WO2020003639A1 - 充電システム、充電ステーション、移動体及び充電方法 - Google Patents

充電システム、充電ステーション、移動体及び充電方法 Download PDF

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大西 献
大西 典子
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Abstract

フレーム内の内圧が高い状態を解除することなく、適切に充電を可能とする。充電システム(1)は、フレーム、及びフレーム内に設けられたバッテリ(13)を有する移動体(10)と、バッテリ(13)を充電する充電ステーション(100)と、を有する。移動体(10)は、フレーム内の圧力を検出する圧力検出部(40)と、フレーム内の圧力が閾値圧力以上であることが検出された旨を示す充電許可信号(L0)を出力する充電許可信号出力部(46)と、を有する。充電ステーション(100)は、充電許可信号出力部(46)から充電許可信号(L0)を取得する充電許可信号取得部(105)と、充電許可信号取得部(105)が充電許可信号(L0)を取得した場合に、バッテリ(13)に非接触充電を実行する送電部(104)と、を有する。

Description

充電システム、充電ステーション、移動体及び充電方法
 本発明は、充電システム、充電ステーション、移動体及び充電方法に関する。
 移動可能なロボットを用いて巡回点検作業などを行うとき、ロボットは自走する必要があることからバッテリを搭載している。この場合、ロボットは、巡回点検作業などを行うことでバッテリの充電量が低下すると、充電ステーションまで自走して給電を行う必要がある。また、巡回点検作業を行う場所が、例えば、石油化学プラントなどであるとき、石油などが漏洩すると、ロボットの作業環境が爆発性雰囲気となり、ロボットの作動時に発生する火花が引火して火災が発生するおそれがある。そのため、この場合、ロボットは、防爆構造が必要となる。
 従来のロボットの防爆構造としては、例えば、下記特許文献1に記載されたものがある。特許文献1に記載された産業用ロボットは、移動可能なフレームに制御装置とバッテリとモータなどを配置すると共に、エア供給装置によりフレーム内にエアを供給して内部を所定圧力より高く保持する内圧防爆構造とするものである。
特開2015-036172号公報
 ここで、フレーム内のバッテリに給電する際に、バッテリを充電設備に接続するためには、フレームを開く必要がある。しかし、フレームを開いた場合、内圧が高い状態が解除されるため、充電終了後に、再度内圧を高く設定し直す必要が生じる。従って、フレーム内の内圧が高い状態を解除することなく、適切に充電を可能とする技術が求められている。
 本発明は上述した課題を解決するものであり、フレーム内の内圧が高い状態を解除することなく、適切に充電を可能とする充電システム、充電ステーション、移動体及び充電方法を提供することを目的とする。
 上記の目的を達成するために、本開示に係る充電システムは、フレーム、及び前記フレーム内に設けられたバッテリを有する移動体と、前記バッテリを充電する充電ステーションと、を有する充電システムであって、前記移動体は、前記フレーム内の圧力を検出する圧力検出部と、前記フレーム内の圧力が閾値圧力以上であることが検出された旨を示す充電許可信号を出力する充電許可信号出力部と、を有し、前記充電ステーションは、前記充電許可信号出力部から前記充電許可信号を取得する充電許可信号取得部と、前記充電許可信号取得部が前記充電許可信号を取得した場合に、前記バッテリに非接触充電を実行する送電部と、を有する。
 この充電システムは、充電許可信号をトリガとして非接触充電を行うため、フレーム内の内圧が高い状態を解除することなく、かつ、引火のリスクを低減した状態で、適切に充電を行うことができる。
 前記充電許可信号出力部は、前記フレーム内の圧力が前記閾値圧力より小さい旨が検出された場合に、前記充電許可信号の出力を停止し、前記送電部は、前記充電許可信号取得部が前記充電許可信号を取得しない場合に、前記バッテリへの非接触充電を停止することが好ましい。この充電システムは、内圧が低くなった場合に充電許可信号の出力を停止することで、非接触充電を停止させる。従って、この充電システムによると、充電による引火のリスクを抑制することができる。
 前記移動体は、対向する領域に信号を出力する移動体信号出力部を有し、前記充電ステーションは、前記移動体信号出力部からの信号を取得可能なステーション信号取得部を有し、前記送電部は、前記ステーション信号取得部が前記移動体信号出力部からの信号を受信し、かつ、前記充電許可信号取得部が前記充電許可信号を取得した場合に、前記バッテリに非接触充電を実行することが好ましい。この充電システムによると、移動体からの信号を取得することで、移動体の位置を高精度に確認して、充電を適切に行うことができる。
 前記充電ステーションは、対向する領域に信号を出力するステーション信号出力部を有し、前記移動体は、前記ステーション信号出力部の対向する領域に位置している場合に、前記ステーション信号出力部からの信号を取得可能な移動体信号取得部を有し、前記移動体信号出力部は、前記移動体信号取得部が前記ステーション信号出力部からの信号を取得した場合に、信号を出力することが好ましい。この充電システムによると、移動体と充電ステーションとの双方で、互いの位置確認を行うことで、充電を適切に行うことができる。
 前記移動体は、前記バッテリに接続される受電コイルを有し、前記充電ステーションの送電部は、前記受電コイルに非接触で送電する送電コイルと、前記送電コイルを前記受電コイルに向けて移動させる移動部と、前記送電コイルに送電を行わせる送電制御部と、を有し、前記移動部は、前記送電コイルを前記受電コイルに対向する位置まで移動させ、前記送電制御部は、前記送電コイルが前記受電コイルに対向する位置にあって、かつ、前記充電許可取得部が充電許可信号を取得した場合に、前記送電コイルに送電を行わせることが好ましい。この充電システムによると、送電コイルと受電コイルとの位置決めの結果に基づき、非接触充電を行わせる。従って、この充電システムによると、適切に非接触充電を行うことができる。
 前記充電ステーションは、前記送電コイルと前記受電コイルとが適正位置にあるかを検出するインターフェイス位置検出部を有し、前記送電制御部は、前記送電コイルと前記受電コイルとが適正位置にある場合に、前記送電コイルに送電を行わせることが好ましい。この充電システムによると、送電コイルと受電コイルとが適切位置にある場合に、非接触充電を行わせる。従って、この充電システムによると、適切に非接触充電を行うことができる。
 前記移動体は、前記フレームが、内圧防爆構造であることが好ましい。この充電システムによると、内圧防爆構造の移動体のバッテリを、内圧防爆状態を解除することなく、好適に充電することができる。
 上記の目的を達成するために、本開示に係る充電ステーションは、フレーム、前記フレーム内に設けられたバッテリ、及び前記フレーム内の圧力を検出する圧力検出部を有する移動体を充電する充電ステーションであって、前記移動体から、前記フレーム内が閾値圧力以上である旨を示す充電許可信号を取得する充電許可信号取得部と、前記充電許可信号取得部が前記充電許可信号を取得した場合に、前記バッテリに非接触充電を実行する送電部と、を有する。この充電ステーションによると、フレーム内の内圧が高い状態を解除することなく、かつ、引火のリスクを低減した状態で、適切に充電を行うことができる。
 上記の目的を達成するために、本開示に係る移動体は、フレームと、前記フレーム内の圧力を検出する圧力検出部と、前記圧力検出部によって前記フレーム内の圧力が閾値圧力以上であることが検出された旨を示す充電許可信号を、充電ステーションに出力する充電許可信号出力部と、前記充電許可信号を取得した前記充電ステーションからの非接触充電を受ける受電部と、を有する。この移動体によると、フレーム内の内圧が高い状態を解除することなく、かつ、引火のリスクを低減した状態で、適切に充電を行うことができる。
 上記の目的を達成するために、本開示に係る充電方法は、フレーム、及び前記フレーム内に設けられたバッテリを有する移動体を充電装置によって充電する充電方法であって、前記フレーム内の圧力が閾値圧力以上であることが検出された場合に、前記移動体から前記充電装置に向けて充電許可信号を出力する充電許可信号出力ステップと、前記充電装置が前記充電許可信号を取得した場合に、前記バッテリに非接触充電を実行する充電ステップと、を有する。この充電方法によると、フレーム内の内圧が高い状態を解除することなく、かつ、引火のリスクを低減した状態で、適切に充電を行うことができる。
 本発明によれば、フレーム内の内圧が高い状態を解除することなく、適切に充電を行うことができる。
図1は、本実施形態の移動体を表す概略図である。 図2は、本実施形態に係る充電ステーションの模式的なブロック図である。 図3は、移動体と充電ステーションとの充電を説明するための模式図である。 図4は、本実施形態に係る充電方法を説明するフローチャートである。 図5は、移動体の充電の際の位置を示す模式図である。 図6は、移動体が移動を開始するフロー説明するフローチャートである。
 以下に添付図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
