JP6309162B2 - ワイヤレス給電システム及び移動体 - Google Patents
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Description
また、駐輪場が屋外の場合には、雨によって感電の恐れがあり、また、砂及び埃によって充電スタンドが汚れるため定期メンテナンスが必要となる。よって、駐輪場は雨風が入らない屋内に設けられることになり、設備が大型化し、コストの増大につながるという課題がある。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係るワイヤレス給電システムの構成例を示す模式図であり、図2はブロック図である。
図1,2に示すように、ワイヤレス給電システムは、送信装置1と、受信装置2及び電動アシスト機能を有する移動体とを備えている。なお図1では、電動アシスト機能を有する移動体として、電動自転車3を用いた場合を示している。
送信電源102は、一次電源101からの直流又は交流の電力(入力電力)を、送信アンテナ103の共振周波数に合わせた電力(高周波電力)に変換して出力するものである。
中継アンテナ205は、電動自転車3の車輪に設けられ、送信装置1の送信アンテナ103によりワイヤレスに伝送された電力を受信するものである。図1の例では、中継アンテナ205が、電動自転車3の前輪に取付けられた場合を示している。また、中継アンテナ205は、送信アンテナ103との間でバッテリ203の充電に必要な電力量を十分に受信することができる大きさに構成されている。
まず、電動自転車3の利用者は、電動自転車3の前輪を車輪止め5に合わせて止める。これにより、充電スタンド4に設けられた送信装置1の送信アンテナ103と電動自転車3の前輪に設けられた受信装置2の中継アンテナ205とが対向し、電力伝送が開始される。この際、送信アンテナ103と受信アンテナ206はアンテナサイズが大きく異なるため、発生した磁束の鎖交量が小さく電力伝送効率が低い。そのため、受信アンテナ206よりアンテナサイズが大きい中継アンテナ205を介して電力伝送することにより、電力伝送効率を高めている。中継アンテナ205により受信された電力は、非接触のロータリ伝送で受信アンテナ206に伝送され、電力ケーブル204を介してバッテリ203に供給されて充電される。この際、送信装置1と受信装置2との間で無線電力伝送を行うことで、バッテリ203を取り外すことなく充電を行うことが可能となる。
すなわち、電動自転車3を所定位置に停めるだけで、バッテリ203を着脱せずに充電できるため、手間がかからず効率的に充電を行うことができる。さらに、送信装置1とバッテリ203とを電極により接点接続する必要がないため、送信装置1を防水構造及び防塵構造にすることが容易に可能であり、感電の恐れがなくなり、また、定期メンテナンスが不要となる。また、送信装置1の設置箇所を建屋等の防水構造及び防塵構造とする必要がないため、駐輪場全体の低コスト化を図ることができる。
また、例えば図5に示すように、中継アンテナ205を、他部材(スポーク、フレーム等)との接続部分が絶縁体208により絶縁されたリムから構成してもよい。
なお図4,5では、受信アンテナ206及び電力ケーブル204の図示を省略している。
実施の形態1では、アンテナ部201を電動自転車3の車輪に設けた場合について示した。これに対し、実施の形態2では、アンテナ部201を電動自転車3のフレームを用いて構成した場合について示す。図7はこの発明の実施の形態2に係る電動自転車3の構成を示す模式図である。図7に示す実施の形態2に係る電動自転車3は、図1に示す実施の形態1に係るワイヤレス給電システムの電動自転車3から電力ケーブル204を削除し、アンテナ部201の構成を変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。なお、送信装置1は、図1に示す構成と同様である。
受信アンテナ207は、電動自転車3のフレームを用いて他部材との接続部分を絶縁することで構成され、送信装置1によりワイヤレスに伝送された電力を受信するものである。例えば、電動自転車3のフレームが導電性の部材である場合には、このフレームに対して他部材との接続部分を絶縁することで、受信アンテナ207を構成することができる。導電性の部材としては、スチール又はカーボンファイバ等が挙げられる。図7に示す例では、受信アンテナ207が、他部材との接続部分が絶縁体208により絶縁された導電性のトップチューブ、ダウンチューブ及びシートチューブから構成された場合を示している。この受信アンテナ207により受信された電力は、バッテリ203に供給され充電される。
