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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024135110
(43)【公開日】2024-10-04
(54)【発明の名称】非接触電力伝送システム
(51)【国際特許分類】
H02J 50/12 20160101AFI20240927BHJP
H02J 50/40 20160101ALI20240927BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20240927BHJP
H02J 7/10 20060101ALI20240927BHJP
B60L 53/12 20190101ALI20240927BHJP
B60M 7/00 20060101ALI20240927BHJP
B60L 5/00 20060101ALI20240927BHJP
【ＦＩ】
H02J50/12
H02J50/40
H02J7/00 P
H02J7/00 301D
H02J7/10 N
B60L53/12
B60M7/00 X
B60L5/00 B
【審査請求】有
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023045638
(22)【出願日】2023-03-22
(71)【出願人】
【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100126664
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 慎吾
(74)【代理人】
【識別番号】100154852
【弁理士】
【氏名又は名称】酒井 太一
(74)【代理人】
【識別番号】100194087
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 伸一
(72)【発明者】
【氏名】勝谷 仁
【テーマコード（参考）】
5G503
5H105
5H125
【Ｆターム（参考）】
5G503AA01
5G503AA07
5G503BA01
5G503BB01
5G503CB02
5G503CB13
5G503DA08
5G503FA06
5G503GB08
5G503GD03
5G503GD04
5H105BA09
5H105BB05
5H105CC02
5H105CC19
5H105DD10
5H105EE15
5H105GG02
5H105GG12
5H125AA01
5H125AC12
5H125AC25
5H125BE02
5H125DD02
5H125EE51
5H125EE64
5H125FF21
(57)【要約】
【課題】受電側での温度推定の精度を向上させ、出力制御を精度良く行うことができる非接触電力伝送システムを提供する。
【解決手段】非接触電力伝送システムは、受電装置と、制御装置と、第１温度センサ３５ａ及び第２温度センサ２５ａとを備える。受電装置は、筐体２１と、二次側コイル１５ａと、コア部材２２と、素子が実装される基板２５とを備える。第１温度センサ３５ａは、筐体２１の表面に触れる外気３５の温度を検出する。第２温度センサ２５ａは、基板２５の温度を検出する。制御装置は、コイルユニットの熱モデル２０と、各温度センサ２５ａ，３５ａから出力される温度の検出値とに基づいて、少なくとも二次側コイル１５ａの温度を推定するとともに、二次側コイル１５ａの温度に応じて、送電装置から受け取る電力を制御する。
【選択図】図５
【解決手段】非接触電力伝送システムは、受電装置と、制御装置と、第１温度センサ３５ａ及び第２温度センサ２５ａとを備える。受電装置は、筐体２１と、二次側コイル１５ａと、コア部材２２と、素子が実装される基板２５とを備える。第１温度センサ３５ａは、筐体２１の表面に触れる外気３５の温度を検出する。第２温度センサ２５ａは、基板２５の温度を検出する。制御装置は、コイルユニットの熱モデル２０と、各温度センサ２５ａ，３５ａから出力される温度の検出値とに基づいて、少なくとも二次側コイル１５ａの温度を推定するとともに、二次側コイル１５ａの温度に応じて、送電装置から受け取る電力を制御する。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外部に露出する表面を有する筐体と、
前記筐体の内部に配置されるとともに、送電装置から非接触で伝送される交流電力を受け取るコイルと、
前記筐体の内部で前記コイルに対して設けられる磁性部材と、
前記筐体の内部で電子部品が実装される基板と
を備えるコイルユニットと、
前記筐体の前記表面に触れる外気の温度を検出する第１温度センサと、
前記基板の温度を検出する第２温度センサと、
前記コイルユニットの熱モデルと、前記第１温度センサ及び前記第２温度センサの各々から出力される温度の検出値とに基づいて、少なくとも前記コイルの温度を推定するとともに、
前記コイルの温度に応じて、前記送電装置による電力伝送の要求周波数及び前記コイルが前記送電装置から受け取る電力を制御する制御装置と
を備える
非接触電力伝送システム。
前記筐体の内部に配置されるとともに、送電装置から非接触で伝送される交流電力を受け取るコイルと、
前記筐体の内部で前記コイルに対して設けられる磁性部材と、
前記筐体の内部で電子部品が実装される基板と
を備えるコイルユニットと、
前記筐体の前記表面に触れる外気の温度を検出する第１温度センサと、
前記基板の温度を検出する第２温度センサと、
前記コイルユニットの熱モデルと、前記第１温度センサ及び前記第２温度センサの各々から出力される温度の検出値とに基づいて、少なくとも前記コイルの温度を推定するとともに、
