JP2011250498A - 非接触給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第１に、信頼性が向上すると共に、第２に、コスト面にも優れつつ、第３に、充電状態に応じた給電制御が実現される、非接触充電装置を提案する。
【解決手段】非接触給電装置１は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、１次側回路８の１次コイル３から、２次側回路６の２次コイル５に、エアギャップＧを存しつつ電力を供給する。そして、停止給電方式にて電力供給可能であると共に、２次側回路６に電池７が接続され、充電可能となっている。そして２次側４には、電池７の充電電圧に比例した回転数で回転されるステッピングモータ２２等のモータ１７と、モータ１７にて回転される磁石１８とが、配設されている。１次側２には、磁石１８の回転を磁界にて検出可能なリードスイッチ２３等の検出手段１９と、検出手段１９の検出信号に基づき電池７の充電状態を認識して給電を制御可能な制御システム２０とが、配設されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触給電装置に関する。すなわち、地上側，１次側から車輌側，２次側の電池に非接触で電力を供給する、非接触給電装置に関するものである。

《技術的背景》
ケーブル等の機械的接触なしで、例えば電気自動車の電池に電力を供給する非接触給電装置が、需要に基づき開発，実用化されている。
図４に示したように、この非接触給電装置１では、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、地上Ａ側，１次側２，給電側に定置された１次コイル３から、電気自動車等の車輌Ｂ側，２次側４，受電側に搭載された２次コイル５に、例えば数ｃｍ程度のエアギャップＧを存して近接対応位置しつつ、電力を供給する。
そして、非接触給電装置１による給電方式としては、停止給電方式が代表的であり、給電に際し２次コイル５が１次コイル３上で近接対応位置して停止されて、給電が行われている。

ところで非接触給電装置１では、まず、車輌Ｂに搭載される２次側回路６において、充電対象の電池７の種類に応じた専用の充電管理回路（充電器）は、コスト面の理由から、採用されていないことも多い。特に今後は、充電対象とされる車輌Ｂの増加が予測されるが、増加する車輌Ｂ個々すべてに充電管理回路を付設することは、コスト負担が過大となる。
従って２次コイル５と電池７とが、充電管理回路を経ることなく直接接続されていることも多く、電池７の充電状態によって、２次コイル５の電圧が上昇変化し、ひいては１次コイル３の電圧も、上昇変化する可能性がある（充電管理回路が設けられると、電圧変化は防止される）。
特に最近は、電池７の要求充電電力量の高まりにより、１次コイル３の電圧が６００Ｖに近づいており、電圧変化により充電中に６００Ｖを越える虞が指摘されている。６００Ｖを越えると、１次側回路８について高電圧対応仕様が要求され、設備コストやメンテナンスコスト等、諸コスト負担が過大となる。又、高電圧，過電圧の発生は、２次側回路６や１次側回路８の故障原因ともなる。

《従来技術》
このような状況に鑑み、非接触給電装置１では、１次側回路８の電源９の給電電力を、２次側回路６の電池７の充電状態に応じて、給電停止も含め適切に制御することが要求されている。
電池７は充電当初は低電圧であり、充電進展に伴い高電圧化して行くので、電源９の給電電力（電圧や周波数）も、これに対応して徐々に上げて行く等の制御が要求される。そして、充電が完了した場合は、給電を停止する制御も要求される。
これらにより、２次コイル５等の２次側回路６や、１次コイル３等の１次側回路８の高電圧化，過電圧化も回避されることになる。

そこで、従来の非接触給電装置１では、電池７の充電状態を電源９側にリニアにフィードバックすべく、情報伝達用の通信装置が付設されていた。
すなわち給電に際し、車輌Ｂ側，２次側４から、電池７の充電情報を、地上Ａ側，１次側２に伝達する通信装置が付設されていた。地上Ａ側，１次側２では認識困難な車輌Ｂ側，２次側４の充電電圧，充電状態を、車輌Ｂ側，２次側４から地上Ａ側，１次側２へと情報伝達する通信装置が設けられていた。
そして、この種の通信装置としては、まず、非接触給電装置１に関連しての使用であることに鑑み、接続ケーブル等は存在せず、微弱電波を使用した電波通信方式や、光を使用した光通信方式による充電情報の送受信が、従来一般的に採用されていた。