 本実施形態の充電システム1は、移動体10(図1参照)と、移動体10を充電する充電ステーション100(図2参照)と、を有する。充電システム1は、例えば、移動体10が石油化学プラント内を移動して巡回点検作業を行う設備において、充電ステーション100において移動体10を充電するシステムである。石油化学プラントは、石油などが漏洩すると、移動体の作業環境が爆発性雰囲気となることから、移動体10は、防爆構造となっている。本実施形態において、移動体10は、爆発性雰囲気下において、防災支援作業、建築物保全作業、及び巡回などの作業を行う産業用ロボットである。移動体10が作業を行う作業環境は、引火性気体を生成する可能性のあるフィールドが広く含まれ、例えば、石油・化学プラント、可燃性液体などの危険物の製造・貯蔵・取扱所、塗装設備、溶剤使用作業所、高圧ガス設備、燃料電池関連施設などが挙げられる。
 (移動体の構成)
 まず、移動体10について説明する。図1は、本実施形態の移動体を表す概略図である。移動体10は、ロボット、さらに言えば産業用ロボットである。図1に示すように、移動体10は、フレーム11と、移動装置12と、バッテリ13と、制御装置14と、内圧防爆装置15と、カメラ16と、通信装置17とを備えている。また、移動体10は、図示しないが、ロボットアームなどを装備させてもよい。
 フレーム11は、箱型の中空形状をなし、密閉構造となっている。フレーム11は、後述する内圧防爆装置15によって、内部の気体の圧力を外部の気体の圧力よりも高く保持されることで、外部からの爆発性気体の進入を抑制する容器となっている。すなわち、フレーム11は、内圧防爆構造を有する内圧防爆容器である。フレーム11は、下部に移動装置12が設けられることで、単独で走行可能となっている。移動装置12は、電気モータ21と、駆動スプロケット22と、クローラ23とから構成される。電気モータ21は、フレーム11内に搭載され、駆動スプロケット22は、フレーム11両側の前後下部に装着され、左右における前後の駆動スプロケット22にクローラ23が掛け回されている。なお、移動装置12は、4個の駆動スプロケット22とクローラ23に限らず、複数の駆動車輪であってもよい。
 バッテリ13と制御装置14は、フレーム11内に搭載されている。バッテリ13は、制御装置14と電気モータ21に電力を供給可能である。制御装置14は、電気モータ21を駆動制御することで、移動装置12によりフレーム11、つまり、移動体10の前進および後退と停止を制御可能である。
 内圧防爆装置15は、フレーム11内の圧力をフレーム11外の圧力より高く維持することで、フレーム11の内部への外部のガスの侵入を防止するものである。内圧防爆装置15は、エア供給装置24と排気装置25を有する。エア供給装置24は、フレーム11の外部に設けられる空気タンク26からフレーム11を貫通して内部に延出する空気供給ライン28が設けられて構成され、空気供給ライン28は、フレーム11の外部側に減圧弁29が設けられ、端部が開放されている。そのため、通常、空気タンク26の加圧気体が空気供給ライン28を通してフレーム11の内部に供給されており、減圧弁29によりフレーム11の内部の圧力が外部の圧力より高い一定の設定圧力に維持される。
 排気装置25は、フレーム11を貫通して内部に延出する空気排出ライン31により構成され、空気排出ライン31は、フレーム11の外部側にリリーフ弁32が設けられ、端部が開放されている。そのため、フレーム11の内部の温度が上昇することで、フレーム11の内部の圧力が設定圧力より高くなると、リリーフ弁32によりフレーム11の内部の空気が空気排出ライン31を通して外部に排出され、フレーム11の内部の圧力を低下させる。
 カメラ16は、フレーム11内の上部に搭載されている。カメラ16は、制御装置14により制御され、外部を撮影可能であり、撮影画像を制御装置14に出力する。通信装置17は、外部の管理室(図示略)などで通信可能である。通信装置17は、外部から入力した情報を制御装置14に送ると共に、カメラ16の撮影画像など制御装置14からの情報を外部に送る。
 また、移動体10は、圧力検出部40A、40Bと、内圧監視部42と、受電部44と、充電許可信号出力部46と、移動体位置検出部48と、を有する。圧力検出部40A、40Bは、フレーム11内の圧力を検出する装置(センサ)である。圧力検出部40A、40Bは、フレーム11内の圧力が閾値圧力以上であるかを検出する。閾値圧力とは、予め設定された圧力であり、フレーム11内の圧力以上の圧力である。例えば、閾値圧力は、大気圧以上に設定されていてよい。また、圧力検出部40A、40Bは、フレーム11内の圧力を検出する圧力センサとフレーム11外の圧力を検出する圧力センサを有することで、フレーム11の内部と外部との圧力を検出してよい。この場合、圧力検出部40A、40Bは、フレーム11内の圧力が、閾値圧力としてのフレーム11外の圧力以上であるかを検出してもよい。なお、本実施形態では、圧力検出部は、安全性向上のために2つ設けられているが、1つであってもよいし、3つ以上の複数設けられていてもよい。以下、圧力検出部40A、40Bを区別しない場合は、圧力検出部40と記載する。
 内圧監視部42は、フレーム11内に設けられる。内圧監視部42は、圧力検出部40の検出結果に基づき、受電部44への信号の送信と停止とを切り替え、また、移動体位置検出部48への電力の供給と停止とを切り替える。内圧監視部42は、圧力検出部40によってフレーム11内の圧力が閾値圧力以上であると検出された場合には、受電部44に、充電が可能である旨の信号を送信し、移動体位置検出部48へ電力供給する。また、内圧監視部42は、圧力検出部40によってフレーム11内の圧力が閾値圧力より低いと検出された場合には、受電部44に充電が可能である旨の信号を送信せず、移動体位置検出部48への電力供給を停止する。すなわち、内圧監視部42は、圧力検出部40の検出結果に基づき、受電部44及び移動体位置検出部48への接点のオンとオフとを切り替えるスイッチ素子であるが、詳しくは後述する。また、内圧監視部42は、圧力検出部40によってフレーム11内の圧力が閾値圧力以上であると検出された場合には、移動装置(電気モータ21)12と制御装置14とカメラ16と通信装置17へ電力を供給し、圧力検出部40によってフレーム11内の圧力が閾値圧力より低いと検出された場合には、移動装置(電気モータ21)12と制御装置14とカメラ16と通信装置17への電力供給を停止してもよい。
 受電部44は、バッテリ13に接続され、充電ステーション100から受電することで、バッテリ13への充電を行う装置(充電器)である。受電部44の構成については後述する。
 充電許可信号出力部46は、圧力検出部40の検出結果に基づき、充電許可信号L0の出力を行う。充電許可信号出力部46は、圧力検出部40によってフレーム11内の圧力が閾値圧力以上であると検出された場合には、充電許可信号L0を出力し、圧力検出部40によってフレーム11内の圧力が閾値圧力より低いと検出された場合には、充電許可信号L0の出力を停止する。本実施形態では、充電許可信号出力部46は、内圧監視部42から受電部44に、充電が可能である旨の信号が送信された場合に、充電許可信号L0を出力する。充電許可信号出力部46の詳細については後述する。
 移動体位置検出部48は、圧力検出部40の検出結果と、充電ステーション100からの信号(後述のステーション信号L1)の取得の有無に基づき、信号(後述の移動体信号L2)の出力を行う。移動体位置検出部48は、圧力検出部40によってフレーム11内の圧力が閾値圧力以上であると検出された場合であって、充電ステーションからの信号(後述のステーション信号L1)を取得した場合には、信号(後述の移動体信号L2)を出力する。移動体位置検出部48は、圧力検出部40によってフレーム11内の圧力が閾値圧力以上であると検出された場合と、充電ステーションからの信号(後述のステーション信号L1)を取得した場合との、両方の条件の少なくとも一方が満たされない場合には、信号(後述の移動体信号L2)を出力しない。移動体位置検出部48の詳細については後述する。
 このように構成された移動体10は、制御装置14が移動装置12を制御することで前進および後退並びに停止が可能である。また、移動体10は、制御装置14が移動装置12を制御して左右のクローラ23の速度を調整することで操舵が可能である。そして、移動体10は、制御装置14が巡回する地図を記憶しており、この地図情報や移動体10に搭載されたセンサが検出した距離情報に基づいて移動経路を決定する。なお、移動体10は、GPSからの位置信号に応じて移動経路を決定してもよい。
 また、移動体10は、巡回点検作業などを行うことでバッテリ13の充電量が低下すると、給電を行う必要がある。そのため、本実施形態では、巡回点検作業区域に充電ステーション100が設けられている。次に、充電ステーション100について説明する。
 (充電ステーションの構成)
 充電ステーション100は、移動体10が作業を行う設備内に設けられている。すなわち、充電ステーション100は、爆発性雰囲気下に設けられている。従って、充電ステーション100は、防爆構造となっており、さらに言えば、耐圧防爆構造となっている。充電ステーション100は、移動体10が充電領域Po(図5参照)内に移動して来た際であって、以降で説明する条件を満たした場合に、移動体10の充電を行う。充電領域Poとは、充電ステーション100による非接触充電を可能とするために、移動体10が位置すべき領域として設定された領域である。充電領域Poは、充電ステーション100に対向する所定の領域内となっている。なお、充電ステーション100は、移動体10の充電に加え、移動体10に内圧用の気体を補充してもよい。
