JP5254190B2 - Inverted pendulum type charging system - Google Patents
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Description
本発明は、倒立振子型移動体に備えられた二次電池を充電するための充電システムに関する。 The present invention relates to a charging system for charging a secondary battery provided in an inverted pendulum type moving body.
別個の電動モータによってそれぞれ駆動される一対の駆動体と、これら一対の駆動体の間に挟持され、駆動体から摩擦力を受けて駆動される1つの主輪とから構成される走行ユニットを備えた倒立振子型移動体が公知になっている(例えば、特許文献1)。特許文献1に係る主輪は、無端円環状の環状体と、環状体の環方向に複数個配置され、各々自身の配置位置における環状体の接線方向と平行な回転軸回りに回転可能なドリブンローラとを備え、ドリブンローラが駆動体と接触して駆動される。ドリブンローラが、環状体の接線方向の回転軸回りに回転(自転)する場合には、倒立振子型移動体は左右方向に推力を得て、ドリブンローラが環状体の環方向に回転(公転)する場合には、倒立振子型移動体は前後方向に推力を得る。 A traveling unit comprising a pair of driving bodies respectively driven by separate electric motors, and one main wheel sandwiched between the pair of driving bodies and driven by receiving frictional force from the driving bodies. An inverted pendulum type moving body is known (for example, Patent Document 1). A main wheel according to Patent Document 1 is an endless annular ring body, and a plurality of the main wheels are arranged in the ring direction of the ring body, and each is driven so as to be rotatable around a rotation axis parallel to the tangential direction of the ring body And a driven roller is driven in contact with the driving body. When the driven roller rotates (rotates) around the rotation axis in the tangential direction of the annular body, the inverted pendulum type moving body obtains thrust in the left-right direction, and the driven roller rotates (revolves) in the ring direction of the annular body When doing so, the inverted pendulum type moving body obtains thrust in the front-rear direction.
このような倒立振子型移動体は、二次電池を電源として備えており、バッテリの残量に応じた充電が必要となる。倒立振子型移動体の充電システムとしては、例えば電気自動車のバッテリ充電システムを適用することが考えられる。例えば、非接触型の充電システムとして、駐車スペース等に充電電源に接続された1次コイルを埋設し、車体下部に1次コイルに対向可能な2次コイルを設け、電磁誘導により2次コイルに誘導電流を発生させ、車載バッテリを充電するようにしたものがある(例えば、特許文献2)。 Such an inverted pendulum type moving body includes a secondary battery as a power source and needs to be charged according to the remaining amount of the battery. As a charging system for an inverted pendulum type moving body, for example, a battery charging system for an electric vehicle may be applied. For example, as a non-contact charging system, a primary coil connected to a charging power source is embedded in a parking space or the like, a secondary coil that can be opposed to the primary coil is provided at the lower part of the vehicle body, and the secondary coil is formed by electromagnetic induction. There is one that generates an induced current and charges an in-vehicle battery (for example, Patent Document 2).
しかしながら、倒立振子型移動体は、非作動状態において起立状態を維持することができないため、倒立振子型移動体を所定の姿勢に支持するスタンド等が必要になり、特許文献2の充電装置をそのまま適用することはできない。また、電磁誘導を利用した非接触型の充電システムやコネクタを介した接触型の充電システムのいずれにおいても、給電側のコイルやコネクタと、受電側のコイルやコネクタとを所定の位置に配置させる必要があり、倒立振子型移動体を所定の位置や姿勢に維持することが必要になる。 However, since the inverted pendulum type moving body cannot maintain an upright state in a non-operating state, a stand or the like that supports the inverted pendulum type moving body in a predetermined posture is required. It cannot be applied. Further, in any of a contactless charging system using electromagnetic induction and a contact charging system via a connector, the power supply coil and connector and the power receiving coil and connector are arranged at predetermined positions. It is necessary to maintain the inverted pendulum type moving body at a predetermined position and posture.
本発明は、以上の背景を鑑みてなされたものであって、非作動状態の倒立振子型移動体を所定の充電時姿勢に維持し、充電操作を容易にする倒立振子型移動体の充電システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above background, and maintains an inverted pendulum type moving body in a non-operating state in a predetermined charging state and facilitates a charging operation. The purpose is to provide.
