JP2017200398A - 光給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】給電装置の設置コストを抑制し給電装置の稼働率を向上させる。
【解決手段】給電装置２００は電気自動車６００Ａまで自走して給電する。制御装置３００は給電装置２００の動作を制御する。給電装置２００は、電気自動車６００Ａの光電変換部５００Ａに光を照射する光照射部２２０と、光照射部２２０を移動させる移動部２４０と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、給電装置の設置コストを抑制し給電装置の稼働率を向上させることができる光給電システムに関する。

近年、環境保護を目的とした二酸化炭素の排出量の削減のため、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の導入に注目が集まっている。

これらの電気自動車の普及には、搭載される二次電池の性能の向上とともに、給電インフラの整備が重要になる。

電気自動車の給電は、通常はケーブルを用いて行うが、下記特許文献１のように、ケーブルを用いることなく、光を用いて給電する、非接触給電の開発が進められている。

下記特許文献１は、電気自動車のルーフ上に搭載した太陽電池に向けて光を照射し、太陽電池が発電する電力を、電気自動車が備える二次電池に給電する非接触給電技術を開示している。

特開２０１５−２３１３１４号公報

しかし、特許文献１が開示する非接触給電技術を、給電ステーションに適用した場合には、電気自動車に給電する給電装置が、給電ステーションに停車しうる全ての電気自動車に対して必要となるため、給電装置の設置コストが嵩む。

また、給電ステーションでは、給電が必要な電気自動車が、常に満車の状態で停車しているわけではないので、給電装置の稼働率は高くはない。

本発明は、上記のような従来の課題を解決するために成されたものであり、給電装置の設置コストを抑制し給電装置の稼働率を向上させることができる光給電システムの提供を目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る光給電システムは、給電装置と制御装置とを備える。給電装置は移動体まで自走して給電する。制御装置は給電装置の動作を制御する。給電装置は、移動体の光電変換部に光を照射する光照射部と、光照射部を移動させる移動部と、を有する。

以上のように構成された本発明に係る光給電システムによれば、設けられている給電装置の台数よりも多くの台数の移動体に対して給電することができる。このため、給電装置の設置コストの抑制と給電装置の稼働率の向上を図ることができる。

光給電システムを適用する給電ステーションの側面図である。 図１の給電ステーションの上面図である。 光給電システムの給電装置の構成図である。 図１および図２の移動経路を構成するレールとターンテーブルを示す図である。 図４のターンテーブルを構成するターンテーブル回転体の上面図である。 図５Ａのターンテーブル回転体の背面図である。 図４のターンテーブルのターンテーブル支持体の構成図である。 図４のターンテーブルの側面図である。 光給電システムの制御系のブロック図である。 図８の制御装置の動作手順を示すメインフローチャートである。 図９の「給電装置を待機車両に移動」のステップの動作手順を示すサブルーチンフローチャートである。 図９の「待機車両に給電」のステップの動作手順を示すサブルーチンフローチャートである。 図９から図１１のフローチャートの動作手順の説明に供する図である。

以下に、本発明に係る光給電システムの一実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は光給電システムを適用する給電ステーションの側面図であり、図２は図１の給電ステーションの上面図である。

［光給電システムの構成、動作］
図１に示すように、本実施形態に係る光給電システム１００は、給電装置２００と制御装置３００とを備える。給電装置２００は移動体である電気自動車６００Ａまで自走して電気自動車６００Ａに給電する。制御装置３００は給電装置２００の動作を制御する。

図１に示すように、給電装置２００は、光照射部２２０と移動部２４０とを有する。光照射部２２０は、電気自動車６００Ａのルーフ上に搭載された光電変換部５００Ａの受光面に光を照射する。光照射部２２０は、たとえば、ＬＤ（レーザーダイオード）またはＬＥＤ（ライトエミッティングダイオード）およびその駆動回路によって構成される。光照射部２２０から照射されるレーザー光Ｌの波長は、光照射部２２０を構成するＬＤまたはＬＥＤのバンドギャップによって決定される。また、そのレーザー光の強度は、ＬＤまたはＬＥＤに供給される電力によって決定される。光照射部２２０は、光電変換部５００Ａのバンドギャップによって決定される吸収端に近い波長のレーザー光Ｌを照射する。

光電変換部５００Ａ、５００Ｂは、たとえばシリコン基板上にｐｎ接合が施された結晶系シリコン太陽電池である。光照射部２２０から光電変換部５００Ａの吸収端に近い波長のレーザー光Ｌを照射すると、光照射部２２０が照射するレーザー光の波長と光電変換部５００Ａの吸収端の波長とが整合するため、光電変換部５００Ａの発電効率が向上する。

たとえば、光電変換部５００Ａが結晶系シリコン太陽電池であるときには、そのバンドギャップは１．１ｅＶであり、１１００ｎｍ付近が吸収端となる。このため、光照射部２２０は、光電変換部５００Ａの吸収端の波長よりは短いが吸収端の波長に近い波長のレーザー光Ｌを照射する。

