特許 7173698 車両用非接触受電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-08

(45)【発行日】2022-11-16

(54)【発明の名称】車両用非接触受電システム

(51)【国際特許分類】

   H02H 3/33 20060101AFI20221109BHJP

   G01R 31/52 20200101ALI20221109BHJP

   G01R 31/56 20200101ALI20221109BHJP

   H02H 3/16 20060101ALI20221109BHJP

   H02J 50/12 20160101ALI20221109BHJP

   G01R 31/50 20200101ALN20221109BHJP

【ＦＩ】

H02H3/33

G01R31/52

G01R31/56

H02H3/16

H02J50/12

G01R31/50

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018244632

(22)【出願日】2018-12-27

(65)【公開番号】P2020108258

(43)【公開日】2020-07-09

【審査請求日】2021-06-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】木村 統公

(72)【発明者】

【氏名】杉山 義信

【審査官】坂東 博司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１８４３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１９６８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１１３５４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０１２７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０２２１２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｈ ３／３３

Ｈ０２Ｈ ３／１６

Ｈ０２Ｊ ５０／１２

Ｇ０１Ｒ ３１／５０

Ｇ０１Ｒ ３１／５２

Ｇ０１Ｒ ３１／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

送電装置から磁界を通じて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交流電力を整流するように構成された整流回路と、
前記整流回路の直流出力側に接続される直流電力線対と、
アース用部材と、
前記直流電力線対と前記アース用部材との間に電気的に接続される一対のバイパスコンデンサと、
電力線対を流れる電流の差分を検出するように構成された零相変流器とを備え、
前記受電部は、
受電コイルと、
前記受電コイルの一端及び他端にそれぞれ接続され、前記受電コイルとともに直列共振回路を形成する第１及び第２のキャパシタとを含み、
前記零相変流器は、前記整流回路と前記一対のバイパスコンデンサとの間の前記直流電力線対を流れる電流の差分を検出するように配置される、車両用非接触受電システム。

【請求項2】

前記アース用部材は、前記受電部、前記整流回路、及び前記直流電力線対を収容する導電性の筐体であり、
前記一対のバイパスコンデンサ及び前記零相変流器は、前記筐体内に設けられる、請求項１に記載の車両用非接触受電システム。

【請求項3】

前記直流電力線対に接続される電気機器をさらに備え、
前記アース用部材は、前記電気機器を収容する導電性の第１の筐体であり、
前記一対のバイパスコンデンサは、前記電気機器を前記直流電力線対に接続する電力線対と前記第１の筐体との間に電気的に接続され、
前記受電部、前記整流回路、及び前記直流電力線対は、導電性の第２の筐体に収容されており、
前記第１の筐体は、前記第２の筐体と電気的に接続されている、請求項１に記載の車両用非接触受電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、非接触受電システムに関し、特に、送電装置から磁界を通じて非接触で受電するように構成された受電部を備える非接触受電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１３－２５２０４０号公報（特許文献１）は、送電装置の第１コイルと、車両に搭載される第２コイルとが磁気結合することにより、送電装置から車両へ非接触で給電する非接触給電システムを開示する。このシステムでは、第２コイルの両端部に接続される一対の電気経路を流れる電流の差分を検出する零相変流器が設けられ、零相変流器の検出結果に応じて漏電（地絡）の有無が診断される（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－２５２０４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

送電装置から非接触で受電する受電部の両端は、共振により高電圧になるため、特許文献１のように、受電部の両端に接続される一対の電気経路に零相変流器を設けると、耐圧性を確保するために零相変流器が大型化する。また、上記のように零相変流器を設けると、零相変流器のアンバランス時に受電部の共振特性に悪影響を与えたり、零相変流器の発熱が問題となる可能性もある。

