JP5624109B2 - 非接触形給電装置 - Google Patents
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Description
前者の非接触充電装置では、電源から磁界を発生させて一次コイルと二次コイルとの磁気結合を行って、一次コイル側から二次コイル側に電力伝送を行うものであり、コイル位置検出手段により一次コイルと二次コイルとの位置合わせを可能にしている。
後者の非接触給電装置では、交流電源により交流電流が供給される第1の給電線から交流定電流に共振して受電し、受電した電力を第2の給電線へ非接触により供給する受電給電部を備えている。
特許文献3の非接触充電装置では、一次コイルと二次コイルとの相対位置の調節が可能なため、携帯端末装置へ非接触充電を効率よく行うことができる利点がある。しかしながら、大容量の装置に適用する場合、電灯線等の小容量電源では、非接触充電を短時間で迅速に行うことができない不利がある。
特許文献4の非接触給電装置では、負荷が変動しても第2の給電線に安定的に交流電力を供給できる利点があるものの、特許文献3と同様に、電灯線等の小容量電源では短時間で迅速な給電を行うことができない不都合がある。
電源により磁界を発生させる一次コイルを有する送電側装置と、送電側装置とは別個に設けられ、受電対象物への電力供給が行われる二次コイルを有する受電側装置とを備え、一次コイルに対する電源からの通電時に、一次コイルと二次コイルとの電磁界結合により、一次コイルから二次コイルへの電力伝送を行って受電対象物に給電する非接触形給電装置において、送電側装置には、電源による通電時は常に充電されている送電側バッファー部が設けられ、一次コイルと二次コイルとによる電磁界結合時に、電源からの電力および送電側バッファー部からの電力により受電対象物が給電される。
一次コイルは、電源から送電側整流回路、充電制御回路および駆動回路を経て接続されている。送電側バッファー部は、電源から他の送電側整流回路、他の充電制御回路および他の駆動回路を経て追加コイルに給電するように接続されている。追加コイルは、一次コイルとともに二次コイルに電磁界結合し、一次コイルおよび追加コイルにより誘導励起された二次コイルからの電力により受電側整流回路を経て受電対象物が給電される。
送電側バッファー部は送電側キャパシタとして設けられ、受電対象物は受電側キャパシタとして設けられている。
請求項2では、送電側バッファー部および受電対象物がともに簡素な構成となり、非接触形給電装置の軽量化およびコストの削減に寄与する。
送電側バッファー部は送電側キャパシタとして設けられ、受電対象物は受電側バッテリーとして設けられている。
請求項3では、請求項1と同様に、電灯線等の小容量電源を用いて受電側バッテリーを短時間で迅速に給電することができる。
送電側バッファー部は送電側バッテリーとして設けられ、受電対象物は受電側キャパシタとして設けられている。
請求項4の送電側バッテリーは、大容量の大型ではなく小容量の小型のものでよいため、請求項1と同様の効果を奏するともに、非接触形給電装置の軽量化およびコストの削減に寄与する。
送電側バッファー部は送電側バッテリーとして設けられ、受電対象物は受電側バッテリーとして設けられている。
請求項5の送電側バッテリーは、大容量の大型ではなく小容量の小型のものでよいため、請求項1と同様の効果を奏するともに、非接触形給電装置の軽量化およびコストの削減に寄与する。
電源は100/200Vの規格電圧を有する商用電源である。このため、受電対象物への給電時、工業用電源などの大容量電源を選ぶ必要がなくなり、電灯線等の小容量電源を使用できて汎用性が増す。
本発明の実施例1を図1ないし図3に示す。本発明に係る非接触形給電装置1は、図1(a)に示すように、充電回路部2、送電部3、送電ヘッド部4、受電ヘッド部5および受電部6を備えている。
充電回路部2、送電部3および送電ヘッド部4は送電側装置Aを構成し、受電ヘッド部5および受電部6は受電側装置Bを構成する。送電側装置Aと受電側装置Bとは互いに分離された状態で別個に設けられている。
送電側キャパシタ9は、電源7から給電を受けるように接続され、電源7による通電時は、常に充電を受けている。送電側キャパシタ9は、送電部3を構成する電源回路12に接続されている。この「給電」という文言は、以下の説明において、「充電」と同一の意味で用いる。