移動部２４０は、光照射部２２０を、たとえば電気自動車６００Ａ、６００Ｂ間で移動させる。移動部２４０は、たとえば、給電時に、電気自動車６００Ａを停車させる給電エリア７００Ａ上と電気自動車６００Ｂを停車させる給電エリア７００Ｂ上とに設けた移動経路８００に沿って光照射部２２０を移動させる。

制御装置３００は、移動部２４０の動作を制御して、たとえば図１に示すように、給電を依頼した電気自動車６００Ａの光電変換部５００Ａに光照射部２２０を移動させる。また、制御装置３００は、光照射部２２０の動作を制御して、光照射部２２０から光電変換部５００Ａに向けてレーザー光Ｌを照射させる。給電エリア７００Ａには給電を依頼するための給電スイッチ４００Ａが設けられ、給電エリア７００Ｂには同様の給電スイッチ４００Ｂが設けられている。

電気自動車６００Ａは充放電可能な二次電池６２０Ａを、電気自動車６００Ｂは充放電可能な二次電池６２０Ｂをそれぞれ備えている。光電変換部５００Ａによって発電された電力は二次電池６２０Ａに、光電変換部５００Ｂによって発電された電力は二次電池６２０Ｂにそれぞれ給電される。

図２に示すように、本実施形態に係る光給電システム１００は、たとえば電気自動車４台分の給電エリア７００Ａ、７００Ｂ、７００Ｃ、７００Ｄを有する給電ステーションで用いられる。給電エリア７００Ａ、７００Ｂ、７００Ｃ、７００Ｄ上には移動経路８００が設けられる。移動経路８００は、２台の給電装置２００Ａ、２００Ｂが給電エリア７００Ａ、７００Ｂ、７００Ｃ、７００Ｄ間を移動するためのレール８００Ａ、８００Ｂ、８００Ｃ、８００Ｄ、８００Ｅを有する。また、移動経路８００は、２台の給電装置２００Ａ、２００Ｂの移動方向を変更するために、レール８００Ｂとレール８００Ｄとの交点に設けたターンテーブル９００Ａ、レール８００Ｂとレール８００Ｅとの交点に設けたターンテーブル９００Ｂを有する。

なお、本実施形態では、２か所のレールの交点にターンテーブルを設けている。しかし、レール８００Ａとレール８００Ｄ、レール８００Ａとレール８００Ｅ、レール８００Ｃとレール８００Ｄ、レール８００Ｃとレール８００Ｅの交点のいずれかまたはすべてに対して、追加的にターンテーブルを設けても良い。設けるターンテーブルの数が多ければ、給電装置２００Ａまたは２００Ｂを移動させるルートの選択肢が増え、移動は効率的になる。

図２に示すように、給電装置２００Ａおよび２００Ｂは、レール８００Ａ、８００Ｂ、８００Ｃ、８００Ｄ、８００Ｅおよびターンテーブル９００Ａ、９００Ｂによって形成される移動経路８００上を縦横に移動できる。

たとえば、給電装置２００Ａが給電エリア７００Ｄ上のレール８００Ｅにあるときに、給電エリア７００Ａの給電スイッチ４００Ａが押され、給電の依頼がされたとする。制御装置３００は、この給電の依頼を受けて、まず、ターンテーブル９００Ｂに向けて、給電装置２００Ａをレール８００Ｅに沿って移動させ、給電装置２００Ａをターンテーブル９００Ｂ上に載せる。次に、制御装置３００は、図２に示すように、ターンテーブル９００Ｂを回動させて給電装置２００Ａの向きを変える（図２では給電装置２００Ｂの向きを変えている）。制御装置３００は、移動方向が変更された給電装置２００Ａを、ターンテーブル９００Ａに向けて、レール８００Ｂに沿って移動させ、給電装置２００Ａをターンテーブル９００Ａ上に載せる。次に、制御装置３００は、ターンテーブル９００Ａを回動させて給電装置２００Ａの向きを変える。制御装置３００は、移動方向が変更された給電装置２００Ａを、レール８００Ｄに沿って、電気自動車６００Ａの光電変換部５００Ａに向けて移動させる。そして、制御装置３００は、図２に示すように、光照射部２２０Ａの照射面が光電変換部５００Ａの受光面に一致した時に移動を停止させる。

なお、給電装置２００Ｂも給電装置２００Ａと同様に移動経路８００を縦横に移動することができる。給電装置２００Ａと給電装置２００Ｂとを同時に移動させると、移動時の制御が複雑になるばかりでなく、両給電装置２００Ａ、２００Ｂが接触する可能性がある。このため、本実施形態では一方の給電装置２００Ａまたは２００Ｂが停止しているときにだけ他方の給電装置２００Ｂまたは２００Ａが移動できるようにしている。また、一方の給電装置２００Ａまたは２００Ｂが移動しているときには他方の給電装置２００Ｂまたは２００Ａを停止させるようにしている。

