JP6146119B2 - 非接触給電システム及び袋体システム - Google Patents

Description

本発明は、非接触給電システムに関する。

下記特許文献１には、磁界を用いて電力伝送を行う際に、適切な給電を行うことを可能とする給電装置が開示されている。該給電装置は、磁界を用いて電力伝送を行う送電部と、送電部による送電電力を中継して、受電装置に送電する中継デバイスと、電力伝送の際の送電経路付近における異物を排除する異物排除動作部とを備え、異物排除動作部により給電対象とは異なる異物に起因した電力伝送の際の悪影響を回避できる。

特開２０１３−２１８８６号公報

ところで、上記従来技術には、効率良く非接触給電するための中継デバイスの適切な位置が存在するが、中継デバイスが地中に埋設され固定されているため、移動車両の車高によっては、中継コイルと受電コイルとの距離が変わるので、給電装置から受電装置に効率良く非接触給電することができないという問題がった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、従来よりも効率良く非接触給電することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、給電コイルを有する給電装置と、受電コイルを有する受電装置と、前記給電コイルと前記受電コイルとの間に位置する中継コイルとを具備し、前記中継コイルを介して前記給電コイルから前記受電コイルに非接触給電を行う非接触給電システムであって、前記中継コイルを支持し、膨張あるいは収縮することによって前記中継コイルを前記給電コイルと前記受電コイルとの間で移動させる袋体と、前記袋体にガスを供給するガス供給手段とを備える、という手段を採用する。

本発明では、第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記給電コイルと前記受電コイルとの間で膨張あるいは収縮する第２袋体を具備し、前記ガス供給手段は、前記第２袋体にガスを供給する、という手段を採用する。

本発明では、第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、膨張あるいは収縮することによって前記中継コイルを前記給電コイルと前記受電コイルとを結ぶ方向と直交する方向に移動させる第３袋体を具備し、前記ガス供給手段は、前記第３袋体にガスを供給する、という手段を採用する。

本発明では、第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれか１つの解決手段において、前記袋体の内部は、前記給電コイルと前記受電コイルとを結ぶ方向から見て分割されており、前記ガス供給手段は、前記袋体の各分割領域に対して個別にガスを供給する、という手段を採用する。

本発明によれば、ガスを供給することにより袋体を膨張あるいは収縮させて、中継コイルを給電コイルと受電コイルとの間で移動させることによって、従来よりも効率良く非接触給電することが可能になる。

本発明の第１実施形態に係る非接触給電システムの機能構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態における第１袋体５及び第２袋体７が膨張した状態を示す正面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。 本発明の第２実施形態における第１袋体５、第２袋体７及び第３袋体２１が膨張した状態を示す正面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。 本発明の第３実施形態における第１袋体２２及び第２袋体７が膨張した状態を示す正面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第1実施形態〕
初めに第１実施形態について説明する。本第１実施形態に係る非接触給電システムは、図１に示すように、地面に埋設された地上給電装置Ｓ及び該地上給電装置Ｓから給電を受ける移動車両Ｍ（受電装置）を備えている。このような非接触給電システムは、非接触給電方式の１つである磁界共鳴方式に基づいて地上給電装置Ｓから移動車両Ｍに電力を非接触給電する。

上記地上給電装置Ｓは、例えば交差点または踏切における停車位置、あるいは駐車場の駐車位置等に埋設され、これら駐停車位置に駐停車した移動車両Ｍに対して非接触給電を行う。このような地上給電装置Ｓは、図１に示すように、電源１、整流回路２、給電回路３、給電コイル４、第１袋体５、中継コイル６、第２袋体７、ガス給排気機構８、無線通信部９及び給電用制御部１０を備えている。なお、ガス給排気機構８は、本実施形態におけるガス供給手段である。

電源１は、出力端が整流回路２の入力端に接続されており、移動車両Ｍへの給電に必要となる交流電力を整流回路２に供給する交流電源である。このような電源１は、例えば２００Ｖまたは４００Ｖ等の三相交流電力、あるいは１００Ｖの単相交流電力を供給する系統電源や発電装置である。

