WO2010122598A1 - 電力供給システム - Google Patents

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WO2010122598A1
WO2010122598A1 PCT/JP2009/001823 JP2009001823W WO2010122598A1 WO 2010122598 A1 WO2010122598 A1 WO 2010122598A1 JP 2009001823 W JP2009001823 W JP 2009001823W WO 2010122598 A1 WO2010122598 A1 WO 2010122598A1
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WO
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power
electrode
fixed body
power receiving
receiving electrode
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Application number
PCT/JP2009/001823
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French (fr)
Inventor
原川健一
中根隆康
梅津秀恭
Original Assignee
株式会社竹中工務店
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M7/00—Power lines or rails specially adapted for electrically-propelled vehicles of special types, e.g. suspension tramway, ropeway, underground railway
    • B60M7/006—Power lines or rails specially adapted for electrically-propelled vehicles of special types, e.g. suspension tramway, ropeway, underground railway for auto-scooters or the like, the power being supplied over a broad surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/005—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles without mechanical contact between the collector and the power supply line
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2270/00—Problem solutions or means not otherwise provided for
    • B60L2270/30—Preventing theft during charging
    • B60L2270/34—Preventing theft during charging of parts

Definitions

  • This invention relates to a power supply system for supplying power to various loads.
  • a power supply system that supplies power to various loads arranged on the floor surface is a contact type that supplies power by bringing an electrode that is exposed on the floor surface into contact with an electrode provided on the bottom surface of the load.
  • the power supply system can be broadly divided into a non-contact type power supply system that supplies power without contacting an electrode provided in a non-exposed state inside the floor with a load electrode.
  • a conventional contact-type power supply system is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-168233.
  • This system supplies power to a load (an object on the floor) that moves on the floor surface, and is configured by providing a plurality of power transmission electrodes on the floor surface and providing power reception electrodes on the floor object. Then, power is supplied to the object on the floor by bringing the power receiving electrode of the object on the floor moving on the floor surface into contact with one of the plurality of power transmission electrodes.
  • a conventional non-contact power supply system is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-93704.
  • This system supplies power to a load (a ground movable body) that moves along a traveling path.
  • An induction wire is disposed along the traveling path, and an iron core in which a coil is wound around the ground movable body. Is provided. Then, a high-frequency current is passed through the induction wire, and electromagnetic induction is performed with the induction wire as the primary side and the coil as the secondary side, thereby supplying power to the ground movable body.
  • the present invention is a contactless power supply system that is excellent in safety and durability, and supplies power to a load located at an arbitrary place on the floor without using electromagnetic induction or electromagnetic waves.
  • An object of the present invention is to provide a power supply system.
  • the present invention provides a predetermined load from a fixed body arranged in the power supply area via a movable body arranged in the power supply area.
  • a power supply system for supplying electric power to the power supply system wherein the fixed body is disposed in a vicinity of a boundary surface between the power supply area and the power supplied area, A first power transmission electrode and a second power transmission electrode for supplying power from a power source are provided, and the movable body is arranged at a position near the boundary surface, and the first power transmission electrode or the first power transmission electrode A first power receiving electrode and a second power receiving electrode that are arranged in a non-contact manner with respect to the two power transmitting electrodes across the boundary surface, and the first power receiving electrode is opposed to the first power transmitting electrode.
  • the first coupling capacitor is formed by arranging the first and second electrodes, and the other one of the first power receiving electrode and the second power receiving electrode is disposed so as to face the second power transmitting electrode.
  • a second coupling capacitor is configured, and power from the predetermined power source is transmitted through the first coupling capacitor, the load, and the second coupling capacitor.
  • the fixed body includes a plurality of the first power transmission electrode and the second power transmission electrode arranged in parallel along the boundary surface.
  • the movable body includes connection means for connecting the first power receiving electrode, the second power receiving electrode, and the load to each other, the first power receiving electrode or the second power receiving electrode. Any one of the first power receiving electrode and the second power receiving electrode is disposed so as to face the first power transmitting electrode, and either one of the first power receiving electrode or the second power receiving electrode is disposed to face the second power transmitting electrode.
  • the one first power receiving electrode or the second power receiving electrode can be energized to the anode of the load, and the other first power receiving electrode or second from the cathode of the load.
  • the one first power receiving electrode or The two power receiving electrodes are disposed so as to face the second power transmitting electrode, and the other first power receiving electrode or the second power receiving electrode is disposed so as to face the first power transmitting electrode.
  • the fixed body in the first or second aspect of the present invention, is provided with a fixed body side inductor connected in series between the predetermined power source and the first power transmission electrode.
  • the movable body or the fixed body has detection means for detecting a series resonance state between the first coupling capacitor and the second coupling capacitor and the fixed body side inductor, and detection by the detection means.
  • the first coupling capacitor, the first coupling capacitor, the second coupling capacitor, and the fixed body side inductor are maintained in series resonance according to the series resonance state, Operating frequency of the two coupling capacitors and the fixed body side inductor, the inductance of the fixed body side inductor, or the capacitance of the first coupling capacitor and the second connection.
  • Capacitance of the capacitor characterized in that a series resonance controlling means for controlling at least one.
  • the movable body in the first aspect of the present invention according to the first or second aspect, includes a third connected in series between the first coupling capacitor and the second coupling capacitor. A capacitor is provided.
  • the movable body is provided with a plurality of sets each including the first power receiving electrode and the second power receiving electrode. From the first power receiving electrode and the second power receiving electrode of each of the plurality of sets, and a single plate-like body disposed so as to face the first power receiving electrode and the second power receiving electrode, The third capacitor is configured.
  • the fixed body is provided with a fixed body side inductor connected in series between the predetermined power source and the first power transmission electrode. Detecting the movable body or the fixed body for detecting a series resonance state between the first coupling capacitor, the second coupling capacitor, the third capacitor, and the fixed body side inductor.
  • the movable body is provided with a movable body-side inductor connected in parallel to the third capacitor, and the third Power is supplied to the load by parallel resonance between the capacitor and the movable body side inductor.
  • the present invention according to claim 8 is the present invention according to any one of claims 3 to 7, wherein the movable body is connected in parallel to the third capacitor, and the third capacitor and The movable body side inductor for supplying electric power to the load by parallel resonance according to the frequency of the predetermined power source is provided, and the fixed body includes the predetermined power source and the first power source.
  • the movable body or the fixed body includes a series resonance state between the first coupling capacitor and the first fixed body side inductor, the second coupling capacitor, and the second fixed body side inductor.
  • a series resonance control means for controlling at least one of a capacitor and a capacitance of the second coupling capacitor is provided.
  • the present invention according to claim 9 is the present invention according to any one of claims 1 to 8, wherein the first power transmission electrode and the second power reception electrode with respect to the first power reception electrode or the second power reception electrode An adjustment means for adjusting the relative position of the power transmission electrode is provided.
  • power can be supplied while the power transmitting electrode and the power receiving electrode are not in contact with each other, and there is no need to expose the power transmitting electrode to the power supply region.
  • the risk of electric shock caused by touching the human body can be eliminated, and psychological anxiety can be eliminated, so that it can be easily introduced to places where people are present, such as office spaces.
  • the power transmission electrodes are not exposed to the power supply area, even if water or the like is spilled on the floor, there is no short circuit between the power transmission electrodes, and the power transmission electrodes corrode even during long-term use.
  • the power supply system can be improved in safety and durability, for example, by preventing dust from being worn out and preventing power supply efficiency from being reduced even if dust accumulates on the floor surface or adheres to dirt. Furthermore, since the power transmission electrode is not exposed to the power supply region, the design does not cause a sense of incongruity. In addition, since it is possible to supply power if the power receiving electrode and the power transmitting electrode are arranged to face each other at a distance such that a desired capacitor capacity is generated, it is not necessary to perform precise alignment as in the electromagnetic induction method. The degree of freedom can be increased, and power can be continuously supplied to a movable body such as a robot that needs to move freely on the floor.
  • each of the solid body and the movable body can be reduced in weight, and noise due to magnetostriction is not generated. Furthermore, unlike the electromagnetic wave power feeding method, it is not subject to restrictions from the viewpoint of avoiding adverse effects on the human body and malfunctions of electronic devices, making it easier to introduce into places where people are present such as office spaces. .
  • the connection state between the coupling capacitor and the load is automatically switched to maintain an appropriate polarity with respect to the load. Therefore, the freedom of movement of the movable body can be maintained and improved.
  • the impedance of the power supply circuit can be minimized and the power supply efficiency can be improved.
  • current can be stably supplied to the load by performing rectification using the third capacitor.
  • the movable body can be configured simply and inexpensively by configuring a plurality of rectifying capacitors using a single capacitor plate.
  • the impedance of power supply can be minimized and the power supply efficiency can be improved by performing series resonance while continuously resonating using the third capacitor. .
  • the impedance of the load can be increased to reduce the influence of the impedance of the power supply circuit, and the power supply efficiency can be improved.
  • the impedance of the power supply circuit can be minimized, the impedance of the load can be increased, and the power supply efficiency can be improved.
  • the relative position between the movable body and the fixed body can be adjusted even under various circumstances. It can establish stably and can supply electric power in a suitable state.
  • a conventional cable is not necessary, and various problems due to the presence of the cable can be solved.
  • FIG. 1 is a perspective view of a living room to which a power supply system according to Embodiment 1 of the present invention is applied. It is a principal part longitudinal cross-sectional view of the fixed body and movable body of FIG.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a main part in a state where the direction of the movable body is changed.
  • FIG. 2 is a perspective view of the periphery of the floor portion in FIG. 1. It is a top view which shows the arrangement
  • FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating a power receiving electrode according to a modification, in which FIG.
  • FIG. 7A is a plan view of the power receiving electrode
  • FIG. 7B is a flow of an electric field when the power receiving electrode in FIG.
  • FIG. 8A is a diagram illustrating a waveform of a current supplied in the switching operation
  • FIG. 8B is a diagram illustrating a relationship between a current frequency band and a communication frequency band
  • FIG. 9A is a diagram illustrating a waveform of a current supplied in a switching operation during amplitude modulation
  • FIG. 9B is a diagram illustrating a relationship between a current frequency band and a communication frequency band during amplitude modulation. is there. It is a principal part longitudinal cross-sectional view of the fixed body which concerns on Embodiment 2, and a movable body.
  • FIG. 1 It is an equivalent circuit schematic of the principal part of FIG. It is a figure which shows the typical combination of a typical inductance and an operating frequency. It is a figure which shows the change of the inductance with respect to the change of the capacity
  • FIG. 20 is an equivalent circuit collectively showing capacitors connected in parallel to each other in FIG. 19.
  • FIG. 19 is an equivalent circuit in which a diode is added to FIG.
  • FIG. 23 is an equivalent circuit showing a process of conversion into FIGS.
  • FIG. 23 is an equivalent circuit showing a process of conversion into FIGS.
  • FIG. 23 is an equivalent circuit showing a process of conversion into FIGS. It is a principal part longitudinal cross-sectional view of the fixed body which concerns on Embodiment 4, and a movable body.
  • FIG.30 (a) is before raising / lowering of a power transmission electrode
  • FIG.30 (b) is during raising / lowering of a power transmission electrode
  • FIG.30 (c) is raising / lowering of a power transmission electrode.
  • Each subsequent state is shown.
  • FIG.30 (a) is before raising / lowering of a power transmission electrode
  • FIG.30 (b) is during raising / lowering of a power transmission electrode
  • FIG.30 (c) is raising / lowering of a power transmission electrode.
  • Each subsequent state is shown.
  • FIG.30 (a) is before raising / lowering of a power transmission electrode
  • FIG.30 (b) is during raising / lowering of a power transmission electrode
  • FIG.30 (c) is raising / lowering of a power transmission electrode.
  • FIG. 34A is a side view showing a power supply state according to a modified example, FIG. 34A is before the receiving electrode is lowered, FIG. 34B is during the lowering of the receiving electrode, and FIG. 34C is after the receiving electrode is lowered. Each state is shown.
  • the power supply system according to each embodiment is a power supply system for supplying power from a fixed body arranged in a power supply area to a movable body arranged in a power supply area.
  • the specific configuration of the power supply area and the power supply area is arbitrary, and includes, for example, an internal space of a building such as a general house or an office building, an internal space of a vehicle such as a train or an airplane, or an outdoor space.
  • a surface that partitions the power supply region and the power supplied region from each other is referred to as a boundary surface.
  • the power supply area is a room of a building and the power supply area is a floor of the room
  • the upper surface (floor surface) of the floor is a boundary surface.
  • the fixed body includes one having a power source inside the fixed body and one that supplies power supplied from a power source outside the fixed body to the movable body.
  • This fixed body is arranged in the power supply area, but is not limited to one that is permanently immovable and can be removed from the power supply area when not in use, Including those that can move to any position inside.
  • the entire fixed body is not limited to a fixed one at all times. For example, by adjusting the positions of some components of the fixed body as necessary, the relative relationship between the component and the movable body is increased. Including those that can change the positional relationship.
  • the movable body includes a thing (stationary body) that is used by being fixedly arranged in the power supply area and a thing that moves as needed inside the power supply area (moving body).
  • the function and specific configuration of the movable body are arbitrary except for special points.
  • the stationary body can include devices such as computers and household appliances, and the mobile body can be a robot or an electric vehicle. Can be mentioned.
  • one of the basic features common to the respective embodiments is that power is supplied from the fixed body to the movable body in a non-contact manner.
  • This non-contact power supply is generally performed using a coupling capacitor arranged via a boundary surface.
  • a coupling capacitor (coupling capacitor) is configured by disposing a power transmission electrode provided on a fixed body and a power reception electrode provided on a movable body so as to face each other in a non-contact manner with a boundary surface interposed therebetween. At least two such coupling capacitors are provided and arranged in the power transmission path, and electric field type power transmission is performed through the two coupling capacitors.
  • FIG. 1 is a perspective view of a living room to which the power supply system according to the present embodiment is applied.
  • a movable body here, a robot
  • the power supply system of this form is comprised including the fixed body 10 and the movable body 20.
  • the floor board 3 laid above the power supply area 1 corresponds to a boundary surface between the power supply area 1 and the power supplied area 2, and coupling capacitors 30 and 31 to be described later via the floor board 3. (Not shown in FIG. 1) is configured.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a main part of the fixed body and the movable body shown in FIG.
  • the fixed body 10 includes a DC power source 11, a first power transmission electrode 12, a second power transmission electrode 13, a switching unit 14, a communication unit 15, and a control unit 16.
  • the DC power supply 11 is a DC power supply source and corresponds to the predetermined power supply in the claims.
  • the DC power supply 11 is configured as an AC / DC converter that converts AC power transmitted through a transmission line into DC power, or is configured as a storage battery.
  • FIG. 2 in addition to the fixed body 10 shown in FIG. 2 through a common anode line 17a and GND line 17b from one DC power supply 11, another fixed body 10 not shown in FIG.
  • one DC power source 11 may be provided for each of the fixed bodies 10.
  • the configuration for supplying power to the communication unit 15 and the control unit 16 is omitted, but the DC power source 11 and a power source different from the DC power source 11 are passed through an arbitrary path. Power can be supplied to the communication unit 15 and the control unit 16.
  • the first power transmission electrode 12 and the second power transmission electrode 13 are each a flat conductor, and are arranged so as to be substantially parallel to the floor plate 3 at a position near the lower side of the floor plate 3.
  • the first power transmission electrode 12 and the second power transmission electrode 13 may be brought into contact with the floor board 3 or may be arranged at a minute distance from the floor board 3.
  • the surfaces of the first power transmission electrode 12 and the second power transmission electrode 13 on the power supply region 2 side (here, the upper surface) are completely covered by the floor plate 3, and the first The power transmission electrode 12 and the second power transmission electrode 13 are not exposed to the power supplied region 2.
  • power transmission electrodes 12 and 13 are simply collectively referred to as “power transmission electrodes 12 and 13”.
  • the switching unit 14 is a conversion unit that converts the DC power supplied from the DC power supply 11 into high-frequency AC power by switching, and supplies the high-frequency AC power to the first power transmission electrode 12 and the second power transmission electrode 13.
  • the switching unit 14 includes transistors 14a and 14b, diodes 14c and 14d connected in parallel to the transistors 14a and 14b, and a switching control unit 14e.
