WO2020196785A1 - 受電装置、移動体、無線電力伝送システム、および移動体システム - Google Patents

Abstract

受電装置は、送電装置における送電アンテナから交流電力を無線で受け取る受電アンテナと、前記受電アンテナが受け取った前記交流電力を直流電力に変換して出力する受電回路と、前記受電回路から出力された前記直流電力によって充電される蓄電装置の充電および放電を制御する充放電制御回路と、前記受電回路と前記充放電制御回路との間、かつ前記蓄電装置または他の蓄電装置と前記充放電制御回路との間に接続された切替回路とを備える。前記充放電制御回路は、前記蓄電装置または前記他の蓄電装置に蓄えられたエネルギーによって起動する。前記切替回路は、前記蓄電装置または前記他の蓄電装置から前記充放電制御回路に給電される第１の状態と、前記受電回路から前記充放電制御回路に給電される第２の状態とを切り替える。

Description

受電装置、移動体、無線電力伝送システム、および移動体システム

　本開示は、受電装置、移動体、無線電力伝送システム、および移動体システムに関する。

　近年、電気自動車および携帯電話機などの移動性を伴う機器に、無線すなわち非接触で電力を伝送する無線電力伝送技術の開発が進められている。例えば、特許文献１および特許文献２は、無線電力伝送技術の例を開示している。

　特許文献１は、移動体に搭載される受電装置に無線で電力を伝送する給電装置を開示している。給電装置は、第１磁界を発生させる給電コイルと、第１磁界よりも強度の小さい第２磁界を発生させる補助給電コイルとを備える。給電コイルおよび補助給電コイルは、移動体の進行方向に沿って、手前側から補助給電コイル、給電コイルの順で配置される。移動体における充電部は、第１磁界を介して電力を受ける前に、第２磁界を介して電力を受けて起動を開始する。これにより、給電コイルが発生する第１磁界を介して受電するときには、充電部が既にスタンバイ状態となっていることが確保される。

　特許文献２は、送電器から受電器に非接触で給電する充電システムを開示している。受電器は、受電コイルと、整流回路と、ＤＣ－ＤＣコンバータと、可変インピーダンス部と、制御部とを備える。制御部は、可変インピーダンス部のインピーダンスの設定値を、負荷装置のインピーダンスよりも大きい初期値から、負荷装置のインピーダンスに等しい最終値にまで段階的に変化させながら、ＤＣ－ＤＣコンバータを立ち上げる。これにより、ＤＣ－ＤＣコンバータの耐電圧を超える過電圧の発生が抑制され、負荷装置に安定的に電力が供給される。

特開２０１７－１４７８２２号公報 特開２０１６－２２０３０７号公報

　本開示は、無線電力伝送によって蓄電装置を充電するシステムにおける電力伝送の安定性を向上させる技術を提供する。

　本開示の一態様に係る受電装置は、送電装置と受電装置とを備える無線電力伝送システムにおいて用いられる。前記受電装置は、前記送電装置における送電アンテナから交流電力を無線で受け取る受電アンテナと、前記受電アンテナが受け取った前記交流電力を直流電力に変換して出力する受電回路と、前記受電回路から出力された前記直流電力によって充電される蓄電装置の充電および放電を制御する充放電制御回路と、切替回路とを備える。前記充放電制御回路は、前記蓄電装置または他の蓄電装置に蓄えられたエネルギーによって起動する。前記切替回路は、前記受電回路と前記充放電制御回路との間、かつ前記蓄電装置または前記他の蓄電装置と前記充放電制御回路との間に接続されている。前記切替回路は、前記蓄電装置または前記他の蓄電装置から前記充放電制御回路に給電される第１の状態と、前記受電回路から前記充放電制御回路に給電される第２の状態とを切り替えることが可能である。　本開示の包括的または具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または記録媒体で実現されてもよい。あるいは、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、および記録媒体の任意の組み合わせで実現されてもよい。

　本開示の技術によれば、無線電力伝送によって蓄電装置を充電するシステムにおける電力伝送の安定性を向上させることができる。

無線電力伝送システムの一例を模式的に示す図である。 無線電力伝送システムの概略的な構成を示す図である。 送電回路および受電回路の回路構成の例を示す図である。 負荷インピーダンスに対する受電回路の出力電圧の依存性の例を示す図である。 本開示の例示的な実施形態による無線電力伝送システムの構成を示すブロック図である。 送電回路および受電回路のより具体的な構成例を示す図である。 インバータ回路の構成例を模式的に示す図である。 整流回路の構成例を模式的に示す図である。 充放電制御回路の構成例を示す図である。 切替回路の構成例を示す図である。 切替回路の他の構成例を示す図である。 切替回路の他の構成例を示す図である。 切替回路の他の構成例を示す図である。 充放電制御回路が起動するまでの電流経路を模式的に示す図である。 充放電制御回路が起動した後の電流経路を模式的に示す図である。 制御装置およびセンサーを備えるシステムの例を示す図である。 ２つの蓄電装置を備えるシステムの例を示す図である。 送電電極および受電電極の各々が４つの電極を含むシステムの例を示す斜視図である。 送電電極および受電電極の各々が４つの電極を含むシステムの構成を示すブロック図である。 送電電極が壁などの側面に敷設された例を示す図である。 送電電極が天井に敷設された例を示す図である。 コイル間の磁界結合によって電力を無線で伝送するシステムの例を示すブロック図である。

　（本開示の基礎となった知見）
　本開示の実施形態を説明する前に、本開示の基礎となった知見を説明する。

　図１は、無線電力伝送システムの一例を模式的に示す図である。図示されている無線電力伝送システムは、例えば工場または倉庫において物品の搬送に用いられる移動体１０に、電極間の電界結合によって電力を無線で伝送するシステムである。この例における移動体１０は、無人搬送車（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｇｕｉｄｅｄ　Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＡＧＶ）である。このシステムでは、床面３０に平板状の一対の送電電極１２０ａ、１２０ｂが配置されている。一対の送電電極１２０ａ、１２０ｂは、一方向に延びた形状を有する。一対の送電電極１２０ａ、１２０ｂには、不図示の送電回路から交流電力が供給される。

　移動体１０は、一対の送電電極１２０ａ、１２０ｂに対向する不図示の一対の受電電極を備えている。移動体１０は、送電電極１２０ａ、１２０ｂから伝送された交流電力を、一対の受電電極によって受け取る。受け取られた電力は、移動体１０が備えるモータ、二次電池、または蓄電用のキャパシタなどの負荷に供給される。これにより、移動体１０の駆動または充電が行われる。