【0005】

本開示は、かかる問題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、送電装置から磁界を通じて非接触で受電するように構成された受電部を備える非接触受電システムにおいて、零相変流器によって共振特性に影響を与えることなく受電部の地絡を検出し、かつ零相変流器の小型化を図ることである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の非接触受電システムは、送電装置から磁界を通じて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交流電力を整流するように構成された整流回路と、整流回路の直流出力側に接続される直流電力線対と、アース用部材と、直流電力線対とアース用部材との間に電気的に接続される一対のバイパスコンデンサと、電力線対を流れる電流の差分を検出するように構成された零相変流器とを備える。零相変流器は、整流回路と一対のバイパスコンデンサとの間の直流電力線対を流れる電流の差分を検出するように配置される。

【0007】

この非接触受電システムでは、零相変流器は、整流回路と一対のバイパスコンデンサとの間の直流電力線対を流れる電流の差分を検出するように配置される。受電部が地絡（受電部とアース用部材との間の絶縁抵抗が低下）すると、受電部、アース用部材、バイパスコンデンサ、直流電力線対の一方、及び整流回路を通じて回路が形成される。これにより、直流電力線対を流れる電流にアンバランスが生じるため、上記のように配置された零相変流器によって受電部の地絡を検出することができる。この零相変流器は、高電圧かつ高周波の受電部の両端における電流の差分を検出するものではないので、受電部の両端に接続される電力線対に零相変流器を配置する場合に比べて耐圧性を抑えることができ、また、受電部の共振特性に影響を与えることもない。したがって、この非接触受電システムによれば、零相変流器によって共振特性に影響を与えることなく受電部の地絡を検出し、かつ零相変流器を小型化することができる。

【0008】

アース用部材は、受電部、整流回路、及び直流電力線対を収容する導電性の筐体であり、一対のバイパスコンデンサ及び零相変流器は、筐体内に設けられてもよい。

【0009】

また、非接触受電システムは、直流電力線対に接続される電気機器をさらに備えてもよい。そして、アース用部材は、電気機器を収容する導電性の第１の筐体であり、一対のバイパスコンデンサは、電気機器を直流電力線対に接続する電力線対と第１の筐体との間に電気的に接続されてもよい。受電部、整流回路、及び直流電力線対は、導電性の第２の筐体に収容され、第１の筐体は、第２の筐体と電気的に接続されてもよい。

【0010】

受電部は、受電コイルと、受電コイルの一端及び他端にそれぞれ接続されて受電コイルとともに直列共振回路を形成する第１及び第２のキャパシタとを含んでもよい。

【0011】

このような構成の受電部において受電コイルが地絡すると、たとえば、低周波の電圧を所定点に印加して電圧レベルの変化を検出することにより地絡を検出する公知の地絡検出器では、第１及び第２のキャパシタによってＡＣカップリングされた受電コイルの地絡を検出することはできない。上記の非接触受電システムによれば、このような構成の受電部であっても、上記の零相変流器を用いて受電コイルの地絡を検出することができる。

【発明の効果】

【0012】

本開示の非接触受電システムによれば、零相変流器によって共振特性に影響を与えることなく受電部の地絡を検出し、かつ零相変流器の小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本開示の実施の形態１に従う非接触受電システムが適用される電力伝送システムの全体構成図である。

【図2】受電コイルが地絡した場合に生じる地絡電流の経路を示した図である。

【図3】車両ＥＣＵにより実行される受電コイルの地絡判定処理の手順を示すフローチャートである。

【図4】受電コイルの地絡部を流れる地絡電流と、零相電流検出回路によって検出される零相電流値との比較結果を示す図である。

【図5】実施の形態２に従う非接触受電システムが適用される電力伝送システムの全体構成図である。

【図6】図５に示した受電装置において、受電コイルが地絡した場合に生じる地絡電流の経路を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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、図中同一又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。

【0015】

［実施の形態１］
＜非接触受電システムの構成＞
図１は、本開示の実施の形態１に従う非接触受電システムが適用される電力伝送システムの全体構成図である。図１を参照して、電力伝送システムは、受電装置１００と、送電装置２００とを備える。受電装置１００は、蓄電装置３００に蓄えられた電力を用いて走行可能な車両１０に搭載され、受電装置１００によって受電された電力は、蓄電装置３００に蓄えられる。

