JP6015608B2 - 受電機器及び非接触電力伝送装置 - Google Patents

Description

本発明は、受電機器及び非接触電力伝送装置に関する。

電源コードや送電ケーブルを用いない非接触電力伝送装置として、例えば、交流電力が入力される１次側コイルを有する送電機器と、１次側コイルから非接触で交流電力を受電可能な２次側コイルを有する受電機器とを備えているものが知られている（例えば特許文献１参照）。かかる非接触電力伝送装置においては、例えば１次側コイルと２次側コイルとが磁場共鳴することにより、送電機器から受電機器に非接触で交流電力が伝送される。

特開２００９−１０６１３６号公報

上記のような受電機器及び非接触電力伝送装置は、伝送効率の向上等の観点から、所望のインピーダンスに変換するインピーダンス変換部を備えている場合がある。インピーダンス変換部としては、例えばインダクタ及びキャパシタを有するＬＣ回路等が用いられる場合がある。この場合、本発明者らは、使用環境等によっては、インピーダンス変換部のインダクタの温度が高くなり易いことを見出すとともに、当該インダクタの温度が高くなることに起因して過大な電流が流れてしまうことを見出した。

本発明の目的は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、インダクタを有するインピーダンス変換部を備えたものにおいて、当該インダクタの過度な温度上昇を抑制できる受電機器及び非接触電力伝送装置を提供することである。

上記目的を達成する受電機器は、交流電力が入力される１次側コイルを有する送電機器から非接触で前記交流電力を受電可能なものであって、前記１次側コイルから非接触で前記交流電力を受電可能な２次側コイルと、負荷と、前記２次側コイルと前記負荷との間に設けられ且つインピーダンス変換を行うものであって、少なくともインダクタを有するインピーダンス変換部と、前記インダクタの温度に関する物理量を測定する測定部と、前記インピーダンス変換部と前記負荷との間に設けられ、前記物理量が予め定められた閾値よりも大きくなった場合に、前記インダクタに流れる電流値が小さくなるようインピーダンスの調整が行われる調整部と、を備えていることを特徴とする。

かかる構成によれば、温度に関する物理量が閾値よりも大きくなった場合には、調整部によって、インダクタに流れる電流値が小さくなるようインピーダンスの調整が行われる。これにより、インダクタの発熱を抑制できる。よって、インダクタの過度な温度上昇を抑制できる。

上記受電機器について、前記２次側コイルによって受電された交流電力を整流する整流部を備え、前記インピーダンス変換部は、前記２次側コイルと前記整流部との間に設けられており、前記調整部は、前記整流部と前記負荷との間に設けられるものであって周期的にオンオフするスイッチング素子を有するＤＣ／ＤＣコンバータであり、前記受電機器は、前記物理量が前記閾値よりも大きくなった場合に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力端から前記負荷までのインピーダンスが高くなるよう前記スイッチング素子のオンオフのデューティ比を制御するデューティ比制御部を備えているとよい。かかる構成によれば、物理量が閾値よりも大きくなった場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力端から負荷までのインピーダンスが高くなるようスイッチング素子のオンオフのデューティ比が制御される。これにより、インダクタに流れる電流値が小さくなるため、インダクタの発熱を抑制できる。よって、インダクタの過度な温度上昇を抑制できる。

上記目的を達成する非接触電力伝送装置は、交流電力を出力可能な交流電源と、前記交流電力が入力される１次側コイルと、前記１次側コイルから非接触で前記交流電力を受電可能な２次側コイルと、負荷と、前記交流電源の出力端から前記負荷までの間に設けられ且つインピーダンス変換を行うものであって、少なくともインダクタを有するインピーダンス変換部と、前記インダクタの温度に関する物理量を測定する測定部と、前記インピーダンス変換部と前記負荷との間に設けられ、前記物理量が予め定められた閾値よりも大きくなった場合に、前記インダクタに流れる電流値が小さくなるようインピーダンスの調整が行われる調整部と、を備えていることを特徴とする。

かかる構成によれば、温度に関する物理量が閾値よりも大きくなった場合には、調整部によって、インダクタに流れる電流値が小さくなるようインピーダンスの調整が行われる。これにより、インダクタの発熱を抑制できる。よって、インダクタの過度な温度上昇を抑制できる。

上記非接触電力伝送装置について、前記２次側コイルによって受電された交流電力を整流する整流部を備え、前記インピーダンス変換部は、前記２次側コイルと前記整流部との間に設けられており、前記調整部は、前記整流部と前記負荷との間に設けられるものであって周期的にオンオフするスイッチング素子を有するＤＣ／ＤＣコンバータであり、前記非接触電力伝送装置は、前記物理量が前記閾値よりも大きくなった場合に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力端から前記負荷までのインピーダンスが高くなるよう前記スイッチング素子のオンオフのデューティ比を制御するデューティ比制御部を備えているとよい。かかる構成によれば、物理量が閾値よりも大きくなった場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力端から負荷までのインピーダンスが高くなるようスイッチング素子のオンオフのデューティ比が制御される。これにより、インダクタに流れる電流値が小さくなるため、インダクタの発熱を抑制できる。よって、インダクタの過度な温度上昇を抑制できる。

