JP2019030170A - 非接触受電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】整流回路を備える非接触受電装置において、整流回路の短絡故障に起因して整流回路以外の他の部品が故障してしまうことを抑制する。【解決手段】受電装置は、送電装置の送電部から非接触で受電するように構成された受電部と、受電部によって受電された電力を整流して蓄電装置に出力するように構成された整流回路と、整流回路と蓄電装置との間に設けられた充電リレーと、受電部から整流回路に印加される電圧を検出する電圧センサと、通信装置を介して送電装置と無線通信するように構成された充電ＥＣＵとを備える。充電ＥＣＵは、送電装置との無線通信が確立した後であって、かつ送電装置に送電を要求するためのパワーリクエストを送電装置に出力する前に、充電リレーを閉じるとともに、充電リレーを閉じた状態で電圧センサが検出した電圧を用いて整流回路の短絡故障の有無を判定する短絡判定処理を行なう。【選択図】図６

Description

本開示は、送電装置からの電力を非接触で受電する非接触受電装置に関し、特に、受電された電力を整流して蓄電装置に出力する整流回路を備える非接触受電装置に関する。

特開２０１６−６７１４９号公報（特許文献１）には、交流の送電電力を非接触で送電する送電部を有する送電装置と、送電部からの送電電力を非接触で受電する受電部を有する受電装置とを備える電力伝送システムが開示されている。この電力伝送システムに備えられる受電装置は、受電部に加えて、受電部によって受電された電力を整流して蓄電装置に出力する整流回路と、整流回路と蓄電装置との間に設けられた充電リレーと、送電装置と無線通信するように構成された制御装置とを備える。受電装置の制御装置は、送電装置との無線通信が確立すると、充電リレーを閉じるとともに送電装置に送電を要求し、送電装置の送電中における送電装置の電圧と受電装置の電圧とから充電リレーの故障の有無を判定するように構成される。

特開２０１６−６７１４９号公報 特開２０１３−１５４８１５号公報 特開２０１３−１４６１５４号公報 特開２０１３−１４６１４８号公報 特開２０１３−１１０８２２号公報 特開２０１３−１２６３２７号公報

受電装置に整流回路が備えられる場合、整流回路が短絡故障している状態で送電装置からの電力を受電装置の受電部が受電すると、受電部と整流回路との間で過大な電流が流れ、その影響で整流回路以外の部品（たとえば受電部など）も故障してしまう可能性がある。そのため、送電装置からの電力を受電部が受電する前に、整流回路の短絡故障の有無を判定しておくことが望ましい。しかしながら、特許文献１には、このような問題およびその対策について何ら言及されていない。

本開示は、上述の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、整流回路を備える非接触受電装置において、整流回路の短絡故障に起因して整流回路以外の他の部品が故障してしまうことを抑制することである。

（１） 本開示による非接触受電装置は、送電装置の送電部から非接触で受電するように構成された受電部と、受電部によって受電された電力を整流して蓄電装置に出力するように構成された整流回路と、整流回路と蓄電装置との間に設けられた充電リレーと、受電部と整流回路との間の電力線の電圧を検出するように構成された電圧センサと、通信装置を介して送電装置と無線通信するように構成された制御装置とを備える。制御装置は、送電装置との無線通信が確立した後であって、かつ送電装置に送電を要求するための信号である送電要求信号を送電装置に出力する前に、充電リレーを閉じるとともに、充電リレーを閉じた状態で電圧センサが検出した電圧を用いて整流回路の短絡故障の有無を判定する短絡判定処理を行なう。

上記構成による制御装置は、送電要求信号を送電装置に送信する前に、整流回路の短絡故障の有無を判定する。そのため、送電装置からの電力を受電部が受電していない状態で、整流回路の短絡故障の有無を判定することができる。これにより、整流回路の短絡故障の有無を判定する際に、仮に整流回路が短絡故障している場合であっても、整流回路の短絡故障に起因して整流回路以外の他の部品（受電部など）が故障してしまうことを抑制することができる。

（２） ある実施の形態においては、制御装置は、短絡判定処理によって整流回路が短絡故障していると判定された場合、送電要求信号を送電装置に出力せずに充電リレーを開く。制御装置は、短絡判定処理によって整流回路が短絡故障していると判定されない場合、充電リレーを閉じた状態に維持しつつ送電要求信号を送電装置に出力する。

上記構成による制御装置は、送電装置との無線通信が確立した後に充電リレーを閉じて短絡判定処理を行ない、整流回路が短絡故障していると判定されない場合には、短絡判定処理の完了後も充電リレーを閉じた状態に維持しつつ、送電要求信号を送電装置に出力して蓄電装置の充電を開始する。そのため、短絡判定処理が完了する毎に充電リレーを開いた状態に戻す場合に比べて、充電リレーの作動回数を低減することができる。これにより、充電リレーの寿命を延ばすことができる。

