(57)【要約】【課題】コイルおよびコンデンサが接続された共鳴系による非接触給電において、熱電対等の温度検出素子を設けることなく、コンデンサの温度を測定する。【解決手段】一次側（給電設備）の一次自己共振コイル３０と二次側（受電装置）の二次自己共振コイル７０とが電磁場を介して共鳴することにより、一次側から二次側への非接触給電が行なわれる。周波数設定部４２により高周波電源装置１０の送電周波数を段階的に変化させた下で各周波数での送電効率（Ｐ２／Ｐ１）を求めることにより、共振周波数推定部４５は、送電効率が最高値となる送電周波数を、現在の共振周波数と推定する。温度推定部４６は、推定した共振周波数から、コンデンサ温度の変化によるコンデンサ３５，７５の容量変化を逆算するとともに、逆算された容量変化を、温度特性記憶部４７に予め格納されたコンデンサ容量の温度特性に当てはめることによって、コンデンサ温度Ｔｃを推定する。【選択図】図２
2011125184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御可能な周波数によって高周波電力を発生するように構成された電源装置と、
受電装置の受電用共鳴器と電磁場を介して共鳴することにより、前記電源装置からの電力を前記受電装置へ非接触で送電するための送電用共鳴器と、
前記電源装置および前記送電用共鳴器を制御するための制御装置とを備え、
前記送電用共鳴器は、
前記高周波電力を給電されることによって、前記電磁場を発生するように構成された一次自己共振コイルと、
前記一次自己共振コイルと接続された一次コンデンサとを含み、
前記制御装置は、
所定条件の成立時に前記一次コンデンサの測温要求を発生するための測温要求部と、
前記送電用共鳴器から前記受電用共鳴器への送電効率を求めるための効率取得部と、
前記測温要求時に、前記電源装置の周波数を複数段階に変化させるための周波数設定部と、
前記一次コンデンサの容量の温度特性についての情報を記憶するための情報記憶部と、
前記測温要求時に、前記効率取得部によって取得された前記複数段階のそれぞれにおける前記送電効率に基づいて、前記送電用共鳴器の共振周波数を推定するための周波数推定部と、
推定された前記共振周波数および前記一次自己共振コイルのインダクタンスから推定される前記一次コンデンサの容量と、前記情報記憶部に記憶された前記情報とに基づいて、前記一次コンデンサの温度推定値を算出するための温度推定部とを含む、非接触給電設備。
【請求項２】
前記測温要求は、前記非接触給電設備から前記受電装置への送電処理の開始の際に生成される第１の要求と、前記送電処理の途中で生成される第２の要求とを含み、
前記周波数設定部は、前記第１および第２の要求の各々に応答して、前記電源装置の周波数を所定の送電周波数から複数段階に変化させるように構成され、
前記周波数推定部は、前記第１の要求時には、前記複数段階のそれぞれにおける前記送電効率に基づいて前記共振周波数の初期値を推定するとともに、前記第２の要求時には、前記複数段階のそれぞれにおける前記送電効率に基づいて前記共振周波数の現在値を推定し、
前記温度推定部は、前記第１の要求時には、雰囲気温度に基づいて前記一次コンデンサの初期温度を求めるとともに、前記第２の要求時には、前記共振周波数の前記初期値および前記現在値の関係から推定される前記一次コンデンサの容量の変化と、前記初期温度と、前記情報記憶部に記憶された前記情報とに基づいて、前記温度推定値を算出する、請求項１記載の非接触給電設備。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記測温要求に応答して前記温度推定部により前記温度推定値が算出されると、これまでの前記温度推定値の時間的推移に従って測温間隔を可変に設定するための測温間隔設定部をさらに含み、
前記測温要求部は、今回の前記測温要求の発生から前記測温間隔が経過すると次回の前記測温要求を発生する、請求項１または２記載の非接触給電設備。
【請求項４】
前記一次コンデンサの冷却機構をさらに備え、
前記制御装置は、
前記温度推定部によって算出された前記温度推定値に基づいて、前記冷却機構の動作を制御するように構成された冷却制御部をさらに含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触給電設備。
【請求項５】
前記効率取得部は、前記非接触給電設備から前記受電装置への送電処理中に前記送電効率を逐次求めるように構成され、
前記測温要求部は、前記送電処理中に前記送電効率が所定値より低下すると、前記測温要求を発生するように構成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触給電設備。
【請求項６】
前記非接触給電設備は、
前記一次コンデンサの冷却機構をさらに備え、
前記効率取得部は、前記非接触給電設備から前記受電装置への送電処理中に前記送電効率を逐次求めるように構成され、
前記制御装置は、
前記送電処理中に前記送電効率が所定値より低下すると、前記冷却機構を作動させるように構成された冷却制御部をさらに含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触給電設備。
【請求項７】
制御可能な周波数によって高周波電力を発生するように構成された電源装置から高周波電力を受ける送電用共鳴器と電磁場を介して共鳴することにより、前記送電用共鳴器からの送電電力を非接触で受電する受電用共鳴器と、
前記電源装置および前記受電用共鳴器を制御するための制御装置とを備え、
前記受電用共鳴器は、
前記電磁場を介して前記送電用共鳴器の一次自己共振コイルと共鳴することによって、前記一次自己共振コイルから非接触で受電するように構成された二次自己共振コイルと、
前記二次自己共振コイルと接続された二次コンデンサとを含み、
前記制御装置は、
所定条件の成立時に前記二次コンデンサの測温要求を発生するための測温要求部と、
前記送電用共鳴器から前記受電用共鳴器への送電効率を求めるための効率取得部と、
前記測温要求時に、前記電源装置の周波数を所定の送電周波数から複数段階に変化させる周波数設定部と、
前記二次コンデンサの容量の温度特性についての情報を記憶する情報記憶部と、
前記測温要求時に、前記効率取得部によって取得された前記複数段階のそれぞれにおける前記送電効率に基づいて、前記受電用共鳴器の共振周波数を推定するための周波数推定部と、
推定された前記共振周波数および前記二次自己共振コイルのインダクタンスから推定される前記二次コンデンサの容量と、前記情報記憶部に記憶された前記情報とに基づいて、前記二次コンデンサの温度推定値を算出するための温度推定部とを含む、非接触受電装置。
【請求項８】
前記測温要求は、前記受電用共鳴器から前記非接触受電装置への送電処理の開始の際に生成される第１の要求と、前記送電処理の途中で生成される第２の要求とを含み、
前記周波数設定部は、前記第１および第２の要求の各々に応答して、前記電源装置の周波数を所定の送電周波数から複数段階に変化させるように構成され、
前記周波数推定部は、前記第１の要求時には、前記複数段階のそれぞれにおける前記送電効率に基づいて前記共振周波数の初期値を推定するとともに、前記第２の要求時には、前記複数段階のそれぞれにおける前記送電効率に基づいて前記共振周波数の現在値を推定し、
前記温度推定部は、前記第１の要求時には、雰囲気温度に基づいて前記二次コンデンサの初期温度を求めるとともに、前記第２の要求時には、前記共振周波数の前記初期値および前記現在値の関係から推定される前記二次コンデンサの容量の変化と、前記初期温度と、前記情報記憶部に記憶された前記情報とに基づいて、前記温度推定値を算出する、請求
項７記載の非接触受電装置。
【請求項９】
前記制御装置は、
前記測温要求に応答して前記温度推定部により前記温度推定値が算出されると、これまでの前記温度推定値の時間的推移に従って測温間隔を可変に設定するための測温間隔設定部をさらに含み、
前記測温要求部は、今回の前記測温要求の発生から前記測温間隔が経過すると次回の前記測温要求を発生する、請求項７または８記載の非接触受電装置。
【請求項１０】
前記二次コンデンサの冷却機構をさらに備え、
前記制御装置は、
前記温度推定部によって算出された前記温度推定値に基づいて、前記冷却機構の動作を制御するように構成された冷却制御部をさらに含む、請求項７〜９のいずれか１項に記載の非接触受電装置。