本実施形態に係る光給電システム１００は、２台の給電装置２００Ａ、２００Ｂを自走させることによって、４台の電気自動車６００Ａ、６００Ｂ、６００Ｃ、６００Ｄに給電することができる。このため、給電ステーションに設けられている給電装置２００Ａ、２００Ｂの台数よりも多くの台数の電気自動車６００Ａ、６００Ｂ、６００Ｃ、６００Ｄに給電することができる。また、給電装置２００Ａ、２００Ｂの設置コストの抑制と給電装置２００Ａ、２００Ｂの稼働率の向上を図ることができる。

本実施形態に係る光給電システム１００では、光照射部２２０Ａ、２２０Ｂが給電エリア７００Ａ、７００Ｂ、７００Ｃ、７００Ｄの上側に設けた移動経路８００を移動する。移動経路８００はレール８００Ａ、８００Ｂ、８００Ｃ、８００Ｄ、８００Ｅおよびターンテーブル９００Ａ、９００Ｂで構成されている。このため、給電エリア７００Ａ、７００Ｂ、７００Ｃ、７００Ｄに電気自動車６００Ａ、６００Ｂ、６００Ｃ、６００Ｄが縦横に停車していても、給電を依頼した全ての電気自動車に給電できる。

［給電装置の構成、動作］
図３は、本実施形態に係る光給電システム１００の給電装置２００の構成図である。給電装置２００は、図１および図２に示すように、光照射部２２０と移動部２４０とから構成される。移動部２４０は給電装置２００から光照射部２２０を除いたすべての部分から構成される。すなわち、移動部２４０は基台２５０、車輪２６０、駆動部２７０、駆動モータ２７５、回動部２８０、回動モータ２８５、移動位置検出センサ２９０から構成される。移動位置検出センサ２９０は駆動部２７０に内蔵される。また、光照射部２２０はパネル位置検出センサ２９５を備える。

給電装置２００は基台２５０を有する。基台２５０にはレール８００Ｄ、８００Ｄ上を自走するための車輪２６０、２６０が取り付けられる。また、基台２５０には車輪２６０、２６０を駆動する駆動部２７０が設けられる。さらに、基台２５０にはレール８００Ｄ、８００Ｄの下側を移動するように光照射部２２０が吊り下げられる。移動部２４０は複数のレールを移動する必要があり、移動方向の変更が必要であるため、光照射部２２０は吊り下げ式としている。基台２５０と光照射部２２０との間には光照射部２２０の照射面を水平方向に回動させる回動部２８０が設けられる。回動部２８０は、レール８００Ｄ、８００Ｄの間を移動する。

回動部２８０を設けると、光照射部２２０の照射面を水平方向に回転させることができるので、効率的な給電ができる。たとえば、図２に示す電気自動車６００Ａが、レール８００Ｄの長手方向に対して傾いて停車していたとしても、光照射部２２０Ａの照射面の傾きを電気自動車６００Ａの光電変換部５００Ａの受光面の傾きに合わせることができるからである。

駆動部２７０は、車輪２６０を回転させる駆動機構とその駆動機構を動かす駆動モータ２７５とから構成される。また、回動部２８０は、光照射部２２０の照射面を水平方向に回動させて照射面の水平方向の傾きを調整する駆動機構とその駆動機構を動かす回動モータ２８５とから構成される。

車輪２６０を回転させる駆動機構は、給電装置２００の現在位置を検出する移動位置検出センサ２９０を内蔵している。また、光照射部２２０は光電変換部５００（図１参照）の水平方向の傾きを検出するパネル位置検出センサ２９５を備えている。

駆動モータ２７５と回動モータ２８５は制御装置３００（図１参照）によって動作が制御される。また、移動位置検出センサ２９０とパネル位置検出センサ２９５は検出結果は制御装置３００に出力される。

したがって、制御装置３００は、移動位置検出センサ２９０の検出結果を用いて、給電を依頼した電気自動車６００Ａまで給電装置２００を移動させる。また、パネル位置検出センサ２９５の検出結果を用いて、光照射部２２０Ａの照射面の水平方向の傾きを光電変換部５００Ａの受光面の傾きに合わせる。

［移動経路の構成］
図４は、図１および図２の移動経路を構成するレールとターンテーブルを示す図である。

図４に示すように、レール８００Ｂおよび８００Ｄは、図３に示したように、Ｌ字状に形成された左右のレールから構成される。Ｌ字状に形成しているのは、給電装置２００の車輪２６０、２６０の脱線を防止するためである。左右のレールの中央部分には空間部８１０Ｂおよび８１０Ｄが形成されている。空間部８１０Ｂおよび８１０Ｄは、図３に示したように、光照射部２２０の照射面を回動させる回動部２８０が通過する。

レール８００Ｂと８００Ｄとの交点にはターンテーブル９００Ａが設けられる。ターンテーブル９００Ａには、ターンテーブル９００Ａの回転中心を超えて切り込まれたＵ字状の引き込み部９１５Ａが設けられる。図３の給電装置２００がターンテーブル９００Ａに載ったときに、回動部２８０をターンテーブル９００Ａの回転中心まで引き込むためである。

