JP2010136543A

JP2010136543A - 非接触給電システム

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Publication number: JP2010136543A
Application number: JP2008310603A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Tauchi; 良男田内
Original assignee: SPC Electronics Corp
Current assignee: SPC Electronics Corp
Priority date: 2008-12-05
Filing date: 2008-12-05
Publication date: 2010-06-17

Abstract

【課題】給電中に発生する急激な負荷変動による給電側の高周波電源の誤動作を防止する。
【解決手段】移動体の移動経路に沿って配置された給電線に高周波電源から高周波電力を供給し、給電線から移動体に設けられた受電用コイルを介して非接触状態で給電する非接触給電システムであって、高周波電源は、順変換回路とスイッチング素子により構成されたインバータ回路とパワーコントロール回路とドライブ回路とゲート回路と出力電流センサと過電流検出回路とを有し、過電流検出回路が過電流を検出したときに、ゲート回路がドライブ回路に対し、ドライブ回路がインバータ回路を構成するスイッチング素子を駆動する信号の出力を一瞬遮断し、給電線へ流す電流を一瞬遮断する。
【選択図】図５

Description

本発明は、非接触給電システムに関し、さらに詳細には、移動体などに対して非接触状態で給電する非接触給電を行う非接触給電システムに関する。

従来より、移動体などに対して非接触状態で給電する非接触給電を行う非接触給電システムが種々知られているが、非接触給電の基本原理は電磁誘導にある。

より詳細には、図１に示す複巻きの絶縁トランスを例にして説明すると、複巻きの絶縁トランス１００においては、１次コイル１０２が給電側の給電用コイルとなり、２次コイル１０４が受電側の受電用コイルとなる。

即ち、複巻きの絶縁トランス１００の１次コイル１０２に流れる電流（給電電流）により発生した交流磁界を媒体として、２次コイル１０２に誘導電流（受電電流）が発生するものである。

この状態で、１次コイル１０２と２次コイル１０２との間を離して非接触で電力を伝送する手法が、非接触給電の原理である。

なお、一般的に、非接触給電の手法においては、給電側が位置固定されたものとして構築され、受電側が移動体として構築される。

ここで、図２には、従来より公知の非接触給電システムの構成例が示されており、非接触給電システム２００は、交流電力、例えば、商用交流電力などの交流電力を順変換回路により直流電力に変換し、該変換した直流電力をインバータ回路に入力して高周波電力に逆変換して出力する高周波電源２０２と、高周波電源２０２に接続された給電線（複巻きの絶縁トランス１００の１次コイル１０２に相当する給電用コイルである。）２０４と、ピックアップコイル（複巻きの絶縁トランス１００の２次コイル１０２に相当する受電用コイルである。）２０６が搭載された移動体２０８（本構成例においては、２台の移動体２０８が設置されている。）とを有して構成されている。

なお、一般的に、給電線２０４としては損失の少ないリッツ線が採用されており、給電線２０４は移動体２０８が稼動する軌道沿いに敷設されることになる。

以上の構成において、高周波電源２０２から給電線２０４へ高周波電力が供給されると、移動体２０８は、２次コイルに相当するピックアップコイル２０６により給電線２０４から受電しながら、給電線２０４に沿って移動する。

次に、図３には、給電線２０４と移動体２０８のピックアップコイル２０６との構成をより詳細に表した説明図が示されている。

即ち、給電線２０４には高周波電流が流れ、ピックアップコイル２０６は給電線２０４に誘導結合するよう非接触状態で配置されている。

なお、高周波電流を使用するため、ピックアップコイル２０６のコア２１０の材料としては、損失の少ないフェライトを用いることが好ましい。

ここで、高周波電源２０２の出力については、下記の式１を満たすようにして選定すればよい。

高周波電源２０２の出力≧（移動体２０８の最大消費電力）×（台数）・・・式１
即ち、一般の動作環境においては、１台の高周波電源に対し複数台の移動体が配置されることになり、当該高周波電源の出力としては、移動体の消費電力の総和以上が必要となる。