上記非接触電力伝送装置について、前記調整部によるインピーダンスの調整が行われた後に、前記交流電源から出力される前記交流電力を停止させる又は前記交流電力の電力値を小さくする電源制御部を備えているとよい。かかる構成によれば、調整部によるインピーダンスの調整が行われた後に、交流電源から出力される交流電力が停止する又は交流電力の電力値が小さくなる。これにより、インダクタに流れる電流値を更に低減させることができる。また、調整部によるインピーダンスの調整が行われることに起因して反射波電力等が発生した場合であっても、当該反射波電力の電力値が低減される。よって、調整部によるインピーダンスの調整が行われることにより生じ得る不都合、すなわち交流電源等に負担がかかることを抑制できる。

上記目的を達成する非接触電力伝送装置は、交流電力を出力可能な交流電源と、前記交流電力が入力される１次側コイルと、前記１次側コイルから非接触で前記交流電力を受電可能な２次側コイルと、負荷と、前記交流電源の出力端から前記負荷までの間に設けられ且つインピーダンス変換を行うものであって、少なくともインダクタを有するインピーダンス変換部と、前記インダクタの温度を測定する測定部と、前記測定部により前記インダクタの温度が予め定められた閾値よりも高い場合に、前記交流電源から出力される前記交流電力を停止させる、又は前記交流電力の電力値を小さくする電源制御部と、を備えていることを特徴とする。

かかる構成によれば、インダクタの温度が閾値よりも高い場合には、交流電源から出力される交流電力が停止する、又は当該交流電力の電力値が小さくなる。これにより、インダクタに流れる電流値が小さくなる。よって、インダクタの発熱を抑制でき、インダクタの過度な温度上昇を抑制できる。

この発明によれば、インダクタの過度な温度上昇を抑制できる。

受電機器及び非接触電力伝送装置の概要を示すブロック回路図。 車両側コントローラにて実行される温度対応処理を示すフローチャート。

以下、非接触電力伝送装置（非接触電力伝送システム）、送電機器（送電装置）及び受電機器（受電装置）を車両に適用した一実施形態について説明する。
図１に示すように、非接触電力伝送装置１０は、非接触で電力伝送が可能な送電機器１１（地上側機器、１次側機器）及び受電機器２１（車両側機器、２次側機器）を備えている。送電機器１１は地上に設けられており、受電機器２１は車両に搭載されている。

送電機器１１は、予め定められた周波数の交流電力を出力可能な交流電源１２を備えている。交流電源１２は、インフラとしての系統電源から系統電力が入力された場合に、当該系統電力を交流電力に変換し、その変換された交流電力を出力可能に構成されている。

なお、交流電源１２の具体的な構成は任意であるが、例えば系統電力を所定の直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、ＡＣ／ＤＣ変換部によって変換された直流電力を上記交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換部とを備えているとよい。この場合、ＤＣ／ＡＣ変換部は例えばＤ級増幅器であるとよい。また、本実施形態において、交流電源１２は、例えば電圧源である。

交流電源１２から出力された交流電力は、非接触で受電機器２１に伝送され、受電機器２１に設けられた車両用バッテリ２２の充電に用いられる。具体的には、非接触電力伝送装置１０は、送電機器１１及び受電機器２１間の電力伝送を行うものとして、送電機器１１に設けられた送電器１３と、受電機器２１に設けられた受電器２３とを備えている。

送電器１３及び受電器２３は同一の構成となっており、両者は磁場共鳴可能に構成されている。詳細には、送電器１３は、並列に接続された１次側コイル１３ａ及び１次側コンデンサ１３ｂからなる共振回路を有している。受電器２３は、並列に接続された２次側コイル２３ａ及び２次側コンデンサ２３ｂからなる共振回路を有している。両者の共振周波数は同一に設定されている。

かかる構成によれば、送電器１３及び受電器２３の相対位置が磁場共鳴可能な位置にある状況において、交流電力が送電器１３（１次側コイル１３ａ）に入力された場合、送電器１３と受電器２３（２次側コイル２３ａ）とが磁場共鳴する。これにより、受電器２３は送電器１３のエネルギの一部を受け取る。すなわち、受電器２３は、送電器１３から交流電力を受電する。

ちなみに、交流電源１２から出力される交流電力の周波数は、送電器１３及び受電器２３間にて電力伝送が可能となるよう、送電器１３及び受電器２３の共振周波数に対応させて設定されている。例えば、交流電力の周波数は、送電器１３及び受電器２３の共振周波数と同一に設定されている。なお、これに限られず、電力伝送が可能な範囲内で、交流電力の周波数と、送電器１３及び受電器２３の共振周波数とがずれていてもよい。

受電機器２１は、受電器２３によって受電された交流電力を整流する整流器２４（整流部）と、整流器２４と車両用バッテリ２２との間に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ２５とを備えている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、整流器２４によって整流された直流電力が入力されるものであって、当該直流電力の電圧値変換を行うものである。ＤＣ／ＤＣコンバータ２５によって電圧値変換された直流電力が車両用バッテリ２２に入力されることによって、車両用バッテリ２２が充電される。なお、本実施形態では、車両用バッテリ２２が負荷に対応し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５が調整部に対応する。