【0016】

たとえば、受電装置１００は、車体の下面に配置され、送電装置２００は、地面に配置される。そして、受電装置１００が送電装置２００に対向するように送電装置２００に対して車両１０の位置合わせが行なわれた状態で、送電装置２００から受電装置１００へ磁界を通じて非接触で電力が伝送される。

【0017】

受電装置１００は、受電部１１０と、フィルタ回路１１５と、整流回路１２０と、キャパシタ１２５と、ノイズ除去回路１３０と、チョークコイル１３５と、筐体１４０とを含む。

【0018】

受電部１１０は、受電コイル１１１と、キャパシタ１１２，１１３とを含む。キャパシタ１１２は、受電コイル１１１の一端に接続され、キャパシタ１１３は、受電コイル１１１の他端に接続される。受電コイル１１１及びキャパシタ１１２，１１３は、直列に接続されて直列共振回路を形成する。受電部１１０は、送電装置２００の送電部２２５から出力される電力（交流）を、磁界を通じて非接触で受電する。受電コイル１１１及びキャパシタ１１２，１１３によって形成される共振回路の共振強度を示すＱ値は、１００以上であることが好ましい。

【0019】

フィルタ回路１１５は、受電部１１０と整流回路１２０との間に設けられ、受電部１１０による受電時に発生する高調波ノイズを抑制する。この例では、フィルタ回路１１５は、キャパシタ１１６とインダクタ１１７，１１８とを含む二次ＬＣフィルタによって構成されているが、フィルタ回路１１５の構成はこれに限定されるものではない。

【0020】

整流回路１２０は、受電部１１０によって受電された交流電力を整流して直流電力線対Ｌ１へ出力する。整流回路１２０は、たとえば４つのダイオードから成るダイオードブリッジ回路を含んで構成される。キャパシタ１２５は、整流回路１２０の出力側に設けられ、直流電力線対Ｌ１の電圧を平滑化する。

【0021】

ノイズ除去回路１３０は、バイパスコンデンサ１３２，１３４を含む。バイパスコンデンサ１３２は、直流電力線対Ｌ１の負極線と筐体１４０との間に接続される。バイパスコンデンサ１３４は、直流電力線対Ｌ１の正極線と筐体１４０との間に接続される。ノイズ除去回路１３０は、直流電力線対Ｌ１に重畳されているコモンモードノイズを除去するものである。

【0022】

チョークコイル１３５は、直流電力線対Ｌ１に設けられ、このチョークコイル１３５も、直流電力線対Ｌ１に重畳されているコモンモードノイズを除去する。チョークコイル１３５は、たとえば、リング状のフェライトコアに互いに逆向きに巻回される２つのコイルを含んで構成される。

【0023】

筐体１４０は、受電装置１００の筐体であり、金属等の導電性の部材（たとえばアルミ）によって構成される。筐体１４０は、車両１０のボディアース５００に接続されており、アース用部材として機能する。

【0024】

受電装置１００は、零相変流器１５０と、零相電流検出回路１６０とをさらに含む。零相変流器１５０は、整流回路１２０とノイズ除去回路１３０との間において、直流電力線対Ｌ１の一方（正極線）を流れる電流と、直流電力線対Ｌ１の他方（負極線）を流れる電流との差分を検出するように構成される。零相変流器１５０は、たとえば、円形の鉄心にコイルを巻き付けて構成され、直流電力線対Ｌ１を取り囲むように配置される。

【0025】

零相電流検出回路１６０は、終端抵抗１６２と、フィルタ１６４と、ピークホールド回路１６６とを含む。フィルタ１６４は、零相変流器１５０の出力に含まれる高周波ノイズを除去する。ピークホールド回路１６６は、零相変流器１５０の出力のピーク値を示す電圧信号を出力するように構成される。すなわち、零相電流検出回路１６０は、零相変流器１５０によって検出された直流電力線対Ｌ１の差分電流のピーク値（以下「零相電流値」と称する。）に相当する電圧を出力する。