  • the transistor 14a has a base connected to the switching control unit 14e, a collector connected to the anode line 17a, and an emitter connected to the first power transmission electrode 12, and is switched at a predetermined speed (for example, 100 MHz) by the switching control unit 14e.
  • DC power supplied from the power supply 11 is converted into high-frequency AC power and supplied to the first power transmission electrode 12.
  • the transistor 14b Since a large current from the anode line 17a flows through the transistor 14a, for example, a power transistor is used.
  • the transistor 14b has a base connected to the switching control unit 14e, a collector connected to the first power transmission electrode 12, and an emitter connected to the GND line 17b.
  • the transistor 14b is basically always in an OFF state, and the coupling capacitor 30 is charged.
  • the switching control unit 14e is turned on to ground the charge charged in the coupling capacitor 30 to the GND line 17b, thereby eliminating the charge of the coupling capacitor 30. Since only a relatively small current flows through the transistor 14b, a transistor having a smaller current capacity than that of the transistor 14a can be used.
  • the diodes 14c and 14d are backflow prevention diodes that prevent backflow of current from the collectors to the emitters of the transistors 14a and 14b.
  • the switching control unit 14e communicates with the communication unit 15 and the control unit 16, and controls the switching of the transistors 14a and 14b as described above according to the communication content.
  • the communication unit 15 is a communication unit that communicates with a later-described communication unit 28 provided in the movable body 20.
  • the specific configuration of the communication unit 15 is arbitrary, for example, the communication unit 15 is configured using RF / MAC that performs RF communication using the MAC protocol (the same applies to the communication unit 28 described later).
  • the communication unit 15 preferably performs stable communication without being affected by switching noise by performing communication at a carrier frequency sufficiently higher than the switching frequency by the switching unit 14 (in the communication unit 28 described later). the same).
  • the communication unit 15 is communicably connected to the switching control unit 14e as illustrated.
  • the communication unit 15 is coupled to the power line from the transistor 14a to the first power transmission electrode 12 via the capacitor 15b, and to the power line from the second power transmission electrode 13 to the GND line 17b. It is connected.
  • a specific communication method by the communication unit 15 is arbitrary. For example, wireless communication can be adopted, but here, PLC (Power Communications) communication (semi-wireless communication) via the coupling capacitors 30 and 31 is used. (Same in communication unit 28). That is, the communication unit 15 superimposes an analog communication signal on the current and transmits the signal to the movable body 20 side via the coupling capacitors 30 and 31, and the current supplied from the movable body 20 side via the coupling capacitors 30 and 31. The analog communication signal components are separated from each other using a filter.
  • the control unit 16 is a control unit that controls the fixed body 10, and is connected to the switching control unit 14e via a communication line so as to be communicable.
  • the control unit 16 is connected to the server 5 via, for example, the HUB 4 and performs a control operation according to a control signal from the server 5.
  • the communication connection destination of the control unit 16 may be other than the server 5.
  • a plurality of fixed bodies 10 arranged in the power supply region 10 by performing communication with another adjacent control unit 16. Can be linked to each other.
  • the specific configuration of the control unit 16 is arbitrary, but includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) and a program interpreted and executed on the CPU (the same applies to the control unit 29 described later).
  • the movable body 20 includes a first power receiving electrode 21, a second power receiving electrode 22, a connection unit 23, an inductor 24, a detection unit 25, a smoothing capacitor 26, a load 27, a communication unit 28, and a control unit 29.
  • a configuration for supplying power to the communication unit 28 and the control unit 29 is omitted, but power is supplied to the communication unit 28 and the control unit 29 in the same manner as the power supply to the load 27.
  • the movable body 20 may be provided with a power source such as a storage battery, and the power source may be supplied to the communication unit 28 or the control unit 29 from the power source. In this case, the storage battery may be charged with the electric power supplied to the load 27.
  • Each of the first power receiving electrode 21 and the second power receiving electrode 22 receives power supplied from the fixed body 10, and is configured as a flat conductor.
  • power receiving electrodes 21 and 22 are simply collectively referred to as “power receiving electrodes 21 and 22”.
  • These power receiving electrodes 21 and 22 are arranged substantially parallel to the floor plate 3 at a position in direct contact with the upper surface of the floor plate 3 or at a position spaced apart by a minute interval.
  • one of the first power receiving electrode 21 and the second power receiving electrode 22 (the first power receiving electrode 21 in FIG. 2) is disposed so as to face the first power transmitting electrode 12 with the floor plate 3 interposed therebetween.
  • the capacitor 30 is configured.
  • the other one of the first power receiving electrode 21 and the second power receiving electrode 22 (the second power receiving electrode 22 in FIG. 2) is disposed opposite to the second power transmitting electrode 13 with the floor plate 3 interposed therebetween to form a coupling capacitor. 31 is constituted.
  • the power transmission electrodes 12 and 13 are not exposed in the power supplied region 2, the power transmission electrodes 12 and 13 and the power reception electrodes 21 and 22 are arranged in a non-contact state.
  • connection unit 23 connects the power receiving electrodes 21 and 22 and the load 27 to each other, and corresponds to the connection means in the claims.
  • the connecting portion 23 includes four diodes 23a to 23d, and the first power receiving electrode 21 is connected to the anode side of the load via the diode 23b so as to be energized.
  • Two power receiving electrodes 22 are connected to the cathode side of the load through a diode 23d so as to be energized.
  • connection portion 23 configured in this way receives the power receiving electrodes 21 and 22 so that the electric power from the fixed body 10 can be always supplied to the load 27 regardless of the orientation of the movable body 20 with respect to the fixed body 10. And the load 27 are connected to each other with an appropriate polarity. That is, when the movable body 20 is arranged in the power supplied area 2 in a random direction, or when the movable body 20 arranged in the power supplied area 2 moves in the power supplied area 2 in a random direction. Is either the first power receiving electrode 21 or the second power transmitting electrode 22 disposed opposite to the first power transmitting electrode 12, or is disposed opposite to the second power transmitting electrode 13.
  • the current from the coupling capacitor 30 flows to the anode side of the load 27 via the diode 23b, and the inflow to the cathode side of the load 27 is blocked by the diode 23a.
  • the second power receiving electrode 22 is disposed opposite to the first power transmitting electrode 12 and the first power receiving electrode 21 is disposed opposite to the second power transmitting electrode 13 as shown in FIG.
  • the current from the capacitor 30 flows to the anode side of the load via the diode 23c and the inflow to the cathode side of the load 27 is blocked by the diode 23d. Therefore, the polarity of power supply to the load 27 can be maintained at an appropriate polarity.
  • the connection portion 23 may be omitted by adopting a connection structure that matches the state.
  • the inductor 24 is connected in series between the connection portion 23 and the load 27, extracts DC power from the high-frequency AC power supplied via the coupling capacitor 30, and supplies the DC power to the anode side of the load 27.
  • a coil may be used as the inductor 24, but an active inductor may also be used.
  • the detection unit 25 detects a current supplied to the anode side of the load 27, and is configured as a Hall element, for example, and is connected in series between the inductor 24 and the anode side of the load 27.
  • the detection unit 25 is connected to the control unit 29 via a communication line, and the detection result of the detection unit 25 is output to the control unit 29.
  • the smoothing capacitor 26 is connected in parallel to the load 27 and smoothes the DC power supplied through the inductor 24.
  • the load 27 is driven by DC power supplied via the inductor 24 and exhibits a predetermined function.
  • the load 27 corresponds to a motor or a control unit built in the robot.
  • the specific configuration of the load 27 is arbitrary, for example, a communication device that transmits / receives a communication signal to / from a device outside the movable body 20 wirelessly or by wire, and information that performs information processing on various types of information
  • a processing device a sensor that detects a predetermined detection target in the power supply region 2 and outputs a signal related to the detection result to the predetermined device, or a power source that transmits and receives power to a device outside the movable body 20 (for example, two Secondary battery).
  • the load 27 is not necessarily provided inside the movable body 20.
  • the load 27 is provided outside the movable body 20, and power is supplied to the load 27 via the movable body 20.
  • Good. 2 shows only one load 27, power may be supplied to a plurality of loads 27 connected in series or in parallel to each other.
  • the communication unit 28 is a communication unit that communicates with the communication unit 15 of the fixed body 10.
  • the communication unit 28 is communicably connected to the control unit 29 via a communication line.
  • the communication unit 28 is coupled to a power line from the connection unit 23 to the inductor 24 via a capacitor 28 a and is connected to a power line from the cathode side of the load 27 to the connection unit 23. Then, the communication unit 28 superimposes the analog communication signal on the current and transmits it to the fixed body 10 side via the coupling capacitors 30 and 31, and the current supplied from the fixed body 10 side via the coupling capacitors 30 and 31.
  • the analog communication signal components are separated from each other using a filter.
  • the control unit 29 is a control unit that controls the movable body 20.
  • the control unit 20 is connected to a power line extending from the inductor 24 to the anode side of the load 27 and is connected to the detection unit 25 and the load 27 via a communication line.
  • the floor plate 3 interposed between the power transmitting electrodes 12 and 13 and the power receiving electrodes 21 and 22 is made of a dielectric material that can form the coupling capacitors 30 and 31.
  • a dielectric material for example, Teflon (registered trademark) can be adopted.
  • Teflon registered trademark
  • the material used for the floor plate 3 and the material used for the coating of the power transmission electrodes 12 and 13 and the power reception electrodes 21 and 22 as described above are required between the power transmission electrodes 12 and 13 and the power reception electrodes 21 and 22. It is preferable to provide insulation performance for maintaining insulation.
  • FIG. 4 is a perspective view around the floor portion of FIG. 1, and FIG. 5 is a plan view showing the positional relationship between the power supply sheet 40 and the power receiving electrodes 21 and 22 (here, the plurality of power supply sheets 40 shown in FIG. 4 and FIG. 6 is an enlarged plan view of the power supply sheet 40.
  • FIG. 6 shows the movable bodies 20A to 20D arranged in different directions. Each part of the fixed body 10 is actually covered with the floor board 3 and arranged in an unexposed state. However, in FIGS. 4 to 6, the floor board 3 is removed and the parts of the fixed body 10 are exposed. Show.
  • Each power supply sheet 40 has a square shape in plan view, and includes all or a predetermined portion of the components of the fixed body 10 as shown in FIG.
  • the power transmission electrodes 12 and 13 can be installed on a sheet basis, so that the installation of the power transmission electrodes 12 and 13 and the adjustment of the number of installations are facilitated.
  • the communication unit 15 of the fixed body 10 is connected to the pair of the first power transmission electrode 12 and the second power transmission electrode 13.
  • One control unit 16 of the fixed body 10 is provided for each power supply sheet 40.
  • the laying range of the power supply sheet 40 corresponds to the power supplied region 2.
  • the power supply sheet 40 is provided on the substantially entire lower surface of the floor plate 3 of the living room.
  • the power supply sheet 40 is laid, or when only a part of the living room is the power supply area 2, the power supply sheet 40 is laid only below the floor plate 3 of the living room corresponding to the part. May be.
  • each power supply sheet 40 a plurality of power transmission electrodes 12 and 13 are juxtaposed at a predetermined interval from each other in order to increase the laying efficiency of the power transmission electrodes 12 and 13 per unit area.
  • the first power transmission electrode 12 and the second power transmission electrode 13 are arranged in the vertical direction and the horizontal direction so that the power transmission electrodes 12 and 13 adjacent in the vertical direction and the horizontal direction shown in the figure have different polarities. They are arranged alternately (in FIGS. 5 and 6, the first power transmission electrode 12 is indicated by a white square and the second power transmission electrode 13 is indicated by a square with a diagonal line).
  • Each of the power transmission electrodes 12 and 13 has a rectangular planar shape so that the performance difference depending on the direction is minimized.
  • At least one first power receiving electrode 21 and at least one second power receiving electrode 22 may be provided for one movable body 20, but here, as shown in FIG.
  • a required power receiving area is secured as a whole.
  • the parallel arrangement of the power receiving electrodes 21 and 22 is arbitrary, as shown in FIG. In addition to a rectangular shape, a circular shape may be used.
  • the individual planar shapes of the power receiving electrodes 21 and 22 may be circular as shown in FIG. 7A is a plan view of the power receiving electrodes 21 and 22 according to the modification, and FIG. 7B is a diagram when the power receiving electrodes 21 and 22 in FIG. The flow of an electric field is shown.
  • FIG. 7A after the power receiving electrodes 21 and 22 are formed in a circular shape, a radial slit 21a extending from the center of the circle to the outer edge may be formed.
  • each of the power receiving electrodes 21 and 22 has a circular planar shape as described above, and the circular diameter is larger than the interval between the plurality of power transmitting electrodes 12 and 13 arranged side by side. It is determined to be sufficiently small. Accordingly, even when the movable bodies 20A to 20D are arranged in various directions as shown in FIG. 5, one power receiving electrode 21, 22 does not straddle both of the plurality of power transmitting electrodes 12, 13. Therefore, it is possible to prevent the coupling capacitors 30 and 31 from being simultaneously formed between the one power receiving electrode 21 and 22 and the plurality of power transmission electrodes 12 and 13, and the power supply by the coupling capacitors 30 and 31 is adversely affected. Giving is prevented. According to this configuration, the power receiving electrodes 21 and 22 can be arranged at arbitrary positions, and the degree of freedom of movement of the movable body 20 can be increased.
  • the interval between the plurality of power receiving electrodes 21 and 22 be determined so that the capacitor capacity between the plurality of power receiving electrodes 21 and 22 does not adversely affect the power supply.
  • either the first power transmission electrode 12 or the second power transmission electrode 13 is connected to the other one of the first power transmission electrode 12 or the second power transmission electrode 13 via the coupling capacitors 30 and 31.
  • the mutual interval between the power receiving electrodes 21 and 22 is determined so that no current flows through the power receiving electrodes 21 and 22.
  • the current value detected by the detection unit 25 is input to the control unit 29, and the voltage value monitored on the anode side of the load 27 is input from the load 27. Is done. Then, the control unit 29 determines an optimum voltage value or frequency to be supplied to the load 27 based on the current value and voltage value by a predetermined method, and communicates data including the voltage value and frequency. Always output via the unit 28.
  • the fixed body 10 is in a standby mode in the initial state. Specifically, only a small amount of power is supplied to the communication unit 15 so that only the communication unit 15 is in an activated state, and power is not supplied to the other portions without supplying power.
  • the communication unit 15 of the fixed body 10 constantly monitors data from the communication unit 28 of the movable unit 20, and when the movable body 20 is disposed above the fixed body 10, the communication unit 15 is connected to the communication unit 15. Data from 28 is received. When the data received in this way is transmitted from the communication unit 15 to the control unit 16, the control unit 16 is activated and the control unit 16 starts power supply control.
  • control unit 16 controls the switching frequency of the transistors 14a and 14b based on the data received from the movable body 20 so that power is supplied with the voltage value and frequency required by the movable body 20.
  • the power supply voltage is transformed using a transformer circuit (not shown).
  • the waveform of the current supplied in the switching operation by repeating the fully open state or the completely stopped state of the transistors 14a and 14b becomes a square wave as shown in FIG. Becomes a relatively wide band as shown in FIG. In this case, there is a possibility that this frequency band interferes with the communication frequency band and causes a communication failure.
  • the amplitude of the current is modulated using a transistor, and the current waveform is changed to a non-square wave as shown in FIG. A narrow band as shown in b) is preferable.
  • a SiC power transistor having high heat resistance loss it is preferable to use a SiC power transistor having high heat resistance as the transistor.
  • a low-pass filter Low Pass Filter
  • this embodiment has various advantages over the conventional electromagnetic induction method.
  • the power receiving electrodes 12 and 13 and the power transmitting electrodes 21 and 22 may be disposed to face each other at a distance that produces a desired capacitor capacity, and it is not necessary to perform exact alignment as in the electromagnetic induction method.
  • the degree of freedom can be increased, and power can be continuously supplied to the movable body 20 such as a robot that needs to move freely on the floor surface.
  • a magnetic body such as an iron core
  • each of the solid body 10 and the movable body 20 can be reduced in weight, and noise due to magnetostriction is not generated.
  • this embodiment is not subject to regulations from the viewpoint of avoiding adverse effects on the human body or malfunctioning of electronic devices, so it can be introduced to places where people are present such as office spaces. It is relatively easy.
  • Embodiment 2 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
  • the power supply efficiency is improved by utilizing series resonance.
