JP2023183649A

JP2023183649A - 受電装置

Info

Publication number: JP2023183649A
Application number: JP2022097273A
Authority: JP
Inventors: 淳田中; Atsushi Tanaka
Original assignee: Daifuku Co Ltd
Current assignee: Daifuku Co Ltd
Priority date: 2022-06-16
Filing date: 2022-06-16
Publication date: 2023-12-28
Also published as: US20230412002A1; KR20230173026A; CN117254602A

Abstract

【課題】一時的に複数の移動体において電気的負荷が高くなった場合であっても、給電線を介して適切に複数の移動体に電力を供給できる受電装置を提供する。
【解決手段】ピックアップコイル４０と、整流回路４３と、チョッパ回路６と、チョッパ回路６のスイッチング素子６１のオンデューティを制御する制御部７と、出力電圧Ｖｏｕｔを検出する電圧検出部９と、出力電流Ｉｏｕｔを検出する電流検出部８とを備え、制御部７は、出力電圧Ｖｏｕｔと出力電流Ｉｏｕｔとに基づいて、電気的負荷ＬＤに供給される供給電力が、設定電力以下となるようにスイッチング素子６１のオンデューティを制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、移動体に搭載され、その移動体の移動経路に沿って配置された給電線から非接触で電力の供給を受ける受電装置に関する。

特許第５４４７４１３号公報には、移動体に搭載された受電装置に非接触で給電する非接触給電設備が開示されている（背景技術において括弧内の符号は参照する文献のもの。）。この受電装置は、移動体（１７）（搬送台車）に搭載されて、当該移動体（１７）の移動経路に沿って配置された給電線（１４）から非接触で電力の供給を受ける。この非接触給電設備では、電源装置（１２）より給電線（１４）へ高周波電流を給電し、給電線（１４）を介して複数の移動体（１７）に非接触で電力を供給している。移動体（１７）には、ピックアップコイル（５１）及び受電ユニット（２７）を備えた受電装置が備えられており、この受電装置から当該移動体（１７）に搭載された負荷（走行用電動モータなど）に電力が供給される。

受電ユニット（２７）は、スイッチング素子（５７）を備えたチョッパ回路と、受電ユニット（２７）から負荷に出力される出力電圧（Ｖ２）を一定に維持するようにチョッパ回路を制御する制御部としてのコントローラ（６１）とを備えている。コントローラ（６１）は、出力電圧（Ｖ２）が予め設定された設定電圧よりも低い場合には出力電圧（Ｖ２）が高くなるように、出力電圧（Ｖ２）が設定電圧よりも高い場合には出力電圧（Ｖ２）が低くなるように、スイッチング素子（５７）を制御する。

このような非接触給電設備は、複数の移動体（１７）が稼働する例えば物品搬送設備などに備えられている。非接触給電設備の起動時には、それぞれの移動体（１７）に搭載された受電ユニット（２７）の出力電圧（Ｖ２）がゼロであるから、全ての移動体（１７）のコントローラ（６１）が出力電圧（Ｖ２）を上げるようにスイッチング素子（５７）を制御することになる。コントローラ（６１）は、この際に、給電線（１４）への電力の供給源である電源装置（１２）の負荷が高くなりすぎないように、定常動作時に比べて出力電圧（Ｖ２）の上昇率が低くなるようにスイッチング素子（５７）を制御している。

特許５４４７４１３号公報

ところで、負荷が電動モータである場合、一時的に電気的負荷が高くなり、受電装置の出力電圧（Ｖ２）が基準となる電圧よりも低下することがある。受電装置が定常動作状態の場合、コントローラ（６１）は、通常の上昇率で出力電圧（Ｖ２）を上昇させる。ここで、同時期に複数の移動体（１７）において一時的に電気的負荷が高くなった場合には、起動時と同様に、電源装置（１２）の負荷が高くなりすぎる可能性がある。例えば、そのような一時的な負荷の増大を考慮して、同時に稼働させる移動体（１７）の台数を制限することも考えられる。しかし、そのような制限を加えると、移動体（１７）が稼働する設備（例えば物品搬送設備）の稼働率が低下するおそれがある。

上記背景に鑑みて、一時的に複数の移動体において電気的負荷が高くなった場合であっても、給電線を介して適切に複数の移動体に電力を供給できるようにすることが望まれる。

１つの態様として、上記に鑑みた受電装置は、移動体に搭載され、前記移動体の移動経路に沿って配置された給電線から非接触で電力の供給を受ける受電装置であって、前記給電線に流れる交流電流により誘導起電力を生じさせるピックアップコイルと、前記ピックアップコイルに接続された整流回路と、前記整流回路により整流された電圧を調整して前記移動体の電気的負荷に供給するチョッパ回路と、前記チョッパ回路が備えるスイッチング素子のオンデューティを制御する制御部と、前記チョッパ回路の出力電圧を検出する電圧検出部と、前記チョッパ回路の出力電流を検出する電流検出部と、を備え、前記制御部は、前記電圧検出部により検出された前記出力電圧と前記電流検出部により検出された前記出力電流とに基づいて、前記電気的負荷に供給される供給電力が、予め規定された設定電力以下となるように前記スイッチング素子のオンデューティを制御する。