次に、給電線２０４および移動体２０８により構成される高周波電源２０２の負荷回路について、図４に示す非接触給電システム２００に接続される負荷回路の説明図を参照しながら詳細に説明する。

ここで、負荷回路としては、伝送効率を向上するために、図４に示すように直列共振回路を採用している。

即ち、給電側の負荷回路においては、給電線２０４に共振コンデンサ３００を追加し、共振コンデンサ３００の容量Ｃと給電線２０４のインダクタンスＬとで直列共振回路を構成している。

また、移動体２０８に搭載されるピックアップコイル２０６以降の受電側の負荷回路にも共振コンデンサ３０２を追加し、給電側の負荷回路と同様に直列共振回路を構成している。

そして、受電側の負荷回路においては、上記した直列共振回路以降は、整流回路３０４により高周波電流を直流化されて直流電源となって、用途に応じた駆動回路などに接続されるものである。

上記において説明したことより、非接触給電システム２００は、以下のｆ_０、ｆ_１およびｆ_２で示す３つの周波数により回路構成されていることがわかる。

ｆ_０：高周波電源２０２の出力周波数
ｆ_１：高周波電源２０２の給電側の負荷回路の共振周波数
ｆ_２：高周波電源２０２の受電側の負荷回路の共振周波数

ここで、高周波電源２０２の出力周波数ｆ_０は、高周波電源２０２から給電線２０４へ供給する高周波電流の周波数であり、例えば、デジタルカウンタなどを用いて１０Ｈｚ単位で高精度に調整できることが好ましい。

また、高周波電源２０２の給電側の負荷回路の共振周波数ｆ_１は、高周波電源２０２の出力端子から負荷側を見たときの等価回路により決定される。

従って、給電線２０４の長さによって変化するインダクタンスや、移動体２０８の稼動状況により変動する各ピックアップコイル２０６の相互インダクタンスも影響して変化する。

次に、高周波電源２０２の受電側の負荷回路の共振周波数ｆ_２は、受電側の共振回路により決定される。

なお、一般的に、高周波電源２０２の出力周波数ｆ_０は、高周波電源２０２の受電側の負荷回路の共振周波数ｆ_２近傍に調整される。

そして、伝送効率向上のためには、上記した高周波電源２０２の出力周波数ｆ_０、高周波電源２０２の給電側の負荷回路の共振周波数ｆ_１および高周波電源２０２の受電側の負荷回路の共振周波数ｆ_２の３つの周波数を同調させることが望ましいものであるが、移動体２０８の稼動状況により各ピックアップコイル２０６に流れる高周波電流が変化し、それに伴ってインダクタンスも変動するため、常時同調状態を維持するのは困難であった。

このため、移動体２０８の稼動条件を全体的に考慮して、伝送効率が高効率となるように、給電線２０４に接続する共振コンデンサ３００の容量Ｃを調整するようになされていた。

また、移動体２０８の移動距離によって給電線２０４の長さが変化するため、同様に共振コンデンサ３００の容量Ｃを調整するようになされていた。

即ち、給電線２０４の両端に発生する高周波電圧は、給電線２０４の距離が長くなると増加するインダクタンスＬに比例して増大する。

これを抑制するために、給電線２０４の一定間隔毎に共振コンデンサ３００を配置するようにして、位相を打ち消すことによって低下させるようになされている。

ところで、上記した共振コンデンサ３００は、通常は、給電線２０４近辺に配置されるものであるが、軌道上には設置できない。

従って、移動体２０８に対する給電線２０４の連続性を考慮すると、給電線２０４は軌道上に設置するものであるが、共振コンデンサ３００を設置する箇所で一旦軌道から離れて共振コンデンサ３００に接続し、再び軌道上に復帰するようになされていた。

しかしながら、給電線２０４に共振コンデンサ３００を接続するものであるため、この給電線２０４に共振コンデンサ３００を接続する接続箇所は、給電線２０４における共振コンデンサ３００の接続点の僅かな隙間により給電線２０４が不連続となるポイントとなり、給電線２０４を完全な連続状態とすることはできなかった。

