der Leistungszufuhrspule der Leistungszufuhrspulenvorrichtung 130 zugeführte Wechselspannung wurde auf 400 V festgelegt, und die Frequenz der Wechselspannung wurde in der Weise eingestellt, dass ein über die Last RL übertragener elektrischer Strom 3,3 kW wird. Zudem wurde ein Ende des Messabschnitts VSG1 in jedem Beispiel mit dem Metallabschnitt SD verbunden und das andere Ende wurde mit dem Referenzpotential verbunden.
  • Bei diesen Beispielen 1 bis 3 wurde die Leistungsübertragung von der Drahtlos-Leistungszufuhrvorrichtung 100 zur Drahtlos-Stromaufnahmevorrichtung 200 begonnen und wenn der effektive Wert der in dem Metallabschnitt SD erzeugten Wechselspannung von dem Messabschnitt VSG1 gemessen wurde, so lag das Ergebnis in jedem Beispiel bei 0,2 V. Das heißt, der effektive Wert der Wechselspannung war ein Spannungswert, der in dem Zustand ohne Fehler in der Vielzahl von Kondensatorelementen zum Standard wird.
  • Dann wurde die Leistungsübertragung von der Drahtlos-Leistungszufuhrvorrichtung 100 zur Drahtlos-Stromaufnahmevorrichtung 200 gestoppt. In Beispiel 1 wurde der mehrschichtige Keramikkondensator, der mit einer Reihenadresse von N2 und einer parallelen Adresse von M2 in der ersten Kondensatorschaltung X1O dargestellt wurde, kurzgeschlossen. In Beispiel 2 wurden der mehrschichtige Keramikkondensator, der mit einer Reihenadresse von N2 und einer parallelen Adresse von M2 in der ersten Kondensatorschaltung X10 dargestellt wurde, und der mehrschichtige Keramikkondensator, der mit einer Reihenadresse von N3 und einer parallelen Adresse von M2 dargestellt wurde, kurzgeschlossen. In Beispiel 3 wurden der mehrschichtige Keramikkondensator, der mit einer Reihenadresse von N2 und einer parallelen Adresse von M2 in der ersten Kondensatorschaltung X1O dargestellt wurde, der mehrschichtige Keramikkondensator, der von einer Reihenadresse von N3 und einer parallelen Adresse von M2 dargestellt wurde, und der mehrschichtige Keramikkondensator, der mit einer Reihenadresse von N4 und einer parallelen Adresse von M2 dargestellt wurde, kurzgeschlossen. In einem solchen Zustand wurde die Leistungsübertragung von der Drahtlos-Leistungszufuhrvorrichtung 100 zur Drahtlos-Stromaufnahmevorrichtung 200 wieder gestartet und der effektive Wert der in dem Metallabschnitt SD erzeugten Wechselspannung wurde durch den Messabschnitt VSG1 gemessen. Die Messergebnisse eines jeden Beispiels sind in Tabelle 1 gezeigt. [Tabelle 1]
    Fehleranzahl im Kondensatorelement Stelle des Kurzschlussfehlers Kombinierte elektrostatische Kapazität der ersten Kondensatorschaltung (nF) Spannungswert des Metallabschnitts (Vrms)
    - 0 - 12,8 0,2
    Beispiel 1 1 N2M2 13,6 26,5
    Beispiel 2 2 N2M2 + N3M2 14,4 62,0
    Beispiel 3 3 2M2 + N3M2 + N4M21 15,4 105,7
  • Wie in Tabelle 1 in Beispiel 1 gezeigt ist, wird selbst dann, wenn die Anzahl von Fehlern in einer Vielzahl von Kondensatorelementen 1 beträgt, wurde die kombinierte elektrostatische Kapazität der ersten Kondensatorschaltung Xlü stark auf 13,6 nF geändert und der effektive Wert der Wechselspannung, die in dem Metallabschnitt SD erzeugt wird und mit dem Messabschnitt VSG1 gemessen wird, betrug 26,5 V. Das heißt, der effektive Wert der in dem Metallabschnitt SD erzeugten Wechselspannung wurde von 0,2 V im Zustand ohne Fehler bei einer Vielzahl von Kondensatorelementen auf 26 V oder höher geändert, wodurch bestätigt