 図2は、本実施形態に係る充電ステーションの模式的なブロック図である。図2に示すように、充電ステーション100は、電源部102と、送電部104と、充電許可信号取得部105と、ステーション位置検出部106と、インターフェイス位置検出部108と、発光制御部110とを有する。電源部102と、送電部104と、充電許可信号取得部105と、ステーション位置検出部106と、インターフェイス位置検出部108と、発光制御部110とは、充電ステーション100の耐圧防爆構造内に配置されている。
 電源部102は、電力を供給可能な電力源である。送電部104は、電源部102からの電力によって、移動体10のバッテリ13に充電を行う装置である。送電部104は、非接触充電により、移動体10のバッテリ13に充電を行う。充電許可信号取得部105は、充電領域Poに位置している移動体10の充電許可信号出力部46から、充電許可信号を取得可能に構成されている。ステーション位置検出部106は、移動体10の移動体位置検出部48からの信号(後述の移動体信号L2)を取得した場合に、送電部104の送電コイル166(図3参照)を、移動体10の受電部44の受電コイル66(図3参照)に向けて移動させる。インターフェイス位置検出部108は、送電コイル166と受電コイル66との相対位置を検出する。発光制御部110は、ステーション位置検出部106とインターフェイス位置検出部108との発光を制御する。充電ステーション100の各部の構成については、以降の図3に基づき詳細に説明する。
 (移動体と充電ステーションとの機能構成)
 図3は、移動体と充電ステーションとの充電を説明するための模式図である。図3は、移動体10と充電ステーション100との、充電を行う際に用いられる各部のブロック図であり、それらの機能構成を示している。図3に示すように、移動体10は、圧力検出部40Aが内圧監視部42Aに接続され、圧力検出部40Bが内圧監視部42Bに接続されている。すなわち、1つの圧力検出部40には、1つの内圧監視部42が接続されている。圧力検出部40が検出したフレーム11内の圧力の検出結果は、図示しないAD変換器でデジタルデータに変換される。内圧監視部42は、デジタルデータに変換された圧力検出部40の検出結果を取得する。
 内圧監視部42Aは、後述する信号線52に接続される接点D1と、後述する電線54に接続される接点D3とを操作可能なスイッチ素子である。内圧監視部42Aは、圧力検出部40Aによる検出結果において、フレーム11の内圧が閾値圧力以上である場合に、接点D1、D3を閉状態(接続状態)にする。一方、内圧監視部42Aは、圧力検出部40Aによる検出結果において、フレーム11の内圧が閾値圧力より低い場合に、接点D1、D3を開状態(非接続状態)にする。また、内圧監視部42Bは、信号線52に接続される接点D2と、電線54に接続される接点D4とを操作可能なスイッチ素子である。内圧監視部42Bは、圧力検出部40Bによる検出結果において、フレーム11の内圧が閾値圧力以上である場合に、接点D2、D4を閉状態(接続状態)にする。一方、内圧監視部42Bは、圧力検出部40Bによる検出結果において、フレーム11の内圧が閾値圧力より低い場合に、接点D2、D4を開状態(非接続状態)にする。このように、内圧監視部42は、圧力検出部40の数に合わせて2つ設けられているが、例えば圧力検出部40が1つの場合は、1つであってよい。この場合、信号線52及び電線54の接点はそれぞれ1つとなる。また、圧力検出部40の数が3つ以上である場合は、内圧監視部42の数と、信号線52及び電線54の接点の数も、それに合わせてそれぞれ3つ以上となる。
 図3に示すように、移動体10は、受電部44が信号線52に接続されている。受電部44は、制御部60と、受電制御部62と、平滑回路64と、コンデンサ65と、受電コイル66とを有する。制御部60は、受電部44を制御する演算装置、すなわちCPU(Central Processing Unit)である。制御部60は、信号線52に接続され、信号線52から、移動体10への充電を行う旨の信号S0を受信可能となっている。より詳しくは、信号線52は、例えばバッテリ13に備えられたバッテリ制御部(図示略)と接続されている。バッテリ制御部は、バッテリ13の現在の充電量(電池残量)を確認し、充電が必要である場合は、信号線52に信号S0を出力する。すなわち、信号S0は、充電を要求するトリガとなる信号である。また、信号線52は、接点D1、D2がそれぞれ直列で接続されている。制御部60は、圧力検出部40A、40Bの検出結果においてフレーム11の内圧が閾値圧力以上である場合に、接点D1、D2の両方が閉状態(接続状態)となることで、信号線52と接続される。すなわち、制御部60は、接点D1、D2の両方が閉状態(接続状態)にある場合に、信号線52からの信号S0を受信する。一方、制御部60は、圧力検出部40A、40Bの少なくとも一方の検出結果においてフレーム11の内圧が閾値圧力より低い場合に、接点D1、D2の少なくとも一方が開状態(非接続状態)となることで、信号線52と非接続となる。すなわち、制御部60は、接点D1、D2の少なくとも一方が開状態にある場合に、信号線52からの信号S0の受信を停止する(信号S0を受信しない)。
 制御部60は、信号線52から信号S0を受信したら、受電制御部62に制御信号を送信する。制御信号とは、バッテリ13の充電を制御するための信号であり、受電制御部62に充電を開始させるトリガとなる信号である。また、制御信号は、例えばCV(Constant Voltage)充電、すなわち定電圧充電や、CC(Constant Current)充電、すなわち定電流充電などの充電方式を指示する信号を含んでいてもよい。
 受電制御部62は、バッテリ13の充電を制御する制御回路であり、言い換えれば、受電コイル66が受電する電力量を制御する制御回路である。受電制御部62は、制御部60に接続され、制御部60の制御信号を取得する。平滑回路64は、受電制御部62に接続されている。平滑回路64は、受電コイル66が受電した交流電流を整流して直流電流に変換し、整流した直流電流を平滑化する回路である。コンデンサ65と受電コイル66とは、平滑回路64を介して受電制御部62に接続されている。コンデンサ65と受電コイル66とは、直列に接続されており、直列共振回路を構成している。受電制御部62は、制御部60の制御信号に基づき、受電コイル66による受電を制御する。受電コイル66は、平滑回路64及び受電制御部62を介して、バッテリ13に接続されている。受電コイル66が受電した電力(交流電力)は、平滑回路64で直流電力に整流されてバッテリ13に出力され、バッテリ13に充電される。
 また、制御部60は、充電許可信号出力部46にも接続されている。制御部60は、信号線52から信号S0を受信したら、充電許可信号出力部46に、充電許可信号を出力する旨の信号を出力する。充電許可信号出力部46は、制御部60から充電許可信号を出力する旨の信号を取得したら、充電許可信号L0を出力する。すなわち、充電許可信号出力部46は、圧力検出部40A、40Bの検出結果においてフレーム11の内圧が閾値圧力以上である場合に、充電許可信号L0を出力する。また、充電許可信号出力部46は、圧力検出部40A、40Bの少なくとも一方の検出結果においてフレーム11の内圧が閾値圧力より低い場合に、充電許可信号L0の出力を停止する(充電許可信号L0を出力しない)。すなわち、充電許可信号L0は、フレーム11内の圧力が閾値圧力以上であることが検出された旨を示す信号であり、充電ステーション100に充電を許可することを示す信号であるといえる。
 ここで、充電許可信号L0は、充電ステーション100に充電を許可する信号であり、充電ステーション100による充電を開始するトリガとなる信号である。本実施形態では、充電許可信号出力部46は、充電許可信号L0を光として出力する。すなわち、充電許可信号出力部46は、充電許可信号L0を発光する光源である。充電許可信号L0は、例えば赤外線光であるが、可視光などであってもよい。また、充電許可信号L0は、揮発性雰囲気下で引火しない信号であれば、光信号であることに限られず、例えば電波や超音波であってもよい。すなわち、制御部60は、例えば、Wi-fi(登録商標)、ブルートゥース(登録商標)、特定小電力無線などの電波を用いた無線ネットワーク、及び超音波を用いた超音波通信などで、充電ステーション100に充電許可信号L0を出力するものであってもよい。
 また、移動体10は、移動体位置検出部48が、電線54に接続されている。移動体位置検出部48は、移動体10と充電ステーション100との相対位置を検出するための機構であり、言い換えれば、移動体10が充電領域Poに位置しているかを検出するための機構である。移動体位置検出部48は、移動体信号取得部70と、移動体信号出力部72とを有している。移動体信号取得部70は、後述する充電ステーション100のステーション信号出力部140からのステーション信号L1を取得する。本実施形態におけるステーション信号L1は光であるため、本実施形態における移動体信号取得部70は、受光素子である。すなわち、移動体信号取得部70は、ステーション信号L1が入射した場合に、ステーション信号L1を取得したと検出し、ステーション信号L1が入射しない場合、ステーション信号L1を取得したと検出しない。
