JP6809420B2 - 送電装置、受電装置および非接触電力伝送システム - Google Patents

Description

本開示は、送電装置と受電装置とを用いた非接触電力伝送システムに関し、特に、送電装置から受電装置への送電中の異常判定に関する。

従来から車両側に設けられた受電装置と、車両の外部の電源に接続された送電装置とを含み、送電装置から受電装置に対して非接触で電力を送電する非接触電力伝送システムを用いて車両等に搭載された電池を充電する技術が公知である（特許文献１〜５参照）。

また、たとえば、特開２０１７−０４６５２１号公報（特許文献６）には、非接触による送電中において非接触電力伝送システムに異常が発生した場合に、送電を停止させる技術が開示される。

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 特開２０１７−０４６５２１号公報

しかしながら、非接触電力伝送システムに異常が発生する場合には、たとえば、送電装置における送電に用いられるコイルおよび受電装置における受電に用いられるコイルのうちのいずれかに短絡が発生していることが考えられるが、修理を速やかに完了するためには送電装置と受電装置とのうちのいずれが修理対象であるか（いずれのコイルにおいて短絡が生じているか）を切り分けることが望ましい。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、非接触による送電中において異常が発生した場合に送電装置および受電装置のいずれに異常が発生したかを判定する送電装置、受電装置および非接触電力伝送システムを提供することである。

本開示のある局面に係る送電装置は、受電コイルを含む受電装置に非接触で送電する送電装置である。送電装置は、送電コイルとキャパシタとを直列に接続した送電回路と、送電装置の送電動作中に受電装置において受電できていない場合に送電装置と受電装置とのうちのいずれが異常であるかを判定する異常判定装置とを備える。異常判定装置は、送電動作中に受電装置において受電できていない場合に、送電回路における電圧と電流とから送電回路におけるインピーダンスを算出する。異常判定装置は、算出されたインピーダンスがしきい値よりも大きいときに送電コイルに短絡が発生していると判定する。異常判定装置は、インピーダンスがしきい値よりも小さいときに受電コイルに短絡が発生していると判定する。

このようにすると、送電コイルに短絡が生じている場合には、送電回路は、キャパシタを含み送電コイルを含まない回路構成となるため、インピーダンスは、送電コイルに短絡が生じていない場合よりも増加することになる。そのため、インピーダンスがしきい値よりも大きいときに送電コイルに短絡が発生していると判定することができる。また、このインピーダンスがしきい値よりも小さいときには送電コイルに短絡が生じていない可能性が高く、受電コイルに短絡が発生していると判定することができる。

ある実施の形態においては、異常判定装置は、送電回路に電流が流れており、かつ、受電装置に電流が流れていない場合に送電動作中に受電装置において受電できていないと判定する。

このようにすると、送電動作中に受電装置において受電できていないことを判定することができる。

ある実施の形態においては、しきい値は、送電コイルにおいて短絡が発生していない場合の送電回路のインピーダンスに予め定められた値が加算されて設定される。

このようにすると、送電コイルに短絡が発生しているか、受電コイルに短絡が発生しているかを判定するためのしきい値を適切に設定することができる。

本開示の他の局面に係る受電装置は、送電コイルとキャパシタとを直列に接続した送電回路を含む送電装置から非接触で受電する受電装置である。受電装置は、受電コイルと、送電装置の送電動作中に受電装置において受電できていない場合に送電装置と受電装置とのうちのいずれが異常であるかを判定する異常判定装置とを備える。異常判定装置は、送電動作中に受電装置において受電できていない場合に、送電回路における電圧と電流とから送電回路におけるインピーダンスを算出する。異常判定装置は、算出されたインピーダンスがしきい値よりも大きいときに送電コイルに短絡が発生していると判定する。異常判定装置は、インピーダンスがしきい値よりも小さいときに受電コイルに短絡が発生していると判定する。