werden konnte, dass der Kurzschlussfehler eines einzelnen mehrschichtigen Keramikkondensators zuverlässig erfasst werden konnte. In Beispiel 2 betrug die kombinierte elektrostatische Kapazität der ersten Kondensatorschaltung Xlü 14,4 nF und wurde stärker als in Beispiel 1 geändert. Der effektive Wert der in dem Metallabschnitt SD erzeugten und vom Messabschnitt VSG1 gemessenen Wechselspannung betrug 62 V. Das heißt, der effektive Wert der in dem Metallabschnitt SD erzeugten Wechselspannung änderte sich von 0,2 V im fehlerfreien Zustand bei einer Vielzahl von Kondensatorelementen auf 61 V oder höher, wodurch bestätigt werden konnte, dass die Kurzschlussfehler von nur zwei mehrschichtigen Keramikkondensatoren zuverlässig erfasst werden konnten. In Beispiel 3 betrug die kombinierte elektrostatische Kapazität der ersten Kondensatorschaltung Xlü 15,4 nF und wurde stärker als in Beispiel 1 und Beispiel 2 geändert. Der effektive Wert der in dem Metallabschnitt SD erzeugten Wechselspannung, die von dem Messabschnitt VSG1 gemessen wurde, betrug 105,7 V. Das heißt, dass der effektive Wert der in dem Metallabschnitt SD erzeugten Wechselspannung von 0,2 V im Zustand ohne Fehler bei einer Vielzahl von Kondensatorelementen auf 105 V oder höher geändert wurde, wodurch bestätigt werden konnte, dass die Kurzschlussfehler von nur drei mehrschichtigen Keramikkondensatoren zuverlässig erfasst werden konnte. Aus den oben genannten Ergebnissen konnte bestätigt werden, dass gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Kurzschlussfehler in der Vielzahl von Kondensatorelementen, die die Kondensatorschaltung bilden, zuverlässig erfasst werden konnte. Zudem zeigten die vorliegenden Beispiele, dass der Kurzschlussfehler in der Vielzahl von Kondensatorelementen erfasst werden konnte. Selbst wenn es sich um einen Unterbrechungsfehler handelte, konnte die Änderung der elektrostatischen Kapazität aufgrund des Fehlers als Änderung des elektrischen Potentials in dem Metallabschnitt aufgezeigt werden, wodurch sichergestellt war, dass der Fehler zuverlässig erfasst werden konnte.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Drahtlos-Leistungszufuhrvorrichtung
    110
    Leistungszufuhr
    120
    Stromwandlungsschaltung
    121
    Stromwandlerabschnitt
    122
    Schalterantriebsabschnitt
    I30
    Leistungszufuhrspulenvorrichtung
    200
    Drahtlos-Stromaufnahmevorrichtung
    210
    Stromaufnahmespulenvorrichtung
    220
    Gleichrichterabschnitt
    CO
    Glättungskondensator
    D1–D4
    Diode
    RL
    Last
    SI
    Drahtlos-Leistungsübertragungsvorrichtung
    SG1–SG4
    SW Steuersignal
    SW1–SW4
    Schaltelement
    GNDI
    Masse
    FGNDI
    Gehäusemasse
    RG1–RG4
    Spannungsteilerwiderstand
    Lu1
    Spulenvorrichtung
    LI
    Spule für Leistungsübertragung
    CI2, C13
    parasitäre Kapazität
    XI, X1O, X11
    Kondensatorschaltung
    SD
    Metallabschnitt
    VSG1
    Messabschnitt
    PCBX1O, PCB1
    Substrat
    CAPI
    Kondensatorelement
    CUT, CUT1, CUT22, CUT23
    Kupferfolie
    TMNLX1O, TMNLI
    Anschlussklemme
    VSGR1
    Widerstand
    VSGM1
    Wechselspannungsmesser
    AD1
    Analog-Digital-Wandlerabschnitt
    COM1
    Drahtlos-Kommunikationsabschnitt
    MLCCI3
    Kondensatorgruppe
    FCI3
    Kondensatorabschnitt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2013-172503 A [0004]

