(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力伝送用コイルと、
前記電力伝送用コイルに接続され、複数のキャパシタ素子を有するキャパシタ回路と、
前記電力伝送用コイルと近接して配置される導電性の金属部と、
前記金属部に発生する電圧もしくは、電流を計測する計測部を備え、
前記キャパシタ回路は、前記電力伝送用コイルの一方端に接続される第１のキャパシタ回路と、前記電力伝送用コイルの他方端に接続される第２のキャパシタ回路を有し、
前記第１のキャパシタ回路の合成静電容量は、前記第２のキャパシタ回路の合成静電容量と略等しいことを特徴とするコイル装置。
【請求項２】
前記複数のキャパシタ素子の各々は、積層セラミックコンデンサから構成され、
前記キャパシタ回路は、前記複数のキャパシタ素子が直並列接続されたキャパシタ群を有することを特徴とする請求項１に記載のコイル装置。
【請求項３】
前記複数のキャパシタ素子の各々は、フィルムコンデンサから構成され、
前記キャパシタ回路は、前記複数のキャパシタ素子が直列接続されたキャパシタ部を複数有することを特徴とする請求項１に記載のコイル装置。
【請求項４】
給電コイル装置を含むワイヤレス給電装置と、
受電コイル装置を含むワイヤレス受電装置を備え、
前記給電コイル装置と、前記受電コイル装置の少なくとも一方が、請求項１〜３のいずれか一項に記載のコイル装置であることを特徴とするワイヤレス電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル装置及びワイヤレス電力伝送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車において、電源ケーブルを用いることなく外部から電力をワイヤレスで供給するワイヤレス電力伝送技術が注目されている。ワイヤレス電力伝送技術では、二つの共振器間の共振（共鳴）現象を利用する方式が主流となりつつある。二つの共振器間の共振周波数を近づけ、この共振周波数付近の交流電流および電圧を共振器に印加し、二つの共振器間の共振現象を利用する方式は、電磁誘導に比べ、送受電間の距離を大きくできるメリットがある。この共振現象を利用したワイヤレス電力伝送技術では、電力伝送用コイルにキャパシタ回路を接続し、共振回路を形成する。
【０００３】
電気自動車などの大電力伝送が必要となる充電装置における、キャパシタ回路には、大きな電圧および電流が印加される。大きな電圧および電流印加を分散させつ所望の静電容量を得る目的で、複数のキャパシタ素子を接続することにより、キャパシタ回路は構成される。例えば特許文献１では、コイルに接続されるキャパシタ回路を複数のキャパシタ素子で構成したコイルユニットが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１７２５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、複数のキャパシタ素子のいずれかに、何らかの要因によるオープン故障またはショート故障が生じたとしても、残存する正常な複数のキャパシタ素子が機能すれば、キャパシタ回路の容量変化は微小であり、複数のキャパシタ素子の故障を検出するのが非常に困難であった。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、キャパシタ回路を構成する複数のキャパシタ素子のいずれかにオープン故障またはショート故障が生じたことを確実に検出することが可能なコイル装置及びワイヤレス電力伝送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るコイル装置は、電力伝送用コイルと、電力伝送用コイルに接続され、複数のキャパシタ素子を有するキャパシタ回路と、電力伝送用コイルに近接して配置される導電性の金属部と、金属部に発生する電圧もしくは、電流を計測する計測部を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、電力伝送用コイルに近接して配置される導電性の金属部と、金属部に発生する電圧もしくは、電流を計測する計測部を備えている。そのため、複数のキャパシタ素子にショート故障またはオープン故障が発生した際の微小な容量変化に応じて、電力伝送用コイルと金属部との間に生じる寄生容量を介して発生する金属部の電圧もしくは、電流の変化を、計測部により検知できる。したがって、キャパシタ回路を構成する複数のキャパシタ素子のいずれかにオープン故障またはショート故障が生じたことを確実に検出することができる。
【０００９】
好ましくは、キャパシタ回路は、電力伝送用コイルの一方端に接続される第１のキャパシタ回路と、電力伝送用コイルの他方端に接続される第２のキャパシタ回路を有し、第１のキャパシタ回路の合成静電容量は、第２のキャパシタ回路の合成静電容量と略等しく構成するとよい。この構成により、電力伝送用コイルと、電力伝送用コイルに近接して設置される導電性の金属部との間に生じる寄生容量を介し、発生する金属部の電圧もしくは、電流が非常に低くなり、計測部の計測負荷が低減でき、その結果、小型軽量化に寄与できる。
【００１０】
好ましくは、複数のキャパシタ素子の各々は、積層セラミックコンデンサから構成され、キャパシタ回路は、複数のキャパシタ素子が直並列接続されたキャパシタ群を有するとよい。この構成により、単一の積層セラミックコンデンサがショート故障を生じた際に、キャパシタ回路の容量変化が大きくなる。そのため、金属部に発生する電圧もしくは、電流変化も大きくなり、キャパシタ回路を構成する複数のキャパシタ素子の故障をより確実に検出することができる。
【００１１】
好ましくは、複数のキャパシタ素子の各々は、フィルムコンデンサから構成され、キャパシタ回路は、複数のキャパシタ素子が直列接続されたキャパシタ部を複数有するとよい。この構成により、単一のフィルムコンデンサがオープン故障を生じた際に、キャパシタ回路の容量変化が大きくなる。そのため、金属部に発生する電圧もしくは、電流変化も大きくなり、キャパシタ回路を構成する複数のキャパシタ素子の故障をより確実に検出することができる。
【００１２】
本発明に係るワイヤレス電力伝送装置は、給電コイル装置を含むワイヤレス給電装置と、受電コイル装置を含むワイヤレス受電装置を備え、給電コイル装置と、受電コイル装置の少なくとも一方が、上記コイル装置であることを特徴とする。本発明によれば、キャパシタ回路を構成する複数のキャパシタ素子のいずれかにオープン故障またはショート故障が発生したことを確実に検出することが可能なワイヤレス電力伝送装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、キャパシタ回路を構成する複数のキャパシタ素子のいずれかにオープン故障またはショート故障が発生したことを確実に検出することが可能なコイル装置及びワイヤレス電力伝送装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の好適な実施形態に係るコイル装置が適用されるワイヤレス電力伝送装置を負荷とともに示す回路構成図である。
