JP2005094862A - 非接触給電方法及び非接触給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄電池を最適に充電／放電することができる非接触給電方法及び非接触給電装置の提供。
【解決手段】 非接触給電装置１は、給電線５０の磁束によりピックアップコイル２１に誘起した電圧を受けて共振回路２が交流の定電流を出力し、該定電流をインピーダンス変換部３１が交流の定電圧に変換し、整流部３２及び平滑部３３を介して直流出力に変換された電流をドライバ８，８…を介してモータ９，９…へ給電する。充電／放電制御回路７２において、第１検出手段は非接触給電装置１の出力端子電圧Ｖ_out を検出する。検出されたＶ_out がＶ₁ 以上であると第１判定手段が判定した場合、充電手段は蓄電池７３を充電する。また、第２検出手段は蓄電池７３の電圧Ｖ_b を検出する。検出されたＶ_b がＶ₃ 以上であると第２判定手段が判定した場合、充電停止手段は蓄電池７３の充電を停止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高周波電流が流れる給電線にピックアップを近接させ、該ピックアップに発生する誘導起電力を搬送車等の移動体に設けられた負荷へ供給する非接触給電方法及び非接触給電装置に関する。

従来、搬送車等の移動体によって物資の搬送を効率よく行うための搬送システムが種々提案されている。その中の１つに、移動体に設けられたピックアップを給電線に近接させ、該給電線から物理的に非接触の状態で該給電線に流れる交流電流により発生する誘導起電力を負荷へ供給する非接触給電装置がある（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

図１０は従来の非接触給電装置の構成を示す回路図である。図において、２０は交流の定電流を出力する高周波電源であり、高周波電源２０に接続されている給電線５０に該定電流を供給する。非接触給電装置１は、移動体１０に搭載され、給電線５０から受電し、移動体１０のモータ９へドライバ８を介して電力を供給する。ここで、モータ９は移動体１０の走行用の負荷、又は移動体１０に搭載されている例えばロボットの駆動用の負荷である。

非接触給電装置１は、高周波電流が流れる給電線５０に近接しているピックアップコア（図示せず）に巻回されたピックアップコイル２１と、ピックアップコイル２１に並列接続されている共振コンデンサ２２と、共振コンデンサ２２に並列接続されているダイオードブリッジを用いた整流部３２と、整流部３２が出力した電流を所定電圧に制御する定電圧回路５と、定電圧回路５に並列接続された蓄電池７３とを備える。

以上の如き構成の非接触給電装置１を用いることによって、給電線５０に交流の定電流が通電されたときに、給電線５０の周囲に発生した磁束によりピックアップコイル２１に起電力が発生し、該起電力を受けてピックアップコイル２１及び共振コンデンサ２２が交流の定電流を出力し、該定電流を整流部３２が整流し、整流された定電流を定電圧回路５が所定の電圧に整圧してドライバ８を介してモータ９へ給電を行うと共に、蓄電池７３を充電することができる。

蓄電池７３は、負荷が大きくなった場合、又は給電線５０の電流もしくは電圧が減少した場合に、充電された電力を放電し、モータ９を最適に駆動するために設けられている。
特開平５−３２８５０８号公報（第３頁、第５図） 特開２００１−１１６０３５号公報（第２−３頁、第１図）

しかしながら、従来の非接触給電装置１には蓄電池７３の充電／放電を制御する手段が設けられていないため、非接触給電装置１がモータ９へ電力を供給し続ける限り、例えば蓄電池７３が充電不足で負荷がが大きくなった場合でも蓄電池７３は常に充電され続ける。つまり、場合によってはモータ９への給電が十分に行えない虞がある。また、蓄電池７３は、モータ９への給電が十分な場合であっても放電する場合があり、放電による電力供給が必要となったときに充電不足のため、モータ９へ十分な給電を行えない虞もある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、充電／放電制御回路を設けることにより、蓄電池の電圧が所定値以下になった場合に、即時に充電を行うことができ、負荷が大きい場合は蓄電池を放電することによって、負荷へ適切な電力を給電することができる非接触給電方法及び非接触給電装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、昇圧回路を設けることにより、蓄電池の放電電圧が小さい場合でも、負荷へ適切な電力を給電することができ、蓄電池に蓄えた電力を有効に利用できる非接触給電装置を提供することにある。