本開示のさらに他の局面に係る非接触電力伝送システムは、送電コイルとキャパシタとを直列に接続した送電回路を含み、非接触で送電する送電装置と、受電コイルを含み、送電装置から非接触で受電する受電装置と、送電装置の送電動作中に受電装置において受電できていない場合に送電装置と受電装置とのうちのいずれが異常であるかを判定する異常判定装置とを備える。異常判定装置は、送電動作中に受電装置において受電できていない場合に、送電回路における電圧と電流とから送電回路におけるインピーダンスを算出する。異常判定装置は、算出されたインピーダンスがしきい値よりも大きいときに送電コイルに短絡が発生していると判定する。異常判定装置は、インピーダンスがしきい値よりも小さいときに受電コイルに短絡が発生していると判定する。

本開示によると、非接触による送電中において異常が発生した場合に送電装置および受電装置のいずれに異常が発生したかを判定する送電装置、受電装置および非接触電力伝送システムを提供することができる。

非接触電力伝送システムの全体構成を示す図である。 送電コイルが短絡する故障モードを説明するための図である。 受電コイルが短絡する故障モードを説明するための図である。 短絡しているコイルを判定する異常判定処理を示すフローチャートである。 送電コイルの正常時と短絡時とにおける送電回路の構成とインピーダンスの算出式とを示す図である。 Ｒ０の設定について説明するための図である。 電源ＥＣＵの動作を説明するための図である。

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。

＜非接触電力伝送システムの構成＞
図１は、非接触電力伝送システムの全体構成を示す図である。図１を参照して、この非接触電力伝送システム１は、送電装置１０と、受電装置２０とを備える。

送電装置１０は、交流電源１００（たとえば、系統電源）から受ける交流電力を受電装置２０に送信する。送電装置１０は、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、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とを含む。

ＰＦＣ回路２１０は、交流電源１００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、ＰＦＣ回路２１０から受ける直流電力を、所定の伝送周波数を有する送電電力（交流）に変換する。インバータ２２０によって生成された送電電力は、フィルタ回路２３０を通じて送電部２４０へ供給される。

具体的には、インバータ２２０は、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子で構成されるスイッチング素子と、ＩＧＢＴ素子に逆並列に接続されたダイオードとからなる回路を複数含む単相フルブリッジ回路によって構成される。

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、コイルとキャパシタとをそれぞれ１つずつ含むＬＣフィルタによって構成される。なお、フィルタ回路２３０は、このような構成には限定されない。フィルタ回路２３０は、コイルとキャパシタとをそれぞれ複数含むＬＣフィルタによって構成されてもよいし、コイルとキャパシタとの何れか一方のみによって構成されてもよい。

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、受電部３１０へ非接触で送電するための共振回路を含む。共振回路は、送電コイル２４２とキャパシタ２４４とを含んで構成される。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。送電装置１０の共振回路が「送電回路」に対応する。

電圧センサ２７０は、フィルタ回路２３０と送電部２４０とを接続する電力線間の電圧Ｖ１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、送電部２４０に流れる電流Ｉ１を検出し、その検出値を電源ＥＣＵ２５０へ出力する。なお、電流センサ２７２は、たとえば、インバータ２２０と送電部２４０との間に設けられるようにしてもよい。なお、電圧センサ２７０および電流センサ２７２によって送電部２４０に流れる電流と送電部２４０の電圧が検出され得る。

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、送電装置１０から受電装置２０への電力伝送の実行時に、インバータ２２０が送電電力（交流電力）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。

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る。通信部２６０は、たとえば、受電装置２０の受電部３１０に流れる電流Ｉ２などの受電装置２０の受電状態を示す情報や非接触での送電動作を開始するための指令（送電開始指令）を通信部３７０から受信する。

一方、受電装置２０は、たとえば、送電装置１０から非接触で送電された電力を用いて走行可能な車両等に搭載され得る。受電装置２０は、受電部３１０と、フィルタ回路３２０と、整流部３３０と、リレー回路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、電流センサ３８２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（交流電力）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。共振回路は、受電コイル３１２とキャパシタ３１４とによって構成される。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。

なお、共振回路は、必ずしもこのような構成に限定されない。たとえば、受電コイル３１２の容量成分のみで所望の共振状態が形成される場合には、キャパシタを設けなくてもよい。受電部３１０は、受電した電力をフィルタ回路３２０を通じて整流部３３０へ出力する。