【請求項１１】
前記効率取得部は、前記送電用共鳴器から前記受電用共鳴器への送電処理中に前記送電効率を逐次求めるように構成され、
前記測温要求部は、前記送電処理中に前記送電効率が所定値より低下すると、前記測温要求を発生するように構成される、請求項７〜９のいずれか１項に記載の非接触受電装置。
【請求項１２】
前記非接触受電装置は、
前記二次コンデンサの冷却機構をさらに備え、
前記効率取得部は、前記送電用共鳴器から前記受電用共鳴器への送電処理中に前記送電効率を逐次求めるように構成され、
前記制御装置は、
前記送電処理中に前記送電効率が所定値より低下すると、前記冷却機構を作動させるように構成された冷却制御部をさらに含む、請求項７〜９のいずれか１項に記載の非接触受電装置。
【請求項１３】
高周波電力を送電するための給電設備と、
前記給電設備から送電された電力を非接触で受電するための受電装置と、
前記給電設備および前記受電装置を制御するための制御装置とを備え、
前記給電設備は、
制御可能な周波数によって前記高周波電力を発生するように構成された電源装置と、
電磁場を介して共鳴することにより、前記電源装置からの前記高周波電力を前記受電装置へ非接触で送電するための送電用共鳴器とを含み、
前記送電用共鳴器は、
前記高周波電力を給電されることによって、前記電磁場を発生するように構成された一次自己共振コイルと、
前記一次自己共振コイルと接続された一次コンデンサとを有し、
前記受電装置は、
前記送電用共鳴器からの送電電力を非接触で受電するための受電用共鳴器を含み、
前記受電用共鳴器は、
前記電磁場を介して前記送電用共鳴器の一次自己共振コイルと共鳴することによって、前記一次自己共振コイルから非接触で受電するように構成された二次自己共振コイルと、
前記二次自己共振コイルと接続された二次コンデンサとを有し、
前記制御装置は、
所定条件の成立時に前記一次および二次コンデンサの測温要求を発生するための測温要求部と、
前記送電用共鳴器から前記受電用共鳴器への送電効率を求めるための効率取得部と、
前記測温要求時に、前記電源装置の周波数を所定の送電周波数から複数段階に変化させる周波数設定部と、
前記一次および二次コンデンサの容量の温度特性についての情報を記憶する情報記憶部と、
前記測温要求時に、前記効率取得部によって取得された前記複数段階のそれぞれにおける前記送電効率に基づいて、前記送電用共鳴器および前記受電用共鳴器の共振周波数を推定する周波数推定部と、
推定された前記共振周波数ならびに前記一次および二次自己共振コイルのインダクタンスから推定される前記一次および二次コンデンサの容量と、前記情報記憶部に記憶された前記情報とに基づいて、前記一次および二次コンデンサの温度推定値を算出するための温度推定部とを含む、非接触給電システム。
【請求項１４】
前記測温要求は、前記給電設備から前記受電装置への送電処理の開始の際に生成される第１の要求と、前記送電処理の途中で生成される第２の要求とを含み、
前記周波数設定部は、前記第１および第２の要求に応答して、前記電源装置の周波数を所定の送電周波数から複数段階に変化させるように構成され、
前記周波数推定部は、前記第１の要求時には、前記複数段階のそれぞれにおける前記送電効率に基づいて前記共振周波数の初期値を推定するとともに、前記第２の要求時には、前記複数段階のそれぞれにおける前記送電効率に基づいて前記共振周波数の現在値を推定し、
前記温度推定部は、前記第１の要求時には、雰囲気温度に基づいて前記一次および二次コンデンサの初期温度を求めるとともに、前記第２の要求時には、前記共振周波数の前記初期値および前記現在値の関係から推定される前記一次および二次コンデンサの容量の変化と、前記初期温度と、前記情報記憶部に記憶された前記情報とに基づいて、前記温度推定値を算出する、請求項１３記載の非接触給電システム。
【請求項１５】
前記制御装置は、
前記測温要求に応答して前記温度推定部により温度推定値が算出されると、これまでの前記温度推定値の時間的推移に従って測温間隔を可変に設定するための測温間隔設定部をさらに含み、
前記測温要求部は、今回の前記測温要求の発生から前記測温間隔が経過すると次回の前記測温要求を発生する、請求項１３または１４記載の非接触給電システム。
【請求項１６】
前記非接触給電システムは、前記一次および二次コンデンサの冷却機構をさらに備え、
前記制御装置は、
前記温度推定部によって算出された前記温度推定値に基づいて、前記冷却機構の動作を制御するように構成された冷却制御部をさらに含む、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の非接触給電システム。
【請求項１７】
前記効率取得部は、前記給電設備から前記受電装置への送電処理中に前記送電効率を逐次求めるように構成され、
前記測温要求部は、前記送電処理中に前記送電効率が所定値より低下すると、前記測温要求を発生するように構成される、
請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の非接触給電システム。
【請求項１８】
前記非接触給電システムは、前記一次および二次コンデンサの冷却機構さらに備え、
前記効率取得部は、前記給電設備から前記受電装置への送電処理中に前記送電効率を逐次求めるように構成され、
前記制御装置は、
前記送電処理中に前記送電効率が所定値より低下すると、前記冷却機構を作動させるように構成された冷却制御部をさらに含む、
請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の非接触給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、非接触給電設備、非接触受電装置、および非接触給電システムに関し、より特定的には、送電側および受電側の間での電磁場を介した共鳴によって非接触給電を行なう非接触給電設備、非接触受電装置および非接触給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
環境に配慮した車両として、電気自動車やハイブリッド自動車などの電動車両が注目されている。これらの車両は、走行駆動力を発生する電動機と、その電動機に供給される電力を加える充電可能な蓄電装置とを搭載する。なお、ハイブリッド自動車は、電動機とともに内燃機をさらに動力源として搭載した自動車や、車両駆動用の直流電源として蓄電装置とともに燃料電池をさらに搭載した自動車である。
【０００３】
ハイブリッド自動車においても、電気自動車と同様に、車両外部の電源から車載の蓄電装置を充電可能な構成が知られている。たとえば、家屋に設けられた電源コンセントと車両に設けられた充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般仮定の電源から蓄電装置を充電可能ないわゆる「プラグイン・ハイブリッド自動車」が知られている。
【０００４】
一方、送電方法として、電源コードや送電ケーブルを用いないワイヤレス送電が近年注目されている。このワイヤレス送電技術としては、有力なものとして、電磁誘導を用いた送電、マイクロ波を用いた送電、および共鳴法による送電の３つの技術が知られている。
【０００５】
このうち、共鳴法は、１対の共鳴器（たとえば１対の自己共振コイル）を電磁場（近接場）において共鳴させ、電磁場を介して送電する非接触の送電技術であり、数ｋＷの大電力を比較的長距離（たとえば数ｍ）送電することも可能である（たとえば、特許文献１参照）。
【０００６】
そして、特開２００９−１０６１３６号公報（特許文献２）には、共鳴法によって車両外部の電源からワイヤレスで受電した電力によって、車載蓄電装置を充電可能な電動車両の構成が記載されている。
【０００７】
また、半導体装置（ＩＣカード）の非接触給電に関して、特開２００８−３５４０５号公報（特許文献３）には、受電用アンテナ素子および容量素子で構成される共振回路のついて、容量素子を比較的発熱が大きい定電圧回路の近傍に配置する構成が記載されている。この構成により、非接触給電の際に、電磁結合により供給される電力が過剰になると、これに伴う発熱に起因して容量素子のキャパシタンスが変化することにより共振回路の共振周波数が変化する。この結果、過剰電力の供給に起因した装置内部の温度上昇を抑制することができる。
