JP6638704B2 - ワイヤレス受電装置、及びワイヤレス電力伝送システム - Google Patents

ワイヤレス受電装置、及びワイヤレス電力伝送システム Download PDF

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Description

本発明は、ワイヤレス受電装置、ワイヤレス電力伝送システム、及び短絡監視装置に関する。
電源ケーブルを用いることなく、送電コイルから受電コイルにワイヤレスにて電力を伝送するワイヤレス電力伝送システムが注目されている。
ワイヤレス電力伝送システムは、送電コイルを有するワイヤレス送電装置と、受電コイルを有するワイヤレス受電装置とを含んで構成され、このうちワイヤレス受電装置は、受電コイルが受電した電力を整流して負荷に出力する整流回路をさらに含んで構成される。
負荷は、例えば車両充電用のワイヤレス電力伝送システムであれば、車両に搭載される高電圧のバッテリーである。このような負荷に接続されたワイヤレス受電装置内において、仮に整流回路が短絡故障を起こしたとすると、高圧のバッテリー電圧が受電コイルに印加された状態が生ずる。これは様々な２次故障の原因になるので、整流回路の短絡故障が発生した場合には、速やかに検出し、必要な対応を行うことが望まれる。
特許文献１には、整流回路の出力側電力ラインが過電圧状態となった場合に、受電コイルを含む受電側共振回路の両端を短絡することによって、受電を停止する技術が開示されている。
特許文献２には、受電コイルと整流回路の間の経路及び該経路上の各種素子に発生し得る異常を検出するため、該経路を受電コイル及び整流回路から切り離して閉ループを構成したうえでこの閉ループに異常判定用の電力を供給し、それによって閉ループに流れる電流の電流値を測定可能とする技術が開示されている。
特開２０１６−１１１８１９号公報 特開２０１５−８０２９６号公報
しかしながら、特許文献１，２に記載の技術は整流回路の短絡故障を検出できるものではない。また、特許文献２の技術の方法では、電力伝送中に異常の有無を判定することはできない。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、電力伝送中に整流回路の短絡故障を検出できるワイヤレス受電装置、ワイヤレス電力伝送システム、及び短絡監視装置を提供することを目的とする。
本発明によるワイヤレス受電装置は、ワイヤレス送電装置が送電した電力をワイヤレスにて受電するワイヤレス受電装置であって、磁界を介して交流電力を取り込む受電コイルと、前記受電コイルとともに共振回路を構成する受電側コンデンサと、それぞれ整流機能を有する複数の半導体素子がブリッジ接続され、前記受電コイルが取り込んだ交流電力を整流する整流回路と、前記整流回路の一方側入力ラインと安定電位との間の電圧である第１の交流電圧、及び、前記整流回路の他方側入力ラインと安定電位との間の電圧である第２の交流電圧に基づいて前記整流回路の短絡を検出する短絡検出回路と、を備える。
本発明によれば、電力伝送中に、ブリッジ接続された複数の半導体素子の１つに短絡故障が生じたことを検出できる。したがって、電力伝送中に整流回路の短絡故障を検出することが可能になる。
上記ワイヤレス受電装置において、前記安定電位は前記整流回路の低圧側出力ラインと同電位である、こととしてもよいし、前記受電コイルの近傍に接地された状態で配置される金属部材をさらに備え、前記安定電位は前記金属部材と同電位である、こととしてもよい。これらによれば、回路を簡素化することが可能になる。
上記各ワイヤレス受電装置において、前記短絡検出回路は、前記一方側入力ラインに接続される第１のコンデンサと、前記他方側入力ラインに接続される第２のコンデンサと、を有することとしてもよい。これによれば、短絡検出回路の耐サージ性が向上する。
このワイヤレス受電装置においてさらに、前記短絡検出回路は、前記一方側入力ラインと前記第１のコンデンサの間に配設される第１の抵抗分圧回路と、前記他方側入力ラインと前記第２のコンデンサの間に配設される第２の抵抗分圧回路と、を有することとしてもよい。これによれば、第１及び第２のコンデンサの許容電圧を低くすることができるので、第１及び第２のコンデンサを小サイズ化することができる。
上記各ワイヤレス受電装置において、前記短絡検出回路は、前記第１のコンデンサとともに前記第１の交流電圧を容量分圧する第１の容量分圧回路を構成する第３のコンデンサと、前記第１の容量分圧回路の出力電圧を整流する第１の整流平滑回路と、前記第１の整流平滑回路の出力電圧と基準電圧とを比較する第１の比較回路と、前記第２のコンデンサとともに前記第２の交流電圧を容量分圧する第２の容量分圧回路を構成する第４のコンデンサと、前記第２の容量分圧回路の出力電圧を整流する第２の整流平滑回路と、前記第２の整流平滑回路の出力電圧と基準電圧とを比較する第２の比較回路と、前記第１の比較回路の比較結果及び前記第２の比較回路の比較結果に基づいて、前記整流回路の短絡を検出する検出回路と、を有する、こととしてもよい。これによれば、電力伝送中に、ブリッジ接続された複数の半導体素子の２つ（異なる整流経路に配設される２つの半導体素子）に短絡故障が生じたことを検出できる。また、短絡検出回路の耐サージ性がさらに向上する。
このワイヤレス受電装置においてさらに、前記整流回路の出力電流を検出する電流検出回路、をさらに備えることとしてもよい。これによれば、電力伝送の停止により第１又は第２の交流電圧が振動していない場合と、整流回路の短絡により第１又は第２の交流電圧が振動していない場合とを区別することができる。
このワイヤレス受電装置においてさらに、前記整流回路の出力端と負荷との接続状態を切り替える切替回路、をさらに備え、前記切替回路は、前記検出回路が前記整流回路の短絡を検出し、かつ、前記電流検出回路が前記整流回路の出力電流を検出した場合に、前記整流回路の出力端と前記負荷とを切り離す、こととしてもよい。これによれば、検出回路が整流回路の短絡を検出し、かつ、電流検出回路が整流回路の出力電流を検出した場合に整流回路の出力端と負荷とを切り離すので、２次故障を防止することができる。
上記各ワイヤレス受電装置において、前記短絡検出回路は、前記一方側入力ラインに接続される第１の抵抗素子、前記他方側入力ラインに接続される第２の抵抗素子、及び前記安定電位に接続される第３の抵抗素子を有し、前記第１乃至第３の抵抗素子の中点電位を出力する抵抗分圧回路と、前記抵抗分圧回路に接続されるフィルタ回路と、前記フィルタ回路の出力電圧と基準電圧とを比較する比較回路と、前記比較回路の比較結果に基づいて、前記整流回路の短絡を検出する検出回路と、を有する、こととしてもよい。これによれば、ブリッジ接続された複数の半導体素子のいずれかに短絡故障が生じたことを検出できる。また、抵抗分圧回路により第１乃至第３の抵抗素子の中点電位を出力しているので、回路配線を少なくすることができる。