フィルタ回路３２０は、受電部３１０と整流部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、コイルとキャパシタとをそれぞれ１つずつ含むＬＣフィルタによって構成される。なお、フィルタ回路３２０は、このような構成には限定されない。フィルタ回路３２０は、コイルとキャパシタとをそれぞれ複数含むＬＣフィルタによって構成されてもよいし、コイルとキャパシタとの何れか一方のみによって構成されてもよい。

整流部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。

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、整流部３３０から出力される電力を蓄える。蓄電装置３５０は、車両の走行時等に図示しない負荷駆動装置等への電力供給に用いられる。

リレー回路３４０は、整流部３３０と蓄電装置３５０との間に設けられ、送電装置１０による蓄電装置３５０の充電時に閉成される。なお、特に図示しないが、整流部３３０と蓄電装置３５０との間（たとえば、整流部３３０とリレー回路３４０との間）に、整流部３３０の出力電圧を調整するＤＣ／ＤＣコンバータを設けてもよい。

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。

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る。たとえば、通信部３７０は、受電装置２０の受電部３１０に流れる電流Ｉ２などの受電装置２０の受電状態を示す情報や送電開始指令などを通信部２６０に送信する。充電ＥＣＵ３６０は、たとえば、送電装置１０と車両（受電装置２０）との相対位置が送電可能な位置関係である場合に送電開始指令を通信部３７０を経由して送電装置１０（通信部２６０）に送信する。

この非接触電力伝送システム１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（交流電力）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の送電コイル２４２と受電部３１０の受電コイル３１２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および整流部３３０を通じて蓄電装置３５０へ供給される。

このような送電装置１０から受電装置２０に非接触で送電する非接触電力伝送システム１において、送電動作中（すなわち、インバータ２２０の動作中）において受電装置２０において受電できないなどの異常が発生した場合には、速やかに送電を停止させることがシステム保護の観点から望ましい。送電中において受電装置２０において受電できないなどの異常は、たとえば、送電装置１０の送電コイル２４２や受電装置２０の受電コイル３１２の短絡によって発生する場合がある。

たとえば、図２は、送電コイル２４２が短絡する故障モードを説明するための図である。図２に示すように、送電コイル２４２が短絡する場合には、送電装置１０において送電動作が行なわれても送電装置１０から受電装置２０に送電できないため、電流Ｉ１および電圧Ｖ１がいずれもゼロよりも大きい状態であっても、電流Ｉ２がゼロになる。

一方、図３は、受電コイル３１２が短絡する故障モードを説明するための図である。図３に示すように、受電コイル３１２が短絡する場合には、送電装置１０において送電動作が行なわれて送電装置１０から受電装置２０に送電できても、受電装置２０において受電できないため、電流Ｉ１および電圧Ｖ１がいずれもゼロよりも大きい状態であっても、電流Ｉ２がゼロになる。

このように送電コイル２４２が短絡する場合も、受電コイル３１２が短絡する場合も送電装置１０の送電動作中に受電装置２０において受電できていない場合には、電流Ｉ１，Ｉ２および電圧Ｖ１は、いずれも同様の変化を示すため、これらの変化を検出しても、送電コイル２４２に短絡が発生しているか、受電コイル３１２に短絡が発生しているかを明確に切り分けることができない場合がある。

しかしながら、修理を速やかに完了するためには送電装置１０および受電装置２０とのうちのいずれかが修理対象であるか（いずれのコイルにおいて短絡が生じているか）を切り分けることが望ましい。

そこで、本実施の形態において、電源ＥＣＵ２５０は、送電動作中に受電装置２０において受電できていない場合に、送電部２４０の送電回路における電圧Ｖ１と電流Ｉ１とから送電回路におけるインピーダンスＺ（＝Ｖ１／Ｉ１）を算出するものとする。さらに、電源ＥＣＵ２５０は、算出されたインピーダンスＺがしきい値Ｒ０よりも大きいときに送電コイル２４２に短絡が発生していると判定するものとする。一方、電源ＥＣＵ２５０は、インピーダンスＺがしきい値Ｒ０よりも小さいときに受電コイル３１２に短絡が発生していると判定するものとする。