【０００８】
また、特開２００７−３１５８５４号（特許文献４）には、測定対象物表面の歪に応じて電極が移動するように構成されたコンデンサの静電容量の変化に基づいて、高温度下での歪測定装置を構成することが記載されている。さらに、電極の位置関係を固定しても温度変化に応じて、歪測定装置の出力、すなわち、コンデンサの静電容量が変化すること、および、この温度特性を反映して出力を補償することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００７／００８６４６号パンフレット
【特許文献２】特開２００９−１０６１３６号公報
【特許文献３】特開２００８−３５４０５号公報
【特許文献４】特開２００７−３１５８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１〜４に記載した非接触給電の構成では、共振器または共振コイル間での共鳴により送電されるので、当該共鳴系における共振周波数の調整のために、共振用コンデンサをコイルに接続する構成が用いられる。このような構成において、共振用コンデンサの温度を測定するために、コンデンサに熱電対等を接続すると、以下のような問題点が懸念される。
【００１１】
第１に、共鳴法による送電では、高周波電力が伝送されるため、コイルから発生されるノイズについても非常に高周波となる。このため、高周波ノイズが熱電対の出力に影響することによって、正確な温度測定が困難となるおそれがある。また、ノイズ対策のためにフィルタを追加することは、コスト面で不利となる。
【００１２】
第２に、特許文献２の様な電動車両への給電等、比較的高電圧が送電される共鳴系では、熱電対等の金属物をコンデンサに近接させることにより、コンデンサの耐圧が低下して、極板間の絶縁破壊を引起すおそれがある。
【００１３】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、コイルおよびコンデンサが接続された共鳴系による非接触給電において、熱電対等の温度検出素子を設けることなく、コンデンサの温度を測定することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明による非接触給電設備は、電源装置と、送電用共鳴器と、制御装置とを備える。電源装置は、制御可能な周波数によって高周波電力を発生するように構成される。送電用共鳴器は、受電装置の受電用共鳴器と電磁場を介して共鳴することにより、電源装置からの電力を受電装置へ非接触で送電するように構成される。制御装置は、電源装置および送電用共鳴器を制御するように構成される。送電用共鳴器は、一次自己共振コイルおよび、一次自己共振コイルと接続された一次コンデンサを含む。一次自己共振コイルは、高周波電力を給電されることによって、電磁場を発生するように構成される。制御装置は、所定条件の成立時に一次コンデンサの測温要求を発生するための測温要求部と、送電用共鳴器から受電用共鳴器への送電効率を求めるための効率取得部と、測温要求時に、電源装置の周波数を複数段階に変化させるための周波数設定部と、一次コンデンサの容量の温度特性についての情報を記憶するための情報記憶部と、測温要求時に、効率取得部によって取得された複数段階のそれぞれにおける送電効率に基づいて、送電用共鳴器の共振周波数を推定するための周波数推定部と、推定された共振周波数および一次自己共振コイルのインダクタンスから推定される一次コンデンサの容量と、情報記憶部に記憶された情報とに基づいて、一次コンデンサの温度推定値を算出するための温度推定部とを含む。
【００１５】
この発明による非接触受電装置は、受電用共鳴器と、制御装置とを備える。受電用共鳴器は、制御可能な周波数によって高周波電力を発生するように構成された電源装置から高周波電力を受ける送電用共鳴器と電磁場を介して共鳴することにより、送電用共鳴器からの送電電力を非接触で受電するように設けられる。制御装置は、電源装置および受電用共鳴器を制御するように構成される。受電用共鳴器は、二次自己共振コイルおよび、二次自己共振コイルと接続された二次コンデンサを含む。二次自己共振コイルは、電磁場を介して送電用共鳴器の一次自己共振コイルと共鳴することによって、一次自己共振コイルから非接触で受電するように構成される。制御装置は、所定条件の成立時に二次コンデンサの
測温要求を発生するための測温要求部と、送電用共鳴器から受電用共鳴器への送電効率を求めるための効率取得部と、測温要求時に、電源装置の周波数を所定の送電周波数から複数段階に変化させる周波数設定部と、二次コンデンサの容量の温度特性についての情報を記憶する情報記憶部と、測温要求時に、効率取得部によって取得された複数段階のそれぞれにおける送電効率に基づいて、受電用共鳴器の共振周波数を推定するための周波数推定部と、推定された共振周波数および二次自己共振コイルのインダクタンスから推定される二次コンデンサの容量と、情報記憶部に記憶された情報とに基づいて、二次コンデンサの温度推定値を算出するための温度推定部とを含む。
【００１６】
この発明による非接触給電システムは、高周波電力を送電するための給電設備と、給電設備から送電された電力を非接触で受電するための受電装置と、給電設備および受電装置を制御するための制御装置とを備える。給電設備は、電源装置と、送電用共鳴器とを含む。電源装置は、制御可能な周波数によって高周波電力を発生するように構成される。送電用共鳴器は、電磁場を介して共鳴することにより、電源装置からの高周波電力を受電装置へ非接触で送電するように構成される。送電用共鳴器は、一次自己共振コイルおよび、一次自己共振コイルと接続された一次コンデンサを有する。一次自己共振コイルは、高周波電力を給電されることによって、電磁場を発生するように構成される。受電装置は、送電用共鳴器からの送電電力を非接触で受電する受電用共鳴器を含む。受電用共鳴器は、二次自己共振コイルおよび、二次自己共振コイルと接続された二次コンデンサを有する。二次自己共振コイルは、電磁場を介して送電用共鳴器の一次自己共振コイルと共鳴することによって、一次自己共振コイルから非接触で受電するように構成される。制御装置は、所定条件の成立時に一次および二次コンデンサの測温要求を発生するための測温要求部と、送電用共鳴器から受電用共鳴器への送電効率を求めるための効率取得部と、測温要求時に、電源装置の周波数を所定の送電周波数から複数段階に変化させる周波数設定部と、一次および二次コンデンサの容量の温度特性についての情報を記憶する情報記憶部と、測温要求時に、効率取得部によって取得された複数段階のそれぞれにおける送電効率に基づいて、送電用共鳴器および受電用共鳴器の共振周波数を推定する周波数推定部と、推定された共振周波数ならびに一次および二次自己共振コイルのインダクタンスから推定される一次および二次コンデンサの容量と、情報記憶部に記憶された情報とに基づいて、一次および二次コンデンサの温度推定値を算出するための温度推定部とを含む。
【００１７】
好ましくは、非接触給電設備、非接触受電装置、または、非接触給電システムにおいて、測温要求は、給電設備から受電装置への送電処理の開始の際に生成される第１の要求と、送電処理の途中で生成される第２の要求とを含む。周波数設定部は、第１および第２の要求に応答して、電源装置の周波数を所定の送電周波数から複数段階に変化させるように構成される。そして、周波数推定部は、第１の要求時には、複数段階のそれぞれにおける送電効率に基づいて共振周波数の初期値を推定するとともに、第２の要求時には、複数段階のそれぞれにおける送電効率に基づいて共振周波数の現在値を推定する。温度推定部は、第１の要求時には、雰囲気温度に基づいて一次および／または二次コンデンサの初期温度を求めるとともに、第２の要求時には、共振周波数の初期値および現在値の関係から推定される一次および／または二次コンデンサの容量の変化と、初期温度と、情報記憶部に記憶された情報とに基づいて、温度推定値を算出する。
【００１８】
また好ましくは、非接触給電設備、非接触受電装置、または、非接触給電システムにおいて、制御装置は、測温要求に応答して温度推定部により温度推定値が算出されると、これまでの温度推定値の時間的推移に従って測温間隔を可変に設定するための測温間隔設定部をさらに含む。測温要求部は、今回の測温要求の発生から測温間隔が経過すると次回の測温要求を発生する。
【００１９】