上記各ワイヤレス受電装置において、送電側に情報を送信する送信器、をさらに備え、前記送信器は、前記短絡検出回路が前記整流回路の短絡を検出した場合に、送電停止を示す信号を送信する、こととしてもよい。これによれば、２次故障を防止することができる。
上記各ワイヤレス受電装置において、前記短絡検出回路が前記整流回路の短絡を検出したことをユーザ又は外部機器に報知する報知器、をさらに備えることとしてもよい。これによれば、２次故障を防止することができる。また、ユーザ又は外部機器に報知しているので、修理を促すことができる。
本発明によるワイヤレス電力伝送システムは、ワイヤレス送電装置及びワイヤレス受電装置を備え、前記ワイヤレス受電装置は、上記各ワイヤレス受電装置のいずれかである、ワイヤレス電力伝送システムである。
本発明によれば、電力伝送中に整流回路の短絡故障を検出できるワイヤレス電力伝送システムを得ることができる。
本発明による短絡監視装置は、それぞれ整流機能を有する複数の半導体素子がブリッジ接続され、入力された交流電力を整流する整流回路の短絡を検出する短絡監視装置であって、前記整流回路の一方側入力ラインと安定電位との間の電圧である第１の交流電圧、及び、前記整流回路の他方側入力ラインと安定電位との間の電圧である第２の交流電圧に基づいて、前記整流回路の短絡を検出する、短絡監視装置である。
本発明によれば、電力伝送中に、ブリッジ接続された複数の半導体素子の１つに短絡故障が生じたことを検出できる。したがって、電力伝送中に整流回路の短絡故障を検出することが可能になる。
本発明によれば、電力伝送中に整流回路の短絡故障を検出することが可能になる。
本発明の第１の実施の形態によるワイヤレス電力伝送システム１の構成と、このワイヤレス電力伝送システム１に接続される負荷２とを示す図である。 図１に示した短絡検出回路２４の内部構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に関わる各電圧の時間変化を示す図である。 図１に示した短絡検出回路２４の内部構成の第１の変形例を示す図である。 図１に示した短絡検出回路２４の内部構成の第２の変形例を示す図である。 図５に示した第２の変形例に関わる各電圧の時間変化を示す図である。 図１に示した短絡検出回路２４の内部構成の第３の変形例を示す図である。 図７に示した第３の変形例に関わる各電圧の時間変化を示す図である。 図１に示した短絡検出回路２４の内部構成の第４の変形例を示す図である。 図９に示した第４の変形例に関わる各電圧の時間変化を示す図である。 本発明の第２の実施の形態によるワイヤレス電力伝送システム１の構成と、このワイヤレス電力伝送システム１に接続される負荷２とを示す図である。 本発明の第３の実施の形態によるワイヤレス電力伝送システム１の構成と、このワイヤレス電力伝送システム１に接続される負荷２とを示す図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する内容により、本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、説明において同一要素または同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
図１は、本発明の第１の実施の形態によるワイヤレス電力伝送システム１の構成と、このワイヤレス電力伝送システム１に接続される負荷２とを示す図である。同図に示すように、ワイヤレス電力伝送システム１は、ワイヤレス送電装置１０と、ワイヤレス受電装置２０とを有して構成される。負荷２は、ワイヤレス受電装置２０に接続される。
ワイヤレス電力伝送システム１は、例えば、二次電池の電力を利用する電気自動車(EV: Electric Vehicle)やハイブリッド自動車(HV: Hybrid Vehicle)などの移動体への送電用に用いられるシステムである。この場合、ワイヤレス送電装置１０は地上に配設される送電設備内に搭載され、ワイヤレス受電装置２０は車両に搭載されることになる。以下では、ワイヤレス電力伝送システム１が電気自動車への送電用のものであるとして説明を続ける。
ワイヤレス送電装置１０は、図１に示すように、直流電源１１、駆動回路１２、制御回路１３、受信器１４、送電コイルＬ１、及び送電側コンデンサＣ１を有して構成される。
直流電源１１は、駆動回路１２に直流電力を供給する役割を果たす。直流電源１１の具体的な種類は、直流電力を供給できるものであれば特に限定されない。例えば、商用交流電源を整流・平滑した直流電源、二次電池、太陽光発電した直流電源、又はスイッチングコンバータなどのスイッチング電源を、直流電源１１として好適に用いることが可能である。
駆動回路１２は、直流電源１１から供給された直流電圧を交流電圧に変換する変換回路であり、例えば、４つのスイッチング素子がブリッジ接続されてなるスイッチング回路（フルブリッジ回路。図示せず）により構成される。駆動回路１２は、送電コイルＬ１に交流電流を供給する役割を果たす。
制御回路１３は、送電コイルＬ１に供給される交流電流の周波数が所定の電力伝送周波数ｆｐに等しくなるよう、駆動回路１２の動作を制御する回路である。例えば駆動回路１２が上述したフルブリッジ回路である場合であれば、制御回路１３は、送電コイルＬ１に供給される交流電流の周波数が所定の電力伝送周波数ｆｐに等しくなるよう、フルブリッジ回路を構成する各スイッチング素子の制御信号を生成する。電力伝送周波数ｆｐの具体的な値は、例えば２０〔ｋＨｚ〕〜２００〔ｋＨｚ〕に設定される。
受信器１４は、ワイヤレス受電装置２０内に設けられる送信器２６から任意の信号を受信可能に構成された通信機器である。受信器１４と送信器２６の間の通信は、例えばブルートゥース（登録商標）などの近距離無線通信によって実現してもよいし、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）などの無線ＬＡＮによって実現してもよい。受信器１４が送信器２６から受信する信号には、後述するＭＣＵ２５が送信する停止指示信号Ｓが含まれる。停止指示信号Ｓは、ワイヤレス送電装置１０による送電の停止を指示するための信号である。
受信器１４は、停止指示信号Ｓを受信すると、受信した停止指示信号Ｓを制御回路１３に出力するよう構成される。制御回路１３は、受信器１４から入力された停止指示信号Ｓに応じて、駆動回路１２の動作を停止させる。具体的には、例えば駆動回路１２が上述したフルブリッジ回路である場合であれば、フルブリッジ回路を構成する各スイッチング素子をすべてオフの状態とする。これにより、送電動作が停止されるので、整流回路２１の短絡によって発生し得るワイヤレス電力伝送システム１の２次故障を防止することが可能になる。