このようにすると、送電コイル２４２に短絡が生じている場合には、送電部２４０の送電回路は、キャパシタ２４４を含み送電コイル２４２を含まない回路構成となるため、インピーダンスＺは、送電コイル２４２に短絡が生じていない場合よりも増加することになる。そのため、インピーダンスＺがしきい値Ｒ０よりも大きいときに送電コイル２４２に短絡が発生していると判定することができる。また、このインピーダンスＺがしきい値Ｒ０よりも小さいときには送電コイル２４２に短絡が生じていない可能性が高く、受電コイル３１２に短絡が発生していると判定することができる。

以下、図４を用いて電源ＥＣＵ２５０で実行される制御処理について説明する。図４は、電源ＥＣＵ２５０において実行される制御処理を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、所定の制御周期毎にメインルーチン（図示せず）から呼び出されて実行される。これらのフローチャートに含まれる各ステップは、基本的には、電源ＥＣＵ２５０によるソフトウェア処理によって実現されるが、その一部または全部が電源ＥＣＵ２５０内に作製されたハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。

ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と記載する）１００にて、電源ＥＣＵ２５０は、非接触充電中であるか否かを判定する。電源ＥＣＵ２５０は、たとえば、非接触充電中であることを示すフラグがオン状態である場合に非接触充電中であると判定する。電源ＥＣＵ５００は、たとえば、通信部２６０に受電装置２０から送電開始指令を受信した場合に非接触充電中であることを示すフラグをオン状態にしてもよい。非接触充電中であると判定される場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。

Ｓ１０２にて、電源ＥＣＵ２５０は、送電動作中における電圧Ｖ１および電流Ｉ１を取得する。電源ＥＣＵ２５０は、電圧センサ２７０および電流センサ２７２の検出結果から電圧Ｖ１および電流Ｉ１を取得する。

Ｓ１０４にて、電源ＥＣＵ２５０は、送電動作中であって、かつ、受電できていない状態であるか否かを判定する。電源ＥＣＵ２５０は、たとえば、電圧Ｖ１および電流Ｉ１がいずれもゼロよりも大きい場合に、送電装置１０において送電動作中であると判定する。さらに、電源ＥＣＵ２５０は、受電装置２０から通信部２６０を経由して受信する電流Ｉ２がゼロである場合に、受電装置２０において受電できていない状態であると判定する。送電動作中であって、かつ、受電できていない状態であると判定される場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６に移される。

Ｓ１０６にて、電源ＥＣＵ２５０は、電圧Ｖ１を電流Ｉ１で除算した値Ｖ１／Ｉ１（＝インピーダンスＺ）がしきい値Ｒ０よりも大きいか否かを判定する。

しきい値Ｒ０は、送電動作中であるにも関わらず、受電できていないという異常が送電コイル２４２の短絡に起因するものであるか、受電コイル３１２の短絡に起因するものであるかを判定するための値である。しきい値Ｒ０は、たとえば、送電コイル２４２に短絡が発生していない正常時のインピーダンスＺを予め実験等によって求めておき、算出されたインピーダンスＺに予め定められた値を加算することによって設定される。

図５は、送電コイル２４２の正常時と異常時とにおける送電回路の構成とインピーダンスＺの算出式とを示す図である。

送電コイル２４２の正常時においては、送電装置１０の送電回路は、送電コイル２４２とキャパシタ２４４とを含む回路構成になるため、図５に示すようなＬＣ回路に対応したインピーダンスの算出式によって第１インピーダンスＺ１を算出することができる。

一方、送電コイル２４２の短絡発生時においては、送電装置１０の送電回路は、キャパシタ２４４のみを含む回路構成と等価になるため、キャパシタ２４４のみを含む回路構成に対応したインピーダンスの算出式によって第２インピーダンスＺ２を算出することができる。

すなわち、正常であった送電コイル２４２に短絡が発生する場合には、インピーダンスＺは、第１インピーダンスＺ１から第２インピーダンスＺ２に変化することになるため、しきい値Ｒ０は、第１インピーダンスＺ１と第２インピーダンスＺ２との間の値であって、部品定数等のバラツキを考慮して第１インピーダンスＺ１からも第２インピーダンスＺ２からも所定のマージンだけ離隔する値に設定されることが望ましい。