あるいは好ましくは、非接触給電設備、非接触受電装置、または、非接触給電システム
において、一次コンデンサおよび／または二次コンデンサの冷却機構がさらに設けられる。制御装置は、温度推定部によって算出された温度推定値に基づいて、冷却機構の動作を制御するように構成された冷却制御部をさらに含む。
【００２０】
また好ましくは、非接触給電設備、非接触受電装置、または、非接触給電システムにおいて、効率取得部は、非接触給電設備から受電装置への送電処理中に送電効率を逐次求めるように構成される。そして、測温要求部は、送電処理中に送電効率が所定値より低下すると、測温要求を発生するように構成される。
【００２１】
あるいは好ましくは、非接触給電設備、非接触受電装置、または、非接触給電システムにおいて、一次コンデンサおよび／または二次コンデンサの冷却機構がさらに設けられる。効率取得部は、非接触給電設備から受電装置への送電処理中に送電効率を逐次求めるように構成され、制御装置は、冷却制御部をさらに含む。冷却制御部は、送電処理中に送電効率が所定値より低下すると、冷却機構を作動させるように構成される。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、コイルおよびコンデンサが接続された共鳴系による非接触給電において、熱電対等の温度検出素子を設けることなく、コンデンサの温度を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態による非接触給電システムの全体構成図である。
【図２】図１に示した非接触給電システムにおけるコンデンサ測温処理のための制御構成を説明するブロック図である。
【図３】コンデンサ容量の温度特性を説明する概念図である。
【図４】本発明の実施の形態による非接触給電の制御処理手順の例を説明するフローチャートである。
【図５】コンデンサ測温処理の処理手順の詳細を説明するフローチャートである。
【図６】測温要求の発生条件の第１の例を説明するフローチャートである。
【図７】給電処理時におけるコンデンサ温度の変化例を説明する波形図である。
【図８】測温間隔の可変設定を含むコンデンサ測温処理の処理手順を説明するフローチャートである。
【図９】測温要求の発生条件の第２の例を説明するフローチャートである。
【図１０】図１に示した受電装置を搭載した電動車両の一例として示されるハイブリッド自動車の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。
【００２５】
図１は、この発明の実施の形態による非接触給電システムの全体構成図である。図１を参照して、非接触給電システムは、制御装置４０と、給電設備１００と、受電装置１１０とを備える。
【００２６】
給電設備１００は、高周波電源装置１０と、電力計１５と、コイルユニット２０とを含む。
【００２７】
高周波電源装置１０は、電力計１５を介して一次コイル２５に接続され、制御装置４０から受ける駆動信号に基づいて所定の高周波電圧（たとえば数ＭＨｚ〜１０数ＭＨｚ程度）を発生することができる。高周波電源装置１０は、たとえば正弦波インバータ回路から
成り、制御装置４０によって制御される。
【００２８】
コイルユニット２０は、一次コイル２５および一次自己共振コイル３０を含む。一次側のコイルユニット２０は、「送電用共鳴器」の一実施例を構成する。
【００２９】
一次コイル２５は、一次自己共振コイル３０と概ね同軸上に配設され、電磁誘導により一次自己共振コイル３０と磁気的に結合可能に構成される。そして、一次コイル２５は、高周波電源装置１０から供給される高周波電力を電磁誘導により一次自己共振コイル３０へ給電する。
【００３０】
一次自己共振コイル３０は、両端がオープン（非接続）のＬＣ共振コイルであり、受電装置１１０の二次自己共振コイル７０（後述）と電磁場を介して共鳴することにより受電装置１１０へ非接触で電力を送電する。なお、一次自己共振コイル３０には、一次コンデンサ３５が接続されている。一次自己共振コイル３０の共振周波数は、コイルのインダクタンスと、一次コンデンサ３５の容量によって決まる。
【００３１】
電力計１５は、高周波電源装置１０からコイルユニット２０へ供給される電力Ｐ１、すなわち、給電設備１００による送電電力Ｐ１を検出する。
【００３２】
受電装置１１０は、コイルユニット６０と、電力計８０とを含む。コイルユニット６０は、二次コイル６５および二次自己共振コイル７０を含む。二次側のコイルユニット６０は、「受電用共鳴器」の一実施例を構成する。
【００３３】
二次自己共振コイル７０も、一次自己共振コイル３０と同様に両端がオープンのＬＣ共振コイルであり、一次自己共振コイル３０と電磁場を介して共鳴することによって、給電設備１００から非接触で電力を受電する。なお、二次自己共振コイル７０には、二次コンデンサ７５が接続されている。二次自己共振コイル７０の共振周波数は、コイルのインダクタンスと、二次コンデンサ７５の容量によって決まる。このように一次コンデンサ３５および二次コンデンサ７５を設けることにより、コイルの浮遊容量のみを用いる場合と比較して、共振周波数を精密に調整できる。
【００３４】
二次コイル６５は、二次自己共振コイル７０と概ね同軸上に配設され、電磁誘導により二次自己共振コイル７０と磁気的に結合可能に構成される。そして、二次コイル６５は、二次自己共振コイル７０により受電された電力を電磁誘導により取出すように構成される。
【００３５】
電力計８０は、コイルユニット６０へ供給された電力Ｐ２、すなわち、受電装置１１０による受電電力Ｐ２を検出する。
【００３６】
制御装置４０は、たとえば、図示しないＣＰＵ（Central  Processing  Unit）およびメモリを内蔵した電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic  Control  Unit）により構成され、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、所定の演算処理を実行するように構成される。あるいは、ＥＣＵの少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。
【００３７】
制御装置４０は、高周波電源装置１０を制御するための駆動信号を生成し、その生成した駆動信号を高周波電源装置１０へ出力する。これにより、高周波電源装置１０作動・停止や、その出力電力の周波数および電力値を、制御装置４０により制御することができる。すなわち、制御装置４０は、高周波電源装置１０を制御することによって、一次自己共振コイル３０から受電装置１１０の二次自己共振コイル７０への給電を制御する。
【００３８】
さらに、制御装置４０は、電力計１５および８０によって検出された、送電電力Ｐ１および受電電力Ｐ２を受ける。なお、電力計１５，８０によって電力を直接検出する構成に代えて、電流センサおよび電圧センサによる電流検出値および電圧検出値に基づく演算処理によって、送電電力Ｐ１および／または受電電力Ｐ２を求めてもよい。
【００３９】
制御装置４０には、大気温センサ１０２による検出温度Ｔａが入力される。検出温度Ｔａは、後程説明する一次コンデンサ３５および二次コンデンサ７５の測温処理に用いられる。
【００４０】
なお、図１の構成例では、制御装置４０は、給電設備１００および受電装置１１０を包括的に制御する構成要素として示される。ただし、制御装置４０のうちの給電設備１００に関する制御部分を給電設備１００の構成要素として設けることや、制御装置４０のうちの受電装置１１０に関する制御部分を受電装置１１０の構成要素として設けることも可能である。
【００４１】
図１に示した非接触給電システムでは、２つの音叉が共鳴するのと同様に、同じ固有振動数を有する２つのＬＣ共振コイルが電磁場（近接場）において共鳴することによって、一方のコイルから他方のコイルへ電磁場を介して電力が伝送される。
【００４２】
具体的には、給電設備１００では、電磁誘導により一次コイル２５と磁気的に結合される一次自己共振コイル３０へ、高周波電源装置１０からの所定周波数の高周波電力を給電する。そして、コイル自身のインダクタンスとおよび一次コンデンサ３５の容量によるＬＣ共振器である、一次自己共振コイル３０は、一次自己共振コイル３０と同じ共振周波数を有する二次自己共振コイル７０と電磁場（近接場）を介して共鳴する。