送電コイルＬ１及び送電側コンデンサＣ１は、駆動回路１２の出力側（交流側）の一方側端子と他方側端子の間に直列に接続され、共振回路を構成する。この共振回路は、上述した電力伝送周波数ｆｐと同一又はそれに近い周波数の共振周波数を有しており、駆動回路１２から供給される交流電流に基づいて交番磁界を生成する役割を果たす。なお、駆動回路１２の出力側の一方側端子と他方側端子の間に、並列に、送電側コンデンサＣ１及び送電コイルＬ１を接続することとしてもよい。
送電コイルＬ１は、例えばφ０．１（ｍｍ）の絶縁された銅線を２千本程度撚り合わせたリッツ線を数ターンから数十ターン程度、平面状に巻回することによって形成されたスパイラル構造のコイルであり、例えば地中または地面近傍に配置される。駆動回路１２から送電コイルＬ１に交流電流が供給されると、それによって交番磁界が発生する。この交番磁界は、送電コイルＬ１と後述する受電コイルＬ２との間の相互インダクタンスによって受電コイルＬ２内に起電力を発生させ、それによって電力の伝送が実現される。
次に、ワイヤレス受電装置２０は、図１に示すように、受電コイルＬ２、受電側コンデンサＣ２，Ｃ３、整流回路２１、電流検出回路２２、バイパスコンデンサＣ４〜Ｃ６、切替回路２３、短絡検出回路２４、ＭＣＵ２５、及び送信器２６を有して構成される。
受電コイルＬ２及び受電側コンデンサＣ２は、整流回路２１の入力側（交流側）の一方側端子と他方側端子の間に直列に接続される。また、受電側コンデンサＣ３は、受電コイルＬ２及び受電側コンデンサＣ２と並列に接続される。これらの接続により、受電コイルＬ２及び受電側コンデンサＣ２，Ｃ３は共振回路を構成する。この共振回路の共振周波数も、上述した電力伝送周波数ｆｐと同一又はそれに近い周波数に設定される。この共振回路は、送電コイルＬ１から伝送された交流電力をワイヤレスにて受電する受電部としての役割を果たす。
受電コイルＬ２は、送電コイルＬ１と同様に、例えばφ０．１（ｍｍ）の絶縁された銅線を２千本程度撚り合わせたリッツ線を数ターンから数十ターン程度、平面状に巻回することによって形成されたスパイラル構造のコイルである。一方、受電コイルＬ２の設置位置は、送電コイルＬ１とは異なり、例えば電気自動車の車両下部となる。送電コイルＬ１によって生成される磁束が受電コイルＬ２に鎖交すると、電磁誘導作用により受電コイルＬ２に交流電流が流れる。この交流電流は、整流回路２１により直流電流に変換されたうえで、負荷２に供給される。これにより、負荷２に対して直流電力を供給することが実現される。
整流回路２１は、受電コイルＬ２から供給された交流電圧を直流電圧に変換する変換回路であり、図１に示すように、ブリッジ接続された４つのダイオードＤ１〜Ｄ４（それぞれ整流機能を有する複数の半導体素子）を含んで構成される。図示した矢印Ｉ１によって示される向きの電流が受電コイルＬ２に誘起されると、整流回路２１内においては、ダイオードＤ２，Ｄ３を通って電流が流れる。その結果、整流回路２１の出力電流は、図示した矢印Ｉ３によって示される向きに流れる電流となる。一方、図示した矢印Ｉ２によって示される向き（矢印Ｉ１によって示される向きと逆の向き）の電流が受電コイルＬ２に誘起されると、整流回路２１内においては、ダイオードＤ１，Ｄ４を通って電流が流れる。その結果、整流回路２１の出力電流は、図示した矢印Ｉ３によって示される向きに流れる電流となる。このように、整流回路２１の出力電流の向きは、受電コイルＬ２に誘起される電流の向きによらず一定となる。以下では、整流回路２１の入力側（交流側）の一方側端子に接続される配線を一方側入力ラインＬａと称し、整流回路２１の入力側（交流側）の他方側端子に接続される配線を他方側入力ラインＬｂと称し、整流回路２１の出力側（直流側）の高圧側端子に接続される配線を高圧側出力ラインと称し、整流回路２１の出力側（直流側）の低圧側端子に接続される配線を低圧側出力ラインＬｃと称する。
電流検出回路２２は、整流回路２１の出力電流を検出する回路である。電流検出回路２２の出力は、整流回路２１の出力電流が流れている場合と、整流回路２１の出力電流が流れていない場合とで異なる値となる。図１では、低圧側出力ラインＬｃの途中に電流検出回路２２を挿入しているが、高圧側出力ラインの途中に電流検出回路２２を挿入することとしてもよい。
バイパスコンデンサＣ４〜Ｃ６はそれぞれ、直流電圧である整流回路２１の出力電圧の変動を抑制する目的で設置されるコンデンサである。バイパスコンデンサＣ４は、高圧側出力ラインと低圧側出力ラインＬｃの間に接続され、バイパスコンデンサＣ５は、高圧側出力ラインとグランドラインの間に接続され、バイパスコンデンサＣ６は、低圧側出力ラインＬｃとグランドラインの間に接続される。
切替回路２３は、高圧側出力ライン及び低圧側出力ラインＬｃと負荷２との接続状態を切り替える回路である。切替回路２３は、ＭＣＵ２５からの制御に応じて、この切り替えを行うよう構成される。
負荷２は、図示していないが、充電器及びバッテリーを含んで構成される。このうち充電器は、整流回路２１から出力された直流電力に基づいてバッテリーを充電する機能を有する回路である。この充電は、例えば定電圧定電流充電（ＣＶＣＣ充電）により実行される。バッテリーの具体的な種類は、電力を蓄える機能を有するものであれば特に限定されない。例えば、二次電池（リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケル電池など）や容量素子（電気二重層コンデンサなど）を、負荷２を構成するバッテリーとして好適に用いることが可能である。
短絡検出回路２４は、一方側入力ラインＬａと安定電位との間の電圧（第１の交流電圧）、及び、他方側入力ラインＬｂと安定電位との間の電圧（第２の交流電圧）に基づいて、整流回路２１の短絡を検出する回路である。ここでいう整流回路２１の短絡は、整流回路２１を構成する４つのダイオードＤ１〜Ｄ４のうちのいずれか１つ以上の短絡を意味する。また、本実施の形態においては、安定電位として低圧側出力ラインＬｃの電位を使用する。したがって、安定電位は、低圧側出力ラインＬｃの電位と同電位である。短絡検出回路２４の詳細については、後ほど別途説明する。
ＭＣＵ２５は、ワイヤレス受電装置２０の全体を制御するプロセッサである。ＭＣＵ２５は、電流検出回路２２、切替回路２３、短絡検出回路２４、及び送信器２６のそれぞれと接続されており、電流検出回路２２による整流回路２１の出力電流の検出結果と、短絡検出回路２４による整流回路２１の短絡の検出結果とに基づき、切替回路２３の制御及び停止指示信号Ｓの生成を行うよう構成される。ＭＣＵ２５の動作の詳細についても、後ほど別途説明する。