前記コイルの温度に応じて、前記送電装置による電力伝送の要求周波数及び前記コイルが前記送電装置から受け取る電力を制御する制御装置と
を備える
非接触電力伝送システム。
【請求項2】
前記制御装置は、前記熱モデルにおいて、
前記外気と前記筐体とを、順次に放熱部材と前記電子部品と前記基板とを介して及び直接的に接続し、
前記筐体と前記コイルとを、前記磁性部材を介して接続する
請求項１に記載の非接触電力伝送システム。
前記外気と前記筐体とを、順次に放熱部材と前記電子部品と前記基板とを介して及び直接的に接続し、
前記筐体と前記コイルとを、前記磁性部材を介して接続する
請求項１に記載の非接触電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、非接触電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する二次電池を搭載する車両での充給電に関する研究開発が行われている。
従来、非接触での電力伝送により車両の外部から車両に電力を供給する非接触電力伝送システムでは、送電コイルの損出電力と、受電装置の発熱量とに基づいて、受電コイルの周辺の温度を推定するシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
従来、非接触での電力伝送により車両の外部から車両に電力を供給する非接触電力伝送システムでは、送電コイルの損出電力と、受電装置の発熱量とに基づいて、受電コイルの周辺の温度を推定するシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０１６／１６２９４０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、二次電池を搭載する車両での充給電に関する技術においては、受電装置の冷却用に液冷等の追加的な冷却装置を備える必要無しに、例えば車両走行時に受ける風（走行風）等の空冷によって冷却必要量を確保することで装置構成の複雑化及び重量増を抑制することが望まれている。例えば、上記従来技術の非接触電力伝送システムでは、受電コイルの周辺温度に限らず、受電装置の熱伝達経路での複数個所の温度を精度良く推定することによって、冷却必要量の低減のための出力制御を精度良く行うことが望まれている。
【0005】
本発明は、受電側での温度推定の精度を向上させ、出力制御を精度良く行うことができる非接触電力伝送システムを提供することを目的とする。そして、延いてはエネルギーの効率化に寄与するものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）：本発明の一態様に係る非接触電力伝送システム（例えば、実施形態での非接触電力伝送システム１）は、外部に露出する表面（例えば、実施形態での表面２１Ａ）を有する筐体（例えば、実施形態での筐体２１）と、前記筐体の内部に配置されるとともに、送電装置（例えば、実施形態での送電装置２）から非接触で伝送される交流電力を受け取るコイル（例えば、実施形態での二次側コイル１５ａ）と、前記筐体の内部で前記コイルに対して設けられる磁性部材（例えば、実施形態でのコア部材２２）と、前記筐体の内部で電子部品（例えば、実施形態での素子２６）が実装される基板（例えば、実施形態での基板２５）とを備えるコイルユニット（例えば、実施形態でのコイルユニット１８）と、前記筐体の前記表面に触れる外気（例えば、実施形態での外気３５）の温度を検出する第１温度センサ（例えば、実施形態での第１温度センサ３５ａ）と、前記基板の温度を検出する第２温度センサ（例えば、実施形態での第２温度センサ２５ａ）と、前記コイルユニットの熱モデル（例えば、実施形態での熱モデル２０）と、前記第１温度センサ及び前記第２温度センサの各々から出力される温度の検出値とに基づいて、少なくとも前記コイルの温度を推定するとともに、前記コイルの温度に応じて、前記送電装置による電力伝送の要求周波数及び前記コイルが前記送電装置から受け取る電力を制御する制御装置（例えば、実施形態での制御装置１７）とを備える。
（１）：本発明の一態様に係る非接触電力伝送システム（例えば、実施形態での非接触電力伝送システム１）は、外部に露出する表面（例えば、実施形態での表面２１Ａ）を有する筐体（例えば、実施形態での筐体２１）と、前記筐体の内部に配置されるとともに、送電装置（例えば、実施形態での送電装置２）から非接触で伝送される交流電力を受け取るコイル（例えば、実施形態での二次側コイル１５ａ）と、前記筐体の内部で前記コイルに対して設けられる磁性部材（例えば、実施形態でのコア部材２２）と、前記筐体の内部で電子部品（例えば、実施形態での素子２６）が実装される基板（例えば、実施形態での基板２５）とを備えるコイルユニット（例えば、実施形態でのコイルユニット１８）と、前記筐体の前記表面に触れる外気（例えば、実施形態での外気３５）の温度を検出する第１温度センサ（例えば、実施形態での第１温度センサ３５ａ）と、前記基板の温度を検出する第２温度センサ（例えば、実施形態での第２温度センサ２５ａ）と、前記コイルユニットの熱モデル（例えば、実施形態での熱モデル２０）と、前記第１温度センサ及び前記第２温度センサの各々から出力される温度の検出値とに基づいて、少なくとも前記コイルの温度を推定するとともに、前記コイルの温度に応じて、前記送電装置による電力伝送の要求周波数及び前記コイルが前記送電装置から受け取る電力を制御する制御装置（例えば、実施形態での制御装置１７）とを備える。
【0007】
（２）：上記（１）に記載の非接触電力伝送システムでは、前記制御装置は、前記熱モデルにおいて、前記外気と前記筐体とを、順次に放熱部材（例えば、実施形態での放熱部材２１ａ）と前記電子部品と前記基板とを介して及び直接的に接続し、前記筐体と前記コイルとを、前記磁性部材を介して接続してもよい。