上記課題を解決するために、本発明の第1の発明は、倒立振子型移動体(10)に備えられた二次電池(25)を充電するための充電システム(13,150)であって、非作動状態の前記倒立振子型移動体を所定の傾斜した起立状態に支持するべく、前記倒立振子型移動体に当接する支持部(93)を有するスタンド(11)を備え、前記スタンドは、充電用電源(130)と、前記支持部に設けられ、前記充電用電源から電力の供給を受ける給電手段(82,152)を有し、前記倒立振子型移動体は、前記支持部と当接する部分に、前記給電手段から電力を受け取るとともに前記二次電池に電流を供給する受電手段(81)を有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a first invention of the present invention is a charging system (13, 150) for charging a secondary battery (25) provided in an inverted pendulum type moving body (10). A stand (11) having a support portion (93) abutting against the inverted pendulum type moving body to support the inverted pendulum type moving body in a non-operating state in a predetermined inclined standing state, A charging power source (130) and a power supply means (82, 152) provided on the support portion and receiving power supply from the charging power source, the inverted pendulum type moving body abuts on the support portion The portion has power receiving means (81) for receiving electric power from the power supply means and supplying current to the secondary battery.
この構成によれば、倒立振子型移動体は寄り掛かった状態でスタンドの支持部に支持されるため、使用者は倒立振子型移動体を起立状態のままスタンドに立て掛けることができ、スタンドへの配置が容易である。また、倒立振子型移動体を支持部に支持させた状態で、給電手段と受電手段とが近接するため、充電用電源から二次電池への充電が容易である。 According to this configuration, since the inverted pendulum type moving body is supported by the support portion of the stand while leaning on, the user can lean the inverted pendulum type moving body on the stand while standing, Easy to place. In addition, since the power feeding unit and the power receiving unit are close to each other with the inverted pendulum type moving body supported by the support portion, it is easy to charge the secondary battery from the charging power source.
第2の発明は、第1の発明において、前記倒立振子型移動体は、上下方向に延在するともに上下方向における中間部にくびれ部(21A)を備え、前記支持部は、前記倒立振子型移動体が支持された状態で前記くびれ部に対応する位置に一対のアーム(96L,96R)を備え、前記一対のアームの間に前記くびれ部が配置されることを特徴とする。 In a second aspect based on the first aspect, the inverted pendulum type moving body extends in the vertical direction and includes a constricted portion (21A) in an intermediate portion in the vertical direction, and the support portion includes the inverted pendulum type. A pair of arms (96L, 96R) is provided at a position corresponding to the constricted portion in a state where the movable body is supported, and the constricted portion is disposed between the pair of arms.
この構成によれば、くびれ部がアームに引っ掛かるため、倒立振子型移動体がスタンドに安定した状態で支持される。また、倒立振子型移動体がスタンドに支持された状態での給電手段と受電手段との相対位置を一定させることができる。 According to this configuration, since the constricted portion is caught by the arm, the inverted pendulum type moving body is supported by the stand in a stable state. Further, the relative position between the power feeding means and the power receiving means in a state where the inverted pendulum type moving body is supported by the stand can be made constant.
第3の発明は、第2の発明において、前記一対のアームは、互いに接近および離反可能になっており、前記一対のアームによって前記くびれ部が挟持されることを特徴とする。 According to a third aspect, in the second aspect, the pair of arms can approach and separate from each other, and the constricted portion is sandwiched between the pair of arms.
この構成によれば、倒立振子型移動体をスタンドにより安定した状態で支持することができるとともに、倒立振子型移動体がスタンドに支持された状態での給電手段と受電手段との相対位置をより安定させることができる。 According to this configuration, the inverted pendulum type moving body can be supported in a stable state by the stand, and the relative position between the power feeding means and the power receiving means in a state where the inverted pendulum type moving body is supported by the stand is further increased. It can be stabilized.
第4の発明は、第1〜第3のいずれかの発明において、前記給電手段は、前記充電用電源から供給される電流によって磁界を発生させる1次コイル(82)を有し、前記受電手段は、前記1次コイルが発生した磁界によって誘導電流を発生させる2次コイル(81)を有することを特徴とする。 According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the power feeding unit includes a primary coil (82) that generates a magnetic field by a current supplied from the charging power source, and the power receiving unit. Has a secondary coil (81) for generating an induced current by the magnetic field generated by the primary coil.
この構成によれば、倒立振子型移動体を支持部に支持させることによって、1次コイルと2次コイルとが相対し、二次電池を充電用電源によって充電することができる。 According to this configuration, by supporting the inverted pendulum type moving body on the support portion, the primary coil and the secondary coil face each other, and the secondary battery can be charged by the charging power source.
第5の発明は、第1〜第3のいずれかの発明において、前記給電手段は、前記充電用電源と電気的に接続されたスタンド側コネクタ(152)を有し、前記受電手段は、前記スタンド側コネクタに電気的に結合可能な移動体側コネクタ(151)を有することを特徴とする。 According to a fifth invention, in any one of the first to third inventions, the power feeding unit includes a stand-side connector (152) electrically connected to the charging power source, and the power receiving unit includes A movable body side connector (151) that can be electrically coupled to the stand side connector is provided.