送電機器１１は、交流電源１２等の制御を行う電源側コントローラ１４を備えている。また、受電機器２１は、電源側コントローラ１４と無線通信可能に構成された車両側コントローラ２６を備えている。各コントローラ１４，２６は、互いに情報のやり取りを通じて、電力伝送の開始又は終了等を行う。

図１に示すように、非接触電力伝送装置１０は、交流電源１２から車両用バッテリ２２までの間に設けられた複数のインピーダンス変換器３１，３２（インピーダンス変換部）を備えている。詳細には、非接触電力伝送装置１０は、送電機器１１に設けられた第１インピーダンス変換器３１（第１インピーダンス変換部）と、受電機器２１に設けられた第２インピーダンス変換器３２（第２インピーダンス変換部）とを備えている。第１インピーダンス変換器３１は、交流電源１２と送電器１３との間に設けられており、第２インピーダンス変換器３２は、受電器２３と整流器２４との間に設けられている。

各インピーダンス変換器３１，３２は、少なくともインダクタを備えており、例えばインダクタ及びキャパシタを有するＬＣ回路で構成されている。詳細には、第１インピーダンス変換器３１は、交流電源１２から送電器１３に向かう２つの電力線ＥＬ１１，ＥＬ１２上に設けられた第１インダクタ３１ａ，３１ｂと、当該第１インダクタ３１ａ，３１ｂに対して後段に設けられ、第１インダクタ３１ａ，３１ｂに対して並列に接続された第１キャパシタ３１ｃと、を有するＬＣ回路である。

第２インピーダンス変換器３２は、受電器２３から車両用バッテリ２２に向かう２つの電力線ＥＬ２１，ＥＬ２２上に設けられた第２インダクタ３２ａ，３２ｂと、当該第２インダクタ３２ａ，３２ｂに対して前段に設けられ、第２インダクタ３２ａ，３２ｂに対して並列に接続された第２キャパシタ３２ｃと、を有するＬＣ回路である。

ここで、本発明者らは、受電器２３（２次側コイル２３ａ）の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスの実部が、送電器１３及び受電器２３間の伝送効率に寄与していることを見出した。具体的には、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスの実部には、相対的に他の抵抗値よりも高い伝送効率となる特定抵抗値Ｒｏｕｔが存在することを見出した。

詳細には、仮に送電器１３の入力端に仮想負荷Ｘを設けた場合において、仮想負荷Ｘの抵抗値をＲａとし、受電器２３（詳細には受電器２３の出力端）から仮想負荷Ｘまでの抵抗値をＲｂとすると、特定抵抗値Ｒｏｕｔは√（Ｒａ×Ｒｂ）である。

第２インピーダンス変換器３２は、上記知見に基づいて、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンス（第２インピーダンス変換器３２の入力端のインピーダンス）が特定抵抗値Ｒｏｕｔに近づく（好ましくは一致する）ように、整流器２４の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスをインピーダンス変換する。

ここで、交流電源１２から出力される交流電力の電力値は、交流電源１２の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンス（第１インピーダンス変換器３１の入力端のインピーダンス）に依存する。

かかる構成において、第１インピーダンス変換器３１は、交流電源１２から所望の電力値の交流電力が出力されるべく、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが特定抵抗値Ｒｏｕｔに近づいている状況における送電器１３の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺｉｎをインピーダンス変換する。

例えば、車両用バッテリ２２に対して入力される直流電力の電力値が充電に適した電力値となるのに要する交流電源１２の出力電力の電力値を、充電に適した電力値の交流電力とする。そして、交流電源１２から充電に適した電力値の交流電力が出力されるための交流電源１２の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスを、充電に適した入力インピーダンスＺｔとする。この場合、第１インピーダンス変換器３１は、交流電源１２の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが上記充電に適した入力インピーダンスＺｔに近づく（好ましくは一致する）ように、送電器１３の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺｉｎをインピーダンス変換する。

換言すれば、交流電源１２は、交流電源１２の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが上記充電に適した入力インピーダンスＺｔである条件下で、所望の電力値の交流電力を出力可能に構成されているとも言える。なお、特定抵抗値Ｒｏｕｔ、及び、充電に適した入力インピーダンスＺｔ等が所望のインピーダンスに対応する。

上記のように構成されている非接触電力伝送装置１０において、本発明者らは、交流電源１２から交流電力が出力されている状況において、使用環境や各コイル１３ａ，２３ａの位置ずれ等によっては、各インピーダンス変換器３１，３２のインダクタ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂの温度が高くなり易いことを見出した。また、本発明者らは、インダクタ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂの温度が過度に高くなった場合、インダクタンスが設計値から大きくずれてしまい、その結果各電力線ＥＬ１１，ＥＬ１２，ＥＬ２１，ＥＬ２２に過大な電流が流れてしまうことを見出した。