【発明の効果】
【0008】
上記（１）によれば、制御装置は、受電側の熱伝達経路の熱モデルにより、少なくともコイルの温度を推定することによって、空冷の場合での出力制御を適正に実行することができる。コイルの温度に応じた出力制御によって冷却必要量の増大を抑制し、例えば液冷等の追加的な冷却装置を備える必要無しに、空冷によって所望の冷却必要量を確保することができる。
【0009】
上記（２）の場合、筐体の内部でのコイル及び磁性部材の発熱に加えて、筐体の内部での電子部品の発熱を考慮する熱モデルによって、コイルの温度を精度良く推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の実施形態の非接触電力伝送システムの構成を示す図。
【図2】本発明の実施形態の非接触電力伝送システムの構成の詳細を示す図。
【図3】本発明の実施形態の非接触電力伝送システムでの送電部及び受電部の構成を示す図。
【図4】本発明の実施形態の非接触電力伝送システムでの受電装置のコイルユニットの構成を示す断面図。
【図5】本発明の実施形態の非接触電力伝送システムでのコイルユニットの熱モデルの例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施形態に係る非接触電力伝送システムについて、添付図面を参照しながら説明する。
図１及び図２は、実施形態の非接触電力伝送システム１の構成を示す図である。図３は、実施形態での非接触電力伝送システム１の送電部８及び受電部１５の構成を示す図である。図４は、実施形態の非接触電力伝送システム１での受電装置４のコイルユニット１８の構成を示す断面図である。
実施形態の非接触電力伝送システム１は、例えば、非接触での電力伝送により車両等の移動体の外部から移動体に電力を供給する。車両は、例えば、電気自動車、ハイブリッド車両、プラグインハイブリッド車両及び燃料電池車両等の電動車両である。
図１及び図２は、実施形態の非接触電力伝送システム１の構成を示す図である。図３は、実施形態での非接触電力伝送システム１の送電部８及び受電部１５の構成を示す図である。図４は、実施形態の非接触電力伝送システム１での受電装置４のコイルユニット１８の構成を示す断面図である。
実施形態の非接触電力伝送システム１は、例えば、非接触での電力伝送により車両等の移動体の外部から移動体に電力を供給する。車両は、例えば、電気自動車、ハイブリッド車両、プラグインハイブリッド車両及び燃料電池車両等の電動車両である。
【0012】
（非接触電力伝送システム）
図１及び図２に示すように、実施形態の非接触電力伝送システム１は、例えば、車両の走行路等に設置される送電装置２と、車両等の移動体に搭載される駆動制御装置３及び受電装置４とを備える。なお、実施形態の非接触電力伝送システム１は、少なくとも、移動体に搭載される構成要素（例えば、駆動制御装置３及び受電装置４）のみを備えてもよく、移動体の外部の構成要素（例えば、送電装置２）と移動体に搭載される非接触電力伝送システム１との組み合わせによって非接触での電力伝送が実行されてもよい。
図１及び図２に示すように、実施形態の非接触電力伝送システム１は、例えば、車両の走行路等に設置される送電装置２と、車両等の移動体に搭載される駆動制御装置３及び受電装置４とを備える。なお、実施形態の非接触電力伝送システム１は、少なくとも、移動体に搭載される構成要素（例えば、駆動制御装置３及び受電装置４）のみを備えてもよく、移動体の外部の構成要素（例えば、送電装置２）と移動体に搭載される非接触電力伝送システム１との組み合わせによって非接触での電力伝送が実行されてもよい。
【0013】
送電装置２は、例えば、電源部６と、送電電力変換部７と、送電部８とを備える。なお、送電装置２は、例えば、車両の走行路等での所定の電力伝送区間に複数の少なくとも送電部８を備えてもよい。
電源部６は、例えば、商用電源等の交流電源と、交流電力を直流電力に変換するＡＣ－ＤＣコンバータと、電力平滑用のキャパシタとを備える。電源部６は、交流電源から供給される交流電力をＡＣ－ＤＣコンバータによって直流電力に変換する。
電源部６は、例えば、商用電源等の交流電源と、交流電力を直流電力に変換するＡＣ－ＤＣコンバータと、電力平滑用のキャパシタとを備える。電源部６は、交流電源から供給される交流電力をＡＣ－ＤＣコンバータによって直流電力に変換する。
【0014】
送電電力変換部７は、例えば、直流電力を交流電力に変換するインバータを備える。送電電力変換部７のインバータは、例えば２相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子及び整流素子によって形成されるブリッジ回路と、電圧平滑用のキャパシタとを備える。各スイッチング素子は、例えば、ＳｉＣ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ）のＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉ－ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のトランジスタである。複数のスイッチング素子は、各相で対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームのトランジスタ７ａ，７ｂである。整流素子は、例えば、各トランジスタ７ａ，７ｂに並列に接続される還流ダイオードである。電圧平滑用のキャパシタ７ｃは、ブリッジ回路に並列に接続される。
【0015】
送電部８は、例えば、磁界共鳴又は電磁誘導等の磁界結合により、高周波の磁界の変化によって電力を送る。図３に示すように、送電部８は、例えば、直列に接続される一次側コイル８ａ、一次側抵抗８ｂ及び一次側キャパシタ８ｃによって形成される共振回路を備える。送電部８は、例えば、共振回路に流れる電流Ｉｔを検出する電流センサ等のセンサを備える。