　図１には、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ方向を示すＸＹＺ座標が示されている。以下の説明では、図示されているＸＹＺ座標を用いる。送電電極１２０ａ、１２０ｂが延びる方向をＹ方向、送電電極１２０ａ、１２０ｂの表面に垂直な方向をＺ方向、Ｙ方向およびＺ方向に垂直な方向をＸ方向とする。なお、本願の図面に示される構造物の向きは、説明のわかりやすさを考慮して設定されており、本開示の実施形態が現実に実施されるときの向きをなんら制限するものではない。また、図面に示されている構造物の全体または一部分の形状および大きさも、現実の形状および大きさを制限するものではない。以下の説明において、一対の送電電極１２０ａ、１２０ｂを区別せずに「送電電極１２０」と記載することがある。同様に、一対の受電電極２２０ａ、２２０ｂを区別せずに「受電電極２２０」と記載することがある。

　図２は、図１に示す無線電力伝送システムの概略的な構成を示す図である。無線電力伝送システムは、送電装置１００と、移動体１０とを備える。

　送電装置１００は、一対の送電電極１２０と、送電電極１２０に交流電力を供給する送電回路１１０と、送電回路１１０を制御する送電制御回路１５０とを備える。送電回路１１０は、例えば、インバータ回路およびインピーダンス整合回路などの各種の回路を含み得る。送電回路１１０は、電源２０から供給された直流または交流の電力を、電力伝送のための交流電力に変換して一対の送電電極１２０に出力する。送電制御回路１５０は、送電回路１１０に含まれるインバータ回路を制御して、送電回路１１０から出力される交流電力を調整する。

　移動体１０は、受電装置２００と、蓄電装置３２０と、電気モータ３３０とを備える。受電装置２００は、一対の受電電極２２０と、受電回路２１０と、充放電制御回路２９０とを備える。一対の送電電極１２０と、一対の受電電極２２０との間の電界結合により、両者が対向した状態で電力が無線で伝送される。蓄電装置３２０は、例えば二次電池または蓄電用のキャパシタなどの、電力を蓄えるデバイスである。受電回路２１０は、受電電極２２０が受け取った交流電力を、蓄電装置３２０およびモータ３３０などの負荷が要求する電圧、例えば所定の電圧の直流電圧に変換して出力する。受電回路２１０は、例えば整流回路およびインピーダンス整合回路などの、各種の回路を含み得る。充放電制御回路２９０は、蓄電装置３２０の充電および放電を制御する回路である。充放電制御回路２９０は、蓄電装置３２０の電圧を監視しながら、当該電圧が所定の値に達するまで、蓄電装置３２０に電力を供給する。これにより、蓄電装置３２０の充電が実現される。移動体１０は、例えばモータ制御回路および駆動輪などの、図示されていない他の構成要素も備え得る。

　上記のような無線電力伝送システムによれば、移動体１０は、送電電極１２０に沿って移動しながら、無線で電力を受け取ることができる。移動体１０は、送電電極１２０と受電電極２２０とが近接して対向した状態を保ちながら、送電電極１２０に沿って移動することができる。これにより、移動体１０は、例えばバッテリまたはキャパシタ等の蓄電装置３２０を充電しながら移動することができる。

　図３は、送電回路１１０、送電電極１２０、受電電極２２０、および受電回路２１０の、より具体的な回路構成の例を示す図である。この例では、送電回路１１０は、インバータ回路１６０と、整合回路１８０とを備える。受電回路２１０は、整合回路２８０と、整流回路２６０とを備える。インバータ回路１６０、整合回路１８０、および送電電極１２０は、この順に接続されている。受電電極２２０、整合回路２８０、および整流回路２６０は、この順に接続されている。インバータ回路１６０は、電源から出力された直流電圧ＤＣｉｎを、電力伝送用の比較的高い周波数（例えば、５００ｋＨｚ程度）の交流電圧に変換する。整合回路１８０は、インバータ回路１６０と送電電極１２０との間のインピーダンス整合のために設けられている。整合回路１８０は、インバータ回路１６０によって変換された交流電圧を、より高い電圧の交流電圧に昇圧して送電電極１２０に出力する。受電側の整合回路２８０は、受電電極２２０と整流回路２６０との間のインピーダンス整合のために設けられている。整合回路２８０は、受電電極２２０が受け取った高電圧の交流電圧を、より低電圧の交流電圧に降圧する。整流回路２６０は、降圧された交流電圧を、負荷が利用する直流電圧ＤＣｏｕｔに変換して出力する。

　以上のような無線電力伝送システムにおいては、受電回路２１０に接続された充放電制御回路２９０、モータ３３０、および蓄電装置３２０などの負荷のインピーダンスが変化すると、電力伝送の状態が大きく変化する。その結果、例えば出力電圧の変動または伝送効率の低下などの種々の問題が生じ得る。

　図４は、図３に示す回路構成において、受電回路２１０に接続された負荷のインピーダンスを変化させたときの出力電圧ＤＣｏｕｔの変化の例を示すグラフである。このグラフは、図３に示す回路における各回路素子のパラメータを実際に使用され得る値に設定し、入力電圧ＤＣｉｎを４０Ｖに設定したときの負荷インピーダンスに対する出力電圧ＤＣｏｕｔの依存性を示している。この例では、負荷インピーダンスの設計値は３０Ωである。負荷インピーダンスが３０Ωから乖離するにつれて、出力電圧ＤＣｏｕｔの実際の値と設計値との差ΔＶが増加する。

　このような負荷インピーダンスの変動は、例えば充放電制御回路２９０の起動中に顕著に生じる。移動体１０が充電のために送電電極１２０の近傍に移動すると、充放電制御回路２９０におけるプロセッサが起動のための動作を開始する。起動中は充放電制御回路２９０は電流を出力しないため、結果として、受電回路２１０の出力インピーダンスが増加する。起動が完了すると、インピーダンスはほぼ設計値になる。したがって、起動中は受電回路２１０の出力電圧が大きく上昇する。

　このように、充電を開始するために充放電制御回路２９０が起動するときに、無線電力伝送の特性が大きく変動する。その結果、例えば伝送効率が低下したり、回路内の素子が損傷したりするリスクが生じ得る。無線電力伝送中には負荷インピーダンスが一定に維持されることが望まれる。

　上記の課題は、図１から３に示すような電界結合方式による無線電力伝送システムに限らず、コイル間の結合を利用した磁界結合方式による無線電力伝送システムにおいても同様に発生し得る。

　本発明者らは、無線電力伝送中に負荷インピーダンスが大きく変動することを回避するために、以下に記載する本開示の実施形態の構成に想到した。

　本開示の一態様に係る受電装置は、送電装置と受電装置とを備える無線電力伝送システムにおいて用いられる。前記受電装置は、前記送電装置における送電アンテナから交流電力を無線で受け取る受電アンテナと、前記受電アンテナが受け取った前記交流電力を直流電力に変換して出力する受電回路と、前記受電回路から出力された前記直流電力によって充電される蓄電装置の充電および放電を制御する充放電制御回路と、前記受電回路と前記充放電制御回路との間、かつ前記蓄電装置または前記他の蓄電装置と前記充放電制御回路との間に接続された切替回路とを備える。前記充放電制御回路は、前記蓄電装置または他の蓄電装置に蓄えられたエネルギーによって起動する。前記切替回路は、前記蓄電装置または前記他の蓄電装置から前記充放電制御回路に給電される第１の状態と、前記受電回路から前記充放電制御回路に給電される第２の状態とを切り替えることが可能である。