図６は、しきい値Ｒ０の設定方法を説明するための図である。図６には、送電コイル２４２に短絡が発生した場合と、受電コイル３１２に短絡が発生した場合（送電コイル２４２が正常である場合）との各々の場合において、種々のばらつき要素を複数組み合わせて考慮したときのインピーダンスＺの取り得る範囲と、そのインピーダンスＺの値となる頻度とが示される。

種々のばらつき要素とは、たとえば、コイルおよびキャパシタの部品定数のばらつき、インバータ２２０の駆動周波数のばらつき、送電コイル２４２と受電コイル３１２との相対位置のズレや受電装置２０における電圧（充電電圧）の範囲のバラツキ等を含む。

図６に示すように、種々のバラツキ要素を考慮すると、受電コイル３１２に短絡が発生する場合のインピーダンスＺがとり得る範囲は、０〜Ｚ（０）の第１範囲となり、送電コイル２４２に短絡が発生する場合のインピーダンスＺがとり得る範囲は、Ｚ（１）〜Ｚ（２）の第２範囲となる。すなわち、しきい値Ｒ０を、第１範囲と第２範囲との間のＺ（０）〜Ｚ（１）内に設定することによって、送電コイル２４２に短絡が発生している場合と、受電コイル３１２に短絡が発生している場合とを明確に切り分けることができる。そのため、しきい値Ｒ０としては、たとえば、Ｚ（０）とＺ（１）との中点に設定することによって第１範囲からも第２範囲からも所定のマージンだけ離隔する値に設定することができる。

図４に戻って、電圧Ｖ１を電流Ｉ１で除算した値Ｖ１／Ｉ１がしきい値Ｒ０よりも大きいと判定される場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。Ｓ１０８にて、電源ＥＣＵ２５０は、送電コイル２４２に短絡が発生していると判定する。

なお、電圧Ｖ１を電流Ｉ１で除算した値Ｖ１／Ｉ１がしきい値Ｒ０以下であると判定される場合（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理はＳ１１０に移される。Ｓ１１０にて、電源ＥＣＵ２５０は、受電コイル３１２に短絡が発生していると判定する。

また、非接触充電中でないと判定される場合や（Ｓ１００にてＮＯ）、送電動作中でない場合、あるいは、送電動作中に受電できている状態である場合には（Ｓ１０４にてＮＯ）、この処理は終了する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく電源ＥＣＵ２５０の動作について図７を用いて説明する。図７は、電源ＥＣＵ２５０の動作を説明するための図である。図７の横軸は、時間を示す。図７の縦軸は、Ｖ１／Ｉ１、電流Ｉ１および電流Ｉ２を示す。なお、ラインＬＮ１およびＬＮ２は、Ｖ１／Ｉ１の変化を示す。さらに、ラインＬＮ３およびＬＮ４は、電流Ｉ１の変化を示す。ラインＬＮ５は、電流Ｉ２の変化を示す。

たとえば、非接触での送電動作中である場合を想定する。また、現時点において、送電コイル２４２および受電コイル３１２のいずれにも短絡が発生していない場合を想定する。すなわち、送電装置１０から非接触で送電された電力が受電装置２０において受電され、受電された電力を用いて蓄電装置３５０が充電されているものとする。

このとき、非接触充電中であり（Ｓ１００にてＹＥＳ）、送電動作中であって、かつ、受電ができている状態であると判定される（Ｓ１０２にてＮＯ）。

＜送電コイル２４２に短絡が発生した場合＞
時間Ｔ（０）にて、送電コイル２４２に短絡が発生すると、図７のラインＬＮ５（実線）に示すように、電流Ｉ２がゼロになるため、送電動作中であって、かつ、受電できていない状態であると判定される（Ｓ１０２にてＹＥＳ）。このとき、電流Ｉ１および電圧Ｖ１が取得され（Ｓ１０４）、Ｖ１／Ｉ１の値が算出される。送電コイル２４２が短絡することによって、図１のラインＬＮ１（実線）に示すように、Ｖ１／Ｉ１の値が、増加するため、図７のラインＬＮ３（実線）に示すように、電流Ｉ１が減少する。算出されたＶ１／Ｉ１がしきい値Ｒ０よりも大きいと判定される場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、送電コイル２４２に短絡が発生していると判定される。