（３） ある実施の形態においては、制御装置は、送電装置との無線通信が確立した後、送電装置の互換性情報を送電装置から取得して送電装置からの電力を受電可能であるか否かを判定する互換性確認を行ない、互換性確認によって受電可能であると判定された後に充電リレーを閉じて短絡判定処理を行なう。

送電装置と受電装置との無線通信が確立した後であっても、互換性確認（Final compatibility check）によって受電可能であると判定されない場合には、受電を開始することはできない。したがって、仮に短絡判定処理を互換性確認前に行なうと、短絡判定処理によって整流回路が短絡故障していないと判定された場合であっても、その後の互換性確認によって受電不能であると判定された場合には、短絡判定処理のために閉じた充電リレーを再び開いた状態に戻す必要が生じ、充電リレーの作動回数が増えてしまう。

この点に鑑み、上記構成による制御装置は、送電装置との無線通信が確立した後であって、かつ互換性確認によって受電可能であると判定された後に、充電リレーを閉じて短絡判定処理を行なう。これにより、短絡判定処理を互換性確認前に行なう場合に比べて、充電リレーの作動回数を低減することができる。

本開示によれば、整流回路を備える非接触受電装置において、整流回路の短絡故障に起因して整流回路以外の他の部品が故障してしまうことを抑制することができる。

非接触電力伝送システムの全体構成図である。 送電装置のフィルタ回路および送電部の回路構成の一例を示した図である。 受電装置の回路構成の一例を示した図である。 整流回路のダイオードＤ１が短絡故障している状態で送電部からの電力を受電部が受電した場合に受電装置の整流回路を流れる電流の経路を示す図である。 整流回路のダイオードＤ１が短絡故障している状態で充電リレーを閉じた場合に受電装置の整流回路の各部に印加される電圧を示す図である。 充電ＥＣＵが行なう処理手順の一例を示す図（その１）である。 充電ＥＣＵが行なう処理手順の一例を示す図（その２）である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

（電力伝送システムの構成）
図１は、本実施の形態による受電装置２０を備える非接触電力伝送システムの全体構成図である。この電力伝送システムは、送電装置１０と、受電装置２０とを備える。受電装置２０は、たとえば、送電装置１０から供給され蓄えられた電力を用いて走行可能な車両等に搭載され得る。

送電装置１０は、力率改善（ＰＦＣ（Power Factor Correction））回路２１０と、インバータ２２０と、フィルタ回路２３０と、送電部２４０とを含む。また、送電装置１０は、電源ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２５０と、通信部２６０と、電圧センサ２７０と、電流センサ２７２，２７４とをさらに含む。

ＰＦＣ回路２１０は、交流電源１００（たとえば系統電源）から受ける交流電力を整流および昇圧してインバータ２２０へ供給するとともに、入力電流を正弦波に近づけることで力率を改善することができる。このＰＦＣ回路２１０には、公知の種々のＰＦＣ回路を採用し得る。なお、ＰＦＣ回路２１０に代えて、力率改善機能を有しない整流器を採用してもよい。

インバータ２２０は、電源ＥＣＵ２５０によって制御され、ＰＦＣ回路２１０から受ける直流電力を、所定の周波数（たとえば数十ｋＨｚ）を有する送電電力（交流）に変換する。インバータ２２０は、電源ＥＣＵ２５０からの制御信号に従ってスイッチング周波数を変更することにより、送電電力の周波数を調整することができる。

フィルタ回路２３０は、インバータ２２０と送電部２４０との間に設けられ、インバータ２２０から発生する高調波ノイズを抑制する。フィルタ回路２３０は、たとえば、コイルおよびキャパシタを含むＬＣフィルタによって構成される。

送電部２４０は、伝送周波数を有する交流電力（送電電力）をインバータ２２０からフィルタ回路２３０を通じて受け、送電部２４０の周囲に生成される電磁界を通じて、受電装置２０の受電部３１０へ非接触で送電する。送電部２４０は、たとえば、受電部３１０へ非接触で送電するための共振回路を含む。

電圧センサ２７０は、インバータ２２０の出力電圧を検出し、その検出値を電源ＥＣＵ２５０へ出力する。電流センサ２７２は、インバータ２２０の出力電流を検出し、その検出値を電源ＥＣＵ２５０へ出力する。電圧センサ２７０および電流センサ２７２の検出値に基づいて、インバータ２２０から送電部２４０へ供給される送電電力（すなわち、送電部２４０から受電装置２０へ出力される電力）が検出され得る。電流センサ２７４は、送電部２４０に流れる電流を検出し、その検出値を電源ＥＣＵ２５０へ出力する。

なお、送電電力の検出には、電流センサ２７２に代えて電流センサ２７４が用いられてもよいし、ＰＦＣ回路２１０とインバータ２２０との間の直流ラインにおいて電圧および電流が検出されることにより送電電力が算出されてもよい。