【0016】
例えば、送電装置２は、予め設定される駆動周波数又は受電装置４から受け取る要求周波数の情報に応じて、送電電力変換部７の各スイッチング素子のオン（導通）及びオフ（遮断）のスイッチングを制御することによって、車両の受電装置４への電力伝送を行う。
【0017】
図１及び図２に示すように、車両等の移動体の駆動制御装置３は、例えば、蓄電装置１１と、蓄電電圧変換部１２と、電力変換部１３と、回転電機１４とを備える。移動体の受電装置４は、例えば、受電部１５と、受電電力変換部１６とを備える。駆動制御装置３及び受電装置４は、例えば、共通の制御装置１７を備える。
なお、例えば蓄電装置１１を動力源として駆動する電気自動車等の場合、駆動制御装置３は蓄電電圧変換部１２を備えていなくてもよい。例えば蓄電装置１１及び内燃機関を動力源として駆動するハイブリッド車両等の場合、駆動制御装置３は蓄電電圧変換部１２を備えていてもよい。
なお、例えば蓄電装置１１を動力源として駆動する電気自動車等の場合、駆動制御装置３は蓄電電圧変換部１２を備えていなくてもよい。例えば蓄電装置１１及び内燃機関を動力源として駆動するハイブリッド車両等の場合、駆動制御装置３は蓄電電圧変換部１２を備えていてもよい。
【0018】
蓄電装置１１は、蓄電電圧変換部１２に接続される。蓄電装置１１は、車両の外部の送電装置２から非接触で伝送される電力によって充電される。蓄電装置１１は、蓄電電圧変換部１２及び電力変換部１３を介して回転電機１４との間で電力を授受する。
蓄電装置１１は、例えば、リチウムイオンバッテリ等のバッテリと、バッテリの電流を検出する電流センサ及びバッテリの電圧を検出する電圧センサとを備える。
なお、例えば電気自動車等において蓄電電圧変換部１２を備えていない場合、蓄電装置１１は、後述する電力変換部１３及び受電電力変換部１６に接続される。
蓄電装置１１は、例えば、リチウムイオンバッテリ等のバッテリと、バッテリの電流を検出する電流センサ及びバッテリの電圧を検出する電圧センサとを備える。
なお、例えば電気自動車等において蓄電電圧変換部１２を備えていない場合、蓄電装置１１は、後述する電力変換部１３及び受電電力変換部１６に接続される。
【0019】
蓄電電圧変換部１２は、電力変換部１３及び受電電力変換部１６に接続される。蓄電電圧変換部１２は、例えば、昇圧及び降圧の双方向の電圧変換を行う電圧制御器を備える。電圧制御器は、双方向の電圧変換によって蓄電装置１１の充電及び放電時に入力電力及び出力電力を変換する。蓄電電圧変換部１２の電圧制御器は、例えば、１対の第１リアクトルと、第１素子モジュールと、電圧平滑用のキャパシタとを備える。
【0020】
１対の第１リアクトル１２ａ，１２ａは、相互に逆極性に磁気結合されることによって複合型リアクトルを形成する。１対の第１リアクトル１２ａ，１２ａは、第１素子モジュールの各相のハイサイドアームとローサイドアームとの接続点に接続される。
第１素子モジュールは、例えば２相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子及び整流素子によって形成される第１ブリッジ回路を備える。各スイッチング素子は、例えば、ＳｉＣのＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタである。複数のスイッチング素子は、各相で対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームのトランジスタ１２ｂ，１２ｃである。整流素子は、例えば、各トランジスタ１２ｂ，１２ｃに並列に接続される還流ダイオードである。電圧平滑用のキャパシタ１２ｄは、蓄電装置１１に並列に接続される。
蓄電電圧変換部１２は、直列に接続される抵抗１２ｅ及びトランジスタ１２ｆを備える。抵抗１２ｅ及びトランジスタ１２ｆは、第１ブリッジ回路に並列に接続される。
第１素子モジュールは、例えば２相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子及び整流素子によって形成される第１ブリッジ回路を備える。各スイッチング素子は、例えば、ＳｉＣのＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタである。複数のスイッチング素子は、各相で対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームのトランジスタ１２ｂ，１２ｃである。整流素子は、例えば、各トランジスタ１２ｂ，１２ｃに並列に接続される還流ダイオードである。電圧平滑用のキャパシタ１２ｄは、蓄電装置１１に並列に接続される。
蓄電電圧変換部１２は、直列に接続される抵抗１２ｅ及びトランジスタ１２ｆを備える。抵抗１２ｅ及びトランジスタ１２ｆは、第１ブリッジ回路に並列に接続される。
【0021】
電圧制御器の１対の第１リアクトル１２ａ，１２ａ及び第１素子モジュールは、いわゆる２相のインターリーブによって電圧変換を行う。２相のインターリーブでは、１対の第１リアクトル１２ａ，１２ａに接続される２相のトランジスタ１２ｂ，１２ｃのうちで第１の相のトランジスタ１２ｂ，１２ｃのスイッチング制御の１周期と、第２の相のトランジスタ１２ｂ，１２ｃのスイッチング制御の１周期とは、相互に半周期だけずらされる。
【0022】
電力変換部１３は、回転電機１４に接続される。電力変換部１３は、例えば、直流電力と交流電力との変換を行う電力変換器を備える。電力変換器は、例えば、第２素子モジュールと、電圧平滑用のキャパシタとを備える。