非接触給電装置１としては、例えば、次の特許文献１に示されたものが挙げられる。
特開平７−１７０６８１号公報

《問題点》
ところで、このような従来技術については、次の課題が指摘されていた。
《第１の問題》
第１に、まず電波通信方式の通信装置に関しては、その電波が、近くに存在する非接触給電装置１やその他の電子機器からの電磁波にて、電磁波障害，電波障害を受け易い、という難点があった。もって、ノイズ，混信，誤作動，感度不良等の通信エラーが多発する等、信頼性に問題が指摘されていた。
又、光通信方式の通信装置に関しては、屋外環境下での使用であることに鑑み、太陽光，風雨，汚れ等の外乱が考えられ、これらの面からの通信エラー発生が懸念され、信頼性に問題が指摘されていた。

《第２の問題》
第２に、電波通信方式や光通信方式の通信装置の設置は、その分だけ構成が複雑化，大型化し部品点数も増加し、故障した場合の修理が面倒であり、メンテナンスが容易でない等、コストアップ要因となる、という問題が指摘されていた。
特に、非接触給電装置１が、例えば遊園地等の乗用遊具，ＡＧＶ（無人搬送車），ロボット，その他の比較的簡易な設備に適用される場合、このようなコスト面の問題が顕著化していた。
すなわち、２次側４の車輌Ｂが、例えば電動ゴーカート等の乗用遊具，ＡＧＶ，ロボット等の場合は、バス等に適用される場合に比し、コスト面がよりシビアになると共に、地上Ａ側，１次側２に比し（例えば１ヵ所）車輌Ｂ側，２次側４が、多数となることが多く、各々に通信装置を設けるとコスト負担が過大となる。もって、この種通信装置のより一層のシンプル化，コスト負担軽減が、切望されていた。

《本発明について》
本発明の非接触給電装置は、このような実情に鑑み、上記従来技術の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第１に、信頼性が向上すると共に、第２に、コスト面にも優れつつ、第３に、充電状態に応じた給電制御が実現される、非接触給電装置を提案することを、目的とする。

《各請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、特許請求の範囲に記載したように、次のとおりである。まず請求項１については、次のとおり。
請求項１の非接触給電装置は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、１次側回路の１次コイルから、２次側回路の２次コイルに、ギャップを存しつつ電力を供給する。
そして、給電に際し該２次コイルが１次コイルに近接対応位置して停止される、停止給電方式にて電力供給可能であると共に、該２次側回路に電池が接続され、給電により充電可能となっている。
そして２次側には、該電池の充電電圧に比例した回転数で回転するモータと、該モータにて回転される磁石とが配設され、１次側には、検出手段が配設されている。
給電に際し、該磁石は、ギャップを存しつつ該検出手段に近接対応位置して停止され、該検出手段は、該磁石の回転を磁界にて検出可能である。そして、該検出手段の検出に基づき、該電池の充電状態を認識して給電を制御可能となっていること、を特徴とする。

請求項２については、次のとおり。請求項２の非接触給電装置では、請求項１において、該１次側に制御システムが配設されている。
そして該制御システムは、該検出手段の検出信号に基づき、該電池の充電状態に応じて、該１次側回路の電源の給電電力をコントロール可能、そして給電継続か停止かを判定可能となっていること、を特徴とする。
請求項３については、次のとおり。請求項３の非接触給電装置では、請求項１において、該２次側に配設される該モータとして、ＤＣモータやドライバ付のステッピングモータが用いられること、を特徴とする。
請求項４については、次のとおり。請求項４の非接触給電装置では、請求項１において、該１次側に配設される該検出手段として、リードスイッチが用いられること、を特徴とする。
請求項５については、次のとおり。請求項５の非接触給電装置では、請求項１において、該１次側に配設される該検出手段として、ホール素子が用いられている。
これと共に該２次側について、請求項１に記載した該モータは配設されず、代わりに、該電池の充電電圧に比例した回数で往復直線移動可能な移動手段が配設されている。もって該磁石は、請求項１に記載したように回転されることなく、該移動手段にて往復直線移動すること、を特徴とする。
請求項６については、次のとおり。請求項６の非接触給電装置では、請求項１において、該電池としては、蓄電池やキャパシタが用いられること、を特徴とする。