実施の形態1.2では、受信装置2を有する電動自転車3が駐輪場に駐輪され、送信装置1と対向することを契機として、電力伝送を開始する場合を例に説明を行った。それに対し、実施の形態3では、送信装置1と受信装置2とで通信を行うことで、電力伝送を制御する場合について示す。図10はこの発明の実施の形態3に係るワイヤレス給電システムの構成を示すブロック図である。この図10に示す実施の形態3に係るワイヤレス給電システムは、図2に示す実施の形態1に係るワイヤレス給電システムの受信装置2に受信側通信部209を追加し、送信装置1に送信側通信部104及び給電制御部105を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。なお、アンテナ部201は、実施の形態1の構成であってもよいし、実施の形態2の構成であってもよい。
送信側通信部104は、受信装置2の受信側通信部209との間で通信を行うものである。
給電制御部105は、送信側通信部104による通信に応じ、受信装置2への電力の伝送を制御するものである。この際、給電制御部105は、例えば、送信側通信部104により受信装置2の受信側通信部209との間で通信が行われ、当該受信装置2を有する電動自転車3が認証された場合に、電力の伝送を開始するよう一次電源101を制御する。この給電制御部105は、ソフトウェアに基づくCPUを用いたプログラム処理によって実行される。
実施の形態3では、送信装置1と受信装置2との間で通信を行い、その通信に応じて電力伝送を制御する場合について示した。この際、バッテリ203の劣化状況、充電状況等の情報を送信側で検出して受信側に通知してもよい。図11はこの発明の実施の形態4に係るワイヤレス給電システムの構成を示すブロック図である。この図11に示す実施の形態4に係るワイヤレス給電システムは、図10に示す実施の形態3に係るワイヤレス給電システムの送信装置1に状態検出部106を追加し、受信装置2に報知部210を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。なお、アンテナ部201は、実施の形態1の構成であってもよいし、実施の形態2の構成であってもよい。
報知部210は、受信側通信部209に通知された受信装置2の充電に関する情報を音声又は表示等によって利用者に報知するものである。
これにより、電動自転車3の利用者が受信装置2の充電に関する情報を知ることができる。
実施の形態1.2では、受信装置2を有する電動自転車3が駐輪場に駐輪され、送信装置1と対向することを契機として、電力伝送を開始する場合を例に説明を行った。それに対し、実施の形態5では、利用者により課金された場合に電力伝送を行う場合について示す。図12はこの発明の実施の形態5に係るワイヤレス給電システムの構成を示すブロック図である。この図12に示す実施の形態5に係るワイヤレス給電システムは、図2に示す実施の形態1に係るワイヤレス給電システムの送信装置1に課金検出部107及び給電制御部108を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。なお、アンテナ部201は、実施の形態1の構成であってもよいし、実施の形態2の構成であってもよい。
給電制御部108は、課金検出部107により検出された課金に応じて、該当する受信装置2への電力の伝送を制御するものである。この際、給電制御部108は、課金に応じた電力量の伝送を行うよう一次電源101を制御する。この給電制御部108は、ソフトウェアに基づくCPUを用いたプログラム処理によって実行される。
実施の形態1〜5では、電動アシスト機能を有する移動体として、電動自転車3を用いた場合について示した。しかしながら、これに限るものではなく、電動アシスト機能を有する移動体として電動車いす6を用いた場合にも、同様に本発明を適用可能である。
図13は電動車いす6の駆動輪(後輪)にアンテナ部201を取付けた場合を示している。なお図15ではアンテナ部201の詳細な構成については図示していないが、図1に示す構成と同様である。また図15では、電力ケーブル204の図示を省略している。