第２素子モジュールは、例えば、３相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子及び整流素子によって形成される第２ブリッジ回路を備える。各スイッチング素子は、例えば、ＳｉＣのＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタである。複数のスイッチング素子は、各相で対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームのトランジスタ１３ａ，１３ｂである。整流素子は、例えば、各トランジスタ１３ａ，１３ｂに並列に接続される還流ダイオードである。電圧平滑用のキャパシタ１３ｃは、第２ブリッジ回路に並列に接続される。
第２素子モジュールは、例えば、３相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子及び整流素子によって形成される第２ブリッジ回路を備える。各スイッチング素子は、例えば、ＳｉＣのＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタである。複数のスイッチング素子は、各相で対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームのトランジスタ１３ａ，１３ｂである。整流素子は、例えば、各トランジスタ１３ａ，１３ｂに並列に接続される還流ダイオードである。電圧平滑用のキャパシタ１３ｃは、第２ブリッジ回路に並列に接続される。
【0023】
第２素子モジュールは、電力の授受によって回転電機１４の動作を制御する。第２素子モジュールは、例えば回転電機１４の力行時には、正極及び負極の直流端子１３ｐ，１３ｎから入力される直流電力を３相交流電力に変換して、３相交流電力を３相の交流端子１３ｄから回転電機１４に供給する。第２素子モジュールは、回転電機１４の３相のステータ巻線への通電を順次転流させることによって回転駆動力を発生させる。
第２素子モジュールは、例えば回転電機１４の回生時には、回転電機１４の回転に同期がとられた各相のスイッチング素子のオン（導通）及びオフ（遮断）の駆動によって、３相のステータ巻線から入力される３相交流電力を直流電力に変換する。第２素子モジュールは、３相交流電力から変換された直流電力を、蓄電電圧変換部１２を介して蓄電装置１１に供給することが可能である。
第２素子モジュールは、例えば回転電機１４の回生時には、回転電機１４の回転に同期がとられた各相のスイッチング素子のオン（導通）及びオフ（遮断）の駆動によって、３相のステータ巻線から入力される３相交流電力を直流電力に変換する。第２素子モジュールは、３相交流電力から変換された直流電力を、蓄電電圧変換部１２を介して蓄電装置１１に供給することが可能である。
【0024】
回転電機１４は、例えば、車両の走行駆動用に設けられる３相交流のブラシレスＤＣモータである。回転電機１４は、界磁用の永久磁石を有する回転子と、回転子を回転させる回転磁界を発生させる３相のステータ巻線を有する固定子とを備える。３相のステータ巻線は、電力変換部１３の３相の交流端子１３ｄに接続される。
回転電機１４は、電力変換部１３から供給される電力により力行動作することによって回転駆動力を発生させる。回転電機１４は、例えば、車両の車輪に連結可能である場合、電力変換部１３から供給される電力により力行動作することによって走行駆動力を発生させる。回転電機１４は、車両の車輪側から入力される回転動力により回生動作することによって発電電力を発生させてもよい。回転電機１４は、車両の内燃機関に連結可能である場合、内燃機関の動力によって発電してもよい。
回転電機１４は、電力変換部１３から供給される電力により力行動作することによって回転駆動力を発生させる。回転電機１４は、例えば、車両の車輪に連結可能である場合、電力変換部１３から供給される電力により力行動作することによって走行駆動力を発生させる。回転電機１４は、車両の車輪側から入力される回転動力により回生動作することによって発電電力を発生させてもよい。回転電機１４は、車両の内燃機関に連結可能である場合、内燃機関の動力によって発電してもよい。
【0025】
受電部１５は、受電電力変換部１６に接続される。受電部１５は、例えば、磁界共鳴又は電磁誘導などの磁界結合により、送電部８から伝えられる高周波の磁界の変化によって電力を受け取る。図３に示すように、受電部１５は、例えば、直列に接続される二次側コイル１５ａ、二次側抵抗１５ｂ及び二次側キャパシタ１５ｃによって形成される共振回路を備える。受電部１５は、例えば、共振回路に流れる電流Ｉｒを検出する電流センサ等のセンサを備える。
【0026】
図４に示すように、受電装置４の一部を構成するコイルユニット１８は、例えば、二次側コイル１５ａと、筐体２１と、コア部材２２と、バック部材２３と、カバー部材２４と、基板２５と、素子２６とを備える。
【0027】
二次側コイル１５ａの外形は、例えば中心軸線の周りに渦巻状に形成されている。
筐体２１は、例えば、外部に露出する表面２１Ａに対する裏側の内面２１Ｂから内部に突出する複数の放熱部材２１ａを備える。放熱部材２１ａの外形は、例えば板状のフィン型である。複数の放熱部材２１ａは二次側コイル１５ａに接触する。
コア部材２２は、例えば、板状部と、板状部から突出して二次側コイル１５ａの空芯領域に配置されるコア部とを備える。コア部材２２は、例えば珪素鋼板等の電磁鋼板のような磁性材料によって形成されている。
筐体２１は、例えば、外部に露出する表面２１Ａに対する裏側の内面２１Ｂから内部に突出する複数の放熱部材２１ａを備える。放熱部材２１ａの外形は、例えば板状のフィン型である。複数の放熱部材２１ａは二次側コイル１５ａに接触する。
コア部材２２は、例えば、板状部と、板状部から突出して二次側コイル１５ａの空芯領域に配置されるコア部とを備える。コア部材２２は、例えば珪素鋼板等の電磁鋼板のような磁性材料によって形成されている。