整流回路２は、入力端が電源１に接続され、出力端が給電回路３に接続されている。このような整流回路２は、電源１から供給される交流電力を整流して直流電力に変換し、該直流電力を給電回路３に出力する。なお、電源１として太陽電池等の直流電源を使用し、整流回路２を省略（つまり直流電源から給電回路３に直流電力を供給）してもよい。

給電回路３は、入力端が整流回路２に接続され、出力端が給電コイル４の両端に接続されている。このような給電回路３は、給電コイル４と給電側共振回路を構成する共振用コンデンサを備え、給電用制御部１０から入力される制御指令に基づいて上記整流回路２から供給された直流電力を電源１の交流電力よりも周波数が高い交流電力（高周波電力）に変換して給電コイル４に供給する一種のインバータである。

給電コイル４は、サーキュラー型コイルあるいはソレノイド型コイルであり、サーキュラー型コイルの場合にはコイル軸を上下方向（垂直方向）とした姿勢、ソレノイド型コイルの場合にはコイル軸を水平方向とした姿勢、かつ、地表面上に露出した状態あるいはプラスチックス、繊維強化プラスチックス、セラミックスまたはこれらの複合材等の非磁性かつ非導電性材料によってモールドされた状態で駐停車位置に設置されている。このような給電コイル４は、両端が給電回路３の出力端に接続されており、上記給電回路３から高周波電力が供給されることにより磁界を発生することによって移動車両Ｍに対して非接触で給電を行う。

第１袋体５は、ゴム等の伸縮自在な弾性材を膜状に成形した一種の風船であり、上記給電コイル４を内包する状態で地面に設置されている。また、第１袋体５は、上側５ａに中継コイル６がその一方の端面（下面）を接するように設けられ、中継コイル６を支持している（図１及び図２参照）。この第１袋体５は、密閉されており、ガス給排気機構８からガス（例えば空気）が供給されると、膨張して中継コイル６を上方向に持ち上げることによって、該中継コイル６を後述する移動車両Ｍの受電コイル１１に向けて移動させる。また、第１袋体５は、上面中央部（後述する受電コイル１１に面する部分）以外の部分にアルミニウム粉や銅粉等の常磁性体の磁束遮蔽材からなる粉体を付着させた一種の風船である。上面中央部は、磁束に対する透過性能と伸縮性能とを併せ持っており、磁束遮蔽材からなる粉体が混合・付着している残りの部分は、磁束に対する遮蔽性能と伸縮性能とを併せ持っている。

中継コイル６は、サーキュラー型コイルあるいはソレノイド型コイルからなり、サーキュラー型コイルの場合にはコイル軸を上下方向（垂直方向）とした姿勢、ソレノイド型コイルの場合にはコイル軸を水平方向とした姿勢、かつ、露出した状態あるいはプラスチックス、繊維強化プラスチックス、セラミックスまたはこれらの複合材等の非磁性かつ非導電性材料によってモールドされた状態で第１袋体５によって支持されている（図１及び図２参照）。このような中継コイル６は、共振用コンデンサと共振用コイル（上記サーキュラー型コイルあるいはソレノイド型コイル）とからなる共振回路から構成され、給電コイル４から後述する移動車両Ｍの受電コイル１１への非接触給電を中継するものである。なお、中継コイル６の共振回路の共振周波数は、上記給電側共振回路の共振周波数と同一周波数になるように設定されている。

第２袋体７は、ゴム等の伸縮自在な弾性材を膜状に成形した一種の風船であり、上記第１袋体５及び中継コイル６を内包する状態で地面に設置されている。また、第２袋体７は、密閉されており、ガス給排気機構８からガス（例えば空気）が供給されると、第１袋体５及び中継コイル６の周囲に膨張する（図２参照）。また、第２袋体７は、上面中央部（後述する受電コイル１１に面する部分）以外の部分にアルミニウム粉や銅粉等の常磁性体の磁束遮蔽材からなる粉体を付着させた一種の風船である。上面中央部は、磁束に対する透過性能と伸縮性能とを併せ持っており、磁束遮蔽材からなる粉体が混合・付着している残りの部分は、磁束に対する遮蔽性能と伸縮性能とを併せ持っている。