ターンテーブル９００Ａは左右方向に９０°単位で３６０°回動させることができる。ターンテーブル９００Ａは、ターンテーブル９００Ａを回動させるためのターンテーブルモータと駆動機構とを備え、駆動機構は、ターンテーブル９００Ａの回動位置を検出する回動位置検出センサを内蔵している。

ターンテーブル９００Ａは、給電装置２００Ａまたは２００Ｂ（図２参照）の移動方向を変える。給電装置２００Ａが移動方向を変えるときには、図３に示した給電装置２００の車輪２６０をターンテーブル９００Ａに載せ、その状態で給電装置２００Ａを停止させる。次に、ターンテーブル９００Ａを９０°単位で回動させ、給電装置２００Ａの移動方向を変える。そして、給電装置２００Ａを進めると交差するレールに乗り移ることができる。このようにして、たとえば、図４に示す、レール８００Ｂからレール８００Ｄに、またはレール８００Ｄからレール８００Ｂに給電装置２００Ａを乗り移らせることができる。

［ターンテーブルの構成］
図５Ａは、図４のターンテーブルを構成するターンテーブル回転体の上面図である。図５Ｂは、図５Ａのターンテーブル回転体の背面図である。図６は、図４のターンテーブルのターンテーブル支持体の構成図である。図７は、図４のターンテーブルの側面図である。

ターンテーブル９００は、図５Ａ、図５Ｂに示すターンテーブル回転体９１０と、図６に示すターンテーブル支持体９３０Ａ、９３０Ｂ、９３０Ｃ、９３０Ｄとから構成される。ターンテーブル回転体９１０は、図７に示すようにターンテーブル支持体９３０Ａ、９３０Ｂ、９３０Ｃ、９３０Ｄの上に載せられる。ターンテーブル回転体９１０の歯車溝９２０はターンテーブル支持体９３０Ａ、９３０Ｂ、９３０Ｃ、９３０Ｄの駆動歯車９４０Ａ、９４０Ｂ、９４０Ｃ、９４０Ｄと噛み合う。駆動歯車９４０Ａ、９４０Ｂ、９４０Ｃ、９４０Ｄが回転することによってターンテーブル回転体９１０が回動する。

［ターンテーブル回転体の構成］
図５Ａに示すように、ターンテーブル回転体９１０は円板形状を有し、ターンテーブル回転体９１０の回転中心を超えて切り込まれたＵ字状の引き込み部９１５が設けられる。図３に示した給電装置２００をターンテーブル回転体９１０に載せるには、回動部２８０をターンテーブル回転体９１０の回転中心まで引き込む必要がある。このために、引き込み部９１５を設けてある。

ターンテーブル回転体９１０に形成された引き込み部９１５は、たとえば図４に示したレール８００Ｄの形状と整合させるために、その断面がＬ字状になっている。給電装置２００の車輪２６０、２６０（図３参照）の脱線を防止するためである。

図５Ｂに示すように、ターンテーブル回転体９１０の背面には、ターンテーブル回転体９１０外周形状に沿う歯車溝９２０が設けてある。歯車溝９２０の内周側及外周側には歯車ガイド９２５が設けられている。歯車ガイド９２５を設けるのは、後述の駆動歯車から歯車溝９２０が逸脱しないようにするためである。

［ターンテーブル支持体の構成］
図６に示すように、ターンテーブル支持体９３０Ａ、９３０Ｂ、９３０Ｃ、９３０Ｄは、Ｌ字状に形成され、４つに分割されている。ターンテーブル支持体９３０Ａ、９３０Ｂ、９３０Ｃ、９３０Ｄは、それぞれ、図４に示したレール８００Ｂと８００Ｄとの交差部分であって、ターンテーブル９００が設置される部分の下面に取り付けられる。

ターンテーブル支持体９３０ＡのＬ字状の交差部分には、図５Ｂに示したターンテーブル回転体９１０Ａの歯車溝９２０と噛み合う駆動歯車９４０Ａが設けられる。同様に、ターンテーブル支持体９３０Ｂ、９３０Ｃ、９３０ＤのＬ字状の交差部分には、駆動歯車９４０Ｂ、９４０Ｃ、９４０Ｄが設けられる。駆動歯車９４０Ａ、９４０Ｂ、９４０Ｃ、９４０Ｄは、図示されていないターンテーブルモータ（後述する）によって駆動される。

［ターンテーブルの動作］
ターンテーブル回転体９１０は、図７に示すように、ターンテーブル支持体９３０Ａ、９３０Ｂ、９３０Ｃ、９３０Ｄ上に載せられる。この状態で、駆動歯車９４０Ａ、９４０Ｂ、９４０Ｃ、９４０Ｄは、ターンテーブル回転体９１０の背面に形成されている歯車溝９２０と噛み合う。歯車ガイド９２５は、歯車溝９２０が駆動歯車９４０Ａ、９４０Ｂ、９４０Ｃ、９４０Ｄから逸脱しないようにしている。

