JP6277585B2 - 非接触給電システム - Google Patents
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Description
また、水中においては、急激な潮流の変化、大きな波の影響あるいは魚等の衝突によって、両構造体を離間させる方向に大きな荷重が作用することがあり得る。このようなときに、特許文献1や特許文献2のようにしっかりと嵌合されていると、嵌合部分が傷ついて修理作業が必要となる場合もあり、作業者の負担が増大することになる。
したがって、本発明によれば、水中移動体の稼働率を向上させ、水中移動体の損傷を防止することのできる非接触給電システムが得られる。
図1は、本発明の実施形態における非接触給電システム1の全体構成を示す模式図である。図2は、本発明の実施形態における第1水中移動体10と第2水中移動体20の構成を示す模式図である。図3は、本発明の実施形態における給電ステーション30の構成を示す模式図である。
受電回路12は、給電コイル21から受電した受電電力を直流電力に変換して蓄電池13に供給する電力変換回路である。すなわち、この受電回路12は、蓄電池13の充電状態に応じた充電電流を蓄電池13に供給することにより蓄電池13を充電する。
インバータ14は、供給された直流電力を交流電力に変換し、モータ15に駆動用の三相電流を供給するものである。モータ15は、メインスラスタ2と接続されており、メインスラスタ2を回転させる。なお、蓄電池13の電力は、メインスラスタ2だけでなく、他の搭載アクチュエータにも供給される。
本実施形態の蓄電池23は、第2水中移動体20の駆動動力源となり、また、第1水中移動体10への給電電力源ともなるものである。第2水中移動体20にはミッション用機器16を搭載していないため、蓄電池23は、そのスペースを活用して、第1水中移動体10の蓄電池13よりも倍以上の十分な容量及び大きさを有している。
非接触給電システム1は、図1に示すように、所定のミッションを行っている第1水中移動体10に対して第2水中移動体20が非接触給電を行うものである。第1水中移動体10は、予め設定されたミッションを行うべく、例えば海底付近を所定のルート(ルートA〜C)で航行している。第1水中移動体10のルートA〜C及び第1水中移動体10の現在位置の情報は、通信装置27を介して第2水中移動体20に伝えられ、第2水中移動体20は、当該位置情報と自身の現在位置の情報とに基づいて給電航行を行う。
この本実施形態の非接触給電システム1によれば、第1水中移動体10に第2水中移動体20が並走しながら非接触給電が行われるため、第1水中移動体10がミッションを継続したまま受電でき、第1水中移動体10の稼働率を向上させることができる。
したがって、本実施形態によれば、従来技術のような高精度な位置決め機構が不要であり、機械的な嵌め合いのような拘束手段を用いていないため外力の影響を受けても容易に離脱可能である。また、位置ズレに強く、併走の開始に当たり位置決めが容易であるため、第1水中移動体10及び第2水中移動体20間の水中での電力伝送を可能とすることができる。
具体的に、給電航行制御装置26は、通信装置27により、給電ステーション30の通信装置34との間で上記した通信を行い、給電ステーション30に対する第2水中移動体20の距離情報を得る。
図4に示す位置合わせ手段40は、第1水中移動体10と第2水中移動体20とを吸着させる吸着手段41を有する。図4に示す吸着手段41は、第2水中移動体20に設けられた吸盤部材42から構成され、吸盤部材42を第1水中移動体10のカバー部材4の平坦部に押し付けて吸着する構成となっている。
この構成によれば、受電コイル11と給電コイル21とを位置合わせして給電効率を向上させることができ、また、機械的な嵌合部を設ける必要がなく、外力が加わるときには当該吸着力を振り切って容易に離脱可能とすることができる。
なお、並走開始時には、不図示のポンプで吸盤部材42の吸盤内を排水してもよいし、並走終了時には、吸盤部材42の吸盤内外を繋ぐ不図示のバルブを開けて吸盤内に注水してもよい。
図5に示す位置合わせ手段40は、第1水中移動体10と第2水中移動体20とを磁着させる磁着手段43を有する。図5に示す磁着手段43は、第2水中移動体20に設けられた電磁石44と、第1水中移動体10に設けられた鉄片45とから構成され、カバー部材4の背面側でお互いが引き付け合うことで位置合わせする構成となっている。
この構成によれば、受電コイル11と給電コイル21とを位置合わせして給電効率を向上させることができ、また、機械的な嵌合部を設ける必要がなく、外力が加わるときには当該磁着力を振り切って容易に離脱可能とすることができる。
なお、並走開始時には、電磁石44を「ON」にし、並走終了時には、電磁石44を「OFF」にすることが電力消費の観点から好ましい。
図6に示す位置合わせ手段40は、第1水中移動体10に設けられたマーカー46と、第2水中移動体20に設けられ、マーカー46を検出するマーカー検出手段47と、を有する。図6に示すマーカー検出手段47は、水中カメラ(照明付きが好ましい)から構成され、受電コイル11を前後で挟んで設けられたマーカー46を画像で検出する構成となっている。
この構成によれば、画像処理によって、第2水中移動体20の第1水中移動体10に対する位置ずれを計測し、当該位置ずれを補正するよう第2水中移動体20の航路を補正することで、受電コイル11と給電コイル21とを位置合わせして給電効率を向上させることができる。
なお、マーカー検出手段47は、水中カメラに限らず、例えば超音波の反射強度と反射時間からマーカー46を検出する超音波センサであってもよい。
Claims (7)
- 非接触で電力を受電する受電手段を有する第1水中移動体と、
非接触で電力を給電する給電手段を有すると共に、蓄電池によって駆動し、前記第1水中移動体に非嵌合状態で並走しながら前記受電手段と前記給電手段との間で非接触給電を行う第2水中移動体と、
前記蓄電池に給電する給電ステーションと、
前記蓄電池の残量に基づいて、前記第2水中移動体を前記給電ステーションに帰還させる制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記非接触給電中に、前記蓄電池の残量がある閾値以下になった場合、当該非接触給電を中止し、前記第2水中移動体を前記給電ステーションに帰還させる、ことを特徴とする非接触給電システム。 - 前記制御手段は、前記給電ステーションに対する前記第2水中移動体の距離に基づいて、前記閾値を逐次更新する、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。
- 前記給電手段は、前記蓄電池に蓄えられた電力を給電する、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。
- 前記非接触給電を行う際に、前記受電手段と前記給電手段とを位置合わせする位置合わせ手段を有する、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
- 前記位置合わせ手段は、前記第1水中移動体と前記第2水中移動体とを吸着させる吸着手段を有する、ことを特徴とする請求項4に記載の非接触給電システム。
- 前記位置合わせ手段は、前記第1水中移動体と前記第2水中移動体とを磁着させる磁着手段を有する、ことを特徴とする請求項4に記載の非接触給電システム。
- 前記位置合わせ手段は、
前記第1水中移動体に設けられたマーカーと、
前記第2水中移動体に設けられ、前記マーカーを検出するマーカー検出手段と、を有する、ことを特徴とする請求項4に記載の非接触給電システム。
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