受電側装置Bの受電ヘッド部5は受電側整流回路19と通信制御部20とを備える。受電側整流回路19は、電磁界結合により一次コイル18からの電力伝送を受ける二次コイル19aを有する。通信制御部20は制御信号S1を通信回路17に送る発信部(図示せず)を有している。
なお、送電側装置Aは、後付けにより静止部材27に固定され、受電側装置Bも同様に、後付けにより誘導式搬送車25に搭載されてもよい。
床面Wには、例えばアルミニウム製テープからなる誘導帯35が所定の軌道に沿って閉ループ状に貼着されている。誘導式搬送車25の走行時には、左右の電磁センサ31a、31bからの出力信号により、駆動制御部32を介して駆動モータおよび操舵モータ34の駆動が制御される。
この際、制御検出回路22が受電側キャパシタ24の電流値を検出し、この電流値の閾値レベルが所定未満の時、受電側制御回路部23により通信制御部20が作動し、通信制御部20からの制御信号S1により通信回路17を作動させ、電源回路12の送電側制御回路部16を介して充電制御部10を作動させる。
電力Qと電力Pとは、図1(d)に示すように、充電制御部10で加算された合成電力Rの高周波電力として、発振回路13および駆動回路14を介して一次コイル18に送られて二次コイル19aを励起する。
この時、二次コイル19aによる電力が受電側整流回路19を介して整流化された直流電流が生じ、制御検出回路22から受電側キャパシタ24を流れて充電する。
上記構成における送電側装置Aには、電源7からの通電時は、常に充電されている送電側キャパシタ9を送電側バッファー部として設けている。このため、一次コイル18と二次コイル19aとによる電磁界結合時、送電側整流回路8を介する電源7の電力Qと送電側キャパシタ9の電力Pとの合成電力Rが受電側キャパシタ24に加わって相加的に充電する。
これにより、工業用の大容量電源ではなく、電灯線等の小容量電源を用いて受電側キャパシタ24を短時間で迅速に充電可能な迅速給電型の非接触形給電装置1を実現することができる。
図4は本発明の実施例2を示す。実施例2が実施例1と異なるところは、送電側装置Aにおける送電部3を独立させた上で追加コイル40を設けたことである。
すなわち、充電回路部2は、充電制御回路としての充電制御部46、発振回路43、駆動回路44および追加コイル40から成る引込み回路を新たな送電部41として接続している。追加コイル40は、受電側キャパシタ24の充電時に一次コイル18と一緒に二次コイル19aと対応するように接続配置されている。送電ヘッド部4の通信回路17は、送電側制御回路部45を介して電源回路42の充電制御部46および発信回路43に接続されている。
なお、実施例2における一次コイル18と追加コイル40とは、電圧位相が同期し、磁気的に結合しないように配置されている。一次コイル18と追加コイル40との関係については、電圧不平衡に起因して逆流を起こさないように、コイル設計および駆動設計の段階で注意深く考慮されている。
図5は本発明の実施例3を示す。実施例3が実施例1と異なるところは、非接触形給電装置1を誘導式搬送車25に代わって、乗用車などの車両47に適用したことである。
車両47への適用に伴い、受電側装置Bの受電側キャパシタ24に代わって、例えば、12V/24Ah×2直列の規格を有する電気容量の受電側バッテリー48を受電対象物として設けている。受電側バッテリー48は、車両47のボンネット49内に設置する通常のものである。
この場合、送電側装置Aは静止部材27に固定され、受電側装置Bは車両47に搭載され、受電側バッテリー48は車両47に搭載されたエンジン(図示せず)の始動や駆動に用いられる。
これにより、実施例1と同様に、通信制御部20が作動し、制御信号S1により通信回路17を作動させ、受電側整流回路19からの直流電流が制御検出回路22を介して受電側バッテリー48に給電する。
実施例3でも、実施例1と同様に、電灯線等の小容量電源を用いて車両47の受電側バッテリー48を短時間で迅速に充電することができる。
この観点を考慮して、送電側バッテリーは、実施例1、2でも送電側キャパシタ9に代わって設けてもよい。
実施例1、2において、送電側キャパシタ9に代わって送電側バッテリーを設けた場合、受電側キャパシタ24の代わりに受電側バッテリーを設けてもよい。