本構成によれば、移動体の電気的負荷に供給される供給電力が設定電力以下となるようにチョッパ回路のスイッチング素子のオンデューティが制御されるため、設定どおりの台数の移動体を運用した場合であって、全ての移動体に電力を供給したとしても、給電線への電力の供給源が過負荷となるような状態を回避することができる。即ち、本構成によれば、一時的に複数の移動体において電気的負荷が高くなった場合であっても、給電線を介して適切に複数の移動体に電力を供給することができる。

受電装置のさらなる特徴と利点は、図面を参照して説明する例示的且つ非限定的な実施形態についての以下の記載から明確となる。

非接触給電設備を備えた物品搬送設備の平面図物品搬送車の正面図非接触給電設備のシステム構成を示す模式的なブロック図受電装置の構成例を示す回路ブロック図チョッパ回路を制御するスイッチングパルスの模式的波形図

以下、移動体に搭載され、その移動体の移動経路に沿って配置された給電線から非接触で電力の供給を受ける受電装置の実施形態を、物品搬送設備における非接触給電設備において利用される形態を例として図面に基づいて説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態に係る物品搬送設備２００は、物品搬送車３０（移動体）の走行経路である移動経路１０に沿って配置された走行レール２０と、走行レール２０に案内されて移動経路１０に沿って走行する物品搬送車３０とを備えている。本実施形態では、物品搬送車３０による搬送対象の物品は、例えば、半導体基板を収容するＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）や、ディスプレイの材料となるガラス基板等である。物品搬送設備２００には、半導体基板を収容する収容庫（不図示）や、半導体基板に回路等を形成するための種々の処理を施す物品処理部Ｐも備えられている。例えば、移動経路１０は、１つの環状の主経路１０ａと複数の物品処理部Ｐを経由する環状の副経路１０ｂと、これら主経路１０ａと副経路１０ｂとを接続する接続経路１０ｃとを備えている。本実施形態では、物品搬送車３０は、矢印で示す方向に一方通行で移動経路１０を走行する。

図２に示すように、本実施形態では、物品搬送車３０は、移動経路１０に沿って天井から吊り下げ支持されて配置された一対の走行レール２０に案内されて移動経路１０に沿って走行する走行部１２と、走行レール２０の下方に位置して走行部１２に吊り下げ支持された本体部１３と、移動経路１０に沿って配設された給電線３から非接触で駆動用電力を受電する受電装置４とを備えている。図示及び詳細な説明は省略するが、本体部１３には、本体部１３に昇降自在に備えられて物品を吊り下げ状態で支持する物品支持部が備えられている。

走行部１２には、図２に示すように、電動式の駆動モータ１４にて回転駆動される一対の走行輪１５が備えられている。走行輪１５は、走行レール２０のそれぞれの上面にて形成される走行面を転動する。また、走行部１２には、上下方向Ｚに沿う軸心周り（上下軸心周り）で自由回転する一対の案内輪１６が、一対の走行レール２０における内側面に当接する状態で備えられている。また、走行部１２は、走行用の駆動モータ１４やその駆動回路等を備えて構成されており、物品搬送車３０を走行レール２０に沿って走行させる。本体部１３には、物品支持部を昇降させるアクチュエータ、物品を把持する把持部を駆動するアクチュエータ等、及び、それらの駆動回路等が備えられている。これらの駆動モータ１４や、アクチュエータ、駆動回路等は、物品搬送車３０（移動体）における電気的負荷ＬＤ（図４参照）に相当する。

これらの駆動モータ１４や、種々のアクチュエータ、これらを駆動する駆動回路等への電力は、給電線３から非接触で受電装置４に供給される。上述したように、受電装置４を介して物品搬送車３０に駆動用電力を供給する給電線３は、移動経路１０に沿って配設されている。本実施形態では、給電線３は、受電装置４に対して、移動経路１０に沿った方向である経路方向Ｌに直交する経路幅方向Ｈ（ここでは、経路方向Ｌ及び上下方向Ｚの双方に直交する方向）の両側に配置されている。