ターンテーブル支持体９３０Ａ、９３０Ｂ、９３０Ｃ、９３０Ｄには、ターンテーブルモータの動力を伝達させる図示しない駆動機構が設けられる。駆動機構にはターンテーブルの回動位置を検出する回動位置検出センサ（後述する）が内蔵されている。

駆動歯車９４０Ａ、９４０Ｂ、９４０Ｃ、９４０Ｄはターンテーブルモータによって駆動され、同一方向に同期して回転する。駆動歯車９４０Ａ、９４０Ｂ、９４０Ｃ、９４０Ｄが回転すると、ターンテーブル回転体９１０が回動し、ターンテーブル回転体９１０上に載っている給電装置２００の向きが変えられる。ターンテーブル回転体９１０の回動位置は回動位置検出センサによって検出され、ターンテーブル回転体９１０は、９０°単位で回動する。したがって、ターンテーブル９００は、図４のように４方向から交差するレール８００Ｂ、８００Ｄのそれぞれに対して給電装置２００の方向を変えることができる。

［光給電システムの制御系の構成］
図８は、光給電システムの制御系のブロック図である。制御装置３００は給電装置２００とターンテーブル９００の動作を制御する。

制御装置３００は、入力要素として、給電スイッチ４００、移動位置検出センサ２９０、パネル位置検出センサ２９５、回動位置検出センサ９６０が接続される。

給電スイッチ４００は、図１および図２に示した給電エリア７００Ａ、７００Ｂ、７００Ｃ、７００Ｄのそれぞれに個別に設けられた給電スイッチ４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ、４００Ｄの総称である。給電スイッチ４００は、電気自動車を給電エリア７００Ａ、７００Ｂ、７００Ｃ、７００Ｄに停車させた乗員によって押される。給電スイッチ４００が押されると、制御装置３００に給電依頼信号が出力される。

移動位置検出センサ２９０は、図３に示した駆動部２７０の駆動機構内に設けられる。移動位置検出センサ２９０は給電装置２００の現在位置を検出する。移動位置検出センサ２９０としては、たとえばエンコーダーが用いられる。

パネル位置検出センサ２９５は、光照射部２２０の照射面と光電変換部５００Ａ（図１および図２参照）の受光面との相対的な傾きを検出する。給電エリア７００Ａに停車した電気自動車６００Ａの入庫姿勢が給電エリア７００Ａ上のレール８００Ｄに対して曲がっていると、光照射部２２０の照射面と光電変換部５００Ａの受光面の相対的な傾きがずれる。このため、光照射部２２０の照射面を水平方向に回転させてその傾きを補正する必要がある。光照射部２２０の照射面と光電変換部５００Ａの受光面の姿勢を一致させることによって、給電の効率が向上する。

パネル位置検出センサ２９５は光照射部２２０に取り付けられている。パネル位置検出センサ２９５としては一般的な小型のデジタルカメラが用いられる。しかし、光照射部２２０の照射面と光電変換部５００Ａの受光面との相対的な傾きを検出することができるセンサであれば、現在公知となっている様々なセンサを利用することができる。

回動位置検出センサ９６０は、ターンテーブル９００の回動位置を検出する。ターンテーブル９００の回転位置は、９０°単位で検出できれば良いので、ターンテーブル回転体９１０の背面に設けた検出突起を検出する光電センサや磁気センサを用いる。しかし、回動位置を検出することができるセンサであれば、エンコーダーなど、現在公知となっている様々なセンサを利用することができる。

制御装置３００は、出力要素として、駆動モータ２７５、回動モータ２８５、光照射部２２０、ターンテーブルモータ９５０が接続される。なお、駆動モータ２７５、回動モータ２８５、光照射部２２０は給電装置２００に搭載され、ターンテーブルモータ９５０はターンテーブル９００に搭載される。

駆動モータ２７５は、図３に示した駆動部２７０内に設けられ、車輪２６０を回転させる。

回動モータ２８５は、駆動部２７０に吊り下げられている回動部２８０に設けられ、光照射部２２０の照射面を水平方向に回動させる。

光照射部２２０は、電気自動車６００Ａが搭載する光電変換部５００Ａに対してレーザー光を照射する。

ターンテーブルモータ９５０は、ターンテーブル支持体９３０Ａ、９３０Ｂ、９３０Ｃ、９３０Ｄの駆動歯車９４０Ａ、９４０Ｂ、９４０Ｃ、９４０Ｄを回転させ、ターンテーブル９００を回動させる。

［光給電システムの制御系の動作］
図９から図１１のフローチャートは制御装置３００の具体的な動作を示す。図９は、図８の制御装置３００の動作手順を示すメインフローチャートである。図１０は、図９の「給電装置を待機車両に移動」のステップの動作手順を示すサブルーチンフローチャートである。図１１は、図９の「待機車両に給電」のステップの動作手順を示すサブルーチンフローチャートである。以下、これらのフローチャートに基づいて光給電システム１００の制御系の動作を、図１、図２、図１２を適宜参照しながら詳細に説明する。