第１発明に係る非接触給電方法は、高周波電流が流れる給電線にコイルを近接させ、該コイルに発生する誘導起電力を受電部から移動体の負荷へ供給すると共に、蓄電池を充電する非接触給電方法において、前記受電部の端子電圧を検出し、検出された端子電圧が第１基準電圧値以上であるか否か、又は該第１基準電圧値よりも低い値の第２基準電圧値以下であるか否かを判定し、判定された端子電圧が前記第１基準電圧値以上である場合には、前記蓄電池を充電すると共に、前記誘導起電力を前記受電部から直接前記移動体の負荷へ給電し、判定された端子電圧が前記第２基準電圧値以下である場合には、前記蓄電池に充電された電力を放電することにより、該蓄電池の放電による電力を前記移動体の負荷へ給電することを特徴とする。

第２発明に係る非接触給電装置は、高周波電流が流れる給電線にコイルを近接させ、該コイルに発生する誘導起電力を受電部から移動体の負荷へ供給すると共に、蓄電池を充電する非接触給電装置において、前記蓄電池の充電／放電を制御する充電／放電制御回路を備え、該充電／放電制御回路は、前記受電部の端子電圧を検出する第１検出手段と、該第１検出手段により検出された端子電圧が第１基準電圧値以上であるか否か、又は該第１基準電圧値よりも低い値の第２基準電圧値以下であるか否かを判定する第１判定手段と、該第１判定手段により判定された端子電圧が前記第１基準電圧値以上である場合には、前記蓄電池を充電する充電手段と、前記第１判定手段により判定された端子電圧が前記第２基準電圧値以下である場合には、前記蓄電池に充電された電力を放電する放電手段とを有することを特徴とする。

第３発明に係る非接触給電装置は、第２発明に係る非接触給電装置において、前記蓄電池の放電電圧を昇圧する昇圧回路を備えることを特徴とする。

第１発明及び第２発明によれば、第１検出手段が受電部の端子電圧を検出し、第１判定手段が検出された端子電圧が第１基準電圧値以上であるか否か、又は第１基準電圧値よりも低い値の第２基準電圧値以下であるか否かを判定する。

第１判定手段により判定された端子電圧が第１基準電圧値以上である場合には、充電手段が蓄電池を充電すると共に、誘導起電力を受電部から直接移動体の負荷へ給電する。また、第１判定手段により判定された端子電圧が第２基準電圧値以下である場合には、放電手段が蓄電池に充電された電力を放電することにより、蓄電池の放電による電力を移動体の負荷へ給電する。

これにより、移動体の負荷へ給電する電力が小さいときに蓄電池への充電を行うことにより、負荷の駆動に影響を与えずに充電を行うことができる。また、負荷が大きい場合は蓄電池を放電することにより、負荷へ適切な電力を給電することができる。また、非接触給電装置だけで最大電力をまかなう必要がないため、非接触給電装置の容量を小さくでき小型化及び低コスト化を図ることができる。

第３発明によれば、昇圧回路が蓄電池の放電電圧を昇圧する。これにより、蓄電池の放電電圧が小さい場合であっても、負荷へ適切な電力を給電すると共に、蓄電池に蓄えた電力を有効に利用することができる。

本発明によれば、充電／放電制御回路を設けているため、移動体の負荷へ給電する電力が小さいときに蓄電池への充電を行うことにより、負荷の駆動に影響を与えずに充電を行うことができる。また、負荷が大きい場合は蓄電池を放電することにより、負荷へ適切な電力を給電することができる。また、非接触給電装置だけで最大電力をまかなう必要がないため、非接触給電装置の容量を小さくでき小型化及び低コスト化を図ることができる。

更に、本発明によれば、昇圧回路を設けていることにより、蓄電池の放電電圧が小さい場合でも、負荷へ適切な電力を給電すると共に、蓄電池に蓄えた電力を有効に利用することができる。