【図２ａ】本発明の第１実施形態に係るコイル装置の回路構成を模式的に示した図である。
【図２ｂ】本発明の第１実施形態に係るコイル装置における第１のキャパシタ回路の構成を模式的に示した図である。
【図３ａ】本発明の第１実施形態に係るコイル装置を平面視した図である。
【図３ｂ】図３ａにおける切断線Ａ−Ａに沿うコイル装置の断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る計測部の回路構成を模式的に示した図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るキャパシタ回路の構成を模式的に示した図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係るキャパシタ回路の構成を模式的に示した図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係るコイル装置の回路構成を模式的に示した図である。
【図８】本発明の実施例１から４に係る第１のキャパシタ回路の構成を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１６】
まず、図１を参照して、本発明の好適な実施形態に係るコイル装置が適用されるワイヤレス電力伝送装置Ｓ１の全体構成について説明する。図１は、本発明の好適な実施形態に係るコイル装置が適用されるワイヤレス電力伝送装置を負荷とともに示す回路構成図である。なお、本発明の好適な実施形態に係るコイル装置は、ワイヤレス電力伝送装置における給電コイル装置および受電コイル装置のいずれにも適用可能である。
【００１７】
ワイヤレス電力伝送装置Ｓ１は、図１に示されるように、ワイヤレス給電装置１００と、ワイヤレス受電装置２００と、を有する。このワイヤレス電力伝送装置Ｓ１は、電気自動車などの車両への給電設備に用いられる。つまり、ワイヤレス給電装置１００は、地上に配設される給電設備に搭載され、ワイヤレス受電装置２００は、車両に搭載されることとなる。
【００１８】
ワイヤレス給電装置１００は、電源１１０と、電力変換回路１２０と、給電コイル装置１３０と、を有する。電源１１０は、直流電力を電力変換回路１２０に供給する。電源１１０としては、直流電力を出力するものであれば特に制限されず、商用交流電源を整流・平滑した直流電源、二次電池、太陽光発電した直流電源、あるいはスイッチングコンバータ等のスイッチング電源装置などが挙げられる。
【００１９】
電力変換回路１２０は、電力変換部１２１と、スイッチ駆動部１２２を有する。この電力変換回路１２０は、電源１１０から供給される入力直流電力を交流電力に変換する機能を有している。より具体的には、電力変換部１２１としては、複数のスイッチング素子がブリッジ接続されたスイッチング回路から構成される。本実施形態では、４つのスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４を用いたフルブリッジ型回路となっている。スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４としては、例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの素子が挙げられる。各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４は、スイッチ駆動部１２２から供給されるＳＷ制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４に応じて各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４をオン・オフ制御することにより、電源１１０から供給される入力直流電力を交流電力に変換する。また、電力変換回路１２０は、電力変換部１２１の出力が分圧抵抗ＲＧ１，ＲＧ２を介してグランドＧＮＤ１に接地されている。具体的には、電力変換部１２１の出力側の両端に大きく等価な分圧抵抗ＲＧ１，ＲＧ２が並列接続され、その中点がグランドＧＮＤ１に接続されている。本例では、電力変換回路１２０が分圧抵抗ＲＧ１，ＲＧ２およびグランドＧＮＤ１を含む構成となっているがこれに限られることなく、後述する給電コイル装置１３０がこれらの構成を含んでいてもよい。また、本例では、電力変換部１２１の出力を接地するように構成されているがこれに限られることなく、電源１１０と電力変換回路１２０の間に容量の等しい２つのキャパシタ（図示しない）を介してグランド（図示しない）に接地するように構成してもよい。
【００２０】
給電コイル装置１３０は、電力変換回路１２０から供給された交流電力を後述する受電コイル装置２１０に給電する機能を有する。この給電コイル装置１３０は給電設備における地中または地面近傍に配設されることとなる。
【００２１】
ワイヤレス受電装置２００は、受電コイル装置２１０と、整流部２２０と、を有する。
【００２２】
受電コイル装置２１０は、給電コイル装置１３０から給電された交流電力を受電する機能を有する。この受電コイル装置２１０は、車両下部に搭載されることとなる。
【００２３】
整流部２２０は、受電コイル装置２１０が受電した電力を整流して負荷ＲＬに出力する。本実施形態においては、整流部２２０は、４つのダイオード（整流素子）Ｄ１〜Ｄ４がフルブリッジ接続されたブリッジ型回路と、このブリッジ型回路に並列に接続された平滑コンデンサＣ０から構成されている。すなわち、整流部２２０は、受電コイル装置２１０から供給される交流電力を全波整流する機能を備えている。平滑コンデンサＣ０は、整流された電圧を平滑して直流電圧を生成する。また、整流部２２０の入力は、分圧抵抗ＲＧ３，ＲＧ４を介して車両のフレームグランドＦＧＮＤ１に接地されている。具体的には、整流部２２０の入力側の両端に大きく等価な分圧抵抗ＲＧ３，ＲＧ４が並列接続され、その中点がフレームグランドＦＧＮＤ１に接続されている。本例では、整流部２２０が分圧抵抗ＲＧ３，ＲＧ４およびフレームグランドＦＧＮＤ１を含む構成となっているがこれに限られることなく、受電コイル装置２１０がこれらの構成を含んでいてもよい。
【００２４】
このような構成を備えることにより、ワイヤレス給電装置１００の給電コイル装置１３０とワイヤレス受電装置２００の受電コイル装置２１０が対向することで、磁気的に結合し、電力変換回路１２０から給電コイル装置１３０に供給された交流電力が近接電磁界効果によって受電コイル装置２１０に誘導起電力が励起される。すなわち、ワイヤレス給電装置１００からワイヤレス受電装置２００に非接触にて電力が伝送されるワイヤレス電力伝送装置Ｓ１が実現される。