電源ＥＣＵ２５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、各種センサや機器からの信号を受けるとともに、送電装置１０における各種機器の制御を行なう。一例として、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０が送電電力（交流）を生成するようにインバータ２２０のスイッチング制御を行なう。各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

電源ＥＣＵ２５０は、受電装置２０への送電中に、インバータ２２０の出力電圧のデューティ（duty）を調整することによって、送電電力を目標電力に制御する。なお、出力電圧のデューティは、出力電圧波形（矩形波）の周期に対する正（または負）の電圧出力時間の比として定義される。インバータ２２０のスイッチング素子の動作タイミングを変化させることによって、インバータ出力電圧のデューティを調整することができる。目標電力は、たとえば、受電装置２０の受電状況に基づいて生成され得る。

また、電源ＥＣＵ２５０は、受電装置２０への送電中に、インバータ２２０の駆動周波数を調整することによって、送電電力の周波数を調整することができる。送電電力の周波数が適切な値に調整されることによって、送電装置１０から受電装置２０への電力伝送効率を高めることができる。

通信部２６０は、受電装置２０の通信部３７０と無線通信するように構成され、受電装置２０から送信される送電電力の目標値（目標電力）を受信するほか、送電の開始／停止や受電装置２０の受電状況等の情報を受電装置２０とやり取りする。

次に、受電装置２０について説明する。受電装置２０は、受電部３１０と、フィルタ回路３２０と、整流回路３３０と、充電リレー３４０と、蓄電装置３５０とを含む。また、受電装置２０は、充電ＥＣＵ３６０と、通信部３７０と、電圧センサ３８０，３９０と、電流センサ３８２，３９２とをさらに含む。

受電部３１０は、送電装置１０の送電部２４０から出力される電力（交流）を非接触で受電する。受電部３１０は、たとえば、送電部２４０から非接触で受電するための共振回路を含む。受電部３１０は、受電した電力をフィルタ回路３２０を通じて整流回路３３０へ出力する。

フィルタ回路３２０は、受電部３１０と整流回路３３０との間に設けられ、受電時に発生する高調波ノイズを抑制する。フィルタ回路３２０は、たとえば、インダクタおよびキャパシタを含むＬＣフィルタによって構成される。

整流回路３３０は、受電部３１０によって受電された交流電力を整流して蓄電装置３５０へ出力する。整流回路３３０は、たとえば、複数のダイオードを含むダイオードブリッジ回路によって構成される。

蓄電装置３５０は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池によって構成される。蓄電装置３５０は、整流回路３３０から出力される電力を蓄える。そして、蓄電装置３５０は、その蓄えられた電力を図示しない負荷駆動装置等へ供給する。なお、蓄電装置３５０として大容量のキャパシタも採用可能である。

充電リレー３４０は、整流回路３３０と蓄電装置３５０との間に設けられ、充電ＥＣＵ３６０からの制御信号によって開閉される。充電リレー３４０が閉じられると、整流回路３３０と蓄電装置３５０とが電気的に接続される。充電リレー３４０が開かれると、整流回路３３０と蓄電装置３５０とが電気的に遮断される。

電圧センサ３８０は、整流回路３３０の出力電圧（整流回路３３０と充電リレー３４０との間の電力線の電圧）を検出し、その検出値を充電ＥＣＵ３６０へ出力する。電流センサ３８２は、整流回路３３０の出力電流（整流回路３３０と充電リレー３４０との間の電力線の電圧）を検出し、その検出値を充電ＥＣＵ３６０へ出力する。充電ＥＣＵ３６０は、電圧センサ３８０および電流センサ３８２の検出値に基づいて、受電部３１０による受電電力（すなわち、蓄電装置３５０の充電電力）を検出することができる。

電圧センサ３９０は、受電部３１０の出力電圧（受電部３１０とフィルタ回路３２０との間の電力線の電圧）を検出し、その検出値を充電ＥＣＵ３６０へ出力する。電流センサ３９２は、受電部３１０の出力電流（受電部３１０とフィルタ回路３２０との間の電力線を流れる電流、すなわち受電部３１０から整流回路３３０に入力される電流）を検出し、その検出値を充電ＥＣＵ３６０へ出力する。充電ＥＣＵ３６０は、電圧センサ３８０および電流センサ３８２の検出値に代えて、電圧センサ３９０および電流センサ３９２の検出値に基づいて、受電電力（充電電力）を検出することもできる。

充電ＥＣＵ３６０は、ＣＰＵ、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、各種センサや機器からの信号を受けるとともに、受電装置２０における各種機器の制御を行なう。各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