《作用等について》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
（１）この非接触給電装置は、停止給電方式よりなる。
（２）そして、１次側回路の１次コイルが電源にて通電され、もって２次側回路の２次コイルとの間に、磁束の磁路が形成される。
（３）そこで、電磁誘導の相互誘導作用に基づき電力が供給され、２次側回路の電池が充電される。
（４）給電中、２次側では、ＤＣモータやステッピングモータ等のモータそして磁石が、電池の充電電圧に比例した回転数で回転する。
（５）１次側では検出手段が、磁石の回転を磁界にて検出する。
（６）検出手段としては、リードスイッチが代表的に用いられるが、ホール素子が用いられる場合、２次側ではモータに代え往復直線移動手段が使用される。
（７）給電中、検出手段の検出信号が制御システムへと送出され、もって認識された電池の充電電圧，充電状態に基づき、給電制御が実施される。
（８）すなわち、次第に高電圧化して行く電池の充電状態に対応して、電源の給電電力を徐々に上げて行くコントロールや、給電の継続，停止の判定が実施される。
（９）なお制御システムによらず、マニュアル操作によっても、このような給電制御は可能である。
（１０）そして給電制御は、２次側にモータや移動手段を配設し、１次側に検出手段や制御システムを配設したことにより、簡単な構成により容易に、信頼性やコスト面に優れて実現される。
（１１）さてそこで、本発明の非接触給電装置は、次の効果を発揮する。

《第１の効果》
第１に、信頼性が向上する。本発明の非接触給電装置では、車輌側，２次側に、所定のモータや移動手段と磁石とを配設すると共に、地上側，１次側に、所定の検出手段や制御システムを配設することにより、地上側，１次側で、電池の充電状態に基づいた給電を実施することができる。
もって、前述したこの種従来技術、つまり電波通信方式や光通信方式を用いた通信装置のように、電磁波障害，電波障害を受けることがなく、太陽光，風雨，汚れ等の外乱の影響を受けることもない。
従って、ノイズ，誤信，誤作動，感度不良等の通信エラー発生の虞がなく、車輌側，２次側の電池の充電情報を、地上側，１次側に確実かつリニアにフィードバックすることができ、この種従来技術に比べ信頼性が向上する。

《第２の効果》
第２に、コスト面にも優れている。本発明の非接触給電装置では、車輌側，２次側に、所定のモータや移動手段と磁石とを配設し、地上側，１次側に、所定の検出手段や制御システムを配設した、構成よりなる。
もって、前述したこの種従来技術、つまり電波通信方式や光通信方式を用いた通信装置に比し、構成がコンパクト化，簡単容易化され、部品点数も削減され、修理も容易であり、メンテナンス性も向上する等、コスト面に優れている。又、２次側に充電管理回路を設けるよりも、コストがはるかに軽減される。
そして、非接触給電装置が例えば遊園地の電動ゴーカート等の乗用遊具，ＡＧＶ，ロボット，その他の比較的簡易な設備に適用される場合、このようなシンプル化，コスト負担軽減の意義は特に大きい。

《第３の効果》
第３に、充電状態に応じた給電制御が実現される。本発明の非接触給電装置では、車輌側，２次側，受電側の電池の充電電圧を、所定のモータや磁石を介し、地上側，１次側，給電側において検出手段で検出，認識して、給電制御が実施される。
給電中、地上側，１次側では一般的に認識困難な車輌側，２次側の充電状態、しかも細かな充電電圧が、車輌側，２次側から地上側，１次側へと逐時情報伝達されるので、これに基づいた給電制御が実施可能となる。
すなわち、給電中の１次側において、その電源の給電電力を、離れた２次側電池の充電状態に応じて、適切にコントロールすることが可能となる。給電を継続すべきか停止すべきかも、判定可能となる。

このように、電池の電圧変化を電源側にリニアにフィードバックして、給電電力を制御することにより、例えば、１次コイル等の１次側回路や２次コイル等の２次側回路のどの部分においても、電圧が６００Ｖを越える虞は解消される。高電圧，過電圧発生は防止される。
更に、追加的効果としては、２次側が低電圧の時は１次側の電圧も下げられるため、消費電力量が減少し、１次コイルの発熱も抑えられるようになる。
又、給電に可聴域の低周波数帯が用いられる場合は、２次コイルで消費される磁束分だけをほぼ１次側で発生するため、低電圧時は磁束密度が減少して、駆動周波数による騒音が減少するようになる。
このように、この種従来例に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。

本発明に係る非接触給電装置について、発明を実施するための形態の説明に供し、要部の正面説明図である。 同発明を実施するための形態の説明に供し、（１）図および（２）図は、停止給電方式の説明に供する平面概略図であり、（１）図は、給電時を示し、（２）図は、給電直前を示す。（３）図および（４）図は、パルス波の波形図であり、（３）図は、例えば充電当初を示し、（４）図は、給電進展時を示す 非接触給電装置の説明に供し、回路図である。 非接触給電装置の説明に供し、（１）図は、全体説明図、（２）図は、構成ブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。
《非接触給電装置１について》
まず、図３，図４を参照して、非接触給電装置１について一般的に説明する。
非接触給電装置１は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、１次側２の１次側回路８の１次コイル３から、２次側４の２次側回路６の２次コイル５に、エアギャップＧを存して非接触で近接対応位置しつつ、電力を供給する。
１次側回路８は、地上Ａ側に定置されており、２次側回路６は、車輌Ｂ側等の移動体に搭載されている。

このような非接触給電装置１について、更に詳述する。まず図４に示したように、１次側２，給電側の１次側回路８は、給電スタンドＣ，その他の給電エリアにおいて、地面，路面，床面，その他の地上Ａ側に、固定配置されている。
これに対し、２次側４，受電側の２次側回路６は、電気自動車（ＥＶ）や電車等の車輌Ｂ，その他の移動体に搭載されている。２次側回路６は、その駆動用の他、非駆動用としても利用可能であり、図示したように車載の電池７に接続されるのが代表的である。給電により充電可能な電池７としては、本明細書では蓄電池のほか、キャパシタも含まれる。
１次側回路８の１次コイル３と２次側回路６の２次コイル５とは、給電に際し、例えば５０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度の僅かな間隙空間であるエアギャップＧを存しつつ、非接触で近接対峙，対応位置決めされる。そして図示のように、２次コイル５が、１次コイル３上で停止される停止給電方式が代表的であり、停止給電方式の場合、１次コイル３と２次コイル５は、上下等で対をなしうる対称構造よりなる。
１次側回路８の１次コイル３は、高周波インバータが使用される電源９に接続されている。２次側回路６の２次コイル５は、電池７に接続可能となっており、給電により充電された電池７にて、走行用モータ１０が駆動される。図中１１は、交流を直流に変換するコンバータ、１２は、直流を交流に変換するインバータである。

電磁誘導の相互誘導作用については、次のとおり。給電に際し、対応位置する１次コイル３と２次コイル５間では、１次コイル３での磁束形成により、２次コイル５に誘導起電力を生成させ、もって１次コイル３から２次コイル５へと電力を供給することは、公知公用である。
すなわち、１次側回路８の１次コイル３に、電源９から例えば１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度の高周波交流を励磁電流として通電することにより、磁界が１次コイル３のコイル導線の周囲に生じ、磁束がコイル面に対して直角方向に形成される。そして、この磁束が、２次側回路６の２次コイル５を貫き鎖交することにより、誘導起電力が生成され、もって磁場が形成され、磁界を利用して電力が送受される。
非接触給電装置１では、このような電磁誘導の相互誘導作用に基づき、１次コイル３と２次コイル５の両回路は、相互間のエアギャップＧに磁束の磁路が形成されて、電磁結合される。もって、数１０ｋＷ〜数１００ｋＷ程度の電力供給が実施される。
なお、図３中に示された１次側回路８において、１３，１４は、直列共振用のコイルとキャパシタ、１５は、１次コイル３との並列共振用のキャパシタである。１６は、２次側回路６の２次コイル５との並列共振用のキャパシタである。又、図４中に図示された１次コイル３および２次コイル５は、それぞれ、絶縁コイル導線が同一面で複数回巻回ターンされたフラット構造をなす。
非接触給電装置１については、以上のとおり。

《本発明の概要》
以下、図１および図２を参照して、本発明について説明する。まず、本発明の概要については、次のとおり。
本発明の非接触給電装置１では、２次側４に、電池７の充電電圧に比例した回転数で回転されるモータ１７と、モータ１７にて回転される１８磁石とが配設されている。対応して１次側２には、検出手段１９が配設されている。
給電に際し磁石１８は、エアギャップＧを存しつつ検出手段１９に近接対応位置して、停止される。もって検出手段１９は、磁石１８の回転を磁界にて検出可能である。そして、検出手段１９の検出に基づき、電池７の充電状態を認識して、給電を制御可能となっている。
この制御用としては、１次側２に例えば制御システム２０が配設されている。制御システム２０は、検出手段１９の検出信号に基づき、電池７の充電状態に応じて、１次側回路８の電源９の給電電力をコントロール可能、そして給電継続か停止かを判定可能となっている。
本発明の概要については、以上のとおり。以下、本発明について、更に詳述する。

《２次側４について》
まず、２次側４について述べる。車輌Ｂ側，２次側４，受電側には、前述した２次側回路６と共に、モータ１７と磁石１８が搭載されている。
モータ１７は、充電される２次側回路６の電池７の充電電圧に比例した回転数で、回転される。すなわち電池７は、充電当初の高放電状態では低電圧であり、充電進展に伴い高電圧化して行くが、モータ１７は、このような電池７の充電電圧に比例した回転数で、回転する。
このようなモータ１７としては、例えば、ＤＣモータや、図示したようにドライバ２１付のステッピングモータ２２が、使用される。電池７がキャパシタよりなる場合は、特性的に充電電圧の直流電圧に比例した回転数となるＤＣモータが、代表的に使用される。
これに対し、電池７が蓄電池の場合は、ステッピングモータ２２を使用すると、つまりＤＣ−ＤＣコンバータ，アンプ，ドライバ２１等を介して入力されるパルスに比例回転するステッピングモータ２２を使用すると、電圧比例制御により、より正確かつ広範囲な回転数が得られるようになる。
磁石１８としては、永久磁石が使用され、モータ１７のモータ軸下部に同軸に取付けられ、もって水平面で回転するようになっている。なお、傾斜面での回転でも可である。そして磁石１８は、モータ１７と同期連動して回転するので、電池７の充電電圧に比例した回転数で回転することになる。
磁石１８は、２次側回路６の２次コイル５に隣接して、車輌Ｂ床面等に配設される。図中Ｓは原点センサであり、モータ１７そして磁石１８について、回転基準位置を検出，設定するために使用され、例えばリミットスイッチよりなる。
２次側４については、以上のとおり。

《１次側２について》
次に、１次側２について述べる。地上Ａ側，１次側２，給電側には、前述した１次側回路８と共に、検出手段１９や制御システム２０が、配設されている。
まず検出手段１９は、給電に際し、前述した車輌Ｂ側，２次側４の磁石１８が、エアギャップＧを存しつつ直上に近接対応位置されるべく、１次側回路８の１次コイル３に隣接して、地上Ａ側に配設されている（図２の（２）図を参照）。図中Ｌは車輌Ｂの走行方向を示す。図２の（１）図は１次コイル３，検出手段１９に、２次コイル５，磁石１８が近接対応位置した状態を示す。
検出手段１９としては、図示のリードスイッチ２３が代表的に使用され、前述により２次側４でモータ１７にて回転される磁石１８の回転を、１次側２で検出可能である。
リードスイッチ２３は、その開閉接点が、回転する磁石１８の磁界により、励磁の有無によってオンオフ，スイッチングされ、もって磁界変化を電圧変化として検出する。なお半導体センサも、このような磁気センサとして機能する検出手段１９として使用可能であるが、リードスイッチ２３使用の場合に比べ、許容エアギャップＧが小さくなる。

そして、地上Ａ側，１次側２では、リードスイッチ２３等の検出手段１９のオンオフ，スイッチングの繰り返しが、検出信号として制御システム２０に送出される。制御システム２０では、まず、送出された検出手段１９の検出信号に基づき、データ処理が実施され、もって電池７の充電状態が認識される。
すなわち前述したように、車輌Ｂ側，２次側４の電池７の充電電圧情報が、比例した回転数で回転するモータ１７や磁石１８、そして地上Ａ側，１次側２のリードスイッチ２３等の検出手段１９等を経由した後、検出信号として制御システム２０に送出される。
そして制御システム２０において、電池７の充電状態が認識される。例えば、リードスイッチ２３での接点スイッチングにより、検出信号として生成，送出されるパルス、つまり充電状態に対応して変化するパルスに基づき、電池７の充電状態が認識される。
パルス回転の１秒間当たりのカウント比較Ｄ（周波数比較）や、パルス波形当たりの時間比較Ｅ（周期比較）により（図２の（３）図と（４）図とを参照）、電池７の充電状態が認識される。電池７の充電電圧が低電圧か高電圧かは、パルスのカウント比較Ｃや時間比較Ｄにおいて、大小値として把握される。

制御システム２０では、このような検出信号のレベル比較，データ処理により、電池７の充電電圧により充電状態が認識される。
制御システム２０としては、整流回路やコンパレーター等を備えた信号処理手段や、専用プログラムが読み込まれたマイクロコンピュータが使用される。そして制御システム２０は、このように認識された電池７の充電電圧状態に基づき、まず、１次側回路８の電源９に対し、見合った給電制御信号が送出され、もって電源９の給電電力が、適値にコントロールされる。
例えば、電池７は充電当初は低電圧であり、充電進展と共に高電圧化して行くが、電源９の給電電力（電圧や周波数）を、対応して徐々に上げて行く等の制御が実施される。
又、認識された電池７の充電電圧，充電状態に基づき、電池７が所定電圧に達したか否か、電池７の充電が満充電に達したか否か、つまり給電を継続すべきか停止すべきかも、判定される。給電停止すべきと判定された場合は、電源９に対し、給電停止信号が送出され、もって給電が停止されると共に、その旨が伝達手段（表示やブザー等）にて、車輌Ｂ側，２次側４にも告知される。なお、給電を一時停止し、電池７の電圧そのものを同様に１次側２へ伝えることで、時間当りの電圧変化（低下）から電池７の可不可判断も可能である。
なお、図示例ではこのような制御システム２０が採用されているが、これによらず、検出手段１９の検出結果を表示部に表示して、これをオペレーターが認識し、もってオペレーターが、電源９について必要な対応操作をマニュアルで行うことにより、給電制御を実施することも可能である。
１次側２については、以上のとおり。

《ホール素子等について》
さて、本発明の非接触給電装置１は、このような図示例によらず、次のように構成することも可能である。
地上Ａ側，１次側２に配設される検出手段１９として、図示例のようにリードスイッチ２３は配設されず、代わりにホール素子が用いられる。これと共に、車輌Ｂ側，２次側４について、図示例のようにモータ１７は配設されず、代わりに、電池７の充電電圧に比例した回数で往復直線移動可能な移動手段が配設され、磁石１８は、該移動手段にて往復直線移動するように、構成することも可能である。

すなわち、２次側４に配設される移動手段は、電池７の充電電圧に比例した往復回数で、例えば垂直に往復直線移動し、磁石１８は、その下端部等に固定的に取付けられる。１次側２に配設され検出手段１９として使用されるホール素子は、周知のように、電流に直交する方向に磁石１８の磁界が加わると、ホール効果により、両者に直交する方向に電圧が発生する。もってホール素子は、磁界変化を電圧変化として検出する、磁気センサとして機能する。
従って、車輌Ｂ側，２次側４の電池７の充電電圧情報が、比例した往復回数で往復動する移動手段や磁石１８、そして地上Ａ側，１次側２のホール素子よりなる検出手段１９等を経由した後、検出信号として例えば制御システム２０に送出されて、給電制御が実施されることになる。
なお、移動手段，磁石１８，検出手段１９，制御システム２０，マニュアル制御等について、その他の構成や機能等は、図示例について前述した所に準じるので、その説明は省略する。
ホール素子等については、以上のとおり。

《作用等》
本発明の非接触給電装置１は、以上説明したように構成されている。そこで、以下のようになる。
（１）この非接触給電装置１では、電力供給が、停止給電方式にて実施される。すなわち給電に際し、車輌Ｂ側，２次側４，受電側の２次コイル５が、地上Ａ側，１次側２，給電側の１次コイル３上等に、エアギャップＧを存しつつ近接対応位置して停止される（図２の（１）図，（２）図，図３，図４を参照）。

（２）そして、１次側回路８の１次コイル３が、電源９からの高周波交流を励磁電流として通電される。もって、１次側回路８の１次コイル３と、２次側回路６の２次コイル５との間に、磁束の磁路が形成されて、電磁結合される（図３，図４を参照）。

（３）このようにして、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、１次側回路８の電源９そして１次コイル３側から、２次側回路６の２次コイル５側へと、電力が供給される。もって、２次側回路６の電池７が、給電開始，充電開始される（図３，図４を参照）。

（４）そして、給電中つまり電池７の充電中、本発明の非接触給電装置１の２次側４では、配設されたＤＣモータやステッピングモータ２２等のモータ１７が、電池７の充電電圧に比例した回転数で回転する。これに伴い磁石１８も、同期連動して回転する（図１を参照）。

（５）すると１次側２では、磁石１８下等にエアギャップＧを存しつつ近接対応する検出手段１９が、このような磁石１８の回転を、その磁界にて検出する（図１，図２の（１）図を参照）。

（６）検出手段１９としては、リードスイッチ２３が代表的に使用される。なお、検出手段１９としてホール素子を用いることも可能であり、その場合は２次側４について、モータ１７に代え、電池７の充電電圧に比例した回数で往復直線移動する移動手段が、使用される。

（７）いずれにしても、給電中つまり電池７の充電中は、１次側２において、検出手段１９の検出信号が、制御システム２０へと送出される。
もって、そのパルス比較等により（図２の（３）図と（４）図とを参照）、認識された車輌Ｂ側，２次側４の電池７の充電電圧，充電状態に基づき、これとは離れた地上Ａ側，１次側２において、給電が管理され給電制御が実施されることになる（図１等を参照）。

（８）すなわち給電に際し、電池７は、充電当初は低電圧であり、充電進展と共に高電圧化して行くが、電源９の給電電力（電圧や周波数）を、その時々の適値に対応して徐々に上げて行く等のコントロール制御が、１次側２の制御システム２０において、実施可能となる。
又、電池７の充電が完了したか否か、そして給電を継続すべきか停止すべきかの判定制御も、１次側２の制御システム２０において、実施可能となる。

（９）なお図示例では、このような給電制御用に、制御システム２０が利用されているが、これによらずマニュアルで給電制御を行うことも、可能である。すなわち、地上Ａ側，１次側２において、検出手段１９の検出結果表示を参照しつつ、オペレーターがマニュアルで必要な対応操作を、電源９について行うようにしてよい。

（１０）そして、このような給電制御方式は、非接触給電装置１について、車輌Ｂ側,２次側４に、ＤＣモータやステッピングモータ２２等のモータ１７や移動手段と、磁石１８とを配設し、かつ地上Ａ側，１次側２に、リードスイッチ２３やホール素子等の検出手段１９や、制御システム２０を配設した、構成により実現される（図１を参照）。
このように、簡単な構成により容易に、２次側４の電池７の充電状態に基づいた１次側２での給電制御が、信頼性やコスト面にも優れつつ実現される。
作用等については、以上のとおり。

《その他》
なお第１に、本発明による非接触給電装置１の給電制御方式は、空中のみならず水中においても、適用可能である。
すなわち、２次側４の磁石１８の磁界を、１次側２の検出手段１９が検出する方式よりなるので、両者間のギャップは、図示したエアギャップＧに限定されるものではなく、水中のギャップであっても良い。この種従来技術の電波通信方式のように、ギャップがエアギャップＧの場合のみに適用可能となるのではなく、ギャップが水中の場合でも適用可能である。

なお第２に、更に、車輌Ｂ側，２次側４，受電側から、何らかの付加情報を、地上Ａ側，１次側２，給電側に、伝達することも可能となる。
この付加情報の伝達について、更に詳述する。まず１次側２について、リードスイッチ２３等の検出手段１９を、少なくとも２個１組使用する。そして、相互の軸を共通に揃えると共に、軸廻りで数度〜数１０度程度、左右に回転させずらして配設する。これと共に２次側４について、磁石１８（モータ１７）の回転方向を、右廻りと左廻りとに切換え可能とする。
これらを前提に、まず２次側４において、右廻りか左廻りいずれかの回転方向に、磁石１８を回転させる。すると、１次側４において、リードスイッチ２３等の検出手段１９は、共に磁石１８の回転を検出すると共に、ずらして配設されているので、相互間で検出に時間的ずれが生じる。例えば、検出信号として生成されるパルスに、時間的ずれが発生する。
従って１次側２では、検出手段１９間のこのようなずれを検知することにより、容易に磁石１８の回転方向が右廻りか左廻りかを、判別可能となる。例えば制御システム２０において、容易に判別可能となる。

さてそこで、例えば、右廻りは急速充電であるのに対し左廻りは通常充電と、予め付加情報内容を取り決めておくことにより、車輌Ｂ側，２次側４から、所定の付加情報を、地上Ａ側，１次側２に伝達可能となる。電池７の充電電圧，充電情報以外の付加情報を、充電電圧，充電情報と共に、伝達可能となる。
勿論、このように伝達される付加情報の具体的内容については、急速充電か通常充電かに限定されず、例えば充電すべき電池７の種類，その他各種情報が考えられる。
このように、例えば車輌３側，２次側４の運転者等のオペレーターから、地上Ａ側，１次側２のオペレーターに対し、（例えば急速充電を要請する）付加情報が伝達され、もって１次側２では、伝達された付加情報に基づき、（例えば急速充電等）必要な切換え処理等が１次側回路８について施される。又、オペレーターによらず、自動的にこれらの情報処理を実施することも可能である。

１ 非接触給電装置
２ １次側
３ １次コイル
４ ２次側
５ ２次コイル
６ ２次側回路
７ 電池
８ １次側回路
９ 電源
１０ 走行用モータ
１１ コンバータ
１２ インバータ
１３ コイル
１４ キャパシタ
１５ キャパシタ
１６ キャパシタ
１７ モータ
１８ 磁石
１９ 検出手段
２０ 制御システム
２１ ドライバ
２２ ステッピングモータ
２３ リードスイッチ
Ａ 地上
Ｂ 車輌
Ｃ 給電スタンド
Ｇ エアギャップ（ギャップ）
Ｌ 走行方向
Ｓ 原点検出センサ

Claims (6)

1. 電磁誘導の相互誘導作用に基づき、１次側回路の１次コイルから２次側回路の２次コイルに、ギャップを存しつつ電力を供給する非接触給電装置であって、
   給電に際し該２次コイルが１次コイルに近接対応位置して停止される、停止給電方式にて電力供給可能であると共に、該２次側回路に電池が接続され、給電により充電可能となっており、
   ２次側に、該電池の充電電圧に比例した回転数で回転するモータと、該モータにて回転される磁石とが配設され、１次側に、検出手段が配設されており、
   給電に際し、該磁石は、ギャップを存しつつ該検出手段に近接対応位置して停止され、該検出手段は、該磁石の回転を磁界にて検出可能であり、該検出手段の検出に基づき、該電池の充電状態を認識して給電を制御可能となっていること、を特徴とする非接触給電装置。
2. 請求項１において、該１次側に制御システムが配設されており、該制御システムは、該検出手段の検出信号に基づき、該電池の充電状態に応じて、該１次側回路の電源の給電電力をコントロール可能、そして給電継続か停止かを判定可能となっていること、を特徴とする非接触給電装置。
3. 請求項１において、該２次側に配設される該モータとして、ＤＣモータやドライバ付のステッピングモータが用いられること、を特徴とする非接触給電装置。
4. 請求項１において、該１次側に配設される該検出手段として、リードスイッチが用いられること、を特徴とする非接触給電装置。
5. 請求項１において、該１次側に配設される該検出手段として、ホール素子が用いられると共に、該２次側について、請求項１に記載した該モータは配設されず、代わりに、該電池の充電電圧に比例した回数で往復直線移動可能な移動手段が配設されており、該磁石は、請求項１に記載したように回転されることなく、該移動手段にて往復直線移動すること、を特徴とする非接触給電装置。
6. 請求項１において、該電池としては、蓄電池やキャパシタが用いられること、を特徴とする非接触給電装置。
   

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