以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る非接触給電装置の構成を示す回路図である。図において、５０は交流の定電流を出力する高周波電源２０に接続された給電線であり、給電線５０に対して、移動体１０に搭載された非接触給電装置１のピックアップコイル２１が近接して配置されている。非接触給電装置１は共振回路２、受電部３及び充電／放電制御部７を備えている。

共振回路２は、ピックアップコイル２１と、ピックアップコイル２１に並列に接続された共振コンデンサ２２とを備え、ピックアップコイル２１のインダクタンスと共振コンデンサ２２のキャパシタンスとが給電線５０に流れる電流の周波数と共振状態になるように構成され、ピックアップコイル２１に誘起された電力を受けて交流の定電流源として機能する。

受電部３は、共振回路２の出力である交流の定電流を定電圧に変換するインピーダンス変換部３１と、インピーダンス変換部３１の出力である定電圧の交流電流を全波整流するダイオードブリッジを用いた整流部３２と、整流部３２が出力した電圧を平滑化する平滑コンデンサを用いた平滑部３３とを備える。

インピーダンス変換部３１はインダクタ３１ａ及びキャパシタ３１ｂ，３１ｃをπ型に配置し、インダクタ３１ａのインダクタンスと、キャパシタ３１ｂ，３１ｃのキャパシタンスとが給電線５０に流れる電流と共振状態になるように構成されている。

充電／放電制御部７は、ダイオード７１と、充電／放電制御回路７２と、蓄電池７３と、昇圧回路７４と、ダイオード７５とを備え、非接触給電装置１の出力側に平滑部３３と並列に設けられている。

充電／放電制御回路７２は、図２に示すように、非接触給電装置１の出力端子電圧Ｖ_out を検出する第１検出手段７２ａと、第１検出手段７２ａにより検出された出力端子電圧Ｖ_out が第１基準電圧値であるＶ₁ 以上であるか否か、又は第２基準電圧値であるＶ₂ （＜Ｖ₁ ）以下であるか否かを判定する第１判定手段７２ｂと、第１判定手段７２ｂにより出力端子電圧Ｖ_out がＶ₁ 以上であると判定された場合には蓄電池７３を充電する充電手段７２ｃと、第１判定手段７２ｂにより出力端子電圧Ｖ_out がＶ₂ 以下であると判定された場合には蓄電池７３に充電された電力を放電するように制御する放電制御手段７２ｄと、蓄電池７３の電圧Ｖ_b を検出する第２検出手段７２ｅと、第２検出手段７２ｅにより検出された電圧Ｖ_b が第３基準電圧値であるＶ₃ 以上であるか否か、又は第４基準電圧値であるＶ₄ （＜Ｖ₃ ）以下であるか否かを判定する第２判定手段７２ｆと、第２判定手段７２ｆにより電圧Ｖ_b がＶ₃ 以上であると判定された場合には蓄電池７３の充電を停止する充電停止手段７２ｇと、第２判定手段７２ｆにより電圧Ｖ_b がＶ₄ 以下であると判定された場合には蓄電池７３の放電を停止する放電停止手段７２ｈとを備える。

蓄電池７３は定格電圧が直流電圧４８Ｖの鉛蓄電池である。ダイオード７５は非接触給電装置１の出力端子から出力される電流が昇圧回路７４へ直接流入するのを防止するために設けられている。

また、非接触給電装置１の出力側には、ドライバ８，８…を介して移動体１０のモータ９，９…が接続されている。ここで、モータ９，９…は移動体１０の走行用の負荷、又は移動体１０に搭載されている例えばロボットの駆動用の負荷である。ドライバ８，８…は、移動体１０の走行用の負荷又はロボットの駆動用の負荷の駆動状態又は停止状態を制御する駆動制御装置（図示せず）の指令に基づき、モータ９，９…の回転速度又はトルクを制御する。