【0026】

車両１０には、蓄電装置３００と、車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４１０と、通信部４２０と、報知部４３０とがさらに搭載されている。蓄電装置３００は、再充電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置３００は、たとえば、リチウムイオン電池或いはニッケル水素電池等の二次電池や、電気二重層キャパシタ等の蓄電素子を含んで構成される。なお、リチウムイオン二次電池は、リチウムを電荷担体とする二次電池であり、電解質が液体の一般的なリチウムイオン二次電池のほか、固体の電解質を用いた所謂全固体電池も含み得る。蓄電装置３００は、受電装置１００によって受電された電力を蓄え、図示しない車両駆動装置（インバータ及び駆動モータ等）へ電力を供給する。

【0027】

車両ＥＣＵ４１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリ（ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory））と、各種信号を入出力するためのＩ／Ｆ装置とを含んで構成される（いずれも図示せず）。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭに展開して実行する。ＲＯＭに格納されているプログラムには、ＣＰＵによって実行される処理が記されている。

【0028】

車両ＥＣＵ４１０は、たとえば、車両１０の走行制御や蓄電装置３００の充電制御等を実行する。また、車両ＥＣＵ４１０は、零相変流器１５０によって検出される零相電流の検出値（電圧信号）を零相電流検出回路１６０から受信し、受電コイル１１１の地絡の有無を判定する。この地絡判定については、後ほど詳しく説明する。車両ＥＣＵ４１０によって実行される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。

【0029】

通信部４２０は、送電装置２００との間で無線通信を行なうための通信Ｉ／Ｆである。通信部４２０と送電装置２００の通信部２４０との間で無線通信が行なわれることによって、車両ＥＣＵ４１０と送電装置２００の送電ＥＣＵ２３０との間で各種情報のやり取りを行なうことが可能になる。

【0030】

報知部４３０は、車両ＥＣＵ４１０からの要求に従って、ユーザへ所定の報知を行なうように構成される。報知部４３０の例としては、表示装置、スピーカー、ランプ（たとえば警告ランプ）等が挙げられる。ユーザへの報知方法は任意であり、表示装置への表示（文字や画像等）で知らせてもよいし、スピーカーにより音（音声を含む）で知らせてもよいし、所定のランプを点灯（又は点滅）させてもよい。

【0031】

一方、送電装置２００は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０と、インバータ２１５と、フィルタ回路２２０と、送電部２２５と、送電ＥＣＵ２３０と、通信部２４０とを含む。

【0032】

ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０は、商用系統電源等の交流電源６００から受ける交流電力を直流電力に変換してインバータ２１５へ供給する。ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０は、たとえば力率改善（ＰＦＣ（Power Factor Correction））回路であるが、力率改善機能を有しない整流器を採用してもよい。

【0033】

インバータ２１５は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１０から受ける直流電力を、所定の周波数（たとえば数十ｋＨｚ）の送電電力に変換する。インバータ２１５によって生成された送電電力は、フィルタ回路２２０を通じて送電部２２５へ供給される。インバータ２１５は、たとえば単相フルブリッジ回路を含んで構成される。

【0034】

フィルタ回路２２０は、インバータ２１５と送電部２２５との間に設けられ、インバータ２１５から発生する高調波ノイズを抑制する。この例では、フィルタ回路２２０は、インダクタ２２１，２２２とキャパシタ２２３とを含む二次ＬＣフィルタによって構成されているが、フィルタ回路２２０の構成はこれに限定されるものではない。

【0035】

送電部２２５は、送電コイル２２６と、キャパシタ２２７，２２８とを含む。キャパシタ２２７は、送電コイル２２６の一端に接続され、キャパシタ２２８は、送電コイル２２６の他端に接続される。送電コイル２２６及びキャパシタ２２７，２２８は、直列に接続されて直列共振回路を形成する。送電部２２５は、インバータ２１５により生成される送電電力（交流電力）をフィルタ回路２２０を通じて受け、送電部２２５の周囲に生成される磁界を通じて、受電装置１００の受電部１１０へ非接触で送電する。送電コイル２２６及びキャパシタ２２７，２２８によって形成される共振回路のＱ値も、１００以上であることが好ましい。