  • symbol or name as used in Embodiment 1 is attached
  • FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a main part of the fixed body 10 and the movable body 50.
  • the fixed body 10 includes an inductor 18 in addition to the configuration of the first embodiment.
  • the inductor 18 is for constituting a series resonance circuit, and is connected in series between the switching unit 14 and the first power transmission electrode 12.
  • the movable body 50 is configured by omitting the inductor 24 and further including a capacitor 51 with respect to the movable body 20 shown in FIG.
  • the capacitor 51 is connected between the first power receiving electrode 21 and the connecting portion 23 and between the second power receiving electrode 22 and the connecting portion 23, in other words, with respect to the coupling capacitor 30 and the coupling capacitor 31.
  • the capacitor 51 is a rectifying capacitor, and rectifies a non-linear alternating current, thereby making it possible to stably supply a current to the load 27.
  • the capacitor 51 functions to maintain continuity of series resonance.
  • the movable body 50 is provided with the diodes 23a to 23d of the connecting portion 23, and the current does not flow unless the voltage rises above the forward rising voltage of the diodes 23a to 23d, so that the series resonance may be interrupted. There is sex.
  • a capacitor 51 is provided to store and discharge, so that the continuity of series resonance can be maintained.
  • FIG. 11 is an equivalent circuit diagram of the main part of FIG. 10 (note that the switching unit 14 is shown as an AC power source in FIG. 11).
  • the inductance L of the inductor 24 is expressed by Expression (4).
  • the capacitance C of the coupling capacitors 30 and 31 is 7.25 pF
  • the inductance L of the inductor 24 may be 2.8 ⁇ H.
  • the current value is considered to be about 3.0A. Therefore, when the transmission voltage is 100 V, the transmission power W is 300 W.
  • the condition of the series resonance described above changes according to the capacitance C of the coupling capacitors 30 and 31 as is apparent from the equation (3). Therefore, when the movable body 50 moves in the power supply region 2, the positions and distances of the power receiving electrodes 21 and 22 with respect to the power transmitting electrodes 12 and 13 vary, and the capacitance C of the coupling capacitors 30 and 31 varies. There is a possibility that the series resonance cannot be maintained. In order to prevent this problem, at least one of 1) fixing the capacitance C of the coupling capacitors 30 and 31, 2) making the inductance L of the inductor 24 variable, or 3) making the operating frequency ⁇ variable. Should be adopted.
  • the capacitance C of the coupling capacitors 30 and 31 it is effective to configure the power transmission electrodes 12 and 13 and the power reception electrodes 21 and 22 as shown in FIG. According to this configuration, the total number of the power receiving electrodes 21 and 22 facing the power transmitting electrodes 12 and 13 can be maintained at a substantially constant number regardless of the position of the movable body 50 (the positions of the power receiving electrodes 21 and 22). If the distance between the upper surface of the electrode and the power receiving electrodes 21 and 22 can be made constant, the capacitance of the coupling capacitors 30 and 31 can be fixed.
  • a variable inductor may be used as the inductor 24, and the inductance L may be variably controlled according to the capacitance C of the coupling capacitors 30 and 31.
  • FIG. 13 shows changes in the inductance L with respect to changes in the capacitance C of the coupling capacitors 30 and 31.
  • the capacitance C of the coupling capacitors 30 and 31 changes from 8.03 pF to 6.57 pF when the distance between the upper surface of the floor plate 3 and the power receiving electrodes 21 and 22 changes from 4.5 mm to 5.5 mm.
  • an example in which the inductance L is changed from 2.0 ⁇ H to 3.0 ⁇ H and the series resonance is maintained is shown. In this case, since the operating frequency ⁇ can be fixed, the control becomes easy.
  • the switching frequency ⁇ is adjusted by detecting the capacitances of the coupling capacitors 30 and 31 and controlling the transistors 14a and 14b of the switching unit 14 according to the detection result. Good.
  • FIG. 14 when the distance between the upper surface of the floor plate 2 and the power receiving electrodes 21 and 22 and the capacitances of the coupling capacitors 30 and 31 are changed in the same manner as in FIG. An example of holding is shown. In this case, since the inductance L can be fixed, the circuit configuration can be simplified.
  • a rectifying capacitor provided on a movable body is shared by using a single metal plate.
  • symbol or name as used in Embodiment 2 is attached
  • FIG. 15 is a longitudinal sectional view of the main part of the fixed body and the movable body
  • FIG. 16 is an enlarged view of the periphery of the floor board 3 in FIG.
  • the floor 6 is configured using a power supply floor unit 7.
  • the power supply floor unit 7 is configured by horizontally arranging the floor plate 3 and the metal plate 7a constituting the GND line 17b, and the first embodiment is provided between the floor plate 3 and the metal plate 7a.
  • the same fixed body 10 is accommodated (in FIGS. 15 and 16, a part of the reference numerals for the fixed body 10 is omitted).
  • the 2nd power transmission electrode 13 is integrated with the metal plate 7a.
  • a radio wave absorber 7b is provided between the floor plate 3 and the metal plate 7a.
  • the radio wave absorber 7b absorbs high frequency noise generated by switching of the switching unit 14, and maintains and improves the communication quality of communication between the communication units 15 and 28.
  • a resin such as polyurethane or a sintered body such as ferrite can be used (the same applies to the radio wave absorber 62).
  • the HUB 4 is arranged outside the power supply floor unit 7, but this HUB 4 may also be arranged inside each power supply floor unit 7.
  • a plurality of first power receiving electrodes 21 and a plurality of second power receiving electrodes 22 are juxtaposed on one movable body 60, and each first power receiving electrode 21 and each second power receiving electrode 22 are connected. It is connected to the load 27 via the unit 23.
  • the first power receiving electrode 21, the second power receiving electrode 22, and the connection portion 23 are covered with a radio wave shield 61 formed of a metal plate, and between the radio wave shield 61 and the floor plate 3, and the radio wave shield.
  • a radio wave absorber 62 is provided inside 61, and high frequency noise generated by switching of the switching unit 14 is absorbed by the radio wave absorber 62 and is prevented from leaking outside the radio wave shield 61. Has been.
  • the movable body is provided with a capacitor plate 63.
  • the capacitor plate 63 is configured by integrally forming a plurality of rectifying capacitors as a single plate-like body instead of arranging a plurality of rectifying capacitors 51 in the second embodiment. 17 is an enlarged view of the main part of FIG. 16, and FIG. 18 is a plan view of the main part of the capacitor plate.
  • the capacitor plate 63 is made of a conductive material as a plate-like body, and the power receiving electrodes 21 and 22 are sandwiched by a dielectric material (for example, a dielectric film coated on the surface of the capacitor plate 63 on the power receiving electrodes 21 and 22 side).
  • a plurality of through holes 63a are formed in the capacitor plate 63 at regular intervals.
  • a lead wire 63b for connecting the power receiving electrodes 21 and 22 and the diodes 23a to 23d to each other is provided in the through hole 63a.
  • the structure of the capacitor plate 63 is not limited to a complete flat plate shape, but includes a structure in which a plurality of through holes 63a are formed).
  • the capacitance of the coupling capacitors 30 and 31 is C6 '
  • the capacitance of the capacitor formed between the individual power receiving electrodes 21 and 22 and the capacitor plate 63 is C7'.
  • the capacitance C6 'of the coupling capacitor varies within a certain range depending on the distance between the power transmission electrodes 12 and 13 and the power reception electrodes 21 and 22.
  • the capacitance C7 'of the capacitor is constant because the distance between the power receiving electrode 21 and the capacitor plate 63 is fixed via a dielectric material. Since the distance between the power receiving electrodes 21 and 22 and the capacitor plate 63 can be reduced, and a dielectric material can be used as a material having a high dielectric constant, the relationship of capacitance C7 '> capacitance C6' is established.
  • FIG. 19 is an equivalent circuit of four coupling capacitors 30 and 31 adjacent to each other and capacitors in the vicinity thereof.
  • FIG. 20 shows an equivalent circuit in which C6 'connected in parallel to each other in FIG. 19 is collectively referred to as C6, and similarly C7' connected in parallel to each other is collectively referred to as C7.
  • FIG. 21 is an equivalent circuit in which diodes 23a to 23d are added to FIG. 19, and
  • FIG. 22 is an equivalent circuit in which diodes 23a to 23d are added to FIG.
  • by using one capacitor plate 63 it is possible to obtain the same effect as when a plurality of rectifying capacitors 51 in the second embodiment are arranged in parallel.
  • FIGS. 23 to 25 The process of conversion to FIGS. 21 to 22 is shown in FIGS. 23 to 25.
  • FIGS. 23 to 25 one each of the first power transmission electrode 12 and the second power transmission electrode 13 are shown, and a plurality of power receiving electrodes arranged on the first power transmission electrode 12 and the second power transmission electrode 13 are shown. Only the electrodes 21 and 22 are shown.
  • the capacitor plate 63 is connected to the power receiving electrodes 21 and 22 via a ring-shaped capacitor (shown as C7 'or C7' 'in FIGS. 23 to 25) on an equivalent circuit.
  • C7 'or C7' 'in FIGS. 23 to 25 a ring-shaped capacitor
  • FIG. 23 is aggregated, it becomes C6 in FIG. 24, and when C7' in FIG. 23 is aggregated, it becomes a ring-shaped capacitor C7 '' in FIG. Further, when the ring-shaped capacitor C7 ′′ in FIG. 24 is collected, it becomes C7 in FIG. FIG. 25 corresponds to a circuit between the pair of power transmission electrodes 12 and 13 shown in FIGS.
  • the radio wave absorbers 7b and 62 are provided on the fixed body 10 and the movable body 60, thereby absorbing high frequency noise and maintaining and improving the communication quality of the communication between the communication units 15 and 28. be able to.
  • the plurality of rectifying capacitors are configured using one capacitor plate 63, the movable body 60 can be configured easily and inexpensively.
  • Embodiment 4 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
  • power supply efficiency is improved by using parallel resonance in addition to series resonance.
  • symbol or name as used in Embodiment 2 is attached
  • FIG. 26 is a longitudinal sectional view of main parts of the fixed body and the movable body.
  • the circuit configuration is conceptually shown (the switching unit 14 is shown as an AC power supply), and specific details thereof can be configured in the same manner as in the second embodiment (FIG. 28 described later).
  • the fixed body 70 is configured by providing variable inductors 71 between the power source 14 and the first power transmission electrode 12 and between the power source 14 and the second power transmission electrode 13.
  • the capacitor 81 and the inductor 82 are arranged in parallel with each other, and the inductor 83 is arranged in parallel with the inductor 82 at a predetermined interval, and the load 27 is connected in parallel to the inductor 83.
  • a parallel resonance circuit including the capacitor 81 and the inductor 82 is configured, and power consumption is reduced by using the series resonance and the parallel resonance. be able to.
  • An electromotive force is generated in the inductor 83 by the mutual induction action of the inductors 82 and 83, and power is supplied to the load 27.
  • FIG. 27 is a diagram showing a change in impedance with respect to frequency, with the vertical axis representing impedance and the horizontal axis representing frequency.
  • the impedance is minimum when the operating frequency of the power supply circuit is the series resonance frequency f1 and the impedance is when the parallel resonance frequency f2 is reached. Become the maximum.
  • the impedance is minimum when the operating frequency of the power supply circuit is the series resonance frequency f1
  • the impedance is when the parallel resonance frequency f2 is reached.
  • the capacities of the coupling capacitors 30 and 31 can be minimized (or the power transmission electrodes 12 and 13). Since the power consumption of the parallel resonant circuit can be reduced, power can be supplied with high efficiency.
  • the parallel resonance frequency f2 can be lowered by series resonance.
  • the capacitance of the coupling capacitors 30 and 31 is maintained by maintaining at least the series resonance. The power can be supplied with high efficiency.
  • the coupling capacitors 30, 31 are provided after the construction of the power supply system.
  • the series resonance frequency f1 and the parallel resonance frequency f2 are calculated based on the capacitance, and the inductance of the variable inductor 71 may be variably controlled so that the series resonance and the parallel resonance can be maintained.
  • the series resonance frequency f1 and the parallel resonance frequency f2 are detected at a predetermined timing, and the operating frequency is controlled by variably controlling the inductance of the variable inductor 71 according to the detection result. May be controlled automatically.
  • the capacities of the coupling capacitors 30 and 31 are made variable and coupled according to the detection results of the series resonance frequency f1 and the parallel resonance frequency f2.
  • the operating frequency may be dynamically controlled by variably controlling the capacities of the capacitors 30 and 31.
  • an adjusting means that can adjust the position of the fixed body 70 as in Embodiment 5 to be described later is applied. it can.
  • FIG. 29 shows a specific application example of the power supply system shown in the fourth embodiment.
  • FIG. 29 shows a case where the electric vehicle 8 is charged in a general household, a parking lot, or a charging station provided in place of the conventional gasoline station (in this way, the electric vehicle 8 is not charged).
  • the movable body 80 is disposed in the electric vehicle 8
  • the fixed body 70 is disposed in the concave space 6 a formed in the floor portion 6.
  • the power receiving electrodes 21 and 22 of the movable body 80 are disposed on the bottom surface of the electric vehicle 8, and the power transmitting electrodes 12 and 13 of the fixed body 70 are disposed so as to be close to and face the power receiving electrodes 21 and 22.
  • the power transmission electrodes 12 and 13 and the power receiving electrodes 21 and 22 constitute the coupling capacitors 30 and 31 to supply power.
  • the series resonance can be maintained by changing the inductance or the operating frequency of the variable inductor 71 (not shown in FIG. 29) of the fixed body 70.
  • resonance control is performed by changing only the variable inductor 71.
  • Embodiment 5 Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
  • This form is a form provided with a position adjusting means for adjusting the relative position of the fixed body with respect to the movable body.
  • symbol or name as used in Embodiment 3 is attached
  • the movable body is configured as a power source for an electric vehicle and is disposed inside the electric vehicle.
  • the stationary body is disposed on the floor of a charging station or the like. That is, as a method for supplying power to a conventional electric vehicle, a method of connecting a cable drawn from the power supply device to the power supply device of the electric vehicle has been proposed. If used, the cable may be poorly insulated and you may get an electric shock.If you use the cable on a rainy day, you may get an electric shock.There is a risk of people or objects getting caught in the cable.
  • FIG. 31 is a vertical cross-sectional view of the main part of FIG. 30 when power is not supplied
  • FIG. 32 is a vertical cross-sectional view of the main part of FIG. is there.
  • the fixed body 90 is disposed in a concave space 6a formed in the floor 6, and in addition to the configuration of the fixed body 10 of the first embodiment, 13, a plurality of jacks 91 that move up and down 13, a screw shaft 92 that causes the plurality of jacks 91 to operate in conjunction with each other, and a drive motor 93 that moves the plurality of jacks 91 up and down via the screw shaft 92.
  • the jack 91, the screw shaft 92, and the drive motor 93 constitute position adjusting means in the claims. Further, a waterproof packing 94 is laid between the power transmission electrodes 12 and 13 and the drive motor 93 to prevent rainwater and the like from entering the fixed body 90. Further, an ultrasonic sensor 95 is provided in the vicinity of the upper surface of the fixed body 90 and detects the presence or absence of the electric vehicle 8 above the fixed body 90.
  • the movable body 20 can be configured in the same manner as in the first to fourth embodiments, the description thereof is omitted.
  • the power receiving electrodes 21 and 22 are electrically connected. It is arranged near the bottom surface of the automobile 8, or the bottom surface of the electric vehicle 8 itself can be configured as the power receiving electrodes 21 and 22.
  • the movable body 20 may have an incidental function related to power supply.
  • the movable body 20 is connected to a reader 9 for reading an IC card 9a on which ETC (Electronic Toll Collection System) information is recorded.
  • Information of the IC card 9a can be transmitted to the fixed body 90 via the communication unit 28 (not shown in FIGS. 30 to 32).
  • the communication unit 15 (not shown in FIGS. 30 to 32) of the fixed body 90 is connected to a management server (not shown) that manages ETC information by wire or wirelessly.
  • the ETC information is communicated in this way, and a description will be given including processing for determining whether or not power supply is possible according to the result.
  • FIG. 33 is a flowchart of power supply control.
  • the control unit 16 of the fixed body 90 drives the drive motor 93.