この構成によれば、二次電池と充電用電源とをコネクタによって接続することができる。これにより、構造が簡素になり、軽量化が図れる。 According to this configuration, the secondary battery and the charging power source can be connected by the connector. Thereby, the structure is simplified and the weight can be reduced.
第6の発明は、第5の発明において、前記スタンド側コネクタは、前記アームに設けられており、前記移動体側コネクタは、前記スタンド側コネクタに対応する位置に設けられていることを特徴とする。 In a sixth aspect based on the fifth aspect, the stand-side connector is provided on the arm, and the movable body-side connector is provided at a position corresponding to the stand-side connector. .
この構成によれば、アームの倒立振子型移動体への近接によって、スタンド側コネクタと移動体側コネクタとを接続することができる。これにより、コネクタ間を接続するケーブル等が不要になる。 According to this configuration, the stand side connector and the movable body side connector can be connected by the proximity of the arm to the inverted pendulum type movable body. Thereby, the cable etc. which connect between connectors become unnecessary.
以上の構成によれば、倒立振子型移動体の充電システムは、非作動状態の倒立振子型移動体を立て掛けるだけの簡素な操作で、給電手段と受電手段との接続を確実に行うことができる。 According to the above configuration, the charging system for the inverted pendulum type moving body can reliably connect the power feeding means and the power receiving means with a simple operation by leaning the inverted pendulum type moving body in an inoperative state. .
以下、図面を参照して、本発明を倒立振子型移動体およびスタンドに適用した一実施形態を詳細に説明する。スタンドは、非作動状態の倒立振子型移動体を起立状態に支持するとともに、倒立振子型移動体に設けられた二次電池を充電するために用いられる。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an inverted pendulum type moving body and a stand will be described in detail with reference to the drawings. The stand is used to charge the secondary battery provided in the inverted pendulum type moving body while supporting the inverted pendulum type moving body in the inactive state in the standing state.
<第1実施形態>
図1に示すように、倒立振子型移動体(以下、単に移動体と略称する)10は、スタンド11に支持させることが可能となっている。図2に示すように、移動体10は、電源として二次電池である車載バッテリ25を備えている。図3に示すように、移動体10およびスタンド11は、第1実施形態に係る充電システム13を備えている。車載バッテリ25は、移動体10がスタンド11に支持された状態で、充電システム13によって、スタンド側に設けられた充電用電源から電力の供給を受けて充電可能となっている。
<First Embodiment>
As shown in FIG. 1, an inverted pendulum type moving body (hereinafter simply referred to as a moving body) 10 can be supported by a
<倒立振子型移動体の構成>
図1〜図3を参照して、移動体10の構成について説明する。移動体の方向は、各図に示す座標軸を基準とする。図1〜図3に示すように、移動体10は、概ね上下方向に延在する骨格構造としてのフレーム21と、フレーム21の下部に設けられた走行ユニット22と、フレーム21の上部に設けられた着座ユニット40と、フレーム21の内部に設けられた電装ユニット23と、フレーム21の上部に設けられ、各ユニットおよびセンサに電力を供給する車載バッテリ25とを主要構成要素として有している。電装ユニット23は、倒立振子制御ユニット(以下、単に制御ユニットと略称する。図示しない)や、充電制御ユニット26、上部荷重センサ(図示しない)、傾斜センサ(図示しない)等を備えている。制御ユニットは、倒立振子制御に基づいて各種センサからの入力信号に応じて走行ユニット22を駆動制御し、移動体10を起立(倒立)姿勢に維持するとともに、前後左右を含む任意の方向に移動体10を走行させる。充電制御ユニット26は、車載バッテリ25の充電を制御する。また、移動体10は、電装ユニット23とは別体に、ステップ荷重センサやロータリエンコーダ等の各種センサを適所に備えている。
<Configuration of inverted pendulum type moving body>
With reference to FIGS. 1-3, the structure of the