Claims (5)

  1. Spulenvorrichtung, aufweisend eine Leistungsübertragungsspule, eine Kondensatorschaltung, die mit der Leistungsübertragungsspule verbunden ist und eine Vielzahl von Kondensatorelementen besitzt, einen leitfähigen Metallabschnitt, der nahe bei der Leistungsübertragungsspule angeordnet ist, und einen Messabschnitt zum Messen einer Spannung oder einer Stromstärke, die in dem Metallabschnitt erzeugt wird.
  2. Spulenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kondensatorschaltung eine erste Kondensatorschaltung, die mit einem Ende der Leistungsübertragungsspule verbunden ist, und eine zweite Kondensatorschaltung, die mit dem anderen Ende der Leistungsübertragungsspule verbunden ist, aufweist, wobei eine kombinierte elektrostatische Kapazität der ersten Kondensatorschaltung annähernd gleich einer kombinierten elektrostatischen Kapazität der zweiten Kondensatorschaltung ist.
  3. Spulenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei jedes aus der Vielzahl von Kondensatorelementen aus einem mehrschichtigen Keramikkondensator besteht, und die Kondensatorschaltung eine Kondensatorgruppe aufweist, in welcher die Vielzahl von Kondensatorelementen in Reihe parallel geschaltet ist.
  4. Spulenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei jedes aus der Vielzahl von Kondensatorelementen aus einem Folienkondensator aufgebaut ist, und die Kondensatorschaltung eine Vielzahl von Kondensatorabschnitten aufweist, in denen die Vielzahl von Kondensatorelementen in Reihe geschaltet ist.
  5. Drahtlos-Leistungsübertragungsvorrichtung, aufweisend: eine Drahtlos-Leistungszufuhrvorrichtung mit einer Leistungszufuhrspulenvorrichtung, und eine Drahtlos-Stromaufnahmevorrichtung mit einer Stromaufnahmespulenvorrichtung, wobei die Leistungszufuhrspulenvorrichtung und/oder die Stromaufnahmespulenvorrichtung die Spulenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–4 ist.
DE102016116342.2A 2015-09-02 2016-09-01 Spulenvorrichtung und drahtlos-leistungsübertragungsvorrichtung Pending DE102016116342A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015172823 2015-09-02
JP2015-172823 2015-09-02
JP2016152550A JP6747149B2 (ja) 2015-09-02 2016-08-03 コイル装置及びワイヤレス電力伝送装置
JP2016-152550 2016-08-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016116342A1 true DE102016116342A1 (de) 2017-03-02

Family

ID=58011263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016116342.2A Pending DE102016116342A1 (de) 2015-09-02 2016-09-01 Spulenvorrichtung und drahtlos-leistungsübertragungsvorrichtung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10284017B2 (de)
CN (1) CN106487100B (de)
DE (1) DE102016116342A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020100318A1 (de) * 2020-01-09 2021-03-11 Audi Aktiengesellschaft Solarzelleneinheit, Kraftfahrzeugbauteil und Kraftfahrzeug

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9899881B2 (en) * 2015-06-08 2018-02-20 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Wireless power transmitting device
JP2019087593A (ja) * 2017-11-06 2019-06-06 Tdk株式会社 コンデンサモジュール、共振器、ワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置、ワイヤレス電力伝送システム
JP2019087592A (ja) 2017-11-06 2019-06-06 Tdk株式会社 コンデンサモジュール、共振器、ワイヤレス送電装置、ワイヤレス受電装置、ワイヤレス電力伝送システム
CN111626999B (zh) * 2020-05-22 2022-06-10 广东电网有限责任公司 贴片电容失效检测方法及磨抛方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013172503A (ja) 2012-02-20 2013-09-02 Sumitomo Electric Ind Ltd コイルユニット及び非接触給電システム