  • the screw shaft 92 By rotating the screw shaft 92, the jack 91 screwed with the screw shaft 92 via a gear (not shown) is lifted, and the power transmission electrodes 12 and 13 disposed on the upper surface of the jack 91 are lifted.
  • the position of the fixed body 90 is adjusted so that the position becomes a predetermined proximity position or contact position with respect to the bottom surface of the electric vehicle 8 (step SA-2).
  • the detailed position is determined by, for example, detecting the position of the bottom surface of the electric vehicle 8 with the ultrasonic sensor 95 and calculating the movement distance of the power transmission electrodes 12 and 13 based on the position of the bottom surface. Do. Alternatively, by monitoring the electrical resistance between the power transmission electrodes 12 and 13 and the torque of the drive motor 93, the proximity state and the contact state of the power transmission electrodes 12 and 13 with respect to the bottom surface of the electric vehicle 8 may be determined. Good.
  • the movable body 20 transmits the information of the IC card 9a read by the reader 9 to the fixed body 90 via the communication unit 28.
  • the communication unit 15 of the fixed body 90 transmits this ETC information to a management server (not shown) (step SA-3).
  • This management server determines whether or not power can be supplied by collating information stored in advance in its storage unit with IC card information from the fixed body 90.
  • the charging information for charging the power charge to the owner of 9a is recorded in its own storage unit (step SA-4). Further, charging modes (for example, three types of quick charging mode, medium speed charging mode, and long-time charging mode) corresponding to the owner of the electric vehicle 8 and the IC card 9a are determined in advance, and this correspondence relationship is determined by the management server.
  • the management server acquires the charging mode from the storage unit and transmits it to the fixed body 90 (step SA-5).
  • the fixed body 90 first applies a weak voltage via the coupling capacitors 30 and 31 (not shown in FIGS. 30 to 32) to the load of the movable body 20 (storage battery of the electric vehicle 8; shown in FIGS. 30 to 32).
  • a weak voltage via the coupling capacitors 30 and 31 (not shown in FIGS. 30 to 32) to the load of the movable body 20 (storage battery of the electric vehicle 8; shown in FIGS. 30 to 32).
  • step SA-6 To check whether there is an abnormality (short circuit, overcurrent, etc.) (step SA-6). If there is an abnormality (step SA-7, Yes), stop applying the voltage The occurrence of an abnormality is notified to the staff by displaying (abnormal light display, transfer output, alarm sound output, etc.) (step SA-8).
  • step SA-9 when there is no abnormality (step SA-7, No), power transmission is started with a voltage adapted to the power supply in the charging mode acquired from the management server.
  • the movable body 20 monitors the completion of charging (step SA-10), and when charging is completed, transmits the fact to the fixed body 90 via the communication unit 28. Receiving this transmission, the fixed body 90 stops power transmission (step SA-11), drives the drive motor 93 to lower the jack 91 (step SA-12), and connects the power transmission electrodes 12 and 13 to the electric vehicle. The position of the fixed body 90 is readjusted by moving to an initial position away from the bottom surface. This completes the power supply control.
  • FIG. 34 shows an example in which the power receiving electrodes 21 and 22 are disposed on the bottom surface of the electric vehicle and the lifting arm 96 is provided.
  • the elevating arm 96 is for elevating the power receiving electrodes 21 and 22 as necessary, and is driven by, for example, a motor or a cylinder.
  • the fixed body 90 is disposed in an unexposed manner inside the floor portion 6, and after the electric vehicle 8 is parked above the fixed body 90, the driver of the electric vehicle 8 moves up and down by a predetermined method.
  • the power receiving electrodes 21 and 22 are arranged opposite to each other in the vicinity of the upper part of the power transmitting electrodes 12 and 13, and can receive power.
  • the fixed body is disposed on the floor and the movable body is disposed on the top surface of the floor.
  • the present invention is not limited to these embodiments, and the fixed body and the movable body are arbitrary. It can arrange in the direction of.
  • the fixed body may be disposed in the wall surface or the ceiling, and the movable body may be disposed in contact with the wall surface or the ceiling or at a predetermined interval.
  • circuit configuration (Details of circuit configuration) Further, details of the circuit configuration shown in the figure can be arbitrarily changed unless otherwise specified. For example, a smoothing capacitor may be omitted, or a circuit element for overcurrent protection may be added, or The same function may be replaced with another known circuit configuration for the configuration described specially.
  • the present invention supplies power to various spaces, and is particularly useful for ensuring the safety of the user and improving the durability and safety of the power supply system.

Abstract

【課題】安全性や耐久性に優れた非接触式の電力供給システムにおいて、電磁誘導や電磁波を用いることなく、床面上の任意の場所に位置する負荷に対しても給電を行うことができる、電力供給システムを提供すること。 【解決手段】電力供給領域１に配置された固定体１０から、電力被供給領域２に配置された可動体２０を介して、所定の負荷に対して電力を供給するための電力供給システムであって、固定体１０は、電力供給領域１と電力被供給領域２との相互の境界面に対する近傍位置に配置される第１の送電電極１２及び第２の送電電極１３を備え、可動体２０は、境界面に対する近傍位置に配置されるものであって、第１の送電電極１２又は第２の送電電極１３に対して対向状かつ非接触に配置される第１の受電電極２１と第２の受電電極２２とを備える。

Description

電力供給システム
　この発明は、各種の負荷に対して電力供給を行うための電力供給システムに関する。
　床面上に配置された各種の負荷に対して給電を行う電力供給システムは、一般に、床面に露出するように設けた電極を負荷の底面に設けた電極に接触させて給電する接触式の電力供給システムと、床の内部に非露出状に設けた電極を負荷の電極に接触させることなく給電する非接触式の電力供給システムとに大別できる。
　従来の接触式の電力供給システムは、例えば特開２００５－１６８２３３号公報に開示されている。このシステムは、床面を移動する負荷（床上物体）に対して電力供給を行うもので、床面に複数の送電電極を配設すると共に、床上物体に受電電極を設けて構成されている。そして、床面を移動する床上物体の受電電極を複数の送電電極のいずれかに接触させることで、床上物体に給電を行なう。
　一方、従来の非接触式の電力供給システムは、例えば特開平９－９３７０４号公報に開示されている。このシステムは、走行路に沿って移動する負荷（地上可動体）に対して電力供給を行うもので、走行路に沿って誘導線を配置すると共に、地上可動体にはコイルが巻き付けられた鉄心を設けて構成されている。そして、誘導線に高周波電流を流し、この誘導線を一次側とすると共にコイルを二次側とする電磁誘導を行うことで、地上可動体に給電を行なう。
特開２００５－１６８２３３号公報 特開平９－９３７０４号公報
　しかしながら、上記した従来の接触式のシステムにおいては、送電電極が床面に露出しているために、この送電電極が人体に触れることによる感電の危険性があり、あるいは、感電防止構造が設けられている場合においても電極が露出していることによる心理的な不安感があるため、オフィス空間のように人がいる場所への導入が困難であった。また、床面に水等をこぼした場合に送電電極間での短絡が生じたり、長期間の使用によって送電電極が腐食したり、送電電極と受電電力とが直接的に接触することでこれらに磨耗が生じたり、床面への埃の堆積や汚れの付着が生じた場合にはこれらが抵抗になって給電効率が低下する等、安全性や耐久性の面において問題があった。さらには、送電電極が床面に露出するため、意匠上の違和感が生じるという問題もあった。
　一方、上記した従来の非接触式の電力供給システムでは、上記接触式の電力供給システムにおける問題が生じない反面、電力伝送効率を高めるためには、誘導線とコイルを相互に近接させたり、誘導線への通電によって生じる磁束をコイルの中心軸に通過させるようにこれら誘導線とコイルの位置合せを行う必要がある等、位置上の制約が多かった。従って、走行路の如き固定的な経路でしか給電を行うことができず、床面上を自由に移動する必要があるロボットの如き可動体に対して給電を行うことができないという問題があった。また、磁路を形成するために鉄心の如き磁性体を用いる必要があり、重量が大きくなると共に、磁性体を交流励磁したときに磁歪が生じることで騒音を発生させるという問題があった。この他、非接触式の電力供給システムとしては、電磁波による給電を行うことも考えられるが、人体への悪影響や電子機器の誤作動を回避する観点から厳しい規制があり、オフィス空間のように人がいる場所への導入が困難であった。
　そこで本発明は、安全性や耐久性に優れた非接触式の電力供給システムにおいて、電磁誘導や電磁波を用いることなく、床面上の任意の場所に位置する負荷に対しても給電を行うことができる、電力供給システムを提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１に係る本発明は、電力供給領域に配置された固定体から、電力被供給領域に配置された可動体を介して、所定の負荷に対して電力を供給するための電力供給システムであって、前記固定体は、前記電力供給領域と前記電力被供給領域との相互の境界面に対する近傍位置に配置されるものであって、所定電源からの電力を供給する第１の送電電極及び第２の送電電極を備え、前記可動体は、前記境界面に対する近傍位置に配置されるものであって、前記第１の送電電極又は前記第２の送電電極に対して前記境界面を挟んで対向状かつ非接触に配置される第１の受電電極と第２の受電電極とを備え、前記第１の送電電極に対向するように前記第１の受電電極又は第２の受電電極のいずれか一方が配置されることで第１の結合コンデンサが構成されると共に、前記第２の送電電極に対向するように前記第１の受電電極又は第２の受電電極のいずれか他方が配置されることで第２の結合コンデンサが構成され、前記所定電源からの電力を、前記第１の結合コンデンサ、前記負荷、及び前記第２の結合コンデンサを介して送電することを特徴とする。
　請求項２に係る本発明は、請求項１に係る本発明において、前記固定体には、前記第１の送電電極と前記第２の送電電極の各々を、前記境界面に沿って複数並設し、前記可動体には、前記第１の受電電極及び前記第２の受電電極と前記負荷とを相互に接続する接続手段であって、前記第１の受電電極又は前記第２の受電電極のいずれか一方が前記第１の送電電極に対向するように配置されると共に、前記第１の受電電極又は前記第２の受電電極のいずれか他方が前記第２の送電電極に対向するように配置された場合には、当該一方の第１の受電電極又は第２の受電電極から前記負荷の陽極への通電を可能とすると共に、前記負荷の陰極から当該他方の第１の受電電極又は第２の受電電極への通電を可能とし、前記一方の第１の受電電極又は第２の受電電極が前記第２の送電電極に対向するように配置されると共に、前記他方の第１の受電電極又は第２の受電電極が前記第１の送電電極に対向するように配置された場合には、当該他方の第１の受電電極又は第２の受電電極から前記負荷の陽極への通電を可能とすると共に、前記負荷の陰極から当該一方の第１の受電電極又は第２の受電電極への通電を可能とする、接続手段を設けたことを特徴とする。