【００２５】
続いて、上述した給電コイル装置１３０あるいは受電コイル装置２１０に適用される本発明の好適な実施形態に係るコイル装置の構成について説明する。
【００２６】
（第１実施形態）
図２および図３を参照して、本発明の第１実施形態に係るコイル装置Ｌｕ１の構成について詳細に説明する。図２ａは、本発明の第１実施形態に係るコイル装置の回路構成を模式的に示した図である。図２ｂは、本発明の第１実施形態に係るコイル装置における第１のキャパシタ回路の構成を模式的に示した図である。図３ａは、本発明の第１実施形態に係るコイル装置を平面視した図である。図３ｂは、図３ａにおける切断線Ａ−Ａに沿うコイル装置の断面図である。なお、説明の便宜上、図３ａと図３ｂにおいて、キャパシタ回路は省略している。
【００２７】
コイル装置Ｌｕ１は、図２ａに示されるように、電力伝送用コイルＬ１と、金属部ＳＤと、キャパシタ回路Ｘ１と、計測部ＶＳＧ１を有する。
【００２８】
電力伝送用コイルＬ１は、複数の細い導体素線を撚り合わせたリッツ線からなる巻線が巻回されて構成されている。本実施形態では、電力伝送用コイルＬ１は、図３ａに示されるように、略円形状を呈した平面状のスパイラル構造のコイルである。電力伝送用コイルＬ１の巻数は、電力伝送の際に対向することとなるコイルとの間の距離や所望の電力伝送効率などに基づいて適宜設定される。なお、本実施形態では、電力伝送用コイルＬ１は、略円形状を呈しているがこれに限られることなく、略正方形状、略長方形状など様々な形状を呈していてもよい。このように構成される電力伝送用コイルＬ１をワイヤレス電力伝送装置Ｓ１における給電コイル装置１３０に適用した場合、電力伝送用コイルＬ１は、給電コイルとして機能し、電力伝送用コイルＬ１をワイヤレス電力伝送装置Ｓ１における受電コイル装置２１０に適用した場合、電力伝送用コイルＬ１は、受電コイルとして機能する。
【００２９】
本実施形態において、金属部ＳＤは、図３ｂに示されるように、外形形状が略直方体形状を呈しており、電力伝送用コイルＬ１の背面側に、近接して配置される。電力伝送用コイルＬ１を給電コイル装置１３０に適用した場合、金属部ＳＤは、給電コイル装置１３０と受電コイル装置２１０の対向方向において、電力伝送用コイルＬ１よりも受電コイル装置２１０から遠い位置に配置されることとなる。一方、電力伝送用コイルＬ１を受電コイル装置２１０に適用した場合、金属部ＳＤは、給電コイル装置１３０と受電コイル装置２１０の対向方向において、電力伝送用コイルＬ１よりも給電コイル装置１３０から遠い位置に配置されることとなる。言い換えれば、金属部ＳＤは、電力伝送の際の電力伝送用コイルＬ１の電力伝送が行われる側とは反対側に配置されることとなる。本実施形態では、金属部ＳＤは、電力伝送用コイルＬ１に近接し、対向して配置されている。すなわち、電力伝送用コイルＬ１の巻線の回転軸は、金属部ＳＤの主面に対して直交する。この金属部ＳＤは、導電性を備える材料から構成されており、電磁波を吸収する作用を有している。また、金属部ＳＤは、電力伝送用コイルＬ１に近接して配置されていることから、図２ａに示されるように、電力伝送用コイルＬ１との間に寄生容量Ｃ１２，Ｃ１３が形成される。本実施形態においては、金属部ＳＤは、電力伝送用コイルＬ１に近接し、対向して配置されているが、金属部ＳＤと電力伝送用コイルＬ１との間に寄生容量が形成されるよう近接して配置されることが本質であって、必ずしも対向する必要はない。このような金属部ＳＤを構成する材料としては、導電率が高ければ高いほど好ましく、例えばアルミニウム、銅、銀等が挙げられる。さらに、本実施形態では、電力伝送用コイルＬ１と金属部ＳＤとの間の絶縁を確保すべく、電力伝送用コイルＬ１と金属部ＳＤの間に絶縁部材ＩＬを介在させている。なお、絶縁部材ＩＬの代わりに、電力伝送用コイルＬ１と金属部ＳＤとの間に隙間を設けてもよく、電力伝送用コイルＬ１と対向することとなるコイル間の結合を高めるという観点から、絶縁部材ＩＬと金属部ＳＤの間にフェライトなどの磁性体を設けてもよい。なお、本実施形態で、電力伝送用コイルＬ１としてスパイラル構造のコイルを用いた際の、電力伝送用コイルＬ１と金属部ＳＤの好適な位置関係を示したが、電力伝送用コイルとして、フェライトなどの磁性体コアの周囲に、巻線をらせん状に巻回させたコイル（ソレノイド構造のコイル）を用いることもできる。ソレノイド構造のコイルを用いる際には、金属部は、金属部の主面がコイルの巻線の回転軸に平行になるように、近接して配置させるのが好ましい。
【００３０】
キャパシタ回路Ｘ１は、電力伝送用コイルＬ１に接続され、電力伝送用コイルＬ１と共振回路を形成している。このキャパシタ回路Ｘ１は、共振回路の共振周波数を調整する機能を有する。本実施形態では、キャパシタ回路Ｘ１は、第１のキャパシタ回路Ｘ１０と、第２のキャパシタ回路Ｘ１１と、を有する。なお、本実施形態では、キャパシタ回路Ｘ１が、電力伝送用コイルＬ１の両端に第１のキャパシタ回路Ｘ１０と第２のキャパシタ回路Ｘ１１をそれぞれ接続しているがこれに限られることなく、電力伝送用コイルＬ１の片方端のみに第１のキャパシタ回路Ｘ１０あるいは第２のキャパシタ回路Ｘ１１を接続しても構わない。
【００３１】
第１のキャパシタ回路Ｘ１０は、図２ａに示されるように、電力伝送用コイルＬ１の巻線の一方端に接続されている。つまり、第１のキャパシタ回路Ｘ１０は、電力伝送用コイルＬ１に直列に接続されている。この第１のキャパシタ回路Ｘ１０は、複数のキャパシタ素子を有する。図２ｂを用いて、第１のキャパシタ回路Ｘ１０の構成について、具体的に示す。第１のキャパシタ回路Ｘ１０は、図２ｂに示されるように、複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１が基板ＰＣＢＸ１０上に実装されて構成されており、基板ＰＣＢＸ１０上の一対の接続端子ＴＭＮＬＸ１０間に複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１が直並列に接続されている。ここで、複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１は、一対の接続端子ＴＭＮＬＸ１０間に行列状に整列配置（本実施形態では４行７列の合計２８個）されており、基板ＰＣＢＸ１０上に設けられた複数の銅箔ＣＵＴにより複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１同士が接続されている。具体的には、複数の銅箔ＣＵＴは、行方向（横方向）に隣接するキャパシタ素子同士ならびに列方向（縦方向）に隣接するキャパシタ素子同士を接続するとともに、行方向の両端に位置するキャパシタ素子を一対の接続端子ＴＭＮＬＸ１０に接続するように設けられている。