送信器２６は送電側に情報を送信するための機器であり、具体的には、ＭＣＵ２５が生成した停止指示信号Ｓを受信器１４に転送するよう構成される。停止指示信号Ｓを受信したワイヤレス送電装置１０内の動作は、上述したとおりである。
図２は、短絡検出回路２４の内部構成を示す図である。また、図３は、本実施の形態に関わる各電圧の時間変化を示す図である。以下、これらの図に加えて図１も参照しながら、短絡検出回路２４の構成及び動作について詳しく説明する。
図２に示すように、短絡検出回路２４は、コンデンサ５０，５１，５５，６０，６１，６５と、抵抗素子５２，５６，６２，６６と、ダイオード５３，５４，６３，６４と、オペアンプ５７，６７と、直流電源７０と、論理和回路７１とを有して構成される。
コンデンサ５０（第１のコンデンサ）の一端は、図１に示した一方側入力ラインＬａに接続され、他端（以下、「ノード１ａ」という）は、ダイオード５４のアノードに接続される。ダイオード５４のカソード（以下、「ノード１ｃ」という）は、オペアンプ５７の反転入力端子に接続される。コンデンサ６０（第２のコンデンサ）の一端は、図１に示した他方側入力ラインＬｂに接続され、他端（以下、「ノード１ｂ」という）は、ダイオード６４のアノードに接続される。ダイオード６４のカソード（以下、「ノード１ｄ」という）は、オペアンプ６７の反転入力端子に接続される。
コンデンサ５１（第３のコンデンサ）、抵抗素子５２、及びダイオード５３は、ノード１ａと低圧側出力ラインＬｃとの間に接続される。また、コンデンサ６１（第４のコンデンサ）、抵抗素子６２、及びダイオード６３は、ノード１ｂと低圧側出力ラインＬｃとの間に接続される。なお、ダイオード５３，６３はそれぞれ、アノードが低圧側出力ラインＬｃに接続される向きで、回路に組み込まれる。
コンデンサ５５及び抵抗素子５６は、ノード１ｃと低圧側出力ラインＬｃとの間に接続される。また、コンデンサ６５及び抵抗素子６６は、ノード１ｄと低圧側出力ラインＬｃとの間に接続される。
オペアンプ５７，６７それぞれの非反転入力端子は、直流電源７０の高圧側端子（以下、「ノード１ｒ」という）に接続される。直流電源７０の低圧側端子は、低圧側出力ラインＬｃに接続される。
論理和回路７１は、オペアンプ５７の出力端子（以下、「ノード１ｅ」という）に接続された一方入力端子と、オペアンプ６７の出力端子（以下、「ノード１ｆ」という）に接続された他方入力端子とを有して構成される。論理和回路７１の出力端子は、短絡検出回路２４の出力ラインＬｄを介して、図１に示したＭＣＵ２５に接続される。
以上の回路構成により、コンデンサ５０，５１は、一方側入力ラインＬａと低圧側出力ラインＬｃとの間の電圧を容量分圧する容量分圧回路（第１の容量分圧回路）として機能する。抵抗素子５２は、コンデンサ５０を充電する役割を果たす。また、ダイオード５３，５４、コンデンサ５５、及び抵抗素子５６は、ノード１ａの電圧（第１の容量分圧回路の出力電圧）を整流する整流平滑回路（第１の整流平滑回路）として機能する。
同様に、コンデンサ６０，６１は、他方側入力ラインＬｂと低圧側出力ラインＬｃとの間の電圧を容量分圧する容量分圧回路（第２の容量分圧回路）として機能する。抵抗素子６２は、コンデンサ６０を充電する役割を果たす。また、ダイオード６３，６４、コンデンサ６５、及び抵抗素子６６は、ノード１ｂの電圧（第２の容量分圧回路の出力電圧）を整流する整流平滑回路（第２の整流平滑回路）として機能する。
また、オペアンプ５７は、ノード１ｃの電圧（第１の整流平滑回路の出力電圧）とノード１ｒの電圧（基準電圧）とを比較する比較回路（第１の比較回路）として機能し、オペアンプ６７は、ノード１ｄの電圧（第２の整流平滑回路の出力電圧）とノード１ｒの電圧（基準電圧）とを比較する比較回路（第２の比較回路）として機能する。論理和回路７１は、オペアンプ５７の比較結果及びオペアンプ６７の比較結果に基づいて、整流回路２１の短絡を検出する検出回路として機能する。
図３には、一方側入力ラインＬａと他方側入力ラインＬｂとの間の電圧（Ｌａ−Ｌｂ間電圧）と、図２に示したノード１ａ〜１ｆ，１ｒ及び出力ラインＬｄそれぞれの電圧（以下、それぞれを電圧１ａ〜１ｆ，１ｒ，Ｌｄと記す）を示している。ただし、電圧１ａ〜１ｄ，１ｒは低圧側出力ラインＬｃの電位を基準とする電圧であり、電圧１ｅはオペアンプ５７に供給される接地電位を基準とする電圧であり、電圧１ｆはオペアンプ６７に供給される接地電位を基準とする電圧であり、電圧Ｌｄは論理和回路７１に供給される接地電位を基準とする電圧である。なお、これらの接地電位は、低圧側出力ラインＬｃの電位と同じであってもよい。
図３に示すように、正常時のＬａ−Ｌｂ間電圧は、電圧Ｖ１（＞０）と電圧−Ｖ１の間を周期的に振動する略方形波の交流電圧となる。略方形波となるのは、整流回路２１によるクランプのためである。
受電コイルＬ２内を図１に示した矢印Ｉ１の向きに電流が流れている場合、他方側入力ラインＬｂと低圧側出力ラインＬｃとが同電位となるので、図３に示すように、第２の容量分圧回路の出力電圧である１ｂ−Ｌｃ間電圧は０になる。一方で、一方側入力ラインＬａの電位は低圧側出力ラインＬｃの電位より高くなるので、第１の容量分圧回路の出力電圧である１ａ−Ｌｃ間電圧はプラスの値になる。以下、この値を電圧Ｖ２とする。
これに対し、受電コイルＬ２内を図１に示した矢印Ｉ２の向きに電流が流れている場合には、一方側入力ラインＬａと低圧側出力ラインＬｃとが同電位となるので、図３に示すように、第１の容量分圧回路の出力電圧である１ａ−Ｌｃ間電圧が０になる。一方で、他方側入力ラインＬｂの電位は低圧側出力ラインＬｃの電位より高くなるので、第２の容量分圧回路の出力電圧である１ｂ−Ｌｃ間電圧は電圧Ｖ２となる。
以上の結果として、電圧１ａ及び電圧１ｂは、図３に示すように、互いに逆の位相で０と電圧Ｖ２の間を振動する略方形波の交流電圧となる。
ここで、ダイオードＤ２又はダイオードＤ３に短絡故障が発生すると、矢印Ｉ２の向きの電流が流れる際に、一方側入力ラインＬａ、他方側入力ラインＬｂ、及び低圧側出力ラインＬｃが互いに短絡するようになる。その結果、図３の「Ｄ２又はＤ３故障時」に示すように、Ｌａ−Ｌｂ間電圧がマイナスに振れなくなり、電圧１ｂが０に固定される。
一方、ダイオードＤ１又はダイオードＤ４に短絡故障が発生した場合には、矢印Ｉ１の向きの電流が流れる際に、一方側入力ラインＬａ、他方側入力ラインＬｂ、及び低圧側出力ラインＬｃが互いに短絡するようになり、その結果として、図３の「Ｄ１又はＤ４故障時」に示すように、Ｌａ−Ｌｂ間電圧がプラスに振れなくなり、電圧１ａが０に固定される。