本実施形態の非接触給電設備１００は、ＨＩＤ（High Efficiency Inductive Power Distribution Technology）と称されるワイヤレス給電技術を用いて、物品搬送車３０の電気的負荷ＬＤに駆動用電力を供給する。図３に示すように、非接触給電設備１００は、給電線３と、給電線３に接続され、給電線３に交流電流を供給する電源装置２とを備えている。本実施形態の物品搬送設備２００は、図１に例示したように比較的大きな規模の設備である。従って、送電の効率が低下することや、故障時に設備の全体が停止することなどを抑制するために、給電線３と電源装置２とを含む給電システム１が１系統だけではなく、複数系統設けられている。１系統の給電システム１は、複数の物品搬送車３０に電力を供給する。

物品搬送車３０は、複数の給電システム１を乗り換えながら、連続して電力の供給を受けて、物品搬送設備２００内を自在に走行する。物品搬送設備２００には、不図示の設備コントローラが備えられており、それぞれの物品搬送車３０に対して搬送指令を出して物品を搬送させている。物品搬送車３０は、搬送指令に基づいて、自律走行し、例えば物品処理部Ｐと物品搬送車３０との間で物品の受け渡しを行うと共に、上述した収容庫（不図示）と物品処理部Ｐとの間で物品を搬送する。この設備コントローラは、それぞれの給電システム１から電力を供給される物品搬送車３０が予め規定された受電台数Ｎ以内となるように、搬送元及び搬送先に応じて物品搬送車３０を選択し、選択された物品搬送車３０に搬送指令を出している。

給電装置５は、誘導線である給電線３に高周波電流を流し、給電線３の周囲に磁界を発生させる。給電線３は、電気的に十分長い閉回路を形成しており、給電線３のインピーダンスを構成する抵抗、インダクタンス、キャパシタンスが回路上に分布した分布定数回路となっている。また、給電システム１のインピーダンスは、給電線３と、物品搬送車３０の受電装置４が備えるピックアップコイル４０と結合することによる相互インダクタンスの影響も受ける。このため、非接触給電設備１００は、例えばそれぞれの給電システム１のインピーダンスを適切に調整し、異なる給電システム１であっても給電線３に供給する交流電流の位相がほぼ一致するように調整している。複数の給電システム１の交流電流の位相が一致するように調整されていることにより、物品搬送車３０は、複数の給電システム１から連続して電力の供給を受けながら、物品搬送設備２００内を自律走行することができる。

それぞれの給電システム１は、そのような調整回路を備えた給電装置５を備えており、電源装置２は給電装置５に含まれる。即ち、非接触給電設備１００は、複数の給電システム１を備え、それぞれの給電システム１は、電源装置２を含む給電装置５と、給電線３とを備えている。

受電装置４は、給電線３に対向するように物品搬送車３０に配置されたピックアップコイル４０（図２参照）と、物品搬送車３０の内部において配線基板上に形成された受電ユニット４ｕ（図４参照）とを備えている。上述したように、給電装置５は、誘導線である給電線３に高周波電流を流し、給電線３の周囲に磁界を発生させる。ピックアップコイル４０は、給電線３に流れる交流電流により誘導起電力を生じさせる。図４に示すように、このピックアップコイル４０に対して受電ユニット４ｕが電気的に接続されており、受電ユニット４ｕに消費電力が変動する電気的負荷ＬＤが電気的に接続されている。この電気的負荷ＬＤは、例えば上述したような走行用の駆動モータ１４、物品支持部を昇降させるアクチュエータ、物品を把持する把持部を駆動するアクチュエータ等、及び、それらの駆動回路等である。

受電ユニット４ｕには、ピックアップコイル４０と共に構成される共振回路４２の一部と、整流回路４３と、チョッパ回路６と、制御部７と、電流検出部８と、電圧検出部９とが形成されている。共振回路４２は、ピックアップコイル４０と共振コンデンサ４１との並列回路として形成されており、共振コンデンサ４１が受電ユニット４ｕに実装されている。整流回路４３は、この共振回路４２（共振コンデンサ４１）に対して並列に接続されている。整流回路４３は、ピックアップコイル４０に接続されて（共振回路４２に接続されて）、ピックアップコイル４０に誘導された交流電流及び交流電圧を、直流電流及び直流電圧に整流する。本実施形態では、整流回路４３は全波整流回路である形態を例示している。当業者であれば容易に理解可能であるため、図示及び詳細な説明は省略するが、整流回路４３は、半波整流回路であってもよい。

チョッパ回路６は、整流回路４３により第１電圧Ｖ１の直流に整流された電圧を第２電圧Ｖ２に調整するレギュレータ回路である。本実施形態では、チョッパ回路６は、コイル６０と、スイッチング素子６１と、スイッチング素子６１に対して逆並列接続されたフリーホイールダイオード６２と、出力ダイオード６３とを備えて構成されている。整流回路４３及びチョッパ回路６からの出力電圧には脈動成分が含まれているが、そのような脈動は、出力コンデンサ６４により平滑化される。チョッパ回路６の出力電圧である第２電圧Ｖ２は、受電装置４の出力電圧Ｖｏｕｔとなり、物品搬送車３０の電気的負荷ＬＤに供給される。尚、出力コンデンサ６４はチョッパ回路６の一部と考えても良いし、チョッパ回路６に並列接続されていると考えてもよい。