【００３２】
第２のキャパシタ回路Ｘ１１は、図２ａに示されるように、電力伝送用コイルＬ１の巻線の他方端に接続されている。つまり、第２のキャパシタ回路Ｘ１１は、電力伝送用コイルＬ１に直列に接続されている。この第２のキャパシタ回路Ｘ１１は、複数のキャパシタ素子（図示しない）を有する。第２のキャパシタ回路Ｘ１１は、第１のキャパシタ回路Ｘ１０と同様の構成のため図示しないが、複数のキャパシタ素子が基板上に実装されて構成されており、基板上の一対の接続端子間に複数のキャパシタ素子が直並列に接続されている。
【００３３】
計測部ＶＳＧ１は、金属部ＳＤに発生する電圧もしくは、電流を計測する機能を有する。この計測部ＶＳＧ１は、一方の端部が金属部ＳＤに接続され、他方の端部が基準電位に接続される。これにより、計測部ＶＳＧ１は、金属部ＳＤと基準電位間の交流電圧もしくは、電流を計測することができる。例えば、コイル装置Ｌｕ１を給電コイル装置１３０に適用した場合、計測部ＶＳＧ１の他方の端部は、グランドＧＮＤ１に接続されることとなる。ここで、上述したように、分圧抵抗ＲＧ１，ＲＧ２およびグランドＧＮＤ１は、コイル装置Ｌｕ１に含まれるよう構成されていてもよく、この場合、第１のキャパシタ回路Ｘ１０の電力伝送用コイルＬ１と接続される反対側の端部と、第２のキャパシタ回路Ｘ１１の電力伝送用コイルＬ１と接続される反対側の端部との間に分圧抵抗ＲＧ１および分圧抵抗ＲＧ２が直列接続され、その中点がグランドＧＮＤ１に接続される構成となる。一方、コイル装置Ｌｕ１を受電コイル装置２１０に適用した場合、計測部ＶＳＧ１の他方の端部は、フレームグランドＦＧＮＤ１に接続されることとなる。ここで、上述したように、分圧抵抗ＲＧ３，ＲＧ４およびフレームグランドＦＧＮＤ１は、コイル装置Ｌｕ１に含まれるよう構成されていてもよく、この場合、第１のキャパシタ回路Ｘ１０の電力伝送用コイルＬ１と接続される反対側の端部と、第２のキャパシタ回路Ｘ１１の電力伝送用コイルＬ１と接続される反対側の端部との間に分圧抵抗ＲＧ３および分圧抵抗ＲＧ４が直列接続され、その中点がフレームグランドＦＧＮＤ１に接続される構成となる。
【００３４】
ここで、図４を参照して、計測部ＶＳＧ１の構成について詳述する。図４は、本発明の第１実施形態に係るコイル装置における計測部の構成を拡大して示す模式図である。
【００３５】
計測部ＶＳＧ１は、図４に示されるように、抵抗ＶＳＧＲ１と、交流電圧計ＶＳＧＭ１と、アナログデジタル変換部ＡＤ１と、無線通信部ＣＯＭ１と、を有する。抵抗ＶＳＧＲ１は、一端が金属部ＳＤに接続され、他端が基準電位に接続されている。交流電圧計ＶＳＧＭ１は、交流電圧計ＶＳＧＭ１は交流電圧が測定できる素子であれば特に制限されず、抵抗ＶＳＧＲ１に並列接続されている。この交流電圧計ＶＳＧＭ１は、抵抗ＶＳＧＲ１を流れる交流電流に基づいて生じる交流電圧を計測し、計測した電圧値をアナログデジタル変換部ＡＤ１に出力する。アナログデジタル変換部ＡＤ１は、入力されたアナログ波形の電圧値をデジタル波形の電圧値に変換し、無線通信部ＣＯＭ１に出力する。すなわち、アナログデジタル変換部ＡＤ１は、交流電圧計ＶＳＧＭ１が測定した電圧値をデジタル化する。そして、無線通信部ＣＯＭ１は、入力された電圧値を、電源１１０を制御する制御部、あるいは、スイッチ駆動部１２２を制御する制御部に送信する。送信する電圧値は、時間変化する交流電圧値でも、交流電圧実効値でも、交流電圧ピーク値でもかまわない。なお、本実施形態では、計測部ＶＳＧ１は、交流電圧計ＶＳＧＭ１を用いて、電圧を計測しているが、これに限られることなく、例えば、抵抗ＶＳＧＲ１に生じる交流電圧を、整流器等を用いて直流電圧に変換し、直流電圧計を用いて、電圧を計測しても構わない。また、本実施形態では、抵抗ＶＳＧＲ１や交流電圧計ＶＳＧＭ１を用い、金属部ＳＤの電圧を計測するが、これらを用いず、例えば、カレントトランスと交流電流計を用いて金属部ＳＤの電流を計測しても構わない。この場合も計測部により計測され、送信される電流値は、時間変化する交流電流値でも、交流電流実効値でも、交流電流ピーク値でもかまわない。計測部ＶＳＧ１は、金属部ＳＤの電圧もしくは電流を計測することに本質がある。また、本実施形態では、計測された電圧値もしくは電流値は、無線通信部ＣＯＭ１に電源１１０を制御する制御部、あるいは、スイッチ駆動部１２２を制御する制御部に送信されているがこれに限られることなく、有線通信により送信するように構成してもよい。
【００３６】
以上、コイル装置Ｌｕ１が備える構成について説明した。本実施形態において、コイル装置Ｌｕ１とは、少なくとも、電力伝送用コイルＬ１と、電力伝送用コイルＬ１に近接する金属部ＳＤと、電力伝送用コイルＬ１に接続される複数のキャパシタ素子からなるキャパシタ回路Ｘ１と、金属部ＳＤの電圧もしくは電流を計測する計測部ＶＳＧ１を備えるが、それらが物理的に一つの筐体に収納される必要性はない。例えば、電力伝送用コイルＬ１と、金属部ＳＤと、キャパシタ回路Ｘ１と、計測部ＶＳＧ１とを、一つの筐体に収納してもよく、電力伝送用コイルＬ１と、金属部ＳＤと、キャパシタ回路Ｘ１とを、筐体に収納して構成し、計測部ＶＳＧ１は、電源１１０または電力変換回路１２０を収納する筐体に収納するようにコイル装置Ｌｕ１を構成してもよい。さらには、計測部ＶＳＧ１の構成の一部（抵抗ＶＳＧＲ１、交流電圧計ＶＳＧＭ１、アナログデジタル変換部ＡＤ１）を、電力伝送用コイルＬ１と、金属部ＳＤと、キャパシタ回路Ｘ１と共に、筐体に収納し、計測部ＶＳＧ１の構成の残りを電源１１０または電力変換回路１２０を収納する筐体に収納するようにコイル装置Ｌｕ１を構成してもよい。ここで金属部ＳＤが筐体の一部を形成しても構わない。
【００３７】
続いて、計測部ＶＳＧ１の電圧もしくは電流計測動作について詳述する。上述したように、電力伝送用コイルＬ１と近接して配置される金属部ＳＤとの間には寄生容量Ｃ１２，Ｃ１３が形成される。このとき、第１のキャパシタ回路Ｘ１０の合成静電容量と、第２のキャパシタ回路Ｘ１１の合成静電容量との差に応じて、電力伝送用コイルＬ１の巻線の一方端と金属部ＳＤとの間の寄生容量Ｃ１２を介して発生する電圧と、電力伝送用コイルＬ１の巻線の他方端と金属部ＳＤとの間の寄生容量Ｃ１３を介して発生する電圧との間に電位差が生じる。そのため、金属部ＳＤと基準電位間には、電力変換回路１２０から供給された交流電圧の周波数に応じてこの電位差に基づく交流電圧が生じる。そして、この交流電圧により交流電流が計測部ＶＳＧ１に流れ、金属部ＳＤに発生する交流電圧もしくは電流が計測される。この状態において、第１のキャパシタ回路Ｘ１０あるいは第２のキャパシタ回路Ｘ１１を構成する複数のキャパシタ素子の一部が故障し、第１のキャパシタ回路Ｘ１０の合成静電容量と、第２のキャパシタ回路Ｘ１１の合成静電容量との差が変化すると、電力伝送用コイルＬ１の巻線の一方端と金属部ＳＤとの間の寄生容量Ｃ１２を介して発生する電圧と、電力伝送用コイルＬ１の巻線の他方端と金属部ＳＤとの間の寄生容量を介して発生する電圧とに、故障により増減した容量に応じて故障前とは異なる電位差が生じる。これにより、金属部ＳＤと基準電位間には、この電位差に基づく交流電圧が生じ、この交流電圧により計測部ＶＳＧ１に交流電流が流れ、金属部ＳＤに発生する交流電圧が計測される。すなわち、計測部ＶＳＧ１により計測される電圧もしくは電流は、キャパシタ素子が故障前とは異なる値が計測される。