電圧１ｃは、第１の整流平滑回路の整流平滑効果により、電圧１ａが振動している場合に電圧Ｖ３（＞０）の直流電圧となり、電圧１ａが０に固定されている場合に０となる。同様に、電圧１ｄは、第２の整流平滑回路の整流平滑効果により、電圧１ｂが振動している場合に電圧Ｖ３の直流電圧となり、電圧１ｂが０に固定されている場合に０となる。
電圧１ｒ（直流電源７０の出力電圧）は、０と電圧Ｖ３の間に位置する電圧Ｖｒ１に設定される。これにより、オペアンプ５７の出力電圧である電圧１ｅは、電圧１ｃが電圧Ｖｒ１より低い場合（すなわち、ダイオードＤ１又はダイオードＤ４に短絡故障が発生している場合）にハイレベルとなり、それ以外の場合にローレベルとなる。また、オペアンプ６７の出力電圧である電圧１ｆは、電圧１ｄが電圧Ｖｒ１より低い場合（すなわち、ダイオードＤ２又はダイオードＤ３に短絡故障が発生している場合）にハイレベルとなり、それ以外の場合にローレベルとなる。また、論理和回路７１の出力電圧である電圧Ｌｄは、電圧１ｅ，１ｆのいずれかがハイレベルである場合にハイレベルとなり、それ以外の場合にローレベルとなる。
表１は、整流回路２１の状態と、電圧１ｃ〜１ｆ，Ｌｄのレベルとの関係をまとめたものである。この表１からも、整流回路２１が正常であれば電圧Ｌｄがローレベルとなり、整流回路２１に短絡故障が発生していれば電圧Ｌｄがハイレベルとなることが理解される。
Figure 0006638704
ＭＣＵ２５は、電圧Ｌｄのレベルを参照することによって、短絡検出回路２４による整流回路２１の短絡の検出結果を取得する。そして、こうして取得した短絡の検出結果と、電流検出回路２２による整流回路２１の出力電流の検出結果とに基づき、次の表２に従って、切替回路２３の制御及び停止指示信号Ｓの生成を行う。
Figure 0006638704
具体的に説明すると、まず電圧Ｌｄがローレベルである場合（すなわち、整流回路２１に短絡故障が発生していない場合）、ＭＣＵ２５は、整流回路２１の出力電流の検出結果によらず（表２では「Ｘ」と記す）、切替回路２３を接続状態とし、停止指示信号Ｓを非活性状態とする。その結果、負荷２への電力伝送が継続される。
電圧Ｌｄがハイレベルであり、かつ、整流回路２１の出力電流が検出されている場合（表２では「１」と記す）には（すなわち、整流回路２１に短絡故障が発生している場合には）、ＭＣＵ２５は、切替回路２３を切断状態とし、停止指示信号Ｓを活性状態とする。これにより、負荷２への電力伝送が停止されるとともに、負荷２の出力電圧が受電コイルＬ２に供給されることが防止される。
最後に、電圧Ｌｄがハイレベルであり、かつ、整流回路２１の出力電流が検出されていない場合（表２では「０」と記す）には、ＭＣＵ２５は、切替回路２３を接続状態とし、停止指示信号Ｓを非活性状態とする。これにより、電力の伝送停止状態が継続される。なお、この場合は、電圧Ｌｄがハイレベルであっても、必ずしも整流回路２１の短絡故障が発生しているとは言えない。これは、電力伝送停止中には、整流回路２１内のダイオードの状態によらずＬａ−Ｌｂ間電圧が振動しないからである。このように、ＭＣＵ２５は、電圧Ｌｄのレベルだけでなく、電流検出回路２２による整流回路２１の出力電流の検出結果にも基づいて切替回路２３の制御及び停止指示信号Ｓの生成を行うので、電力伝送の状態に応じて適切な制御を行うことができる。
以上説明したように、本実施の形態によるワイヤレス受電装置２０及びワイヤレス電力伝送システム１によれば、電力伝送中に、ブリッジ接続された複数のダイオードＤ１〜Ｄ４の１つ又は２つ（異なる整流経路に配設される２つのダイオード）に短絡故障が生じたことを検出できる。したがって、電力伝送中に整流回路２１の短絡故障を検出することが可能になる。
また、低圧側出力ラインＬｃを安定電位として利用しているので、専用の安定電位を外部から供給する必要がなく、したがって、回路を簡素化することが可能になる。
また、短絡検出回路２４の入力端にコンデンサ５０，６０を設けているので、短絡検出回路２４の耐サージ性が向上している。なお、短絡検出回路２４の耐サージ性は、短絡検出回路２４に第１及び第２の容量分圧回路並びに第１及び第２の整流平滑回路を設けたことによっても、さらに向上している。
また、整流回路２１の出力電流を検出する電流検出回路２２を設けているので、電力伝送の停止により第１又は第２の交流電圧が振動していない場合と、整流回路２１の短絡により第１又は第２の交流電圧が振動していない場合とを区別して、負荷２の切り離し及び送電停止の制御を行うことができる。さらに、整流回路２１の出力端と負荷２との接続状態を切り替える切替回路２３を設け、この切替回路２３により、短絡検出回路２４が整流回路２１の短絡を検出し、かつ、電流検出回路２２が整流回路２１の出力電流を検出した場合に整流回路２１の出力端と負荷２とを切り離すので、２次故障を防止することが可能になる。
なお、短絡検出回路２４の具体的な内部構成には、各種の変形例が考えられる。そこで以下では、短絡検出回路２４の内部構成の各種変形例について、第１〜第４の変形例を挙げて説明する。
図４は、図１に示した短絡検出回路２４の内部構成の第１の変形例を示す図である。本変形例による短絡検出回路２４は、一方側入力ラインＬａとコンデンサ５０の間に抵抗素子５８を有し、抵抗素子５８のコンデンサ５０側の端部と低圧側出力ラインＬｃとの間に抵抗素子５９を有し、他方側入力ラインＬｂとコンデンサ６０の間に抵抗素子６８を有し、抵抗素子６８のコンデンサ６０側の端部と低圧側出力ラインＬｃとの間に抵抗素子６９を有する点で、上記実施の形態による短絡検出回路２４と相違する。抵抗素子５８，５９は、一方側入力ラインＬａとコンデンサ５０の間に配設される抵抗分圧回路（第１の抵抗分圧回路）を構成し、抵抗素子６８，６９は、他方側入力ラインＬｂとコンデンサ６０の間に配設される抵抗分圧回路（第２の抵抗分圧回路）を構成する。
本変形例に関わる各電圧の時間変化は、電圧が小さくなる点を除けば、図３に示した時間変化と同様である。したがって、本変形例によっても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、本変形例によれば、上記実施の形態に比べてコンデンサ５０，６０に入力される電圧が小さくなるので、コンデンサ５０，６０の許容電圧を低くすることができる。したがって、コンデンサ５０，６０を小サイズ化することが可能になる。
図５は、図１に示した短絡検出回路２４の内部構成の第２の変形例を示す図である。本変形例による短絡検出回路２４は、コンデンサ５１，６１及びダイオード５３，６３を有しない点で、上記実施の形態による短絡検出回路２４と相違する。本実施の形態においては、コンデンサ５０及び抵抗素子５２により第１の微分回路が構成され、コンデンサ６０及び抵抗素子６２により第２の微分回路が構成される。