【0028】
バック部材２３は、例えば、二次側コイル１５ａ及びコア部材２２を収容した筐体２１の第１収容部Ａの開口端を塞ぐ。
カバー部材２４は、例えば、基板２５及び素子２６を収容した筐体２１の第２収容部Ｂの開口端を塞ぐ。
基板２５は、例えば、受電装置４の一部を構成する複数の電子部品を固定する。
素子２６は、例えばキャパシタ、スイッチング素子及び整流素子等である。素子２６は基板２５に実装されている。
カバー部材２４は、例えば、基板２５及び素子２６を収容した筐体２１の第２収容部Ｂの開口端を塞ぐ。
基板２５は、例えば、受電装置４の一部を構成する複数の電子部品を固定する。
素子２６は、例えばキャパシタ、スイッチング素子及び整流素子等である。素子２６は基板２５に実装されている。
【0029】
図１及び図２に示す受電電力変換部１６は、電力変換部１３に接続される。受電電力変換部１６は、交流電力を直流電力に変換する、いわゆるフルブリッジレス型（又はブリッジレス及びトーテムポール型）の力率改善（ＰＦＣ：Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路を備える。いわゆるブリッジレスＰＦＣは、ブリッジ接続される複数のダイオードによるブリッジ整流器を備えていないＰＦＣであって、いわゆるトーテムポールＰＦＣは、同方向に直列に接続（トーテムポール接続）される同一導電型の一対のスイッチング素子を備えるＰＦＣである。
【0030】
受電電力変換部１６は、例えば、２相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子及び整流素子によって形成される第３ブリッジ回路と、電圧平滑用のキャパシタとを備える。各スイッチング素子は、例えば、ＳｉＣのＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタである。複数のスイッチング素子は、各相で対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームのトランジスタ１６ａ，１６ｂである。整流素子は、例えば、各トランジスタ１６ａ，１６ｂに並列に接続される還流ダイオードである。電圧平滑用のキャパシタ１６ｃは、第３ブリッジ回路に並列に接続される。
【0031】
例えば、受電部１５及び受電電力変換部１６を備える受電装置４は、送電装置２による電力伝送の周波数の情報に応じて、受電電力変換部１６の各スイッチング素子のオン（導通）及びオフ（遮断）のスイッチングを制御することによって、送電装置２から伝送される電力を受け取る。
【0032】
制御装置１７は、例えば、車両等の移動体の駆動制御装置３及び受電装置４を統合的に制御する。制御装置１７は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能するソフトウェア機能部である。ソフトウェア機能部は、ＣＰＵなどのプロセッサ、プログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びタイマーなどの電子回路を備えるＥＣＵである。なお、制御装置１７の少なくとも一部は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などの集積回路であってもよい。
【0033】
制御装置１７は、例えば、各スイッチング素子をオン（導通）及びオフ（遮断）に駆動するタイミングを示す制御信号を生成するとともに、制御信号に基づいて各スイッチング素子を実際にオン及びオフに駆動するためのゲート信号を生成する。
例えば、制御装置１７は、受電装置４の各スイッチング素子のスイッチングを制御することによって、送電装置２から受け取る交流電力を直流電力に整流しつつ、入力電圧及び入力電流の力率改善を行う。
例えば、制御装置１７は、受電装置４の各スイッチング素子のスイッチングを制御することによって、送電装置２から受け取る交流電力を直流電力に整流しつつ、入力電圧及び入力電流の力率改善を行う。
【0034】
例えば、制御装置１７は、受電装置４の複数のスイッチング素子を同期的にオン及びオフに駆動する同期整流動作と、二次側コイル１５ａを短絡する短絡動作とによって、目標出力に応じた出力を制御する。
例えば、制御装置１７は、送電装置２から送られる電力によって受電部１５に発生する電流、つまり二次側コイル１５ａに流れる電流Ｉｒの大きさ及び位相に応じて同期整流動作を制御する。制御装置１７は、受電電力変換部１６の複数のスイッチング素子を、いわゆるゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ：Ｚｅｒｏ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）のソフトスイッチングで制御する。ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）では、各スイッチング素子は、各相のデッドタイム期間のオフ状態での出力容量（寄生容量）の放電によって両端電圧がゼロにされてからターンオン（オフ状態からオン状態への切り換え）が実行される。
例えば、制御装置１７は、受電電力変換部１６の各相のハイサイドアームでゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）の同期整流動作を継続させつつ、各相のローサイドアームのみオンにすることで短絡動作を制御する。