なお、インダクタ３１ａ及びキャパシタ３１ｂ，３１ｃを用いてインピーダンス変換部３１を構成する場合、インダクタ３１ａのインダクタンスと、キャパシタ３１ｂ，３１ｃのキャパシタンスとが給電線５０に流れる電流と共振状態になるようにすれば、インダクタ３１ａ及びキャパシタ３１ｂ，３１ｃをπ型に配置するのみならず、Ｔ型に配置してもよい。また、インダクタンスとキャパシタンスとが給電線５０に流れる電流と共振状態になるようにして、２つのインダクタ及び１つのキャパシタをπ型又はＴ型に配置してインピーダンス変換部３１を構成してもよい。

また、整流部３２を構成する場合、全波整流するダイオードブリッジの代わりに半波整流するダイオードを用いてもよい。

また、充電／放電制御回路７２の第１判定手段７２ｂにおける出力端子電圧Ｖ_out のＶ₁ （第１基準電圧値）及びＶ₂ （第２基準電圧値）は、用いる非接触給電システムに適合するように任意に設定すればよい。特に、第２基準電圧値であるＶ₂ については、負荷が大きくなった場合、又は給電線５０の電流もしくは電圧が減少した場合で、受電部３（非接触給電装置１）の出力電圧が低くなったときを想定して設定する。

同様に、第２判定手段７２ｆにおける蓄電池７３の電圧Ｖ_b のＶ₃ （第３基準電圧値）及びＶ₄ （第４基準電圧値）についても、用いる蓄電池７３の充電／放電の限度に適合するように任意に設定すればよく、特に、第４基準電圧値であるＶ₄ については、蓄電池７３は鉛蓄電池であるため、その放電限界を考慮して鉛蓄電池の定格電圧の７０〜８０％程度の範囲を目安に設定する。

なお、蓄電池７３は、鉛蓄電池に限らず、他の２次電池、コンデンサ、又は電気二重層コンデンサを用いてもよく、また、その定格容量が小さい場合は複数並列接続して構成してもよく、その定格電圧が小さい場合は複数直列接続して構成してもよい。

以上の如き構成の非接触給電装置の非接触給電方法を、図３及び図４を参照しながら説明する。非接触給電装置１は、給電線５０に交流の定電流が通電されたとき、給電線５０の周囲に生じる磁束によってピックアップコイル２１に誘起された電圧を受けて共振回路２が交流の定電流を出力し、該定電流をインピーダンス変換部３１が交流の定電圧に変換し、整流部３２及び平滑部３３を介して直流出力（３５０〜２５０Ｖ：負荷に応じた図５に示す垂下特性）に変換された電流をドライバ８，８…を介してモータ９，９…へ給電する。

この給電の際に、充電／放電制御回路７２は平滑部３３により電圧が平滑化された電流を更にダイオード７１を介して受け、第１検出手段７２ａが非接触給電装置１の出力端子電圧Ｖ_out を検出する（Ｓ１）。検出された出力端子電圧Ｖ_out がＶ₁ （＝３００Ｖ）以上であると第１判定手段７２ｂが判定した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、充電手段７２ｃは受電部３がドライバ８，８…を介してモータ９，９…へ給電する電力の一部を蓄電池７３へ充電電圧及び電流を制御して充電する（Ｓ３）。そして、第２検出手段７２ｅが蓄電池７３の電圧Ｖ_b を検出する（Ｓ４）。検出された電圧Ｖ_b をＶ₃ （＝４８Ｖ）未満であると第２判定手段７２ｆが判定した場合は（Ｓ５：ＮＯ）、ステップＳ３へ戻って充電手段７２ｃは蓄電池７３を充電する。一方、検出された電圧Ｖ_b をＶ₃ 以上であると第２判定手段７２ｆが判定した場合は（Ｓ５：ＹＥＳ）、充電停止手段７２ｇは蓄電池７３の充電を停止する（Ｓ６）。