図６は、本変形例に関わる各電圧の時間変化を示す図である。なお、同図に示す電圧２ａは、コンデンサ５０の他端（ノード２ａ）と低圧側出力ラインＬｃの間の電圧であり、電圧２ｂは、コンデンサ６０の他端（ノード２ｂ）と低圧側出力ラインＬｃの間の電圧であり、電圧２ｃは、ダイオード５４のカソード（ノード２ｃ）と低圧側出力ラインＬｃの間の電圧であり、電圧２ｄは、ダイオード６４のカソード（ノード２ｄ）と低圧側出力ラインＬｃの間の電圧である。また、電圧２ｅ，２ｆはそれぞれ、オペアンプ５７，６７の出力電圧であり、電圧２ｒは、直流電源７０の出力電圧である。
図６に示すように、電圧２ａ及び電圧２ｂは、整流回路２１のダイオードＤ１〜Ｄ４に短絡故障が発生していない場合（正常時）、互いに逆の位相で電圧Ｖ４Ｌ（＜０）と電圧Ｖ４Ｈ（＞０）の間を振動する信号となる。ダイオードＤ１〜Ｄ４のいずれかに短絡故障が発生している場合の電圧２ａ，２ｂの変化は、電圧１ａ，１ｂと同様となる。また、その他の電圧２ｃ〜２ｆはそれぞれ、電圧１ｃ〜１ｆと同様の変化を示す。なお、電圧２ｒは、電圧１ｒと同様、電圧２ｃ，２ｄの最小電圧０と最大電圧Ｖ３の間に位置する電圧Ｖｒ１に設定される。
表３は、本変形例における整流回路２１の状態と、電圧２ｃ〜２ｆ，Ｌｄのレベルとの関係をまとめたものである。この表３に示すように、本変形例においても、電圧Ｌｄは、整流回路２１が正常であればローレベルとなり、整流回路２１に短絡故障が発生していればハイレベルとなる。したがって、ＭＣＵ２５は、本変形例においても、電圧Ｌｄのレベルを参照することによって短絡検出回路２４による整流回路２１の短絡の検出結果を取得することができ、取得した短絡の検出結果と、電流検出回路２２による整流回路２１の出力電流の検出結果とに基づき、上述した表２に従って、切替回路２３の制御及び停止指示信号Ｓの生成を行うことができる。
Figure 0006638704
図７は、図１に示した短絡検出回路２４の内部構成の第３の変形例を示す図である。本変形例による短絡検出回路２４は、コンデンサ５１，６１，５５、抵抗素子５２，５６、ダイオード５３，５４、オペアンプ５７、論理和回路７１を有しない点、コンデンサ５０の他端がダイオード６４のアノードに接続されている点、及び、オペアンプ６７の出力端子が、短絡検出回路２４の出力ラインＬｄを介して、図１に示したＭＣＵ２５に直接接続されている点で、上記実施の形態による短絡検出回路２４と相違する。
図８は、本変形例に関わる各電圧の時間変化を示す図である。なお、同図に示す電圧３ａは、ダイオード６４のアノード（ノード３ａ）と低圧側出力ラインＬｃの間の電圧であり、電圧３ｃは、ダイオード５４のカソード（ノード３ｃ）と低圧側出力ラインＬｃの間の電圧である。また、電圧３ｒは、直流電源７０の出力電圧である。
ダイオードＤ１〜Ｄ４に短絡故障が発生していない場合（正常時）の電圧３ａは、理想的には０となる。ただし、図８に示すように、実際には後述する電圧Ｖ５を超えるレベルのノイズが現れ、その結果として、正常時の電圧３ｃの値は相対的に大きな電圧Ｖ６Ｈ（＞Ｖ６Ｌ）となる。一方、ダイオードＤ１〜Ｄ４のいずれかに短絡故障が発生している場合には、電圧３ａは０と電圧Ｖ５の間を振動する信号となり、その結果として、電圧３ｃの値は相対的に小さな電圧Ｖ６Ｌ（＞０）となる。
電圧３ｒは、電圧Ｖ６Ｌと電圧Ｖ６Ｈの間に位置する電圧Ｖｒ３に設定される。これにより、オペアンプ６７の出力電圧である電圧Ｌｄは、電圧３ｃが電圧Ｖｒ３より低い場合（すなわち、ダイオードＤ１〜Ｄ４のいずれかに短絡故障が発生している場合）にハイレベルとなり、それ以外の場合にローレベルとなる。
表４は、本変形例における整流回路２１の状態と、電圧３ｃ，Ｌｄのレベルとの関係をまとめたものである。この表４にも示すように、本変形例においても、電圧Ｌｄは、整流回路２１が正常であればローレベルとなり、整流回路２１に短絡故障が発生していればハイレベルとなる。したがって、ＭＣＵ２５は、本変形例においても、電圧Ｌｄのレベルを参照することによって短絡検出回路２４による整流回路２１の短絡の検出結果を取得することができ、取得した短絡の検出結果と、電流検出回路２２による整流回路２１の出力電流の検出結果とに基づき、上述した表２に従って、切替回路２３の制御及び停止指示信号Ｓの生成を行うことができる。
Figure 0006638704
図９は、図１に示した短絡検出回路２４の内部構成の第４の変形例を示す図である。本変形例による短絡検出回路２４は、コンデンサ５１，６１，５５、抵抗素子５２，５６、ダイオード５３，５４，６３を有しない点、コンデンサ５０，６０をそれぞれ抵抗素子８０，８１に置換している点、直流電源７３をさらに有している点、ダイオード６４を抵抗素子８２に置換している点、抵抗素子８０の他端（抵抗素子６２側の端部）が抵抗素子８２の一端（抵抗素子６２側の端部）に接続されている点、オペアンプ５７の非反転入力端子とオペアンプ６７の反転入力端子とが抵抗素子８２の他端（抵抗素子６６側の端部）に共通に接続されている点、直流電源７０の高圧側端子がオペアンプ６７の非反転入力端子と直流電源７３の低圧側端子とに共通に接続されている点、及び、直流電源７３の高圧側端子がオペアンプ５７の反転入力端子に接続されている点で、上記実施の形態による短絡検出回路２４と相違する。
本変形例において、抵抗素子８０，８１，６２（第１〜第３の抵抗素子）は、これらの中点電位を出力する抵抗分圧回路を構成する。また、抵抗素子８２及びコンデンサ６５はこの抵抗分圧回路に接続されるフィルタ回路を構成し、オペアンプ５７，６７は、フィルタ回路の出力電圧と基準電圧とを比較する比較回路を構成する。
図１０は、本変形例に関わる各電圧の時間変化を示す図である。なお、同図に示す電圧４ａは、抵抗素子８２の一端（ノード４ａ）と低圧側出力ラインＬｃの間の電圧であり、電圧４ｃは、抵抗素子８２の他端（ノード４ｃ）と低圧側出力ラインＬｃの間の電圧であり、電圧４ｓは、オペアンプ６７の反転入力端子の入力電圧（すなわち、直流電源７０の出力電圧）であり、電圧４ｒは、オペアンプ５７の非反転入力端子の入力電圧（すなわち、直流電源７０の出力電圧と直流電源７３の出力電圧との合計電圧）である。また、電圧４ｅ，４ｆはそれぞれ、オペアンプ５７，６７の出力電圧である。
図１０に示すように、整流回路２１のダイオードＤ１〜Ｄ４に短絡故障が発生していない場合（正常時）の電圧４ａは、相対的に小さな電圧Ｖ７Ｌ（＞０）となる。一方、整流回路２１のダイオードＤ２又はダイオードＤ３に短絡故障が発生している場合の電圧４ａは、相対的に大きな電圧Ｖ７Ｈ（＞Ｖ７Ｌ）と、電圧Ｖ７Ｌとの間を振動する信号となる。また、整流回路２１のダイオードＤ１又はダイオードＤ４に短絡故障が発生している場合の電圧４ａは、０と電圧Ｖ７Ｌとの間を振動する信号となる。