例えば、制御装置１７は、送電装置２から送られる電力によって受電部１５に発生する電流、つまり二次側コイル１５ａに流れる電流Ｉｒの大きさ及び位相に応じて同期整流動作を制御する。制御装置１７は、受電電力変換部１６の複数のスイッチング素子を、いわゆるゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ：Ｚｅｒｏ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）のソフトスイッチングで制御する。ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）では、各スイッチング素子は、各相のデッドタイム期間のオフ状態での出力容量（寄生容量）の放電によって両端電圧がゼロにされてからターンオン（オフ状態からオン状態への切り換え）が実行される。
例えば、制御装置１７は、受電電力変換部１６の各相のハイサイドアームでゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）の同期整流動作を継続させつつ、各相のローサイドアームのみオンにすることで短絡動作を制御する。
【0035】
例えば、制御装置１７は、コイルユニット１８の熱モデル２０に基づいて、二次側コイル１５ａの温度を推定する。
図５は、実施形態の非接触電力伝送システム１でのコイルユニット１８の熱モデル２０の例を示す図である。
図５に示すように、コイルユニット１８の熱モデル２０は、例えば、二次側コイル１５ａと、筐体２１の表面２１Ａに触れる外気３５との間の熱勾配に対して設定される。熱モデル２０は、例えば、二次側コイル１５ａと外気３５との間の複数の要素と、隣り合う各要素間の熱抵抗とによって構成される。
例えば、二次側コイル１５ａの素線は熱抵抗を介して二次側コイル１５ａの被覆３１に接続される。被覆３１は、各熱抵抗を介してコア部材２２、雰囲気３２及び冷却シート３３に接続される。コア部材２２、雰囲気３２及び冷却シート３３の各々は、各熱抵抗を介して筐体２１に接続される。筐体２１は、各熱抵抗を介して基板２５及び外気３５に接続される。基板２５は熱抵抗を介して素子２６のスイッチング損失及び導通損失による電力損失３４に接続される。電力損失３４は熱抵抗を介して放熱部材２１ａに接続される。放熱部材２１ａは熱抵抗を介して外気３５に接続される。
図５は、実施形態の非接触電力伝送システム１でのコイルユニット１８の熱モデル２０の例を示す図である。
図５に示すように、コイルユニット１８の熱モデル２０は、例えば、二次側コイル１５ａと、筐体２１の表面２１Ａに触れる外気３５との間の熱勾配に対して設定される。熱モデル２０は、例えば、二次側コイル１５ａと外気３５との間の複数の要素と、隣り合う各要素間の熱抵抗とによって構成される。
例えば、二次側コイル１５ａの素線は熱抵抗を介して二次側コイル１５ａの被覆３１に接続される。被覆３１は、各熱抵抗を介してコア部材２２、雰囲気３２及び冷却シート３３に接続される。コア部材２２、雰囲気３２及び冷却シート３３の各々は、各熱抵抗を介して筐体２１に接続される。筐体２１は、各熱抵抗を介して基板２５及び外気３５に接続される。基板２５は熱抵抗を介して素子２６のスイッチング損失及び導通損失による電力損失３４に接続される。電力損失３４は熱抵抗を介して放熱部材２１ａに接続される。放熱部材２１ａは熱抵抗を介して外気３５に接続される。
【0036】
例えば、制御装置１７は、熱モデル２０において、外気３５の温度を検出する第１温度センサ３５ａ及び基板２５に設けられる第２温度センサ２５ａの各々から出力される温度の検出値と、各要素間の熱抵抗及び各要素の熱容量とに基づいて、二次側コイル（素線）１５ａを含む各要素の温度を推定する。
例えば、制御装置１７は、受電装置４の動作点での電力に応じて、二次側コイル１５ａの銅損、コア部材２２の鉄損及び素子２６の損失等による各要素での発熱量（受熱量）と、外気３５等による各要素での抜熱量（放熱量）とを算出する。制御装置１７は、例えば熱モデル２０での熱勾配に応じて順次に、各要素での発熱量又は抜熱量と熱容量とによって得られる温度変化に基づいて各要素の温度を推定する。
例えば、制御装置１７は、受電装置４の動作点での電力に応じて、二次側コイル１５ａの銅損、コア部材２２の鉄損及び素子２６の損失等による各要素での発熱量（受熱量）と、外気３５等による各要素での抜熱量（放熱量）とを算出する。制御装置１７は、例えば熱モデル２０での熱勾配に応じて順次に、各要素での発熱量又は抜熱量と熱容量とによって得られる温度変化に基づいて各要素の温度を推定する。
【0037】
例えば、制御装置１７は、熱モデル２０での各要素の温度に応じて、二次側コイル１５ａが送電装置２から受け取る電力（つまり電力伝送の出力）を制御する。
制御装置１７は、例えば、送電装置２の送電部８及び受電装置４の受電部１５の各々での磁性体及びコイル等の組み合わせに応じて異なる特性を示す電力伝送の周波数と出力との対応関係のデータに基づき、送電装置２の電力伝送に対して要求される電力に対応する周波数（要求周波数）を算出する。制御装置１７は、例えば、送電装置２と移動体との間の適宜の通信によって、移動体が送電装置２の各電力伝送区間に到達するよりも前の各タイミングで算出した要求周波数を送電装置２に送信する。送電装置２と移動体との間の通信は、例えば、送電装置２及び受電装置４の各コイル８ａ，１５ａ間での誘起電圧による通信、送電部８及び受電部１５の各電流センサによって検出される電流値による通信又は送電装置２及び移動体の各々に追加的に設けられる通信装置による無線通信等である。
また、制御装置１７は、例えば、受電装置４の二次側コイル１５ａを短絡する短絡動作の実行によって、二次側コイル１５ａが送電装置２から受け取る電力を規制してもよい。