なお、本明細書においては、「給電線２０４における共振コンデンサ３００の接続点の僅かな隙間により給電線２０４が不連続となるポイント」を「不連続ポイント」と適宜に称する。

そして、上記した不連続ポイントを移動体２０８が通過すると、これが負荷変動の要因となり、給電側の高周波電源２０２の誤動作を誘引する恐れがあるという問題点が指摘されていた。

換言すれば、移動体に非接触給電を行う際には、給電側となる高周波電源に直列共振回路が接続されるものであり、この直列共振回路のインダクタンスに相当する給電線が軌道範囲に敷設され、発生するコイル電圧を低下させるため、給電線に対してその一定間隔毎に共振コンデンサが接続されるものである。

ところが、共振コンデンサは軌道上に配置できないため、給電線は共振コンデンサを設置する箇所で一旦軌道から離れ、共振コンデンサに接続された後に、再び軌道上に復帰するようになされていた。

この給電線に共振コンデンサを接続する接続箇所は、給電線が不連続となる不連続ポイントであり、この不連続ポイントたる給電線の不連続点を受電側たる移動体が通過すると負荷変動を起こし、場合によっては共振点を通過して極端に過電流を発生させる要因となって、給電側の高周波電源の誤動作を引き起こすという問題点があった。

また、高周波電源が出力過電流保護機能を有している場合には、給電線の不連続点を受電側たる移動体が通過する際の負荷変動により、当該出力過電流保護機能によって高周波電源の動作が停止させられてしまうという問題点があった。

なお、上記したような種々の問題点を解決するためには、例えば、負荷変動の範囲内で共振点を通過しない回路構成をとる必要があり、回路構成上の制約が多くなるという新たな問題点を招来するものであった。

また、給電線の不連続ポイントを無くそうとすると、給電線の途中に共振コンデンサ接続しないような構成をとる必要があり、過大なコイル電圧となるような数１０ｍ以上の給電線を敷設できないという別の問題点を招来するものであった。

さらに、給電線の不連続ポイントを受電側たる移動体が通過する際の負荷変動に対処するために、特開２００５−１６２１１９号公報に示すような過電流回避手段を設けることが提案されているが、システム全体の構成が複雑化するという異なる問題点を招来するものであった。
特開２００５−１６２１１９号公報

本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、給電中に発生する急激な負荷変動による給電側の高周波電源の誤動作を防止することを可能にした非接触給電システムを提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明による非接触給電システムは、給電中に発生する負荷変動に応じて、給電側の高周波電源の出力段であるインバータ回路を構成するスイッチング素子の駆動を瞬間的に停止し、高周波電源からの出力を瞬間的に遮断するようにしたものである。

従って、本発明による非接触給電システムによれば、給電線の不連続ポイントを受電側たる移動体が通過する際に急激な負荷変動があっても、当該負荷変動に応じて給電側の高周波電源の出力段であるインバータ回路を構成するスイッチング素子の駆動が瞬間的に停止され、これにより高周波電源からの出力を瞬間的に遮断して、給電側の高周波電源の誤動作を防止することができる。

即ち、本発明のうち請求項１に記載の発明は、移動体の移動経路に沿って配置された給電線に高周波電源から高周波電力を供給し、上記給電線から上記移動体に設けられた受電用コイルを介して非接触状態で給電する非接触給電システムであって、上記高周波電源は、交流電源から供給された交流電力を直流電力に変換して出力する順変換回路と、上記順変換回路から出力された直流電力を入力して高周波電力に逆変換して出力するスイッチング素子により構成されたインバータ回路と、上記順変換回路の出力を制御するパワーコントロール回路と、上記インバータ回路を構成する上記スイッチング素子を駆動するドライブ回路と、上記ドライブ回路を制御するゲート回路と、上記インバータ回路から出力される高周波電流の出力変動を検出する出力電流センサと、上記出力電流センサが検出した高周波電流の出力変動が所定の閾値を超えた過電流であるか否かを検出する過電流検出回路とを有し、上記過電流検出回路が過電流を検出したときに、上記ゲート回路が上記ドライブ回路に対し、上記ドライブ回路が上記インバータ回路を構成する上記スイッチング素子を駆動する信号の出力を一瞬遮断し、上記給電線へ流す電流を一瞬遮断するようにしたものである。