電圧検出部９はチョッパ回路６の出力電圧Ｖｏｕｔ（第２電圧Ｖ２）を検出する。また、電流検出部８は、チョッパ回路６の出力電流Ｉｏｕｔ（受電装置４の出力電流Ｉｏｕｔとも言える）を検出する。尚、電流検出部８は出力電流Ｉｏｕｔを直接検出する形態に限らず、別の箇所の電流値を測定し、当該測定値に基づいて例えば演算によって出力電流Ｉｏｕｔを検出してもよい。本実施形態では、後述するように、チョッパ回路６を構成するコイル６０を流れる電流（コイル電流Ｉ１）を測定することによって、出力電流Ｉｏｕｔが推定される。また、図４には、電流検出部８として、例えばホールＩＣを利用した非接触方式で電流を検出する形態を例示しているが、コアを用いて非接触で電流を検出する形態や、シャント抵抗を利用した接触方式の形態であってもよい。

制御部７は、チョッパ回路６が備えるスイッチング素子６１のオンデューティを制御して、スイッチング素子６１をスイッチング制御する。詳細は後述するが、本実施形態では、制御部７は、電圧検出部９により検出された出力電圧Ｖｏｕｔと電流検出部８により検出された出力電流Ｉｏｕｔとに基づいて、電気的負荷ＬＤに供給される供給電力が、予め規定された設定電力Ｗｔ（下記式（１）等参照）以下となるようにスイッチング素子６１のオンデューティＤｏｎ（下記式（５）等参照）を制御する。

尚、オンデューティＤｏｎとは、図５に示すように、スイッチング素子６１をスイッチング制御するスイッチング制御信号の１周期Ｄの内、スイッチング素子６１がオン状態となるように制御する期間を示す。本実施形態では、図４に示すように、スイッチング素子６１がＩＧＢＴである形態を例示しており、スイッチング制御信号がハイ状態においてスイッチング素子６１がオン状態に制御され、スイッチング制御信号がロー状態においてスイッチング素子６１がオフ状態に制御される。従って、スイッチング制御信号がハイ状態の期間（第１期間Ｄ１）を１周期Ｄ（＝Ｄ１＋Ｄ２）で除した値「Ｄ１／Ｄ」がオンデューティＤｏｎに相当し、ロー状態の期間（第２期間Ｄ２）を１周期Ｄで除した値「Ｄ２／Ｄ」がオフデューティＤｏｆｆに相当する。

上述したように、整流回路４３から出力される直流の電圧は、第１電圧Ｖ１である。図４に示すように、仮想的に、この直流電圧の正極側には、第１ノードｎ１、第２ノードｎ２、第３ノードｎ３が設定でき、負極側には第４ノードｎ４が設定できる。第１ノードｎ１及び第４ノードｎ４は、それぞれ、整流回路４３の出力側における正極側及び負極側に相当する。第２ノードｎ２は、チョッパ回路６の内部に設定され、第３ノードｎ３は、電気的負荷ＬＤに接続される一対の受電出力端子対Ｔの内の一方である第１出力端子Ｔ１と同電位のノードとして設定されている。尚、受電出力端子対Ｔの内の他方である第２出力端子Ｔ２は、第４ノードｎ４に接続されている。つまり、第４ノードｎ４と第２出力端子Ｔ２とは同電位である。

第１ノードｎ１（整流回路４３）と第２ノードｎ２との間には、チョッパ回路６を構成するコイル６０が直列に接続されている。つまり、コイル６０の一端は、整流回路４３に接続されている。また、第２ノードｎ２と第３ノードｎ３との間には、第２ノードｎ２から第３ノードｎ３への方向を順方向として出力ダイオード６３が直列に接続されている。つまり、出力ダイオード６３は、コイル６０と第１出力端子Ｔ１との間に順方向接続されている。フリーホイールダイオード６２を備えたスイッチング素子６１は、第２ノードｎ２と第４ノードｎ４との間に接続されている。つまり、スイッチング素子６１は、出力ダイオード６３のアノード端子側と、第２出力端子Ｔ２との間に配置されている。

スイッチング素子６１がオフ状態のときには、整流回路４３からチョッパ回路６を介して（コイル６０及び出力ダイオード６３を介して）出力コンデンサ６４に電荷がチャージされ、出力電圧Ｖｏｕｔが上昇する。スイッチング素子６１がオン状態のときには、出力コンデンサ６４に電荷がチャージされないため、電気的負荷ＬＤにより電荷が消費された場合には、出力電圧Ｖｏｕｔが低下する。制御部７は、出力電圧Ｖｏｕｔが予め規定された目標電圧よりも低下した場合には、オンデューティを下げて出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させ、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧以上に上昇した場合には、オンデューティＤｏｎを上げて出力電圧Ｖｏｕｔを下降させ、出力電圧Ｖｏｕｔが予め規定された目標電圧となるようにチョッパ回路６を制御する。