【0036】

送電ＥＣＵ２３０は、ＣＰＵと、メモリ（ＲＡＭ及びＲＯＭ）と、各種信号を入出力するためのＩ／Ｆ装置とを含んで構成される（いずれも図示せず）。送電ＥＣＵ２３０は、送電装置２００における各種機器の制御を行なう。たとえば、送電ＥＣＵ２３０は、送電装置２００から受電装置１００への電力伝送の実行時に、所定の周波数を有する送電電力をインバータ２１５が生成するようにインバータ２１５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。

【0037】

通信部２４０は、車両１０との間で無線通信を行なうための通信Ｉ／Ｆである。通信部２４０と車両１０の通信部４２０との間で無線通信が行なわれることによって、送電ＥＣＵ２３０と車両１０の車両ＥＣＵ４１０との間で各種情報のやり取りを行なうことが可能になる。

【0038】

この電力伝送システムにおいては、送電装置２００において、インバータ２１５からフィルタ回路２２０を通じて送電部２２５へ、所定の周波数を有する交流電力が供給される。送電部２２５へ交流電力が供給されると、送電コイル２２６と受電コイル１１１との間に形成される磁界を通じて、送電コイル２２６から受電コイル１１１へエネルギー（電力）が移動する。受電部１１０へ移動したエネルギー（電力）は、フィルタ回路１１５及び整流回路１２０を通じて蓄電装置３００へ供給される。

【0039】

＜受電コイル１１１の地絡検出＞
上記のような非接触受電システムにおいて、零相変流器を用いて受電コイル１１１の地絡（受電コイル１１１と筐体１４０との間の絶縁抵抗の低下）を検出する場合に、仮に受電コイル１１１の両端に接続される電力線対に零相変流器を設けるものとすると、以下のような問題が生じる。

【0040】

受電コイル１１１の両端は、キャパシタ１１２，１１３とともに構成される共振回路が高周波で共振することによって高電圧（たとえば数ｋＶ）になる。このため、受電コイル１１１の両端に接続される電力線対に零相変流器を設けると、耐圧性を確保するために零相変流器が大型化する。また、上記箇所に零相変流器を設けると、零相変流器のアンバランス時に共振特性に悪影響を与えたり、零相変流器の発熱が問題となり得る。

【0041】

そこで、本実施の形態１に従う非接触受電システムでは、上述のように、零相変流器１５０は、整流回路１２０とノイズ除去回路１３０との間の直流電力線対Ｌ１に配置され、直流電力線対Ｌ１の一方（正極線）を流れる電流と、直流電力線対Ｌ１の他方（負極線）を流れる電流との差分を検出する。直流電力線対Ｌ１間の電圧は、蓄電装置３００の電圧と同等であり、数百Ｖレベルである。したがって、受電コイル１１１の両端に接続される電力線対に零相変流器を設ける場合に比べて、零相変流器１５０の耐電圧を下げることができ、零相変流器１５０を小型化することができる。また、零相変流器１５０は、直流電力線対Ｌ１に配置されるので、受電部１１０の共振特性に悪影響を与えることはなく、また、零相変流器１５０の発熱も抑制することができる。

【0042】

図２は、受電コイル１１１が地絡した場合に生じる地絡電流の経路を示した図である。図２を参照して、受電コイル１１１のキャパシタ１１３側の端部（以下「地絡部１７０」とする）において地絡（受電コイル１１１と筐体１４０との間の絶縁抵抗の低下）が生じたものとする。