フレーム21は、中空の外殻構造をなし、上下方向における中央に全周にわたってくびれ部21Aを有し、左右側方から見て略8の字状を呈する。フレーム21は、そのくびれ部21Aにおいて上下に分割されており、別体の上部フレーム28と下部フレーム29とから構成されている。上部フレーム28および下部フレーム29は、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)で構成されている。上部フレーム28と下部フレーム29とは、後述するように、電装ユニット23の上部荷重センサを介して連結されている。
The
図3に示すように、下部フレーム29は、上部開口部31および下部開口部32を有して筒状に形成されている。下部フレーム29の内部には、走行ユニット22が収容される。下部フレーム29の左右の側壁33,33には、下部開口部に連続する略半円状の切欠部34,34がそれぞれ形成されている。下部フレーム29の左右の側壁33,33における上部開口部31付近の内壁には、電装ユニット23が支持されている。
As shown in FIG. 3, the
図2に示されているように、上部フレーム28は、中央部に左右方向に貫通するサドル格納部36を形成するように環状に形成され、その環状部分が中空に形成されている。上部フレーム28の下端部には、下方に向けて開口する下部開口部37が形成されており(図3参照)、環状部分の内部空間と外部とが連通している。サドル格納部36の下壁部分であって下部開口部37の上方に位置する部分は、サドル格納部36から下方に向けて凹設されており、その底部の中央部には、貫通孔である連結孔(図示しない)が形成されている。また、サドル格納部36の上壁部分には、環状部分の内部空間とサドル格納部36とを連通するサドル取付孔(図示しない)が形成されている。
As shown in FIG. 2, the
上部フレーム28の上部には上部開口部38が形成されており、上部開口部38には着座ユニット40が設けられている。着座ユニット40は、環状部分の内部空間に固定されたベース本体41と、基端がベース本体41に回動自在に支持され、他端がサドル取付孔を通過して延出する左右一対のサドルアーム42,42と、サドルアーム42,42の先端に設けられた円盤状のサドル43,43とを有している。サドルアーム42,42は、左右方向に延在する使用位置(図2参照)と、上下方向に延在する格納位置(図1および図3参照)との間で回動可能となっており、使用位置および格納位置においてそれぞれの位置が保持されるようになっている。図2に示すように、サドルアーム42,42が使用位置にある状態ではサドル43,43の座面が上方を向き、搭乗者が着座可能となっている。図1に示すように、サドルアーム42,42が格納位置にある状態ではサドル43,43がサドル格納部36を閉塞している。ベース本体41の上壁部は、上部開口部38を閉塞している。
An
ベース本体41の上壁部には、使用者が移動体10を持ち運ぶ際の把持部となるハンドル45が設けられている。ハンドル45は、ベース本体41に対して、突出状態(図1参照)と没入状態(図2参照)との間で出没可能に設けられている。
On the upper wall portion of the
上記したように、下部フレーム29と上部フレーム28との連結は、電装ユニット23の上部に設けられた上部荷重センサを介して行われる。上部荷重センサの入力軸が、上部フレーム28の連結孔を下方から上方に向けて貫通し、その先端部にナットが螺着されることによって上部フレーム28に連結される。
As described above, the connection between the
図4に示すように、走行ユニット22は、支持部材としての左右一対のマウント部材51L,51Rと、左右一対のマウント部材51L,51Rにそれぞれ取り付けられた左右一対の電動モータ52L,52Rと、電動モータ52L,52Rの出力を減速して伝達する減速装置としての波動歯車装置53L,53Rと、マウント部材51L,51Rにそれぞれ回転自在に支持されるとともに波動歯車装置53L,53Rを介して電動モータ52L,52Rにそれぞれ回転させられる駆動体54L,54Rと、左右の駆動体54L,54Rによって回転させられる主輪55とを備えている。
As shown in FIG. 4, the traveling
駆動体54L,54Rは円盤状のドライブディスク57L,57Rと、ドライブディスク57L,57Rの外周部に回転自在に支持された複数のドライブローラ58L,58Rとを備えている。主輪55は、角柱体により構成された無端円環状の環状体61と、環状体61の外周部にベアリングを介して回転可能に支持された複数の筒状のドリブンローラ62とにより構成されている。ドリブンローラ62とドライブローラ58L,58Rとは互いに接触し、ドリブンローラ62はドライブローラ58L,58Rから摩擦力を受けて駆動させられる。走行ユニット22は、電動モータ52L,52Rによって駆動体54L,54Rを回転させることで、ドリブンローラ62を自身の中心軸線周りに回転(自転)させ、およびまたは主輪55の周方向に回転(公転)させ、前後左右を含む平面上を全方向に推力を発生させる。例えば、左右のドライブディスク57L,57Rを同一方向に回転させると、ドリブンローラ62は主輪55の周方向に回転し、左右のドライブディスク57L,57Rの回転速度に差を生じさせると、ドリブンローラ62は自身の中心軸線周りに回転する。
The
図3に示すように、下部フレーム29の左右の切欠部34,34の外方には、ステップベース64L,64Rが取り付けられる。ステップベース64L,64Rには、ステップ65L,65Rが回動可能に支持されている。各ステップ65L,65Rは、基端部において概ね前後方向に延在する回動軸をもってステップベース64L,64Rに支持されており、その先端部が基端部の概ね上方に位置し、下部フレーム29に概ね沿った状態となる格納位置と、その先端部が基端部の概ね左右方向に位置し、下部フレーム29から突出した状態となる使用位置との間で回動可能となっている。
As shown in FIG. 3, step bases 64 </ b> L and 64 </ b> R are attached outside the left and