　請求項３に係る本発明は、請求項１又は２に係る本発明において、前記固定体には、前記所定電源と前記第１の送電電極との相互間に直列接続された固定体側インダクタを設け、前記可動体又は前記固定体には、前記第１の結合コンデンサ及び前記第２の結合コンデンサと前記固定体側インダクタとの相互間の直列共振状態を検知する検知手段と、前記検知手段にて検知された直列共振状態に応じて、前記第１の結合コンデンサ及び前記第２の結合コンデンサと前記固定体側インダクタとの相互間の直列共振を保持するように、当該第１の結合コンデンサと、当該第２の結合コンデンサと、当該固定体側インダクタとの動作周波数、前記固定体側インダクタのインダクタンス、又は、前記第１の結合コンデンサのキャパシタンスと第２の結合コンデンサのキャパシタンスの、少なくとも一つを制御する直列共振制御手段とを設けたことを特徴とする。
　請求項４に係る本発明は、請求項１又は２に係る本発明において、前記可動体は、前記第１の結合コンデンサと前記第２の結合コンデンサとの相互間に直列接続された第３のコンデンサを備えることを特徴とする。
　請求項５に係る本発明は、請求項４に係る本発明において、前記可動体には、前記第１の受電電極と前記第２の受電電極とから構成される組を複数組並設し、前記複数組の各々の前記第１の受電電極及び前記第２の受電電極と、これら第１の受電電極及び第２の受電電極に対向するように配置された１枚の板状体とから、前記第３のコンデンサを構成したことを特徴とする。
　請求項６に係る本発明は、請求項４又は５に係る本発明において、前記固定体には、前記所定電源と前記第１の送電電極との相互間に直列接続された固定体側インダクタを設け、前記可動体又は前記固定体には、前記第１の結合コンデンサ、前記第２の結合コンデンサ、及び前記第３のコンデンサと、前記固定体側インダクタとの、相互間の直列共振状態を検知する検知手段と、前記検知手段にて検知された直列共振状態に応じて、前記第１の結合コンデンサ、前記第２の結合コンデンサ、及び前記第３のコンデンサと前記固定体側インダクタとの相互間の直列共振を保持するように、当該第１の結合コンデンサと、当該第２の結合コンデンサと、当該第３のコンデンサと、当該固定体側インダクタとの動作周波数と、前記固定体側インダクタのインダクタンス、又は、前記第１の結合コンデンサのキャパシタンスと前記第２の結合コンデンサのキャパシタンスとの、少なくとも一つを制御する直列共振制御手段とを設けたことを特徴とする。
　請求項７に係る本発明は、請求項４から６のいずれか一項に係る本発明において、前記可動体には、前記第３のコンデンサに並列接続された可動体側インダクタを設け、前記第３のコンデンサと前記可動体側インダクタとの相互間の並列共振により、前記負荷に電力を供給することを特徴とする。
　請求項８に係る本発明は、請求項３から７のいずれか一項に係る本発明において、前記可動体には、前記第３のコンデンサに並列接続されるもので、当該第３のコンデンサとの相互間の並列共振であって前記所定電源の周波数に応じた並列共振により前記負荷に電力を供給するための可動体側インダクタを設け、前記固定体には、前記所定の電源と前記の第１の送電電極との相互間に直列接続された第１の固定体側インダクタと、前記所定の電源と前記の第２の送電電極との相互間に直列接続された第２の固定体側インダクタとを設け、前記可動体又は前記固定体には、前記第１の結合コンデンサと前記第１の固定体側インダクタとの相互間の直列共振状態と、前記第２の結合コンデンサと前記第２の固定体側インダクタとの相互間の直列共振状態とを検知する検知手段と、前記検知手段にて検知された直列共振状態に応じて、前記第１の結合コンデンサと前記第１の固定体側インダクタとの相互間の直列共振と、前記第２の結合コンデンサと前記第２の固定体側インダクタとの相互間の直列共振とを保持するように、当該第１の固定体側インダクタ及び当該第２の固定体側インダクタのインダクタンスと、前記第１の結合コンデンサ及び前記第２の結合コンデンサのキャパシタンスとの、少なくとも一方を制御する直列共振制御手段を設けたことを特徴とする。
　請求項９に係る本発明は、請求項１から８のいずれか一項に係る本発明において、前記第１の受電電極又は前記第２の受電電極に対する前記第１の送電電極及び前記第２の送電電極の相対位置を調整するための調整手段を設けたことを特徴とする。
　請求項１に係る発明によれば、送電電極と受電電極とを相互に非接触状態としたまま電力供給を行うことができ、送電電極を電力被供給領域に露出させる必要がないため、送電電極が人体に触れることによる感電の危険性をなくすことができ、心理的な不安も解消することができるので、オフィス空間のように人がいる場所への導入が容易になる。また、送電電極が電力被供給領域に露出しないため、床面に水等をこぼした場合であっても送電電極の相互間での短絡が生じず、長期間の使用時においても送電電極が腐食や磨耗することも防止でき、床面への埃の堆積や汚れの付着が生じても給電効率が低下させることがない等、電力供給システムの安全性や耐久性を向上させることができる。さらには、送電電極が電力被供給領域に露出しないため、意匠上の違和感を生じさせることがない。しかも、受電電極と送電電極とを所望のキャパシタ容量が生じる程度の距離で対向配置させれば電力供給ができるため、電磁誘導方式のように厳密な位置合わせを行う必要がないので、位置上の自由度を高めることができ、床面上を自由に移動する必要があるロボットの如き可動体に対しても給電を継続的に行うことができる。また、鉄心の如き磁性体を用いる必要がないため、固体体及び可動体のそれぞれを軽量化できると共に、磁歪による騒音も生じさせることがない。さらには、電磁波給電方式と異なり、人体への悪影響や電子機器の誤作動を回避する観点からの規制を受けることもないので、オフィス空間のように人がいる場所への導入が一層容易である。
　請求項２に係る発明によれば、可動体が電力被供給領域を移動する場合であっても、結合コンデンサと負荷との接続状態を自動的に切替えて、負荷に対する適切な極性を維持することができるので、可動体の移動の自由度を維持及び向上させることができる。
　請求項３に係る発明によれば、直列共振を利用することで、電力供給回路のインピーダンスを最小化でき、電力供給効率を向上させることができる。
　請求項４に係る発明によれば、第３のコンデンサを用いて整流を行うことで、負荷に対して電流を安定的に供給することができる。
　請求項５に係る発明によれば、複数の整流用のコンデンサを１枚のコンデンサプレートを用いて構成することで、可動体を簡易かつ安価に構成することができる。
　請求項６に係る発明によれば、第３のコンデンサを用いて連続的に共振を継続させつつ直列共振をさせることで、電力供給のインピーダンスを最小化でき、電力供給効率を向上させることができる。
　請求項７に係る発明によれば、並列共振を利用することで、負荷のインピーダンスを大きくして電力供給回路のインピーダンスの影響を低減でき、電力供給効率を向上させることができる。
　請求項８に係る発明によれば、直列共振及び並列共振を利用することで、電力供給回路のインピーダンスを最小化することができると共に負荷のインピーダンスを大きくでき、電力供給効率を向上させることができる。
　請求項９に係る発明によれば、可動体に対する固定体の相対的な位置を調整した上で電力供給を行うことができるので、様々な状況下においても可動体と固定体との相対位置を安定的に確立することができ、好適な状態で電力供給を行うことができる。特に、電気自動車の電力供給を行う場合には、従来のようなケーブルが不要になるため、ケーブルの存在に起因する様々な問題を解消することができる。
本発明の実施の形態１に係る電力供給システムを適用した居室の斜視図である。 図１の固定体及び可動体の要部縦断面図である。 図２とは可動体の方向を変えた状態の要部縦断面図である。 図１の床部周辺の斜視図である。 電力供給シートと受電電極との配置関係を示す平面図である。 電力供給シートの拡大平面図である。 変形例に係る受電電極を示す図であり、図７（ａ）は受電電極の平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の受電電極を送電電極に対向配置した場合における電界の流れを示す図である。 図８（ａ）はスイッチング動作にて供給される電流の波形を示す図、図８（ｂ）は電流の周波数帯域と通信の周波数帯域との関係を示す図である。 図９（ａ）は振幅変調時におけるスイッチング動作にて供給される電流の波形を示す図、図９（ｂ）は振幅変調時における電流の周波数帯域と通信の周波数帯域との関係を示す図である。 実施の形態２に係る固定体及び可動体の要部縦断面図である。 図１０の主要部の等価回路図である。 代表的なインダクタンスと動作周波数との代表的な組み合わせを示す図である。 結合コンデンサの容量の変化に対するインダクタンスの変化を示す図である。 床板の上面と受電電極との相互間の距離及び結合コンデンサの容量が同様に変化した場合に、動作周波数を変化させて直列共振を保持した場合の例を示す図である。 実施の形態３に係る固定体及び可動体の要部縦断面図である。 図１５の床板３周辺の拡大図である。 図１６の要部拡大図である。 コンデンサプレートの要部平面図である。 相互に隣接する４つの結合コンデンサ及びその周辺のコンデンサの等価回路である。 図１９において相互に並列接続された容量をまとめて示した等価回路である。 図１９にダイオードを付加した等価回路である。 図２０にダイオードを付加した等価回路である。 図２１～２２への変換の過程を示す等価回路である。 図２１～２２への変換の過程を示す等価回路である。 図２１～２２への変換の過程を示す等価回路である。 実施の形態４に係る固定体及び可動体の要部縦断面図である。 周波数に対するインピーダンス変化を示す図である。 変形例に係る固定体及び可動体の要部縦断面図である。 実施の形態４に係る電力供給システムを電気自動車への電力供給に適用した状態を示す側面図である。 実施の形態５に係る電力供給状態を示す側面図であり、図３０（ａ）は送電電極の昇降前、図３０（ｂ）は送電電極の昇降中、図３０（ｃ）は送電電極の昇降後のそれぞれの状態を示す。 電力非給電時における図３０の要部縦断面図である。 電力給電時における図３０の要部縦断面図である。 電力供給制御のフローチャートである。 変形例に係る電力供給状態を示す側面図であり、図３４（ａ）は受電電極の下降前、図３４（ｂ）は受電電極の下降中、図３４（ｃ）は受電電極の下降後のそれぞれの状態を示す。
符号の説明
　１　電力供給領域
　２　電力被供給領域
　３　床板
　４　ＨＵＢ
　５　サーバ
　６　床部
　６ａ　空間部
　７　電力供給床ユニット
　７ａ　金属板
　７ｂ、６２　電波吸収体
　８　電気自動車
　９　読取り器
　１０、７０、９０　固定体
　１１　直流電源
　１２　第１の送電電極
　１３　第２の送電電極
　１４　スイッチング部
　１４ａ、１４ｂ　トランジスタ
　１４ｃ、１４ｄ、２３ａ～２３ｄ　ダイオード
　１４ｅ　スイッチング制御部
　１５、２８　通信部
　１５ｂ、２８ａ、５１、８１　コンデンサ
　１６、２９　制御部
　１７ａ　陽極ライン
　１７ｂ　ＧＮＤライン
　２０、５０、６０、８０　可動体
　２１　第１の受電電極
　２２　第２の受電電極
　２３　接続部
　１８、２４、５１、８２、８３　インダクタ
　２５　検出部
　２６　平滑コンデンサ
　２７　負荷
　３０、３１　結合コンデンサ
　４０　電力供給シート
　６１　電波シールド
　６３　コンデンサプレート
　６３ａ　貫通孔
　６３ｂ　リード線
　７１　可変インダクタ
　９１　ジャッキ
　９２　ネジシャフト
　９３　駆動モータ
　９４　防水パッキン
　９５　超音波センサ
　９６　昇降アーム
　以下に添付図面を参照して、この発明の各実施の形態を詳細に説明する。まず、〔I〕各実施の形態に共通の基本的概念を説明した後、〔II〕各実施の形態の具体的内容について説明し、〔III〕最後に、各実施の形態に対する変形例について説明する。ただし、これら各実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
〔I〕各実施の形態に共通の基本的概念
　まず、各実施の形態に共通の基本的概念について説明する。各実施の形態に係る電力供給システムは、電力供給領域に配置された固定体から、電力被供給領域に配置された可動体に対して、電力を供給するための電力供給システムである。電力供給領域や電力被供給領域の具体的構成は任意であり、例えば、一般住宅やオフィスビルの如き建屋の内部空間や、電車や飛行機の如き乗り物の内部空間、あるいは、屋外空間を含む。以下では、電力供給領域と電力被供給領域とを相互に区画する面を境界面と称する。例えば、電力被供給領域を建屋の居室とすると共に、電力供給領域を居室の床部とした場合、床部の上面（床面）が境界面になる。
　固定体は、当該固定体の内部に電源を備えたものと、当該固定体の外部の電源から供給された電力を可動体に供給するものを含む。この固定体は、電力供給領域に配置されるものであるが、恒久的に移動不能に固定されるものに限定されず、不使用時には電力供給領域から取り外すことができたり、当該電力供給領域の内部の任意位置に移動可能なものを含む。特に、固定体の全体が常時固定的であるものに限定されず、例えば、固定体の一部の構成要素の位置を必要に応じて調整することで、当該構成要素と可動体との相対的な位置関係を変更可能なものを含む。
　可動体は、電力被供給領域に固定的に配置して使用されるもの（静止体）と、電力被供給領域の内部において必要に応じて移動するもの（移動体）とを含む。この可動体の機能や具体的構成は特記する点を除いて任意であるが、例えば、静止体としては、コンピュータや家電の如き機器を挙げることができ、移動体としては、ロボットや電気自動車を挙げることができる。
　このような構成において、各実施の形態に共通の基本的特徴の一つは、固定体から可動体に対して電力を非接触で供給する点にある。この非接触電力供給は、概略的には、境界面を介して配置された結合コンデンサを用いて行われる。すなわち、固定体に設けた送電電極と、可動体に設けた受電電極とを、境界面を挟んで相互に非接触状に対向配置することで、結合コンデンサ（結合キャパシタ）を構成する。このような結合コンデンサを少なくとも２つ設けて送電路に配置し、この２つの結合コンデンサを介して電界型の送電を行う。この構成によれば、固定体の送電電極を電力被供給領域に露出させる必要がないため、電力供給システムの安全性や耐久性を高めることができる。また、送電電極を複数配置することで、可動体が移動した場合においても当該可動体に対して継続的に電力供給を行うことができ、可動体の移動の自由度を確保することができる。
〔II〕各実施の形態の具体的内容
　次に、電力供給システムの各実施の形態の具体的内容について説明する。
〔実施の形態１〕
　まず、本発明の実施の形態１について説明する。この形態は、非接触電力供給を行う基本的形態である。
（全体構成）
　図１は本実施の形態に係る電力供給システムを適用した居室の斜視図である。本実施の形態では、電力供給領域（ここでは床板の下方空間）１に配置された固定体１０から、電力被供給領域（ここでは居室）２の内部を移動する可動体（ここではロボット）２０に対して電力を供給する例を示すもので、これら固定体１０及び可動体２０を備えて本形態の電力供給システムが構成されている。ここでは、電力供給領域１の上方に敷設された床板３が電力供給領域１と電力被供給領域２との相互間の境界面に相当し、この床板３を介して後述する結合コンデンサ３０、３１（図１には図示せず）が構成される。
（全体構成－固定体）
　次に、固定体１０の構成について説明する。図２は図１の固定体及び可動体の要部縦断面図である。この固定体１０は、直流電源１１、第１の送電電極１２、第２の送電電極１３、スイッチング部１４、通信部１５、及び、制御部１６を備えて構成されている。
　直流電源１１は、直流電力の供給源であり、特許請求の範囲における所定電源に対応するものである。例えば直流電源１１は、送電線を介して送電された交流電力を直流電力に変換する交流／直流変換装置として構成され、あるいは、蓄電池として構成される。図２では、１つの直流電源１１から共通の陽極ライン１７ａ及びＧＮＤライン１７ｂを介して、当該図２に示した固定体１０に加えて、図２には不図示の他の固定体１０に対しても直流電力を供給する例を示しているが、固定体１０の各々に１つの直流電源１１を設けてもよい。なお、図２では、通信部１５や制御部１６に対して電源を供給するための構成を省略して示すが、直流電源１１や、直流電源１１とは別の電源から、任意の経路を経てこれら通信部１５や制御部１６に電源を供給することができる。
　第１の送電電極１２及び第２の送電電極１３は、それぞれ平板状の導電体であり、床板３の下方近傍位置において、当該床板３に対して略平行になるように配置されている。これら第１の送電電極１２及び第２の送電電極１３は、床板３に対して接触させてもよく、あるいは、床板３に対して微小距離を隔てて配置してもよい。いずれの場合においても、これら第１の送電電極１２及び第２の送電電極１３の電力被供給領域２側の面（ここでは上面）は、床板３によって完全に覆われており、これら第１の送電電極１２及び第２の送電電極１３が電力被供給領域２に対して非露出状となっている。なお、以下では、これら第１の送電電極１２と第２の送電電極１３とを相互に区別する必要がない場合には、これらを単に「送電電極１２、１３」と総称する。