上述したように、本実施形態の非接触給電設備１００は、複数の物品搬送車３０が稼働する物品搬送設備２００に備えられている。非接触給電設備１００の起動時には、それぞれの物品搬送車３０に搭載された受電装置４の出力電圧Ｖｏｕｔがゼロであるから、全ての物品搬送車３０の受電装置４の制御部７が出力電圧Ｖｏｕｔを上げるようにスイッチング素子６１を制御する。例えば、制御部７は、０［％］に近いオンデューティＤｏｎでスイッチング素子６１を制御する。全ての物品搬送車３０の受電装置４において、チョッパ回路６がこのように低いオンデューティＤｏｎで制御された場合、給電線３への電力の供給源である電源装置２の負荷が過剰となるおそれがある。本実施形態では、上述したように、制御部７は、電気的負荷ＬＤに供給される供給電力が、設定電力Ｗｔ以下となるようにスイッチング素子６１のオンデューティＤｏｎを制御している。詳細は後述するが、電気的負荷ＬＤが電力を消費しているか否かに拘わらず、非接触給電設備１００の起動時にも、この制御が有効に機能する。従って、給電線３への電力の供給源である電源装置２の負荷が高くなりすぎることが抑制される。

１系統の給電システム１は、上述したように、複数の物品搬送車３０に電力を供給している。そして、それぞれの物品搬送車３０は、不図示の設備コントローラからの搬送指令に応じて、自律制御により物品を搬送する。その際、それぞれの物品搬送車３０は、それぞれの走行部１２の駆動モータ１４や、物品支持部及び把持部のアクチュエータ等を駆動する。例えば、駆動モータ１４等が駆動を開始する際には、定常時よりも大きな電流が流れ、電気的負荷ＬＤの消費電力が高くなる。その他、物品搬送車３０の動作状態や移動経路の状態等の様々な要因によって、物品搬送車３０の電気的負荷ＬＤが定常時よりも大きい電力を消費する場合がある。このような場合、それぞれの物品搬送車３０の受電装置４の制御部７は、チョッパ回路６を制御するオンデューティＤｏｎが低くなるように制御する。この時、給電線３を介して受電装置４に供給される電力は通常時よりも大きくなり、給電線３に電力を供給する電源装置２の負荷も大きくなり、過負荷となる場合がある。

本実施形態では、出力電圧Ｖｏｕｔと目標電圧との関係に拘わらず、電気的負荷ＬＤに供給される供給電力が設定電力Ｗｔ以下となるように制御部７がスイッチング素子６１のオンデューティＤｏｎを制御する。つまり、制御部７は、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧より低下しても、供給電力が設定電力Ｗｔよりも大きくならないように、スイッチング素子６１のオンデューティＤｏｎを制御する。これにより、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧より低下した場合の電圧の上昇率が制限され、目標電圧に戻るまでの時間は長くなる。しかし、駆動モータ１４等の駆動開始に伴う消費電力の増加は一時的なものであるから、出力電圧Ｖｏｕｔの低下により、駆動モータ１４の駆動が損なわれる程度は小さく、実用上問題はほとんど生じない。

設定電力Ｗｔは、例えば、電源装置２（給電装置５）から給電線３に供給される電力の上限値である給電上限電力Ｗｍａｘを、同一の給電システム１の給電線３からの給電を受ける物品搬送車３０の台数である受電台数Ｎで除算した値に応じて設定されている。好ましくは、設定電力Ｗｔは、下記式（１）に示すように、給電上限電力Ｗｍａｘを受電台数Ｎで除算した値に一致するように、或いは、給電上限電力Ｗｍａｘを受電台数Ｎで除算した値以下となるように、設定されている。

Ｗｔ ≦ Ｗｍａｘ／Ｎ・・・（１）

設定電力Ｗｔがこのように設定されることにより、例えば全ての物品搬送車３０において要求される給電量が設定電力Ｗｔとなった場合であっても、給電線３から受電台数Ｎの物品搬送車３０に供給する電力の総量（＝Ｗｔ・Ｎ）が、給電上限電力Ｗｍａｘを超えないようにすることができる。つまり、給電線３に電力を供給する電源装置２が過負荷となるような状態を回避することができる。