　上記構成によれば、前記充放電制御回路は、前記蓄電装置または他の蓄電装置に蓄えられたエネルギーによって起動する。前記切替回路は、前記蓄電装置または前記他の蓄電装置から前記充放電制御回路に給電される第１の状態と、前記受電回路から前記充放電制御回路に給電される第２の状態とを切り替えることが可能である。

　これにより、無線電力伝送によって供給されるエネルギーの代わりに、蓄電装置または他の蓄電装置に蓄積されたエネルギーによって充放電制御回路を事前に起動させておくことが可能になる。その結果、充放電制御回路の起動に伴う無線電力伝送の不安定性を解消することができる。

　ここで、充放電制御回路の「起動」とは、充放電制御回路に含まれ得るＣＰＵなどのプロセッサの起動を意味する。

　充放電制御回路は、無線で伝送された電力によって充電される蓄電装置に蓄積されたエネルギーによって起動されてもよいし、他の蓄電装置に蓄積されたエネルギーによって起動されてもよい。ここで「蓄電装置」は、二次電池または蓄電用のキャパシタなどの、充電可能なデバイスである。以下、この蓄電装置を「第１の蓄電装置」と呼ぶことがある。一方、「他の蓄電装置」は、二次電池またはキャパシタなどの充電可能なデバイスに限らず、一次電池のような充電できないデバイスであってもよい。以下、他の蓄電装置を「第２の蓄電装置」と称することがある。本開示では、充電できないデバイスであっても、電気エネルギーを蓄えているデバイスについては、「蓄電装置」の用語を使用する。第２の蓄電装置を設けることにより、仮に第１の蓄電装置のエネルギー残量が不足する場合であっても、第２の蓄電装置のエネルギーによって充放電制御回路を起動させることができる。

　前記充放電制御回路は、前記蓄電装置（すなわち第１の蓄電装置）に蓄えられたエネルギーによって起動するように構成されていてもよい。その場合、前記切替回路は、前記受電回路と前記充放電制御回路との間、かつ前記蓄電装置と前記充放電制御回路との間に接続される。この構成によれば、他の蓄電装置を設けることなく、充放電制御回路を起動させることができる。このため、低いコストでシステムを構築することができる。

　ある実施形態において、前記充放電制御回路が起動した後、前記切替回路は、前記第１の状態から前記第２の状態に切り替え、前記充放電制御回路は、前記蓄電装置への充電を開始する。この構成によれば、充放電制御回路の起動が完了した後、無線電力伝送を利用した蓄電装置への充電が開始される。このため、充放電制御回路の起動中に無線電力伝送の特性が大きく変動することに起因する伝送効率の低下および回路素子へのダメージを低減することができる。

　前記切替回路は、前記受電回路と前記充放電制御回路との間に接続された第１のダイオードと、前記蓄電装置または前記他の蓄電装置と前記充放電制御回路との間に接続された第２のダイオードとを含んでいてもよい。前記受電回路の出力電圧が前記蓄電装置または前記他の蓄電装置の出力電圧を上回ったとき、前記第１の状態から前記第２の状態に切り替わるように切替回路が構成されていてもよい。

　上記構成によれば、切替回路がスイッチなどの、能動的に電流経路を切り替える素子を含んでいない場合であっても、適切なタイミングで自動的に第１の状態から第２の状態に切り替えられる。したがって、低いコストでシステムを構築することができる。

　前記切替回路は、前記第１の状態と前記第２の状態とを切り替えるスイッチを含んでいてもよい。スイッチを設けることにより、第１の状態と第２の状態との切替のタイミングをより柔軟に設定することができる。

　前記切替回路は、前記スイッチを制御することによって前記蓄電装置または前記他の蓄電装置から前記充放電制御回路に給電される時間を制限するスイッチ制御回路をさらに含んでいてもよい。このような構成により、蓄電装置または他の蓄電装置のエネルギーの不要な消費を抑えることができる。

　前記切替回路は、前記受電回路の出力電圧を検出する検出回路をさらに含んでいてもよい。前記スイッチ制御回路は、前記検出回路によって検出された前記出力電圧に基づいて、前記スイッチを制御するように構成され得る。

　前記切替回路は、前記蓄電装置と前記充放電制御回路との間に接続されたＤＣ－ＤＣコンバータ回路（以下、単に「ＤＣ－ＤＣコンバータ」と称する。）をさらに含んでいてもよい。前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、前記蓄電装置の出力電圧を昇圧または降圧して前記充放電制御回路に印加するように構成され得る。ＤＣ－ＤＣコンバータを設けることにより、蓄電装置から出力された電圧を充放電制御回路に予め設定された入力電圧範囲に収めることができる。

　本開示における無線電力伝送システムは、例えば電界結合方式または磁界結合方式による無線電力伝送を行う。「電界結合方式」とは、２つ以上の送電電極と２つ以上の受電電極との間の電界結合によって電力を無線で伝送する方式を指す。「磁界結合方式」とは、送電コイルと受電コイルとの間の磁界結合によって電力を無線で伝送する方式を指す。電界結合方式による無線電力伝送システムにおいては、送電アンテナは、２つ以上の送電電極を含み、受電アンテナは、２つ以上の受電電極を含む。磁界結合方式による無線電力伝送システムにおいては、送電アンテナは、送電コイルを含み、受電アンテナは、受電コイルを含む。本明細書では、主に電界結合方式による無線電力伝送システムを説明するが、本開示の各実施形態の構成は、磁界結合方式による無線電力伝送システムにも同様に適用することができる。

　本開示の実施形態による移動体は、本開示の実施形態による受電装置と、前記蓄電装置に蓄えられたエネルギーによって駆動される電気モータとを備える。前記移動体は、さらに、前記蓄電装置を備えていてもよい。

　移動体は、前述のＡＧＶのような車両に限定されず、電力によって駆動される任意の可動物体を意味する。移動体には、例えば、電気モータおよび１つ以上の車輪を備える電動車両が含まれる。そのような車両は、例えば、前述のＡＧＶ、電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＥＶ）、または電動カートであり得る。本開示における「移動体」には、車輪を有しない可動物体も含まれる。例えば、二足歩行ロボット、マルチコプターなどの無人航空機（Ｕｎｍａｎｎｅｄ　Ａｅｒｉａｌ　Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＵＡＶ、所謂ドローン）、および有人の電動航空機も、「移動体」に含まれる。