特に、本発明者らは、搭載スペースの関係上、車両に搭載されている第２インピーダンス変換器３２の第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度が高くなり易いことを見出した。詳細には、車両に搭載する関係上、第２インピーダンス変換器３２の設置スペースは、第１インピーダンス変換器３１の設置スペースよりも小さくなり易い。このため、第１インピーダンス変換器３１よりも第２インピーダンス変換器３２の方が、熱が溜まり易く、その結果第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度が高くなり易い。

これに対して、本実施形態の非接触電力伝送装置１０は、上記インダクタ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂの発熱に対応するための構成を備えている。当該構成について、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の詳細な構成と併せて説明する。

図１に示すように、受電機器２１は、第２インピーダンス変換器３２の各第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度を測定し、その測定結果を車両側コントローラ２６に送信する温度センサ４０を備えている。これにより、車両側コントローラ２６は、各第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度を把握可能となっている。温度センサ４０が測定部に対応する。

次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の詳細な構成について説明する。図１に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、例えば一方の電力線ＥＬ２１上に設けられたスイッチング素子４１と、スイッチング素子４１の後段に設けられ、スイッチング素子４１に対して並列に接続されたダイオード４２とを備えている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、ダイオード４２の後段であって、一方の電力線ＥＬ２１上に設けられたコイル４３と、コイル４３の後段であって、コイル４３に対して並列に接続されたコンデンサ４４と、を備えている。スイッチング素子４１は、例えばｎ型のパワーＭＯＳＦＥＴで構成されている。

スイッチング素子４１のドレインは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の入力端、すなわち整流器２４の出力端に接続されている。スイッチング素子４１のソースは、コイル４３の一端に接続されている。ダイオード４２のカソードは一方の電力線ＥＬ２１に接続されており、ダイオード４２のアノードは他方の電力線ＥＬ２２に接続されている。コイル４３の他端は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の出力端を介して、車両用バッテリ２２に接続されている。コンデンサ４４の一端は一方の電力線ＥＬ２１に接続され、コンデンサ４４の他端は他方の電力線ＥＬ２２に接続されている。

かかる構成によれば、直流電力が入力されている状況において、スイッチング素子４１が周期的にオンオフ（スイッチング、チョッピング）すると、整流器２４によって整流された直流電力が、車両用バッテリ２２のバッテリ電圧と同一電圧の直流電力に変換される。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺＬは、スイッチング素子４１のオンオフのデューティ比に依存する。詳細には、上記デューティ比が小さくなる（つまり１周期あたりのスイッチング素子４１のオン時間が短くなる）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺＬが高くなる。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、当該ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺＬを調整するものである。

ここで、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺＬに依存する。この場合、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが特定抵抗値Ｒｏｕｔとなるための、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺＬを第１インピーダンスＺＬ１とする。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺＬが第１インピーダンスＺＬ１となるスイッチング素子４１のオンオフのデューティ比を第１デューティ比とする。

非接触電力伝送装置１０は、各コントローラ１４，２６間で情報のやりとり等を行うことにより、送電器１３及び受電器２３間で電力伝送を行うことが可能な状態となったことが把握された場合に、車両用バッテリ２２の充電を行う。詳細には、電源側コントローラ１４は、交流電源１２から充電用交流電力が出力されるよう交流電源１２を制御する。そして、車両側コントローラ２６は、第１デューティ比でスイッチング素子４１がオンオフするよう当該スイッチング素子４１を制御する。これにより、送電器１３から受電器２３に向けて電力伝送が行われ、車両用バッテリ２２の充電が行われる。

車両側コントローラ２６は、車両用バッテリ２２の充電が行われている状況において、電源側コントローラ１４と協同して、温度センサ４０の測定結果に基づいて、交流電源１２の電力値制御及びデューティ比制御を行う温度対応処理を実行する。当該温度対応処理について図２を用いて詳細に説明する。なお、温度対応処理は、車両用バッテリ２２の充電中、定期的に実行される。

まず、図２に示すように、ステップＳ１０１にて、車両側コントローラ２６は、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度を把握する。
そして、ステップＳ１０２にて、車両側コントローラ２６は、発熱抑制状態であるか否かを判定する。発熱抑制状態とは、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度上昇を抑制するための交流電源１２の電力値制御及びデューティ比制御が既に行われている状態である。ステップＳ１０２では、車両側コントローラ２６は、当該車両側コントローラの所定の記憶領域に発熱抑制状態フラグがセットされているか否かを判定する。なお、後述するが、発熱抑制状態フラグは、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度が閾値温度よりも高い場合にセットされ、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度が閾値温度以下である場合に消去される。

車両側コントローラ２６は、発熱抑制状態でない場合（発熱抑制状態フラグがセットされていない場合）には、ステップＳ１０３に進み、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度が予め定められた閾値温度よりも高いか否かを判定する。なお、この判定処理は、例えば各第２インダクタ３２ａ，３２ｂ双方の温度が閾値温度よりも高いか否かを判定してもよいし、各第２インダクタ３２ａ，３２ｂのいずれか一方の温度が閾値温度よりも高いか否かを判定してもよい。

車両側コントローラ２６は、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度が閾値温度以下である場合には、そのまま本処理を終了する。一方、車両側コントローラ２６は、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度が閾値温度よりも高い場合には、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０６にて、通常の充電状態から、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの発熱を抑制する発熱抑制状態に移行するための処理を実行する。