　スイッチング部１４は、直流電源１１から供給された直流電力をスイッチングすることで高周波交流電力に変換して第１の送電電極１２及び第２の送電電極１３に供給する変換手段である。具体的には、スイッチング部１４は、トランジスタ１４ａ、１４ｂ、これら各トランジスタ１４ａ、１４ｂに並列接続されたダイオード１４ｃ、１４ｄ、及び、スイッチング制御部１４ｅを備えて構成されている。トランジスタ１４ａは、ベースをスイッチング制御部１４ｅ、コレクタを陽極ライン１７ａ、エミッタを第１の送電電極１２に接続されており、スイッチング制御部１４ｅによって所定速度（例えば１００ＭＨｚ）でスイッチングされることで、直流電源１１から供給される直流電力を高周波交流電力に変換して第１の送電電極１２に供給する。このトランジスタ１４ａには、陽極ライン１７ａからの大電流が流れるため、例えばパワートランジスタが用いられる。トランジスタ１４ｂは、ベースをスイッチング制御部１４ｅ、コレクタを第１の送電電極１２、エミッタをＧＮＤライン１７ｂに接続されており、基本的には常時ＯＦＦ状態とされ、結合コンデンサ３０に電荷がチャージされた時にスイッチング制御部１４ｅにてＯＮ状態とされることで、結合コンデンサ３０にチャージされた電荷をＧＮＤライン１７ｂにアースさせ、当該結合コンデンサ３０のチャージを解消する。このトランジスタ１４ｂには、比較的小電流のみが流れるため、トランジスタ１４ａに比べて電流容量の小さいトランジスタを用いることができる。ダイオード１４ｃ、１４ｄは、各トランジスタ１４ａ、１４ｂのコレクタからエミッタへの電流の逆流を阻止する逆流阻止用ダイオードである。スイッチング制御部１４ｅは、通信部１５及び制御部１６と通信を行い、この通信内容に応じて、上述のようにトランジスタ１４ａ、１４ｂのスイッチングを制御する。
　通信部１５は、可動体２０に設けた後述する通信部２８と通信を行う通信手段である。この通信部１５の具体的構成は任意であるが、例えば、ＲＦ通信をＭＡＣプロトコルにて行うＲＦ／ＭＡＣを用いて構成される（後述する通信部２８において同じ）。この通信部１５は、スイッチング部１４によるスイッチング周波数より十分に高い搬送波周波数にて通信を行うことで、スイッチングノイズの影響を受けることなく安定的な通信を行うことが好ましい（後述する通信部２８において同じ）。この通信部１５は、スイッチング制御部１４ｅと図示のように通信可能に接続されている。また、通信部１５は、トランジスタ１４ａから第１の送電電極１２に至る電力ラインに対してコンデンサ１５ｂを介して結合されると共に、第２の送電電極１３からＧＮＤライン１７ｂに至る電力ラインに対して接続されている。この通信部１５による具体的な通信方式は任意であり、例えば無線通信を採用することもできるが、ここでは、結合コンデンサ３０、３１を介したＰＬＣ（Power Line Communications）通信（準無線的通信）を行う（通信部２８において同じ）。すなわち、通信部１５は、アナログ通信信号を電流に重畳して結合コンデンサ３０、３１を介して可動体２０側に送信すると共に、可動体２０側から結合コンデンサ３０、３１を介して供給された電流からフィルタを用いてアナログ通信信号成分を分離する。
　制御部１６は、固定体１０を制御する制御手段であり、スイッチング制御部１４ｅと通信ラインを介して通信可能に接続されている。この制御部１６は、例えばＨＵＢ４を介してサーバ５に接続されており、このサーバ５からの制御信号に応じて制御動作を行なう。ただし、制御部１６に自立制御プログラムを組み込むことで自立制御を行うようにし、ＨＵＢ４やサーバ５を省略することもできる。また、制御部１６の通信接続先はサーバ５以外とすることもでき、例えば隣接する他の制御部１６との間で通信を行うことで、電力供給領域１０に配置された複数の固定体１０を相互に連動制御することができる。この制御部１６の具体的構成は任意であるが、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）及びこのＣＰＵ上で解釈実行されるプログラムを含んで構成される（後述する制御部２９において同じ）。
（全体構成－可動体）
　次に、可動体２０の構成について説明する。可動体２０は、第１の受電電極２１、第２の受電電極２２、接続部２３、インダクタ２４、検出部２５、平滑コンデンサ２６、負荷２７、通信部２８、及び、制御部２９を備えて構成されている。なお、図２では、通信部２８や制御部２９に対して電源を供給するための構成を省略して示すが、負荷２７に対する電力供給と同様の方法でこれら通信部２８や制御部２９に電源を供給することができ、あるいは、可動体２０に蓄電池の如き電源を設け、当該電源から通信部２８や制御部２９に電源を供給してもよい。この場合には、当該蓄電池を、負荷２７に対して供給された電力で充電するようにしてもよい。
　第１の受電電極２１及び第２の受電電極２２の各々は、固定体１０から供給された電力を受電するものであり、それぞれ平板状の導電体として構成されている。以下では、これら第１の受電電極２１と第２の受電電極２２とを相互に区別する必要がない場合には、これらを単に「受電電極２１、２２」と総称する。これら受電電極２１、２２は、床板３の上面に直接的に接触する位置又は微小間隔を隔てた位置で、当該床板３に対して略平行に配置される。
　この状態において第１の受電電極２１又は第２の受電電極２２のいずれか一方（図２では第１の受電電極２１）は、床板３を挟んで第１の送電電極１２に対向配置されて結合コンデンサ３０を構成する。また、第１の受電電極２１又は第２の受電電極２２のいずれか他方（図２では第２の受電電極２２）は、床板３を挟んで第２の送電電極１３に対向配置されて結合コンデンサ３１を構成する。ここで、電力被供給領域２には送電電極１２、１３は露出していないため、これら送電電極１２、１３と受電電極２１、２２とは相互に非接触状態で配置されることになる。
　接続部２３は、受電電極２１、２２と負荷２７とを相互に接続するもので、特許請求の範囲における接続手段に対応する。具体的には、接続部２３は、４つのダイオード２３ａ～２３ｄを含んで構成されており、第１の受電電極２１がダイオード２３ｂを介して負荷の陽極側に通電可能に接続されると共に、第２の受電電極２２がダイオード２３ｄを介して負荷の陰極側に通電可能に接続されている。
　このように構成された接続部２３は、固定体１０に対する可動体２０の配置の方向性に関わらず、固定体１０からの電力が負荷２７に常時供給可能となるように、受電電極２１、２２と負荷２７とを適切な極性で相互に接続する。すなわち、可動体２０がランダムな方向で電力被供給領域２に配置された場合や、電力被供給領域２に配置された可動体２０がランダムな方向で当該電力被供給領域２を移動する場合には、第１の送電電極１２に対向配置されるのが第１の受電電極２１と第２の送電電極２２とのいずれであるのか、あるいは、第２の送電電極１３に対向配置されるのが第１の受電電極２１と第２の送電電極２２とのいずれであるのかが特定できない（以下、このような送電電極１２、１３と受電電極２１、２２との相互の対向状態を「電極対向状態」と称する）。そこで、接続部２３を設けることで、電極対向状態に関わらず、負荷２７の極性に適合するように電力供給を継続する。
　例えば、図２に示す電極対向状態では、結合コンデンサ３０からの電流は、ダイオード２３ｂを介して負荷２７の陽極側に流れると共に、負荷２７の陰極側への流入はダイオード２３ａにて阻止される。一方、図３に示すように、第２の受電電極２２が第１の送電電極１２に対向配置されると共に、第１の受電電極２１が第２の送電電極１３に対向配置された場合、結合コンデンサ３０からの電流は、ダイオード２３ｃを介して負荷の陽極側に流れると共に、負荷２７の陰極側への流入はダイオード２３ｄにて阻止される。従って、負荷２７に対する電力供給の極性を適切な極性に維持することができる。ただし、電極対向状態が一つの状態に特定できる場合には、当該状態に合致した接続構造を採用することで、接続部２３を省略してもよい。
　インダクタ２４は、接続部２３と負荷２７との相互間に直列接続されており、結合コンデンサ３０を介して供給された高周波交流電力から直流電力を取り出して負荷２７の陽極側に供給する。具体的には、インダクタ２４としては、コイルを用いることができるが、この他にもアクティブインダクタを用いてもよい。
　検出部２５は、負荷２７の陽極側に供給される電流を検出するもので、例えばＨａｌｌ素子として構成され、インダクタ２４と負荷２７の陽極側との相互間に直列接続されている。この検出部２５は、通信ラインを介して制御部２９と接続されており、検出部２５の検出結果が制御部２９に出力される。
　平滑コンデンサ２６は、負荷２７に対して並列接続されており、インダクタ２４を介して供給された直流電力を平滑化する。
　負荷２７は、インダクタ２４を介して供給された直流電力にて駆動され、所定機能を発揮するものである。例えば、可動体２０が図１に示す如きロボットとして構成された場合、負荷２７としては、当該ロボットに内蔵されたモータや制御ユニットが該当する。この他、負荷２７の具体的構成は任意であり、例えば、可動体２０の外部の機器との相互間で通信信号の送受を無線又は有線にて行う通信機器、各種情報に関する情報処理を行なう情報処理機器、電力被供給領域２における所定の検知対象の検知を行なって当該検知結果に関する信号を所定機器に出力するセンサ、あるいは、可動体２０の外部の機器に対する電力の送受を行う電源（例えば二次電池）として構成することができる。なお、負荷２７は、必ずしも可動体２０の内部に設ける必要はなく、可動体２０の外部に負荷２７を設けると共に、当該負荷２７に対して可動体２０を介して電力供給を行うようにしてもよい。また、図２においては負荷２７を１つのみ示しているが、相互に直列又は並列に接続された複数の負荷２７に対して電力供給を行ってもよい。
　通信部２８は、固定体１０の通信部１５と通信を行う通信手段である。この通信部２８は、通信ラインを介して制御部２９と通信可能に接続されている。この通信部２８は、接続部２３からインダクタ２４に至る電力ラインに対してコンデンサ２８ａを介して結合されると共に、負荷２７の陰極側から接続部２３に至る電力ラインに対して接続されている。そして、通信部２８は、アナログ通信信号を電流に重畳して結合コンデンサ３０、３１を介して固定体１０側に送信すると共に、固定体１０側から結合コンデンサ３０、３１を介して供給された電流からフィルタを用いてアナログ通信信号成分を分離する。
　制御部２９は、可動体２０を制御する制御手段である。この制御部２０は、インダクタ２４から負荷２７の陽極側に至る電力ラインに対して接続されると共に、通信ラインを介して検出部２５及び負荷２７と通信可能に接続されている。
（全体構成－床板）
　送電電極１２、１３と受電電極２１、２２との相互間に介在する床板３については、結合コンデンサ３０、３１を構成し得る誘電材料にて構成される。このような誘電材料としては、例えばテフロン（登録商標）を採用することができる。この誘電材料は、床板３に用いる場合以外にも、送電電極１２、１３における受電電極２１、２２側の面や、受電電極２１、２２における送電電極１２、１３側の面にコーティングすることもできる。また、このように床板３に使用する材料や、送電電極１２、１３や受電電極２１、２２のコーティングに使用する材料には、送電電極１２、１３と受電電極２１、２２の相互間の所要の絶縁性を保持するための絶縁性能を持たせることが好ましい。
（全体構成－送電電極の詳細）
　次に、固定体１０の送電電極１２、１３の形状や配置位置についてより詳細に説明する。図４は図１の床部周辺の斜視図、図５は電力供給シート４０と受電電極２１、２２との配置関係を示す平面図（ここでは、図４で示した複数の電力供給シート４０と、相互に異なる方向で配置された可動体２０Ａ～２０Ｄとを示す）、図６は電力供給シート４０の拡大平面図である。なお、固定体１０の各部は実際には床板３にて覆われて非露出状に配置されているが、図４～６では、床板３を取り外して固定体１０の各部を露出させた状態を示す。
　図４に示すように、床部には複数の電力供給シート４０が敷設されている。各電力供給シート４０は、平面形状を方形状とされており、図６に示すように、固定体１０の構成要素の中の全部又は所定の一部分を備える。この構成では、シート単位で送電電極１２、１３の設置を行うことができるので、送電電極１２、１３の設置やその設置数の調整が容易になる。このようにシート単位で送電電極１２、１３を並設する場合、例えば、図６に示すように、固定体１０の通信部１５は一対の第１の送電電極１２及び第２の送電電極１３に対して一つずつ設け、固定体１０の制御部１６は各電力供給シート４０に対して一つずつ設ける。この電力供給シート４０の敷設範囲は電力被供給領域２に対応させることが好ましく、例えば、居室の全領域を電力被供給領域２とする場合には、当該居室の床板３の下方の略全面に電力供給シート４０を敷設することが好ましく、あるいは、居室の一部分のみを電力被供給領域２とする場合には、当該一部分に対応する当該居室の床板３の下方にのみ電力供給シート４０を敷設してもよい。
　各電力供給シート４０においては、送電電極１２、１３は、単位面積当たりの当該送電電極１２、１３の敷設効率を高めるために、相互に所定間隔を隔てて複数並設されている。特に、第１の送電電極１２と第２の送電電極１３とは、図示の上下方向及び左右方向において隣接する送電電極１２、１３が相互に異なる極性になるように、これら上下方向及び左右方向において交互に配置されている（図５、６では第１の送電電極１２を白抜きの正四角形、第２の送電電極１３を斜線付きの正四角形にて示す）。なお、各送電電極１２、１３は、方向による性能差が極力小さくなるように、それぞれ平面形状を方形状とされている。
（全体構成－受電電極の詳細）
　次に、可動体２０の受電電極２１、２２の形状や配置位置についてより詳細に説明する。１つの可動体２０に対しては、第１の受電電極２１及び第２の受電電極２２を少なくとも一つずつ設ければよいが、ここでは、図５に示すように、１つの可動体２０Ａ～２０Ｄに対して第１の受電電極２１及び第２の受電電極２２を各々複数配置することで、全体として所要の受電面積を確保している。このように１つの可動体２０Ａ～２０Ｄに第１の受電電極２１及び第２の受電電極２２をそれぞれ複数配置する場合における当該受電電極２１、２２の並設形状は任意であり、図５のような方形状の他、円形状としてもよい。各受電電極２１、２２の個々の平面形状は、図５に示すように円形状としてもよい。図７（ａ）には変形例に係る受電電極２１、２２の平面図、図７（ｂ）には図７（ａ）の受電電極２１、２２を送電電極１２、１３に対向配置した場合における電界の流れを示す。図７（ａ）に示すように、受電電極２１、２２を円形状に形成した上で、当該円形の中心から外縁に至る放射状のスリット２１ａを形成してもよい。
　また、図５、６において、各受電電極２１、２２は、上述のように平面形状を円形状とされており、この円形の直径は複数の送電電極１２、１３の相互の並設間隔よりも十分に小さくなるように決定されている。従って、図５に示すように可動体２０Ａ～２０Ｄが様々な方向で配置された場合であっても、一つの受電電極２１、２２が複数の送電電極１２、１３の両方に同時に跨ることがないので、一つの受電電極２１、２２と複数の送電電極１２、１３との相互間で同時に結合コンデンサ３０、３１を構成することが防止され、このような結合コンデンサ３０、３１によって電力供給に悪影響を与えることが防止される。この構成によれば、各受電電極２１、２２を任意の位置に配置でき、可動体２０の可動の自由度を高めることができる。
　さらに、これら複数の受電電極２１、２２の相互の並設間隔は、当該複数の受電電極２１、２２の相互間におけるコンデンサ容量が電力供給に悪影響を生じないように決定されることが好ましい。具体的には、第１の送電電極１２又は第２の送電電極１３のいずれか一方から、結合コンデンサ３０、３１を介して、第１の送電電極１２又は第２の送電電極１３のいずれか他方に電流が流れることがないように、受電電極２１、２２の相互間隔が決定される。
（電力供給制御）
　次に、上述のように構成された固定体１０及び可動体２０における電力供給制御について説明する。この制御においては、固定体１０の一部機能を待機状態とすることによって当該固定体１０の消費電力を低減する待機モードと、固定体１０の全機能を可動状態として電力供給を行う通常運転モードとの２つのモードを切替えて電力供給を行う。
　例えば、図２の可動体２０において、制御部２９には、検出部２５にて検出された電流値が入力されると共に、負荷２７からは当該負荷２７の陽極側においてモニタされた電圧値が入力される。そして、制御部２９では、これら電流値及び電圧値に基づいて、当該負荷２７に対して供給すべき最適な電圧値あるいは周波数を所定方法で決定し、この電圧値及び周波数を含んだデータを通信部２８を介して常時出力する。
　一方、固定体１０は、初期状態では待機モードとされている。具体的には、通信部１５のみに微小電力を供給して当該通信部１５のみを起動状態としておき、他の部分については電力供給を行わずにスリープ状態として省電力化を図る。固定体１０の通信部１５は、当該可動部２０の通信部２８からのデータを常時監視しており、当該固定体１０の上方に可動体２０が配置された場合に、通信部１５が通信部２８からのデータを受信する。このように受信されたデータが通信部１５から制御部１６に送信されると、制御部１６が起動され、制御部１６が電力供給制御を開始する。具体的には、制御部１６は、可動体２０から受信したデータに基づいて、可動体２０が必要とする電圧値及び周波数による電力供給が行われるように、トランジスタ１４ａ、１４ｂのスイッチング周波数の制御や、図示しない変圧回路を用いて電源電圧を変圧する。
　ここで、トランジスタ１４ａ、１４ｂの完全開放状態又は完全停止状態の繰り返しによるスイッチング動作にて供給される電流の波形は、図８（ａ）に示す如き方形波になり、このために電流の周波数帯域は図８（ｂ）に示すように比較的広帯域になる。この場合、この周波数帯域が通信の周波数帯域と干渉し、通信障害を生じさせる可能性がある。この問題を防止するためには、例えば、トランジスタを用いて電流の振幅変調を行い、電流の波形を図９（ａ）に示す如き非方形波とすることによって、電流の周波数帯域を図９（ｂ）に示すような狭帯域とすることが好ましい。ただし、この場合には、抵抗損によってトランジスタが発熱するため、当該トランジスタとしては耐熱性の高いＳｉＣパワートランジスタを用いることが好ましい。あるいは、トランジスタの後段にローパスフィルタ（Low Pass Filter）を設け、電流の高調波成分を除いてもよい。
（実施の形態１の効果）