制御装置１７は、例えば、送電装置２の送電部８及び受電装置４の受電部１５の各々での磁性体及びコイル等の組み合わせに応じて異なる特性を示す電力伝送の周波数と出力との対応関係のデータに基づき、送電装置２の電力伝送に対して要求される電力に対応する周波数（要求周波数）を算出する。制御装置１７は、例えば、送電装置２と移動体との間の適宜の通信によって、移動体が送電装置２の各電力伝送区間に到達するよりも前の各タイミングで算出した要求周波数を送電装置２に送信する。送電装置２と移動体との間の通信は、例えば、送電装置２及び受電装置４の各コイル８ａ，１５ａ間での誘起電圧による通信、送電部８及び受電部１５の各電流センサによって検出される電流値による通信又は送電装置２及び移動体の各々に追加的に設けられる通信装置による無線通信等である。
また、制御装置１７は、例えば、受電装置４の二次側コイル１５ａを短絡する短絡動作の実行によって、二次側コイル１５ａが送電装置２から受け取る電力を規制してもよい。
【0038】
上述したように、実施形態の非接触電力伝送システム１によれば、制御装置１７は、受電側の熱伝達経路の熱モデル２０により、少なくとも二次側コイル１５ａの温度を含む熱伝達経路での複数個所の温度を推定することによって、空冷の場合での出力制御を適正に実行することができる。熱モデル２０での各要素の温度に応じた出力制御によって冷却必要量の増大を抑制し、例えば液冷等の追加的な冷却装置を備える必要無しに、空冷によって所望の冷却必要量を確保することができる。
熱伝達経路での複数個所の温度を推定することによって、例えば温度上昇が抑制されている状態等において、過剰な出力制限が実行されることを防ぎ、適正に出力を増大させることができる。例えば、受電部１５の複数の素子及び磁性部材等の各々の温度特性に応じて、インダクタンス、キャパシタンス及び抵抗値等の各状態量並びに共振回路の固有値（周波数）が変化する場合であっても、送電装置２による電力伝送の要求周波数へのフィードバック又は要求周波数の補正等を行うことができ、受電側での温度の変動に起因する電力伝送の出力低下及び損失増大を抑制することができる。
制御装置１７は、例えば、熱モデル２０において、外気３５と筐体２１とを、順次に放熱部材２１ａと素子２６と基板２５とを介して及び直接的に接続するとともに、筐体２１と二次側コイル１５ａとを、コア部材２２を介して接続することによって、少なくとも二次側コイル１５ａの温度を精度良く推定することができる。
熱伝達経路での複数個所の温度を推定することによって、例えば温度上昇が抑制されている状態等において、過剰な出力制限が実行されることを防ぎ、適正に出力を増大させることができる。例えば、受電部１５の複数の素子及び磁性部材等の各々の温度特性に応じて、インダクタンス、キャパシタンス及び抵抗値等の各状態量並びに共振回路の固有値（周波数）が変化する場合であっても、送電装置２による電力伝送の要求周波数へのフィードバック又は要求周波数の補正等を行うことができ、受電側での温度の変動に起因する電力伝送の出力低下及び損失増大を抑制することができる。
制御装置１７は、例えば、熱モデル２０において、外気３５と筐体２１とを、順次に放熱部材２１ａと素子２６と基板２５とを介して及び直接的に接続するとともに、筐体２１と二次側コイル１５ａとを、コア部材２２を介して接続することによって、少なくとも二次側コイル１５ａの温度を精度良く推定することができる。
【0039】
（変形例）
以下、実施形態の変形例について説明する。なお、上述した実施形態と同一部分については、同一符号を付して説明を省略又は簡略化する。
上述した実施形態では、制御装置１７は、熱モデル２０に基づいて受電側の熱伝達経路での複数個所の温度を推定するとしたが、これに限定されない。例えば、制御装置１７は、熱モデル２０とは異なる複数の要素の組み合わせによる他の熱モデルと、各温度センサ３５ａ，２５ａの出力とによって、少なくとも二次側コイル１５ａの温度を推定してもよい。
以下、実施形態の変形例について説明する。なお、上述した実施形態と同一部分については、同一符号を付して説明を省略又は簡略化する。
上述した実施形態では、制御装置１７は、熱モデル２０に基づいて受電側の熱伝達経路での複数個所の温度を推定するとしたが、これに限定されない。例えば、制御装置１７は、熱モデル２０とは異なる複数の要素の組み合わせによる他の熱モデルと、各温度センサ３５ａ，２５ａの出力とによって、少なくとも二次側コイル１５ａの温度を推定してもよい。
【0040】
上述した実施形態では、非接触電力伝送システム１は、蓄電装置１１の入出力電力を変換する蓄電電圧変換部１２を備えるとしたが、これに限定されず、蓄電電圧変換部１２は省略されてもよい。
例えば、蓄電装置１１及び内燃機関を動力源として駆動するハイブリッド車両等の場合、駆動制御装置３は蓄電電圧変換部１２を備え、蓄電装置１１を動力源として駆動する電気自動車等の場合、駆動制御装置３は蓄電電圧変換部１２を備えていなくてもよい。
例えば、蓄電装置１１及び内燃機関を動力源として駆動するハイブリッド車両等の場合、駆動制御装置３は蓄電電圧変換部１２を備え、蓄電装置１１を動力源として駆動する電気自動車等の場合、駆動制御装置３は蓄電電圧変換部１２を備えていなくてもよい。
【0041】
本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0042】
１…非接触電力伝送システム、２…送電装置、３…駆動制御装置、４…受電装置、６…電源部、７…送電電力変換部、８…送電部、８ａ…一次側コイル、１１…蓄電装置、１２…蓄電電圧変換部、１３…電力変換部、１４…回転電機、１５…受電部、１５ａ…二次側コイル（コイル）、１６…受電電力変換部、１７…制御装置、１８…コイルユニット、２０…熱モデル、２１…筐体、２１ａ…放熱部材、２１Ａ…表面、２２…コア部材（磁性部材）、２５…基板、２５ａ…第２温度センサ、２６…素子（電子部品）、３５…外気、３５ａ…第１温度センサ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】