 移動体信号出力部72は、移動体信号取得部70がステーション信号L1を受信した場合に、移動体信号L2を出力する。一方、移動体信号出力部72は、移動体信号取得部70がステーション信号L1を受信しない場合、移動体信号L2の出力を停止する(移動体信号L2を出力しない)。本実施形態では、移動体信号出力部72は、移動体信号L2を光として出力する。すなわち、移動体信号出力部72は、移動体信号L2を発光する光源である。移動体信号L2は、例えば可視光であり、移動体信号出力部72は、LED(Laser Emitting Diode)である。移動体信号出力部72は、移動体信号L2として、例えば赤色の可視光を発光する。ただし、移動体信号L2は、可視光に限られず、例えば赤外線光などであってもよい。また、移動体信号L2は、爆発性雰囲気下で引火しない信号であれば光信号であることに限られず、例えば超音波や電波であってもよい。
 移動体信号取得部70と移動体信号出力部72とは、それぞれ電線54に接続され、電線54から電力Pを受電することで、動作する。電線54は、例えばバッテリ13と接続されて、バッテリ13からの電力Pを供給する。電線54は、接点D3、D4がそれぞれ直列で接続されている。移動体信号取得部70と移動体信号出力部72とは、接点D3、D4の両方が閉状態(接続状態)にある場合、すなわち、圧力検出部40A、40Bの検出結果においてフレーム11の内圧が閾値圧力以上である場合に、電線54と接続される。移動体信号取得部70と移動体信号出力部72とは、接点D3、D4の両方が閉状態(接続状態)にある場合に、電線54からの電力Pを受電して、動作、すなわち受光と発光とを行う。一方、移動体信号取得部70と移動体信号出力部72とは、接点D3、D4の少なくとも一方が開状態(非接続状態)にある場合に、すなわち、圧力検出部40A、40Bの少なくとも一方の検出結果においてフレーム11の内圧が閾値圧力より低い場合に、電線54と非接続となる。移動体信号取得部70と移動体信号出力部72とは、接点D3、D4の少なくとも一方が開状態(非接続状態)にある場合に、電線54からの電力Pの供給が停止することで、動作、すなわち受光と発光とを停止する。
 また、移動体10は、反射部74が設けられる。反射部74は、移動体10の受電コイル66と充電ステーション100の送電コイル166(後述)とが適正位置にあるかを検出するための機構であり、言い換えれば受電コイル66と送電コイル166との位置決めのための機構である。反射部74は、後述する充電ステーション100のインターフェイス信号出力部150からの信号(インターフェイス信号L3)を受信して、受信した信号を反射する。インターフェイス信号L3は、本実施形態では光であるため、反射部74は、光を反射可能な部材となっている。
 図3に示すように、充電ステーション100の発光制御部110は、電線130を介して電源部102に接続されており、電源部102からの電力Pの供給を受ける。電源部102と発光制御部110との間には、変換器が設けられていてもよい。この場合、例えば、変換器によって電源部102からの交流電力が直流電力に変換され、発光制御部110は、直流電力に変換された電力Pが供給される。発光制御部110は、ステーション位置検出部106とインターフェイス位置検出部108との動作、すなわち光の発光を制御する装置である。
 また、充電ステーション100は、ステーション位置検出部106が、電線132により、発光制御部110に接続されている。ステーション位置検出部106は、移動体10と充電ステーション100との相対位置を検出するための機構であり、言い換えれば、移動体10が充電領域Poに位置しているかを検出するための機構である。ステーション位置検出部106は、ステーション信号出力部140と、ステーション信号取得部142と、スイッチ部144とを有する。ステーション信号出力部140は、ステーション信号L1を出力する。本実施形態では、ステーション信号出力部140は、ステーション信号L1を光として出力する。すなわち、ステーション信号出力部140は、ステーション信号L1を発光する光源である。ステーション信号L1は、例えば可視光であり、ステーション信号出力部140は、LED(Laser Emitting Diode)である。ステーション信号出力部140は、ステーション信号L1として、例えば赤色の可視光を発光する。ただし、ステーション信号L1は、可視光に限られず、例えば赤外線光などであってもよい。また、ステーション信号L1は、爆発性雰囲気下で引火しない信号であれば光信号であることに限られず、例えば超音波や電波であってもよい。
 また、ステーション信号出力部140は、ステーション信号L1の出力、すなわち発光を、常時続けている。ただし、後述するように、ステーション信号出力部140は、移動体10が充電を完了して出発する際の所定時間においては、ステーション信号L1の出力を停止する。
 ステーション信号取得部142は、移動体10の移動体信号出力部72からの移動体信号L2を取得する。本実施形態における移動体信号L2は光であるため、本実施形態におけるステーション信号取得部142は、受光素子である。すなわち、ステーション信号取得部142は、移動体信号L2が入射した場合に、ステーション信号L1を取得したと検出し、移動体信号L2が入射しない場合、ステーション信号L1を取得したと検出しない。
 スイッチ部144は、ステーション信号取得部142に接続されている。スイッチ部144は、後述する信号線136に接続される接点D6を操作可能なスイッチ素子である。スイッチ部144は、ステーション信号取得部142が移動体信号L2を取得(受光)した場合に、接点D6を閉状態(接続状態)とする。スイッチ部144は、ステーション信号取得部142が移動体信号L2を取得(受光)しない場合に、接点D6を開状態(非接続状態)とする。
 ステーション信号出力部140とステーション信号取得部142とは、発光制御部110から電力Pの供給を受けることで、動作、すなわち発光と受光とを行う。すなわち、発光制御部110は、ステーション信号出力部140及びステーション信号取得部142への電力供給を制御することで、ステーション信号出力部140及びステーション信号取得部142の動作、すなわち発光及び受光を制御する。発光制御部110は、ステーション信号出力部140及びステーション信号取得部142へ電力供給することで、ステーション信号出力部140及びステーション信号取得部142を動作させ、ステーション信号出力部140及びステーション信号取得部142への電力供給を停止することで、ステーション信号出力部140及びステーション信号取得部142の動作を停止させる。
 また、充電ステーション100は、インターフェイス位置検出部108が、電線134により、発光制御部110に接続されている。インターフェイス位置検出部108は、移動体10の受電コイル66と充電ステーション100の送電コイル166(後述)とが適正位置にあるかを検出するための機構であり、言い換えれば受電コイル66と送電コイル166との位置決めのための機構である。インターフェイス位置検出部108は、インターフェイス信号出力部150と、インターフェイス信号取得部152と、スイッチ部154とを有する。
 インターフェイス信号出力部150は、インターフェイス信号L3を出力する。本実施形態では、インターフェイス信号出力部150は、インターフェイス信号L3を光として出力する。すなわち、インターフェイス信号出力部150は、インターフェイス信号L3を発光する光源である。インターフェイス信号L3は、例えば可視光であり、インターフェイス信号出力部150は、LEDである。インターフェイス信号出力部150は、インターフェイス信号L3として、例えば赤色の可視光を発光する。ただし、インターフェイス信号L3は、可視光に限られず、例えば赤外線光などであってもよい。また、インターフェイス信号L3は、爆発性雰囲気下で引火しない信号であれば光信号であることに限られない。すなわち、インターフェイス信号出力部150は、光信号によって適正位置にあるかを検出するものに限られない。インターフェイス信号出力部150は、接点信号を出力するリミットスイッチ、近接センサ、磁気信号を出力する磁気センサ、超音波信号を出力する超音波センサなどであってもよい。
 受電コイル66と送電コイル166が適正位置にある場合、インターフェイス信号出力部150からのインターフェイス信号L3は、移動体10の反射部74に向けて出力される。反射部74は、インターフェイス信号L3を、反射信号L3aとして反射する。反射信号L3aは、インターフェイス信号L3の反射光である。インターフェイス信号取得部152は、反射部74からの反射信号L3aを取得する。反射信号L3aは光であるため、本実施形態におけるインターフェイス信号取得部152は、受光素子である。すなわち、インターフェイス信号取得部152は、反射信号L3aが入射した場合に、反射信号L3aを取得したと検出する。