　本開示の実施形態による無線電力伝送システムは、本開示の実施形態による受電装置と、前記送電装置とを備える。本開示の実施形態による移動体システムは、前記移動体と、前記送電装置とを備える。

　本開示の他の実施形態による移動体システムは、前記移動体と、前記移動体が前記送電装置に近接したとき、前記切替回路に、前記蓄電装置または前記他の蓄電装置から前記充放電制御回路への電力供給を有効にする指令を送る制御装置とを備える。

　前記移動体システムは、前記移動体の位置を監視し、前記移動体が前記送電装置に近接したことを前記制御装置に通知するコンピュータをさらに備えていてもよい。前記制御装置は、前記管理装置からの通知に応答して、前記指令を前記切替回路に送信することができる。

　本開示のさらに他の実施形態による移動体システムは、前記移動体と、前記移動体が前記送電装置に近接したことを検知するセンサーとを備える。センサーは、移動体が前記送電装置に近接したことを検知すると、その旨を示す信号を前記切替回路に送信する。前記切替回路は、前記センサーから送信された前記信号に応答して、前記蓄電装置または前記他の蓄電装置から前記充放電制御回路への電力供給を有効にする。

　以下、本開示のより具体的な実施形態を説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明および実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。以下の説明において、同一または類似する機能を有する構成要素については、同じ参照符号を付している。

　（実施形態）
　図５は、本開示の例示的な実施形態による無線電力伝送システムの構成を示すブロック図である。無線電力伝送システムは、送電装置１００と、移動体１０とを備える。移動体１０は、受電装置２００と、蓄電装置３２０と、駆動用の電気モータ３３０とを備える。図５には、無線電力伝送システムの外部の要素である電源２０も示されている。

　送電装置１００は、２つの送電電極１２０と、２つの送電電極１２０に交流電力を供給する送電回路１１０と、送電回路１１０を制御する送電制御回路１５０とを備える。

　受電装置２００は、２つの受電電極２２０と、受電回路２１０と、充放電制御回路２９０とを備える。２つの受電電極２２０は、２つの送電電極１２０にそれぞれ対向した状態で、送電電極１２０から電界結合によって交流電力を受け取る。受電回路２１０は、受電電極２２０が受け取った交流電力を直流電力に変換して出力する。蓄電装置３２０は、例えば二次電池または蓄電用のキャパシタであり得る。充放電制御回路２９０は、蓄電装置３２０の充電状態を監視し、充電および放電を制御する。充放電制御回路２９０は、例えば二次電池の充放電を制御するバッテリーマネジメントユニット（ＢＭＵ）であり得る。充放電制御回路２９０は、過充電、過放電、過電流、高温、または低温などの状態から蓄電装置３２０を保護する機能も有する。切替回路２７０は、受電回路２１０と充放電制御回路２９０との間、且つ充放電制御回路２９０と蓄電装置３２０との間に接続されている。切替回路２７０は、蓄電装置３２０から充放電制御回路２９０に給電される第１の状態と、受電回路２１０から充放電制御回路２９０に給電される第２の状態とを切り替えることができるように構成されている。充電動作の開始指令が与えられると、充放電制御回路２９０は、蓄電装置３２０のエネルギーを利用して起動のための動作を実行する。起動が完了すると、充放電制御回路２９０は、受電回路２１０から出力された電圧を蓄電装置３２０に供給して蓄電装置３２０の充電を行う。

　以下、各構成要素をより具体的に説明する。

　電源２０は、直流または交流の電力を送電回路１１０に供給する。電源２０は、例えば商用の交流電源であり得る。電源２０は、例えば、電圧１００Ｖ、周波数５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流電力を出力する。送電回路１１０は、電源２０から供給された交流電力を、より高電圧かつ高周波数の交流電力に変換して一対の送電電極１２０に供給する。

　蓄電装置３２０は、例えばリチウムイオン電池またはニッケル水素電池などの、充電可能な電池であり得る。蓄電装置３２０は、例えば電気二重層キャパシタまたはリチウムイオンキャパシタなどの、高容量かつ低抵抗のキャパシタであってもよい。移動体１０は、蓄電装置３２０に蓄えられた電力によってモータ３３０を駆動して移動することができる。

　移動体１０が移動すると、蓄電装置３２０の蓄電量が低下する。このため、移動を継続するためには、再充電が必要になる。移動体１０は、移動中、送電装置１００に到来したとき、充電を行う。

　モータ３３０は、例えば永久磁石同期モータ、誘導モータ、ステッピングモータ、リラクタンスモータ、直流モータなどの、任意のモータであり得る。モータ３３０は、シャフトおよびギア等の伝達機構を介して移動体１０の車輪を回転させ、移動体１０を移動させる。図５には示されていないが、移動体１０は、モータ制御回路をさらに備える。モータ制御回路は、モータ３３０の種類に応じて設計されたインバータ回路などの各種の回路を含み得る。移動体１０は、さらに、図５には示されていない他の負荷、例えば各種のセンサ、照明装置、または撮像装置を備えていてもよい。

　本実施形態における移動体１０の筐体、送電電極１２０、および受電電極２２０のそれぞれのサイズは、特に限定されないが、例えば以下のサイズに設定され得る。各送電電極１２０の長さ（図１におけるＹ方向のサイズ）は、例えば５０ｃｍ～２０ｍの範囲内に設定され得る。各送電電極１２０の幅（図１におけるＸ方向のサイズ）は、例えば５ｃｍ～２ｍの範囲内に設定され得る。移動体１０の筐体の進行方向および横方向におけるそれぞれのサイズは、例えば、２０ｃｍ～５ｍの範囲内に設定され得る。各受電電極２２０の長さは、例えば５ｃｍ～２ｍの範囲内に設定され得る。各受電電極２２０ａの幅は、例えば２ｃｍ～２ｍの範囲内に設定され得る。２つの送電電極間のギャップ、および２つの受電電極間のギャップは、例えば１ｍｍ～４０ｃｍの範囲内に設定され得る。但し、これらの数値範囲に限定されない。

　図６は、送電回路１１０および受電回路２１０のより具体的な構成例を示す図である。この例では、電源２０は交流電源である。送電回路１１０は、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路１４０と、ＤＣ－ＡＣインバータ回路１６０と、整合回路１８０とを含む。以下の説明では、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路１４０を単に「コンバータ１４０」と称し、ＤＣ－ＡＣインバータ回路１６０を単に「インバータ１６０」と称することがある。