詳細には、まずステップＳ１０４では、車両側コントローラ２６は、第２インダクタ３２ａ，３２ｂに流れる電流値が小さくなるよう、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺＬを調整する。詳細には、車両側コントローラ２６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺＬが第１インピーダンスＺＬ１よりも高い第２インピーダンスＺＬ２となるよう、スイッチング素子４１のオンオフのデューティ比を、第１デューティ比から第２デューティ比に変更する。当該第２デューティ比は、第１デューティ比よりも小さい値である。

その後、ステップＳ１０５にて、車両側コントローラ２６は、電源側コントローラ１４に対して小交流電力の出力指令を送信する。電源側コントローラ１４は、小交流電力の出力指令を受信した場合に、交流電源１２から、充電用交流電力よりも電力値が小さい小交流電力が出力されるよう交流電源１２を制御する。そして、車両側コントローラ２６は、ステップＳ１０６にて発熱抑制状態フラグをセットして本処理を終了する。すなわち、発熱抑制状態とは、通常の充電状態と比較して、スイッチング素子４１のオンオフのデューティ比が小さくなり、且つ、交流電源１２から出力される交流電力の電力値が小さくなった状態である。

一方、車両側コントローラ２６は、現状が発熱抑制状態である場合、ステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、車両側コントローラ２６は、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度が閾値温度以下であるか否かを判定する。

車両側コントローラ２６は、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度が閾値温度よりも高い場合には、そのまま本処理を終了し、発熱抑制状態を継続する。一方、車両側コントローラ２６は、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度が閾値温度以下である場合には、ステップＳ１０８〜ステップＳ１１０にて、発熱抑制状態から通常の充電状態に戻す処理を実行する。

詳細には、まずステップＳ１０８にて、車両側コントローラ２６は、スイッチング素子４１のオンオフのデューティ比を、第２デューティ比から第１デューティ比に変更する。
その後、車両側コントローラ２６は、ステップＳ１０９にて、充電用交流電力の出力指令を電源側コントローラ１４に対して送信する。電源側コントローラ１４は、充電用交流電力の出力指令を受信したことに基づいて、交流電源１２から充電用交流電力が出力されるよう交流電源１２を制御する。

そして、車両側コントローラ２６は、ステップＳ１１０にて発熱抑制状態フラグを消去して本処理を終了する。なお、本実施形態では、車両側コントローラ２６が、デューティ比制御部及び電源制御部に対応する。

次に本実施形態の作用について説明する。
第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度が閾値温度よりも高くなった場合、スイッチング素子４１のオンオフのデューティ比が制御される。詳細には、スイッチング素子４１のオンオフのデューティ比が、第１デューティ比から、当該第１デューティよりも小さい第２デューティ比に変更される。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺＬが、第１インピーダンスＺＬ１よりも高い第２インピーダンスＺＬ２に調整される。すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の入力端以降に流れる電流値が小さくなるとともに、第２インピーダンス変換器３２の各第２インダクタ３２ａ，３２ｂに流れる電流値が小さくなる。これにより、各第２インダクタ３２ａ，３２ｂの発熱量が小さくなる。

また、スイッチング素子４１のオンオフのデューティ比の変更が行われた後に、交流電源１２から出力される交流電力の電力値が小さくなる。これにより、第２インダクタ３２ａ，３２ｂに流れる電流値が更に小さくなる。

以上詳述した本実施形態によれば以下の優れた効果を奏する。
（１）受電機器２１は、第２インダクタ３２ａ，３２ｂを有する第２インピーダンス変換器３２と、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度を測定する温度センサ４０とを備えている。そして、受電機器２１は、第２インピーダンス変換器３２と車両用バッテリ２２との間に設けられ、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度が閾値温度よりも高くなった場合に、第２インダクタ３２ａ，３２ｂに流れる電流値が小さくなるようインピーダンスの調整が行われるＤＣ／ＤＣコンバータ２５を備えている。これにより、温度が閾値温度よりも高くなった場合には、各第２インダクタ３２ａ，３２ｂに流れる電流値が小さくなるため、その分だけ第２インダクタ３２ａ，３２ｂの発熱を抑制できる。これにより、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの過度な温度上昇を抑制できる。

（２）ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、周期的にオンオフするスイッチング素子４１を有しており、スイッチング素子４１のオンオフのデューティ比は、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度が閾値温度よりも高くなった場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺＬが高くなるよう調整される。詳細には、車両側コントローラ２６は、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度が閾値温度よりも高くなった場合、スイッチング素子４１のオンオフのデューティ比を、第１デューティ比から、第１デューティ比よりも小さい第２デューティ比に変更する。これにより、第２インダクタ３２ａ，３２ｂに流れる電流値が小さくなるため、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの発熱を抑制でき、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの過度な温度上昇を抑制できる。

（３）特に、既に説明した通り、スペースの関係上、車両に搭載される第２インピーダンス変換器３２の第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度は、送電機器１１に設けられている第１インダクタ３１ａ，３１ｂよりも高くなり易い。この点、本実施形態では、車両側コントローラ２６は、温度が高くなり易い第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度を測定し、その測定結果に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺＬを調整する。これにより、より好適に各インダクタ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂの温度上昇に対応することができる。