 スイッチ部154は、インターフェイス信号取得部152に接続されている。スイッチ部154は、後述する信号線136に接続される接点D5を操作可能なスイッチ素子である。スイッチ部154は、インターフェイス信号取得部152が取得(受光)した反射信号L3aが所定条件を満たす場合に、接点D5を閉状態(接続状態)とする。スイッチ部154は、インターフェイス信号取得部152が取得(受光)した反射信号L3aが所定条件を満たさない場合に、接点D5を開状態(非接続状態)とする。ここでの所定条件とは、例えば、反射信号L3aの強度が閾値強度の範囲内であることを指す。すなわち、インターフェイス位置検出部108は、反射信号L3aの強度が閾値強度の範囲内である場合は、受電コイル66と送電コイル166が適正位置にあって、反射信号L3aが適切にインターフェイス信号L3を反射しているとして、接点D5を閉状態(接続状態)とする。一方、インターフェイス位置検出部108は、反射信号L3aの強度が閾値強度の範囲外である場合は、受電コイル66と送電コイル166が適正位置になかったり、受電コイル66と送電コイル166との間に異物が介在したりしていたりする理由で、反射信号L3aが適切にインターフェイス信号L3を反射していないとして、接点D5を開状態(非接続状態)とする。なお、反射信号L3aの強度が閾値強度の範囲外である場合とは、反射信号L3aの強度が高すぎたり低すぎたりすることに加え、反射信号L3aを受光できなかった場合も含む。
 また、充電ステーション100は、信号線136が、スイッチ部138に接続されている。信号線136は、例えば、充電ステーション100内の制御部(図示せず)から、信号S1が出力されている。信号S1は、送電部104に充電を開始させるトリガとなる信号である。信号線136には、接点D5、D6が設けられている。スイッチ部138は、後述の電線160に接続される接点D7を操作するスイッチ素子である。スイッチ部138は、接点D5、D6の両方が閉状態(接続状態)である場合に、信号S1を受信する。スイッチ部138は、接点D5、D6の両方が閉状態である場合に、信号S1を受信して、接点D7を閉状態(接続状態)にする。すなわち、スイッチ部138は、ステーション信号取得部142が移動体信号L2を取得(受光)した場合であって、かつ、インターフェイス信号取得部152が取得した反射信号L3aが所定条件を満たす場合に、接点D7を閉状態(接続状態)にする。一方、スイッチ部138は、接点D5、D6の少なくとも一方が開状態(非接続状態)である場合に、信号S1の受信を停止して(信号S1を受信しないで)、接点D7を開状態(非接続状態)にする。すなわち、スイッチ部138は、ステーション信号取得部142が移動体信号L2を取得(受光)した場合と、インターフェイス信号取得部152が取得した反射信号L3aが所定条件を満たす場合との、少なくとも一方を満たさない場合に、接点D7を開状態(非接続状態)にする。
 また、充電ステーション100は、送電部104が、電線160を介して、電源部102に接続されている。電線160は、接点D7が設けられており、電源部102からの電力Pが供給される。送電部104は、接点D7が閉状態(接続状態)である場合、すなわち、ステーション信号取得部142が移動体信号L2を取得(受光)した場合であって、かつ、インターフェイス信号取得部152が取得した反射信号L3aが所定条件を満たす場合に、電源部102からの電力供給を受ける。送電部104は、接点D7が開状態(非接続状態)である場合、すなわち、ステーション信号取得部142が移動体信号L2を取得(受光)した場合と、インターフェイス信号取得部152が取得した反射信号L3aが所定条件を満たす場合との、少なくとも一方を満たさない場合に、電源部102からの電力供給が停止する。
 送電部104は、送電制御部162と、コンデンサ164と、送電コイル166とを有する。送電制御部162は、バッテリ13の充電を制御する制御回路であり、言い換えれば、送電コイル166が送電する電力量を制御する制御回路である。送電制御部162は、電線160を介して、電源部102に接続されている。コンデンサ164と送電コイル166とは、送電制御部162に接続されている。コンデンサ164と送電コイル166とは、直列に接続されており、直列共振回路を構成している。送電コイル166は、送電制御部162を介して、電源部102からの電力Pが供給される。送電コイル166は、受電コイル66が対向した位置に設けられている場合に、非接触で受電コイル66に送電を行う事が可能なように構成されている。
 また、充電ステーション100は、充電許可信号取得部105が、送電制御部162に接続されている。充電許可信号取得部105は、移動体10の充電許可信号出力部46からの充電許可信号L0を取得する。本実施形態では、充電許可信号L0は、光であるため、充電許可信号取得部105は、充電許可信号L0を受光可能な受光素子である。すなわち、充電許可信号取得部105は、充電許可信号L0が入射した場合に、充電許可信号L0を取得したと検出し、充電許可信号L0が入射しない場合、充電許可信号L0を取得したと検出しない。送電制御部162は、電源部102からの電力Pが供給されている状態で、充電許可信号取得部105が充電許可信号L0を取得している場合に、送電コイル166に電力Pを供給して、送電コイル166に送電を行わせる。
 また、送電部104は、移動部168を有する。移動部168は、送電コイル166を受電コイル66側に向けて移動させる機構である。移動部168は、ステーション信号取得部142が移動体信号L2を取得(受光)した場合に、送電コイル166を受電コイル66側に向けて移動させる。
 移動体10と充電ステーション100との機能構成は、以上のようになっている。次に、移動体10の充電方法について説明する。
 (充電方法)
 図4は、本実施形態に係る充電方法を説明するフローチャートである。図5は、移動体の充電の際の位置を示す模式図である。図4に示すように、充電ステーション100は、ステーション信号出力部140により、ステーション信号L1を発光する(ステップS10)。ステーション信号出力部140は、移動体10が出発する際の所定期間以外の期間において、ステーション信号L1を発光し続けている。移動体10は、充電が必要と判断したら、このような状態の充電ステーション100の対向する位置まで移動する。
 より詳しくは、移動体10は、図5に示すように、充電ステーション100に対向する領域である充電領域Poに移動する。図5に示すように、充電領域Poは、受電コイル66が送電コイル166に所定距離を隔てて対向し、反射部74がインターフェイス信号出力部150及びインターフェイス信号取得部152に所定距離を隔てて対向し、充電許可信号出力部46が充電許可信号取得部105に所定距離を隔てて対向し、移動体信号出力部72がステーション信号取得部142に所定距離を隔てて対向し、移動体信号取得部70がステーション信号出力部140に所定距離を隔てて対向するような位置に設定されている。従って、移動体10が充電領域Poに位置している場合、受電コイル66と送電コイル166とが対向し、反射部74とインターフェイス信号出力部150及びインターフェイス信号取得部152とが対向し、充電許可信号出力部46と充電許可信号取得部105とが対向し、移動体信号出力部72とステーション信号取得部142とが対向し、移動体信号取得部70とステーション信号出力部140とが対向する。なお、移動体10が充電領域Poに位置している場合において、充電許可信号出力部46と充電許可信号取得部105との間の距離(所定距離)と、移動体信号出力部72とステーション信号取得部142との間の距離(所定距離)と、移動体信号取得部70とステーション信号出力部140との間の距離(所定距離)とは、受光素子(充電許可信号取得部105とステーション信号取得部142と移動体信号取得部70)が、対向する相手側の光を受光可能な程度の長さに設定されている。
 このように、移動体10は、充電領域Poに到着した場合、移動体信号取得部70が、ステーション信号出力部140と対向する。ステーション信号出力部140は、対向する領域にステーション信号L1を発光している。従って、移動体10は、充電領域Poに位置している場合、移動体信号取得部70により、ステーション信号出力部140からのステーション信号L1を受光する。すなわち、移動体10は、充電領域Poに到着したら、図4に示すように、移動体信号取得部70がステーション信号L1を受光したかを判断する(ステップS12)。移動体10は、移動体信号取得部70がステーション信号L1を受光していない場合(ステップS12;No)、ステップS12に戻り、ステーション信号L1が受光しているかの判断を続ける。例えば、移動体10は、ステーション信号L1を受光していない場合、適切に充電領域Poに到着していないと判断して、移動し直して、充電領域Poに駐車し直す。一方、移動体10は、移動体信号取得部70がステーション信号L1を受光したら(ステップS12;Yes)、フレーム11の内圧が閾値圧力以上であることを条件として、移動体信号出力部72により、移動体信号L2を発光(出力)する(ステップS14)。すなわち、移動体信号出力部72は、移動体信号取得部70がステーション信号L1を受光した場合であって、かつ、フレーム11の内圧が閾値圧力以上である場合、すなわち圧力検出部40A、40Bの両方の検出結果においてフレーム11の内圧が閾値圧力以上である場合、移動体信号L2を発光する。移動体信号出力部72は、移動体信号取得部70がステーション信号L1を受光しない場合は、移動体信号L2を発光しない。また、移動体信号出力部72は、フレーム11の内圧が閾値圧力より低い場合、すなわち圧力検出部40A、40Bの少なくとも一方の検出結果においてフレーム11の内圧が閾値圧力より低い場合、移動体信号L2を発光しない。