【0043】

地絡部１７０において地絡が生じると、地絡部１７０と筐体１４０との間に地絡抵抗１７２が生じる。そうすると、地絡部１７０から、地絡抵抗１７２、筐体１４０、バイパスコンデンサ１３２、直流電力線対Ｌ１の負極線、整流回路１２０、フィルタ回路１１５、及び受電部１１０のキャパシタ１１３を通じた回路が形成され、図中の太線で示される地絡電流が流れる。これにより、直流電力線対Ｌ１の負極線を流れる電流の大きさと、直流電力線対Ｌ１の正極線を流れる電流の大きさとに差が生じ、その差分を零相変流器１５０により検出することによって、受電コイル１１１の地絡を検出することができる。

【0044】

なお、上記のような蓄電装置や受電装置等の電気システムを備える車両においては、電気システムの所定点（たとえば蓄電装置の負極等）にカップリングコンデンサを介して低周波の電圧を印加し、当該電圧のレベルの変化を検出することによって電気システムの地絡（絶縁抵抗の低下）を検出する地絡検出器が設けられることも多い。しかしながら、このような地絡検出器では、上記のように受電部１１０のキャパシタ１１２，１１３によってＡＣカップリングされた受電コイル１１１の地絡を検出することはできない。本実施の形態１に従う非接触受電システムは、上記のような地絡検出器では検出することができない受電コイル１１１の地絡を、零相変流器１５０を用いて検出することができる。

【0045】

図３は、車両ＥＣＵ４１０により実行される受電コイル１１１の地絡判定処理の手順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、受電装置１００による送電装置２００からの受電に伴なって開始され、所定周期毎に繰り返し実行される。

【0046】

図３を参照して、車両ＥＣＵ４１０は、零相電流検出回路１６０から零相電流値（零相電流の検出値）を取得する（ステップＳ１０）。次いで、車両ＥＣＵ４１０は、零相電流値が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。この所定値は、受電コイル１１１が地絡していると判定するためのしきい値であり、たとえば、地絡保護に関する規格値等に基づいて決定される。零相電流値が所定値よりも小さいときは（ステップＳ２０においてＮＯ）、以降の一連の処理は実行されずにリターンへと処理が移行される。

【0047】

ステップＳ２０において零相電流値が所定値以上であると判定されると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、車両ＥＣＵ４１０は、受電コイル１１１において地絡が生じているものと判定する（ステップＳ３０）。そして、車両ＥＣＵ４１０は、送電装置２００からの送電の停止を指示する送電停止指令を、通信部４２０を通じて送電装置２００へ送信する（ステップＳ４０）。その後、車両ＥＣＵ４１０は、受電コイル１１１の地絡が生じたことを示すアラームを出力するように報知部４３０を制御する（ステップＳ５０）。

【0048】

図４は、受電コイル１１１の地絡部１７０を流れる地絡電流と、零相電流検出回路１６０によって検出される零相電流値との比較結果を示した図である。図４を参照して、横軸は地絡抵抗を示し、縦軸は電流を示す。そして、線ｋ１は、地絡部１７０を流れる地絡電流値を示し、線ｋ２は、零相電流検出回路１６０によって検出される零相電流値を示す。なお、しきい値Ａｔｈは、図３のステップＳ２０における所定値に相当する。

【0049】

図示されるように、地絡電流値と零相電流値とは略同等であり、零相電流検出回路１６０によって受電コイル１１１の地絡を精度よく検出できていることが理解できる。

【0050】

以上のように、この実施の形態１においては、零相変流器１５０は、整流回路１２０とノイズ除去回路１３０との間の直流電力線対Ｌ１を流れる電流の差分を検出するように配置される。受電コイル１１１が地絡すると、受電コイル１１１、筐体１４０、バイパスコンデンサ１３２、直流電力線対Ｌ１の負極線、及び整流回路１２０を通じて回路が形成される。これにより、直流電力線対Ｌ１を流れる電流にアンバランスが生じるため、上記のように配置された零相変流器１５０によって受電コイル１１１の地絡を検出することができる。