ステップＳ１において検出された出力端子電圧Ｖ_out がＶ₁ 未満（Ｓ２：ＮＯ）、かつＶ₂ 以下である（Ｓ７：ＹＥＳ）と第１判定手段７２ｂが判定した場合、放電制御手段７２ｄは、例えば昇圧回路７４に放電指令信号を送出することにより蓄電池７３に充電されている電力の放電を制御し（Ｓ８）、昇圧回路７４は蓄電池７３の放電電圧を適切な電圧（２５０〜３００Ｖ）に昇圧し、ドライバ８，８…を介してモータ９，９…へ給電する。なお、このとき、受電部３の出力が垂下特性を持っているため、蓄電池７３の放電と受電部３による給電とが平衡し、モータ９，９…への給電は受電部３からも行われている。そして、第２検出手段７２ｅが蓄電池７３の電圧Ｖ_b を検出する（Ｓ９）。検出された電圧Ｖ_b をＶ₄ （＝３５Ｖ）より高いと第２判定手段７２ｆが判定した場合（Ｓ１０：ＮＯ）、ステップＳ８へ戻って放電制御手段７２ｄは蓄電池７３の放電するように制御する。一方、検出された電圧Ｖ_b をＶ₄ 以下であると第２判定手段７２ｆが判定した場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、放電停止手段７２ｈは蓄電池７３の放電を停止する（Ｓ１１）。

更に、ステップＳ１において検出された出力端子電圧Ｖ_out がＶ₁ 未満（Ｓ２：ＮＯ）、かつＶ₂ より高い（Ｓ７：ＮＯ）と第１判定手段７２ｂが判定した場合は、充電／放電制御回路７２は蓄電池７３の充電／放電の動作を行わず、再度ステップＳ１へ戻る。この場合、モータ９，９…への給電は、非接触給電装置１の受電部３からの出力により直接行われる。

なお、前述のように充電／放電制御回路７２では、第２検出手段７２ｅは蓄電池７３の電圧Ｖ_b を検出し、第２判定手段７２ｆは第２検出手段７２ｅにより検出された電圧Ｖ_b がＶ₃ （第３基準電圧値）以上であるか否か、又はＶ₄ （第４基準電圧値，Ｖ₄ ＜Ｖ₃ ）以下であるか否かを判定する。そして、第２判定手段７２ｆにより電圧Ｖ_b がＶ₃ 以上であると判定された場合には、充電停止手段７２ｇが蓄電池７３の充電を停止し、一方、第２判定手段７２ｆにより電圧Ｖ_b がＶ₄ 以下であると判定された場合には、放電停止手段７２ｈが蓄電池７３の放電を停止する。これにより、蓄電池７３の過充電及び過放電を防止することができるため、蓄電池７３の長寿命化を実現することが可能である。

また、受電部３の出力が垂下特性を持っているため、昇圧回路７４の出力電圧をＶ₂ （第２基準電圧値）より若干低い値に設定する場合、蓄電池７３の放電と受電部３による給電とが平衡して負荷へ適切な電力を供給することができ、ほぼＶ₂ （昇圧回路７４の出力電圧近傍）に維持される。

また、このとき負荷が減少した場合、受電部３による給電電圧が上昇し、昇圧回路７４の電圧を上回るため、制御することなく受電部３からの給電のみに切り替わる。

（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２に係る非接触給電装置の構成を示す回路図である。なお、図において、図１と同様の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図において、充電／放電制御部７は、充電／放電制御回路７２の他、トランジスタ７６，７７と、ダイオード７８，７９と、インダクタ８０と、電気二重層コンデンサ（以下、スーパーコンデンサという）８１と、変流器（以下、Current Transformer：ＣＴという）８２とを備える。

トランジスタ７６のコレクタは非接触給電装置１の正側出力端子に接続されており、トランジスタ７６のエミッタとトランジスタ７７のコレクタとは共通接続されている。また、トランジスタ７７のエミッタは非接触給電装置１の負側出力端子に接続されており、トランジスタ７６，７７のベースはそれぞれ充電／放電制御回路７２に接続されている。トランジスタ７６のコレクタ及びエミッタにはそれぞれ、ダイオード７８のカソード側及びアノード側が接続され、トランジスタ７７のコレクタ及びエミッタにはそれぞれ、ダイオード７９のカソード側及びアノード側が接続されている。