　コンバータ１４０は、電源２０に接続される。コンバータ１４０は、電源２０から出力された交流電力を直流電力に変換して出力する。インバータ１６０は、コンバータ１４０に接続され、コンバータ１４０から出力された直流電力を、比較的高い周波数の交流電力に変換して出力する。整合回路１８０は、インバータ１６０と送電電極１２０との間に接続され、インバータ１６０と送電電極１２０とのインピーダンスを整合させる。送電電極１２０は、整合回路１８０から出力された交流電力を空間に送出する。受電電極２２０は、送電電極１２０から送出された交流電力の少なくとも一部を電界結合によって受け取る。整合回路２８０は、受電電極２２０と整流回路２６０との間に接続され、受電電極２２０と整流回路２６０とのインピーダンスを整合させる。整流回路２６０は、整合回路２８０から出力された交流電力を直流電力に変換して出力する。整流回路２６０から出力された直流電力は、切替回路２７０に送られる。

　図示される例では、送電装置１００における整合回路１８０は、インバータ１６０に接続された直列共振回路１８０ｓと、送電電極１２０に接続され、直列共振回路１８０ｓと誘導結合する並列共振回路１８０ｐとを含む。直列共振回路１８０ｓは、第１のコイルＬ１と第１のキャパシタＣ１とが直列に接続された構成を有する。並列共振回路１８０ｐは、第２のコイルＬ２と第２のキャパシタＣ２とが並列に接続された構成を有する。第１のコイルＬ１と第２のコイルＬ２とは、所定の結合係数で結合する変圧器を構成する。第１のコイルＬ１と第２のコイルＬ２との巻数比は、所望の昇圧比を実現する値に設定される。整合回路１８０は、インバータ１６０から出力される数十から数百Ｖ程度の電圧を、例えば数ｋＶ程度の電圧に昇圧する。

　受電装置２００における整合回路２８０は、受電電極２２０に接続された並列共振回路２８０ｐと、整流回路２６０に接続され、並列共振回路２８０ｐと誘導結合する直列共振回路２８０ｓとを有する。並列共振回路２８０ｐは、第３のコイルＬ３と第３のキャパシタＣ３とが並列に接続された構成を有する。受電装置２００における直列共振回路２８０ｓは、第４のコイルＬ４と第４のキャパシタＣ４とが直列に接続された構成を有する。第３のコイルＬ３と第４のコイルＬ４とは、所定の結合係数で結合する変圧器を構成する。第３のコイルＬ３と第４のコイルＬ４との巻数比は、所望の降圧比を実現する値に設定される。整合回路２８０は、受電電極２２０が受け取った数ｋＶ程度の電圧を、例えば数十から数百Ｖ程度の電圧に降圧する。

　共振回路１８０ｓ、１８０ｐ、２８０ｐ、２８０ｓにおける各コイルは、例えば、回路基板上に形成された平面コイルもしくは積層コイル、または、銅線、リッツ線、もしくはツイスト線などを用いた巻き線コイルであり得る。共振回路１８０ｓ、１８０ｐ、２８０ｐ、２８０ｓにおける各キャパシタには、例えばチップ形状またはリード形状を有するあらゆるタイプのキャパシタを利用できる。空気を介した２配線間の容量を各キャパシタとして機能させることも可能である。各コイルが有する自己共振特性をこれらのキャパシタの代わりに用いてもよい。

　共振回路１８０ｓ、１８０ｐ、２８０ｐ、２８０ｓの共振周波数ｆ０は、典型的には、電力伝送時の伝送周波数ｆ１に一致するように設定される。共振回路１８０ｓ、１８０ｐ、２８０ｐ、２８０ｓの各々の共振周波数ｆ０は、伝送周波数ｆ１に厳密に一致していなくてもよい。各々の共振周波数ｆ０は、例えば、伝送周波数ｆ１の５０～１５０％程度の範囲内の値に設定されていてもよい。電力伝送の周波数ｆ１は、例えば５０Ｈｚ～３００ＧＨｚ、ある例では２０ｋＨｚ～１０ＧＨｚ、他の例では２０ｋＨｚ～２０ＭＨｚ、さらに他の例では８０ｋＨｚ～１４ＭＨｚに設定され得る。

　本実施形態では、送電電極１２０と受電電極２２０との間は空隙であり、その距離は比較的長い（例えば、１０ｍｍ程度）。そのため、電極間のキャパシタンスＣｍ１、Ｃｍ２は非常に小さく、送電電極１２０および受電電極２２０のインピーダンスは、例えば数ｋΩ程度と非常に高い。これに対し、インバータ１６０および整流回路２６０のインピーダンスは、例えば数Ω程度と低い。本実施形態では、送電電極１２０および受電電極２２０に近い側に並列共振回路１８０ｐ、２８０ｐがそれぞれ配置され、インバータ１６０および整流回路２６０に近い側に直列共振回路１８０ｓ、２８０ｓがそれぞれ配置される。このような構成により、インピーダンスの整合を容易に行うことができる。直列共振回路は、共振時にインピーダンスがゼロ（０）になるため、低いインピーダンスとの整合に適している。一方、並列共振回路は、共振時にインピーダンスが無限大になるため、高いインピーダンスとの整合に適している。よって、図６に示す構成のように、低いインピーダンスの回路側に直列共振回路を配置し、高いインピーダンスの電極側に並列共振回路を配置することにより、インピーダンス整合を容易に実現することができる。

　なお、送電電極１２０と受電電極２２０との間の距離を短くしたり、間に誘電体を配置したりした構成では、電極のインピーダンスが低くなるため、上記のような非対称な共振回路の構成にする必要はない。また、インピーダンス整合の問題がない場合は、整合回路１８０、２８０の一方または両方を省略してもよい。整合回路１８０を省略する場合、インバータ１６０と送電電極１２０とが直接接続される。整合回路２８０を省略する場合、整流回路２６０と受電電極２２０とが直接接続される。本明細書においては、整合回路１８０を設けた構成であっても、インバータ１６０と送電電極１２０とが接続されているものと解釈する。同様に、整合回路２８０を設けた構成であっても、整流回路２６０と受電電極２２０とが接続されているものと解釈する。

　図７Ａは、インバータ１６０の構成例を模式的に示す図である。この例では、インバータ１６０は、４つのスイッチング素子を含むフルブリッジ型のインバータ回路である。各スイッチング素子は、例えばＩＧＢＴまたはＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタスイッチであり得る。送電制御回路１５０は、例えば、各スイッチング素子のオン（導通）およびオフ（非導通）の状態を制御する制御信号を出力するゲートドライバと、ゲートドライバに制御信号を出力させるマイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）とを含み得る。図示されるフルブリッジ型のインバータの代わりに、ハーフブリッジ型のインバータ、または、Ｅ級などの発振回路を用いてもよい。

　図７Ｂは、整流回路２６０の構成例を模式的に示す図である。この例では、整流回路２６０は、ダイオードブリッジと平滑コンデンサとを含む全波整流回路である。整流回路２６０は、他の整流器の構成を有していてもよい。整流回路２６０は、受け取った交流エネルギーを蓄電装置３２０などの負荷が利用可能な直流エネルギーに変換する。