＜受電コイル３１２に短絡が発生した場合＞
時間Ｔ（０）にて、受電コイル３１２に短絡が発生すると、図５のラインＬＮ５（実線）に示すように、電流Ｉ２がゼロになるため、送電動作中であって、かつ、受電できていない状態であると判定される（Ｓ１０２にてＹＥＳ）。このとき、電流Ｉ１および電圧Ｖ１が取得され（Ｓ１０４）、Ｖ１／Ｉ１の値が算出される。受電コイル３１２が短絡する場合には、図１のラインＬＮ２（破線）に示すように、Ｖ１／Ｉ１の値も変化しないため、図７のラインＬＮ４（破線）に示すように、電流Ｉ１は変化しない。算出されたＶ１／Ｉ１がしきい値Ｒ０以下であると判定される場合（Ｓ１０６にてＮＯ）、受電コイル３１２に短絡が発生していると判定される。

以上のようにして、本実施の形態に係る非接触電力伝送システム１および送電装置１０によると、送電コイル２４２に短絡が生じている場合には、送電回路は、キャパシタ２４４を含み送電コイル２４２を含まない回路構成となるため、インピーダンスＺは、送電コイル２４２に短絡が生じていない場合よりも増加することになる。そのため、インピーダンスＺがしきい値Ｒ０よりも大きいときに送電コイル２４２に短絡が発生していると判定することができる。また、このインピーダンスＺがしきい値Ｒ０以下のときには送電コイル２４２に短絡が生じていない可能性が高く、受電コイル３１２に短絡が発生していると判定することができる。したがって、非接触による送電中において異常が発生した場合に送電装置および受電装置のいずれに異常が発生したかを判定する非接触電力伝送システムおよび送電装置を提供することができる。

さらに、電源ＥＣＵ２５０は、送電装置１０の送電回路に電流が流れており、かつ、受電装置２０に電流が流れていない場合を電流Ｉ１およびＩ２を検出することによって、送電動作中に受電できていない状態を判定することができる。

さらに、しきい値Ｒ０は、送電コイル２４２において短絡が発生していない場合の送電回路のインピーダンスＺに予め定められた値が加算されて設定される。そのため、送電コイルに短絡が発生しているか、受電コイル３１２に短絡が発生しているかを判定するためのしきい値Ｒ０を適切に設定することができる。

以下、変形例について記載する。
上述の実施の形態では、送電動作中に受電できていない状態になる場合に、送電装置１０の電源ＥＣＵ２５０によって送電装置１０の送電回路のインピーダンスＺが算出され、算出されたインピーダンスＺに基づいて送電コイル２４２に短絡が発生しているか受電コイル３１２に短絡が発生しているかを判定する異常判定処理を実行するとして説明したが、たとえば、異常判定処理は、受電装置２０の充電ＥＣＵ３６０によって実行されてもよい。すなわち、充電ＥＣＵ３６０によって送電装置１０の送電回路のインピーダンスＺが算出され、算出されたインピーダンスＺに基づいて送電コイル２４２に短絡が発生しているか受電コイル３１２に短絡が発生しているかを判定してもよい。

この場合、充電ＥＣＵ３６０は、図４のフローチャートに示される処理と同様の処理を実行する。なお、充電ＥＣＵ３６０が実行する処理のうち、電源ＥＣＵ２５０が実行する処理と異なる点は、以下の通りである。

たとえば、充電ＥＣＵ３６０は、送電開始指令を送電装置１０に送信するとともに非接触充電フラグをオン状態にする。また、充電ＥＣＵ３６０は、電源ＥＣＵ２５０の通信部２６０から通信部３７０を経由して電流Ｉ１および電圧Ｖ１を受信することによって、電流Ｉ１および電圧Ｖ１を取得する。充電ＥＣＵ３６０は、送電動作中に、電流センサ３８２によって検出された電流Ｉ２がゼロとなる場合に、受電できていない状態であると判定する。