走行ユニット22は、その回転軸が左右方向と平行になるように下部フレーム29の内部にその上半部が配置される。走行ユニット22は、ステップベース64L,64Rとの間に左右の切欠部34,34の周縁部を挟み込むようにして、ステップベース64L,64Rにボルト締結され、下部フレーム29に固定される。
The upper half of the traveling
下部フレーム29の下端部には、走行ユニット22の下半部を路面との接地部位を除いて隠蔽するための下部カバー66が取り付けられる。また、下部フレーム29の左右の側壁33の外側面には、各ステップ65L,65Rを除いて各ステップベース64L,64Rを隠蔽するためのサイドカバー67L,67Rが取り付けられる。
A
図2に示すように、車載バッテリ25は、上部フレーム28の環状内部空間の前側部分および後側部分に2つ配置されている。各車載バッテリ25は、複数個のセルから構成されてもよい。車載バッテリ25は、電装ユニット23の制御ユニットを介して電動モータ52L,52Rに電力を供給するとともに、移動体10に設けられた各種装置に電力を供給する。
As shown in FIG. 2, two in-
図3に示すように、上部フレーム28の下部開口部37内の後側部分には、受電用コイル81が設けられる。受電用コイル81は、後述する送電用コイル82と非接触状態で磁気的に結合し、誘導起電力を生じさせる。受電用コイル81は、充電制御ユニット26を介して車載バッテリ25に接続されている。
As shown in FIG. 3, a
<スタンドの構成>
図1に示すように、スタンド11は、床面上に載置される円板状の基部91と、基部91の周縁部から上方に向けて突設された支柱92と、支柱92の先端部に設けられた支持部93とを備えている。基部91の上面には、移動体10の主輪55の下部が嵌合することができる凹部94が形成されている。
<Stand configuration>
As shown in FIG. 1, the
支持部93は、ケーシング95と、一対のアーム96L,96Rと、送電用コイル82とを備えている。ケーシング95は、底壁101、上壁102、側壁103〜106からなる中空の箱形状を呈し、底壁101の下面において支柱92の先端に固着されている。ケーシング95のスタンド11の中央側を向く側壁103は、斜め上方を向くように傾斜している。側壁103の両端に配置された側壁104,105には、アーム96L,96Lが挿通可能な貫通孔107,108が形成されている。側壁103と相対する側壁106には、中央部に貫通孔(図示しない)が形成されている。
The
図1に示すように、アーム96L,96Rは、L字状に形成されている。アーム96Lの基端は、貫通孔107を通過してケーシング95内に突入し、その下部が底壁101の上面に取り付けられたガイドレール111とスライド移動可能に結合している。また、アーム96Lの一端の上面側には、その長手方向にそってラック112が形成されている。同様に、アーム96Rの基端は、貫通孔108を通過してケーシング95内に突入し、その上部が上壁102の下面に取り付けられたガイドレール114とスライド移動可能に結合している。また、アーム96Rの一端の下部には、その長手方向にそってラック115が形成されている。
As shown in FIG. 1, the
ラック112とラック115とは、互いに対向しており、その間には各ラック112,115に噛み合うピニオン116が設けられている。ピニオン116には、その回転軸と同軸にシャフト117が突設されている。シャフト117は、側壁106に形成された貫通孔に枢支されおり、その先端はケーシング95の外部に延出している。シャフト117の先端には、シャフト117の径方向に延出するレバー118が固着されている。
The
各アーム96L,96Rの先端は、基部91の中央上方側へと延出しており、互いに相対する側面側に可撓性を有するクッション部材119を備えている。以上の構成によって、レバー118を回動させることによってピニオン116が回転し、アーム96L,96Rが同期してスライド移動し、アーム96L,96Rの先端どうしが接近または離反する。アーム96L,96Rが離反した状態では、両アーム96L,96R間に移動体10のくびれ部21Aを配置させることが容易であり、その状態からアーム96L,96Rを接近させると両アーム96L,96Rが移動体10のくびれ部21Aを挟み込み、移動体10が所定位置に配置させられるとともに、挟持される。なお、図示しないが、ケーシング95には、レバー118を任意の回動位置でケーシング95に対して固定するロック装置が設けられている。このロック装置によって、アーム96L,96Rは、任意の位置に固定され、くびれ部21Aの接続状態が維持される。
The distal ends of the
上壁102の下面には、アーム96Rの接近を検出するアーム位置検出センサ123が取り付けられている。本実施形態のアーム位置検出センサ123は、近接センサであり、アーム96Rが所定の位置に存在するか否かを検出するものである。アーム位置検出センサ123は、アーム96Rのケーシング95への没入長さが所定に達しているか否か、すなわち両アーム96L,96R間の先端同士の距離が狭くなり、移動体10を挟みこんでいるか否かを検出する。なお、アーム位置検出センサ123は、接触式のリミットスイッチ等であってもよいし、レバー位置を検出し、レバー位置に基づいてアーム位置を推定するようにしてもよい。
An arm
図1に示すように、ケーシング95の前側の側壁103の内側には送電用コイル82が設けられている。なお、送電用コイル82は、側壁103の外面に露出するように設けられてもよいし、側壁103内に埋設されてもよい。
As shown in FIG. 1, a
以上の構成を有するスタンド11は、図6に示すように、電源を落とした非作動状態の移動体10を寄り掛かった状態に支持することができる。移動体10の下端は、主輪55が基部91の凹部94に嵌まり込むことによって、所定の位置に配置される。また、移動体10と支持部93との接触位置は、くびれ部21Aが各アーム96L,96Rに挟持されることによって所定の位置に定められる。これにより、移動体10の受電用コイル81とスタンド11の送電用コイル82とが互いに相対する位置に配置される。