【００４３】
そうすると、一次自己共振コイル３０から二次自己共振コイル７０へ電磁場を介してエネルギー（電力）が移動する。二次自己共振コイル７０へ移動したエネルギー（電力）は、電磁誘導により二次自己共振コイル７０と磁気的に結合される二次コイル６５によって取出され、負荷１２０へ供給される。
【００４４】
図１に示した非接触給電システムでは、一次自己共振コイル３０および二次自己共振コイル７０の共振周波数は、同一周波数となるように設計される。また、この共振周波数は、高周波電源装置１０から出力される高周波電力の周波数（送電周波数）と一致することが好ましい。送電周波数が共振周波数から離れると、給電設備１００からの送電電力Ｐ１に対する受電装置での受電電力Ｐ２の比で示される送電効率（η＝Ｐ２／Ｐ１）が低下することが懸念される。
【００４５】
この発明による非接触給電システムでは、上記現象を利用することによって、温度検知素子を設けることなく、一次自己共振コイル３０および二次自己共振コイル７０の温度推定値を算出するための測温処理を実行する。
【００４６】
図２を参照して、給電設備１００のコイルユニット２０において、一次自己共振コイル３０には、一次コンデンサ３５が接続される。一次コンデンサ３５には、ヒートシンク３６が設けられ、冷却ファン３７の動作によって一次コンデンサ３５を冷却可能である。冷却ファン３７の回転数は、制御装置４０によって制御される。
【００４７】
同様に、受電装置１１０のコイルユニット６０において、二次自己共振コイル７０には、二次コンデンサ７５が接続される。二次コンデンサ７５には、ヒートシンク７６が設けられ、冷却ファン７７の動作によって二次コンデンサ７５を冷却可能である。冷却ファン
３７，７７の回転数は、制御装置４０によって制御される。すなわち、冷却ファン３７,７７は、本発明による「冷却機構」の一実施例として示される。
【００４８】
制御装置４０は、測温要求発生部４１と、周波数設定部４２と、効率演算部４４と、共振周波数推定部４５と、温度推定部４６と、温度特性記憶部４７と、冷却制御部４８と、測温間隔設定部４９とを含む。なお、測温要求発生部４１、周波数設定部４２、効率演算部４４、共振周波数推定部４５、温度推定部４６、温度特性記憶部４７、冷却制御部４８、および測温間隔設定部４９の各々は、制御装置４０における所定プログラムの実行によるソフトウェア処理、あるいは、専用の電子回路構築によるハードウェア処理のいずれによって実現される機能ブロックに相当する。
【００４９】
測温要求発生部４１は、所定条件の成立時に、一次コンデンサ３５および／または二次コンデンサ７５の温度推定値を求めるための測温要求を発生する。測温要求発生部４１は、計時のためのタイマ４３を有しており、たとえば、送電処理の開始時や、送電処理中の所定時間経過毎に、測温要求を発生する。
【００５０】
周波数設定部４２は、コンデンサの測温要求が発生されると、高周波電源装置１０による送電周波数を、共振周波数に対応して予め規定された送電周波数から変化させるためのスイープ指示を発生する。このスイープ指示に応答して、高周波電源装置１０の電源周波数は、複数段階に変化される。たとえば、スイープ指示によって、送電周波数はｆ１〜ｆｎ（ｎ：２以上の整数）のｎ段階に設定される。
【００５１】
そして、高周波電源装置１０は、周波数設定部４２からのスイープ指示に応答して、送電周波数を段階的に変化する。そして、高周波電源装置１０による送電周波数ｆは、周波数設定部４２に対して通知される。
【００５２】
効率演算部４４は、高周波電源装置１０による送電時に、送電電力Ｐ１に対する受電電力Ｐ２の比に従って、送電効率η（η＝Ｐ２／Ｐ１）を演算する。図１の構成例では、電力計１５，８０の検出値に基づいて、送電効率ηを演算することができる。効率演算部４４は、スイープ指示によって段階的に設定されるｆ１〜ｆｎのそれぞれにおける送電効率η１〜ηｎを演算するように構成される。
【００５３】
共振周波数推定部４５は、送電周波数ｆ１〜ｆｎのそれぞれにおける効率η１〜ηｎを効率演算部４４から取得する。そして、共振周波数推定部４５は、送電効率η１〜ηｎのうちの最高値と対応させて、共鳴系の共振周波数ｆｒを推定する。たとえば、共振周波数ｆｒは、送電周波数ｆ１〜ｆｎのうちの１つが選択されてもよく、送電効率η１〜ηｎの推移をさらに考慮してｆ１〜ｆｎの各点間の中間値として設定されてもよい。
【００５４】
温度特性記憶部４７は、各コンデンサ３５，７５の容量の温度特性に関する情報を記憶する。たとえば、図３に示すように、常温時（たとえば２５度）の容量を基準とする容量の変化率（％）とコンデンサ温度Ｔｃとの関係が、温度特性として予めマップ化されて格納されている。あるいは、コンデンサ温度Ｔｃに応じた容量Ｃの値を、直接的に温度特性として記憶することも可能である。
【００５５】
なお、図３に示した温度特性に関する情報は、通常、各コンデンサ３５，７５のスペック値として取得することができる。なお、コンデンサ３５，７５の種類によっては、図３とは反対に、コンデンサ温度Ｔｃの上昇に伴って容量が増加するような特性を示すこともある。
【００５６】
ここで、コンデンサ温度Ｔｃの変化と共振周波数の変化との対応について説明する。
一次自己共振コイル３０および二次自己共振コイル７０の各々において、コイルのインダクタンスをＬとし、コンデンサ３５，７５の容量をＣとすると、共振周波数ｆｒは、下記（１）式により示される。
【００５７】
ｆｒ＝１／（２π・（Ｌ・Ｃ）1/2）    …（１）
この（１）式を変形した下記（２）式に従って、共振周波数ｆｒから容量Ｃを逆算できる。
【００５８】
Ｃ＝（１／（２π・ｆｒ））2・（１／Ｌ）      …（２）
ここで、一次自己共振コイル３０および二次自己共振コイル７０を空芯コイルで構成すると、インダクタンスＬの温度特性は、容量Ｃの温度特性と比較すると無視できる。すなわち、式（１），（２)において、容量Ｃが温度に応じた変数である一方で、インダクタンスＬは定数と見ることができる。
【００５９】
したがって、温度推定部４６は、共振周波数推定部４５によって求められた共振周波数ｆｒから式（２）により逆算した容量Ｃを、図３の特性に当てはめることによって、コンデンサ温度Ｔｃを推定することができる。
【００６０】
なお、温度推定部４６は、送電開始時、すなわち、コンデンサ３５，７５の温度が上昇する前における容量Ｃ０（初期値）に対する、現在の共振周波数から逆算された容量Ｃの比率に従って、コンデンサ温度Ｔｃを推定してもよい。この場合には、温度推定部４６は、送電処理の開始前に、大気温センサ１０２による検出温度Ｔａを、コンデンサ３５，７５の雰囲気温度とみなす。そして、共振周波数推定部４５によって、その時点における共振周波数ｆ０（初期値）を求めるとともに、式（２）により逆算した容量Ｃを、コンデンサ３５，７５の容量の初期値Ｃ０とする。
【００６１】
すると、送電処理中に温度上昇によって変化した後での容量Ｃおよび共振周波数ｆｒと、温度上昇前の容量（初期値）Ｃ０および共振周波数ｆ０との関係は、式（２）に基づいて、下記（３）式で示される。
【００６２】
Ｃ／Ｃ０＝（ｆ０／ｆｒ）2      …（３）
なお、共振周波数の初期値ｆ０は、基本的には、送電処理時における高周波電源装置１０の電源周波数に相当する。すなわち、コイルユニット２０，６０の共振周波数は、本来、送電周波数と一致するように、一次自己共振コイル３０および二次自己共振コイル７０のＬおよびＣが調整されている。
【００６３】
したがって、共振周波数が初期値ｆ０から変化したことに応じて、その変化比に基づいて容量Ｃの変化率が求められる。そして、求められた変化率を、図３に示した温度特性に当てはめることによって、コンデンサ温度Ｔｃを算出することができる。共鳴系（コイルユニット２０，６０）の共振周波数は、コイルユニット２０，６０の状態（両者の位置関係等）によっても変化するので、初期状態における共振周波数ｆ０からの共振周波数ｆｒの変化率に基づいて、容量Ｃの初期値Ｃ０からの変化率を逆算して、温度上昇量を推定することにより、推定精度を向上することができる。逆に言えば、共振周波数ｆｒから直接容量Ｃを逆算して温度上昇量を推定する場合には、コイルユニット２０，６０の状態（両者の位置関係等）による共振周波数の変化を、コンデンサ温度の変化として検知することによって誤差が発生する可能性があるが、初期値からの変化率に基づく温度推定とすれば、このような誤差を解消できる。