また、本発明のうち請求項２に記載の発明は、本発明のうち請求項１に記載の発明において、さらに、上記過電流検出回路が過電流を検出した回数をカウントするカウンタを備えるようにしたものである。

また、本発明のうち請求項３に記載の発明は、本発明のうち請求項２に記載の発明において、上記カウンタが所定の時間内に所定の回数をカウントしたときに、上記ゲート回路が上記ドライブ回路に対し、上記ドライブ回路が上記インバータ回路を構成する上記スイッチング素子を駆動する信号の出力を停止するための制御信号を出力するようにしたものである。

また、本発明のうち請求項４に記載の発明は、本発明のうち請求項１、２または３のいずれか１項の発明において、上記出力電流センサが検出した出力変動に応じて、上記パワーコントロール回路が上記順変換回路をフィードバック制御するようにしたものである。

本発明は、以上説明したように構成されているので、給電中に発生する急激な負荷変動による給電側の高周波電源の誤動作を防止することができるようになるという優れた効果を奏する。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明による非接触給電システムの実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。

ここで、図５には、本発明による非接触給電システムにおける高周波電源のブロック構成説明図が示されている。

なお、以下の説明においては、図２乃至図４を参照しながら説明した従来の技術による非接触給電システムと同一または相当する構成については、上記において用いた符号と同一の符号を用いて示すことにより、その詳細な構成ならびに作用の説明は適宜に省略することとする。

即ち、図５に示す高周波電源の後段の構成や作用、具体的には、高周波電源の出力段たるインバータ回路に接続される給電線やピックアップコイルが搭載された移動体ならびにそれらの作用については、上記において図２乃至図４を参照しながら説明した従来の技術による非接触給電システムと同一であるので、上記の説明を援用することにより、それらの説明は省略する。

図５に示す高周波電源１０は、交流電源、例えば、商用交流電源などの３相交流電源から供給された交流電力を直流電力に変換して出力する順変換回路１２と、順変換回路１２から出力された直流電力を入力して高周波交流電力に逆変換して出力するスイッチング素子により構成されたインバータ回路１４と、順変換回路１２の出力を制御するパワーコントロール回路１６と、インバータ回路１４を構成するスイッチング素子を駆動するドライブ回路１８と、ドライブ回路１８のオン／オフを制御するゲート回路２０と、インバータ回路１４から出力される高周波電流の出力変動を検出する出力電流センサ２２と、出力電流センサ２２が検出した出力変動が所定の値に設定された閾値を超える過電流であるか否かを検出する過電流検出回路２４と、過電流検出回路２４が過電流であると検出した回数をカウントするカウンタ２６とを有して構成されている。

なお、符号２８はゲート回路２０に接続された周波数発生器であり、符号３０はアンドゲートであり、符号３２はアンドゲート３０へオン信号を出力する出力回路である。

また、この高周波電源１０においては、インバータ回路１４を構成するスイッチング素子として、ＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）ブリッジを用いている。

上記したように、出力電流センサ２２は、インバータ回路１４から出力される高周波電流の出力変動を検出するが、その検出結果はパワーコントロール回路１６および過電流検出回路２４へ供給される。

ここで、パワーコントロール回路１６は、当該出力電流センサ２２から供給された検出結果に応じて順変換回路１２をフィードバック制御（図５において、一点鎖線で図示した符号Ａで示すフィードバックループを参照する。）して、移動体２０８の稼働状況などの負荷回路の条件の変化に追随して、出力電流の電流値が所定の値となるように、順変換回路１２の出力を連続的に変動する。

即ち、給電線２０４および移動体２０８により構成される高周波電源１０の負荷回路の条件は、移動体２０８の稼働状況などにより変化する場合が多い。

このため、高周波電源１０を備えた本発明による非接触給電システムにおいては、移動体２０８の稼働状況などの負荷回路の条件の変化に追随して高周波電源１０の出力を連続的に変動するように、高周波電源１０の出力をフィードバック制御している。