トランジスタ７６，７７の共通接続点とトランジスタ７７のエミッタとの間には、インダクタ８０、スーパーコンデンサ８１及びＣＴ８２が直列に接続されている。スーパーコンデンサ８１は、電池と電解コンデンサとの中間の特性を有し、平滑用のコンデンサに比べて静電容量が極めて高いため、蓄電池の代用とすることができる。ＣＴ８２は、スーパーコンデンサ８１の充電時又は放電時にモータ９，９…に流入する、又はモータ９，９…から流出する電流Ｉを検出する。

充電／放電制御回路７２は、図７に示すように、非接触給電装置１の出力端子電圧Ｖ_out を検出する第１検出手段７２ａと、第１検出手段７２ａにより検出された出力端子電圧Ｖ_out がＶ₁ （第１基準電圧値）以上であるか否か、又はＶ₂ （＜Ｖ₁ ，第２基準電圧値）以下であるか否かを判定する第１判定手段７２ｂと、スーパーコンデンサ８１の電圧Ｖ_b を検出する第２検出手段７２ｅと、第２検出手段７２ｅにより検出された電圧Ｖ_b がＶ₃ （第３基準電圧値）以上であるか否か、又はＶ₄ （＜Ｖ₃ ，第４基準電圧値）以下であるか否かを判定する第２判定手段７２ｆと、ＣＴ８２が検出した電流Ｉを取得する取得手段７２ｉと、取得手段７２ｉにより取得された電流Ｉが基準電流値であるＩ₁ 以上であるかあるか否かを判定する第３判定手段７２ｊと、第１判定手段７２ｂ、第２判定手段７２ｆ、又は第３判定手段７２ｊの判定結果に基づいてトランジスタ７６，７７をオン／オフし、スーパーコンデンサ８１の充電／放電を制御する充電／放電制御手段７２ｋとを備える。なお、基準電流値であるＩ₁ については、スーパーコンデンサ８１の充電可能な電流に応じて設定する。

以上の如き構成の非接触給電装置の非接触給電方法を、図８及び図９を参照しながら説明する。非接触給電装置１は、給電線５０に交流の定電流が通電されたとき、給電線５０の周囲に生じる磁束によってピックアップコイル２１に誘起された電圧を受けて共振回路２が交流の定電流を出力し、該定電流をインピーダンス変換部３１、整流部３２、平滑部３３及びドライバ８，８…を介してモータ９，９…へ給電する。

この給電の際に、充電／放電制御回路７２において第１検出手段７２ａが非接触給電装置１の出力端子電圧Ｖ_out を検出する（Ｓ２１）。検出された出力端子電圧Ｖ_out がＶ₁ （＝３００Ｖ）以上であると第１判定手段７２ｂが判定した場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、充電／放電制御手段７２ｋは、トランジスタ７６をオンにし、トランジスタ７７をオフにすることにより、受電部３がドライバ８，８…を介してモータ９，９…へ給電する電力の一部をスーパーコンデンサ８１へ充電電圧及び電流を制御して充電する（Ｓ２３）。

次に、第２検出手段７２ｅがスーパーコンデンサ８１の電圧Ｖ_b を検出する（Ｓ２４）。検出された電圧Ｖ_b をＶ₃ （＝４８Ｖ）未満であると第２判定手段７２ｆが判定した場合は（Ｓ２５：ＮＯ）、取得手段７２ｉがＣＴ８２による検出電流Ｉを取得する（Ｓ２６）。取得した電流ＩがＩ₁ 以上であると第３判定手段７２ｊが判定した場合は（Ｓ２７：ＹＥＳ）、ステップＳ２３へ戻って充電／放電制御手段７２ｋはスーパーコンデンサ８１を充電する。一方、取得した電流ＩをＩ₁ 未満であると第３判定手段７２ｊが判定した場合（Ｓ２７：ＮＯ）、又はステップＳ２５において、検出された電圧Ｖ_b をＶ₃ 以上であると第２判定手段７２ｆが判定した場合は（Ｓ２５：ＹＥＳ）、充電／放電制御手段７２ｋは、トランジスタ７６をオフにすることにより、スーパーコンデンサ８１の充電を停止する（Ｓ２８）。