ガス給排気機構８は、給電用制御部１０から入力される制御指令に基づいて上記第１袋体５あるいは第２袋体７内にガスを供給すると共に当該第１袋体５あるいは第２袋体７からガスを排気する一種のポンプである。このようなガス給排気機構８は、２本の給排気管を有し、上記第１袋体５と第２袋体７それぞれに接続されている。

無線通信部９は、後述する移動車両Ｍに設けられた無線通信部１７と各種情報の無線通信が可能であり、例えば、移動車両Ｍの無線通信部１７が出力する電力量通知を受信する。なお、無線通信部９は、その設置位置を中心として半径が数メートル程度のエリア内に移動車両Ｍの無線通信部１７が位置する場合に、無線通信部１７と通信可能である。

給電用制御部１０は、マイクロプロセッサやメモリ等を備え、給電用制御プログラムや機能するソフトウエア型制御装置であり、上記給電用制御プログラムや無線通信部９が受信した信号に基づいて給電回路３及びガス給排気機構８を制御する。このような給電用制御部１０の詳細処理については後述する動作説明の中で説明する。

移動車両Ｍは、運転者によって運転されて道路上を走行する自動車であり、例えば電力を動力源として走行する電気自動車やハイブリッド自動車である。このような移動車両Ｍは、図１に示すように、受電コイル１１、受電回路１２、充電回路１３、バッテリ１４、電圧センサ１５、電流センサ１６及び無線通信部１７及び受電用演算制御部１８を備えている。なお、図１では省略しているが、移動車両Ｍは、エンジン、走行モータ、操作ハンドル及びブレーキ等の走行に必要な構成要素を当然に具備する。

受電コイル１１は、サーキュラー型コイルあるいはソレノイド型コイルであり、給電コイル４や中継コイル６と対向し、かつ給電コイル４と中継コイル６を介して高効率な非接触給電が可能なようにサーキュラー型コイルの場合にはコイル軸が上下方向（垂直方向）となる姿勢、ソレノイド型コイルの場合にはコイル軸が水平かつ給電コイル４のコイル軸と平行になる姿勢で移動車両Ｍの底部に設けられている。このような受電コイル１１は、両端が受電回路１２の入力端に接続されており、給電コイル４あるいは中継コイル６の磁界が作用すると電磁誘導によって起電力を発生し、当該起電力を受電回路１２に出力する。給電コイル４と中継コイル６と受電コイル１１は、いずれも同一形式、すなわち、いずれもサーキュラー型コイルとするか、いずれもソレノイド型コイルとするか、のいずれかとするが、給電コイル４と中継コイル６と受電コイル１１の大きさ、形状は、高効率な非接触給電が可能であれば、同一でも異なっていてもよい。

受電回路１２は、入力端が受電コイル１１の両端に接続され、出力端が充電回路１３の入力端に接続されている。このような受電回路１２は、受電コイル１１と受電側共振回路を構成する共振用コンデンサを備え、受電コイル１１から供給された交流電力を直流電力に変換して充電回路１３に供給する一種の整流回路である。なお、受電回路１２の共振用コンデンサの静電容量は、上記給電側共振回路の共振周波数と受電側共振回路の共振周波数とが同一周波数になるように設定されている。

充電回路１３は、入力端が受電回路１２の出力端に接続され、出力端がバッテリ１４の入力端に接続されており、受電回路１２から供給される電力（直流電力）をバッテリ１４に充電する。バッテリ１４は、移動車両Ｍに搭載された再充電が可能な電池（例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池）であり、図示しない走行モータ等に駆動電力を供給する。

電圧センサ１５は、受電回路１２と充電回路１３との間に設けられ、受電回路１２から充電回路１３に供給する電力の電圧値を検出し、該電圧値を示す電圧検出信号を受電用演算制御部１８に出力する。
電流センサ１６は、受電回路１２と充電回路１３との間に設けられ、受電回路１２から充電回路１３に供給する電力の電流値を検出し、該電流値を示す電流検出信号を受電用演算制御部１８に出力する。