ところで、設定電力Ｗｔは、このように給電上限電力Ｗｍａｘと受電台数Ｎとの関係による規定に限らず、任意に設定されてもよい。本実施形態では、制御部７は、設定電力Ｗｔの設定値を受け付ける受付部７１と、受付部７１により受け付けた設定値を設定する設定部７２とを備える。受付部７１と設定部７２とを備えることにより、例えば物品搬送車３０ごとに設定電力Ｗｔの設定値を設定することができる。また、一度設定された設定値を、物品搬送車３０ごとに変更することができる。このため、例えばハードウェア構成が共通する受電装置４を、電気的負荷ＬＤの消費電力が異なる複数種の物品搬送車３０に対して用いることができる。そして、そのような物品搬送車３０を１つの給電システム１による給電対象として混在させることができる。従って、物品搬送設備２００の運用の自由度を高くすることができる。

また、例えば設備コントローラは、物品搬送車３０の稼働状況に応じて、設定電力Ｗｔを低くすることで、同じ給電線３から電力を供給される物品搬送車３０の台数（受電台数Ｎ）を一時的に増加させるような運用も可能である。逆に、物品搬送車３０の台数を一時的に減少させた場合には、設定電力Ｗｔを高くすることもできる。このように設定電力Ｗｔの値が可変であることにより、物品搬送設備２００の運用の自由度を高くすることができる。

本実施形態では、制御部７は、マイクコンピュータなどのプロセッサを中核として構成されている。そして、受付部７１は、例えば、不図示の通信部とすることができる。この場合、設定電力Ｗｔの設定値は、物品搬送設備２００の不図示の設備コントローラや、非接触給電設備１００のシステムコントローラ５０等から、指令として送信されると好適である。また、受付部７１は、マイクロコンピュータのポートとすることもできる。ポートには、例えば設定値を指定することができるスイッチ（不図示）が受電ユニット４ｕの基板上において接続されている。スイッチを介して指定された値は、ポートを介してプロセッサに読み込まれる。設定部７２は、例えばプロセッサのレジスタであると好適である。受付部７１に受け付けられた設定値は、レジスタに記憶される。レジスタに記憶された設定値を書き換えることによって、容易に設定電力Ｗｔの設定値を変更することができる。

当然ながら、ポートを介した設定と、通信部を介した設定との双方が可能であってもよい。例えば、ハードウェア構成が共通する受電装置４にスイッチが設けられ、当該スイッチによって指定された設定値が、物品搬送車３０ごとに予め規定された設定電力Ｗｔの初期値として、起動時に設定されてもよい。そして、初期値として設定されている設定電力Ｗｔの設定値が、通信部を介して変更可能であってもよい。

本実施形態では、制御部７は、電圧検出部９により検出された出力電圧Ｖｏｕｔと電流検出部８により検出された出力電流Ｉｏｕｔとに基づいて、電気的負荷ＬＤに供給される供給電力を演算する。図４に示すように、本実施形態では、受電装置４は、チョッパ回路６に備えられたコイル６０と第２ノードｎ２との間に、コイル６０を流れる電流を検出する電流センサＳａを備えている。図４には、電流センサＳａとして渦電流により生じる磁界を検出する磁気センサを用いた非接触のセンサを例示している。しかし、特別なセンサを用いることなく、シャント抵抗等を用いて、電流値を電圧に変換して電流が検出される形態であってもよい。制御部７は、コイル６０を流れるコイル電流Ｉ１に基づいて、出力電流Ｉｏｕｔを推定し、オンデューティＤｏｎを演算する。

設定電力Ｗｔは、下記式（２）で示される。

Ｗｔ＝Ｖｏｕｔ・Ｉｏｕｔ・・・（２）

また、出力電流Ｉｏｕｔは、コイル６０を流れるコイル電流Ｉ１と、スイッチング素子６１のオンデューティ（Ｄｏｎ＝Ｄ１／（Ｄ１＋Ｄ２））に基づいて、下記式（３）で表すことができる。

Ｉｏｕｔ＝Ｉ１・（１－Ｄｏｎ）・・・（３）

式（２）より、出力電流Ｉｏｕｔは、下記式（４）で示される。

Ｉｏｕｔ＝Ｗｔ／Ｖｏｕｔ・・・（４）

式（３）、式（４）より、オンデューティＤｏｎは下記式（５）で求めることができる。

Ｄｏｎ＝１－（Ｉｏｕｔ／Ｉ１）
＝１－（Ｗｔ／（Ｖｏｕｔ・Ｉ１））・・・（５）

上述したように、制御部７は、マイクロコンピュータ等のプロセッサを中核として構成されている。従って、コイル電流Ｉ１の取得や、式（３）から式（５）の演算は、規定された制御周期ごとに繰り返し実行される。例えば、式（３）で用いるオンデューティＤｏｎは、前回の制御周期で演算され、現在適用中のオンデューティＤｏｎであり、式（５）で求められるオンデューティＤｏｎは、現在の制御周期で演算され、次に適用されるオンデューティＤｏｎである。