また、出力電流センサ２２の検出結果を供給された過電流検出回路２４は、出力電流センサ２２が検出した出力変動が所定の値に設定された閾値を超える過電流であるか否かを検出し、その検出結果が過電流である場合には、ゲート回路２０およびカウンタ２６へ信号を出力する。

そして、過電流検出回路２４が出力した信号を入力したゲート回路２０は、ドライブ回路１８を所定の時間間隔だけオフする、即ち、ドライブ回路１８によるインバータ回路１４を構成するスイッチング素子の駆動を所定の時間間隔だけ停止させるための信号をドライブ回路１８へ出力する。

また、過電流検出回路２４からの信号を入力したカウンタ２６は、カウンタのカウント数を１だけインクリメントする。

さらに、カウンタ２６は、所定の時間間隔の間にカウントされたカウント数が５になると、アンドゲート３０へ信号を出力する。

そして、カウンタ２６から出力された信号を入力したアンドゲート３０は、パワーコントロール回路１６およびゲート回路２０へ信号を出力する。

上記のようにして、アンドゲート３０から出力された信号を入力したパワーコントロール回路１６は、順変換回路１２が出力を停止するように制御する。

また、上記のようにして、アンドゲート３０から出力された信号を入力したゲート回路２０は、ドライブ回路１８がインバータ回路１４の駆動を停止するように制御する。

なお、この実施の形態においては、所定時間内にカウンタ２６がカウントしたカウント数が５になると、ドライブ回路１８はインバータ回路１４の駆動を停止を継続するように制御し、給電線２０４への電流の流れが停止した状態が継続する。

ここで、移動体２０８のピックアップコイル２０６が、給電線２０４における共振コンデンサ３００の接続点の僅かな隙間により給電線２０４が不連続となる不連続ポイントを通過する瞬間に、急激な負荷変動が発生する場合がある。

この急激な負荷変動は、出力電流センサ２２により検出され、その出力変動の検出結果は、過電流検出回路２４へ入力される。

上記したように、過電流検出回路２４は、出力電流センサ２２が検出した出力変動が所定の値に設定された閾値を超える過電流であるか否かを検出するものであるので、当該閾値を適正な値に設定することにより、上記した急激な負荷変動に伴う出力変動を過電流として検出することができる。

なお、上記した閾値の適正な値は、移動体２０８のピックアップコイル２０６が給電線２０４の不連続ポイントを通過する瞬間の急激な負荷変動に伴う出力変動に基づいて、実験的に求めるようにしてもよい。

過電流検出回路２４は、出力電流センサ２２が検出した出力変動を過電流であると検出すると、ゲート回路２０およびカウンタ２６へ信号を出力することになる。

そして、過電流検出回路２４が出力した信号を入力したゲート回路２０は、ドライブ回路１８を所定の時間間隔だけオフする信号をドライブ回路１８へ出力する。

即ち、ゲート回路２０は、ドライブ回路１８がインバータ回路１４を構成するスイッチング素子たるＩＧＢＴブリッジを駆動するオン状態を維持するために出力する信号の出力を一瞬遮断して、インバータ回路１４を構成するスイッチング素子たるＩＧＢＴブリッジの駆動を一瞬だけオンからオフにした後にまたオンにするように、ドライブ回路１８に対し制御信号を出力する。

これにより、高周波電源１０からの出力を一瞬停止して、給電線２０４へ流す電流を一瞬遮断する。

つまり、上記したドライブ回路１８のインバータ回路１４を駆動する信号の遮断は、パルス的に行われるものであって、インバータ回路１４を構成するスイッチング素子たるＩＧＢＴブリッジのゲート回路は、当該パルスのパルス幅に相当する時間のみオン状態からオフ状態にされ、その後にはオン状態に復帰することになる。