As shown in FIG. 6, the
使用者が移動体10をスタンド11に支持させる際の手順について説明する。最初に、使用者は移動体10のハンドル45を把持し、移動体10が転倒しないようにして、移動体10の電源をオフにする。この状態で移動体10は自立できなくなる。次に、使用者は移動体10を持ち上げ、主輪55の下部をスタンド11の基部91の凹部94に嵌め込み、移動体10を傾斜させてケーシング95の側壁103に寄り掛かった状態にする。そして、使用者はレバー118を回動し、両アーム96L,96Rで移動体10のくびれ部21Aを挟持し、スタンド11に対する移動体10の左右方向における位置を適切な位置に調整する。
A procedure when the user supports the moving
<充電システムの構成>
図7に示すように、充電システム13は、スタンド11に設けられた第1整流器121、発振回路122、アーム位置検出センサ123、送電制御回路124、第1開閉器125、送電用コイル82と、移動体10に設けられた受電用コイル81、第2整流器126、電圧監視回路127、受電制御回路128、第2開閉器129、車載バッテリ25とを備えている。第2整流器126、電圧監視回路127、受電制御回路128、第2開閉器129は充電制御ユニット26を構成する。本実施形態では、電源ケーブル(図示しない)を介してスタンド11に接続された商用電源130を充電電源として使用する構成としたが、スタンド11に充電電源としてのバッテリを設ける構成としてもよい。
<Configuration of charging system>
As shown in FIG. 7, the charging
商用電源130は、50Hzまたは60Hzの交流電源であり、電源ケーブルおよび第1開閉器125を介して第1整流器121に接続されている。第1開閉器125は、送電制御回路124によって開閉制御されている。送電制御回路124は、アーム位置検出センサ123から出力された信号に基づいて第1開閉器125を開閉する。本実施形態では、両アーム96L,96Rが移動体10を挟持可能な位置に達している場合に、第1開閉器125が閉じられ、商用電源130の電力が第1整流器121に供給される。
The
第1整流器121は、商用電源130から入力される交流電流を整流して直流化する。第1整流器121の出力は、発振回路122に入力する。発振回路122は、第1整流器121によって直流化された直流電流を所定周波数にチョップし、交流電流を生成する回路である。ここで、所定周波数とは電力を電磁結合によって提供するに適した値であり、一般的に数十kHzから数百kHzの範囲に設定されている。
The
発振回路122は、送電用コイル82に接続されている。送電用コイル82は、所定周波数にチョップされた交流電流によって、電磁界を生成する。
The
受電用コイル81は、送電用コイル82による電磁誘導によって、送電用コイル82が生成した電磁界に応じた誘導電流を生成する。ここで、送電用コイル82が生成する誘導電流は所定周波数にチョップされた交流電流である。受電用コイル81は第2開閉器129を介して第2整流器126に接続されている。第2開閉器129は、受電制御回路128によって開閉制御されている。第2整流器126は、受電用コイル81によって生成された交流電流を直流化し、車載バッテリ25および電圧監視回路127に直流電流を供給する。
The
電圧監視回路127は、車載バッテリ25の起電圧を監視し、車載バッテリ25の起電圧に応じた信号を受電制御回路128に出力する。図8に示すように、電圧監視回路127は、演算増幅器133と、基準電圧源134と、接地電位135とを有している。演算増幅器133の非反転入力端子には、車載バッテリ25の起電圧が入力され、他方の反転入力端子には基準電圧源134の電圧が入力される。演算増幅器133は、車載バッテリ25の起電圧が基準電圧源134の基準電圧Vth以上である場合は、受電制御回路128にハイレベル「H」の信号を出力する一方、起電圧が基準電圧Vthより低い場合は、受電制御回路128にロウレベル「L」の信号を出力する。
The
図9に、一例として、車載バッテリ25の放電特性を示す。車載バッテリ25の起電圧が基準電圧Vth以上である場合には、電圧監視回路127は「H」の信号を出力する。時間の経過とともに放電し、車載バッテリ25の起電圧が低下し、基準電圧Vthより低くなった場合は、電圧監視回路127は「L」の信号を出力する。
FIG. 9 shows the discharge characteristics of the in-
受電制御回路128は、電圧監視回路127から「H」の信号を受け取った場合には第2開閉器129を開き、「L」の信号を受け取った場合には第2開閉器129を閉じる。すなわち、車載バッテリ25の起電圧がVth以上である場合には、第2開閉器129を開いて受電用コイル81からの電力供給を遮断し(充電停止)、車載バッテリ25の起電圧がVthより低い場合には、第2開閉器129を閉じて受電用コイル81からの電力供給を可能にする(充電可能)。
The power
充電システム13が行う制御手順を図10のフロー図を用いて説明する。最初に、送電制御回路124が、アーム位置検出センサ123から出力される信号に基づいて、アーム96Rが所定位置に達しているか否かを判定する(S1)。判定が、Yesの場合には、第1開閉器125を閉じる(S2)。これにより、送電用コイル82に交流電流が供給され、送電用コイル82は磁界を発生させる。すなわち、移動体10が両アーム96L,96R間に挟持されるとともに、スタンド11に対して適正な位置に配置されていると判断されたときに、スタンド11は移動体10への充電を開始する。一方、ステップS1での判定が、Noの場合には、第1開閉器125が開かれ、送電用コイル82に電流は供給されない(S5)。
A control procedure performed by the charging
次に、受電制御回路128は、電圧監視回路127から出力される信号に基づいて、車載バッテリ25の電位Vが基準電圧Vthより低いか否かを判定する(S3)。判定が、Yesの場合には、第2開閉器129を閉じる(S4)。これにより、受電用コイル81に発生した誘導電流が、第2整流器126を介して車載バッテリ25に供給され、車載バッテリ25が充電される。一方、ステップS3での判定が、Noの場合には、第2開閉器129が開かれ、車載バッテリ25に電流は供給されない。これにより、車載バッテリ25は、起電圧が基準電圧Vthより低い場合にのみ充電され、過充電が防止される。