充電ＥＣＵ３６０は、送電装置１０からの受電中に、受電装置２０における受電電力が所望の目標値となるように、送電装置１０における送電電力の目標値（目標電力）を生成する。具体的には、充電ＥＣＵ３６０は、受電電力の検出値と目標値との偏差に基づいて、送電装置１０における送電電力の目標値を生成する。そして、充電ＥＣＵ３６０は、生成された送電電力の目標値（目標電力）を通信部３７０によって送電装置１０へ送信する。

通信部３７０は、送電装置１０の通信部２６０と無線通信するように構成され、充電ＥＣＵ３６０において生成される送電電力の目標値（目標電力）を送電装置１０へ送信するほか、電力伝送の開始／停止に関する情報を送電装置１０とやり取りしたり、受電装置２０の受電状況を送電装置１０へ送信したりする。

この電力伝送システムにおいては、インバータ２２０からフィルタ回路２３０を通じて送電部２４０へ送電電力（交流）が供給される。送電部２４０および受電部３１０の各々は、コイルとキャパシタとを含み、伝送周波数において共振するように設計されている。送電部２４０および受電部３１０の共振強度を示すＱ値は、１００以上であることが好ましい。

送電装置１０において、インバータ２２０から送電部２４０へ送電電力が供給されると、送電部２４０のコイルと受電部３１０のコイルとの間に形成される電磁界を通じて、送電部２４０から受電部３１０へエネルギー（電力）が移動する。受電部３１０へ移動したエネルギー（電力）は、フィルタ回路３２０および整流回路３３０を通じて蓄電装置３５０へ供給される。

図２は、送電装置１０のフィルタ回路２３０および送電部２４０の回路構成の一例を示した図である。フィルタ回路２３０は、コイル２３２およびキャパシタ２３４を含むＬＣフィルタによって構成される。以下、コイル２３２のインダクタンスは「Ｌ１１」であり、キャパシタ２３４のキャパシタンスは「Ｃ１１」であるものとする。

送電部２４０は、送電コイル２４２と、キャパシタ２４４とを含む。キャパシタ２４４は、送電電力の力率を補償するために設けられ、送電コイル２４２に直列に接続される。以下、送電コイル２４２のインダクタンスは「Ｌ１」であり、キャパシタ２４４のキャパシタンスは「Ｃ１」であるものとする。

フィルタ回路２３０および送電部２４０を含む送電装置１０の共振周波数は、コイル２３２のインダクタンスＬ１１、キャパシタ２３４のキャパシタンスＣ１１、送電コイル２４２のインダクタンスＬ１、およびキャパシタ２４４のキャパシタンスＣ１によって決まる。

図３は、受電装置２０の回路構成の一例を示した図である。上述のように、受電装置２０は、受電部３１０と、フィルタ回路３２０と、整流回路３３０と、充電リレー３４０と、蓄電装置３５０とを含む。

受電部３１０は、受電コイル３１２と、キャパシタ３１４とを含む。キャパシタ３１４は、受電電力の力率を補償するために設けられ、受電コイル３１２に直列に接続される。以下、受電コイル３１２のインダクタンスは「Ｌ２」であり、キャパシタ３１４のキャパシタンスは「Ｃ２」であるものとする。

フィルタ回路３２０は、コイル３２２およびキャパシタ３２４を含むＬＣフィルタによって構成される。以下、コイル３２２のインダクタンスは「Ｌ２２」であり、キャパシタ３２４のキャパシタンスは「Ｃ２２」であるものとする。

受電部３１０およびフィルタ回路３２０を含む受電装置２０の共振周波数は、受電コイル３１２のインダクタンスＬ２、キャパシタ３１４のキャパシタンスＣ２、コイル３２２のインダクタンスＬ２２、およびキャパシタ３２４のキャパシタンスＣ２２によって決まる。

整流回路３３０は、４つのダイオードＤ１〜Ｄ４を含むブリッジ回路３３１と、キャパシタ３３４，３３６，３３８とを含む。キャパシタ３３４，３３６は、ブリッジ回路３３１と蓄電装置３５０との間において、蓄電装置３５０の正極および負極間に直列に接続される。このような倍電圧整流回路を採用することにより、整流回路３３０による昇圧を行なうことができる。キャパシタ３３８は、蓄電装置３５０の正極および負極間に接続され、整流回路３３０から蓄電装置３５０に出力される電圧を平滑化する。

＜受電準備処理＞
送電装置１０の電源ＥＣＵ２５０は、通信部２６０からブロードキャスト信号を周期的に発信している。なお、ブロードキャスト信号の送信エリアは、通信部２６０から所定距離（たとえば数メートル程度）内の範囲である。

受電装置２０の充電ＥＣＵ３６０は、送電装置１０からのブロードキャスト信号を受信すると、ブロードキャスト信号を受信したことを送電装置１０に返信する。これにより、送電装置１０と受電装置２０との無線通信が確立する。