ステップＳ２１において検出された出力端子電圧Ｖ_out がＶ₁ 未満（Ｓ２２：ＮＯ）、かつＶ₂ 以下である（Ｓ２９：ＹＥＳ）と第１判定手段７２ｂが判定した場合、充電／放電制御手段７２ｋはトランジスタ７６をオフにし、トランジスタ７７をオンにしてからオフに切り換えることにより、スーパーコンデンサ８１に充電されている電力を放電する（Ｓ３０）。

具体的には、トランジスタ７７がまずオンとなった場合、スーパーコンデンサ８１からの放電電流は、インダクタ８０、トランジスタ７７、及びＣＴ８２を介して再びスーパーコンデンサ８１へ戻り、このループを循環する。このとき、インダクタ８０は、磁気的なエネルギーを蓄積するため一種のバッテリとして機能し、スーパーコンデンサ８１の放電電圧を昇圧する。続いて、トランジスタ７７をオンからオフに切り換えた場合、インダクタ８０により昇圧されたスーパーコンデンサ８１からの放電電圧は、インダクタ８０及びトランジスタ７６を介してモータ９，９…へ供給される。なお、トランジスタ７７のオン及びオフの時間を適宜制御することにより、スーパーコンデンサ８１の放電電圧をＶ_b （＝４８Ｖ）から２５０〜３００Ｖ程度に昇圧することができる。また、このとき、受電部３の出力が垂下特性を持っているため、スーパーコンデンサ８１の放電と受電部３による給電とが平衡し、モータ９，９…への給電は受電部３からも行われている。

続いて、第２検出手段７２ｅがスーパーコンデンサ８１の電圧Ｖ_b を検出する（Ｓ３１）。検出された電圧Ｖ_b をＶ₄ （＝３５Ｖ）より高いと第２判定手段７２ｆが判定した場合（Ｓ３２：ＮＯ）、取得手段７２ｉがＣＴ８２による検出電流Ｉを取得する（Ｓ３３）。取得した電流ＩがＩ₁ 未満であると第３判定手段７２ｊが判定した場合は（Ｓ３４：ＮＯ）、ステップＳ３０へ戻って充電／放電制御手段７２ｋはスーパーコンデンサ８１を放電する。一方、取得した電流ＩをＩ₁ 以上であると第３判定手段７２ｊが判定した場合（Ｓ３４：ＹＥＳ）、又はステップＳ３２において、検出された電圧Ｖ_b をＶ₄ 以下であると第２判定手段７２ｆが判定した場合は（Ｓ３２：ＹＥＳ）、充電／放電制御手段７２ｋは、トランジスタ７７をオンにすることにより、スーパーコンデンサ８１の放電を停止する（Ｓ３５）。

更に、ステップＳ２１において検出された出力端子電圧Ｖ_out がＶ₁ 未満（Ｓ２２：ＮＯ）、かつＶ₂ より高い（Ｓ２９：ＮＯ）と第１判定手段７２ｂが判定した場合は、充電／放電制御回路７２はスーパーコンデンサ８１の充電／放電の動作を行わず、再度ステップＳ２１へ戻る。この場合、モータ９，９…への給電は、非接触給電装置１の受電部３からの出力により直接行われる。

なお、前述のように充電／放電制御回路７２では、第２検出手段７２ｅはスーパーコンデンサ８１の電圧Ｖ_b を検出し、第２判定手段７２ｆは第２検出手段７２ｅにより検出された電圧Ｖ_b がＶ₃ （第３基準電圧値）以上であるか否か、又はＶ₄ （第４基準電圧値，Ｖ₄ ＜Ｖ₃ ）以下であるか否かを判定し、更には第３判定手段は取得手段７２ｉにより取得した電流ＩがＩ₁ （基準電流値）以上であるか否かを判定する。そして、第２判定手段７２ｆにより電圧Ｖ_b がＶ₃ 以上であると判定され、また、第３判定手段７２ｊにより電流ＩがＩ₁ 未満であると判定された場合には、充電／放電制御手段７２ｋがスーパーコンデンサ８１の充電を停止し、一方、第２判定手段７２ｆにより電圧Ｖ_b がＶ₄ 以下であると判定され、また、第３判定手段７２ｊにより電流ＩがＩ₁ 以上であると判定された場合には、充電／放電制御手段７２ｋがスーパーコンデンサ８１の放電を停止する。したがって、実施の形態１の場合と比較して負荷の大小に基づく制御が加味されていることにより、スーパーコンデンサ８１の過充電及び過放電をより厳密に防止することができるため、スーパーコンデンサ８１の長寿命化を実現することが可能である。