【0051】

そして、この零相変流器１５０は、高電圧かつ高周波の受電コイル１１１の両端における電流の差分を検出するものではないので、受電コイル１１１の両端に接続される電力線対に零相変流器を配置する場合に比べて耐圧性を抑えることができ、また、受電部１１０の共振特性に影響を与えることもない。したがって、この実施の形態１によれば、零相変流器１５０によって共振特性に影響を与えることなく受電コイル１１１の地絡を検出し、かつ零相変流器１５０を小型化することができる。

【0052】

また、この実施の形態１では、受電部１１０において、受電コイル１１１及びキャパシタ１１２，１１３は、直列に接続されて直列共振回路を形成する。このような構成の受電部１１０において受電コイル１１１が地絡した場合、たとえば、低周波の電圧を所定点に印加して電圧レベルの変化を検出することにより地絡を検出する公知の地絡検出器では、キャパシタ１１２，１１３によってＡＣカップリングされた受電コイル１１１の地絡を検出することはできない。この実施の形態１によれば、このような構成の受電部１１０であっても、零相変流器１５０を用いて受電コイル１１１の地絡を検出することができる。

【0053】

［実施の形態２］
図５は、実施の形態２に従う非接触受電システムが適用される電力伝送システムの全体構成図である。図５を参照して、この電力伝送システムは、図１に示した実施の形態１における電力伝送システムにおいて、受電装置１００に代えて受電装置１００Ａを含む。そして、車両１０には、電力変換装置７００と、補機負荷８００とがさらに搭載される。

【0054】

受電装置１００Ａは、図１に示した受電装置１００において、ノイズ除去回路１３０と、チョークコイル１３５とを含まないものである。

【0055】

電力変換装置７００は、電力線対Ｌ２を通じて直流電力線対Ｌ１に接続される。電力変換装置７００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７１０と、ノイズ除去回路７２０，７４０と、チョークコイル７３０とを含む。

【0056】

ＤＣ／ＤＣコンバータ７１０は、蓄電装置３００又は受電装置１００Ａから電力線対Ｌ２を通じて直流電力の電圧を受け、低圧の補機電圧に変換して補機負荷８００へ出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ７１０は、たとえば、インバータと、絶縁トランスと、整流器とを含んで構成される。補機負荷８００は、車両１０に搭載される各種補機及び補機バッテリを総括して示したものである。

【0057】

ノイズ除去回路７２０は、バイパスコンデンサ７２２，７２４を含む。バイパスコンデンサ７２２は、電力線対Ｌ２の正極線と筐体７５０との間に接続される。バイパスコンデンサ７２４は、電力線対Ｌ２の負極線と筐体７５０との間に接続される。ノイズ除去回路７２０は、電力線対Ｌ２から受ける直流電力に重畳されているコモンモードノイズを除去するものである。

【0058】

チョークコイル７３０は、電力線対Ｌ２においてノイズ除去回路７２０とノイズ除去回路７４０との間に設けられる。このチョークコイル７３０も、電力線対Ｌ２に重畳されているコモンモードノイズを除去する。ノイズ除去回路７４０は、電力線対Ｌ２においてチョークコイル７３０とＤＣ／ＤＣコンバータ７１０との間に設けられる。ノイズ除去回路７４０は、ノイズ除去回路７２０と同様に一対のバイパスコンデンサを含み、ＤＣ／ＤＣコンバータ７１０から発生するコモンモードノイズを除去する。

【0059】

筐体７５０は、電力変換装置７００の筐体であり、金属等の導電性の部材（たとえばアルミ）によって構成される。筐体７５０は、車両１０のボディアース５００に接続されており、アース用部材として機能する。受電装置１００Ａの筐体１４０もボディアース５００に接続されていることから、筐体７５０は、受電装置１００Ａの筐体１４０と電気的に接続されている。

【0060】

この実施の形態２に従う非接触受電システムにおいても、受電装置１００Ａに設けられる零相変流器１５０を用いて受電コイル１１１の地絡を検出することができる。

【0061】

図６は、図５に示した受電装置１００Ａにおいて、受電コイル１１１が地絡した場合に生じる地絡電流の経路を示した図である。図６を参照して、図２のケースと同様に、受電コイル１１１のキャパシタ１１３側の端部（地絡部１７０）において地絡が生じたものとする。