受電装置２０の充電ＥＣＵ３６０は、送電装置１０との無線通信が確立すると、送電装置１０の電源ＥＣＵ２５０と協調して受電を開始するための処理（以下「受電準備処理」ともいう）を行なう。充電ＥＣＵ３６０は、受電準備処理として、「位置合せ（Fine Positioning）」、「ペアリング（Pairing）」、「位置確認（Initial alignment check）」、「互換性確認（Final compatibility check）」の各処理をこの順に行なう。

充電ＥＣＵ３６０は、送電装置１０との無線通信が確立すると、まず「位置合せ」を行なう。「位置合せ」においては、充電ＥＣＵ３６０は、送電装置１０と協調して送電部２４０に対する受電部３１０の相対的な位置関係を取得し、取得した位置関係を受電装置２０が搭載された車両等のユーザに報知する。これにより、ユーザに対して、受電部３１０の位置を送電部２４０の位置に合せるように誘導することができる。

位置合せが完了した後、充電ＥＣＵ３６０は「ペアリング」を行なう。「ペアリング」においては、充電ＥＣＵ３６０は、送電装置１０と協調して送電装置１０を一意的に特定する。

ペアリングが完了した後、充電ＥＣＵ３６０は「位置確認」を行なう。「位置確認」においては、充電ＥＣＵ３６０は、ペアリングされた送電装置１０と協調して、ペアリングされた送電装置１０の送電部２４０に対向する基準位置に受電部３１０が存在するか否かを判定する。

位置確認によって受電部３１０が基準位置に存在することが確認されると、充電ＥＣＵ３６０は「互換性確認」を行なう。「互換性確認」においては、充電ＥＣＵ３６０は、ペアリングされた送電装置１０から当該送電装置１０の互換性情報を取得し、取得された送電装置１０の互換性情報と受電装置２０の互換性情報とを照合することによって、ペアリングされた送電装置１０からの受電が可能であるか否かを判定する。

互換性確認によって受電可能であると判定されると、充電ＥＣＵ３６０は、充電リレー３４０を閉じて蓄電装置３５０と整流回路３３０とを接続し、送電を要求するための信号であるパワーリクエスト（送電要求信号）をペアリングされた送電装置１０に出力する。これにより、送電装置１０による送電および受電装置２０による受電が開始される。

＜短絡判定処理＞
上述のような受電装置２０において、整流回路３３０に含まれるいずれかの部品が短絡する故障（以下、単に「短絡故障」ともいう）が生じると、受電部３１０と整流回路３３０とが短絡することになる。

整流回路３３０が短絡故障している状態で送電部２４０からの電力を受電部３１０が受電すると、受電部３１０と整流回路３３０との間で過大な電流が流れ、その影響で整流回路３３０以外の部品（たとえば受電部３１０あるいはフィルタ回路３２０など）も故障してしまう可能性がある。

図４は、整流回路３３０のダイオードＤ１が短絡故障している状態で送電部２４０からの電力を受電部３１０が受電した場合に整流回路３３０を流れる電流の経路を示す図である。図４に示すように、ダイオードＤ１が短絡故障している状態で受電部３１０が受電すると、受電部３１０からの電流がダイオードＤ３の順方向に流れ、短絡故障しているダイオードＤ１を通って受電部３１０に戻される。この際、受電部３１０と整流回路３３０との間の抵抗成分は非常に小さくなっているため、受電部３１０と整流回路３３０との間で過大な電流が流れ得る。したがって、整流回路３３０の短絡故障が生じている状態で送電部２４０からの電力を受電部３１０が受電すると、整流回路３３０の短絡故障に起因して、受電部３１０あるいはフィルタ回路３２０などの整流回路３３０以外の部品も故障してしまうことが懸念される。

上記の問題に鑑み、本実施の形態による充電ＥＣＵ３６０は、送電装置１０との無線通信が確立した場合、まず、上述の「位置合せ」、「ペアリング」、「位置確認」、「互換性確認」の処理を順次行なう。そして、互換性確認によって送電装置１０から受電可能であると判定された場合、充電ＥＣＵ３６０は、パワーリクエストを送電装置１０に出力する前に、充電リレー３４０を閉じるとともに、充電リレー３４０を閉じた状態における電圧センサ３９０の検出値（受電部３１０の出力電圧）を用いて整流回路３３０の短絡故障の有無を判定する「短絡判定処理」を行なう。

図５は、整流回路３３０のダイオードＤ１が短絡故障している状態で充電リレー３４０を閉じた場合に整流回路３３０の各部に印加される電圧を示す図である。なお、図５においては、キャパシタ３３４のキャパシタンスとキャパシタ３３６のキャパシタンスとが同じ値である例が示されている。

充電リレー３４０を閉じると、整流回路３３０と蓄電装置３５０とが接続され、整流回路３３０の出力側の電力線（整流回路３３０と充電リレー３４０との間の電力線）には蓄電装置３５０の電圧ＶＢが印加される。これにより、キャパシタ３３８の端子間電圧は「ＶＢ」となる。また、キャパシタ３３４の端子間電圧およびキャパシタ３３６の端子間電圧は、ともに「ＶＢ／２」となる。