なお、前述した実施の形態１においては、非接触給電装置１は昇圧回路７４を備えるが、これに限らず、蓄電池７３の放電電圧がモータ９，９…への給電に必要十分である場合は、昇圧回路７４を設けず、例えばスイッチング回路を設けるようにしてもよい。

更に、前述した実施の形態１，２においては、第１基準電圧値であるＶ₁ 及び第２基準電圧値であるＶ₂ を異なる値に設定したが、これに限らず、両電圧をほぼ等しい値に設定してもよい。

本発明の実施の形態１に係る非接触給電装置の構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態１に係る充電／放電制御回路のブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る充電／放電制御部の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る非接触給電装置の非接触給電方法及び蓄電池の状態を説明する図である。 出力電力に応じた受電部の直流出力電圧の垂下特性を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る非接触給電装置の構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態２に係る充電／放電制御回路のブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る充電／放電制御部の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る非接触給電装置の非接触給電方法及びスーパーコンデンサの状態を説明する図である。 従来の非接触給電装置の構成を示す回路図である。

符号の説明

１ 非接触給電装置
２ 共振回路
１０ 移動体
２１ ピックアップコイル
２２ 共振コンデンサ
３ 受電部
３１ インピーダンス変換部
３２ 整流部
３３ 平滑部
７ 充電／放電制御部
７１，７５，７８，７９ ダイオード
７２ 充電／放電制御回路
７３ 蓄電池
７４ 昇圧回路
７６，７７ トランジスタ
８ ドライバ
８１ スーパーコンデンサ（電気二重層コンデンサ）
９ モータ

Claims (3)

1. 高周波電流が流れる給電線にコイルを近接させ、該コイルに発生する誘導起電力を受電部から移動体の負荷へ供給すると共に、蓄電池を充電する非接触給電方法において、
   前記受電部の端子電圧を検出し、
   検出された端子電圧が第１基準電圧値以上であるか否か、又は該第１基準電圧値よりも低い値の第２基準電圧値以下であるか否かを判定し、
   判定された端子電圧が前記第１基準電圧値以上である場合には、前記蓄電池を充電すると共に、前記誘導起電力を前記受電部から直接前記移動体の負荷へ給電し、
   判定された端子電圧が前記第２基準電圧値以下である場合には、前記蓄電池に充電された電力を放電することにより、該蓄電池の放電による電力を前記移動体の負荷へ給電する
   ことを特徴とする非接触給電方法。
2. 高周波電流が流れる給電線にコイルを近接させ、該コイルに発生する誘導起電力を受電部から移動体の負荷へ供給すると共に、蓄電池を充電する非接触給電装置において、
   前記蓄電池の充電／放電を制御する充電／放電制御回路を備え、
   該充電／放電制御回路は、
   前記受電部の端子電圧を検出する第１検出手段と、
   該第１検出手段により検出された端子電圧が第１基準電圧値以上であるか否か、又は該第１基準電圧値よりも低い値の第２基準電圧値以下であるか否かを判定する第１判定手段と、
   該第１判定手段により判定された端子電圧が前記第１基準電圧値以上である場合には、前記蓄電池を充電する充電手段と、
   前記第１判定手段により判定された端子電圧が前記第２基準電圧値以下である場合には、前記蓄電池に充電された電力を放電する放電手段と
   を有する
   ことを特徴とする非接触給電装置。
3. 前記蓄電池の放電電圧を昇圧する昇圧回路を備えることを特徴とする請求項２に記載の非接触給電装置。

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