（４）更に、温度の測定対象である第２インダクタ３２ａ，３２ｂと、調整対象であるＤＣ／ＤＣコンバータ２５（スイッチング素子４１）とは、同一機器（すなわち受電機器２１）に搭載されている。これにより、車両側コントローラ２６は、電源側コントローラ１４と情報のやり取りを行うことなく、第２インダクタ３２ａ，３２ｂに流れる電流値を小さくできる。よって、車両側コントローラ２６から電源側コントローラ１４への情報送信に係るタイムラグに起因して、通常の充電状態から発熱抑制状態に移行に要する時間が長くなることを抑制できる。つまり、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度変化に対するＤＣ／ＤＣコンバータ２５のインピーダンス調整の追従性の向上を図ることができる。さらに、仮に、通信障害等に起因して各コントローラ１４，２６間での情報のやり取りが不可能である場合であっても、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの過度な温度上昇を抑制できる。

（５）電源側コントローラ１４は、車両側コントローラ２６によってＤＣ／ＤＣコンバータ２５の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺＬの調整が行われた後に、交流電源１２から出力される交流電力の電力値が小さくなるよう交流電源１２を制御する。これにより、第２インダクタ３２ａ，３２ｂに流れる電流値を更に小さくすることができる。また、仮に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺＬが調整されることによって反射波電力が発生する構成においては、交流電源１２から出力される交流電力の電力値を小さくすることにより、反射波電力の電力値が低減されるため、交流電源１２への負担の軽減等を図ることができる。

（６）車両側コントローラ２６は、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度が閾値温度以下となった場合には、発熱抑制状態から通常の充電状態に移行する。これにより、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの過度な温度上昇を抑制しつつ、車両用バッテリ２２の充電を効率よく行うことができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 温度の測定対象は、第２インピーダンス変換器３２の第２インダクタ３２ａ，３２ｂに限られず、第１インピーダンス変換器３１の第１インダクタ３１ａ，３１ｂであってもよい。詳細には、送電機器１１は、第１インダクタ３１ａ，３１ｂの温度を測定する測定部を備え、電源側コントローラ１４は、第１インダクタ３１ａ，３１ｂの温度に関する情報を車両側コントローラ２６に送信する。車両側コントローラ２６は、その温度に関する情報に基づいて、スイッチング素子４１のオンオフのデューティ比を制御してもよい。

○ 非接触電力伝送装置１０は、各インダクタ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂの温度を測定し、各インダクタ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂの少なくとも１つのインダクタの温度が閾値温度である場合に、通常の充電状態から発熱抑制状態に移行してもよい。

○ 第２インダクタ３２ａ，３２ｂの測定パラメータは、温度に限られず、温度に関する物理量であれば任意である。例えば、測定部は、温度に関する物理量として、第２インダクタ３２ａ，３２ｂに流れる電流値を測定してもよい。この場合、非接触電力伝送装置１０は、第２インダクタ３２ａ，３２ｂに流れる電流値が予め定められた閾値電流値よりも大きくなった場合に、通常の充電状態から発熱抑制状態に移行するとよい。また、車両側コントローラ２６は、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度、及び、第２インダクタ３２ａ，３２ｂに流れる電流値の双方に基づいて、スイッチング素子４１のオンオフのデューティ比を制御してもよい。

○ 電源側コントローラ１４は、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度が閾値温度よりも高い場合、交流電源１２から出力される交流電力が停止するよう交流電源１２を制御してもよい。

○ 第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度が閾値温度よりも高い場合、スイッチング素子４１のオンオフのデューティ比の制御、又は、交流電源１２の電力値制御のいずれか一方が行われる構成であってもよい。例えば、電源側コントローラ１４は、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度が閾値温度よりも高い場合、交流電源１２から出力される交流電力を停止させる、又は、交流電源１２から出力される交流電力の電力値を小さくする。一方、車両側コントローラ２６は、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度が閾値温度よりも高い場合であっても、スイッチング素子４１のオンオフのデューティ比を第１デューティ比に維持する構成であってもよい。

つまり、発熱抑制状態とは、通常の充電状態と比較して、（Ａ）スイッチング素子４１のオンオフのデューティ比が小さくなる、（Ｂ）交流電源１２から出力される交流電力の電力値が小さくなる、の少なくとも一方の条件を満たす状態であればよい。

○ ステップＳ１０３の判定処理にて用いられる閾値温度（以降第１閾値温度という）と、ステップＳ１０７の判定処理にて用いられる閾値温度（以降第２閾値温度という）とは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。例えば、第２閾値温度は、第１閾値温度よりも低く設定されていてもよい。この場合、発熱抑制状態から通常の充電状態に移行してから直ぐに、再度通常の充電状態から発熱抑制状態に移行するといった事態を回避できる。