　なお、図６から７Ｂに示す構成は一例に過ぎず、要求される機能または特性に応じて回路構成を変更してもよい。例えば、図３に示す回路構成を採用してもよい。

　図８は、充放電制御回路２９０の構成例を示す図である。この例では、蓄電装置３２０は、複数のセルを含む二次電池である。この例における充放電制御回路２９０は、セルバランス制御器２９１と、アナログフロントエンドＩＣ（ＡＦＥ－ＩＣ）２９２と、サーミスタ２９３と、電流検出抵抗２９４と、ＭＣＵ２９５と、通信用ドライバＩＣ２９６と、保護ＦＥＴ２９７とを含む。セルバランス制御器２９１は、蓄電装置３２０のそれぞれのセルの蓄電エネルギーを均一化する回路である。ＡＦＥ－ＩＣ２９２は、サーミスタ２９３によって計測されたセル温度と、電流検出抵抗２９４が検出した電流とに基づいて、セルバランス制御器２９１および保護ＦＥＴ２９７を制御する回路である。ＭＣＵ２９５は、通信用ドライバＩＣ２９６を介した他の回路との通信を制御する回路である。なお、図８に示す構成は一例に過ぎず、要求される機能または特性に応じて回路構成を変更してもよい。

　移動体１０が蓄電装置３２０の充電を開始する時、充放電制御回路２９０のＭＣＵ２９５の起動が完了している必要がある。この起動のための電力を無線電力伝送によって供給する場合、起動中に生じるインピーダンスの変動により、送電装置１００および移動体１０の回路内の電圧および電流が大きく変化する可能性がある。その結果、伝送効率の低下、回路素子の損傷、または充放電制御回路２９０に許容される入力電圧範囲が規定されている場合はその範囲を超過するなどのリスクが生じ得る。そこで、本実施形態では、無線電力伝送によって供給された電力で充放電制御回路２９０を起動させるのではなく、蓄電装置３２０に蓄えられたエネルギーを利用して充放電制御回路２９０を予め起動させる。その間、受電回路２１０から充放電制御回路２９０への電力供給は切替回路２７０によって停止される。このため、充放電制御回路２９０の起動中に生じるインピーダンスの変動に起因する伝送効率の低下、および回路素子へのダメージを低減することができる。

　以下、切替回路２７０の構成例を説明する。

　図９は、切替回路２７０の構成例を示す図である。この例における切替回路２７０は、第１のダイオード２７１と第２のダイオード２７２とを含む。第１のダイオード２７１は、受電回路２１０と充放電制御回路２９０との間に接続されている。第２のダイオード２７２は、蓄電装置３２０と充放電制御回路２９０との間に接続されている。この例のように、切替回路２７０は、ダイオード２７１、２７２などの逆流防止素子を含んでいてもよい。このような構成によれば、受電回路２１０の出力電圧Ｖ１が蓄電装置３２０の出力電圧Ｖ０を上回ると、自動的に伝送経路が切り替わる。すなわち、Ｖ１＜Ｖ０の場合は、蓄電装置３２０から充放電制御回路２９０に給電されるが、Ｖ１＞Ｖ０になると、受電回路２１０から充放電制御回路２９０に給電される。ここで、受電回路２１０の出力電圧は、充放電制御回路２９０の起動が完了した時点で、蓄電装置３２０の出力電圧を上回るように設計され得る。これにより、充放電制御回路２９０の起動が完了し、インピーダンスが安定した状態で無線電力伝送による充電が開始される。その結果、無線電力伝送の不安定性を解消することができる。

　図１０は、切替回路２７０の他の構成例を示す図である。この例では、切替回路２７０は、スイッチ２７４と、スイッチ制御回路２７５とを含む。スイッチ２７４は、１つ以上のスイッチング素子を含み、蓄電装置３２０から充放電制御回路２９０への電流経路のオンおよびオフの状態を切り替えることができる。スイッチ制御回路２７５は、スイッチ２７４を制御することによって蓄電装置３２０から充放電制御回路２９０に給電される時間を制限することができる。このような構成により、蓄電装置３２０に蓄えられた電力の不要な消費を抑制することができる。

　図１１は、切替回路２７０のさらに他の構成例を示す図である。この例では、切替回路２７０は、スイッチ２７４およびスイッチ制御回路２７５に加えて、検出回路２７６をさらに含む。検出回路２７６は、受電回路２１０の出力電圧を検出する。スイッチ制御回路２７５は、検出回路２７６によって検出された出力電圧に基づいて、スイッチ２７４を制御する。スイッチ制御回路２７５は、例えば、受電回路２１０の出力電圧が、予め設定された閾値以上になると、スイッチ２７４を制御して、蓄電装置３２０から充放電制御回路２９０への給電を有効にする。このような構成によれば、適切なタイミングで切替回路２７０における電流経路の切り替えを行うことができる。このため、蓄電装置３２０の不要な電力消費を抑制することができる。

　図１２は、切替回路２７０のさらに他の構成例を示す図である。この例では、切替回路２７０は、蓄電装置３２０と充放電制御回路２９０との間に接続されたＤＣ－ＤＣコンバータ３００をさらに含む。ＤＣ－ＤＣコンバータ３００は、蓄電装置３２０の出力電圧を昇圧または降圧して充放電制御回路２９０に印加する。充放電制御回路２９０の入力電圧が蓄電装置３２０の出力電圧よりも高い場合は、昇圧ＤＣ－ＤＣコンバータが用いられる。ＤＣ－ＤＣコンバータ３００を用いることにより、蓄電装置３２０から出力された電圧を、充放電制御回路２９０に設定された入力電圧範囲に収めることができる。図１２は、図９の構成にＤＣ－ＤＣコンバータ３００が追加された構成を示しているが、図１０または図１１の構成にＤＣ－ＤＣコンバータ３００を追加してもよい。

　次に、本実施形態における充放電制御回路２９０の起動中および起動後の電力伝送の経路の変化について説明する。

　図１３Ａは、充放電制御回路２９０が起動のための動作を行っている最中における電力伝送の経路を模式的に示す図である。この状態では、図１３Ａに矢印で示すように、蓄電装置３２０から切替回路２７０を介して充放電制御回路２９０に電力が伝送される。この間、受電回路２１０からの電力は、切替回路２７０によって遮断される。

　図１３Ｂは、充放電制御回路２９０の起動が完了した後の電力伝送の経路を模式的に示す図である。この状態では、図１３Ｂに矢印で示すように、受電電極２２０によって受電され受電回路２１０によって整流された電力が、切替回路２７０を経由して充放電制御回路２９０に供給される。充放電制御回路２９０は、この電力を利用して蓄電装置３２０およびモータ３３０その他の負荷に給電する。この状態では、充放電制御回路２９０のインピーダンスの変動が小さいため、移動体１０の回路内の電圧が過度に大きくなることはない。このため、回路内の素子の損傷のリスクを低減することができる。