まず、制御装置３００は給電依頼確認の処理をする（ステップＳ１００）。図１および図２に示すように、給電エリア７００Ａ、７００Ｂ、７００Ｃ、７００Ｄのそれぞれには、乗員が給電依頼をするための給電スイッチ４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ、４００Ｄが設けてある。いずれかの給電スイッチ４００（給電スイッチ４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ、４００Ｄの総称）が押されると、制御装置３００に給電依頼信号が出力される。制御装置３００は、この給電依頼信号がどの給電スイッチ４００から出力されたのかを常時監視する。

制御装置３００は、給電依頼信号が出力された順番に給電順位を決定する（ステップＳ１１０）。給電依頼信号は給電スイッチ４００が押されることによって出力される。したがって、制御装置３００は給電順位を給電スイッチ４００が操作された順番にしたがって生成することになる。たとえば、図２に示した給電エリア７００Ａの給電スイッチ４００Ａが押され、次に、給電エリア７００Ｃの給電スイッチ４００Ｃが押されたとすると、制御装置３００は、電気自動車６００Ａの給電の次に電気自動車６００Ｃの給電を指示する。

制御装置３００は、給電スイッチ４００が操作された順番に給電順位を生成するので、給電依頼順に給電が行われ、給電順位の公平性を保つことができる。なお、本実施形態では、給電順位を給電スイッチ４００の操作順で決定している。しかし、図２に示す、電気自動車６００Ａ、６００Ｂ、６００Ｃ、６００Ｄそれぞれの停車予定時間を考慮して、停車予定時間の短い電気自動車６００（電気自動車６００Ａ、６００Ｂ、６００Ｃ、６００Ｄの総称）を優先的に給電するようにしたり、給電を依頼した電気自動車６００の放電状態を考慮して、バッテリ残量の少ない電気自動車を優先的に給電するようにしたりしても良い。

次に、制御装置３００は、移動中の給電装置２００（給電装置２００Ａ，２００Ｂの総称）があるか否かを判断する（ステップＳ１２０）。たとえば、図２に示した給電ステーションにおいては、給電装置２００Ａおよび２００Ｂのいずれかが移動中であるか否かが判断される。

移動中の給電装置２００があるときには（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、ステップＳ１００の処理に戻り、ステップＳ１００およびステップＳ１１０の処理を繰り返す。つまり、制御装置３００は、移動中の給電装置２００があるときには、他の給電装置２００を移動させないようにする。たとえば、制御装置３００は、図２に示した、複数の給電装置２００Ａ、２００Ｂの内の１の給電装置２００Ａを、他の給電装置２００Ｂが移動していないときに移動させる。このように、他の給電装置２００Ｂが移動していないときに給電装置２００Ａを移動させると、光照射部２２０（光照射部２２０Ａ、２２０Ｂの総称）同士の接触を防止することができる。

移動中の給電装置２００がないときには（ステップＳ１２０：ＮＯ）、ステップＳ１３０の処理に進み、制御装置３００は、給電装置２００Ａが待機中であるか否かを判断する（ステップＳ１３０）。給電装置２００Ａが待機中であるという意味は、給電装置２００Ａの移動部２４０Ａが光照射部２２０Ａを移動させてなく、また、光照射部２２０Ａからもレーザー光を照射していない状態をいう。つまり給電装置２００Ａが給電のための動作をしていない状態をいう。

給電装置２００Ａが待機中でないときには（ステップＳ１３０：ＮＯ）、制御装置３００は、次に、給電装置２００Ｂが待機中であるか否かを判断する（ステップＳ１４０）。給電装置２００Ｂが待機中でないときには（ステップＳ１４０：ＮＯ）、ステップＳ１００の処理に戻り、ステップＳ１００およびステップＳ１１０の処理を繰り返す。つまり、制御装置３００は、待機中の給電装置２００がないときには、他の給電装置２００の給電のための動作が終了するまで待つ。

給電装置２００Ａが待機中であれば（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、制御装置３００はステップＳ１１０の処理で決定された給電順位にしたがって、給電装置２００Ａを、給電を依頼した電気自動車（以下、待機車両という）に移動させる（ステップＳ１５０）。給電装置２００Ａは給電順位にしたがって移動されるので、公平かつ効率的に給電をすることができ、給電に要する時間を短縮させることができる。なお、ステップＳ１５０の詳細な動作は、図１０のサブルーチンフローチャートに基づいて後述する。

制御装置３００は、給電装置２００Ａを待機車両（電気自動車６００Ａ）まで移動させると、給電装置２００Ａの光照射部２２０Ａを作動させ、待機車両の光電変換部５００Ａにレーザー光を照射して、待機車両に給電する（ステップＳ１６０）。光電変換部５００Ａはこのレーザー光によって発電し、発電した電力を待機車両の二次電池６２０Ａに給電する。