制御部７は、常時、このオンデューティＤｏｎによりスイッチング素子６１をスイッチング制御してもよいが、式（５）で求められるオンデューティＤｏｎを下限としてスイッチング素子６１を制御してもよい。例えば、通常は、出力電圧Ｖｏｕｔに基づき、出力電圧Ｖｏｕｔが予め規定された設定電圧よりも低い場合には、出力電圧Ｖｏｕｔが高くなるようにオンデューティＤｏｎを低くし、出力電圧Ｖｏｕｔが設定電圧よりも高い場合には、出力電圧Ｖｏｕｔが低くなるように、オンデューティＤｏｎを高くする。この際、オンデューティＤｏｎの下限値を式（５）で求められるオンデューティＤｏｎとしてもよい。このように制限を受ける場合、電気的負荷ＬＤに供給される供給電力は、設定電力Ｗｔ未満に制限される。

尚、ここでは、コイル電流Ｉ１を検出する形態を例示したが、第３ノードｎ３と第１出力端子Ｔ１との間に電流センサを配置して、直接出力電流Ｉｏｕｔを検出する形態であってもよい。また、共振回路４２を流れる電流（受電ユニット４ｕ側の共振コンデンサ４１を流れる電流）を検出して、出力電流Ｉｏｕｔを推定してもよい。当然ながら、これらの場合にもシャント抵抗を用いて電流が検出されてもよい。

ところで、上述したように、コイル電流Ｉ１を検出して、出力電流Ｉｏｕｔを推定する形態では、非接触給電設備１００の起動時など、電気的負荷ＬＤには電力が供給されていないが、コイル電流Ｉ１が流れて出力コンデンサ６４が充電されている状況においても、出力電圧Ｖｏｕｔの上昇率を制限することができる。即ち、本実施形態では、制御部７は、電気的負荷ＬＤに供給される供給電力が、設定電力Ｗｔ以下となるようにスイッチング素子６１のオンデューティＤｏｎを制御している。しかし、電気的負荷ＬＤが電力を消費しているか否かに拘わらず、非接触給電設備１００の起動時にも、この制御が有効に機能する。従って、定常動作時における一時的な消費電力の上昇時と、非接触給電設備１００の起動時とで共通の制御を行うことができ、システムの複雑化が抑制される。

〔その他の実施形態〕
以下、その他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記においては、移動体として、天井に設置された走行レール２０に対して吊り下げ支持された天井搬送式の物品搬送車３０を例示して説明した。しかし、同様の非接触給電設備１００を備えるものであれば、移動体は、床面に設定された移動経路１０に沿って走行する地上搬送式の物品搬送車であってもよい。

（２）上記においては、設定電力Ｗｔが、給電上限電力Ｗｍａｘを受電台数Ｎで除算した値に応じて設定されている形態を例示した。しかし、設定電力Ｗｔは、給電上限電力Ｗｍａｘ及び受電台数Ｎには関係なく設定されていることを妨げるものではない。例えば、受電装置４を構成する回路部品の定格値を越える電流が流れて受電装置４が過負荷とならないような値に設定電力Ｗｔが設定されることを妨げるものではない。尚、設定電力Ｗｔが設定されることにより、大きな電力が電気的負荷ＬＤに供給されることを考慮して、受電装置４の定格値に余裕を持たせるようなマージン設計を抑制することもできる。その結果、受電装置４のコスト低減も行い易い。

（３）上記においては、制御部７が受付部７１と設定部７２とを備えており、設定電力Ｗｔを変更可能な形態を例示した。しかし、制御部７は、受付部７１や設定部７２を備えず、設定電力Ｗｔが固定値であってもよい。

〔実施形態の概要〕
以下、上記において説明した受電装置の概要について簡単に説明する。

１つの態様として、移動体に搭載され、前記移動体の移動経路に沿って配置された給電線から非接触で電力の供給を受ける受電装置は、前記給電線に流れる交流電流により誘導起電力を生じさせるピックアップコイルと、前記ピックアップコイルに接続された整流回路と、前記整流回路により整流された電圧を調整して前記移動体の電気的負荷に供給するチョッパ回路と、前記チョッパ回路が備えるスイッチング素子のオンデューティを制御する制御部と、前記チョッパ回路の出力電圧を検出する電圧検出部と、前記チョッパ回路の出力電流を検出する電流検出部と、を備え、前記制御部は、前記電圧検出部により検出された前記出力電圧と前記電流検出部により検出された前記出力電流とに基づいて、前記電気的負荷に供給される供給電力が、予め規定された設定電力以下となるように前記スイッチング素子のオンデューティを制御する。

また、前記設定電力は、前記給電線に供給される電力の上限値である給電上限電力を、前記給電線からの給電を受ける前記移動体の台数である受電台数で除算した値に応じて設定されていると好適である。