【００３８】
このように、金属部ＳＤと基準電位間の電圧もしくは電流は、キャパシタ素子の故障前と故障後において変化する。つまり、計測部ＶＳＧ１により、金属部ＳＤに発生する電圧もしくは電流を監視することで、第１のキャパシタ回路Ｘ１０あるいは第２のキャパシタ回路Ｘ１１を構成する複数のキャパシタ素子にオープン故障またはショート故障が生じたことを確実に検出することが可能となる。
【００３９】
以上のように、本実施形態に係るコイル装置Ｌｕ１は、電力伝送用コイルＬ１に近接して配置される導電性の金属部ＳＤと、金属部ＳＤに発生する電圧もしくは電流を計測する計測部ＶＳＧ１を備えている。そのため、複数のキャパシタ素子にショート故障またはオープン故障が発生した際の微小な容量変化に応じて、電力伝送用コイルＬ１と金属部ＳＤとの間に生じる寄生容量Ｃ１２，Ｃ１３を介して発生する金属部ＳＤの電圧もしくは電流の変化を、計測部ＶＳＧ１により検知できる。したがって、キャパシタ回路Ｘ１を構成する複数のキャパシタ素子のいずれかにオープン故障またはショート故障が生じたことを確実に検出することができる。
【００４０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るコイル装置について説明する。第２実施形態に係るコイル装置が備える構成は、第１実施形態に係るコイル装置Ｌｕ１と同様である。第２実施形態に係るコイル装置においては、電力伝送用コイルＬ１の一方端に接続される第１のキャパシタ回路Ｘ１０の合成静電容量と、電力伝送用コイルＬ１の他方端に接続される第２のキャパシタ回路Ｘ１１の合成静電容量が略等しくなっている。ここで、理想的には第１のキャパシタ回路Ｘ１０の合成静電容量と第２のキャパシタ回路Ｘ１１の合成静電容量が一致していることが好ましいが、第１および第２のキャパシタ回路Ｘ１０，Ｘ１１を構成する複数のキャパシタ素子の公差や複数のキャパシタ素子の製造上の誤差等による差も「略等しい」の範囲に含まれることを意味する。
【００４１】
本実施形態のように、第１のキャパシタ回路Ｘ１０の合成静電容量と第２のキャパシタ回路Ｘ１１の合成静電容量が略等しい場合、電力伝送用コイルＬ１の一方端と金属部ＳＤとの間の寄生容量Ｃ１２を介して発生する金属部ＳＤの電圧と、電力伝送用コイルＬ１の他方端と金属部ＳＤとの間の寄生容量Ｃ１３を介して発生する金属部ＳＤの電圧との電位差が非常に小さくなる。すなわち、金属部ＳＤと基準電位間の交流電圧もしくは電流も非常に小さくなる。これにより、計測部ＶＳＧ１を構成する抵抗ＶＳＧＲ１および交流電圧計ＶＳＧＭ１に耐圧性能あるいは耐熱性能が低いものを使用することが可能となり、計測部ＶＳＧ１の小型軽量化が可能となる。加えて、金属部ＳＤと基準電位間の交流電圧もしくは電流が非常に小さくなると、故障前の計測部ＶＳＧ１により計測する金属部ＳＤに発生する電圧もしくは電流を実質的にゼロと看做すことが可能となるため、第１および第２のキャパシタ回路Ｘ１０，Ｘ１１を構成する複数のキャパシタ素子に故障が生じた場合に計測部ＶＳＧ１により計測する金属部ＳＤに発生する電圧もしくは電流はゼロからの変化となる。したがって、第１および第２のキャパシタ回路Ｘ１０，Ｘ１１を構成する複数のキャパシタ素子の故障の検知精度を向上させることができる。
【００４２】
以上のように、本実施形態に係るコイル装置は、キャパシタ回路Ｘ１が、電力伝送用コイルＬ１の一方端に接続される第１のキャパシタ回路Ｘ１０と、電力伝送用コイルＬ１の他方端に接続される第２のキャパシタ回路Ｘ１１を有し、第１のキャパシタ回路Ｘ１０の合成静電容量は、第２のキャパシタ回路Ｘ１１の合成静電容量と略等しく構成されている。そのため、電力伝送用コイルＬ１と、電力伝送用コイルＬ１に近接して配置される導電性の金属部ＳＤとの間に生じる寄生容量Ｃ１２，Ｃ１３を介し、発生する金属部ＳＤの電圧もしくは電流が非常に低くなり、計測部ＶＳＧ１の計測負荷が低減でき、その結果、小型軽量化に寄与できる。
【００４３】
（第３実施形態）
次に、図５を参照して、本発明の第３実施形態に係るコイル装置について詳細に説明する。図５は、本発明の第３実施形態に係るコイル装置における第１のキャパシタ回路の構成を模式的に示した図である。第３実施形態に係るコイル装置が備える構成は、第１実施形態に係るコイル装置Ｌｕ１と同様である。第３実施形態に係るコイル装置においては、第１および第２のキャパシタ回路Ｘ１０，Ｘ１１（キャパシタ回路Ｘ１）を構成する複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１の構成が異なる点で第１実施形態と相違する。なお、第１のキャパシタ回路Ｘ１０と第２のキャパシタ回路Ｘ１１の構成は同様のため、ここでは第１のキャパシタ回路Ｘ１０の構成のみ説明する。
【００４４】
第１のキャパシタ回路Ｘ１０は、第１実施形態と同様、複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１が基板ＰＣＢ１上に実装されて構成されており、基板ＰＣＢ１上の一対の接続端子ＴＭＮＬ１間に複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１が直並列に接続されている。ここで、複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１は、一対の接続端子ＴＭＮＬ１間に行列状に整列配置されており、基板ＰＣＢ１上に設けられた複数の銅箔ＣＵＴ１により複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１同士が接続されている。具体的には、図５に示されるように、複数の銅箔ＣＵＴ１は、行方向（横方向）に隣接するキャパシタ素子同士ならびに列方向（縦方向）に隣接するキャパシタ素子同士を接続するとともに、行方向の両端に位置するキャパシタ素子を一対の接続端子ＴＭＮＬ１に接続するように設けられている。これにより、第１のキャパシタ回路Ｘ１０は、複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１が直並列接続されたキャパシタ群ＭＬＣＣ１３を有することとなる。なお、本実施形態では、複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１が１つの基板の片面に実装されているがこれに限られることなく、１つの基板の両面に実装されていてもよく、複数の基板にそれぞれ実装されていてもよい。ここで、複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１が１つの基板の両面あるいは複数の基板にそれぞれ実装されている場合、それぞれの面あるいは基板に実装される複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１がいずれも直並列接続されたキャパシタ群を有すると好ましいが、少なくともいずれかの面あるいは基板に複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１が直並列接続されたキャパシタ群を有するような構成であっても構わない。