電圧４ａが以上のような変化を示す結果として、電圧４ｃは、整流回路２１のダイオードＤ１〜Ｄ４に短絡故障が発生していない場合（正常時）には相対的に中程度の電圧Ｖ８Ｍ（＞Ｖ８Ｌ）となり、整流回路２１のダイオードＤ２又はダイオードＤ３に短絡故障が発生している場合には相対的に大きな電圧Ｖ８Ｈ（＞Ｖ８Ｍ）となり、整流回路２１のダイオードＤ１又はダイオードＤ４に短絡故障が発生している場合には相対的に小さな電圧Ｖ８Ｌ（＞０）となる。
電圧４ｓは、電圧Ｖ８Ｌと電圧Ｖ８Ｍの間に位置する電圧Ｖｒ４Ｌに設定される。また、電圧４ｒは、電圧Ｖ８Ｍと電圧Ｖ８Ｈの間に位置する電圧Ｖｒ４Ｈに設定される。これにより、オペアンプ５７の出力電圧である電圧４ｅは、電圧４ｃが電圧Ｖｒ４Ｈより大きい場合（すなわち、ダイオードＤ２又はダイオードＤ３に短絡故障が発生している場合）にハイレベルとなり、それ以外の場合にローレベルとなる。また、オペアンプ６７の出力電圧である電圧４ｆは、電圧４ｃが電圧Ｖｒ４Ｌより小さい場合（すなわち、ダイオードＤ１又はダイオードＤ４に短絡故障が発生している場合）にハイレベルとなり、それ以外の場合にローレベルとなる。
表５は、本変形例における整流回路２１の状態と、電圧４ｃ，４ｅ，４ｆ，Ｌｄのレベルとの関係をまとめたものである。この表５にも示すように、本変形例においても、電圧Ｌｄは、整流回路２１が正常であればローレベルとなり、整流回路２１に短絡故障が発生していればハイレベルとなる。したがって、ＭＣＵ２５は、本変形例においても、電圧Ｌｄのレベルを参照することによって短絡検出回路２４による整流回路２１の短絡の検出結果を取得することができ、取得した短絡の検出結果と、電流検出回路２２による整流回路２１の出力電流の検出結果とに基づき、上述した表２に従って、切替回路２３の制御及び停止指示信号Ｓの生成を行うことができる。
Figure 0006638704
以上説明したように、短絡検出回路２４の具体的な内部構成には各種の変形例が考えられ、いずれの変形例においても、電力伝送中に、ブリッジ接続された複数のダイオードＤ１〜Ｄ４のいずれかに短絡故障が生じたことを検出可能となる。
図１１は、本発明の第２の実施の形態によるワイヤレス電力伝送システム１の構成と、このワイヤレス電力伝送システム１に接続される負荷２とを示す図である。本実施の形態によるワイヤレス電力伝送システム１は、短絡検出回路２４に供給する安定電位を、低圧側出力ラインＬｃではなく、受電コイルＬ２の近傍に設けられる金属部材ＭＧから取得する点で、第１の実施の形態によるワイヤレス電力伝送システム１と相違する。その他の点では第１の実施の形態によるワイヤレス電力伝送システム１と同様であるので、第１の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付し、以下では相違点に着目して説明する。
金属部材ＭＧは、磁束遮蔽のために設けられているものであり、例えば金属シールド板である。図１１に示すように、金属部材ＭＧは接地されており、したがって短絡検出回路２４には、安定電位として接地電位が供給される。
本実施の形態によっても、電力伝送中に整流回路２１の短絡故障を検出することが可能になる点は、第１の実施の形態と同様である。また、本実施の形態によれば、安定電位として金属部材ＭＧに供給される接地電位を利用しているので、第１の実施の形態と同様、専用の安定電位を外部から供給する必要がなく、したがって、回路を簡素化することが可能になる。
図１２は、本発明の第３の実施の形態によるワイヤレス電力伝送システム１の構成と、このワイヤレス電力伝送システム１に接続される負荷２とを示す図である。本実施の形態によるワイヤレス電力伝送システム１は、送信器２６及び受信器１４に代え、ワイヤレス受電装置２０内に報知器２７を設ける点で、第１の実施の形態によるワイヤレス電力伝送システム１と相違する。その他の点では第１の実施の形態によるワイヤレス電力伝送システム１と同様であるので、第１の実施の形態と同一の構成には同一の符号を付し、以下では相違点に着目して説明する。
報知器２７は、短絡検出回路２４が整流回路２１の短絡を検出したことに応じて、ユーザ又は外部機器に対する通知を実行する機器である。ユーザに対する通知を実行するための具体的な装置としては、例えば、短絡の検出を警報音によりユーザに通知するベル、短絡の検出を光によりユーザに通知するランプなどが挙げられる。また、報知器２７による通知の対象となる外部機器としては、例えば、車両内の各種システム（上述した負荷２の充電器を含む）などが挙げられる。
本実施の形態によっても、電力伝送中に整流回路２１の短絡故障を検出することが可能になる点は、第１の実施の形態と同様である。また、本実施の形態によれば、整流回路２１の短絡をユーザ又は外部機器に報知しているので、修理を促すことが可能になる。
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。
例えば、上記各実施の形態では、ワイヤレス受電装置２０内の整流回路２１の短絡故障を検出するために本発明を使用したが、本発明は、それぞれ整流機能を有する複数の半導体素子がブリッジ接続され、入力された交流電力を整流する整流回路の短絡を検出する短絡監視装置に広く適用可能である。この場合、整流回路の一方側入力ラインと安定電位との間の電圧である第１の交流電圧、及び、整流回路の他方側入力ラインと安定電位との間の電圧である第２の交流電圧に基づいて、整流回路の短絡を検出するように、短絡監視装置を構成すればよい。
また、上記実施の形態では、ワイヤレス電力伝送システム１が電力伝送中であるか否かをＭＣＵ２５に知らせるために電流検出回路２２を用いたが、ＭＣＵ２５が予めシステムの動作状態を示す情報を保持している場合には、ＭＣＵ２５は、その情報に基づいてワイヤレス電力伝送システム１が電力伝送中であるか否かを判定することとしてもよい。
また、上記実施の形態では切替回路２３を利用したが、切替回路２３を設けることなく、整流回路２１の短絡を検出した場合に停止指示信号Ｓを活性状態として送電停止の制御を行うようにシステムを構成してもよく、あるいは、報知器２７によりユーザ又は外部機器に報知するようにシステムを構成してもよい。
１ ワイヤレス電力伝送システム
２ 負荷
１０ ワイヤレス送電装置
１１ 直流電源
１２ 駆動回路
１３ 制御回路
１４ 受信器
２０ ワイヤレス受電装置
２１ 整流回路
２２ 電流検出回路
２３ 切替回路
２４ 短絡検出回路
２５ ＭＣＵ
２６ 送信器
２７ 報知器
５０，５１，５５，６０，６１，６５ コンデンサ
５２，５６〜５９，６２，６６〜６９，８０〜８２ 抵抗素子
５３，５４，６３，６４ ダイオード
５７，６７ オペアンプ
７０，７３ 直流電源