【００６４】
冷却制御部４８は、温度推定部４６によって推定されたコンデンサ温度Ｔｃに基づいて、冷却ファン３７，７７の動作を制御する。具体的には、冷却制御部４８は、コンデンサ
温度Ｔｃが所定温度より上昇すると冷却ファン３７，７７を作動させる。また、その温度上昇に応じて、冷却ファン３７，７７の回転数を制御することによって、送風量（冷媒量）の制御を行なうことも可能である。
【００６５】
次に、図４を用いて、図２に示した制御構成によるコンデンサの測温処理のフローチャートを説明する。図４を始めとするフローチャートの各ステップは、基本的には制御装置４０によるソフトウェア処理によって実現されるが、ハードウェア処理によって実現されてもよい。
【００６６】
図４を参照して、制御装置４０は、非接触給電の開始が指示されると、ステップＳ１００からの一連の制御処理を起動する。制御装置４０は、ステップＳ１００では、大気温センサ１０２による検出温度Ｔａに基づいて、コンデンサ温度Ｔｃの初期値Ｔ０を取得する。
【００６７】
制御装置４０は、ステップＳ１５０では、高周波電源装置１０に対してスイープ指示を発生することにより、送電周波数をｆ１〜ｆｎのｎ段階に設定するスイープ処理を実行する。そして、送電周波数ｆ１〜ｆｎのそれぞれにおける送電効率η１〜ηｎを求めることにより、送電効率が最高値となる送電周波数を、共振周波数の初期値ｆ０として取得する。さらに、式（２）から、初期値ｆ０に対応する容量の初期値Ｃ０を求めることができる。このようにステップＳ１００およびＳ１５０は、非接触給電の開始時に実行される。
【００６８】
さらに、制御装置４０は、ステップＳ１００，Ｓ１５０による初期処理が終了すると、ステップＳ２００により、実際の送電処理を開始する。この送電処理では、規定の送電周波数および電力値によって高周波電源装置１０から高周波電力が出力される。そして、一次自己共振コイル３０および二次自己共振コイル７０の間の磁気共鳴によって、高周波電源装置１０から負荷１２０に対して非接触送電が行なわれる。
【００６９】
制御装置４０は、送電処理の実行中において、ステップＳ３００により、コンデンサの測温要求が発生されているかどうかを判定する。測温要求は、たとえば、送電処理中に一定の時間間隔で生成される。
【００７０】
制御装置４０は、測温要求の発生時（Ｓ３００のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ４００により、コンデンサ測温処理を実行する。一方で、測温要求の非発生時（Ｓ３００のＮＯ判定時）には、ステップＳ４００のコンデンサ測温処理を非実行とする。
【００７１】
さらに、制御装置４０は、ステップＳ３００による通常送電中には、ステップＳ５００により送電終了条件が終了しているかどうかを逐次判定する。送電終了条件は、たとえばユーザによる送電完了指示（スイッチオフ）に応答して成立する。あるいは、負荷１２０（図１）が蓄電装置（図示せず）を含み、当該蓄電装置の充電のために非接触給電が行なわれる場合には、充電完了に応答して送電終了条件を成立させてもよい。あるいは、給電設備１００（一次自己共振コイル３０）および受電装置１１０（二次自己共振コイル７０）との位置関係によって送電が不可能であることが検出されたときに、自動的に送電終了条件を成立させてもよい。
【００７２】
制御装置４０は、送電終了条件が成立するまで（Ｓ５００のＮＯ判定時）、ステップＳ３００，Ｓ４００を繰返し実行することによって、コンデンサ測温要求に応じた上で、送電処理を継続する。一方、制御装置４０は、送電終了条件が成立すると（Ｓ５００のＹＥＳ判定時）、ステップＳ６００により、送電処理を終了する。
【００７３】
図５には、図４のステップＳ４００によるコンデンサ測温処理の処理手順の詳細が示さ
れる。
【００７４】
図５を参照して、制御装置４０は、コンデンサ測温処理が開始されると、ステップＳ４１０により、高周波電源装置１０に対してスイープ指示を発生することにより、周波数スイープを開始する。制御装置４０は、ステップＳ４２０では、所定パターンに従って、送電周波数をｆ１〜ｆｎのｎ段階に変化させるように、高周波電源装置１０の送電周波数を設定する。
【００７５】
そして、制御装置４０は、ステップＳ４３０により、ステップＳ４２０により設定された送電周波数における送電効率η＝Ｐ２／Ｐ１を演算する。そして、制御装置４０は、ステップＳ４４０では、所定パターン、すなわち所定の送電周波数ｆ１〜ｆｎのそれぞれについて送電効率が演算されたか否かを判定する。ステップＳ４４０がＹＥＳ判定となるまでステップＳ４２０，Ｓ４３０を繰り返し実行することにより、所定パターンの送電周波数ｆ１〜ｆｎのそれぞれにおける送電効率η１〜ηｎが取得される。
【００７６】
制御装置４０は、所定パターンの終了により送電効率η１〜ηｎが取得されると（Ｓ４４０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ４５０により、効率が最大となった送電周波数に従って共振周波数ｆｒを決定する。ステップＳ４５０による処理は、図２に示した共振周波数推定部４５の機能と同等である。
【００７７】
さらに、制御装置４０は、ステップＳ４６０により、共振周波数ｆｒに基づいて、コンデンサ３５，７５の容量Ｃを推定する。上述のように、共振周波数の初期値ｆ０に対する変化率に基づいて、容量Ｃについても、初期値Ｃ０からの変化率を算出することが好ましい。
【００７８】
制御装置４０は、ステップＳ４７０では、図２の温度特性記憶部４７に格納された情報を参照することにより、ステップＳ４６０で算出した容量Ｃあるいは、容量Ｃの変化率（Ｃ／Ｃ０）を温度特性に当てはめることによって、コンデンサ温度Ｔｃの推定値を算出すする。
【００７９】
そして、制御装置４０は、ステップＳ４８０では、ステップＳ４７０で算出された温度推定値に基づいて、コンデンサ３５，７５の冷却制御を行なう。たとえば、冷却ファン３７，７７の作動／停止や、作動時における冷却ファンの回転数（すなわち、冷媒量）が制御される。
【００８０】
このように本実施の形態によれば、コンデンサ３５，７５に熱電対等の温度検出素子を設けることなく、非接触給電に本来必要な構成要素の制御のみによって、コンデンサ３５および／または７５の温度を推定する測温処理を実行することができる。なお、コンデンサ測温処理時には送電効率が低下することが予測されるので、高周波電源装置１０の出力電力について、通常の送電処理よりも低下させてもよい。
【００８１】
また、推定したコンデンサ温度に基づいて、コンデンサ３５，７５の冷却機構（冷却ファン３７，７７）を制御することができる。なお、コンデンサ温度Ｔｃが過上昇していると判断される場合には、さらなる温度上昇を防止するために、送電電力を通常値よりも低下させたり、送電処理を中止してもよい。
【００８２】
さらに、コンデンサ測温処理で求められた現時点での共振周波数ｆｒに従って、当該コンデンサ測温処理後に再開させる通常の送電処理（Ｓ２００）における送電周波数を調整してもよい。すなわち、現在使用している送電周波数が、求められた共振周波数ｆｒと異なる場合には、この共振周波数ｆｒに近づける様に送電周波数を変更してもよい。このよ
うにすると、コンデンサ温度の変化による共振周波数の変化に追従させて、送電処理の効率を確保することができる。たとえば、図２の周波数設定部４２により、このような送電周波数の調整を実行することができる。
【００８３】
次に、送電処理中におけるコンデンサ測温要求の発生条件についていくつかの例を説明する。
【００８４】
図６は、測温要求の発生条件の第１の例を説明するフローチャートである。図６のフローチャートは、図４のステップＳ３００をさらに説明するものである。
【００８５】
図６を参照して、制御装置４０は、ステップＳ３１０では、タイマによる計時値を所定周期で更新し、ステップＳ３２０により、更新後の計時値が、前回のコンデンサ測温終了時からΔＴｍ経過しているかどうかを判定する。そして、制御装置４０は、ΔＴｍが経過するまでの間（Ｓ３２０のＮＯ判定時）、ステップＳ３１０によるタイマ計時を繰返す。
【００８６】
制御装置４０は、計時値がΔＴｍに達すると（Ｓ３２０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ３３０に進めて、コンデンサ測温要求を発生する。