【００４５】
本実施形態では、複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１の各々は、積層セラミックコンデンサから構成されている。ここで、積層セラミックコンデンサの最頻の故障モードはショートモードであり、複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１に積層セラミックコンデンサを使用する場合、複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１は、ショート故障によりキャパシタ回路Ｘ１の合成静電容量が大きく変化する回路構成であると好ましい。本実施形態では、キャパシタ回路Ｘ１は、複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１が直並列接続されたキャパシタ群ＭＬＣＣ１３を有するため、このキャパシタ群ＭＬＣＣ１３のキャパシタ素子に１つでもショート故障が生じると、キャパシタ回路Ｘ１の合成静電容量が大きく変化し、金属部ＳＤと基準電位間の交流電圧も大きく変化する。つまり、キャパシタ回路Ｘ１を構成する複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１の故障を確実に検出することができる。
【００４６】
以上のように、本実施形態に係るコイル装置は、複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１の各々は、積層セラミックコンデンサから構成され、キャパシタ回路Ｘ１は、複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１が直並列接続されたキャパシタ群ＭＬＣＣ１３を有している。この構成により、単一の積層セラミックコンデンサにショート故障が発生した際に、キャパシタ回路Ｘ１の静電容量変化が大きくなる。そのため、金属部ＳＤに発生する電圧変化も大きくなり、キャパシタ回路Ｘ１を構成する複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１の故障をより確実に検出することができる。
【００４７】
（第４実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第３実施形態に係るコイル装置について詳細に説明する。図６は、本発明の第４実施形態に係るコイル装置における第１のキャパシタ回路の構成を模式的に示した図である。第４実施形態に係るコイル装置が備える構成は、第１実施形態に係るコイル装置Ｌｕ１と同様である。第４実施形態に係るコイル装置においては、第１および第２のキャパシタ回路Ｘ１０，Ｘ１１（キャパシタ回路Ｘ１）を構成する複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１の接続構成が異なる点で第１実施形態と相違する。なお、第１のキャパシタ回路Ｘ１０と第２のキャパシタ回路Ｘ１１の構成は同様のため、ここでは第１のキャパシタ回路Ｘ１０の構成のみ説明する。
【００４８】
第１のキャパシタ回路Ｘ１０は、第１実施形態と同様、複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１が基板ＰＣＢ１上に実装されて構成されており、基板ＰＣＢ１上の一対の接続端子ＴＭＮＬ１間に複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１が、直列接続されている。ここで、複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１は、一対の接続端子ＴＭＮＬ１間に行列状に整列配置されており、基板ＰＣＢ１上に設けられた複数の銅箔ＣＵＴ２２および一対の銅箔ＣＵＴ２３により複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１同士が接続されている。具体的には、図６に示されるように、複数の銅箔ＣＵＴ２２は、行方向（横方向）に隣接するキャパシタ素子同士を直列に接続するとともに、一対の銅箔ＣＵＴ２３は、行方向の両端に位置するキャパシタ素子を接続端子ＴＭＮＬ１に接続するように設けられている。但し、本実施形態では、列方向に隣接する複数の銅箔ＣＵＴ２２は、互いに接触しておらず離間して配置され、直接電気的には接続されていない。これにより、第１のキャパシタ回路Ｘ１０は、複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１が直列に接続されたキャパシタ部ＦＣ１３を複数有することとなる。なお、本実施形態では、複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１が１つの基板の片面に実装されているがこれに限られることなく、１つの基板の両面に実装されていてもよく、複数の基板にそれぞれ実装されていてもよい。ここで、複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１が１つの基板の両面あるいは複数の基板にそれぞれ実装されている場合、それぞれの面あるいは基板に実装される複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１が直列に接続されたキャパシタ部ＦＣ１３を複数有すると好ましいが、少なくともいずれかの面あるいは基板に複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１が直列に接続されたキャパシタ部ＦＣ１３を複数有するような構成であっても構わない。
【００４９】