 なお、圧力検出部40A、40Bは、以降の処理においても、常にフレーム11の内圧が閾値圧力であるかを検出し続ける。移動体10は、フレーム11の内圧が閾値圧力より低くなった場合、図3に示す接点D1、D2の少なくとも一方と、接点D3、D4の少なくとも一方とが、開状態(非接続状態)となる。従って、フレーム11の内圧が閾値圧力より低くなった場合、移動体10は、移動体信号L2の発光と、後述する充電許可信号L0の出力とを停止して、非接触充電、すなわち図4で説明する各ステップの充電作業を、停止させる。
 移動体信号出力部72は、対向する領域に移動体信号L2を発光する。従って、移動体10が充電領域Poに位置している場合、充電ステーション100は、ステーション信号取得部142により、移動体信号出力部72からの移動体信号L2を受光する。充電ステーション100は、ステーション信号取得部142が移動体信号L2を受光したかを判断し(ステップS16)、移動体信号L2を受光している場合(ステップS16;Yes)、移動部168により、送電コイル166を受電コイル66に向けて移動させる(ステップS18)。図5に示すように、移動体10が充電領域Poに位置している場合、送電コイル166と受電コイル66とは、非接触充電が可能な距離よりも離間した状態で対向している。それに対し、移動部168は、送電コイル166を受電コイル66に向けて移動させることで、送電コイル166と受電コイル66とを、互いに離間した状態を保ちつつ、非接触充電が可能な距離まで近づける。また、移動部168は、送電コイル166に加え、インターフェイス信号出力部150及びインターフェイス信号取得部152にも取り付けられている。すなわち、移動部168は、送電コイル166と、インターフェイス信号出力部150及びインターフェイス信号取得部152とを、移動体10側に移動させる。移動部168は、送電コイル166の移動に伴い、インターフェイス信号出力部150及びインターフェイス信号取得部152を、反射部74に向けて移動させる。移動部168は、反射部74がインターフェイス信号出力部150からのインターフェイス信号L3を受光可能であり、かつ、反射部74による反射信号L3aをインターフェイス信号取得部152が受光可能な距離まで、インターフェイス信号出力部150及びインターフェイス信号取得部152を、反射部74に近づける。本実施形態では、このように、インターフェイス信号出力部150及びインターフェイス信号取得部152が、移動部168に取付けられ、移動部168と一体で移動している。ただし、充電ステーション100は、ステーション信号出力部140、ステーション信号取得部142、及び充電許可信号取得部105についても、移動部168に取付けられてよく、これらが移動部168と一体で移動してもよい。
 このように、充電ステーション100は、移動体信号出力部72からの移動体信号L2を受光した場合に、移動体10が充電領域Poに適切に位置していると判断して、移動部168により、送電コイル166を、非接触充電が可能な位置まで移動させる。一方、充電ステーション100は、ステーション信号取得部142が移動体信号L2を受光しない場合(ステップS16;No)、ステップS16に戻り、移動体信号L2を受光したかの判断を続ける。すなわち、充電ステーション100は、移動体信号L2を受光しない場合、移動体10が充電領域Poに適切に位置していないと判断して、送電コイル166を移動させない。
 充電ステーション100は、送電コイル166を移動させた後、インターフェイス信号出力部150により、インターフェイス信号L3を発光する(ステップS20)。インターフェイス信号出力部150及びインターフェイス信号取得部152は、送電コイル166の移動と共に、反射部74に近づいている。従って、送電コイル166と受電コイル66とが適正位置にある場合、すなわち非接触充電が可能な位置にある場合、インターフェイス信号出力部150からのインターフェイス信号L3は、反射部74に反射信号L3aとして反射される。そして、反射部74からの反射信号L3aは、インターフェイス信号取得部152に受光される。なお、インターフェイス信号出力部150は、常にインターフェイス信号L3を発光し続けていてもよいし、送電コイル166を移動させたことをトリガとして、発光制御部110により、インターフェイス信号L3を発光するよう制御されてもよい。なお、送電コイル166の移動前は、インターフェイス信号出力部150が反射部74と離れている。従って、インターフェイス信号L3を発光し続けている場合でも、ステップS20より前に、反射信号L3aがインターフェイス信号取得部152に取得されることはない。
 充電ステーション100は、反射部74からの反射信号L3aに基づき、送電コイル166と受電コイル66とが適正位置にあるかを判断する(ステップS22)。充電ステーション100のインターフェイス位置検出部108は、インターフェイス信号取得部152が受光した反射信号L3aが所定条件を満たす場合、すなわち反射信号L3aの強度が閾値強度の範囲内にある場合、送電コイル166と受電コイル66とが適正位置にあると判断する。一方、充電ステーション100は、インターフェイス信号取得部152が受光した反射信号L3aが所定条件を満たさない場合、すなわち反射信号L3aの強度が閾値強度の範囲内にない場合、送電コイル166と受電コイル66とが適正位置にないと判断する。
 送電コイル166と受電コイル66とが適正位置にある場合(ステップS22;Yes)、充電ステーション100は、送電コイル166を充電可能状態に設定する(ステップS24)。充電可能状態とは、送電コイル166から受電コイル66に送電を開始していないが、送電の開始が可能な待機状態を指す。具体的には、充電ステーション100は、ステーション信号取得部142が移動体信号L2を受光し、かつ、送電コイル166と受電コイル66とが適正位置にある場合、図3に示す接点D5、D6が閉状態(接続状態)となり、スイッチ部138により接点D7が閉状態となる。これにより、電源部102からの電力Pが、送電コイル166に供給可能な状態となる。すなわち、本実施形態において、充電可能状態とは、電源部102からの電力Pが送電コイル166に供給可能になっている状態であるともいえる。なお、送電コイル166と受電コイル66とが適正位置にない場合(ステップS22;No)、充電ステーション100は、送電コイル166を充電可能状態に設定せず、ステップS22に戻り、適正位置にあるかの判断を続ける。また、適正位置にない場合、充電ステーション100は、ステップS18に戻り、送電コイル166を移動し直してもよい。
 充電ステーション100によって充電可能状態に設定されたら、移動体10は、フレーム11の内圧が閾値圧力以上であることを条件として、充電許可信号出力部46により、充電許可信号L0を出力(発光)する(ステップS26)。充電許可信号出力部46は、フレーム11の内圧が閾値圧力以上である場合、すなわち圧力検出部40A、40Bの両方の検出結果においてフレーム11の内圧が閾値圧力以上である場合、充電許可信号L0を出力する。充電許可信号出力部46は、フレーム11の内圧が閾値圧力より低い場合、すなわち圧力検出部40A、40Bの少なくとも一方の検出結果においてフレーム11の内圧が閾値圧力より低い場合、充電許可信号L0を出力しない。
 なお、移動体10は、ステップS14で移動体信号L2を発光した後に、所定時間待機し、待機した後に、フレーム11の内圧が閾値圧力以上であることを条件として、充電許可信号L0を出力する。すなわち、移動体10は、充電ステーション100から充電可能状態になった旨の情報を取得することなく、所定時間が経過したことをトリガとして、充電許可信号L0を出力する。ただし、移動体10は、充電ステーション100から充電可能状態になった旨の情報を取得したことをトリガとして、充電許可信号L0を出力してもよい。
 充電許可信号出力部46は、対向する領域に充電許可信号L0を出力(発光)する。従って、移動体10が充電領域Poに位置している場合、充電ステーション100は、充電許可信号取得部105により、充電許可信号出力部46からの充電許可信号L0を取得(受光)する。充電ステーション100は、充電許可信号取得部105が充電許可信号L0を取得したかを判断し(ステップS28)、充電許可信号L0を取得した場合(ステップS28;Yes)、送電制御部162により、送電コイル166に電力を供給して、送電コイル166から受電コイル66への送電を行う(ステップS30)。言い換えれば、充電ステーション100は、ステーション信号取得部142が移動体信号出力部72からの移動体信号L2を受信し、かつ、充電許可信号取得部105が充電許可信号L0を取得した場合に、バッテリ13に非接触充電を実行する。さらに言えば、充電ステーション100は、送電コイル166と受電コイル66とが適正位置にあり(送電コイル166と受電コイル66とが対向した位置にあり)、かつ、充電許可信号取得部105が充電許可信号L0を取得した場合に、バッテリ13に非接触充電を実行するともいえる。充電ステーション100は、充電許可信号L0を取得しない場合(ステップS28;No)、送電コイル166から受電コイル66への送電を行わず、ステップS28に戻り、充電許可信号L0の取得を待つ。