　図１４は、本実施形態の他の構成例を示す図である。この例における移動体システムは、制御装置４００と、センサー５００とをさらに備えている。

　制御装置４００は、移動体１０の運行を管理するコンピュータである。１台以上の移動体１０を含む移動体システムにおいて、制御装置４００は、各移動体１０の位置を監視し、各移動体１０に移動の指令を送る。制御装置４００は、各移動体１０との間で無線通信を行い、各移動体１０の位置を常時監視する。制御装置４００は、移動体１０が送電装置１００に近接したとき、切替回路２７０に、蓄電装置３２０から充放電制御回路２９０への電力供給を有効にする指令を送る。この指令を受けて、切替回路２７０におけるスイッチ制御回路２７５は、スイッチ２７４を制御して蓄電装置３２０から充放電制御回路２９０への電力供給を有効にする。これにより、充放電制御回路２９０は、蓄電装置３２０の電力を利用して起動のための動作を開始することができる。図１４の例では、スイッチ制御回路２７５は、通信回路およびマイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）などの各種の回路を含む。制御装置４００は、移動体システム全体を管理する上位のシステムにおけるコンピュータからの指令により各移動体１０の位置把握を行う機能を有していてもよい。このように、移動体システムは、移動体１０の位置を監視し、移動体１０が送電装置１００に近接したことを制御装置４００に通知するコンピュータをさらに備えていてもよい。

　切替回路２７０は、制御装置４００からの指令によってスイッチ２７４を制御する代わりに、センサー５００からの信号に応答してスイッチ２７４を制御してもよい。この例におけるセンサー５００は、移動体１０が送電装置１００に近接したことを検知する。センサー５００は、送電装置１００または移動体１０に搭載され、例えば光、電波、または超音波などを利用したセンシング方法によって移動体１０が送電装置１００に近接したことを検知する。移動体１０がセンサー５００を備える場合、送電装置１００の近傍に反射板などの検知の精度を向上させる物が配置されてもよい。センサー５００は、移動体１０が送電装置１００に近接し、充電が可能な位置に近づいていることを検知すると、その旨を示す信号を移動体１０の切替回路２７０に送信する。切替回路２７０のスイッチ制御回路２７５は、その信号に応答して、スイッチ２７４を制御して蓄電装置３２０から充放電制御回路２９０への電力供給を有効にする。これにより、充放電制御回路２９０は、蓄電装置３２０の電力を利用して起動のための動作を開始することができる。

　以上の構成によれば、移動体１０が送電装置１００に近接した適切なタイミングで、充放電制御回路２９０の起動を開始することができる。制御装置４００またはセンサー５００からの信号送信のタイミングは、充放電制御回路２９０の起動に要する時間と、移動体１０の速度とを考慮して設定され得る。例えば、信号を送信してから受電電極２２０の少なくとも一部が送電電極１２０に対向するまでに要する時間が、充放電制御回路２９０の起動の開始から完了までに要する時間以上になるタイミングで信号が送信され得る。これにより、充放電制御回路２９０が起動を完了した状態で、移動体１０が充電可能な位置に到達する。このため、充電を直ちに開始することができる。

　図１５は、本実施形態の変形例を示す図である。本変形例における移動体１０は、第１の蓄電装置３２０Ａと、第２の蓄電装置３２０Ｂとを備えている。第１の蓄電装置３２０Ａは、充放電制御回路２９０に接続され、無線電力伝送によって供給された電力によって充電される。第１の蓄電装置３２０Ａは、切替回路２７０には接続されていない。第２の蓄電装置３２０Ｂは、切替回路２７０に接続され、充放電制御回路２９０の起動のための電力を供給する。第２の蓄電装置３２０Ｂは、二次電池または蓄電用のキャパシタに限らず、一次電池であってもよい。切替回路２７０の構成および動作は、前述の実施形態と同様である。このような構成によっても、前述の効果を得ることができる。

　（他の実施形態）
　以上の実施形態では、２つの送電電極１２０と２つの受電電極２２０との間で電力が伝送されるが、送電電極および受電電極の各々の数は２つに限定されない。送電電極および受電電極の各々は、３つ以上の電極を含んでいてもよい。以下、一例として、送電電極および受電電極の各々が、４つの電極を含むシステムの例を説明する。

　図１６は、送電電極および受電電極の各々が４つの電極を含む無線電力伝送システムの例を模式的に示す斜視図である。図１７は、このシステムの概略的な構成を示すブロック図である。この例では、送電装置１００は、２つの第１の送電電極１２０ａと、２つの第２の送電電極１２０ｂとを備える。第１の送電電極１２０ａおよび第２の送電電極１２０ｂは、交互に並んでいる。受電装置２００も同様に、２つの第１の受電電極２２０ａと、２つの第２の受電電極２２０ｂとを備える。２つの第１の受電電極２２０ａおよび２つの第２の受電電極２２０ｂは、交互に並んでいる。電力伝送時には、２つの第１の受電電極２２０ａは、２つの第１の送電電極１２０ａにそれぞれ対向し、２つの第２の受電電極２２０ｂは、２つの第２の送電電極１２０ｂにそれぞれ対向する。送電回路１１０は、交流電力を出力する２つの端子を備えている。一方の端子は、２つの第１の送電電極１２０ａに接続され、他方の端子は、２つの第２の送電電極１２０ｂに接続される。電力伝送の際、送電回路１１０は、２つの第１の送電電極１２０ａに第１の電圧を印加し、２つの第２の送電電極１２０ｂに、第１の電圧とは逆の位相の第２の電圧を印加する。これにより、４つの送電電極を含む送電電極群１２０と４つの受電電極を含む受電電極群２２０との間の電界結合によって電力が無線で伝送される。このような構成によれば、隣り合う任意の２つの送電電極の境界上の漏洩電界を抑制する効果を得ることができる。このように、送電装置１００および受電装置２００の各々において、送電または受電を行う電極の数は２個に限定されず、３つ以上であってもよい。いずれの場合も、ある瞬間に第１の電圧が印加される電極と、第１の電圧とは逆の位相の第２の電圧が印加される電極とが交互に並ぶように配置される。ここで「逆の位相」とは、位相差が１８０度である場合に限らず、位相差が９０度から２７０度の範囲内である場合を含むものと定義する。

　以上の実施形態では、送電電極１２０は、地面に敷設されているが、送電電極１２０は、壁などの側面、または天井などの上面に敷設されていてもよい。送電電極１２０が敷設される場所および向きに応じて、移動体１０の受電電極２２０の配置および向きが決定される。