従って、この高周波電源１０においては、出力過電流を検出した瞬間に、高周波電源１０の運転を完全に停止することなく、インバータ回路１４を構成するスイッチング素子たるＩＧＢＴブリッジの駆動を瞬間的にオフして、高速で瞬間的に出力遮断することにより過電流を抑制し、次の瞬間にはインバータ回路１４を構成するスイッチング素子たるＩＧＢＴブリッジの駆動をオンさせるものであり、これにより誤動作を防止することができる。

つまり、過電流検出回路２４が出力変動を過電流であると検出する毎に、カウント数が１づつ増加する。

ところで、上記したドライブ回路１８のインバータ回路１４を駆動する信号の遮断による出力遮断が一定間隔以上継続すると、フィードバックループＡによる通常の出力制御のためのフィードバック制御が起動して、出力低下を修正しようと制御するため、逆に出力変動が過電流として検出される要因となる。

このため、高周波電源１０においては、上記したドライブ回路１８のインバータ回路１４を駆動する信号の遮断による出力遮断の間隔は、フィードバックループＡによる通常の出力制御のためのフィードバック制御の起動間隔よりも短い時間間隔としている。

換言すれば、高周波電源１０においては、上記したドライブ回路１８のインバータ回路１４を駆動する信号の遮断による出力遮断の間隔を、フィードバックループＡによる出力制御フィードバックの応答速度以下に抑えている。

ここで、高周波電源１０においては、上記したドライブ回路１８のインバータ回路１４を駆動する信号の遮断による出力遮断の時間間隔よりも、負荷変動の時間間隔が長い場合について検討する。

この場合には、インバータ回路１４を駆動する信号を一瞬遮断した後に、再度信号を出力してインバータ回路１４を駆動した際に、再度出力変動が過電流として検出されることになる。

このため、上記した動作、即ち、インバータ回路１４を駆動する信号を再度一瞬遮断した後に、再度信号を出力してインバータ回路１４を駆動するという動作を繰り返す。

このようにして、上記したドライブ回路１８のインバータ回路１４を駆動する信号の遮断による瞬間的な出力遮断を数回（この実施の形態においては、４回以下である。）繰り返した後に、出力が安定状態に復帰すると、上記したドライブ回路１８のインバータ回路１４を駆動する信号の遮断による出力遮断の繰り返しも終了する。

なお、こうした現象、即ち、ドライブ回路１８のインバータ回路１４を駆動する信号の遮断による瞬間的な出力遮断を数回繰り返した後に出力が安定状態に復帰する現象は、移動体２０８のピックアップコイル２０６の不連続ポイントの通過などに起因するものであり、移動体２０８のテスト運転などで把握できる現象であって、高周波電源１０によれば通常動作と認識されて高周波電源１０の出力が停止されることはなく、給電線２０４へは電流が流れ続ける。

一方、高周波電源１０においては、所定の時間内にカウンタ２６がカウントするカウント数が５になった場合には、高周波電源１０の出力を停止すべき異常現象である場合に備えて、インバータ回路１４を構成するスイッチング素子たるＩＧＢＴブリッジを駆動する信号を完全に停止して、インバータ回路１４を構成するスイッチング素子たるＩＧＢＴブリッジを駆動を再開させ、出力を完全に停止する（図６（ａ）（ｂ）を参照する。）。これにより、給電線への電流の流れは完全に遮断される。

なお、図６（ａ）（ｂ）との関係を説明すると、図６（ｂ）は図６（ａ）のカウント数「３」に対応する領域の一部拡大図であり、図６（ａ）の横軸は１００ｍｓ／ｄｉｖの目盛であり、また、図６（ｂ）の横軸は２ｍｓ／ｄｉｖの目盛である。

なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（４）に示すように変形することができるものである。

（１）上記した実施の形態においては、インバータ回路１４を構成するスイッチング素子として、ＩＧＢＴを用いた場合について示したが、スイッチング素子はこれに限られるものではないことは勿論である。

スイッチング素子としては、例えば、ゲートターンオフサイリスタやＭＯＳ型電界効果トランジスタ（ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などを用いてもよい。

（２）上記した実施の形態においては、カウンタ２６がカウントするカウント数が所定の時間内に５になった場合に、高周波電源１０の出力を停止するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。