待機車両の給電が完了すると、ステップＳ１１０で決定された給電順位から給電が終了した給電順位を削除して、給電順位を更新する（ステップＳ１７０）。

給電装置２００Ａが待機中ではないが（ステップＳ１３０：ＮＯ）、給電装置２００Ｂが待機中であれば（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）、制御装置３００はステップＳ１１０の処理で決定された給電順位にしたがって、給電装置２００Ｂを待機車両に移動させる（ステップＳ１９０）。給電装置２００Ｂは給電順位にしたがって移動されるので、公平かつ効率的に給電をすることができ、給電に要する時間を短縮させることができる。

制御装置３００は、給電装置２００Ｂを待機車両まで移動させると、給電装置２００Ｂの光照射部２２０Ｂを作動させて、待機車両の光電変換部５００Ｂにレーザー光を照射する（ステップＳ２００）。光電変換部５００Ｂはこのレーザー光によって発電し、発電した電力を待機車両の二次電池６２０Ｂに給電する。

待機車両の給電が完了すると、ステップＳ１１０で決定された給電順位から給電が終了した給電順位を削除して、給電順位を更新する（ステップＳ２１０）。

ステップＳ１７０またはステップＳ２１０の処理で給電順位が更新されると、制御装置３００は、ステップＳ１１０で決定された給電順位を見て、全ての給電依頼が終了したか否かを判断する（ステップＳ１８０）。全ての給電依頼が終了していれば（ステップＳ１８０：ＹＥＳ）、給電の処理を終了する。一方、全ての給電依頼が終了していなければ（ステップＳ１８０：ＮＯ）、ステップＳ１００の処理に戻り、ステップＳ１００からステップＳ１８０までの処理を繰り返す。

制御装置３００は、電気自動車６００の給電が終了した後に、他の電気自動車６００が給電待ちであるときには、給電順位が最も高い電気自動車６００に給電装置２００の移動部２４０を移動させる。このように、移動部２４０は給電順位の最も高い電気自動車６００に移動するので、効率的な給電をすることができ、給電に要する時間を短縮することができる。

次に、図１０のサブルーチンフローチャートを参照して、図９のステップＳ１５０の「給電装置を待機車両に移動」の処理を詳細に説明する。

制御装置３００は、給電装置２００の現在位置を認識する（ステップＳ１４１）。制御装置３００は、移動位置検出センサ２９０の検出値を入力し、入力した検出値に基づいて給電装置２００Ａまたは２００Ｂの現在位置を認識する。

制御装置３００は、給電スイッチ４００が操作された給電エリア７００（給電エリア７００Ａ、７００Ｂ、７００Ｃ、７００Ｄの総称）を給電順位から認識し、待機車両の停車位置を認識する（ステップＳ１４２）。

制御装置３００は、ステップＳ１４１で認識された給電装置２００の現在位置とステップＳ１４２で認識された待機車両の停車位置とに基づいて、給電装置２００の移動経路を作成する（ステップＳ１４３）。

制御装置３００は、駆動モータ２７５を回転させ、作成した移動経路に沿って給電装置２００を移動させる（ステップＳ１４４）。制御装置３００は、給電装置２００の時々刻々と変換する現在位置を認識する。

制御装置３００は、作成した移動経路に沿って給電装置２００を移動させるには、ターンテーブル９００Ａまたは９００Ｂの回転が必要か否かを判断する（ステップＳ１４５）。制御装置３００は、回動位置検出センサ９６０の検出値を入力し、入力した検出値に基づいて、ターンテーブル９００Ａまたは９００Ｂの引き込み部９１５がどのレールの方に向いているのかを認識する。

現在移動中の給電装置２００が待機車両に到達するにはターンテーブル９００Ａまたは９００Ｂの回転が必要であれば（ステップＳ１４５：ＹＥＳ）、制御装置３００は、ターンテーブルモータ９５０を回転させ、ターンテーブル９００Ａまたは９００Ｂを回転させる（ステップＳ１４６）。

一方、ターンテーブル９００Ａまたは９００Ｂの回転が必要でなければ（ステップＳ１４５：ＮＯ）、ステップＳ１４７の処理に進む。

制御装置３００は、給電装置２００が待機車両の停車位置に到達したか否かを判断する（ステップＳ１４７）。給電装置２００が待機車両に到達していなければ（ステップＳ１４７：ＮＯ）、ステップＳ１４４の処理に戻り、ステップＳ１４４からステップＳ１４７の処理を繰り返す。

給電装置２００が待機車両に到達したら（ステップＳ１４７：ＹＥＳ）、制御装置３００は給電装置２００を停止させる（ステップＳ１４８）。

次に、図１１のサブルーチンフローチャートを参照して、図９のステップＳ１６０の「待機車両に給電」の処理を詳細に説明する。

制御装置３００は、パネル位置検出センサ２９５の検出値を入力し、光照射部２２０の照射面と待機車両の光電変換部５００Ａの受光面との相対位置を検出する（ステップＳ１５１）。図１２に示すように、給電エリア７００Ａに停車した電気自動車６００Ａの入庫姿勢が給電エリア７００Ａに対して曲がっていると、光照射部２２０Ａの照射面と光電変換部５００Ａの受光面の相対的な傾きがずれる。ステップＳ１５１ではこの傾きのずれを認識する。