【００８７】
コンデンサの測温間隔ΔＴｍは、簡略的には所定値に固定される。この場合には、送電処理中（図４のＳ２００）に、一定時間が経過する毎にコンデンサの測温処理（Ｓ４００）が実行されることになる。
【００８８】
一方で、コンデンサ測温処理中は、送電周波数を変化させるため送電効率が低下することが懸念される。したがって、送電処理中におけるコンデンサの測温処理は、必要最小限に止めることが好ましい。
【００８９】
図７には、給電処理時におけるコンデンサ温度の変化例を説明する波形図である。このような温度変化の特性に従って、測温間隔ΔＴｍを可変に設定すれば、コンデンサの測温処理を効果的に実行しつつ、その回数を抑制することが可能となる。
【００９０】
図７を参照して、コンデンサ温度Ｔｃは、送電開始時の初期値Ｔ０に対して、一般的には一次遅れで増加する。
【００９１】
したがって、コンデンサ温度Ｔｃの変化率（温度上昇の傾き：ΔＴｃ／ｔ）は、送電処理開始直後に大きい一方で、時間経過とともに小さくなる。したがって、この温度変化率に応じて、測温間隔ΔＴｍを可変に設定することにより、コンデンサの測温機機会を効率的に設けることができる。
【００９２】
たとえば、コンデンサ測温処理が終了する毎に、今回の温度推定値に基づいて温度変化率（ΔＴｃ／ｔ）を算出し、温度変化率に反比例するように測温間隔ΔＴｍ設定することができる。このようにすると、温度変化率が大きいときは測温間隔ΔＴｍを短くし、反対に温度変化率が小さいときは測温間隔ΔＴｍが長くなるように、測温要求を発生することができる。
【００９３】
図８には、この場合におけるステップＳ４００の処理が示される。
図８を参照して、制御装置４０は、図５に示したステップＳ４１０〜Ｓ４７０の処理に従って、コンデンサ測温要求の発生に応答してコンデンサ温度Ｔｃの推定値を算出する。そして、制御装置４０は、ステップＳ４９０により、算出した温度推定値からコンデンサ温度Ｔｃの変化率を求めるとともに、この温度変化率に応じて、次回のコンデンサ測温処理までの間隔ΔＴｍを設定する。このようにＳ４９０で設定された測温間隔ΔＴｍに従っ
て、次回からの図４のステップＳ３００（図６のＳ３１０〜Ｓ３３０）が処理される。
【００９４】
再び図７を参照して、送電処理開始後、ΔＴｍの初期値に従って時刻ｔ１においてコンデンサ測温処理が実行されると、初期値Ｔ０および推定したコンデンサ温度Ｔｃから求められる温度変化率に基づいて、測温間隔ΔＴｍが設定される。そして、時刻ｔ１における測温処理で設定された測温間隔ΔＴｍが時刻ｔ１から経過した時刻ｔ２において、次回のコンデンサ測温要求が発生される。そして、時刻ｔ１における測温処理の終了時には、測温間隔ΔＴｍが更新される。以下、時刻ｔ３〜ｔ８まで、各タイミングでのコンデンサ温度Ｔｃの推定値に基づく温度変化率に従って、測温間隔ΔＴｍが徐々に長く設定できる。なお、一旦温度上昇が緩やかになった後でも、何らかの原因により温度上昇が大きくなると、これに応じて次回までの測温間隔ΔＴｍは再び短く設定されることが理解される。
【００９５】
このように、コンデンサの測温処理毎に、温度変化率に応じて測温間隔ΔＴｍを可変に設定することにより、コンデンサの測温機会を効率的に設けることができる。
【００９６】
図９には、測温要求の発生条件の第２の例を説明するフローチャートである。図９についても、図４のステップＳ３００をさらに説明するものである。
【００９７】
図９を参照して、制御装置４０は、ステップＳ３１５では、送電処理中にわたって送電効率（Ｐ２／Ｐ１）を演算する。そして、制御装置４０は、ステップＳ３２５により、Ｓ３１５で演算した送電効率ηが、所定値η０よりも低いか否かを判定する。
【００９８】
制御装置４０は、η＜η０のとき（Ｓ３２５のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ３３５により、コンデンサの測温要求を発生する。一方で、η≧η０のとき（Ｓ３２５のＮＯ判定時）には、Ｓ３３０はスキップされるので、コンデンサの測温要求は発生されない。
【００９９】
上述のようにコンデンサ温度が変化（上昇）すると、共鳴系の共振周波数ｆｒが大きく変化することになるので、送電効率η（Ｐ２／Ｐ１）が低下する。このため、送電処理中に送電効率が大幅に低下した際には、コンデンサ温度の大きな変化が懸念される。したがって、送電処理中に送電効率を逐次的に演算するとともに、送電効率の低下に応答してコンデンサの測温要求を発生させても、コンデンサの測温機会を効率的に設けることができる。
【０１００】
なお、送電効率の大幅な低下時には、既に大きな温度変化（上昇）が発生していることが懸念されるため、ステップＳ３３０の処理の際に、測温要求に応答したコンデンサ温度の推定を待つことなく、冷却ファン３７，７７を作動させてもよい。あるいは、送電電力を低下させたり、送電処理を中止してもよい。
【０１０１】
また、図６および図９を組み合わせて、測温間隔ΔＴｍの経過、および、送電効率の低下の両方に応答して、コンデンサの測温要求を発生させてもよい。
【０１０２】
（電動車両への適用例）
図１０は、図１に示した受電装置１１０を搭載した電動車両の一例として示されるハイブリッド自動車の構成図である。
【０１０３】
図１０を参照して、ハイブリッド自動車２００は、蓄電装置２１０と、システムメインリレーＳＭＲと、昇圧コンバータ２２０と、インバータ２３０，２３２と、モータジェネレータ２４０，２４２と、エンジン２５０と、動力分割装置２６０と、駆動輪２７０とを含む。また、ハイブリッド自動車２００は、コイルユニット６０と、電力計８０と、充電器２８０と、充電リレーＣＨＲと、車両ＥＣＵ２９０とをさらに含む。コイルユニット６
０は、二次コイル６５および二次自己共振コイル７０を含む。
【０１０４】
ハイブリッド自動車２００は、エンジン２５０およびモータジェネレータ２４２を動力源として搭載する。エンジン２５０およびモータジェネレータ２４０，２４２は、動力分割装置２６０に連結される。そして、ハイブリッド自動車２００は、エンジン２５０およびモータジェネレータ２４２の少なくとも一方が発生する駆動力によって走行する。エンジン２５０が発生する動力は、動力分割装置２６０によって２経路に分割される。すなわち、一方は駆動輪２７０へ伝達される経路であり、もう一方はモータジェネレータ２４０へ伝達される経路である。
【０１０５】
モータジェネレータ２４０は、交流回転電機であり、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機から成る。モータジェネレータ２４０は、動力分割装置２６０を介してエンジン２５０の運動エネルギーを用いて発電する。たとえば、蓄電装置２１０の充電状態（「ＳＯＣ（State  Of  Charge）」とも称される。）が予め定められた値よりも低くなると、エンジン２５０が始動してモータジェネレータ２４０により発電が行なわれ、蓄電装置２１０が充電される。
【０１０６】
モータジェネレータ２４２も、交流回転電機であり、モータジェネレータ２４０と同様に、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機から成る。モータジェネレータ２４２は、蓄電装置２１０に蓄えられた電力およびモータジェネレータ２４０により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、モータジェネレータ２４２の駆動力は、駆動輪２７０に伝達される。
【０１０７】
また、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、運動エネルギーや位置エネルギーとして車両に蓄えられた力学的エネルギーが駆動輪２７０を介してモータジェネレータ２４２の回転駆動に用いられ、モータジェネレータ２４２が発電機として作動する。これにより、モータジェネレータ２４２は、走行エネルギーを電力に変換して制動力を発生する回生ブレーキとして作動する。そして、モータジェネレータ２４２により発電された電力は、蓄電装置２１０に蓄えられる。
【０１０８】
動力分割装置２６０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン２５０のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、モータジェネレータ２４０の回転軸に連結される。リングギヤはモータジェネレータ２４２の回転軸および駆動輪２７０に連結される。