【0062】

地絡部１７０において地絡が生じると、地絡部１７０と筐体１４０との間に地絡抵抗１７２が生じる。そうすると、地絡部１７０から、地絡抵抗１７２、筐体１４０、ボディアース５００、筐体７５０、ノイズ除去回路７２０のバイパスコンデンサ７２４、電力線対Ｌ２の負極線、直流電力線対Ｌ１の負極線、整流回路１２０、フィルタ回路１１５、及び受電部１１０のキャパシタ１１３を通じた回路が形成され、図中の太線で示される地絡電流が流れる。

【0063】

これにより、直流電力線対Ｌ１の負極線を流れる電流の大きさと、直流電力線対Ｌ１の正極線を流れる電流の大きさとに差が生じ、その差分を零相変流器１５０により検出することによって、受電コイル１１１の地絡を検出することができる。

【0064】

そして、この実施の形態２に従う非接触受電システムにおいても、零相変流器１５０は、直流電力線対Ｌ１に配置されている。したがって、零相変流器１５０の耐電圧を下げることができ、零相変流器１５０を小型化することができる。また、零相変流器１５０は、直流電力線対Ｌ１に配置されるので、受電部１１０の共振特性に悪影響を与えることはなく、また、零相変流器１５０の発熱も抑制することができる。

【0065】

なお、特に図示しないが、この実施の形態２においても、図３に示したフローチャートに従って、車両ＥＣＵ４１０により受電コイル１１１の地絡判定処理が実行される。

【0066】

以上のように、この実施の形態２によっても、実施の形態１と同様に、零相変流器１５０によって共振特性に影響を与えることなく受電コイル１１１の地絡を検出し、かつ零相変流器１５０を小型化することができる。また、キャパシタ１１２，１１３によってＡＣカップリングされた受電コイル１１１の地絡を、零相変流器１５０を用いて検出することができる。

【0067】

なお、上記の実施の形態２では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７１０とノイズ除去回路７２０とを含む電力変換装置７００が車両１０に搭載され、電力変換装置７００の筐体７５０とノイズ除去回路７２０とが地絡電流の経路の一部を構成するものとしたが、地絡電流の経路の一部を構成する装置は、このような電力変換装置７００に限定されるものではない。上記のような地絡電流の経路の一部を構成できる装置であればよく、たとえば、ノイズ除去用のバイパスコンデンサを有するモータ駆動用のインバータ等を含む装置も、本開示の実施の形態例となり得る。

【0068】

今回開示された実施の形態は、全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。本発明の範囲は、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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0069】

１０ 車両、１００，１００Ａ 受電装置、１１０ 受電部、１１１ 受電コイル、１１２，１１３，１１６，１２５，２２３，２２７，２２８ キャパシタ、１１５，２２０ フィルタ回路、１１７，１１８，２２１，２２２ インダクタ、１２０ 整流回路、１３０，７２０，７４０ ノイズ除去回路、１３２，１３４，７２２，７２４ バイパスコンデンサ、１３５，７３０ チョークコイル、１４０，７５０ 筐体、１５０ 零相変流器、１６０ 零相電流検出回路、１６２ 終端抵抗、１６４ フィルタ、１６６ ピークホールド回路、１７０ 地絡部、１７２ 地絡抵抗、２００ 送電装置、２１０ ＡＣ／ＤＣコンバータ、２１５ インバータ、２２５ 送電部、２２６ 送電コイル、２３０ 送電ＥＣＵ、２４０，４２０ 通信部、３００ 蓄電装置、４１０ 車両ＥＣＵ、４３０ 報知部、５００ ボディアース、６００ 交流電源、７００ 電力変換装置、７１０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、８００ 補機負荷、Ｌ１ 直流電力線対、Ｌ２ 電力線対。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】