無線通信部１７は、地上給電装置Ｓに設けられた無線通信部９と各種情報の無線通信が可能であり、例えば、受電用演算制御部１８による制御の下、受電電力量を示す電力量通知を送信する。なお、無線通信部１７は、自身を中心として半径が数メートル程度のエリア内に地上給電装置Ｓの無線通信部９が位置する場合に無線通信部９との通信が可能である。

受電用演算制御部１８は、マイクロプロセッサやメモリ等を備え、受電用制御プログラムに基づいて機能するソフトウエア型制御装置であり、上記受電用演算制御プログラムに基づいて受電電力量の演算処理を行うと共に充電回路１３を制御する。例えば、受電用演算制御部１８は、電圧センサ１５から入力される電圧検出信号及び電流センサ１６から入力される電流検出信号に基づいて受電回路１２から出力される電力量を算出、つまり、電圧センサ１５によって検出された電圧値と、電流センサ１６によって検出された電流値とを乗算して受電回路１２から出力される電力量を算出する。

次に、このように構成された本非接触給電システムの動作について説明する。
最初に、非給電時における移動車両Ｍ及び地上給電装置Ｓの動作について説明する。移動車両Ｍの受電用演算制御部１８は、非給電時（例えばユーザによる移動車両Ｍの通常運転時）に、充電回路１３を停止させる。一方、地上給電装置Ｓの給電用制御部１０は、非給電時、つまり給電対象である移動車両Ｍが駐停車位置に停車していない時に、給電回路３を停止すると共に、第１袋体５及び第２袋体７が完全に収縮するようにガス給排気機構８に第１袋体５及び第２袋体７内のガスを排気させる。

その後、ユーザは、移動車両Ｍを運転して、地上給電装置Ｓの設置場所まで移動車両Ｍを移動させて停車させる。移動車両Ｍの受電用演算制御部１８は、無線通信部１７による地上給電装置Ｓの無線通信部９との通信結果（あるいは不図示の音波センサや光センサ等の位置センサの出力）に基づいて地上給電装置Ｓの設置位置を把握する。例えば、受電用演算制御部１８は、無線通信部１７が地上給電装置Ｓの無線通信部９から受信する信号の強度に基づいて地上給電装置Ｓの設置位置を把握する。続いて、受電用演算制御部１８は、地上給電装置Ｓの上方まで移動したことを検知すると、充電回路１３に充電動作を開始させる。

一方、地上給電装置Ｓの給電用制御部１０は、移動車両Ｍと同じく無線通信部１７による地上給電装置Ｓの無線通信部９との通信結果（あるいは不図示の音波センサや光センサ等の位置センサの出力）に基づいて移動車両Ｍの位置を把握する。給電用制御部１０は、地上給電装置Ｓの上方に移動車両Ｍが移動してきたことを検知すると、第２袋体７が完全に膨張するようにガス給排気機構８にガスを供給させる。上記動作によって、図２に示すように、地上給電装置Ｓの第２袋体７が移動車両Ｍの受電コイル１１を覆うように接触する。なお、給電用制御部１０は、第２袋体７が完全に膨張したかについては、ガス給排気機構８によるガスの供給時間や、図示しないポンプの第２袋体７への供給口に設けられた圧力計の検出結果に基づいて判断する。

続いて、給電用制御部１０は、第２袋体７が完全に膨張すると、ガス給排気機構８による第１袋体５へのガスの供給を開始させると共に、給電回路３に微小電力の給電動作を開始させる。なお、微小電力は、後に地上給電装置Ｓによって供給される充電用の大電力より小さい電力値に設定されている。

これに対して、移動車両Ｍの受電用演算制御部１８は、電圧センサ１５によって検出された電圧値と、電流センサ１６によって検出された電流値とを乗算して受電回路１２から出力される微小電力の電力量を算出し、該電力量を通知するための電力量通知を無線通信部１７に送信させる。