ダイオードＤ１が正常である場合には、ダイオードＤ１の作用によって整流回路３３０の出力側から入力側へ電流は流れないため、整流回路３３０の入力側の電力線（整流回路３３０とフィルタ回路３２０との間の電力線）には、キャパシタ３３４の端子間電圧「ＶＢ／２」は印加されない。したがって、電圧センサ３９０の検出値（受電部３１０の出力電圧）はほぼ「０」となる。

一方、図５に示すように、ダイオードＤ１が短絡故障している場合には、整流回路３３０の入力側の電力線には、キャパシタ３３４の端子間電圧「ＶＢ／２」が印加される。したがって、電圧センサ３９０の検出値（受電部３１０の出力電圧）は、「０」ではなく、「ＶＢ／２」となる。このような原理を利用して、充電ＥＣＵ３６０は、整流回路３３０の短絡故障の有無を判定する。たとえば、充電ＥＣＵ３６０は、「０」と「ＶＢ／２」との間の電圧をしきい電圧とし、充電リレー３４０を閉じた状態における電圧センサ３９０の検出値がしきい電圧を超えている場合に整流回路３３０が短絡故障していると判定する。

なお、整流回路３３０において、ダイオードＤ２、ダイオードＤ３、ダイオードＤ４、キャパシタ３３４、キャパシタ３３６のいずれかが短絡故障した場合においても、同様の原理を利用して短絡故障判定を行なうことができる。

このように、本実施の形態による充電ＥＣＵ３６０は、パワーリクエストを送電装置１０に出力する前に、充電リレー３４０を閉じるとともに、充電リレー３４０を閉じた状態における電圧センサ３９０の検出値を用いて短絡判定処理を行なう。これにより、送電装置１０からの電力を受電部３１０が受電していない状態で、整流回路３３０の短絡故障の有無を判定することができる。そのため、短絡判定処理を行なう際に、仮に整流回路３３０が短絡故障している場合であっても、受電部３１０と整流回路３３０との間に過大な電流は流れないので、整流回路３３０の短絡故障に起因して整流回路３３０以外の他の部品（受電部３１０あるいはフィルタ回路３２０など）が故障してしまうことを抑制することができる。

＜処理フロー＞
図６は、受電装置２０の充電ＥＣＵ３６０が受電準備処理および短絡判定処理を行なう場合の処理手順の一例を示す図である。このフローチャートは、所定周期で繰り返し実行される。

まず、充電ＥＣＵ３６０は、送電装置１０との無線通信が確立したか否かを判定する（ステップＳ１０）。

送電装置１０との無線通信が確立した場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、充電ＥＣＵ３６０は、ステップＳ２０〜Ｓ２８において上述の受電準備処理を行なう。具体的には、充電ＥＣＵ３６０は、まず「位置合せ（Fine Positioning）」を行なう（ステップＳ２０）。位置合せが完了した後、充電ＥＣＵ３６０は、「ペアリング（Pairing）」を行なう（ステップＳ２２）。ペアリングが完了した後、充電ＥＣＵ３６０は、「位置確認（Initial alignment check）」を行なう（ステップＳ２４）。位置確認によって受電部３１０が基準位置に存在することが確認されると、充電ＥＣＵ３６０は「互換性確認（Final compatibility check）」を行なう（ステップＳ２８）。

そして、充電ＥＣＵ３６０は、互換性確認の結果、送電装置１０から受電可能であるか否かを判定する（ステップＳ２９）。受電可能ではない場合（ステップＳ２９においてＮＯ）、充電ＥＣＵ３６０は、以降の処理をスキップしてリターンへと処理を移す。

一方、送電装置１０から受電可能であると判定された場合（ステップＳ２９においてＹＥＳ）、充電ＥＣＵ３６０は、充電リレー３４０を閉じて（すなわち開状態から閉状態に切り替えて）、蓄電装置３５０と整流回路３３０とを接続する（ステップＳ３０）。

次いで、充電ＥＣＵ３６０は、整流回路３３０の短絡判定処理を行なう（ステップＳ３２）。具体的には、上述の図５で説明したように、充電ＥＣＵ３６０は、充電リレー３４０を閉じた状態における電圧センサ３９０の検出値（受電部３１０の出力電圧）を用いて整流回路３３０の短絡故障の有無を判定する。

整流回路３３０が短絡故障している場合（ステップＳ３２においてＹＥＳ）、充電ＥＣＵ３６０は、充電リレー３４０を開いて（すなわち閉状態から開状態に切り替えて）、蓄電装置３５０と整流回路３３０とを遮断する（ステップＳ５０）。