実施の形態6は、電動車いす6の駆動輪にアンテナ部201を設けた場合について示した。それに対し、例えば図16に示すように、電動車いす6のフレームを用いてアンテナ部201を構成してもよい。なお、その他の構成は電動自転車3の場合と同様であり、その説明を省略する。また、図16の例では、電動車いす6の導電性の左右フレームを用いてアンテナ部201を構成した場合を示したが、底面又は背面のフレームを用いてもよい。また、絶縁性のシートに導電性の部材を内蔵することでアンテナ部201を構成してもよい。
Claims (11)
- ワイヤレスに電力を伝送する送信装置と、
前記送信装置によりワイヤレスに伝送された電力を受信して充電する受信装置を有し、当該充電された電力を用いて電動アシストを行う移動体とを備え、
前記受信装置は、
前記移動体の車輪に設けられ、前記送信装置によりワイヤレスに伝送された電力を受信する中継アンテナと、
前記移動体の非回転部に設けられ、前記中継アンテナにより受信された電力を、非接触で受信する受信アンテナと、
前記受信アンテナにより受信された電力を充電するバッテリとを有する
ことを特徴とするワイヤレス給電システム。 - 前記中継アンテナは、他部材との接続部分が絶縁されたスポーク又はリムから構成された
ことを特徴とする請求項1記載のワイヤレス給電システム。 - 前記送信装置は、前記車輪を止める車輪止めに設けられた
ことを特徴とする請求項1記載のワイヤレス給電システム。 - 前記受信装置は、
前記中継アンテナが前記送信装置からの電力を受信可能な領域に位置する場合に、当該送信装置との間で通信を行う受信側通信部を有し、
前記送信装置は、
前記受信側通信部との間で通信を行う送信側通信部と、
前記送信側通信部による通信に応じ、該当する前記受信装置への電力の伝送を制御する給電制御部とを有する
ことを特徴とする請求項1記載のワイヤレス給電システム。 - 前記送信装置は、
前記受信装置への電力の伝送状態から、当該受信装置の充電に関する情報を検出する状態検出部を有し、
前記送信側通信部は、前記状態検出部による検出結果を示す情報を、該当する前記受信装置の前記受信側通信部に通知し、
前記受信装置は、
前記受信側通信部に通知された前記受信装置の充電に関する情報を報知する報知部を有する
ことを特徴とする請求項4記載のワイヤレス給電システム。 - 前記送信装置は、
課金を検出する課金検出部と、
前記課金検出部により検出された課金に応じて、該当する前記受信装置への電力の伝送を制御する給電制御部とを有する
ことを特徴とする請求項1記載のワイヤレス給電システム。 - 前記送信装置と前記受信装置とは、磁界共鳴により電力伝送を行う
ことを特徴とする請求項1記載のワイヤレス給電システム。 - 前記送信装置と前記受信装置とは、電界共鳴により電力伝送を行う
ことを特徴とする請求項1記載のワイヤレス給電システム。 - 前記送信装置と前記受信装置とは、電磁誘導により電力伝送を行う
ことを特徴とする請求項1記載のワイヤレス給電システム。 - ワイヤレスに電力を伝送する送信装置と、
前記送信装置によりワイヤレスに伝送された電力を受信して充電する受信装置を有し、当該充電された電力を用いて電動アシストを行う移動体とを備え、
前記受信装置は、
前記移動体のフレームを用いて他部材との接続部分を絶縁することで構成され、前記送信装置によりワイヤレスに伝送された電力を受信する受信アンテナと、
前記受信アンテナにより受信された電力を充電するバッテリと、
前記受信アンテナが前記送信装置からの電力を受信可能な領域に位置する場合に、当該送信装置との間で通信を行う受信側通信部と、
前記受信側通信部に通知された前記受信装置の充電に関する情報を報知する報知部とを有し、
前記送信装置は、
前記受信装置への電力の伝送状態から、当該受信装置の充電に関する情報を検出する状態検出部と、
前記状態検出部による検出結果を示す情報を、該当する前記受信装置の前記受信側通信部に通知し、前記受信側通信部との間で通信を行う送信側通信部と、
前記送信側通信部による通信に応じ、該当する前記受信装置への電力の伝送を制御する給電制御部とを有した
ことを特徴とするワイヤレス給電システム。 - 送信装置によりワイヤレスに伝送された電力を受信して充電する受信装置を有し、当該充電された電力を用いて電動アシストを行う移動体であって、
前記受信装置は、
前記移動体の車輪に設けられ、前記送信装置によりワイヤレスに伝送された電力を受信する中継アンテナと、
前記移動体の非回転部に設けられ、前記中継アンテナにより受信された電力を、非接触で受信する受信アンテナと、
前記受信アンテナにより受信された電力を充電するバッテリとを有する
ことを特徴とする移動体。
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