一方、地上給電装置Ｓの給電用制御部１０は、無線通信部９が受信した電力量通知によって示される電力量が上昇したか否かを判断し、上昇したと判断した場合には、ガス給排気機構８による第１袋体５へのガスの供給を継続させる。そして、給電用制御部１０は、再び電力量が上昇したか否かを判断し、上昇したと判断した場合には、ガス給排気機構８による第１袋体５へのガスの供給を継続させる。これに対し、給電用制御部１０は、電力量の上昇が停止したと判断した場合には、ガス給排気機構８による第１袋体５へのガスの供給を停止させる。

一方、給電用制御部１０は、電力量が下降したと判断した場合には、ガス給排気機構８による第１袋体５へのガスの供給を停止して、ガス給排気機構８に第１袋体５からガスを排気させる。そして、給電用制御部１０は、再び移動車両Ｍに受電された微小電力の電力量が上昇したか否かを判断し、上昇したと判断した場合には、ガス給排気機構８による第１袋体５からのガスの排気を継続させる。これに対し、給電用制御部１０は、電力量の上昇が停止したと判断した場合には、ガス給排気機構８による第１袋体５からのガスの排気を停止させる。

すなわち、給電用制御部１０は、無線通信部９が受信した電力量通知に基づいて第１袋体５を膨張あるいは収縮するようにガス給排気機構８を制御する。これにより、中継コイル６は、第１袋体５によって給電コイル４と移動車両Ｍの受電コイル１１との間で移動し、第１袋体５の膨張あるいは収縮の停止によって、給電コイル４と受電コイル１１との間の伝送効率の最適な位置で停止する。

続いて、給電用制御部１０は、給電回路３に給電動作を開始させる。ここで、中継コイル６が給電コイル４と受電コイル１１との間の伝送効率の最適な位置にいるので、給電コイル４から受電コイル１１に高い伝送効率で電力は、供給される。また、給電コイル４と受電コイル１１との間の空間が第２袋体７によって占められるので、給電コイル４と受電コイル１１との間に異物が侵入することを防止することができる。

また、第２袋体７が、膨張した状態において中継コイル６の端面（上面）の直上に符合する部位が磁束を透過する磁束透過部（例えば、膜状弾性材の表面にフェライト等の高透磁率材料の粉体付着させたもの）として形成され、これ以外の部位が磁束遮蔽部（膜状弾性材の表面にアルミニウム粉や銅粉等の磁束遮蔽材からなる常磁性粉体を付着させたもの）として形成されている場合には、漏れ磁束は、第２袋体７の外部へ漏れることが防止されるので、漏れ磁束を従来よりも低減することができる。

一方、移動車両Ｍの受電用演算制御部１８は、バッテリ１４の充電状態を監視しながら充電回路１３を制御することにより、バッテリ１４を適切に充電する。受電用演算制御部１８は、バッテリ１４が満充電状態となったことを検知すると、図示しない表示器等によってバッテリ１４が満充電状態になったことを通知する。そして、ユーザは、図示しない表示器等により満充電状態となったことを認識すると、移動車両Ｍを運転して、地上給電装置Ｓの設置場所から移動する。

一方、地上給電装置Ｓの給電用制御部１０は、無線通信部９による移動車両Ｍの無線通信部１７との通信結果（あるいは不図示の音波センサや光センサ等の位置センサの出力）から移動車両Ｍが移動したことを検知すると、給電回路３の制御を停止すると共に、ガス給排気機構８を制御して第１袋体５及び第２袋体７を完全に収縮させる。

このような本実施形態によれば、ガスを供給することにより第１袋体５を膨張あるいは収縮させて、中継コイル６を給電コイル４と受電コイル１１との間で移動させることによって、従来よりも効率良く非接触給電することが可能になる。また、本実施形態によれば、給電コイル４と受電コイル１１との間の空間が第２袋体７によって占められるので、給電コイル４と受電コイル１１との間に異物が侵入することを防止することができる。