一方、整流回路３３０が短絡故障していない場合（ステップＳ３２においてＮＯ）、充電ＥＣＵ３６０は、パワーリクエストを送電装置１０に出力する（ステップＳ３４）。これにより、送電装置１０による送電および受電装置２０による受電が開始される。

パワーリクエストの出力に応じて送電装置１０による送電および受電装置２０による受電が開始されると、充電ＥＣＵ３６０は、整流回路３３０以外の他の部品の故障の有無を判定する（ステップＳ４０）。たとえば、充電ＥＣＵ３６０は、電流センサ３８２の検出値（整流回路３３０の出力電流）と電流センサ３９２の検出値（受電部３１０の出力電流）とを用いて、コイル３２２が開放故障しているか否かを判定する。また、充電ＥＣＵ３６０は、電圧センサ３９０の検出値（受電部３１０の出力電圧）と電流センサ３９２の検出値（受電部３１０の出力電流）とを用いて、キャパシタ３２４が短絡故障しているか否かを判定する。また、充電ＥＣＵ３６０は、送電装置１０から電流センサ２７４の検出値（送電部２４０に流れる電流）を取得し、取得された値と電流センサ３９２の検出値（受電部３１０の出力電流）とを用いて、受電部３１０の受電コイル３１２およびキャパシタ３１４の少なくとも一方が開放故障しているか否かを判定する。

他の部品が故障していない場合（ステップＳ４０においてＮＯ）、充電ＥＣＵ３６０は、パワーリクエストの出力を継続する（ステップＳ４２）。これにより、送電装置１０による送電および受電装置２０による受電が継続され、蓄電装置３５０が充電される。

他の部品が故障している場合（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、充電ＥＣＵ３６０は、パワーリクエストの出力を停止する（ステップＳ４４）。これにより、送電装置１０による送電および受電装置２０による受電が停止される。その後、充電ＥＣＵ３６０は、充電リレー３４０を開いて（すなわち閉状態から開状態に切り替えて）、蓄電装置３５０と整流回路３３０とを遮断する（ステップＳ５０）。

以上のように、本実施の形態による充電ＥＣＵ３６０は、パワーリクエストを送電装置１０に出力する前に、充電リレー３４０を閉じるとともに、充電リレー３４０を閉じた状態における電圧センサ３９０の検出値を用いて整流回路３３０の短絡判定処理を行なう。これにより、送電装置１０からの電力を受電部３１０が受電していない状態で、整流回路３３０の短絡故障の有無を判定することができる。そのため、整流回路３３０の短絡判定処理を行なう際に、仮に整流回路３３０が短絡故障している場合であっても、受電部３１０と整流回路３３０との間に過大な電流は流れないので、整流回路３３０の短絡故障に起因して整流回路３３０以外の他の部品（受電部３１０あるいはフィルタ回路３２０など）が故障してしまうことを抑制することができる。

さらに、本実施の形態による充電ＥＣＵ３６０は、送電装置１０との無線通信が確立した後に、充電リレー３４０を閉じて整流回路３３０の短絡判定処理を行ない、整流回路３３０が短絡故障していない場合には、短絡判定処理の完了後も充電リレー３４０を閉じた状態に維持しつつ、送電装置１０へのパワーリクエストの出力を継続することによって蓄電装置３５０の充電を行なう。そのため、整流回路３３０の短絡判定処理が完了する毎に充電リレー３４０を開いた状態に戻す場合に比べて、充電リレー３４０の作動回数を低減することができる。これにより、充電リレー３４０の寿命を延ばすことができる。

さらに、本実施の形態による充電ＥＣＵ３６０は、送電装置１０との無線通信が確立した後であって、かつ互換性確認（Final compatibility check）によって送電装置１０からの受電が可能であると判定された後に、充電リレー３４０を閉じて整流回路３３０の短絡判定処理を行なう。これにより、充電リレー３４０の作動回数をさらに低減することができる。

具体的には、送電装置１０との無線通信が確立した後であっても、互換性確認によって送電装置１０からの受電が可能であると判定されない場合には、送電装置１０からの受電を開始することはできない。したがって、仮に整流回路３３０の短絡判定処理を互換性確認前に行なうと、短絡判定処理によって整流回路３３０が短絡故障していないと判定された場合であっても、その後の互換性確認によって受電不能であると判定された場合には、短絡判定処理のために閉じた充電リレー３４０を再び開いた状態に戻す必要が生じ、充電リレー３４０の作動回数が増えてしまう。

この点に鑑み、本実施の形態による充電ＥＣＵ３６０は、送電装置１０との無線通信が確立した後であって、かつ互換性確認によって受電可能であると判定された後に、充電リレー３４０を閉じて整流回路３３０の短絡判定処理を行なう。これにより、整流回路３３０の短絡判定処理を互換性確認前に行なう場合に比べて、充電リレー３４０の作動回数を低減することができる。