　図１８Ａは、送電電極１２０が壁などの側面に敷設された例を示している。この例では、受電電極２２０は、移動体１０の側方に配置される。図１８Ｂは、送電電極１２０が天井に敷設された例を示している。この例では、受電電極２２０は、移動体１０の天板に配置される。これらの例のように、送電電極１２０および受電電極２２０の配置には様々な変形が可能である。

　図１９は、コイル間の磁界結合によって電力が無線伝送されるシステムの構成例を示す図である。この例では、図５に示す送電電極１２０の代わりに送電コイル１２１が設けられ、受電電極２２０の代わりに受電コイル１２２が設けられている。受電コイル１２２が送電コイル１２１に対向した状態で、送電コイル１２１から受電コイル２２１に電力が無線で伝送される。このような構成であっても、前述の実施形態と同様の効果が得られる。

　本開示の実施形態における無線電力伝送システムは、前述のように、工場内における物品の搬送用のシステムとして利用され得る。移動体１０は、物品を積載する荷台を有し、工場内を自律的に移動して物品を必要な場所に搬送する台車として機能する。しかし、本開示における無線電力伝送システムおよび移動体は、このような用途に限らず、他の様々な用途に利用され得る。例えば、移動体は、ＡＧＶに限らず、他の産業機械、サービスロボット、電気自動車、マルチコプター（いわゆるドローン）等であってもよい。無線電力伝送システムは、工場内に限らず、例えば、店舗、病院、家庭、道路、滑走路その他のあらゆる場所で利用され得る。

　本開示の技術は、電力によって駆動される任意の機器に利用できる。例えば、無人搬送車（ＡＧＶ）などの電動車両に好適に利用できる。

　１０　　移動体
　２０　　電源
　３０　　床面
　１００　送電装置
　１１０　送電回路
　１２０、１２０ａ、１２０ｂ　送電電極
　１４０　ＡＣ／ＤＣコンバータ回路
　１５０　送電制御回路
　１６０　インバータ回路
　１８０　整合回路
　１８０ｓ　直列共振回路
　１８０ｐ　並列共振回路
　２００　受電装置
　２１０　受電回路
　２２０、２２０ａ、２２０ｂ　受電電極
　２６０　整流回路
　２７０　切替回路
　２８０　整合回路
　２８０ｐ　並列共振回路
　２８０ｓ　直列共振回路
　２９０　充放電制御回路
　３００　ＤＣ－ＤＣコンバータ
　３２０　蓄電装置
　３３０　電気モータ

Claims (16)

1. 　送電装置と受電装置とを備える無線電力伝送システムにおいて用いられる受電装置であって、
   　前記送電装置における送電アンテナから交流電力を無線で受け取る受電アンテナと、
   　前記受電アンテナが受け取った前記交流電力を直流電力に変換して出力する受電回路と、
   　前記受電回路から出力された前記直流電力によって充電される蓄電装置の充電および放電を制御する充放電制御回路であって、前記蓄電装置または他の蓄電装置に蓄えられたエネルギーによって起動する充放電制御回路と、
   　前記受電回路と前記充放電制御回路との間、かつ前記蓄電装置または前記他の蓄電装置と前記充放電制御回路との間に接続された切替回路であって、前記蓄電装置または前記他の蓄電装置から前記充放電制御回路に給電される第１の状態と、前記受電回路から前記充放電制御回路に給電される第２の状態とを切り替えることが可能な切替回路と、
   を備える受電装置。
2. 　前記充放電制御回路が起動した後、
   　前記切替回路は、前記第１の状態から前記第２の状態に切り替え、
   　前記充放電制御回路は、前記蓄電装置への充電を開始する、
   請求項１に記載の受電装置。
3. 　前記充放電制御回路は、前記蓄電装置に蓄えられたエネルギーによって起動し、
   　前記切替回路は、前記受電回路と前記充放電制御回路との間、かつ前記蓄電装置と前記充放電制御回路との間に接続されている、
   請求項１または２に記載の受電装置。
4. 　前記切替回路は、
   　前記受電回路と前記充放電制御回路との間に接続された第１のダイオードと、
   　前記蓄電装置または前記他の蓄電装置と前記充放電制御回路との間に接続された第２のダイオードと、
   を含む、請求項１から３のいずれかに記載の受電装置。
5. 　前記受電回路の出力電圧が前記蓄電装置または前記他の蓄電装置の出力電圧を上回ったとき、前記第１の状態から前記第２の状態に切り替わる、請求項４に記載の受電装置。
6. 　前記切替回路は、前記第１の状態と前記第２の状態とを切り替えるスイッチを含む、請求項１から５のいずれかに記載の受電装置。
7. 　前記切替回路は、前記スイッチを制御することによって前記蓄電装置または前記他の蓄電装置から前記充放電制御回路に給電される時間を制限するスイッチ制御回路をさらに含む、請求項６に記載の受電装置。
8. 　前記切替回路は、前記受電回路の出力電圧を検出する検出回路をさらに含み、
   　前記スイッチ制御回路は、前記検出回路によって検出された前記出力電圧に基づいて、前記スイッチを制御する、
   請求項７に記載の受電装置。
9. 　前記切替回路は、前記蓄電装置と前記充放電制御回路との間に接続されたＤＣ－ＤＣコンバータ回路をさらに含み、
   　前記ＤＣ－ＤＣコンバータ回路は、前記蓄電装置の出力電圧を昇圧または降圧して前記充放電制御回路に印加する、
   請求項１から８のいずれかに記載の受電装置。
10. 　前記送電アンテナは、２つ以上の送電電極を含み、
    　前記受電アンテナは、前記２つ以上の送電電極から電界結合によって前記交流電力を受け取る２つの受電電極を含む、
    請求項１から９のいずれかに記載の受電装置。
11. 　請求項１から１０のいずれかに記載の受電装置と、
    　前記蓄電装置に蓄えられたエネルギーによって駆動される電気モータと、
    を備える移動体。
12. 　請求項１から１０のいずれかに記載の受電装置と、
    　前記送電装置と、
    を備える無線電力伝送システム。
13. 　請求項１１に記載の移動体と、
    　前記送電装置と、
    を備える移動体システム。
14. 　請求項１１に記載の移動体と、
    　前記移動体が前記送電装置に近接したとき、前記切替回路に、前記蓄電装置または前記他の蓄電装置から前記充放電制御回路への電力供給を有効にする指令を送る制御装置と、を備える移動体システム。
15. 　前記移動体の位置を監視し、前記移動体が前記送電装置に近接したことを前記制御装置に通知するコンピュータをさらに備える、請求項１４に記載の移動体システム。
16. 　請求項１１に記載の移動体と、
    　前記移動体が前記送電装置に近接したことを検知するセンサーと、
    を備え、
    　前記切替回路は、前記センサーから送信された、前記移動体が前記送電装置に近接したことを示す信号に応答して、前記蓄電装置または前記他の蓄電装置から前記充放電制御回路への電力供給を有効にする、
    移動体システム。

Images