また、本実施形態によれば、第２袋体７が、膨張した状態において中継コイル６の端面（上面）の直上に符合する部位が磁束を透過する磁束透過部として形成され、これ以外の部位が磁束遮蔽部として形成されている場合には、漏れ磁束は、第２袋体７の外部へ漏れることが防止されるので、漏れ磁束を従来よりも低減することができる。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係る非接触給電システムについて説明する。
本第２実施形態に係る非接触給電システムは、第３袋体２１（図３に示す）を備え、該第３袋体２１にガス給排気機構８からガスを供給する点において、上記第１実施形態と相違する。これ以外の構成要素については第１実施形態と同様である。よって、第２実施形態において第１実施形態と同様の構成要素については説明を省略する。

第３袋体２１は、図３に示すように、第１袋体５の周囲の地面に例えば３つ設置されている。また、第３袋体２１は、密閉されており、ガス給排気機構８からガス（例えば空気）が供給されると、先端が中継コイル６の周面に当接する形状となるように形成されている。なお、第３袋体２１の数については、３つ以上であることが望ましい。

ガス給排気機構８は、上記第１袋体５及び第２袋体７に加えて、第３袋体２１内にガスを供給すると共に当該第３袋体２１からガスを排気する。つまり、ガス給排気機構８は、３本の給排気管を有し、第１袋体５及び第２袋体７に加えて、第３袋体２１に接続されている。

次に、このように構成された本第２実施形態の動作について説明する。なお、第１実施形態と同様の動作については説明を省略する。
地上給電装置Ｓの給電用制御部１０は、第１袋体５を膨張あるいは収縮するためのガス給排気機構８の制御が完了すると、ガス給排気機構８による各第３袋体２１へのガスの供給を開始させる。

ここで、給電用制御部１０は、無線通信部９が受信した電力量通知に基づいて各第３袋体２１を膨張あるいは収縮するようにガス給排気機構８を制御する。つまり、給電用制御部１０は、電力量通知によって示される電力量の上昇が停止するまで、各第３袋体２１を膨張あるいは収縮するようにガス給排気機構８を制御する。

膨張状態の第３袋体２１は、先端が中継コイル６の周面に当接する。この結果、中継コイル６は、各第３袋体２１による当接の程度に応じて水平方向（給電コイル４と受電コイル１１とを結ぶ方向と直交する方向）に移動する。つまり、中継コイル６は、ガス給排気機構８による各第３袋体２１へのガスの供給量に応じてで水平方向に移動し、第３袋体２１の膨張あるいは収縮の停止によって、伝送効率の最適な位置で停止する。

続いて、給電用制御部１０は、給電回路３に給電動作を開始させる。ここで、中継コイル６が給電コイル４と受電コイル１１との間の伝送効率の最適な位置にいるので、給電コイル４から受電コイル１１に高い伝送効率で電力は、供給される。

一方、移動車両Ｍの受電用演算制御部１８は、バッテリ１４の充電状態を監視しながら充電回路１３を制御することにより、バッテリ１４を適切に充電する。受電用演算制御部１８は、バッテリ１４が満充電状態となったことを検知すると、図示しない表示器等によってバッテリ１４が満充電状態になったことを通知する。そして、ユーザは、図示しない表示器等により満充電状態となったことを認識すると、移動車両Ｍを運転して、地上給電装置Ｓの設置場所から移動する。

一方、地上給電装置Ｓの給電用制御部１０は、無線通信部９による移動車両Ｍの無線通信部１７との通信結果（あるいは不図示の音波センサや光センサ等の位置センサの出力）から移動車両Ｍが移動したことを検知すると、給電回路３の制御を停止すると共に、ガス給排気機構８を制御して第１袋体５及び第２袋体７に加えて、第３袋体２１を完全に収縮させる。

このような本実施形態によれば、ガスを供給することにより第３袋体２１を膨張あるいは収縮させて、中継コイル６を水平方向に移動させることによって、従来よりも効率良く非接触給電することが可能になる。

〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態に係る非接触給電システムについて説明する。
本第３実施形態に係る非接触給電システムは、第１袋体５に代わって、内部が給電コイル４と受電コイル１１とを結ぶ方向から見て分割された第１袋体２２（図４参照）を備え、該第１袋体２２の各分割領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃに対してガス給排気機構８からガスを供給する点において、上記第１実施形態と相違する。これ以外の構成要素については第１実施形態と同様である。よって、第３実施形態において第１実施形態と同様の構成要素については説明を省略する。