 送電コイル166から受電コイル66への送電により、移動体10のバッテリ13が充電される。その後、移動体10は、例えばバッテリ13の充電量などに基づき、充電を終了するかを判断する(ステップS32)。移動体10は、充電を終了しない場合(ステップS32;No)、ステップS26に戻って充電許可信号L0の出力を続けることで、充電を続ける。一方、移動体10は、充電を終了する場合(ステップS32;Yes)、充電許可信号L0の出力を停止する(ステップS34)。充電許可信号L0の出力が停止したら、充電ステーション100の充電許可信号取得部105は、充電許可信号L0の取得を停止する(ステップS36)。充電ステーション100は、充電許可信号L0の取得が停止したら、送電コイル166から受電コイル66への送電を停止して(ステップS38)、充電処理を終了する。
 移動体10は、このように充電を終了したら、充電可能状態が維持されたまま、充電領域Po内で待機してもよい。すなわち、充電ステーション100は、充電が終了したら、ステップS24の充電可能状態を維持する。移動体10は、待機中に再度充電を必要とした場合、ステップS26によって充電許可信号L0を再度出力して、再充電を行う。また、移動体10は、充電後に、充電領域Poから移動して作業を再開する場合がある。以下、移動体10が充電後に移動する場合のフローについて説明する。
 図6は、移動体が移動を開始するフロー説明するフローチャートである。図6に示すように、移動体10は、充電後に、充電領域Poからの移動が必要であるかを判断する(ステップS50)。移動体10は、移動が必要である場合、(ステップS50;Yes)、移動体信号出力部72による移動体信号L2の発光を停止させる(ステップS52)。すなわち、移動体10は、図4のステップS24に示す充電可能状態のまま、充電領域Poに待機しており、その間、移動体信号L2を発光し続けている。しかし、移動体10は、移動が必要である場合、移動体信号L2の発光を停止する。なお、移動体10は、充電を行っていない状態なので、充電許可信号L0の出力も停止している。また、移動体10は、移動が必要でない場合、(ステップS50;No)、ステップS50に戻り、移動体信号L2を発光させたまま(充電可能状態のまま)、移動が必要となるまで待機する。
 移動体信号L2の発光が停止されたら、充電ステーション100のステーション信号取得部142は、移動体信号L2の受光を停止する(ステップS54)。また、充電許可信号L0の出力も停止されているため、充電ステーション100は、充電許可信号L0の取得も停止している。充電ステーション100は、充電許可信号L0の取得が停止されている状態で、移動体信号L2の受光が停止したら、充電可能状態を解除する(ステップS56)。すなわち、充電ステーション100は、移動体信号L2の受光が停止したら、図3の接点D6が開状態(非接続状態)となって接点D7も開状態となり、電源部102から送電コイル166への電力供給が不可能な状態に戻る。また、充電ステーション100は、移動体信号L2の受光が停止したら、移動部168により、送電コイル166を、受電コイル66から遠ざけるように移動させる。すなわち、充電ステーション100は、受電コイル66との非接触給電が不可能な位置、言い換えれば、図4のステップS18で送電コイル166を移動させる前の位置に、送電コイル166を戻す。これにより、充電可能状態が解除される。
 充電ステーション100は、充電可能状態を解除したら、ステーション信号出力部140によるステーション信号L1の発光を、一時停止する(ステップS58)。すなわち、ステーション信号出力部140は、充電可能状態が解除されたことをトリガとして、所定時間だけ、ステーション信号L1の発光を停止する。ステーション信号L1の発光が停止されたら、移動体10の移動体信号取得部70は、ステーション信号L1の受光を停止する(ステップS60)。移動体10は、ステーション信号L1の受光を停止したら、移動の準備が完了したと判断して、移動を開始する(ステップS62)。これにより、本処理は終了する。
 以上説明したように、本実施形態に係る充電システム1は、フレーム11及びフレーム11内に設けられたバッテリ13を有する移動体10と、バッテリ13を充電する充電ステーション100と、を有する。移動体10は、圧力検出部40と、充電許可信号出力部46とを有する。圧力検出部40は、フレーム11内の圧力を検出する。充電許可信号出力部46は、フレーム11内の圧力が閾値圧力以上であることが検出された旨を示す充電許可信号L0を出力する。充電ステーション100は、充電許可信号取得部105と、送電部104とを有する。充電許可信号取得部105は、充電許可信号出力部46から充電許可信号L0を取得する。送電部104は、充電許可信号取得部105が充電許可信号L0を取得した場合に、バッテリ13に非接触充電を実行する。
 ここで、内圧防爆構造の移動体は、内圧防爆構造であるフレームの内部にバッテリを備えている。従って、バッテリを充電するためにフレームを開くと、フレーム内の圧力が低下して、内圧が保てなくなる。従って、この場合、充電後にフレームを閉じて、再度内圧を高くする必要がある。それに対し、本実施形態に係る充電システム1は、非接触充電にてバッテリ13を充電するため、フレーム11を開くことなく充電することができる。従って、この充電システム1によると、内圧が高い状態を解除することなく充電を行うことができる。また、移動体10は、爆発性雰囲気下で充電を行うため、充電の際にも引火のリスクを低減しておくことが重要となる。この充電システム1は、フレーム11の内圧が閾値圧力以上である場合に、充電ステーション100に向けて充電許可信号L0を送信する。充電ステーション100は、充電許可信号L0を取得したことをトリガとして、バッテリ13への非接触充電を行う。すなわち、充電ステーション100は、充電許可信号L0を取得することで、内圧が高い状態が保たれている、すなわち内圧防爆構造が維持されておりバッテリ13に充電を行って問題無いと判断した上で、非接触充電を開始する。従って、この充電システム1によると、フレーム11内の内圧が高い状態を解除することなく、かつ、引火のリスクを低減した状態で、適切に充電を行うことができる。
 また、充電許可信号出力部46は、フレーム11内の圧力が閾値圧力より小さい旨が検出された場合に、充電許可信号L0の出力を停止する。送電部104は、充電許可信号取得部105が充電許可信号L0を取得しない場合に、バッテリ13への非接触充電を停止する。この充電システム1は、フレーム11の内圧が低くなった場合、すなわち内圧防爆が保てないおそれが生じた場合に、充電許可信号L0の出力を停止することで、非接触充電を停止させる。従って、この充電システム1によると、充電による引火のリスクを抑制することができる。
 また、移動体10は、移動体信号出力部72を有する。移動体信号出力部72は、対向する領域に信号(移動体信号L2)を出力する。また、充電ステーション100は、移動体信号出力部72からの移動体信号L2を取得可能なステーション信号取得部142を有する。送電部104は、ステーション信号取得部142が移動体信号出力部72からの移動体信号L2を受信し、かつ、充電許可信号取得部105が充電許可信号L0を取得した場合に、バッテリ13に非接触充電を実行する。移動体信号出力部72は、対向する領域に、移動体信号L2を出力する。ステーション信号取得部142は、移動体信号出力部72の対向する領域に位置する場合、すなわち移動体10が充電領域Poに位置している場合に、移動体信号L2を取得する。送電部104は、移動体信号L2を受信した場合に、非接触充電を実行する。すなわち、充電ステーション100は、移動体信号L2によって、移動体10が充電領域Poに位置していることを確認し、充電許可信号L0によって、内圧防爆構造が維持されていることを確認した上で、充電を実行する。そのため、この充電ステーション100によると、移動体10に適切に充電を行うことができる。特に、充電ステーション100は、移動体10からの移動体信号L2を取得することで、移動体10の位置を確認しているため、移動体10の位置を高精度に確認することができる。
 また、充電ステーション100は、対向する領域に信号(ステーション信号L1)を出力するステーション信号出力部140を更に有する。また、移動体10は、ステーション信号出力部140の対向する領域に位置している場合に、ステーション信号出力部140からのステーション信号L1を取得可能な、移動体信号取得部70を有する。そして、移動体信号出力部72は、移動体信号取得部70がステーション信号出力部140からのステーション信号L1を取得した場合に、移動体信号L2を出力する。移動体10は、ステーション信号出力部140がステーション信号出力部140に対向する領域に位置した場合に、すなわち、充電領域Poに位置している場合に、ステーション信号出力部140からのステーション信号L1を受信する。そして、移動体信号出力部72は、ステーション信号L1を受信した場合に、移動体信号L2を出力する。従って、充電システム1は、移動体10が充電ステーション100からのステーション信号L1を受信し、かつ、充電ステーション100が移動体10からの移動体信号L2を受信した場合に、移動体10が充電領域Poに位置していると判断して、非接触充電を行う。従って、この充電システム1によると、移動体10と充電ステーション100との双方で、互いの位置確認を行うことを可能として、移動体10の位置をより高精度に確認することができる。