○ 実施形態では、インピーダンスの調整を行うものとしてＤＣ／ＤＣコンバータ２５が採用されていたが、これに限られない。例えば、第２インピーダンス変換器３２と整流器２４との間に、可変の定数（インピーダンス）を有するＬＣ回路が設けられていてもよい。この場合、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度が閾値温度よりも高くなった場合、第２インピーダンス変換器３２の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが高くなるよう、上記ＬＣ回路の定数の可変制御が行われるとよい。

なお、上記別例においては、スイッチング素子４１のオンオフのデューティ比の制御は、行われない構成であってもよいし、上記ＬＣ回路の定数の可変制御と併せて行われる構成であってもよい。また、定数とは、変換比とも言えるし、インダクタンス又はキャパシタンスとも言える。

○ 温度対応処理の実行主体は任意である。例えば、電源側コントローラ１４が温度対応処理を実行してもよい。この場合、電源側コントローラ１４は、車両側コントローラ２６に対して第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度を要求し、その要求結果を受信することにより第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度を把握する。そして、電源側コントローラ１４は、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度に応じて、スイッチング素子４１のオンオフのデューティ比を決定し、その決定結果を車両側コントローラ２６に送信する。車両側コントローラ２６は、その決定結果に基づいてスイッチング素子４１を制御する。本別例においては、電源側コントローラ１４がデューティ比制御部及び電源制御部に対応する。

また、各コントローラ１４，２６とは別のコントローラが温度対応処理を実行してもよい。すなわち、デューティ比制御部及び電源制御部は、電源側コントローラ１４及び車両側コントローラ２６のいずれであってもよく、更にはこれら各コントローラ１４，２６とは別のコントローラであってもよい。但し、通信を行うことなくスイッチング素子４１のオンオフのデューティ比の制御を行うことができる点に着目すれば、車両側コントローラ２６が温度対応処理を実行する方が好ましい。

○ 第２デューティ比は、第１デューティ比よりも小さければ任意である。例えば、第２デューティ比は、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度に関わらず予め定められた一定値であってもよいし、第２インダクタ３２ａ，３２ｂの温度に応じて変動してもよい。また、第２デューティ比は、交流電源１２への負担や伝送効率等が予め定められた許容範囲外とならないよう設定されていてもよい。

○ 各インピーダンス変換器３１，３２の定数（インピーダンス）は、可変値であっても固定値であってもよい。
○ 送電機器１１に設けられるインピーダンス変換器の数、及び、受電機器２１に設けられるインピーダンス変換器の数は任意であり、例えば２以上であってもよい。また、第１インピーダンス変換器３１又は第２インピーダンス変換器３２を省略してもよい。

○ 交流電源１２は、電圧源であったが、電力源、電流源であってもよい。
○ 交流電源１２が電力源である構成において、各インピーダンス変換器３１，３２は、インピーダンス整合を行うものであってもよい。第２インピーダンス変換器３２は、受電器２３の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが受電器２３の出力端から交流電源１２までのインピーダンスと整合するように、インピーダンス変換を行うものであってもよい。また、第１インピーダンス変換器３１は、交流電源１２の出力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスが交流電源１２の出力インピーダンスと整合するように、送電器１３の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺｉｎをインピーダンス変換するものであってもよい。

○ また、第１インピーダンス変換器３１は、力率が改善される（リアクタンスが０に近づく）ように、送電器１３の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺｉｎをインピーダンス変換するものであってもよい。

○ 通常の充電状態において、電源側コントローラ１４は、車両用バッテリ２２の充電状態（ＳＯＣ）に応じて、交流電源１２から出力される交流電力の電力値を変更してもよい。この場合、車両側コントローラ２６は、交流電源１２から出力される交流電力の電力値に関わらず、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５の入力端から車両用バッテリ２２までのインピーダンスＺＬが一定となるよう、交流電源１２から出力される交流電力の電力値に応じて、スイッチング素子４１のオンオフのデューティ比を制御する構成であってもよい。つまり、第１デューティ比は、通常の充電状態において出力され得る交流電力の電力値に応じて可変となっていてもよい。かかる構成において、第２デューティ比とは、現状（すなわち通常の充電状態から発熱抑制状態への移行時に）設定されている第１デューティ比よりも小さいものであればよい。

○ 各インピーダンス変換器３１，３２の具体的な回路構成は任意である。例えば、第１インピーダンス変換器３１は、第１インダクタ３１ｂを省略した逆Ｌ型のＬＣ回路等であってもよいし、第２インピーダンス変換器３２は、第２インダクタ３２ｂを省略したＬ型のＬＣ回路等であってもよい。

○ ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、少なくともスイッチング素子を有するものであれば、その具体的な回路構成は任意であり、昇圧、降圧のいずれであってもよい。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２５は、複数のスイッチング素子を有するものであってもよい。

○ 実施形態では、送電器１３の共振周波数と受電器２３の共振周波数とは同一に設定されていたが、これに限られず、電力伝送が可能な範囲内で両者を異ならせてもよい。
○ 実施形態では、送電器１３と受電器２３とは同一の構成であったが、これに限られず、異なる構成であってもよい。