【０１０９】
システムメインリレーＳＭＲは、蓄電装置２１０と昇圧コンバータ２２０との間に配設され、車両ＥＣＵ２９０からの信号に応じて蓄電装置２１０を昇圧コンバータ２２０に電気的に接続する。昇圧コンバータ２２０は、蓄電装置２１０と接続された正極線ＰＬ１の電圧と、正極線ＰＬ２の電圧との間で直流電圧変換を行なう。なお、昇圧コンバータ２２０は、たとえば直流チョッパ回路から成り、正極線ＰＬ２の電圧を正極線ＰＬ１の電圧よりも高く制御することができる。インバータ２３０，２３２は、それぞれモータジェネレータ２４０，２４２を駆動する。なお、インバータ２３０，２３２は、たとえば三相ブリッジ回路から成る。
【０１１０】
図１と図１０との対応関係を説明すると、ハイブリッド自動車２００に、この実施の形態による受電装置１１０（図１）、すなわち、コイルユニット６０（二次コイル６５、二次自己共振コイル７０および二次コンデンサ７５）および電力計８０が搭載されている。そして、充電器２８０から蓄電装置２１０までが、図１での負荷１２０に対応する。受電装置１１０の構成および動作については、上記と同様であるので詳細な説明は繰返さない
。
【０１１１】
充電器２８０は、二次コイル６５によって取出された交流電力を、蓄電装置２１０の充電電力に変換するように構成された電力変換器である。充電リレーＣＨＲは、充電器２８０と蓄電装置２１０との間に配設され、車両ＥＣＵ２９０からの信号に応じて充電器２８０および蓄電装置２１０の間を電気的に接続する。
【０１１２】
車両ＥＣＵ２９０は、走行モード時、システムメインリレーＳＭＲをオンする一方で、充電リレーＣＨＲをオフする。そして、車両ＥＣＵ２９０は、車両の走行時、アクセル開度や車両速度、その他種々のセンサからの信号に基づいて、昇圧コンバータ２２０およびモータジェネレータ２４０，２４２を駆動するための信号を生成し、その生成した信号を昇圧コンバータ２２０およびインバータ２３０，２３２へ出力する。
【０１１３】
また、車両ＥＣＵ２９０は、給電設備１００の制御装置４０との間での通信機能を有する。すなわち、電力計８０によって検知された受電電力Ｐ２を制御装置４０に対して送信することが可能である。あるいは、車両ＥＣＵ２９０を介することなく、受電装置１１０と制御装置４０の間で直接データや信号の授受が可能なように構成してもよい。また、給電設備１００との間での通信機能を持たせた上で、制御装置４０の機能を車両ＥＣＵ２９０に取り込むことも可能である。
【０１１４】
給電設備１００（図１）からハイブリッド自動車２００への給電が行なわれるとき、車両ＥＣＵ２９０は、充電リレーＣＨＲをオンにする。システムメインリレーＳＭＲについては、基本的にはオフされるが、必要に応じてオンしてもよい。
【０１１５】
これにより、二次自己共振コイル７０によって受電された電力によって、蓄電装置２１０を充電することができる。その際に、制御装置４０によって、充電中の二次コンデンサ７５の温度上昇を監視することができる。特に、二次コンデンサ７５の冷却機構（たとえば、図２の冷却ファン７７）や充電リレーＣＨＲについて、制御装置４０からのコンデンサ温度Ｔｃに関する情報に基づいて制御することが可能となる。
【０１１６】
また、コンデンサ測温処理の際の共振周波数の測定に基づく給電設備１００からの送電周波数の調整により、送電効率を確保した上で、非接触給電により蓄電装置２１０を充電することができる。
【０１１７】
なお、システムメインリレーＳＭＲおよび充電リレーＣＨＲをともにオンさせることによって、車両の走行中に給電設備１００から受電することも可能である。
【０１１８】
また、上記においては、受電装置１１０を搭載した電動車両の一例として、動力分割装置２６０によりエンジン２５０の動力を分割して駆動輪２７０とモータジェネレータ２４０とに伝達可能なシリーズ／パラレル型のハイブリッド自動車について説明したが、この発明は、その他の形式のハイブリッド自動車にも適用可能である。
【０１１９】
たとえば、モータジェネレータ２４０を駆動するためにのみエンジン２５０を用い、モータジェネレータ２４２でのみ車両の駆動力を発生する、いわゆるシリーズ型のハイブリッド自動車や、エンジン２５０が生成した運動エネルギーのうち回生エネルギーのみが電気エネルギーとして回収されるハイブリッド自動車、エンジンを主動力として必要に応じてモータがアシストするモータアシスト型のハイブリッド自動車などにもこの発明は適用可能である。また、この発明は、エンジン２５０を備えずに電力のみで走行する電気自動車や、直流電源として蓄電装置２１０に加えて燃料電池をさらに備える燃料電池車にも適用可能である。
【０１２０】
以上説明したように、本発明の実施の形態による非接触給電システムでは、コンデンサ３５，７５に熱電対等の温度検出素子を設けることなく、非接触給電に本来必要な構成要素の制御のみによって、コンデンサ３５および／または７５の温度を推定する測温処理を実行することができる。
【０１２１】
特に、送電開始処理時におけるコンデンサ温度および共振周波数の初期値に対する変化率に基づいて、コンデンサ温度Ｔｃの変化を推定することによって、コイルユニット２０，６０の状態（両者の位置関係等）によって送電開始時から共振周波数が本来の値からずれているときにも、温度推定誤差を抑制できる。
【０１２２】
また、温度推定結果に基づいて、コンデンサ３５，７５の冷却機構の制御や、送電周波数の調整による送電効率の確保も図ることができる。
【０１２３】
なお、上記の実施の形態においては、一次コイル２５を用いて電磁誘導により一次自己共振コイル３０への給電を行ない、二次コイル６５を用いて電磁誘導により二次自己共振コイル７０から電力を取出すものとしたが、一次コイル２５を設けることなく高周波電源装置１０から一次自己共振コイル３０へ直接給電し、二次コイル６５を設けることなく二次自己共振コイル７０から電力を直接取出してもよい。すなわち、一次側のコイルユニット２０（送電用共鳴器）が一次自己共振コイル３０のみによって構成され、二次側のコイルユニット６０（受電用共鳴器）が二次自己共振コイル７０のみによって構成されてもよい。
【０１２４】
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。本発明の範囲は上記した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。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
この発明は、送電側および受電側の間での電磁場を介した共鳴による非接触給電に適用できる。
【符号の説明】
【０１２６】
１０  高周波電源装置、１５，８０  電力計、２０  コイルユニット（一次側）、２５
一次コイル、３０  一次自己共振コイル、３５  一次コンデンサ、３６，７６  ヒートシンク、３７，７７  冷却ファン、４０  制御装置、４１  測温要求発生部、４２  周波数設定部、４３  タイマ、４４  効率演算部、４５  共振周波数推定部、４６  温度推定部、４７  温度特性記憶部、４８  冷却制御部、４９  測温間隔設定部、６０  コイルユニット、６５  二次コイル、７０  二次自己共振コイル、７５  二次コンデンサ、１００
給電設備、１０２  大気温センサ、１１０  受電装置、１２０  負荷、２００  ハイブリッド自動車、２１０  蓄電装置、２２０  昇圧コンバータ、２３０，２３２  インバータ、２４０，２４２  モータジェネレータ、２５０  エンジン、２６０  動力分割装置、２７０  駆動輪、２８０  充電器、２９０  車両ＥＣＵ、Ｃ０  初期値（容量）、ＣＨＲ
充電リレー、ｆ  送電周波数、ｆ０  初期値（共振周波数）、ｆｒ  共振周波数、Ｐ１
送電電力、Ｐ２  受電電力、ＰＬ１，ＰＬ２  正極線、ＳＭＲ  システムメインリレー、Ｔ０  初期値（コンデンサ温度）、Ｔａ  検出温度（大気温）、Ｔｃ  コンデンサ温度、ΔＴｍ  測温間隔、η  送電効率。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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