本実施形態では、複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１の各々は、フィルムコンデンサから構成されている。ここで、フィルムコンデンサの最頻の故障モードはオープンモードであり、複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１にフィルムコンデンサを使用する場合、複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１は、オープン故障によりキャパシタ回路Ｘ１の合成静電容量が大きく変化する回路構成であると好ましい。本実施形態では、キャパシタ回路Ｘ１は、複数のキャパシタ素子が直列に接続されたキャパシタ部ＦＣ１３を複数有するため、このキャパシタ部ＦＣ１３のキャパシタ素子に１つでもオープン故障が生じると、キャパシタ回路Ｘ１の合成静電容量が大きく変化し、金属部ＳＤと基準電位間の交流電圧も大きく変化する。つまり、キャパシタ回路Ｘ１を構成する複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１の故障を確実に検出することができる。
【００５０】
以上のように、本実施形態に係るコイル装置は、複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１の各々は、フィルムコンデンサから構成され、キャパシタ回路Ｘ１は、複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１が直列に接続されたキャパシタ部ＦＣ１３を複数有している。この構成により、単一のフィルムコンデンサにオープン故障が発生した際に、キャパシタ回路Ｘ１の静電容量変化が大きくなる。そのため、金属部ＳＤに発生する電圧もしくは電流変化も大きくなり、キャパシタ回路Ｘ１を構成する複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１の故障をより確実に検出することができる。
【００５１】
（第５実施形態）
図７を参照して、本発明の第５実施形態に係るコイル装置Ｌｕ５の構成について詳細に説明する。図７は、本発明の第５実施形態に係るコイル装置の回路構成を模式的に示した図である。コイル装置Ｌｕ５は、図７に示されるように、電力伝送用コイルＬ１と、金属部ＳＤと、キャパシタ回路Ｘ５と、計測部ＶＳＧ１を有する。電力伝送用コイルＬ１、金属部ＳＤ、計測部ＶＳＧ１の構成は、第１実施形態に係るコイル装置Ｌｕ１と同様である。第５実施形態に係るコイル装置Ｌｕ５は、キャパシタ回路Ｘ１に代えてキャパシタ回路Ｘ５を備えている点において、第１実施形態と相違する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５２】
キャパシタ回路Ｘ５は、キャパシタ回路Ｘ１と同様、電力伝送用コイルＬ１に接続され、電力伝送用コイルＬ１と共振回路を形成している。このキャパシタ回路Ｘ５は、共振回路の共振周波数を調整する機能を有する。本実施形態では、キャパシタ回路Ｘ５は、第１のキャパシタ回路Ｘ５０と、第２のキャパシタ回路Ｘ５１と、を有する。
【００５３】
第１のキャパシタ回路Ｘ５０は、一方端が電力伝送用コイルＬ１の一方端に接続され、第２のキャパシタ回路Ｘ５１は、一方端が電力伝送用コイルＬ１の他方端に接続されている。この点は、第１実施形態に係る第１のキャパシタ回路Ｘ１０及び第２のキャパシタ回路Ｘ１１と同様である。第１実施形態と異なる点は、第１のキャパシタ回路Ｘ５０の他方端と第２のキャパシタ回路Ｘ５１の他方端が互いに接続されており、第１のキャパシタ回路Ｘ５０と第２のキャパシタ回路Ｘ５１の接続中点が抵抗ＲＧ５５を介して基準電位に接続されている点である。つまり、本実施形態では、第１のキャパシタ回路Ｘ５０及び第２のキャパシタ回路Ｘ５１は、電力伝送用コイルＬ１に並列に接続されている。なお、第１及び第２のキャパシタ回路Ｘ５０，Ｘ５１が有する複数のキャパシタ素子の構成は、第１実施形態における第１及び第２のキャパシタ回路Ｘ１０，Ｘ１１が有する複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１と同様のため説明は省略する。また、第１のキャパシタ回路Ｘ５０の合成静電容量と、第２のキャパシタ回路Ｘ５１の合成静電容量が略等しく構成されていると好ましい。この場合、金属部ＳＤと基準電位間の交流電圧もしくは交流電流が低くなり、計測部ＶＳＧ１の計測負荷が低減できる。
【００５４】
上述したように、本実施形態は、キャパシタ回路Ｘ５が電力伝送用コイルＬ１に対して並列に接続されている点を除けば、第１実施形態と同一の形態である。すなわち、本実施形態に係るコイル装置Ｌｕ５は、電力伝送用コイルＬ１に近接して配置される導電性の金属部ＳＤと、金属部ＳＤに発生する電圧もしくは電流を計測する計測部ＶＳＧ１を備えているため、キャパシタ回路Ｘ５を構成する複数のキャパシタ素子にショート故障またはオープン故障が発生した際の微小な容量変化に応じて、電力伝送用コイルＬ１と金属部ＳＤとの間に生じる寄生容量Ｃ１２，Ｃ１３を介して発生する金属部ＳＤの電圧もしくは電流の変化を、計測部ＶＳＧ１により検知できる。したがって、キャパシタ回路Ｘ５を構成する複数のキャパシタ素子のいずれかにショート故障またはオープン故障が生じたことを確実に検出することができる。
【００５５】
なお、第１〜第４実施形態では、キャパシタ回路Ｘ１が電力伝送用コイルＬ１に対して直列に接続されている形態、第５実施形態では、キャパシタ回路Ｘ５が電力伝送用コイルＬ１に対して並列に接続されている形態を説明したが、電力伝送用コイルＬ１とともに共振回路を形成するキャパシタ回路が、電力伝送用コイルＬ１に対して直列及び並列に接続されている場合であっても、上述の実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００５６】
以下、上述の実施形態による、キャパシタ回路を構成する複数のキャパシタ素子のいずれかがショート故障した際に、確実に検出できることを実施例１〜３によって具体的に示す。
【００５７】