カウンタ２６がカウントするカウント数が所定の時間内に４以下の所望の回数、あるいは、カウンタ２６がカウントするカウント数が所定の時間内に６以上の所望の回数になった場合に、高周波電源１０の出力を停止するようにしてもよい。

（３）上記した実施の形態において、操作者が高周波電源１０の出力をオン／オフすることが可能なスイッチを設けるようにして、操作者が所望のタイミングで高周波電源１０の出力をオン／オフすることができるようにしてもよい。

（４）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（３）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。

本発明は、各種の移動体、例えば、クリーンルーム内などで部品などを搬送する搬送車や電車あるいはエレベータなどの移動体へ給電する給電設備に利用することができる。

図１は、非接触給電の基本原理を説明するための説明図である。図２は、従来より公知の非接触給電システムの構成例を示す説明図である。図３は、給電線と移動体のピックアップコイルとの構成をより詳細に表した説明図である。図４は、非接触給電システムに接続される負荷回路の説明図である。図５は、本発明による非接触給電システムにおける高周波電源のブロック構成説明図である。図６（ａ）（ｂ）は、本発明による非接触給電システムにおける高周波電源の動作例を示すグラフであり、図６（ｂ）は図６（ａ）のカウント数「３」に対応する領域の一部拡大図であって、図６（ａ）の横軸は１００ｍｓ／ｄｉｖの目盛であり、また、図６（ｂ）の横軸は２ｍｓ／ｄｉｖの目盛である。

符号の説明

１０高周波電源
１２順変換回路
１４インバータ回路
１６パワーコントロール回路
１８ドライブ回路
２０ゲート回路
２２出力電流センサ
２４過電流検出回路
２６カウンタ
２８周波数発生器
３０アンドゲート
３２出力回路
１００複巻きの絶縁トランス
１０２１次コイル
１０４２次コイル
２００非接触給電システム
２０２高周波電源
２０４給電線
２０６ピックアップコイル
２０８移動体
２１０コア
３００共振コンデンサ
３０２共振コンデンサ
３０４整流回路
Ａフィードバックループ

Claims

移動体の移動経路に沿って配置された給電線に高周波電源から高周波電力を供給し、前記給電線から前記移動体に設けられた受電用コイルを介して非接触状態で給電する非接触給電システムであって、
前記高周波電源は、
交流電源から供給された交流電力を直流電力に変換して出力する順変換回路と、
前記順変換回路から出力された直流電力を入力して高周波電力に逆変換して出力するスイッチング素子により構成されたインバータ回路と、
前記順変換回路の出力を制御するパワーコントロール回路と、
前記インバータ回路を構成する前記スイッチング素子を駆動するドライブ回路と、
前記ドライブ回路を制御するゲート回路と、
前記インバータ回路から出力される高周波電流の出力変動を検出する出力電流センサと、
前記出力電流センサが検出した高周波電流の出力変動が所定の閾値を超えた過電流であるか否かを検出する過電流検出回路と
を有し、
前記過電流検出回路が過電流を検出したときに、前記ゲート回路が前記ドライブ回路に対し、前記ドライブ回路が前記インバータ回路を構成する前記スイッチング素子を駆動する信号の出力を一瞬遮断し、前記給電線へ流す電流を一瞬遮断する
ことを特徴とする非接触給電システム。
請求項１に記載の非接触給電システムにおいて、さらに、
前記過電流検出回路が過電流を検出した回数をカウントするカウンタを備えた
ことを特徴とする非接触給電システム。
請求項２に記載の非接触給電システムにおいて、
前記カウンタが所定の時間内に所定の回数をカウントしたときに、前記ゲート回路が前記ドライブ回路に対し、前記ドライブ回路が前記インバータ回路を構成する前記スイッチング素子を駆動する信号の出力を停止するための制御信号を出力する
ことを特徴とする非接触給電システム。
請求項１、２または３のいずれか１項の非接触給電システムにおいて、
前記出力電流センサが検出した出力変動に応じて、前記パワーコントロール回路が前記順変換回路をフィードバック制御する
ことを特徴とする非接触給電システム。