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7633739B2 (en) * 2007-05-24 2009-12-15 Daniel Devoe Stacked multilayer capacitor
JP5370364B2 (ja) * 2008-07-10 2013-12-18 パナソニック株式会社 モールド型コンデンサとその製造方法
CN102439820B (zh) * 2010-05-03 2016-08-03 松下知识产权经营株式会社 发电装置、发电系统及无线电力传输装置
KR101813011B1 (ko) * 2011-05-27 2017-12-28 삼성전자주식회사 무선 전력 및 데이터 전송 시스템
JP6035711B2 (ja) * 2011-07-21 2016-11-30 ソニー株式会社 検知装置、受電装置、送電装置、非接触電力伝送システム及び検知方法
JP6120088B2 (ja) * 2011-11-04 2017-04-26 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 コイルユニット
JP6029278B2 (ja) * 2011-12-21 2016-11-24 ソニー株式会社 受電装置及び非接触電力伝送システム
EP2736145B1 (de) * 2012-11-26 2017-10-18 Nxp B.V. Induktiv versorgte Vorrichtungen

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013172503A (ja) 2012-02-20 2013-09-02 Sumitomo Electric Ind Ltd コイルユニット及び非接触給電システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020100318A1 (de) * 2020-01-09 2021-03-11 Audi Aktiengesellschaft Solarzelleneinheit, Kraftfahrzeugbauteil und Kraftfahrzeug

Also Published As

Publication number Publication date
CN106487100B (zh) 2020-08-07
CN106487100A (zh) 2017-03-08
US10284017B2 (en) 2019-05-07
US20170063163A1 (en) 2017-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016116342A1 (de) Spulenvorrichtung und drahtlos-leistungsübertragungsvorrichtung
EP0578116B1 (de) Ausgangskondensatoranordnung eines Schaltnetzteils
DE60212463T2 (de) Schaltnetzteil mit snubber-netzwerk
DE102015112211A1 (de) Spulenbauelement, Spulenbauelement-Komplex, Transformator und Stromversorgungseinheit
DE2409884B2 (de) Stromversorgungsteil für einen elektronischen Rundsteuerempfänger
EP2948965A1 (de) Leiterplatte im lagenaufbau
EP2659532B1 (de) Batteriemodul mit verringerter gesamtinduktivität
DE102011004898A1 (de) Halbleitervorrichtung
EP0507903A1 (de) Datenträger für identifikationssysteme.
DE3609065C2 (de)
DE10238321A1 (de) Leistungswandler
WO2014198601A1 (de) Stromsensoranordnung
EP1168384A1 (de) Elektronisches Bauteil
DE102016221323A1 (de) Drahtloses Übertragungsgerät
DE60306661T2 (de) Ausgangsdrosselanordnung für einen wechselrichter und verfahren in verbindung damit
EP2945257B1 (de) Symmetrieren von elektrischen Spannungen an elektrischen Kondensatoren in einer Reihenschaltung
DE102008057833B4 (de) Leistungshalbleitermodul mit Steuerfunktionalität und integriertem Übertrager
EP1776725B1 (de) Piezoelektrischer transformator
DE4410956C2 (de) Drosselspule für eine Schaltungsanordnung
DE2938542C2 (de) Signalzuführungsanordnung für ein Oberflächenwellen-Bauteil
EP3417539B1 (de) Stromrichter
DE102013111433A1 (de) Planare symmetrische Spule für integrierte HF-Schaltungen
DE102015101087A1 (de) Schaltungsanordnung
EP3783630B1 (de) Vorrichtung zum unterdrücken eines gleichstromanteils beim betrieb eines an ein hochspannungsnetz angeschlossenen elektrischen geräts
DE4436592A1 (de) Galvanisch getrennte Daten- und Energieübertragung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication