JP2016005312A - 非接触給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】異常発生時に電圧変換部の保護を図りつつ、移動体への給電を継続できるようにした非接触給電システムを提供する。
【解決手段】給電線２００には、高周波電源３００から高周波電流が供給される。ピックアップ部２０は、給電線２００の周りに発生する磁束が鎖交することによって電磁誘導により電圧が発生する受電コイル２１を含む。整流部３０はピックアップ部２０の出力を整流する。電圧変換部４０は、整流部３０の出力電圧をトランジスタ４３でスイッチングすることによって電圧値を変換し、変換後の直流電圧を移動体１００の負荷１０１に供給する。制御部６０は電圧変換部４０の動作を制御する。制御部６０は、移動体１００及び給電装置１０の少なくとも何れか一方で異常が発生した場合に、トランジスタ４３のスイッチング動作を停止して、整流部３０の出力電圧を負荷１０１に供給させるように構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触給電システムに関し、より詳細には、非接触で電力の供給を受けて、負荷に電力を供給する非接触給電システムに関する。

従来、移動体の移動線路に沿って高周波電流を流す誘導線路を配置し、移動体に、誘導線路から非接触で給電されるコイルを設け、移動体に非接触で給電するように構成された無接触給電設備が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開平１１−１７８１０４号公報

特許文献１に記載された無接触給電設備では、移動体の発熱部が異常に発熱すると、ピックアップコイルの両端が短絡し、移動体への給電を遮断させることによって、移動体に給電する回路（電圧変換部）の保護を図っている。

しかしながら、特許文献１に記載の無接触給電設備では、移動体で異常が発生した場合、この移動体への給電が遮断されるため、異常が発生した移動体は動作を停止する。そのため、複数台の移動体が誘導線路に沿って移動している状態で、異常が発生した移動体のみが動作を停止すると、他の移動体と異常に接近するなどして、他の移動体の動作に悪影響を及ぼす可能性があった。

本発明は上記課題に鑑みて為され、異常発生時に電圧変換部の保護を図りつつ、移動体への給電を継続できるようにした非接触給電システムを提供することを目的とする。

本発明の非接触給電システムは、電力で動作する負荷を備えた移動体の移動経路に沿って配置されて、電源から高周波電流が供給される給電線と、前記移動体と共に移動して、前記負荷に電力を供給する給電装置とを備える。前記給電装置は、前記給電線の周りに発生する磁束が鎖交することによって電磁誘導により電圧が発生する受電コイルを含むピックアップ部と、前記ピックアップ部の出力を整流する整流部と、前記整流部の出力電圧を半導体スイッチング素子でスイッチングすることによって電圧値を変換して前記負荷に供給する電圧変換部と、前記電圧変換部の動作を制御する制御部とを備える。前記制御部は、前記移動体及び前記給電装置の少なくとも何れか一方で異常が発生した場合に、前記半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止して、前記整流部の出力電圧を前記負荷に供給するように構成されたことを特徴とする。

本発明によれば、異常発生時に電圧変換部の保護を図りつつ、移動体への給電を継続することができる。

本実施形態の非接触給電システムのブロック図である。

以下に非接触給電システムの実施形態を図面に基づいて説明する。

本実施形態の非接触給電システムは、大電流給電が可能な電磁誘導給電方式を採用しており、例えば物流搬送システムにおける自走台車（移動体）に非接触で電力を供給する。

図１に本実施形態の非接触給電システムの概略的なブロック図を示す。本実施形態の非接触給電システムは、給電線２００と、給電装置１０とを備える。

給電線２００には、高周波電源３００から高周波電流が供給される。給電線２００は、給電対象である移動体１００の移動経路に沿って設置されている。移動体１００は、例えば工場内を予め設定された移動経路に沿って移動する自走台車からなる。移動体１００は、給電装置１０から電力の供給を受けて動作する負荷１０１（例えば、電動モータなどを駆動するインバータ回路など）を備えている。なお移動体１００は自走台車に限らず、搬送機などの移動機器でもよい。また移動体１００が備える負荷１０１は１台でも複数台でもよい。

高周波電源３００は、商用交流電源などの外部電源を周波数変換して、給電線２００に高周波（例えば４０ｋＨｚ）の交流電流を供給する。

給電装置１０は、移動体１００が移動経路に沿って移動するのに伴い、移動体１００と共に給電線２００に沿って移動する。この給電装置１０は、給電線２００から非接触で電力の供給を受けて、移動体１００に電力を供給する。

給電装置１０は、ピックアップ部２０と、整流部３０と、電圧変換部４０と、制御部６０とを備える。また、本実施形態の給電装置１０は、記憶部６１と、出力部６２と、表示部６３をさらに備えている。

ピックアップ部２０は、受電コイル２１と、受電コイル２１に直列に接続されたコンデンサ２２とを備える。受電コイル２１は、例えば給電線２００が中央の貫通孔に通されるＣ形のコア（図示せず）に電線を所定回数巻き付けて形成される。給電線２００に高周波電源３００から高周波電流が供給されると、給電線２００の周りに磁束が発生し、受電コイル２１には鎖交した磁束の大きさに応じた電圧が発生する。ここで、受電コイル２１とコンデンサ２２とで、共振周波数が高周波電源３００の電源周波数付近に設定されたＬＣ直列共振回路が構成されており、ピックアップ部２０から整流部３０に例えば交流の１８０〜２６０Ｖの交流電圧が入力される。

整流部３０は、例えばダイオードブリッジを用いた全波整流回路からなり、ピックアップ部２０から出力される交流電流を全波整流して電圧変換部４０に出力する。

電圧変換部４０は、平滑コンデンサ４１と、インダクタ４２と、トランジスタ４３（半導体スイッチング素子）と、抵抗４４と、ダイオード４５と、平滑コンデンサ４６とを備える。

平滑コンデンサ４１は、電解コンデンサからなり、整流部３０の直流出力端子間に接続されている。平滑コンデンサ４１のプラス側（高電位側）の端子にはインダクタ４２の一方の端子が接続され、インダクタ４２の他方の端子にはトランジスタ４３のコレクタ端子が接続されている。トランジスタ４３のエミッタ端子は、電流検出用の抵抗４４を介して、平滑コンデンサ４１のマイナス側（低電位側）の端子に接続されている。トランジスタ４３のベース端子には制御部６０からの制御信号が入力される。インダクタ４２とトランジスタ４３との接続点にはダイオード４５のアノードが接続されている。ダイオード４５のカソードには、電解コンデンサからなる平滑コンデンサ４６のプラス側端子が接続されている。平滑コンデンサ４６のマイナス側端子は平滑コンデンサ４１のマイナス側端子に接続されている。そして、平滑コンデンサ４６の両端間には移動体１００の負荷１０１が接続されている。

記憶部６１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などからなる記憶部６１は、制御部６０によってデータの読み出し及び書き込みが行われる。記憶部６１には、制御部６０が実行するプログラムや、給電装置１０及び移動体１００の動作が正常か否かを判定するための閾値などが記憶されている。本実施形態の記憶部６１には、給電装置１０の動作が正常か否かを判定するための閾値として、例えば出力電圧Ｖ２の上限値である出力上限電圧が記憶されている。

出力部６２は、外部の監視装置８０との間で、例えば特定小電力無線通信のような免許が不要な近距離の無線通信方式で通信を行う無線モジュールである。なお、出力部６２が採用する無線通信方式は、特定小電力無線通信に限定されず、ＩＥＥＥ８０２．１５．１に準拠した無線通信方式や、ＩＥＥＥ８０２．１５．４に準拠した無線通信方式などを採用してもよい。また出力部６２は、監視装置８０との間で有線通信を行うようにしてもよい。

表示部６３は例えば液晶ディスプレイからなり、給電装置１０の外部から表示内容を目視できるように、給電装置１０に設けられている。表示部６３の表示内容は制御部６０によって制御される。

制御部６０は、例えばマイクロコンピュータからなり、記憶部６１に格納されたプログラムを実行することによって、プログラムに記述された機能を実現する。すなわち、制御部６０は、トランジスタ４３のベース端子に印加する制御信号の電圧レベルをハイレベル又はローレベルに切り替えることによって、トランジスタ４３のオン／オフを制御する。制御部６０のアナログ入力ポートには、抵抗４４の両端電圧と、電圧変換部４０の出力電圧Ｖ２（すなわち平滑コンデンサ４６の両端電圧）がそれぞれ入力されている。制御部６０は、内蔵するＡ／Ｄコンバータ（図示せず）によって、抵抗４４の両端電圧、及び、電圧変換部４０の出力電圧Ｖ２を定期的にデジタル値に変換して取り込むように構成されている。抵抗４４の両端電圧はトランジスタ４３に流れる電流の大きさに対応している。制御部６０は、トランジスタ４３をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御することによって、電圧変換部４０の出力電圧を制御する機能を有している。

また、制御部６０は、給電装置１０又は移動体１００の異常を検出すると、電圧変換部４０の昇圧動作を停止させる機能も備えている。本実施形態の制御部６０は、電圧変換部４０の出力電圧Ｖ２が、予め設定された出力上限電圧を超えた状態を、給電装置１０の異常と判断するように構成されている。制御部６０は、電圧変換部４０の出力電圧Ｖ２を定期的に取り込み、出力電圧Ｖ２の電圧値と、記憶部６１から読み込んだ閾値（出力電圧Ｖ２の上限値である出力上限電圧）との高低を比較する。出力電圧Ｖ２の電圧値が出力上限電圧を超えると、制御部６０は、給電装置１０の動作が異常であると判断して、トランジスタ４３をオフさせる。これにより、電圧変換部４０は昇圧動作を停止し、電圧変換部４０に入力された入力電圧は、昇圧されることなく、そのまま負荷１０１に供給される。

制御部６０は、給電装置１０又は移動体１００の異常を検出すると、発生した異常の内容を示すデータを、出力部６２から外部の監視装置８０に出力させる。また、制御部６０は、給電装置１０又は移動体１００の異常を検出すると、発生した異常の内容を表示部６３に表示させる。また、制御部６０は、給電装置１０又は移動体１００の異常を検出すると、発生した異常の内容を記憶部６１に記憶させる。制御部６０は、現在の日時を計時する計時機能を有しており、発生した異常の内容を、この異常が発生した日時のデータとともに記憶部６１に記憶させる。

ところで、本実施形態の電圧変換部４０は昇圧チョッパ回路の回路構成を有しており、電圧変換部４０の動作について以下に説明する。

整流部３０から電圧変換部４０に入力される脈流電圧は平滑コンデンサ４１によって平滑される。制御部６０は所定の周期でトランジスタ４３をオフ状態からオン状態に切り替える。トランジスタ４３がオン状態に切り替わると、平滑コンデンサ４１→インダクタ４２→トランジスタ４３→抵抗４４→平滑コンデンサ４１の経路で電流が流れ、インダクタ４２にエネルギが蓄積される。制御部６０は、出力電圧Ｖ２をフィードバックした電圧値が所定の基準電圧を超えると、トランジスタ４３をオフ状態に切り替える。トランジスタ４３がオフ状態に切り替わると、トランジスタ４３のオン時にインダクタ４２に蓄積されたエネルギーが放出され、平滑コンデンサ４１→インダクタ４２→ダイオード４５→平滑コンデンサ４６→平滑コンデンサ４１の経路で電流が流れる。これにより、平滑コンデンサ４６の両端間には入力電圧を昇圧した電圧（例えば直流の約２８３Ｖ）が発生する。

以上のように、制御部６０が、トランジスタ４３をＰＷＭ制御することによって、電圧変換部４０の出力電圧Ｖ２（平滑コンデンサ４６の両端電圧）が一定電圧に制御される。

また制御部６０には、抵抗４４の両端電圧が入力されており、抵抗４４の両端電圧からトランジスタ４３に流れるコレクタ電流をモニタする。制御部６０は、抵抗４４の両端電圧が所定の閾値を上回ると、過電流保護動作を行う。

電圧変換部４０の出力電圧Ｖ２は移動体１００の負荷１０１に供給され、負荷１０１は給電装置１０からの電力供給を受けて動作する。これにより、移動体１００が移動経路にしたがって移動し、移動体１００の移動に伴って給電装置１０が給電線２００に沿って移動した場合でも、給電装置１０が、給電線２００から非接触で供給された電力を移動体１００の負荷１０１に供給することができる。

以上のように、制御部６０は、記憶部６１に予め登録された出力電圧Ｖ２の上限値である出力上限電圧と、出力電圧Ｖ２のフィードバック値とを比較し、出力電圧Ｖ２のフィードバック値が出力上限電圧以下であれば、トランジスタ４３のＰＷＭ制御を継続する。

一方、出力電圧Ｖ２のフィードバック値が出力上限電圧を超えると、制御部６０は、給電装置１０の動作が異常であると判断して、トランジスタ４３をオフさせ、電圧変換部４０の動作を停止させる。トランジスタ４３がオフになると、電圧変換部４０に入力された電圧が移動体１００の負荷１０１に供給される。すなわち、整流部３０の出力電圧が、電圧変換部４０によって昇圧されることなく、負荷１０１に供給される。このように、電圧変換部４０の出力電圧Ｖ２が出力上限電圧を超えると、制御部６０は、電圧変換部４０の動作を停止させるから、負荷１０１に過大な電圧が供給されにくくなり、また、電圧変換部４０を構成する回路部品（例えばトランジスタ４３など）に加わるストレスを低減できる。また、給電装置１０の動作が異常になった場合でも、移動体１００への電力供給は遮断されず、移動体１００の負荷１０１には電圧変換部４０の入力電圧が供給されている。したがって、給電装置１０の異常時にも、移動体１００への電力供給は遮断されず、電圧変換部４０の入力電圧が昇圧されずに移動体１００に供給される。給電装置１０の異常時に、給電装置１０から移動体１００への電力供給が遮断される場合、移動体１００の負荷１０１は完全に動作を停止する。それに対して、本実施形態の給電装置１０では、異常発生時に、電圧変換部４０の入力電圧を昇圧することなく移動体１００に供給しているから、入力電圧が不足した不十分な状態ではあるが、移動体１００を動作させることができる。

ところで、本実施形態の制御部６０は、電圧変換部４０の出力電圧Ｖ２と、出力上限電圧との高低を比較することで、給電装置１０の動作が正常か否かを判断しているが、出力電圧Ｖ２以外のパラメータから給電装置１０の動作が正常か否かを判断してもよい。

例えば、制御部６０は、電圧変換部４０の入力電圧Ｖ１及び出力電流Ｉ１、電圧変換部４０を含む電源部の周囲温度、トランジスタ４３の温度などから給電装置１０の異常を検出してもよい。

まず、制御部６０が、電圧変換部４０の入力電圧Ｖ１から給電装置１０の動作が正常か否かを判断する形態について説明する。

給電線２００は、受電コイル２１のＣ形コアの孔に通されているが、給電線２００に対するＣ形コアの位置が規定の位置から外れると、ピックアップ部２０の出力電圧、つまり電圧変換部４０の入力電圧Ｖ１のピーク値が許容電圧範囲から外れてしまう。給電線２００がＣ形コアの孔内で規定の位置よりも内側に入りすぎると、ピックアップ部２０の出力電圧が上昇して、電圧変換部４０の入力電圧Ｖ１のピーク値が許容電圧範囲の上限値（以下、入力上限電圧と言う。）を上回る可能性がある。入力電圧Ｖ１のピーク値が入力上限電圧を上回ると、電圧変換部４０などの回路部品に定格を超える電圧が印加される可能性がある。一方、給電線２００がＣ形コアの孔内から切れ目側（すなわち鎖交する磁束の数が少なくなる方向）に外れると、ピックアップ部２０の出力電圧が低下して、入力電圧Ｖ１のピーク値が許容電圧範囲の下限値（以下、入力下限電圧と言う。）を下回る可能性がある。入力電圧Ｖ１のピーク値が入力下限電圧を下回ると、電圧変換部４０は所定の電圧値まで昇圧させることができず、電圧変換部４０などの回路部品にストレスが加わる可能性がある。

ここで、電圧変換部４０の入力電圧Ｖ１をもとに給電装置１０の動作が正常か異常かを判断する場合、記憶部６１には、電圧変換部４０に入力される入力電圧Ｖ１の入力上限電圧及び入力下限電圧が閾値として登録される。

制御部６０のアナログ入力ポートには、電圧変換部４０の入力電圧Ｖ１（ピックアップ部２０から入力された電圧を整流部３０で全波整流した後の電圧）が入力される。制御部６０は、内蔵するＡ／Ｄコンバータ（図示せず）によって入力電圧Ｖ１を所定の周期（入力電圧Ｖ１の周期よりも短い時間間隔）でデジタル値に変換して取り込み、入力電圧Ｖ１のピーク値を取得するように構成されている。

制御部６０は、電圧変換部４０の入力電圧Ｖ１のピーク値を取り込むと、入力電圧Ｖ１のピーク値と、記憶部６１から読み出した入力上限電圧及び入力下限電圧との高低をそれぞれ比較する。入力電圧Ｖ１のピーク値が入力上限電圧以下、且つ、入力下限電圧以上であれば、制御部６０は、給電装置１０の動作が正常であると判断して、電圧変換部４０に通常の昇圧動作を行わせる。一方、入力電圧Ｖ１のピーク値が入力上限電圧を上回るか、又は、入力下限電圧を下回るかすると、制御部６０は給電装置１０の動作が異常であると判断して、上述と同様にトランジスタ４３をオフさせ、電圧変換部４０による昇圧動作を停止させる。電圧変換部４０が昇圧動作を停止すると、電圧変換部４０の入力電圧Ｖ１がそのまま負荷１０１に入力されるので、給電装置１０の異常時にも移動体１００への電力供給を継続することができる。

このように、制御部６０は、入力電圧Ｖ１が入力上限電圧を上回ると、トランジスタ４３をオフさせているので、電圧変換部４０を構成する回路部品に加わるストレスを低減できる。また、制御部６０は、入力電圧Ｖ１が入力下限電圧を下回ると、トランジスタ４３をオフさせているので、入力電圧Ｖ１が不足した場合に、電圧変換部４０を構成する回路部品が無理な動作をする可能性を低減できる。

また、制御部６０は、電圧変換部４０の出力電流Ｉ１から給電装置１０又は移動体１００が正常か否かを判断してもよい。例えば電圧変換部４０の負荷が定常時に比べて軽負荷になると、出力電流Ｉ１が定格値よりも増加するので、制御部６０は、出力電流Ｉ１の増加から給電装置１０又は移動体１００の異常を検知する。

この場合、記憶部６１には、給電装置１０又は移動体１００の動作が正常か否かを判定するための閾値として、出力電流Ｉ１の上限値である出力上限電流が予め登録されている。制御部６０のアナログ入力ポートには、出力電流Ｉ１を測定する電流センサ７１の出力信号（電流センサ７１の出力信号が電流信号の場合はこの電流信号を電圧値に変換した信号）が入力される。制御部６０は、電流センサ７１の出力信号を内蔵するＡ／Ｄコンバータ（図示せず）で定期的にデジタル値に変換して取り込むように構成されている。電流センサ７１は、例えばホール素子及びホール素子の出力を増幅する増幅回路を備える。電流センサ７１は、電圧変換部４０の出力端子と移動体１００との間を電気的に接続する電路に設けられ、この電路に流れる出力電流Ｉ１を測定する。なお電流センサ７１はホール素子を用いた電流センサに限定されず、カレントトランスなどを用いた電流センサでもよい。

制御部６０は、電流センサ７１の出力信号から求めた出力電流Ｉ１の電流値と、記憶部６１から読み出した出力上限電流との高低を比較する。制御部６０は、出力電流Ｉ１の電流値が出力上限電流以下であれば、給電装置１０及び移動体１００の動作は正常であると判断して、電圧変換部４０に通常の昇圧動作を行わせる。一方、制御部６０は、出力電流Ｉ１の電流値が出力上限電流を超えると、給電装置１０又は移動体１００で異常が発生したと判断し、上述と同様にトランジスタ４３をオフさせて、電圧変換部４０の昇圧動作を停止させる。電圧変換部４０が昇圧動作を停止すると、電圧変換部４０の入力電圧Ｖ１がそのまま負荷１０１に入力されるので、給電装置１０又は移動体１００の異常時にも移動体１００への電力供給を継続することができる。

また制御部６０は、整流部３０と電圧変換部４０とを含む電源部５０の周囲温度から、給電装置１０及び移動体１００の動作が正常か異常かを判断してもよい。

この場合、記憶部６１には、給電装置１０及び移動体１００の動作が正常か異常かを判断する閾値として、電源部５０の周囲温度の上限値（以下、使用上限温度と言う。）が予め登録される。制御部６０のアナログ入力ポートには、電源部５０の周囲温度を測定する温度センサ７２が電気的に接続される。温度センサ７２は、例えばサーミスタからなり、電源部５０が実装された基板（図示せず）の周囲に感温部が配置され、電源部５０の周囲温度（電源部５０が使用される環境の雰囲気温度）に応じて抵抗値が変化する。抵抗値が固定の抵抗器（図示せず）と、サーミスタからなる温度センサ７２との直列回路に一定電圧が印加されるように回路が構成され、温度センサ７２の両端間に発生する電圧が制御部６０のアナログ入力ポートに入力されている。したがって、制御部６０のアナログ入力ポートには、電源部５０の周囲温度に応じた電圧信号が入力されることになり、この電圧信号を内蔵するＡ／Ｄコンバータ（図示せず）で定期的にデジタル値に変換して取り込んでいる。なお、温度センサ７２はサーミスタに限定されず、測温抵抗体や熱電対などでもよい。

制御部６０は、温度センサ７２の出力から求めた電源部５０の周囲温度と、記憶部６１から読み出した使用上限温度との高低を比較する。制御部６０は、電源部５０の周囲温度が使用上限温度以下であれば、給電装置１０の動作は正常であると判断して、電圧変換部４０に通常の昇圧動作を行わせる。一方、制御部６０は、電源部５０の周囲温度が使用上限温度を超えると、給電装置１０の動作が異常であると判断し、上述と同様にトランジスタ４３をオフさせて、電圧変換部４０の昇圧動作を停止させる。電源部５０の周囲温度が使用上限温度を超えると、制御部６０は、電圧変換部４０による昇圧動作を停止させているので、電源部５０を構成する回路部品に加わる熱的なダメージを低減できる。また、給電装置１０の異常時にも、電圧変換部４０の入力電圧Ｖ１がそのまま負荷１０１に入力されるので、移動体１００への電力供給を継続することができる。

また制御部６０は、電圧変換部４０が備えるトランジスタ４３の温度から、給電装置１０の動作が正常か異常かを判断してもよい。

この場合、記憶部６１には、給電装置１０の動作が正常か否かを判定する閾値として、トランジスタ４３の温度の上限値（以下、素子上限温度と言う。）が予め登録されている。制御部６０のアナログ入力ポートには、トランジスタ４３の温度を測定する温度センサ７３が電気的に接続されている。温度センサ７３は、例えばトランジスタ４３のパッケージの表面に感温部が取り付けられたサーミスタからなり、パッケージの表面温度に応じて抵抗値が変化する。抵抗値が固定の抵抗器（図示せず）と、サーミスタからなる温度センサ７３との直列回路に一定電圧が印加されるように回路が構成され、温度センサ７３の両端間に発生する電圧が制御部６０のアナログ入力ポートに入力されている。したがって、制御部６０のアナログ入力ポートには、トランジスタ４３のパッケージの表面温度に応じた電圧信号が入力されることになり、この電圧信号を内蔵するＡ／Ｄコンバータ（図示せず）で定期的にデジタル値に変換して取り込んでいる。なお、温度センサ７３はサーミスタに限定されず、測温抵抗体や熱電対などでもよい。

制御部６０は、温度センサ７３の出力から求めたトランジスタ４３の表面温度と、記憶部６１から読み出した素子上限温度との高低を比較する。制御部６０は、トランジスタ４３の表面温度が素子上限温度以下であれば、給電装置１０の動作が正常と判断して、電圧変換部４０の昇圧動作を継続して行わせる。一方、制御部６０は、トランジスタ４３の表面温度が素子上限温度を超えると、給電装置１０の動作が異常であると判断し、上述と同様にトランジスタ４３をオフさせて、電圧変換部４０の昇圧動作を停止させる。このように、制御部６０は、トランジスタ４３の温度が素子上限温度を超えると、トランジスタ４３をオフさせているので、トランジスタ４３に加わる熱的なダメージを低減することができる。また、給電装置１０の異常時にも、電圧変換部４０の入力電圧Ｖ１がそのまま負荷１０１に入力されるので、移動体１００への電力供給を継続することができる。

制御部６０は、移動体１００から取得したパラメータ（負荷１０１に流れる電流、負荷１０１の動作電圧、温度など）をもとに、移動体１００の動作が正常か否かを判断してもよい。制御部６０は、移動体１００の動作が異常と判断した場合、トランジスタ４３をオフさせて、電圧変換部４０の昇圧動作を停止させる。これにより、電圧変換部４０の保護を図りつつ、移動体１００への給電を継続することができる。

制御部６０は、上記したパラメータ（入力電圧Ｖ１、出力電圧Ｖ２、出力電流Ｉ１、電源部５０及びスイッチング素子の温度、負荷１０１の電流、電圧、温度など）のうちの複数に基づいて、給電装置１０又は移動体１００の動作が正常か異常かを判断してもよい。例えば、制御部６０は、電圧変換部４０の出力電圧Ｖ２が出力上限電圧を超えるか、又は、電源部５０の周囲温度が使用上限温度を超えると、給電装置１０の動作が正常か否かを判断してもよい。

制御部６０は、給電装置１０又は移動体１００の異常を検出すると、発生した異常の内容を示す情報を記憶部６１に記憶させてもよい。なお制御部６０は、発生した異常の内容を示す情報を、異常が発生した時刻の情報とともに、記憶部６１に記憶させてもよい。

制御部６０は、給電装置１０又は移動体１００の異常を検出すると、発生した異常の内容を示す情報を出力部６２から監視装置８０に出力させてもよい。監視装置８０は、給電装置１０から異常の内容を示す情報が入力されると、例えば、給電装置１０から入力された情報を記憶装置（図示せず）に記憶させ、ディスプレイ装置（図示せず）に異常の内容を通知する文字メッセージを表示させる。また、監視装置８０は、給電装置１０から異常の内容を示す情報が入力されると、異常の内容を通知する音声メッセージを作成してスピーカ（図示せず）から出力させてもよく、給電装置１０又は移動体１００で発生した異常の内容を報知することができる。

また、制御部６０は、給電装置１０又は移動体１００の異常を検出すると、発生した異常の内容を示す情報を表示部６３に表示させる。表示部６３は、給電装置１０の外部から目視可能な状態で給電装置１０に設けられているので、表示部６３の表示内容から給電装置１０又は移動体１００で発生した異常の内容を把握することができる。

なお、制御部６０は、過去に発生した異常の内容を示す情報を記憶部６１から読み出し、読み出した情報を出力部６２から監視装置８０に送信させたり、表示部６３に表示させたりしてもよい。

以上説明したように、本実施形態の非接触給電システムは、給電線２００と、給電装置１０とを備える。給電線２００は、電力で動作する負荷１０１を備えた移動体１００の移動経路に沿って配置されて、電源（高周波電源３００）から高周波電流が供給される。給電装置１０は、移動体１００と共に移動して、負荷１０１に電力を供給する。給電装置１０は、ピックアップ部２０と、整流部３０と、電圧変換部４０と、制御部６０とを備える。ピックアップ部２０は、給電線２００の周りに発生する磁束が鎖交することによって電磁誘導により電圧が発生する受電コイル２１を含む。整流部３０は、ピックアップ部２０の出力を整流する。電圧変換部４０は、整流部３０の出力電圧を半導体スイッチング素子（トランジスタ４３）でスイッチングすることによって電圧値を変換して負荷１０１に供給する。制御部６０は電圧変換部４０の動作を制御する。制御部６０は、移動体１００及び給電装置１０の少なくとも何れか一方で異常が発生した場合に、半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止して、整流部３０の出力電圧を負荷１０１に供給するように構成される。

これにより、移動体１００及び給電装置１０の少なくとも何れか一方で異常が発生した場合には、電圧変換部４０のスイッチング動作が停止されるから、電圧変換部４０を構成する回路部品を保護することができる。また、異常の発生によって電圧変換部４０の動作が停止した場合でも、整流部３０の出力電圧が負荷１０１に供給されるから、負荷１０１への電力供給を遮断せずに、負荷１０１を動作させることができる。

本実施形態の非接触給電システムにおいて、制御部６０は、整流部３０と電圧変換部４０とを含む電源部５０の周囲温度が使用上限温度を超えた状態を異常と判断するように構成されてもよい。電源部５０の周囲温度が使用上限温度を超えた状態では、制御部６０が、半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるから、電源部５０を構成する回路部品に加わる熱的なストレスを低減できる。

本実施形態の非接触給電システムにおいて、制御部６０は、半導体スイッチング素子（トランジスタ４３）の温度が素子上限温度を超えた状態を異常と判断するように構成されてもよい。半導体スイッチング素子の温度が素子上限温度を超えた状態では、制御部６０が、半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるから、半導体スイッチング素子に加わる熱的なストレスを低減できる。

本実施形態の非接触給電システムにおいて、制御部６０は、電圧変換部４０の出力電圧Ｖ２が出力上限電圧を超えた状態を異常と判断するように構成されてもよい。出力電圧Ｖ２が出力上限電圧を超えた状態では、制御部６０が、半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるから、負荷１０１に過大な電圧が供給されにくくなる。

本実施形態の非接触給電システムにおいて、制御部６０は、電圧変換部４０の出力電流Ｉ１が出力上限電流を超えた状態を異常と判断するように構成されてもよい。出力電流Ｉ１が出力上限電流を超えた状態では、制御部６０が、半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるから、負荷１０１に過大な電流が供給されにくくなる。

本実施形態の非接触給電システムにおいて、制御部６０は、電圧変換部４０の入力電圧Ｖ１のピーク値が入力下限電圧を下回る状態を異常と判断するように構成されてもよい。電圧変換部４０の入力電圧Ｖ１のピーク値が入力下限電圧を下回る状態、すなわち電圧変換部４０の入力電圧Ｖ１が不足している状態では、制御部６０が、半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止させている。したがって、電圧変換部４０を構成する回路部品が無理な動作をする可能性が低減する。

本実施形態の非接触給電システムにおいて、制御部６０は、電圧変換部４０の入力電圧Ｖ１のピーク値が入力上限電圧を上回る状態を異常と判断するように構成されてもよい。電圧変換部４０の入力電圧Ｖ１のピーク値が入力上限電圧を上回る状態、すなわち電圧変換部４０の入力電圧Ｖ１が過大な状態では、制御部６０が、半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止させている。したがって、電圧変換部４０を構成する回路部品に加わるストレスを低減できる。

本実施形態の非接触給電システムにおいて、給電装置１０は、異常発生時に制御部６０が半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止した場合に、発生した異常の内容を外部に出力する出力部６２を備えてもよい。発生した異常の内容を出力部６２が外部に出力しているので、出力部６２から出力された内容を取得した外部の機器は、給電装置１０又は移動体１００で発生した異常の内容を利用することができる。

本実施形態の非接触給電システムにおいて、給電装置１０は、異常発生時に制御部６０が半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止した場合に、発生した異常の内容を表示する表示部６３を備えてもよい。非接触給電システムの管理者は、表示部６３が、表示部６３の表示内容から、発生した異常の内容を把握することができる。

本実施形態の非接触給電システムにおいて、給電装置１０は、異常発生時に制御部６０が半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止した場合に、発生した異常の内容を記憶する記憶部６１を備えてもよい。非接触給電システムの管理者は、記憶部６１の記憶内容をもとに、過去に発生した異常の内容を把握することができる。

なお上記の実施形態では、電圧変換部４０が昇圧チョッパ回路であるが、電圧変換部４０は降圧チョッパ回路（図示せず）でもよく、制御部６０が、異常発生時に、降圧チョッパ回路の半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止すればよい。降圧チョッパ回路では入力端子と出力端子の間に半導体スイッチング素子が直列に接続されているから、降圧チョッパ回路の入力端子と出力端子の間をバイパスするスイッチ素子（図示せず）が必要になる。制御部６０は、異常が発生していない状態ではスイッチ素子をオフさせて、降圧チョッパ回路に通常の降圧動作を行わせる。一方、制御部６０は、異常発生時には、降圧チョッパ回路の半導体スイッチング素子をオフさせて、降圧動作を停止させることによって、電圧変換部４０を保護する。また、制御部６０は、異常発生時にスイッチ素子をオンさせることで、電圧変換部４０の入力電圧をそのまま移動体１００に供給しており、移動体１００への電力供給を継続することができる。

なお、上記の構成は本発明の一例に過ぎず、本発明は、上記の実施形態に限定されず、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計などに応じて種々の変更が可能である。

１０ 給電装置
２０ ピックアップ部
２１ 受電コイル
３０ 整流部
４０ 電圧変換部
４３ トランジスタ（半導体スイッチング素子）
６０ 制御部
１００ 移動体
１０１ 負荷
２００ 給電線
３００ 高周波電源

Claims (10)

1. 電力で動作する負荷を備えた移動体の移動経路に沿って配置されて、電源から高周波電流が供給される給電線と、
   前記移動体と共に移動して、前記負荷に電力を供給する給電装置と
   を備え、
   前記給電装置は、前記給電線の周りに発生する磁束が鎖交することによって電磁誘導により電圧が発生する受電コイルを含むピックアップ部と、前記ピックアップ部の出力を整流する整流部と、前記整流部の出力電圧を半導体スイッチング素子でスイッチングすることによって電圧値を変換して前記負荷に供給する電圧変換部と、前記電圧変換部の動作を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記移動体及び前記給電装置の少なくとも何れか一方で異常が発生した場合に、前記半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止して、前記整流部の出力電圧を前記負荷に供給するように構成されたことを特徴とする非接触給電システム。
2. 前記制御部は、前記整流部と前記電圧変換部とを含む電源部の周囲温度が使用上限温度を超えた状態を異常と判断するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の非接触給電システム。
3. 前記制御部は、前記半導体スイッチング素子の温度が素子上限温度を超えた状態を異常と判断するように構成されたことを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の非接触給電システム。
4. 前記制御部は、前記電圧変換部の出力電圧が出力上限電圧を超えた状態を異常と判断するように構成されたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の非接触給電システム。
5. 前記制御部は、前記電圧変換部の出力電流が出力上限電流を超えた状態を異常と判断するように構成されたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の非接触給電システム。
6. 前記制御部は、前記電圧変換部の入力電圧のピーク値が入力下限電圧を下回る状態を異常と判断するように構成されたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の非接触給電システム。
7. 前記制御部は、前記電圧変換部の入力電圧のピーク値が入力上限電圧を上回る状態を異常と判断するように構成されたことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の非接触給電システム。
8. 前記給電装置は、異常発生時に前記制御部が前記半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止した場合に、発生した異常の内容を外部に出力する出力部を備えることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の非接触給電システム。
9. 前記給電装置は、異常発生時に前記制御部が前記半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止した場合に、発生した異常の内容を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の非接触給電システム。
10. 前記給電装置は、異常発生時に前記制御部が前記半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止した場合に、発生した異常の内容を記憶する記憶部を備えることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の非接触給電システム。

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