 また、移動体10は、バッテリ13に接続される受電コイル66を有する。充電ステーション100の送電部104は、受電コイル66に非接触で送電する送電コイル166と、送電コイル166を受電コイル66に向けて移動させる移動部168と、送電コイル166に送電を行わせる送電制御部162と、を有する。移動部168は、送電コイル166を受電コイル66に対向する位置、すなわち非接触充電が可能な位置まで移動させる。送電制御部162は、送電コイル166が受電コイル66に対向する位置にあって、かつ、充電許可信号取得部105が充電許可信号L0を取得した場合に、送電コイル166に送電を行わせる。この充電システム1は、送電コイル166が受電コイル66に対向する位置にあるかを確認することで、送電コイル166と受電コイル66との位置決めを行う。そして、送電コイル166と受電コイル66との位置決めの結果が適正である場合に、非接触充電を行わせる。従って、この充電システム1によると、適切に非接触充電を行うことができる。
 また、充電ステーション100は、送電コイル166と受電コイル66とが適正位置にあるかを検出するインターフェイス位置検出部108を有する。送電制御部162は、送電コイル166と受電コイル66とが適正位置にある場合に、送電コイル166に送電を行わせる。この充電システム1は、送電コイル166と受電コイル66とが予め定めた適正位置にある場合に、非接触充電を行う。従って、この充電システム1によると、適切に非接触充電を行うことができる。
 また、移動体10は、フレーム11が内圧防爆構造である。この充電システム1は、内圧防爆構造の移動体10のバッテリ13を、内圧防爆状態を解除することなく、好適に充電することができる。
 また、本実施形態に係る充電ステーション100は、フレーム11、フレーム11内に設けられたバッテリ13、及びフレーム11内の圧力を検出する圧力検出部40を有する移動体10を充電するものであり、充電許可信号取得部105と、送電部104とを有する。充電許可信号取得部105は、移動体10から、フレーム11内が閾値圧力以上である旨を示す充電許可信号L0を取得する。送電部104は、充電許可信号取得部105が充電許可信号L0を取得した場合に、バッテリ13に非接触充電を実行する。この充電ステーション100によると、フレーム11内の内圧が高い状態を解除することなく、かつ、引火のリスクを低減した状態で、適切に充電を行うことができる。
 また、本実施形態に係る移動体10は、フレーム11と、フレーム11内の圧力を検出する圧力検出部40と、充電許可信号出力部46と、受電部44とを有する。充電許可信号出力部46は、圧力検出部40によってフレーム11内の圧力が閾値圧力以上であることが検出された旨を示す充電許可信号L0を、充電ステーション100に出力する。受電部44は、充電許可信号L0を取得した充電ステーション100からの非接触充電を受ける。この移動体10によると、フレーム11内の内圧が高い状態を解除することなく、かつ、引火のリスクを低減した状態で、適切に充電を行うことができる。
 また、本実施形態に係る充電方法は、フレーム11と、フレーム11内に設けられたバッテリ13を有する移動体10を充電装置(充電ステーション100)によって充電する。この充電方法は、フレーム11内の圧力が閾値圧力以上であることが検出された場合に、移動体10から充電装置に向けて充電許可信号L0を出力する充電許可信号出力ステップと、充電装置が充電許可信号L0を取得した場合に、バッテリ13に非接触充電を実行する充電ステップと、を有する。この充電方法によると、フレーム内の内圧が高い状態を解除することなく、かつ、引火のリスクを低減した状態で、適切に充電を行うことができる。
 以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
 1 充電システム
 10 移動体
 11 フレーム
 13 バッテリ
 40 圧力検出部
 44 受電部
 46 充電許可信号出力部
 48 移動体位置検出部
 66 受電コイル
 70 移動体信号取得部
 72 移動体信号出力部
 74 反射部
 100 充電ステーション
 104 送電部
 105 充電許可信号取得部
 106 ステーション位置検出部
 108 インターフェイス位置検出部
 140 ステーション信号出力部
 142 ステーション信号取得部
 150 インターフェイス信号出力部
 152 インターフェイス信号取得部
 L0 充電許可信号
 L1 ステーション信号
 L2 移動体信号
 L3 インターフェイス信号

Claims (10)

  1.  フレーム、及び前記フレーム内に設けられたバッテリを有する移動体と、前記バッテリを充電する充電ステーションと、を有する充電システムであって、
     前記移動体は、
     前記フレーム内の圧力を検出する圧力検出部と、
     前記フレーム内の圧力が閾値圧力以上であることが検出された旨を示す充電許可信号を出力する充電許可信号出力部と、を有し、
     前記充電ステーションは、
     前記充電許可信号出力部から前記充電許可信号を取得する充電許可信号取得部と、
     前記充電許可信号取得部が前記充電許可信号を取得した場合に、前記バッテリに非接触充電を実行する送電部と、
     を有する、充電システム。
  2.  前記充電許可信号出力部は、前記フレーム内の圧力が前記閾値圧力より小さい旨が検出された場合に、前記充電許可信号の出力を停止し、
     前記送電部は、前記充電許可信号取得部が前記充電許可信号を取得しない場合に、前記バッテリへの非接触充電を停止する、請求項1に記載の充電システム。
  3.  前記移動体は、対向する領域に信号を出力する移動体信号出力部を有し、
     前記充電ステーションは、前記移動体信号出力部からの信号を取得可能なステーション信号取得部を有し、
     前記送電部は、前記ステーション信号取得部が前記移動体信号出力部からの信号を受信し、かつ、前記充電許可信号取得部が前記充電許可信号を取得した場合に、前記バッテリに非接触充電を実行する、請求項1又は請求項2に記載の充電システム。
  4.  前記充電ステーションは、対向する領域に信号を出力するステーション信号出力部を有し、
     前記移動体は、前記ステーション信号出力部の対向する領域に位置している場合に、前記ステーション信号出力部からの信号を取得可能な移動体信号取得部を有し、
     前記移動体信号出力部は、前記移動体信号取得部が前記ステーション信号出力部からの信号を取得した場合に、信号を出力する、請求項3に記載の充電システム。
  5.  前記移動体は、前記バッテリに接続される受電コイルを有し、前記充電ステーションの送電部は、前記受電コイルに非接触で送電する送電コイルと、前記送電コイルを前記受電コイルに向けて移動させる移動部と、前記送電コイルに送電を行わせる送電制御部と、を有し、
     前記移動部は、前記送電コイルを前記受電コイルに対向する位置まで移動させ、
     前記送電制御部は、前記送電コイルが前記受電コイルに対向する位置にあって、かつ、前記充電許可信号取得部が充電許可信号を取得した場合に、前記送電コイルに送電を行わせる、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の充電システム。
  6.  前記充電ステーションは、前記送電コイルと前記受電コイルとが適正位置にあるかを検出するインターフェイス位置検出部を有し、
     前記送電制御部は、前記送電コイルと前記受電コイルとが適正位置にある場合に、前記送電コイルに送電を行わせる、請求項5に記載の充電システム。
  7.  前記移動体は、前記フレームが、内圧防爆構造である、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の充電システム。
  8.  フレーム、前記フレーム内に設けられたバッテリ、及び前記フレーム内の圧力を検出する圧力検出部を有する移動体を充電する充電ステーションであって、
     前記移動体から、前記フレーム内が閾値圧力以上である旨を示す充電許可信号を取得する充電許可信号取得部と、
     前記充電許可信号取得部が前記充電許可信号を取得した場合に、前記バッテリに非接触充電を実行する送電部と、を有する、充電ステーション。
  9.  フレームと、
     前記フレーム内の圧力を検出する圧力検出部と、
     前記圧力検出部によって前記フレーム内の圧力が閾値圧力以上であることが検出された旨を示す充電許可信号を、充電ステーションに出力する充電許可信号出力部と、
     前記充電許可信号を取得した前記充電ステーションからの非接触充電を受ける受電部と、を有する、移動体。
  10.  フレーム、及び前記フレーム内に設けられたバッテリを有する移動体を充電装置によって充電する充電方法であって、
     前記フレーム内の圧力が閾値圧力以上であることが検出された場合に、前記移動体から前記充電装置に向けて充電許可信号を出力する充電許可信号出力ステップと、
     前記充電装置が前記充電許可信号を取得した場合に、前記バッテリに非接触充電を実行する充電ステップと、
     を有する、充電方法。
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