図6は本発明の実施例4を示す。実施例4が実施例3と異なるところは、静止部材27を車両47の進行方向に対して前後方向Eに摺動調節可能で、かつ上下方向Fに伸縮調節可能となるように構成したことである(図6(a)参照)。
なお、摺動筒部27bの下端27eとスライダー27dの内底部27fとの間には、ロープ51が連結されている(図6(b)参照)。ロープ51の長さを、外筒部27cの上下長さ寸法Nよりも僅かに小さく設定している。これにより、摺動筒部27bの高さ調整時、最大高さにおいて、摺動筒部27bがロープ51に拘束されるため、摺動筒部27bが外筒部27cから不用意に抜け出ないようになっている。
このため、車両47が静止部材27の付近で停止した時、頭部27aを前後方向Eおよび上下方向Fに摺動調節することにより、送電ケーシング26を受電側装置Bの受電ケーシング28に対応するように位置決めすることができる。
(a)上記実施例1では、電源7の一例として50Hzあるいは60Hzの周波数でAC100/200Vの規格電圧を例示したが、これに限らず規格を異にする種々の電源を選択的に用いてもよい。誘導帯35はアルミニウム製テープに限らず、各種の金属箔から成る磁気テープでもよい。
また、誘導式搬送車25は誘導帯35に代わって、GPS(全地球測位システム)により誘導されるものであってもよい。
(e)実施例3で用いた受電側バッテリー48の規格は、12V/24Ah×2直列の電気容量に限らず、取付位置、駆動対象や使用状況などに応じて所望に変更してもよい。
2 充電回路部
3、41 送電部
4 送電ヘッド部
5 受電ヘッド部
6 受電部
7 電源
8 送電側整流回路
9 送電側キャパシタ(送電側バッファー部)
10、46 充電制御部(充電制御回路)
12、42 電源回路
13、43 発振回路
14、44 駆動回路
18 一次コイル
19 受電側整流回路
19a 二次コイル
24 受電側キャパシタ(受電対象物)
25 誘導式搬送車
26 送電ケーシング
27 静止部材
28 受電ケーシング
35 誘導帯
40 追加コイル
47 車両
48 受電側バッテリー(受電対象物)
A 送電側装置
B 受電側装置
W 工場内外や倉庫内外などの床面
E 車両の進行方向に対して前後方向
F 車両の進行方向に対して上下方向
Claims (6)
- 電源により磁界を発生させる一次コイルを有する送電側装置と、前記送電側装置とは別個に設けられ、受電対象物への電力供給が行われる二次コイルを有する受電側装置とを備え、前記一次コイルに対する前記電源からの通電時に、前記一次コイルと前記二次コイルとの電磁界結合により、前記一次コイルから前記二次コイルへの電力伝送を行って前記受電対象物に給電する非接触形給電装置において、
前記送電側装置には、前記電源による通電時は常に充電されている送電側バッファー部が設けられ、前記一次コイルと前記二次コイルとによる電磁界結合時に、前記電源からの電力および前記送電側バッファー部からの電力により前記受電対象物が給電され、
前記一次コイルは、前記電源から送電側整流回路、充電制御回路および駆動回路を経て接続され、前記送電側バッファー部は、前記電源から他の送電側整流回路、他の充電制御回路および他の駆動回路を経て追加コイルに給電するように接続され、前記追加コイルは、前記一次コイルとともに前記二次コイルに電磁界結合し、前記一次コイルおよび前記追加コイルにより誘導励起された前記二次コイルからの電力により受電側整流回路を経て前記受電対象物が給電されることを特徴とする非接触形給電装置。 - 前記送電側バッファー部は送電側キャパシタとして設けられ、前記受電対象物は受電側キャパシタとして設けられていることを特徴とする請求項1に記載の非接触形給電装置。
- 前記送電側バッファー部は送電側キャパシタとして設けられ、前記受電対象物は受電側バッテリーとして設けられていることを特徴とする請求項1に記載の非接触形給電装置。
- 前記送電側バッファー部は送電側バッテリーとして設けられ、前記受電対象物は受電側キャパシタとして設けられていることを特徴とする請求項1に記載の非接触形給電装置。
- 前記送電側バッファー部は送電側バッテリーとして設けられ、前記受電対象物は受電側バッテリーとして設けられていることを特徴とする請求項1に記載の非接触形給電装置。
- 前記電源は100/200Vの規格電圧を有する商用電源であることを特徴とする請求項1に記載の非接触形給電装置。
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