　このような構成によれば、送電電極２１、２２が電力被供給領域２に露出しないため、送電電極２１、２２が人体に触れることによる感電の危険性をなくすことができ、心理的な不安も解消することができるので、オフィス空間のように人がいる場所への導入が容易になる。また、送電電極２１、２２が電力被供給領域２に露出しないため、床面に水等をこぼした場合であっても送電電極２１、２２の相互間での短絡が生じず、長期間の使用時においても送電電極２１、２２が腐食や磨耗することも防止でき、床面への埃の堆積や汚れの付着が生じても給電効率が低下させることがない等、電力供給システムの安全性や耐久性を向上させることができる。さらには、送電電極２１、２２が電力被供給領域２に露出しないため、意匠上の違和感を生じさせることがない。
　また、本実施の形態は従来の電磁誘導方式に比べて様々な利点を有する。すなわち、受電電極１２、１３と送電電極２１、２２とを所望のキャパシタ容量が生じる程度の距離で対向配置させればよく、電磁誘導方式のように厳密な位置合わせを行う必要がないので、位置上の自由度を高めることができ、床面上を自由に移動する必要があるロボットの如き可動体２０に対しても給電を継続的に行うことができる。また、鉄心の如き磁性体を用いる必要がないため、固体体１０及び可動体２０のそれぞれを軽量化できると共に、磁歪による騒音も生じさせることがない。
　また、本実施の形態は電磁波給電方式と異なり、人体への悪影響や電子機器の誤作動を回避する観点からの規制を受けることもないので、オフィス空間のように人がいる場所への導入が比較的容易である。
〔実施の形態２〕
　次に、本発明の実施の形態２について説明する。この形態は、実施の形態１の構成に加えて、直列共振を利用して電力供給効率を向上させた形態である。なお、実施の形態１と略同様の構成要素については、必要に応じて、実施の形態１で用いたのと同一の符号又は名称を付してその説明を省略する。
（全体構成－固定体）
　図１０は固定体１０及び可動体５０の要部縦断面図である。固定体１０は、実施の形態１の構成に加えて、インダクタ１８を備えて構成されている。このインダクタ１８は、直列共振回路を構成するためのもので、スイッチング部１４と第１の送電電極１２との相互間に直列接続されている。
（全体構成－可動体）
　可動体５０は、図２に示した可動体２０に対して、インダクタ２４を省略すると共に、さらにコンデンサ５１を備えて構成されている。このコンデンサ５１は、第１の受電電極２１と接続部２３の間と第２の受電電極２２と接続部２３の間とに接続されており、換言すれば、結合コンデンサ３０と結合コンデンサ３１に対して直列接続されている。このコンデンサ５１は、整流用コンデンサであり、非線形の交流電流を整流することで、負荷２７に対して電流を安定的に供給することを可能とする。また、このコンデンサ５１は、直列共振の連続性を維持するために機能する。すなわち、可動体５０には接続部２３のダイオード２３ａ～２３ｄを設けており、これらダイオード２３ａ～２３ｄの順方向立ち上がり電圧以上に電圧が上がらないと電流が流れないため、直列共振が途絶えてしまう可能性がある。この問題を解消するため、コンデンサ５１を設けて蓄電及び放電を行わせ、直列共振の連続性を維持可能としている。
　このように構成された固定体１０及び可動体５０においては、インダクタ１８、結合コンデンサ３０、３１、及び負荷２７の負荷抵抗を含んだ直列共振回路が構成される。図１１には図１０の主要部の等価回路図である（なお、図１１ではスイッチング部１４を交流電源として示す）。
（電力供給制御）
　次に、図１１を参照しつつ、上述のように構成された固定体１０及び可動体５０における電力供給制御について説明する。この電力供給制御は、基本的には実施の形態１で説明した制御と同様に行うことができるが、通常運転モードにおいては、直列共振回路の直列共振を保持するための制御が行われる。
　ここで、結合コンデンサ３０、３１の容量（キャパシタンス）をＣ、負荷抵抗をＲ、電源電圧をｖ、電源周波数をωとすると、この等価回路を流れる電流ｉは式（１）、負荷抵抗で消費される実効電力Ｗｃは式（２）、等価回路のエネルギー伝送効率φは式（３）でそれぞれ表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　この式（３）から分かるように、直列共振時（Ａ＝０）の時にエネルギー伝送効率φ＝１となり最大となる。従って、この直列共振（Ａ＝０）を維持できる条件で電力供給を行うことが好ましい。例えば、インダクタ２４のインダクタンスＬは、式（４）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　例えば、結合コンデンサ３０、３１の容量Ｃを７．２５ｐＦとすると、直列共振（Ａ＝０）を維持するための代表的なインダクタンスＬと動作周波数ωとの代表的な組み合わせは図１２のようになる。この例では、動作周波数ω＝５０ＭＨｚで直列共振させる場合には、インダクタ２４のインダクタンスＬ＝２．８μＨとすればよいことが分かる。インダクタ２４としてシンフォニーエレクトロニクス株式会社製の球状コイルを用いた場合、インダクタンスＬ＝１．０μＨは電流値１０．２Ａ、インダクタンスＬ＝２２μＨは電流値１．０Ａであるから、インダクタンスＬ＝２．８μＨの場合には電流値３．０Ａ程度になると思われる。従って、送電電圧を１００Ｖとすると、伝送電力Ｗは３００Ｗとなる。
　ここで、上述の直列共振の条件は、式（３）から明らかなように結合コンデンサ３０、３１の容量Ｃに応じて変化する。従って、可動体５０が電力被供給領域２を移動すること等により、送電電極１２、１３に対する受電電極２１、２２の位置や距離が変動し、結合コンデンサ３０、３１の容量Ｃが変動して、直列共振が維持できなくなる可能性がある。この問題を防止するためには、１）結合コンデンサ３０、３１の容量Ｃを固定する、２）インダクタ２４のインダクタンスＬを可変とする、又は３）動作周波数ωを可変とする、の少なくとも一つを採用すればよい。
　結合コンデンサ３０、３１の容量Ｃを固定するためには、例えば図５に示したように送電電極１２、１３及び受電電極２１、２２を構成することが有効である。この構成によれば、可動体５０の位置（受電電極２１、２２の位置）に関わらず、送電電極１２、１３に対向する受電電極２１、２２の総数をほぼ一定数に維持できるため、床板３の上面と受電電極２１、２２との相互間の距離を一定化できれば、結合コンデンサ３０、３１の容量を固定できる。
　インダクタンスＬを可変とするためには、インダクタ２４として可変インダクタを用い、このインダクタンスＬを結合コンデンサ３０、３１の容量Ｃに応じて可変制御すればよい。図１３には、結合コンデンサ３０、３１の容量Ｃの変化に対するインダクタンスＬの変化を示す。ここでは、床板３の上面と受電電極２１、２２との相互間の距離が４．５ｍｍ～５．５ｍｍに変化することにより結合コンデンサ３０、３１の容量Ｃが８．０３ｐＦ～６．５７ｐＦまで変化した場合に、インダクタンスＬを２．０μＨ～３．０μＨに変化させて、直列共振を保持した場合の例を示す。この場合には動作周波数ωを固定することができるので、制御が容易になる。
　一方、動作周波数ωを可変とするためには、結合コンデンサ３０、３１の容量を検知し、この検知結果に応じてスイッチング部１４のトランジスタ１４ａ、１４ｂを制御することで、スイッチング周波数を調整すればよい。図１４には、床板２の上面と受電電極２１、２２との相互間の距離及び結合コンデンサ３０、３１の容量が図１３と同様に変化した場合に、動作周波数ωを変化させて、直列共振を保持した場合の例を示す。この場合にはインダクタンスＬを固定できるので、回路構成を簡素化することができる。
（実施の形態２の効果）
　このような構造によれば、コンデンサ５１を用いて整流を行うことで、負荷２７に対して電流を安定的に供給することができる。また、直列共振を保持するように制御を行うことで、電力供給回路のインピーダンスを最小化でき、電力供給効率を向上させることができる。
〔実施の形態３〕
　次に、本発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３は、可動体に設ける整流用のコンデンサを１枚の金属板を用いて共通化した形態である。なお、実施の形態２と略同様の構成要素については、必要に応じて、実施の形態２で用いたのと同一の符号又は名称を付してその説明を省略する。
（全体構成－床部）
　最初に、床部６の構成について説明する。図１５は固定体及び可動体の要部縦断面図、図１６は図１５の床板３周辺の拡大図である。床部６は、電力供給床ユニット７を用いて構成されている。電力供給床ユニット７は、床板３とＧＮＤライン１７ｂを構成する金属板７ａとをそれぞれ水平状に配置して構成されており、これら床板３と金属板７ａとの相互間に、実施の形態１と同様の固定体１０が収容されている（なお、図１５、１６では固定体１０についての一部の符号を省略する）。ここでは、図１６に示すように、第２の送電電極１３が金属板７ａと一体化されている。また、床板３と金属板７ａとの相互間には電波吸収体７ｂが設けられている。この電波吸収体７ｂは、スイッチング部１４のスイッチングにて発生する高周波ノイズを吸収し、通信部１５、２８の相互間通信の通信品質を維持及び向上させる。この電波吸収体７ｂとしては、例えば、ポリウレタンの如き樹脂や、フェライトの如き焼結体を用いることができる（電波吸収体６２において同じ）。なお、図１５では、ＨＵＢ４が電力供給床ユニット７の外部に配置されているが、このＨＵＢ４についても各電力供給床ユニット７の内部に配置してもよい。
（全体構成－可動体）
　次に、可動体６０の構成について説明する。ここでは、１つの可動体６０に第１の受電電極２１と第２の受電電極２２とがそれぞれ複数並設されており、各第１の受電電極２１と各第２の受電電極２２とが接続部２３を介して負荷２７に接続されている。これら第１の受電電極２１及び第２の受電電極２２と接続部２３とは、金属板から形成された電波シールド６１にて覆われると共に、この電波シールド６１と床板３との相互間や電波シールド６１の内部には電波吸収体６２が設けられており、スイッチング部１４のスイッチングにて発生する高周波ノイズが、電波吸収体６２にて吸収されると共に、電波シールド６１の外部に漏洩することが防止されている。
（全体構成－可動体－コンデンサプレート）
　ここで、可動体には、コンデンサプレート６３が設けられている。このコンデンサプレート６３は、実施の形態２における整流用のコンデンサ５１を複数並設する代わりに、これら複数の整流用のコンデンサを１枚の板状体として一体に構成したものである。図１７は図１６の要部拡大図、図１８はコンデンサプレートの要部平面図である。コンデンサプレート６３は、導電材料から板状体として構成されており、誘電材料（例えばコンデンサプレート６３の受電電極２１、２２の側の面にコーティングされた誘電体膜）を挟んで受電電極２１、２２の片面（ここでは上面）に接合されている。このコンデンサプレート６３には、複数の貫通孔６３ａが相互に一定間隔で穿設されており、この貫通孔６３ａには、受電電極２１、２２とダイオード２３ａ～２３ｄとを相互に接続するリード線６３ｂが挿通される（このように、コンデンサプレート６３の構造は、完全な平板状に限定されるものではなく、複数の貫通孔６３ａが形成されている構造を含む）。
　ここで、図１７に示すように、結合コンデンサ３０、３１の容量をＣ６’、個々の受電電極２１、２２とコンデンサプレート６３との相互間に構成されるコンデンサの容量をＣ７’とする。ここで、結合コンデンサの容量Ｃ６’は、これら送電電極１２、１３と受電電極２１、２２との相互間の距離により、一定の範囲内で変化する。一方、コンデンサの容量Ｃ７’は、受電電極２１とコンデンサプレート６３との相互間の距離が誘電材料を介して固定されているので、一定である。なお、受電電極２１、２２とコンデンサプレート６３との相互間の距離を狭くできること、及び、誘電率の高い材料を誘電材料を用いることができることから、容量Ｃ７’＞容量Ｃ６’の関係にある。
　図１９は、相互に隣接する４つの結合コンデンサ３０、３１及びその周辺のコンデンサの等価回路である。図２０は、図１９において相互に並列接続されたＣ６’をまとめてＣ６とし、同様に相互に並列接続されたＣ７’をまとめてＣ７とした等価回路である。図２１は、図１９にダイオード２３ａ～２３ｄを付加した等価回路、図２２は、図２０にダイオード２３ａ～２３ｄを付加した等価回路である。これら各図から明らかなように、１枚のコンデンサープレート６３を用いることで、実施の形態２における整流用のコンデンサ５１を複数並設した場合と同様の効果を得ることができる。
　これら図２１～２２への変換の過程を図２３～２５に示す。これら図２３～２５においては、第１の送電電極１２及び第２の送電電極１３をそれぞれ一つずつ示すと共に、これら第１の送電電極１２及び第２の送電電極１３に配置された複数の受電電極２１、２２のみを示す。また、一瞬の出力状態を表示しているため、ダイオード２３ａ～２３ｄは当該出力状態において電流を流す一部のもののみを示す。また、コンデンサープレート６３は、等価回路上、受電電極２１、２２との間にリング状コンデンサ（図２３～２５においてＣ７’又はＣ７’’として示す）を介して接続される。図２３における並列的に接続されたＣ６’を集約すると図２４のＣ６になり、図２３におけるＣ７’を集約すると図２４のリング状コンデンサＣ７’’になる。さらに、図２４のリング状コンデンサＣ７’’を集約すると図２５のＣ７になる。この図２５が、図２０、２２に示した一対の送電電極１２、１３の相互間の回路に相当する。
（実施の形態３の効果）
　このような構造によれば、固定体１０や可動体６０に電波吸収体７ｂ、６２を設けることで、高周波ノイズを吸収し、通信部１５、２８の相互間通信の通信品質を維持及び向上させることができる。また、複数の整流用のコンデンサを１枚のコンデンサプレート６３を用いて構成したので、可動体６０を簡易かつ安価に構成することができる。
〔実施の形態４〕
　次に、本発明の実施の形態４について説明する。この形態は、直列共振に加えて並列共振を用いることで電力供給効率を向上させた形態である。なお、実施の形態２と略同様の構成要素については、必要に応じて、実施の形態２で用いたのと同一の符号又は名称を付してその説明を省略する。
（全体構成－固定体）
　最初に、固定体７０の構成について説明する。図２６は固定体及び可動体の要部縦断面図である。ただし、この図２６では、回路構成を概念的に示すものとし（スイッチング部１４を交流電源として示す）、その具体的細部については実施の形態２と同様に構成することができる（後述する図２８において同じ）。固定体７０は、電源１４と第１の送電電極１２との相互間及び電源１４と第２の送電電極１３との相互間の各々に、可変インダクタ７１を設けて構成されている。
（全体構成－可動体）
　一方、可動体８０は、コンデンサ８１及びインダクタ８２を相互に並列に配置すると共に、このインダクタ８２に平行かつ所定間隔を隔ててインダクタ８３を配置し、このインダクタ８３に対して負荷２７を並列接続して構成されている。この回路では、可変インダクタ７１及び結合コンデンサ３０、３１による直列共振回路に加えて、コンデンサ８１及びインダクタ８２による並列共振回路が構成されており、直列共振及び並列共振を用いて電力消費量を低減することができる。そして、インダクタ８２、８３の相互誘導作用によってインダクタ８３に起電力が生じ、負荷２７に対して電力が供給される。
（電力供給制御）
　次に、上述のように構成された固定体７０及び可動体８０における電力供給制御について説明する。図２７は周波数に対するインピーダンス変化を示す図であり、縦軸にはインピーダンス、横軸には周波数を示す。ここで、直列共振周波数をｆ１、並列共振周波数をｆ２とすると、電力供給回路の動作周波数が直列共振周波数ｆ１になる場合にはインピーダンスが最小になり、並列共振周波数ｆ２になる場合にはインピーダンスが最大になる。特に、図２７（ａ）のように、動作周波数＝直列共振周波数ｆ１＝並列共振周波数ｆ２となった場合には、結合コンデンサ３０、３１の容量を最小化できると共に（あるいは、送電電極１２、１３と受電電極２１、２２との間隔を空けることができて）、並列共振回路の電力消費量を低減できるので、高効率にて電力供給を行うことができる。また、直列共振させることで、並列共振周波数ｆ２を下げることも可能になる。あるいは、図２７（ｂ）に示すように、直列共振周波数ｆ１と並列共振周波数ｆ２とが相互にずれている場合であっても、少なくとも直列共振を保持することで、結合コンデンサ３０、３１の容量を最小化できて、高効率にて電力供給を行うことができる。
　このように動作周波数を直列共振周波数ｆ１及び並列共振周波数ｆ２に合致させるためには、例えば、可動体８０が固定的に配置される場合には、電力供給システムの施工後に、結合コンデンサ３０、３１の容量を計測し、この容量に基づいて直列共振周波数ｆ１及び並列共振周波数ｆ２を算定して、この直列共振及び並列共振が保持できるように、可変インダクタ７１のインダクタンスを可変制御すればよい。あるいは、可動体８０が移動する場合には、直列共振周波数ｆ１及び並列共振周波数ｆ２を所定タイミングで検知し、この検知結果に応じて可変インダクタ７１のインダクタンスを可変制御することで、動作周波数を動的に制御してもよい。あるいは、図２８の変形例に示すように、可変インダクタ７１を固定インダクタとする代わりに、結合コンデンサ３０、３１の容量を可変とし、直列共振周波数ｆ１及び並列共振周波数ｆ２の検知結果に応じて結合コンデンサ３０、３１の容量を可変制御することで、動作周波数を動的に制御してもよい。このように結合コンデンサ３０、３１の容量を可変とするための具体的構成としては、例えば、後述する実施の形態５のように固定体７０の位置を調整可能とする調整手段を適用することができる。