＜変形例＞
上述の実施の形態においては、受電準備処理の完了後（互換性確認によって受電可能であると判定された後）に、整流回路３３０の短絡判定処理を行なう例を説明した。

しかしながら、整流回路３３０の短絡判定処理を行なうタイミングは、パワーリクエストを出力する前のいずれかのタイミングであればよく、必ずしも受電準備処理の完了後に限定されない。たとえば、受電準備処理の開始前に整流回路３３０の短絡判定処理を行なうようにしてもよい。

図７は、本変形例による充電ＥＣＵ３６０が受電準備処理および短絡判定処理を行なう場合の処理手順の一例を示す図である。図７のフローチャートは、上述の図６のフローチャートに対して、短絡判定処理（ステップＳ３０，Ｓ３２の処理）を行なうタイミングが異なる。具体的には、上述の図６では短絡判定処理（ステップＳ３０，Ｓ３２の処理）を受電準備処理（ステップＳ２０〜Ｓ２８）の完了後に行なったが、図７では短絡判定処理を受電準備処理の開始前に行なう。

すなわち、送電装置１０との無線通信が確立した場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、充電ＥＣＵ３６０は、受電準備処理（ステップＳ２０〜Ｓ２８）を行なう前に、充電リレー３４０を閉じて（ステップＳ３０）、整流回路３３０の短絡判定処理を行なう（ステップＳ３２）。

そして、短絡判定処理によって整流回路３３０の短絡故障が生じていないと判定された場合（ステップＳ３２においてＮＯ）に、充電ＥＣＵ３６０は、受電準備処理（ステップＳ２０〜Ｓ２８）を行ない、受電準備処理によって送電装置１０から受電可能であると判定された場合（ステップＳ２９においてＹＥＳ）に、パワーリクエストを送電装置１０に出力する（ステップＳ３４）。なお、受電準備処理によって送電装置１０から受電可能であると判定されない場合（ステップＳ２９においてＮＯ）、充電ＥＣＵ３６０は、充電リレー３４０を開いて、蓄電装置３５０と整流回路３３０とを遮断する（ステップＳ５０）。

このように、整流回路３３０の短絡判定処理を行なうタイミングは、パワーリクエストを出力する前のいずれかのタイミングであれば、受電準備処理の開始前であってもよい。このようにしても、送電装置１０からの電力を受電部３１０が受電していない状態で、整流回路３３０の短絡故障の有無を判定することができるため、整流回路３３０の短絡故障に起因して整流回路３３０以外の他の部品が故障してしまうことを抑制することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 送電装置、２０ 受電装置、１００ 交流電源、２１０ ＰＦＣ回路、２２０ インバータ、２３０，３２０ フィルタ回路、２３２，３２２ コイル、２３４，２４４，３１４，３２４，３３４，３３６，３３８ キャパシタ、２４０ 送電部、２４２ 送電コイル、２５０ 電源ＥＣＵ、２６０，３７０ 通信部、２７０，３８０，３９０ 電圧センサ、２７２，２７４，３８２，３９２ 電流センサ、３１０ 受電部、３１２ 受電コイル、３３０ 整流回路、３３１ ブリッジ回路、３４０ 充電リレー、３５０ 蓄電装置、３６０ 充電ＥＣＵ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ ダイオード。

Claims (3)

1. 送電装置の送電部から非接触で受電するように構成された受電部と、
   前記受電部によって受電された電力を整流して蓄電装置に出力するように構成された整流回路と、
   前記整流回路と前記蓄電装置との間に設けられた充電リレーと、
   前記受電部と前記整流回路との間の電力線の電圧を検出するように構成された電圧センサと、
   通信装置を介して前記送電装置と無線通信するように構成された制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記送電装置との無線通信が確立した後であって、かつ前記送電装置に送電を要求するための信号である送電要求信号を前記送電装置に出力する前に、前記充電リレーを閉じるとともに、前記充電リレーを閉じた状態で前記電圧センサが検出した電圧を用いて前記整流回路の短絡故障の有無を判定する短絡判定処理を行なう、非接触受電装置。
2. 前記制御装置は、
   前記短絡判定処理によって前記整流回路が短絡故障していると判定された場合、前記送電要求信号を前記送電装置に出力せずに前記充電リレーを開き、
   前記短絡判定処理によって前記整流回路が短絡故障していると判定されない場合、前記充電リレーを閉じた状態に維持しつつ前記送電要求信号を前記送電装置に出力する、請求項１に記載の非接触受電装置。
3. 前記制御装置は、前記送電装置との無線通信が確立した後、前記送電装置の互換性情報を前記送電装置から取得して前記送電装置からの電力を受電可能であるか否かを判定する互換性確認を行ない、前記互換性確認によって受電可能であると判定された後に前記充電リレーを閉じて前記短絡判定処理を行なう、請求項１に記載の非接触受電装置。

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