設定電力がこのように設定されることにより、例えば全ての移動体において要求される給電量が最大となった場合であっても、給電線から受電台数の移動体に供給する電力の総量が、給電上限電力を超えないようにすることができる。つまり、給電線に電力を供給する電源装置が過負荷となるような状態を回避することができる。従って、一時的に複数の移動体において電気的負荷が高くなった場合であっても、給電線を介して適切に複数の移動体に電力を供給することができる。

また、前記制御部は、前記設定電力の設定値を受け付ける受付部と、前記受付部により受け付けた前記設定値が設定される設定部と、を備えると好適である。

本構成によれば、それぞれの移動体ごとに設定電力の設定値を設定することができる。従って、例えばハードウェア構成が共通する受電装置を、電気的負荷の消費電力が異なる複数種の移動体に対して用いることができる。また、例えば移動体の稼働状況に応じて、設定電力を低くすることで、同じ給電線から電力を供給される移動体の台数を一時的に増加させるような運用も可能である。

また、前記電気的負荷に接続される一対の出力端子を受電出力端子対として、前記チョッパ回路は、前記整流回路に接続されたコイルと、前記コイルと前記受電出力端子対の一方である第１出力端子との間に順方向接続されたダイオードと、をさらに備え、前記スイッチング素子は、前記ダイオードのアノード端子側と、前記受電出力端子対の他方である第２出力端子との間に配置され、前記電流検出部は、前記コイルを流れる電流を検出する電流センサを備え、前記電流センサにより検出された電流値と、前記スイッチング素子のオンデューティとに基づいて、前記受電出力端子対に出力される前記出力電流を推定すると好適である。

コイルを流れる電流を検出することで、ピックアップコイルを流れる電流の状態も迅速且つ精度よく検出することができる。よって、設定電力を上限とする電力の制限も迅速且つ精度よく行うことができる。また、この構成によれば、コイルを流れる電流センサの他に、出力電流を検出するための電流センサを別途設けなくてもよいため、受電装置における電流センサの数を少なく抑えることができる。

３：給電線
４：受電装置
６：チョッパ回路
７：制御部
８：電流検出部
９：電圧検出部
１０：移動経路
３０：物品搬送車（移動体）
４０：ピックアップコイル
４３：整流回路
６０：コイル
６１：スイッチング素子
６３：ダイオード
７１：受付部
７２：設定部
Ｄｏｎ：オンデューティ
Ｉｏｕｔ：出力電流
ＬＤ：電気的負荷
Ｎ：受電台数
Ｓａ：電流センサ
Ｔ：受電出力端子対
Ｔ１：第１出力端子
Ｔ２：第２出力端子
Ｖｏｕｔ：出力電圧
Ｗｍａｘ：給電上限電力
Ｗｔ：設定電力

Claims

移動体に搭載され、前記移動体の移動経路に沿って配置された給電線から非接触で電力の供給を受ける受電装置であって、
前記給電線に流れる交流電流により誘導起電力を生じさせるピックアップコイルと、
前記ピックアップコイルに接続された整流回路と、
前記整流回路により整流された電圧を調整して前記移動体の電気的負荷に供給するチョッパ回路と、
前記チョッパ回路が備えるスイッチング素子のオンデューティを制御する制御部と、
前記チョッパ回路の出力電圧を検出する電圧検出部と、
前記チョッパ回路の出力電流を検出する電流検出部と、を備え、
前記制御部は、前記電圧検出部により検出された前記出力電圧と前記電流検出部により検出された前記出力電流とに基づいて、前記電気的負荷に供給される供給電力が、予め規定された設定電力以下となるように前記スイッチング素子のオンデューティを制御する、受電装置。
前記設定電力は、前記給電線に供給される電力の上限値である給電上限電力を、前記給電線からの給電を受ける前記移動体の台数である受電台数で除算した値に応じて設定されている、請求項１に記載の受電装置。
前記制御部は、前記設定電力の設定値を受け付ける受付部と、前記受付部により受け付けた前記設定値が設定される設定部と、を備える請求項１又は２に記載の受電装置。
前記電気的負荷に接続される一対の出力端子を受電出力端子対として、
前記チョッパ回路は、前記整流回路に接続されたコイルと、前記コイルと前記受電出力端子対の一方である第１出力端子との間に順方向接続されたダイオードと、をさらに備え、
前記スイッチング素子は、前記ダイオードのアノード端子側と、前記受電出力端子対の他方である第２出力端子との間に配置され、
前記電流検出部は、前記コイルを流れる電流を検出する電流センサを備え、前記電流センサにより検出された電流値と、前記スイッチング素子のオンデューティとに基づいて、前記受電出力端子対に出力される前記出力電流を推定する、請求項１又は２に記載の受電装置。