このようにしても、充電ＥＣＵ３６０によって、インピーダンスＺがしきい値Ｒ０よりも大きいか否かによって、送電コイル２４２に短絡が発生しているか、受電コイル３１２に短絡が発生しているかを判定することができる。したがって、非接触による送電中において異常が発生した場合に送電装置および受電装置のいずれに異常が発生したかを判定する受電装置を提供することができる。

さらに上述の実施の形態では、送電動作中に受電できていない状態になる場合に、送電装置１０の電源ＥＣＵ２５０によって送電装置１０の送電回路のインピーダンスＺが算出され、算出されたインピーダンスＺに基づいて送電コイル２４２に短絡が発生しているか受電コイル３１２に短絡が発生しているかを判定する異常判定処理を実行するとして説明したが、たとえば、異常判定処理の実行主体は、送電装置１０および受電装置２０とは別体の異常判定装置によって実行されてもよい。

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、上記した実施の形態の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。

１ 非接触電力伝送システム、１０ 送電装置、２０ 受電装置、１００ 交流電源、２１０ 回路、２２０ インバータ、２３０，３２０ フィルタ回路、２４０ 送電部、２４２ 送電コイル、２４４，３１４ キャパシタ、２５０ 電源ＥＣＵ、２６０，３７０ 通信部、２７０ 電圧センサ、２７２，３８２ 電流センサ、３１０ 受電部、３１２ 受電コイル、３３０ 整流部、３４０ リレー回路、３５０ 蓄電装置、３６０ 充電ＥＣＵ。

Claims (5)

1. 受電コイルを含む受電装置に非接触で送電する送電装置であって、
   送電コイルとキャパシタとを直列に接続した送電回路と、
   前記送電装置の送電動作中に前記受電装置において受電できていない場合に前記送電装置と前記受電装置とのうちのいずれが異常であるかを判定する異常判定装置とを備え、
   前記異常判定装置は、前記送電動作中に前記受電装置において受電できていない場合に、前記送電回路における電圧と電流とから前記送電回路におけるインピーダンスを算出し、算出された前記インピーダンスがしきい値よりも大きいときに前記送電コイルに短絡が発生していると判定し、前記インピーダンスが前記しきい値よりも小さいときに前記受電コイルに短絡が発生していると判定する、送電装置。
2. 前記異常判定装置は、前記送電回路に電流が流れており、かつ、前記受電装置に電流が流れていない場合に前記送電動作中に前記受電装置において受電できていないと判定する、請求項１に記載の送電装置。
3. 前記しきい値は、前記送電コイルにおいて短絡が発生していない場合の前記送電回路のインピーダンスに予め定められた値が加算されて設定される、請求項１または２に記載に送電装置。
4. 送電コイルとキャパシタとを直列に接続した送電回路を含む送電装置から非接触で受電する受電装置であって、
   受電コイルと、
   前記送電装置の送電動作中に前記受電装置において受電できていない場合に前記送電装置と前記受電装置とのうちのいずれが異常であるかを判定する異常判定装置とを備え、
   前記異常判定装置は、前記送電動作中に前記受電装置において受電できていない場合に、前記送電回路における電圧と電流とから前記送電回路におけるインピーダンスを算出し、算出された前記インピーダンスがしきい値よりも大きいときに前記送電コイルに短絡が発生していると判定し、前記インピーダンスが前記しきい値よりも小さいときに前記受電コイルに短絡が発生していると判定する、受電装置。
5. 送電コイルとキャパシタとを直列に接続した送電回路を含み、非接触で送電する送電装置と、
   受電コイルを含み、前記送電装置から非接触で受電する受電装置と、
   前記送電装置の送電動作中に前記受電装置において受電できていない場合に前記送電装置と前記受電装置とのうちのいずれが異常であるかを判定する異常判定装置とを備え、
   前記異常判定装置は、前記送電動作中に前記受電装置において受電できていない場合に、前記送電回路における電圧と電流とから前記送電回路におけるインピーダンスを算出し、算出された前記インピーダンスがしきい値よりも大きいときに前記送電コイルに短絡が発生していると判定し、前記インピーダンスが前記しきい値よりも小さいときに前記受電コイルに短絡が発生していると判定する、非接触電力伝送システム。

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