実施例１〜３として、上述した第３実施形態に係るコイル装置を給電コイル装置１３０および受電コイル装置２１０に適用したワイヤレス電力伝送装置Ｓ１を用いた。各実施例における、給電コイル装置１３０の給電コイルのインダクタンスを６００ｕＨとし、給電コイル装置１３０の金属部ＳＤを厚さ２ｍｍのアルミニウムとし、給電コイル装置１３０の第１および第２のキャパシタ回路Ｘ１０、Ｘ１１を構成する複数のキャパシタ素子を、単一の静電容量が３３ｎＦの積層セラミックコンデンサとし、給電コイル装置１３０の第１および第２のキャパシタ回路Ｘ１０、Ｘ１１の合成静電容量をそれぞれ１２．８ｎＦとし、受電コイル装置２１０の受電コイルのインダクタンスを８５ｕＨとし、受電コイル装置２１０の金属部ＳＤを厚さ２ｍｍのアルミニウムとし、受電コイル装置２１０の第１および第２のキャパシタ回路Ｘ１０，Ｘ１１を構成する複数のキャパシタ素子を、単一の静電容量が３３ｎＦの積層セラミックコンデンサとし、受電コイル装置２１０の第１および第２のキャパシタ回路Ｘ１０，Ｘ１１の合成静電容量をそれぞれ９０ｎＦとした。ここで、キャパシタ素子の故障個所をよりわかりやすく説明するため、各実施例における給電コイル装置１３０の第１のキャパシタ回路Ｘ１０の構成を図８に示す。図８は、各実施例における給電コイル装置の第１のキャパシタ回路の構成を模式的に示した図である。図８に示すように、各実施例における給電コイル装置１３０の第１のキャパシタ回路Ｘ１０は、複数のキャパシタ素子ＣＡＰ１が、基板ＰＣＢ上の一対の接続端子ＴＭＮＬ１間に行列状に整列配置（１８直列７並列）され、複数の銅箔ＣＵＴ１により直並列接続されたキャパシタ群ＭＬＣＣ１３を構成している。図８では、このキャパシタ群ＭＬＣＣ１３に対して、直列方向に番号Ｎ１〜Ｎ１８により直列番地を表示し、並列方向に番号Ｍ１〜Ｍ７により並列番地を表示している。例えば、キャパシタ群ＭＬＣＣ１３の直列番地がＮ２、並列番地がＭ２で示される積層セラミックコンデンサＭＬＣＣＳ１にショート故障が生じると、Ｎ２で示される直列番地における、Ｍ１およびＭ３からＭ７の並列番地で示される積層セラミックコンデンサがキャパシタ素子として機能しなくなる。すなわち、単一の積層セラミックコンデンサのショート故障により大きな静電容量変化が生じることとなる。
【００５８】
また、各実施例における負荷ＲＬを３７Ωとし、電力変換回路１２０から給電コイル装置１３０の給電コイルへ供給される交流電圧を４００Ｖとし、負荷ＲＬへの伝送電力が３．３ｋＷとなるように、交流電圧の周波数を調整した。さらに、各実施例における計測部ＶＳＧ１の一端を金属部ＳＤに接続し、他端を基準電位に接続した。
【００５９】
これら実施例１〜３について、ワイヤレス給電装置１００からワイヤレス受電装置２００への電力伝送を開始し、計測部ＶＳＧ１により金属部ＳＤに発生した交流電圧実効値を計測するとそれぞれ０．２Ｖであった。つまり、この交流電圧実効値が複数のキャパシタ素子に故障がない状態の基準となる電圧値である。
【００６０】
続いて、ワイヤレス給電装置１００からワイヤレス受電装置２００への電力伝送を停止し、実施例１では第１のキャパシタ回路Ｘ１０の直列番地がＮ２、並列番地がＭ２で示される積層セラミックコンデンサをショートさせ、実施例２では第１のキャパシタ回路Ｘ１０の直列番地がＮ２、並列番地がＭ２で示される積層セラミックコンデンサと直列番地がＮ３、並列番地がＭ２で示される積層セラミックコンデンサをショートさせ、実施例３では第１のキャパシタ回路Ｘ１０の直列番地がＮ２、並列番地がＭ２で示される積層セラミックコンデンサと直列番地がＮ３、並列番地がＭ２で示される積層セラミックコンデンサと直列番地がＮ４と並列番地がＭ２で示される積層セラミックコンデンサをショートさせた。この状態において、再度ワイヤレス給電装置１００からワイヤレス受電装置２００への電力伝送を開始し、計測部ＶＳＧ１により金属部ＳＤに発生した交流電圧実効値を計測した。各実施例の計測結果を表１に示す
【００６１】
【表１】
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【００６２】
表１に示すように、実施例１では、複数のキャパシタ素子の故障数が１つにも関わらず、第１のキャパシタ回路Ｘ１０の合成静電容量が１３．６ｎＦと大きく変化し、計測部ＶＳＧ１で計測された金属部ＳＤに発生した交流電圧実効値が２６．５Ｖとなった。つまり、金属部ＳＤに発生する交流電圧実効値が、複数のキャパシタ素子に故障がない状態の０．２Ｖから２６Ｖ以上変化したため、単一の積層セラミックコンデンサのショート故障を確実に検出できることが確認できた。実施例２では、第１のキャパシタ回路Ｘ１０の合成静電容量が１４．４ｎＦと実施例１に比べて一層大きく変化し、計測部ＶＳＧ１で計測された金属部ＳＤに発生した交流電圧実効値が６２Ｖとなった。つまり、金属部ＳＤに発生する交流電圧実効値が、複数のキャパシタ素子に故障がない状態の０．２Ｖから６１Ｖ以上変化したため、わずか２つの積層セラミックコンデンサのショート故障を確実に検出できることが確認できた。実施例３では、第１のキャパシタ回路Ｘ１０の合成静電容量が１５．４ｎＦと実施例１および実施例２に比べてより一層大きく変化し、計測部ＶＳＧ１で計測された金属部ＳＤに発生した交流電圧実効値が１０５．７Ｖとなった。つまり、金属部ＳＤに発生する交流電圧実効値が、複数のキャパシタ素子に故障がない状態の０．２Ｖから１０５Ｖ以上変化したため、わずか３つの積層セラミックコンデンサのショート故障を確実に検出できることが確認できた。以上のことから、本実施形態によってキャパシタ回路を構成する複数のキャパシタ素子のショート故障を確実に検出できることが確認された。なお、本実施例では、複数のキャパシタ素子のショート故障を検出できることを示したが、オープン故障であっても、その故障に基づく静電容量の変化が金属部の電位変化として現れるため、その故障を確実に検出できることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６３】
１００…ワイヤレス給電装置、１１０…電源、１２０…電力変換回路、１２１…電力変換部、１２２…スイッチ駆動部、１３０…給電コイル装置、２００…ワイヤレス受電装置、２１０…受電コイル装置、２２０…整流部、Ｃ０…平滑コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ４…ダイオード、ＲＬ…負荷、Ｓ１…ワイヤレス電力伝送装置、ＳＧ１〜ＳＧ４…ＳＷ制御信号、ＳＷ１〜ＳＷ４…スイッチング素子、ＧＮＤ１…グランド、ＦＧＮＤ１…フレームグランド、ＲＧ１〜ＲＧ４…分圧抵抗、Ｌｕ１…コイル装置、Ｌ１…電力伝送用コイル、Ｃ１２，Ｃ１３…寄生容量、Ｘ１，Ｘ１０，Ｘ１１…キャパシタ回路、ＳＤ…金属部、ＶＳＧ１…計測部、ＰＣＢＸ１０，ＰＣＢ１…基板、ＣＡＰ１…キャパシタ素子、ＣＵＴ，ＣＵＴ１，ＣＵＴ２２，ＣＵＴ２３…銅箔、ＴＭＮＬＸ１０，ＴＭＮＬ１…端子、ＶＳＧＲ１…抵抗、ＶＳＧＭ１…交流電圧計、ＡＤ１…アナログデジタル変換部、ＣＯＭ１…無線通信部、ＭＬＣＣ１３…キャパシタ群、ＦＣ１３…キャパシタ部。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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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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