　本実施の形態４に示す電力供給システムの具体的な適用例を図２９に示す。この図２９では、一般家庭、駐車場、あるいは従来のガソリンステーションに代わって設けられる充電ステーションにおいて、電気自動車８に対して充電を行う場合を示している（このように電気自動車８に対して非接触電力供給を行う背景や意義については実施の形態５を参照されたい）。ここでは、電気自動車８に可動体８０を配置すると共に、床部６に形成された凹状の空間部６ａに固定体７０を配置している。そして図示のように、可動体８０の受電電極２１、２２を電気自動車８の底面に配置すると共に、固定体７０の送電電極１２、１３を受電電極２１、２２に近接かつ対向するように配置し、これら送電電極１２、１３及び受電電極２１、２２にて結合コンデンサ３０、３１を構成して、電力供給を行うことができる。特に、この構成によれば、固定体７０や可動体８０には後述する実施の形態５の如き可動部分（位置調整手段）を一切設けることなく、電力供給を行うことができる利点がある。この場合にも、上述したように、固定体７０の可変インダクタ７１（図２９では不図示）のインダクタンス又は動作周波数をを変えることで、直列共振を維持することができる。ただし、可動体８０側に上述の並列共振回路があり、その周波数が固定されているときには、可変インダクタ７１のみを変えることで共振制御を行う。
（実施の形態４の効果）
　このような構造によれば、結合コンデンサ３０、３１の容量を最小化できると共に、並列共振回路の電力消費量を低減できるので、高効率にて電力供給を行うことができる。
〔実施の形態５〕
　次に、本発明の実施の形態５について説明する。この形態は、可動体に対する固定体の相対的な位置を調整するための位置調整手段を設けた形態である。なお、実施の形態３と略同様の構成要素については、必要に応じて、実施の形態３で用いたのと同一の符号又は名称を付してその説明を省略する。
　この形態では、一般家庭、駐車場、あるいは従来のガソリンステーションに代わって設けられる充電ステーションにおいて、電気自動車に対して充電を行う場合を想定する。例えば、可動体は電気自動車の電源として構成され、電気自動車の内部に配置される。固定体は、充電ステーション等の床に配置される。すなわち、従来の電気自動車に対する電力供給方法としては、電源装置から引き出したケーブルを電気自動車の電源装置に接続する方法が提案されていたが、このようなケーブルを使用した場合、長期間に渡って使用された場合にはケーブルが絶縁不良になって感電する可能性があり、雨の日にケーブルを使用した際に感電する可能性があり、ケーブルに人や物が引っ掛かる危険性があり、非使用時におけるケーブルの保存場所を確保する必要があり、あるいはケーブルが破壊や盗難されるおそれがある等の問題点があった。本実施の形態では、これら問題点を解決可能な非接触式の電力供給システムについて説明する。特に、実施の形態４の図２９で示したシステムでは、電気自動車の構造、形状、停車位置等によっては、可動体に対する固定体の相対的な位置が大きく変動し、結合コンデンサを所望の状態で構成できない可能性があるため、本実施の形態では、このような問題を解消すべく、可動体に対する固定体の相対的な位置を調整可能とした電力供給システムについて説明する。
（全体構成－固定体）
　図３０は本実施の形態に係る電力供給状態を示す側面図、図３１は電力非給電時における図３０の要部縦断面図、図３２は電力給電時における図３０の要部縦断面図である。図３１、３２に示すように、固定体９０は、床部６に形成された凹状の空間部６ａに配置されており、実施の形態１の固定体１０の構成に加えて、送電電極１２、１３を昇降させる複数のジャッキ９１と、これら複数のジャッキ９１を相互に連動動作させるネジシャフト９２と、このネジシャフト９２を介して複数のジャッキ９１を昇降させる駆動モータ９３とを備えて構成されている（なお、固定体９０のその他の構成は実施の形態１と同様であるため図示を省略する）。これらジャッキ９１、ネジシャフト９２、及び駆動モータ９３は、特許請求の範囲における位置調整手段を構成する。また、送電電極１２、１３と駆動モータ９３との相互間には防水パッキン９４が敷設されており、雨水等が固定体９０の内部に浸入することが防止されている。また、固定体９０の上面近傍位置には超音波センサ９５が設けられており、固定体９０の上方における電気自動車８の有無を検知する。
（全体構成－可動体）
　一方、可動体２０については、実施の形態１から実施の形態４と同様に構成することができるのでその説明を省略するが、例えば、図３０に示すように、その受電電極２１、２２を電気自動車８の底面近傍位置に配置され、あるいは電気自動車８の底面自体を受電電極２１、２２として構成することができる。
　これら固定体９０及び可動体２０には、電力供給に関連する付随的機能を持たせることもできる。例えば、図３２に示すように、可動体２０には、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection System）情報を記録したＩＣカード９ａを読み取るための読取り器９が接続されており、この読取り器９にて読取ったＩＣカード９ａの情報を通信部２８（図３０～３２において図示せず）を介して固定体９０に送信することができる。また固定体９０の通信部１５（図３０～３２において図示せず）は、ＥＴＣ情報を管理する図示しない管理サーバと有線又は無線にて接続されている。以下の電力供給制御の説明では、このようにＥＴＣ情報を通信し、その結果に応じて電力供給の可否を判定等する処理を含めて説明を行う。
（電力供給制御）
　図３３は電力供給制御のフローチャートである。初期状態においてはジャッキ９１は降下位置にあり、床面は障害物のない平面状とされているので、この床面に電気自動車８をスムーズに駐車させることができる。その後、固定体９０の上方に電気自動車８が駐車されたことが超音波センサ９５にて検知されると（ステップＳＡ－１，Ｙｅｓ）、固定体９０の制御部１６は、駆動モータ９３を駆動させてネジシャフト９２を回転させることで、このネジシャフト９２と図示しないギアを介して螺合されているジャッキ９１を上昇させて、このジャッキ９１の上面に配置されている送電電極１２、１３の位置が電気自動車８の底面に対する所定の近接位置又は接触位置となるように、固定体９０の位置を調整する（ステップＳＡ－２）。この際の詳細位置の決定方法は、例えば、超音波センサ９５にて電気自動車８の底面の位置を検知し、この底面の位置に基づいて、送電電極１２、１３の移動距離を算出することにより行う。あるいは、送電電極１２、１３の相互間の電気抵抗や駆動モータ９３のトルクをモニタすることで、電気自動車８の底面に対する送電電極１２、１３の近接状態や接触状態を判定することにより行ってもよい。
　可動体２０は、読取り器９にて読取ったＩＣカード９ａの情報を通信部２８を介して固定体９０に送信する。固定体９０の通信部１５は、このＥＴＣ情報を図示しない管理サーバに送信する（ステップＳＡ－３）。この管理サーバは、自己の記憶部に予め記憶された情報と固定体９０からのＩＣカード情報とを照合することにより、電力供給の可否を判定し、電力供給を行う場合には、当該ＩＣカード９ａの所有者に対して電力料金を課金するための課金情報を自己の記憶部に記録する（ステップＳＡ－４）。また、電気自動車８やＩＣカード９ａの所有者に対応する充電モード（例えば、急速充電モード、中速充電モード、長時間充電モードの３種類）が予め決定されており、この対応関係が管理サーバの記憶部に予め記憶されている場合、管理サーバは、当該充電モードを記憶部から取得して固定体９０に送信する（ステップＳＡ－５）。
　また同時に、固定体９０は、最初に結合コンデンサ３０、３１（図３０～３２において図示せず）を介して微弱電圧を可動体２０の負荷（電気自動車８の蓄電池。図３０～３２において図示せず）に印加して異常（短絡や過電流等）の有無を確認し（ステップＳＡ－６）、異常がある場合には（ステップＳＡ－７，Ｙｅｓ）、電圧印加を中止して、所定方法（異常灯の表示、移報出力、警報音出力等）によって異常発生を係員に通報する（ステップＳＡ－８）。一方、異常がない場合には（ステップＳＡ－７，Ｎｏ）、管理サーバから取得された充電モードを給電に適応した電圧で送電を開始する（ステップＳＡ－９）。そして、可動体２０は、充電完了をモニタし（ステップＳＡ－１０）、充電が完了した場合にはその旨を通信部２８を介して固定体９０に送信する。この送信を受けた固定体９０は、送電を停止し（ステップＳＡ－１１）、駆動モータ９３を駆動させることでジャッキ９１を下降させて（ステップＳＡ－１２）、送電電極１２、１３を電気自動車の底面から離れた初期位置に移動することで、固定体９０の位置を再調整する。これにて電力供給制御が終了する。
（位置調整手段の変形例）
　なお、上記例では、位置調整手段を固定体９０に設けた例を示したが、可動体２０の全部又は一部を可動可能とすることで、この相対位置を調整可能とできる場合には、固定体９０側の位置調整手段を省略してもよい。図３４には、電気自動車の底面に受電電極２１、２２を配置すると共に、昇降アーム９６を設けた例を示す。昇降アーム９６は、受電電極２１、２２を必要に応じて昇降させるためのもので、例えばモータやシリンダにて駆動される。この例では、固定体９０は床部６の内部に非露出状に配置されており、固定体９０の上方に電気自動車８が駐車された後、当該電気自動車８の運転者が所定方法で昇降アーム９６を操作して降下させることで、送電電極１２、１３の上方近傍位置に受電電極２１、２２を対向配置して、電力供給を受けることができる。
（実施の形態５の効果）
　このような構造によれば、可動体２０に対する固定体９０の相対的な位置を調整した上で電力供給を行うことができるので、様々な状況下においても可動体２０と固定体９０との相対位置を安定的に確立することができ、好適な状態で電力供給を行うことができる。特に、電気自動車８に対する電力供給を行う場合には、従来のようなケーブルが不要になるため、ケーブルの存在に起因する様々な問題を解消することができる。
〔III〕各実施の形態に対する変形例
　以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。
（解決しようとする課題や発明の効果について）
　また、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、前記に記載されていない課題を解決したり、前記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。
（各実施の形態の組合せ）
　各実施の形態に示した構成は、相互に組合せることができ、例えば、各実施の形態１から４のいずれの固定体や可動体に対しても、実施の形態５の位置調整手段を組み合わせることができる。
（固定体や可動体の配置箇所について）
　各実施の形態１～５では、固定体を床部に配置すると共に、可動体を当該床部の上面に配置した例を示したが、これら形態に限定されず、固定体及び可動体は任意の方向にて配置することができる。例えば、固定体を壁面内や天井内に配置すると共に、可動体を壁面や天井に接触又は所定間隔を隔てて配置してもよい。
（回路構成の詳細）
　また、図示した回路構成の詳細については、特記した場合を除いて任意に変更することができ、例えば、平滑用コンデンサを省略したり、過電流保護用の回路素子を追加してもよく、あるいは、特記した構成に関しても同様の機能を公知の他の回路構成にて代替してもよい。
　この発明は、各種の空間に電力を供給するものであり、特に、利用者の安全確保を図ると共に、電力供給システムの耐久性や安全性を向上させることに有用である。

Claims (9)

  1. 電力供給領域に配置された固定体から、電力被供給領域に配置された可動体を介して、所定の負荷に対して電力を供給するための電力供給システムであって、
    　前記固定体は、
    　前記電力供給領域と前記電力被供給領域との相互の境界面に対する近傍位置に配置されるものであって、所定電源からの電力を供給する第１の送電電極及び第２の送電電極を備え、
    　前記可動体は、
    　前記境界面に対する近傍位置に配置されるものであって、前記第１の送電電極又は前記第２の送電電極に対して前記境界面を挟んで対向状かつ非接触に配置される第１の受電電極と第２の受電電極とを備え、
    　前記第１の送電電極に対向するように前記第１の受電電極又は第２の受電電極のいずれか一方が配置されることで第１の結合コンデンサが構成されると共に、前記第２の送電電極に対向するように前記第１の受電電極又は第２の受電電極のいずれか他方が配置されることで第２の結合コンデンサが構成され、
    　前記所定電源からの電力を、前記第１の結合コンデンサ、前記負荷、及び前記第２の結合コンデンサを介して送電すること、
    　を特徴とする電力供給システム。
  2. 前記固定体には、
    　前記第１の送電電極と前記第２の送電電極の各々を、前記境界面に沿って複数並設し、
    　前記可動体には、
    　前記第１の受電電極及び前記第２の受電電極と前記負荷とを相互に接続する接続手段であって、
    　前記第１の受電電極又は前記第２の受電電極のいずれか一方が前記第１の送電電極に対向するように配置されると共に、前記第１の受電電極又は前記第２の受電電極のいずれか他方が前記第２の送電電極に対向するように配置された場合には、当該一方の第１の受電電極又は第２の受電電極から前記負荷の陽極への通電を可能とすると共に、前記負荷の陰極から当該他方の第１の受電電極又は第２の受電電極への通電を可能とし、
    　前記一方の第１の受電電極又は第２の受電電極が前記第２の送電電極に対向するように配置されると共に、前記他方の第１の受電電極又は第２の受電電極が前記第１の送電電極に対向するように配置された場合には、当該他方の第１の受電電極又は第２の受電電極から前記負荷の陽極への通電を可能とすると共に、前記負荷の陰極から当該一方の第１の受電電極又は第２の受電電極への通電を可能とする、接続手段を設けたこと、
    　を特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
  3. 前記固定体には、
    　前記所定電源と前記第１の送電電極との相互間に直列接続された固定体側インダクタを設け、
    　前記可動体又は前記固定体には、
    　前記第１の結合コンデンサ及び前記第２の結合コンデンサと前記固定体側インダクタとの相互間の直列共振状態を検知する検知手段と、
    　前記検知手段にて検知された直列共振状態に応じて、前記第１の結合コンデンサ及び前記第２の結合コンデンサと前記固定体側インダクタとの相互間の直列共振を保持するように、当該第１の結合コンデンサと、当該第２の結合コンデンサと、当該固定体側インダクタとの動作周波数、前記固定体側インダクタのインダクタンス、又は、前記第１の結合コンデンサのキャパシタンスと第２の結合コンデンサのキャパシタンスの、少なくとも一つを制御する直列共振制御手段とを設けたこと、
    　を特徴とする請求項１又は２に記載の電力供給システム。
  4. 前記可動体は、前記第１の結合コンデンサと前記第２の結合コンデンサとの相互間に直列接続された第３のコンデンサを備えること、
    　を特徴とする請求項１又は２に記載の電力供給システム。
  5. 前記可動体には、前記第１の受電電極と前記第２の受電電極とから構成される組を複数組並設し、
    　前記複数組の各々の前記第１の受電電極及び前記第２の受電電極と、これら第１の受電電極及び第２の受電電極に対向するように配置された１枚の板状体とから、前記第３のコンデンサを構成したこと、
    　を特徴とする請求項４に記載の電力供給システム。
  6. 前記固定体には、
    　前記所定電源と前記第１の送電電極との相互間に直列接続された固定体側インダクタを設け、
    　前記可動体又は前記固定体には、
    　前記第１の結合コンデンサ、前記第２の結合コンデンサ、及び前記第３のコンデンサと、前記固定体側インダクタとの、相互間の直列共振状態を検知する検知手段と、
    　前記検知手段にて検知された直列共振状態に応じて、前記第１の結合コンデンサ、前記第２の結合コンデンサ、及び前記第３のコンデンサと前記固定体側インダクタとの相互間の直列共振を保持するように、当該第１の結合コンデンサと、当該第２の結合コンデンサと、当該第３のコンデンサと、当該固定体側インダクタとの動作周波数と、前記固定体側インダクタのインダクタンス、又は、前記第１の結合コンデンサのキャパシタンスと前記第２の結合コンデンサのキャパシタンスとの、少なくとも一つを制御する直列共振制御手段とを設けたこと、
    　を特徴とする請求項４又は５に記載の電力供給システム。
  7. 前記可動体には、前記第３のコンデンサに並列接続された可動体側インダクタを設け、
    　前記第３のコンデンサと前記可動体側インダクタとの相互間の並列共振により、前記負荷に電力を供給すること、
    　を特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の電力供給システム。
  8. 前記可動体には、前記第３のコンデンサに並列接続されるもので、当該第３のコンデンサとの相互間の並列共振であって前記所定電源の周波数に応じた並列共振により前記負荷に電力を供給するための可動体側インダクタを設け、
    　前記固定体には、前記所定の電源と前記の第１の送電電極との相互間に直列接続された第１の固定体側インダクタと、前記所定の電源と前記の第２の送電電極との相互間に直列接続された第２の固定体側インダクタとを設け、
    　前記可動体又は前記固定体には、
    　前記第１の結合コンデンサと前記第１の固定体側インダクタとの相互間の直列共振状態と、前記第２の結合コンデンサと前記第２の固定体側インダクタとの相互間の直列共振状態とを検知する検知手段と、
    　前記検知手段にて検知された直列共振状態に応じて、
    　前記第１の結合コンデンサと前記第１の固定体側インダクタとの相互間の直列共振と、前記第２の結合コンデンサと前記第２の固定体側インダクタとの相互間の直列共振とを保持するように、
    　当該第１の固定体側インダクタ及び当該第２の固定体側インダクタのインダクタンスと、前記第１の結合コンデンサ及び前記第２の結合コンデンサのキャパシタンスとの、少なくとも一方を制御する直列共振制御手段を設けたこと、
    　を特徴とする請求項３から７のいずれか一項に記載の電力供給システム。
  9. 前記第１の受電電極又は前記第２の受電電極に対する前記第１の送電電極及び前記第２の送電電極の相対位置を調整するための調整手段を設けたこと、
    　を特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の電力供給システム。
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