第１袋体２２は、内部が給電コイル４と受電コイル１１とを結ぶ方向から見て例えば３つ（分割領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）に分割されている。また、第１袋体２２の各分割領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、密閉されており、ガス給排気機構８からガス（例えば空気）が供給されると、膨張して中継コイル６を上方向に持ち上げると共に、膨張の違いによって中継コイル６の傾きを変化させる。

ガス給排気機構８は、上記第１袋体２２の各分割領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び第２袋体７内にガスを供給すると共に当該第１袋体２２の各分割領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び第２袋体７からガスを排気する。つまり、ガス給排気機構８は、４本の給排気管を有し、上記第１袋体２２の各分割領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び第２袋体７に接続されている。

次に、このように構成された本第３実施形態の動作について説明する。なお、第１実施形態と同様の動作については説明を省略する。
給電用制御部１０は、第２袋体７が完全に膨張すると、ガス給排気機構８による第１袋体２２の各分割領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃへのガスの供給を開始させると共に、給電回路３に微小電力の給電動作を開始させる。

そして、給電用制御部１０は、無線通信部９が受信した電力量通知に基づいて第１袋体２２の各分割領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃを膨張あるいは収縮するようにガス給排気機構８を制御する。つまり、給電用制御部１０は、電力量通知によって示される電力量の上昇が停止するまで、各第３袋体２１を膨張あるいは収縮するようにガス給排気機構８を制御する。

これにより、中継コイル６は、分割領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃによって給電コイル４と移動車両Ｍの受電コイル１１との間で移動すると共に、各分割領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃの膨張の違いによって中継コイル６の傾きが変化して、第３袋体２１の膨張あるいは収縮の停止によって、伝送効率の最適な位置で停止する。

続いて、給電用制御部１０は、給電回路３に給電動作を開始させる。ここで、中継コイル６が給電コイル４と受電コイル１１との間の伝送効率の最適な位置にいるので、給電コイル４から受電コイル１１に高い伝送効率で電力は、供給される。

一方、移動車両Ｍの受電用演算制御部１８は、バッテリ１４の充電状態を監視しながら充電回路１３を制御することにより、バッテリ１４を適切に充電する。受電用演算制御部１８は、バッテリ１４が満充電状態となったことを検知すると、図示しない表示器等によってバッテリ１４が満充電状態になったことを通知する。そして、ユーザは、図示しない表示器等により満充電状態となったことを認識すると、移動車両Ｍを運転して、地上給電装置Ｓの設置場所から移動する。

一方、地上給電装置Ｓの給電用制御部１０は、無線通信部９による移動車両Ｍの無線通信部１７との通信結果（あるいは不図示の音波センサや光センサ等の位置センサの出力）から移動車両Ｍが移動したことを検知すると、給電回路３の制御を停止すると共に、ガス給排気機構８を制御して第１袋体２２の各分割領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び第２袋体７を完全に収縮させる。

このような本実施形態によれば、ガスを供給することにより第１袋体２２の各分割領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃを膨張あるいは収縮させて、中継コイル６の傾きを変化させることによって、従来よりも効率良く非接触給電することが可能になる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記第１〜第３実施形態において、第１袋体５、中継コイル６、第２袋体７、ガス給排気機構８、第３袋体２１及び第１袋体２２は、地上給電装置Ｓに付属しているが、移動車両Ｍに付属するようにしてもよい。

（２）上記第１〜第３実施形態において、中継コイル６は、１つであるが本発明はこれに限定されない。例えば、給電コイル４と受電コイル１１との間が遠く、１つの中継コイル６では十分に非接触給電することができない距離である場合には、複数の中継コイル６を給電コイル４と受電コイル１１とを結ぶ方向に連なって配置するようにしてもよい。その場合には、各中継コイル６に対して第１袋体５、第３袋体２１あるいは第１袋体２２を設ける。