Next, the power
<第1実施形態の作用効果>
以上の充電システム13では、使用者は、比較的簡単な操作で移動体10をスタンド11の適正な位置に配置することができる。また、送電用コイル82と受電用コイル81を用いたことによって、非接触式字充電システムが構築され、コネクタ等の接続の必要がなく、充電作業が容易である。
<Operational effects of the first embodiment>
In the charging
<第1実施形態の一部変形実施例>
第1実施形態では、上部フレーム28の下部開口部37内の後側部分に受電用コイル81を設けたが、他の任意の部分に設けてもよい。例えば、受電用コイル81を上部フレーム28の下部開口部37内の右側部分に設けてもよい。この場合には、図11に示すように、受電用コイル81が設けられた移動体10の右側側部が支持部93の側壁103に当接するように、移動体10がスタンド11に対して配置され、くびれ部21Aは前後方向からアーム96L,96Rによって挟持される。この場合には、受電用コイル81の設置部位を大きく確保することができるため、コイルの大型化が可能である。
<Partly modified example of the first embodiment>
In the first embodiment, the
<第2実施形態>
第2実施形態の充電システム150は、第1実施形態の充電システム13と比較して、受電用コイル81および送電用コイル82の代わりに移動体側コネクタ151およびスタンド側コネクタ152を用いて商用電源130と車載バッテリ25とを接続する点で構成が相違する。第2実施形態の充電システム150について、第1実施形態の充電システム13と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
Second Embodiment
Compared with the charging
図12に示すように、移動体側コネクタ151は、下部フレーム29の両側壁33,33の上部にそれぞれ1つずつ設けられている。スタンド側コネクタ152は、各アーム96L,96Rの外端の互いに相対する部分に設けられている。移動体側コネクタ151とスタンド側コネクタ152とは互いに結合可能な相補的形状を備えている。
As shown in FIG. 12, one mobile
移動体10の主輪55が凹部94に嵌合し、上部フレーム28の後部が支持部93の側壁103に当接した状態において、レバー118を回動させ、両アーム96L,96Rを近接させると、移動体側コネクタ151とスタンド側コネクタ152とが接続するようになっている。
When the
図13に示すように、第2実施形態に係る充電システム150は、第1実施形態の充電システム13に比較して送電用コイル82および受電用コイル81がスタンド側コネクタ152および移動体側コネクタ151に置換されたことから、発振回路122および第2整流器126が省略されている。
As shown in FIG. 13, in the
第2実施形態では、レバー118の回動操作によって、アーム96L,96Rによる移動体10の挟持と、スタンド側コネクタ152と移動体側コネクタ151との接続とが同時に行うことができる。
In the second embodiment, the
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、スタンド11の基部91は床と一体的に形成されてもよく、支柱92は基部91に突設される必要はなく、例えば建築物の壁面等の固定された構造物から突設されてもよい。また、実施形態ではレバー118の手動による回動操作によって各アーム96L,96Rを変位させるようにしたが、モータ等のアクチュエータを利用して各アーム96L,96Rを変位させるようにしてもよい。また、他の実施形態では、両アームを変位できないように固定し、移動体10を両アーム間に嵌合させるようにしてもよい。この場合には支持部93の構成を簡素にできるという利点がある。
Although the description of the specific embodiment is finished as described above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be widely modified. For example, the
10…倒立振子型移動体、11…スタンド、13,150…充電システム、21…フレーム、21A…くびれ部、22…走行ユニット、23…電装ユニット、25…車載バッテリ(二次電池)、26…充電制御ユニット、28…上部フレーム、29…下部フレーム、45…ハンドル、54L,54R…駆動体、55…主輪、81…受電用コイル(2次コイル)、82…送電用コイル(1次コイル)、91…基部、92…支柱、93…支持部、94…凹部、95…ケーシング、96L,96R…アーム、111,114…ガイドレール、112,115…ラック、116…ピニオン、117…シャフト、118…レバー、121…第1整流器、122…発振回路、123…アーム位置検出センサ、124…送電制御回路、125…第1開閉器、126…第2整流器、127…電圧監視回路、128…受電制御回路、129…第2開閉器、130…商用電源、151…移動体側コネクタ、152…スタンド側コネクタ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
非作動状態の前記倒立振子型移動体を所定の傾斜した起立状態に支持するべく、前記倒立振子型移動体に当接する支持部を有するスタンドを備え、
前記スタンドは、充電用電源と、前記支持部に設けられ、前記充電用電源から電力の供給を受ける給電手段を有し、
前記倒立振子型移動体は、上下方向に延在するとともに上下方向における中間部にくびれ部を備え、前記支持部と当接する部分に、前記給電手段から電力を受け取るとともに前記二次電池に電流を供給する受電手段を有し、