７１ 論理和回路
Ｃ１ 送電側コンデンサ
Ｃ２，Ｃ３ 受電側コンデンサ
Ｃ４〜Ｃ６ バイパスコンデンサ
Ｄ１〜Ｄ４ ダイオード
Ｌ１ 送電コイル
Ｌ２ 受電コイル
Ｌａ 整流回路２１の一方側入力ライン
Ｌｂ 整流回路２１の他方側入力ライン
Ｌｃ 整流回路２１の低圧側出力ライン
Ｌｄ 短絡検出回路２４の出力ライン
ＭＧ 金属部材
Ｓ 停止指示信号

Claims (12)

  1. ワイヤレス送電装置が送電した電力をワイヤレスにて受電するワイヤレス受電装置であって、
    磁界を介して交流電力を取り込む受電コイルと、
    前記受電コイルとともに共振回路を構成する受電側コンデンサと、
    それぞれ整流機能を有する複数の半導体素子がブリッジ接続され、前記受電コイルが取り込んだ交流電力を整流する整流回路と、
    前記整流回路の一方側入力ラインと安定電位との間の電圧である第１の交流電圧、及び、前記整流回路の他方側入力ラインと安定電位との間の電圧である第２の交流電圧に基づいて前記整流回路の短絡を検出する短絡検出回路と、
    を備え、
    前記短絡検出回路は、
    前記一方側入力ラインに接続される第１の抵抗素子、前記他方側入力ラインに接続される第２の抵抗素子、及び前記安定電位に接続される第３の抵抗素子を有し、前記第１乃至第３の抵抗素子の中点電位を出力する抵抗分圧回路と、
    前記抵抗分圧回路に接続されるフィルタ回路と、
    前記フィルタ回路の出力電圧と基準電圧とを比較する比較回路と、
    前記比較回路の比較結果に基づいて、前記整流回路の短絡を検出する検出回路と、を有するワイヤレス受電装置。
  2. ワイヤレス送電装置が送電した電力をワイヤレスにて受電するワイヤレス受電装置であって、
    磁界を介して交流電力を取り込む受電コイルと、
    前記受電コイルとともに共振回路を構成する受電側コンデンサと、
    それぞれ整流機能を有する複数の半導体素子がブリッジ接続され、前記受電コイルが取り込んだ交流電力を整流する整流回路と、
    前記整流回路の一方側入力ラインと安定電位との間の電圧である第１の交流電圧、及び、前記整流回路の他方側入力ラインと安定電位との間の電圧である第２の交流電圧に基づいて前記整流回路の短絡を検出する短絡検出回路と、
    を備え、
    前記短絡検出回路は、
    前記一方側入力ラインに接続される第１のコンデンサと、
    前記他方側入力ラインに接続される第２のコンデンサと、
    前記第１のコンデンサとともに前記第１の交流電圧又は前記第１の交流電圧を分圧した電圧を容量分圧する第１の容量分圧回路を構成する第３のコンデンサと、
    前記第１の容量分圧回路の出力電圧を整流する第１の整流平滑回路と、
    前記第１の整流平滑回路の出力電圧と基準電圧とを比較する第１の比較回路と、
    前記第２のコンデンサとともに前記第２の交流電圧又は前記第２の交流電圧を分圧した電圧を容量分圧する第２の容量分圧回路を構成する第４のコンデンサと、
    前記第２の容量分圧回路の出力電圧を整流する第２の整流平滑回路と、
    前記第２の整流平滑回路の出力電圧と基準電圧とを比較する第２の比較回路と、
    前記第１の比較回路の比較結果及び前記第２の比較回路の比較結果に基づいて、前記整流回路の短絡を検出する検出回路と、を有するワイヤレス受電装置。
  3. 前記整流回路の出力電流を検出する電流検出回路、
    をさらに備える請求項１又は２に記載のワイヤレス受電装置。
  4. 前記整流回路の出力端と負荷との接続状態を切り替える切替回路、をさらに備え、
    前記切替回路は、前記検出回路が前記整流回路の短絡を検出し、かつ、前記電流検出回路が前記整流回路の出力電流を検出した場合に、前記整流回路の出力端と前記負荷とを切り離す、
    請求項３に記載のワイヤレス受電装置。
  5. ワイヤレス送電装置が送電した電力をワイヤレスにて受電するワイヤレス受電装置であって、
    磁界を介して交流電力を取り込む受電コイルと、
    前記受電コイルとともに共振回路を構成する受電側コンデンサと、
    それぞれ整流機能を有する複数の半導体素子がブリッジ接続され、前記受電コイルが取り込んだ交流電力を整流する整流回路と、
    前記整流回路の一方側入力ラインと安定電位との間の電圧である第１の交流電圧、及び、前記整流回路の他方側入力ラインと安定電位との間の電圧である第２の交流電圧に基づいて前記整流回路の短絡を検出する短絡検出回路と、
    前記整流回路の出力電流を検出する電流検出回路と、
    前記整流回路の出力端と負荷との接続状態を切り替える切替回路と、
    を備え、
    前記切替回路は、前記短絡検出回路が前記整流回路の短絡を検出し、かつ、前記電流検出回路が前記整流回路の出力電流を検出した場合に、前記整流回路の出力端と前記負荷とを切り離すワイヤレス受電装置。
  6. 前記短絡検出回路は、
    前記一方側入力ラインに接続される第１のコンデンサと、
    前記他方側入力ラインに接続される第２のコンデンサと、を有する
    請求項５に記載のワイヤレス受電装置。
  7. 前記短絡検出回路は、
    前記一方側入力ラインと前記第１のコンデンサの間に配設される第１の抵抗分圧回路と、
    前記他方側入力ラインと前記第２のコンデンサの間に配設される第２の抵抗分圧回路と、を有する
    請求項２又は６に記載のワイヤレス受電装置。
  8. 前記安定電位は前記整流回路の低圧側出力ラインと同電位である、
    請求項１乃至７のいずれか一項に記載のワイヤレス受電装置。
  9. 前記受電コイルの近傍に接地された状態で配置される金属部材をさらに備え、
    前記安定電位は前記金属部材と同電位である、
    請求項１乃至７のいずれか一項に記載のワイヤレス受電装置。
  10. 送電側に情報を送信する送信器、をさらに備え、
    前記送信器は、前記短絡検出回路が前記整流回路の短絡を検出した場合に、送電停止を示す信号を送信する、
    請求項１乃至９のいずれか一項に記載のワイヤレス受電装置。
  11. 前記短絡検出回路が前記整流回路の短絡を検出したことをユーザ又は外部機器に報知する報知器、
    をさらに備える請求項１乃至９のいずれか一項に記載のワイヤレス受電装置。
  12. ワイヤレス送電装置及びワイヤレス受電装置を備え、
    前記ワイヤレス受電装置は、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のワイヤレス受電装置である、
    ワイヤレス電力伝送システム。
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