○ 実施形態では、各コンデンサ１３ｂ，２３ｂを設けたが、これらを省略してもよい。この場合、各コイル１３ａ，２３ａの寄生容量を用いて磁場共鳴させる。
○ 実施形態では、１次側コイル１３ａと１次側コンデンサ１３ｂとは並列に接続されていたが、これに限られず、両者は直列に接続されていてもよい。同様に、２次側コイル２３ａと２次側コンデンサ２３ｂとは、直列に接続されていてもよい。

○ 実施形態では、非接触の電力伝送を実現させるために磁場共鳴を用いたが、これに限られず、電磁誘導を用いてもよい。
○ 実施形態では、受電器２３にて受電された交流電力は車両用バッテリ２２の充電に用いられたが、これに限られず、例えば別の用途に用いてもよい。

○ 交流電源１２を省略して、系統電源と第１インピーダンス変換器３１とが直接接続されている構成でもよい。
○ 送電器１３は、１次側コイル１３ａ及び１次側コンデンサ１３ｂからなる共振回路と、その共振回路と電磁誘導で結合する１次側結合コイルとを有してもよい。同様に、受電器２３は、２次側コイル２３ａ及び２次側コンデンサ２３ｂからなる共振回路と、その共振回路と電磁誘導で結合する２次側結合コイルとを有してもよい。

１０…非接触電力伝送装置、１１…送電機器、１２…交流電源、１３ａ…１次側コイル、２１…受電機器、２２…車両用バッテリ（負荷）、２３ａ…２次側コイル、２４…整流器、２５…ＤＣ／ＤＣコンバータ（調整部）、３１，３２…インピーダンス変換器、３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ…インダクタ、４０…温度センサ（測定部）、４１…スイッチング素子。

Claims (6)

1. 交流電力が入力される１次側コイルを有する送電機器から非接触で前記交流電力を受電可能な受電機器において、
   前記１次側コイルから非接触で前記交流電力を受電可能な２次側コイルと、
   負荷と、
   前記２次側コイルと前記負荷との間に設けられ且つインピーダンス変換を行うものであって、少なくともインダクタを有するインピーダンス変換部と、
   前記インダクタの温度に関する物理量を測定する測定部と、
   前記インピーダンス変換部と前記負荷との間に設けられ、前記物理量が予め定められた閾値よりも大きくなった場合に、前記インダクタに流れる電流値が小さくなるようインピーダンスの調整が行われる調整部と、
   を備えていることを特徴とする受電機器。
2. 前記２次側コイルによって受電された交流電力を整流する整流部を備え、
   前記インピーダンス変換部は、前記２次側コイルと前記整流部との間に設けられており、
   前記調整部は、前記整流部と前記負荷との間に設けられるものであって周期的にオンオフするスイッチング素子を有するＤＣ／ＤＣコンバータであり、
   前記受電機器は、前記物理量が前記閾値よりも大きくなった場合に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力端から前記負荷までのインピーダンスが高くなるよう前記スイッチング素子のオンオフのデューティ比を制御するデューティ比制御部を備えている請求項１に記載の受電機器。
3. 交流電力を出力可能な交流電源と、
   前記交流電力が入力される１次側コイルと、
   前記１次側コイルから非接触で前記交流電力を受電可能な２次側コイルと、
   負荷と、
   前記交流電源の出力端から前記負荷までの間に設けられ且つインピーダンス変換を行うものであって、少なくともインダクタを有するインピーダンス変換部と、
   前記インダクタの温度に関する物理量を測定する測定部と、
   前記インピーダンス変換部と前記負荷との間に設けられ、前記物理量が予め定められた閾値よりも大きくなった場合に、前記インダクタに流れる電流値が小さくなるようインピーダンスの調整が行われる調整部と、
   を備えていることを特徴とする非接触電力伝送装置。
4. 前記２次側コイルによって受電された交流電力を整流する整流部を備え、
   前記インピーダンス変換部は、前記２次側コイルと前記整流部との間に設けられており、
   前記調整部は、前記整流部と前記負荷との間に設けられるものであって周期的にオンオフするスイッチング素子を有するＤＣ／ＤＣコンバータであり、
   前記非接触電力伝送装置は、前記物理量が前記閾値よりも大きくなった場合に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力端から前記負荷までのインピーダンスが高くなるよう前記スイッチング素子のオンオフのデューティ比を制御するデューティ比制御部を備えている請求項３に記載の非接触電力伝送装置。
5. 前記調整部によるインピーダンスの調整が行われた後に、前記交流電源から出力される前記交流電力を停止させる又は前記交流電力の電力値を小さくする電源制御部を備えている請求項３又は請求項４に記載の非接触電力伝送装置。
6. 交流電力を出力可能な交流電源と、
   前記交流電力が入力される１次側コイルと、
   前記１次側コイルから非接触で前記交流電力を受電可能な２次側コイルと、
   負荷と、
   前記交流電源の出力端から前記負荷までの間に設けられ且つインピーダンス変換を行うものであって、少なくともインダクタを有するインピーダンス変換部と、
   前記インダクタの温度を測定する測定部と、
   前記測定部により前記インダクタの温度が予め定められた閾値よりも高い場合に、前記交流電源から出力される前記交流電力を停止させる、又は前記交流電力の電力値を小さくする電源制御部と、
   を備えていることを特徴とする非接触電力伝送装置。