前記支持部は、前記倒立振子型移動体が支持された状態で前記くびれ部に対応する位置に一対のアームを備え、
前記一対のアームの間に前記くびれ部が配置される
ことを特徴とする倒立振子型移動体の充電システム。 A charging system for charging a secondary battery provided in an inverted pendulum type moving body,
In order to support the inverted pendulum type moving body in a non-actuated state in a predetermined inclined standing state, a stand having a support portion that comes into contact with the inverted pendulum type moving body is provided.
The stand has a power supply for charging and a power supply means provided in the support portion and receiving power supply from the power supply for charging,
The inverted pendulum type moving body extends in the vertical direction and includes a constricted portion at an intermediate portion in the vertical direction , receives electric power from the power feeding means at a portion in contact with the support portion, and supplies current to the secondary battery. have a receiving means for supplying,
The support portion includes a pair of arms at a position corresponding to the constricted portion in a state where the inverted pendulum type moving body is supported,
The inverted pendulum type moving body charging system , wherein the constricted portion is disposed between the pair of arms .
前記一対のアームによって、前記くびれ部が挟持されることを特徴とする、請求項1に記載の倒立振子型移動体の充電システム。 The pair of arms can be moved toward and away from each other,
The charging system for an inverted pendulum type moving body according to claim 1 , wherein the constricted portion is sandwiched between the pair of arms.
前記受電手段は、前記1次コイルが発生した磁界によって誘導電流を発生させる2次コイルを有することを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の倒立振子型移動体の充電システム。 The power supply means includes a primary coil that generates a magnetic field by a current supplied from the charging power source,
3. The charging system for an inverted pendulum type moving body according to claim 1 , wherein the power reception unit includes a secondary coil that generates an induced current by a magnetic field generated by the primary coil. 4.
前記受電手段は、前記スタンド側コネクタに電気的に結合可能な移動体側コネクタを有することを特徴とする、請求項1〜請求項3のいずれか1つの項に記載の倒立振子型移動体の充電システム。 The power supply means includes a stand-side connector electrically connected to the charging power source,
4. The charging of the inverted pendulum type moving body according to claim 1 , wherein the power receiving unit includes a moving body side connector that can be electrically coupled to the stand side connector. 5. system.
前記移動体側コネクタは、前記スタンド側コネクタに対応する位置に設けられていることを特徴とする、請求項4に記載の充電システム。 The stand side connector is provided on the arm,
The charging system according to claim 4 , wherein the movable body side connector is provided at a position corresponding to the stand side connector.
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