（３）上記第１〜第３実施形態は、給電コイル４、中継コイル６及び受電コイル１１がコイル軸を上下方向とした姿勢で設けられた非接触給電システムに本発明を適用してものであるが、本発明はこれに限定されない。例えば、給電コイル４、中継コイル６及び受電コイル１１がコイル軸を水平方向とした姿勢（水平姿勢）あるいは傾斜した姿勢で設けられた非触給電システムに本発明を適用してもよい。

（４）上記第１〜第３実施形態は、給電装置が地面に埋設された地上給電装置Ｓであり、受電装置が地上を走行する移動車両Ｍである。本発明はこれに限定されない。例えば、給電装置が水中に設置された水中給電装置であり、受電装置が水中を移動する水中航走体であってもよい。また、上記水中航走体は、水中の水質などを調査する場合には、水質データを外部に取り出さなければならない。この場合、水中航走体及び水中給電装置に設けられた第１袋体５、第２袋体７、第３袋体２１及び第１袋体２２いずれかの内部に通信アンテナを設け、通信アンテナを介して水質データを外部に取り出すようにしてもよい。

つまり、通信ケーブルを介して水中給電装置を地上の水質データ管理装置等に有線接続し、水中航走体が電力伝送時（バッテリ１４の充電時）に通信アンテナを介して水質データを水中給電装置へ無線送信し、水中給電装置が通信アンテナを介して水中航走体から受信した水質データを水質データ管理装置等へ有線送信してもよい。また、第１袋体５、第２袋体７、第３袋体２１あるいは第１袋体２２内に供給する流体として、ガス体以外に液体でもよい。特に磁界共鳴方式の場合、液体の種類にはコイルや各袋体を傷めない性質のものであればイオン性のある塩水でもよく、蒸留水やアルコール等でもよい。特にガスと液体の比重が異なるので、ガスとの併用をすることで給電装置や受電装置のバランスを調節することができる。

１ 電源
２ 整流回路
３ 給電回路
４ 給電コイル
５ 第１袋体
５ａ 上側
６ 中継コイル
７ 第２袋体
８ ガス給排気機構
９ 無線通信部
１０ 給電用制御部
１１ 受電コイル
１２ 受電回路
１３ 充電回路
１４ バッテリ
１５ 電圧センサ
１６ 電流センサ
１７ 無線通信部
１８ 受電用演算制御部
２１ 第３袋体
２２ 第１袋体
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ 分割領域
Ｍ 移動車両
Ｓ 地上給電装置

Claims (4)

1. 給電コイルを有する給電装置と、受電コイルを有する受電装置と、前記給電コイルと前記受電コイルとの間に位置する中継コイルとを具備し、前記中継コイルを介して前記給電コイルから前記受電コイルに非接触給電を行う非接触給電システムであって、
   前記中継コイルを支持し、膨張あるいは収縮することによって前記中継コイルを前記給電コイルと前記受電コイルとの間で移動させる第１袋体と、
   前記第１袋体にガスを供給するガス供給手段と、
   前記給電コイルと前記受電コイルとの間で膨張あるいは収縮し、前記第１袋体を内包する第２袋体とを備え、
   前記ガス供給手段は、前記第２袋体にガスを供給することを特徴とする非接触給電システム。
2. 膨張あるいは収縮することによって前記中継コイルを前記給電コイルと前記受電コイルとを結ぶ方向と直交する方向に移動させる第３袋体を具備し、
   前記ガス供給手段は、前記第３袋体にガスを供給することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電システム。
3. 前記第１袋体の内部は、前記給電コイルと前記受電コイルとを結ぶ方向から見て分割されており、
   前記ガス供給手段は、前記第１袋体の各分割領域に対して個別にガスを供給することを特徴とする請求項１または２に記載の非接触給電システム。
4. 給電コイルから受電コイルへの非接触給電を中継する中継コイルを支持し、膨張あるいは収縮することによって前記中継コイルを前記給電コイルと前記受電コイルとの間で移動させる第１袋体と、
   前記第１袋体にガスを供給するガス供給手段と、
   前記給電コイルと前記受電コイルとの間で膨張あるいは収縮し、前記第１袋体を内包する第２袋体とを備え、
   前記ガス供給手段は、前記第２袋体にガスを供給する袋体システム。

Images