制御装置３００は、ステップＳ１５１で認識した光照射部２２０Ａの照射面と光電変換部５００Ａの受光面の傾きのずれに基づいて、回動モータ２８５を回転させ、光照射部２２０Ａの水平方向の位置を調整する（ステップＳ１５２）。図１２に示すように、光照射部２２０Ａの照射面と光電変換部５００Ａの受光面の傾きを一致させると、光照射部２２０Ａから照射されたレーザー光の全てが光電変換部５００Ａに当たるので、給電の効率が向上する。

制御装置３００は、光照射部２２０Ａを作動させ、光電変換部５００Ａに向けてレーザー光を照射する（ステップＳ１５３）。

制御装置３００は、設定された充電時間を経過したか否かを判断する（ステップＳ１５４）。充電時間を経過していれば（ステップＳ１５４：ＹＥＳ）、制御装置３００は光照射部２２０Ａの動作を停止させてレーザー光の照射を停止する（ステップＳ１５５）。一方、充電時間を経過していなければ（ステップＳ１５４：ＮＯ）、ステップＳ１５３の処理に戻り、制御装置３００は、充電時間が経過するまで、光照射部２２０Ａからレーザー光を照射させ続ける。

以上のように、本実施形態に係る光給電システム１００は、給電装置２００を給電エリア上で自走できるようにしたので、給電装置２００の設置コストを抑えつつ、給電装置２００の給電効率を向上させることができる。

本実施形態では、図２に示したように、４か所の給電エリアに対して２台の給電装置２００を設けている。しかし、これに限らず、光給電システム１００の稼働率を考慮して、給電装置２００を１台にしたり３台にしたりできる。

１００ 光給電システム、
２００、２００Ａ、２００Ｂ 給電装置、
２２０、２２０Ａ、２２０Ｂ 光照射部、
２４０、２４０Ａ、２４０Ｂ 移動部、
２５０ 基台、
２６０ 車輪、
２７０ 駆動部、
２７５ 駆動モータ、
２８０ 回動部、
２８５ 回動モータ、
２９０ 移動位置検出センサ、
２９５ パネル位置検出センサ、
３００ 制御装置、
４００、４００Ａ、４００Ｂ 給電スイッチ、
５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃ、５００Ｄ 光電変換部、
６００Ａ、６００Ｂ、６００Ｃ、６００Ｄ 電気自動車、
６２０Ａ、６２０Ｂ 二次電池、
７００Ａ、７００Ｂ、７００Ｃ、７００Ｄ 給電エリア、
８００ 移動経路、
８００Ａ、８００Ｂ、８００Ｃ、８００Ｄ、８００Ｅ レール、
８１０Ｂ、８１０Ｄ 空間部、
９００、９００Ａ、９００Ｂ ターンテーブル、
９１０ ターンテーブル回転体、
９１５、９１５Ａ 引き込み部、
９２０ 歯車溝、
９２５ 歯車ガイド、
９３０Ａ、９３０Ｂ、９３０Ｃ、９３０Ｄ ターンテーブル支持体、
９４０Ａ、９４０Ｂ、９４０Ｃ、９４０Ｄ 駆動歯車、
９５０ ターンテーブルモータ、
９６０ 回動位置検出センサ。

Claims (9)

1. 移動体まで自走して給電する給電装置と、
   前記給電装置の動作を制御する制御装置と、を備え、
   前記給電装置は、
   前記移動体の光電変換部に光を照射する光照射部と、
   前記光照射部を移動させる移動部と、
   を有することを特徴とする光給電システム。
2. 前記制御装置は、
   前記移動部の動作を制御して、給電を依頼した前記移動体の光電変換部に前記光照射部を移動させ、
   前記光照射部の動作を制御して、前記光照射部から前記光電変換部に光を照射させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光給電システム。
3. 前記移動部は、
   前記光照射部を、前記移動体を停車させる給電エリア上に設けた移動経路に沿って移動させることを特徴とする請求項２に記載の光給電システム。
4. 前記移動経路は、
   前記移動部が給電エリア間を移動するレールと、前記移動部の移動方向を変更する前記レールの交点に設けたターンテーブルと、
   を有することを特徴とする請求項３に記載の光給電システム。
5. 前記移動部は、
   前記光照射部の照射面を水平方向に回動させる回動部を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光給電システム。
6. 前記制御装置は、
   給電順位にしたがって前記移動部を移動させることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光給電システム。
7. 前記制御装置は、
   複数の移動部の内の１の移動部を他の移動部が移動していないときに移動させることを特徴とする請求項６に記載の光給電システム。
8. 前記制御装置は、
   前記移動体の給電が終了した後に、他の移動体が給電待ちである時には、給電順位が最も高い移動体に前記移動部を移動させることを特徴とする請求項６に記載の光給電システム。
9. 前記給電エリアには前記移動体の給電を依頼するための給電スイッチが設けられ、
   前記制御装置は、
   前記給電順位を、前記給電スイッチが操作された順番にしたがって生成することを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の光給電システム。