JP2013082269A - Noncontact power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、交流電力が流れる給電線から非接触で受電して負荷に給電する非接触給電システムに関する。 The present invention relates to a non-contact power supply system that receives power in a non-contact manner from a power supply line through which AC power flows and supplies power to a load.
例えば、走行用のレールに沿って搬送物を搬送する搬送システムは、工場内又は倉庫内において広く用いられており、レールに沿って設けられた給電線を介して搬送車に搭載した走行用のモータ又は搬送物の積み下ろし装置等の負荷に電力を供給している。電力の供給には、搬送車に設けた受電コイルを給電線から非接触の状態で給電線に対向して配置し、高周波電源設備から給電線に流れる交流電流により発生する誘導起電力を利用している。 For example, a transport system for transporting a transported object along a rail for traveling is widely used in a factory or a warehouse, and is used for traveling mounted on a transport vehicle via a power supply line provided along the rail. Electric power is supplied to a load such as a motor or a loading / unloading device. For power supply, a receiving coil provided on the transport vehicle is placed in contact with the feed line in a non-contact manner from the feed line, and an induced electromotive force generated by an alternating current flowing from the high-frequency power supply facility to the feed line is used. ing.
近年では、地球環境の保護及びエネルギー資源の節約等の観点から、消費電力を削減できる搬送システムが望まれている。例えば、特許文献１には、走行軌道上を移動する移動体に対して非接触で電力を供給する非接触給電システムが提案されている。該非接触給電システムは、入力された搬送指示に従って移動体を走行させる制御、および電源の状態の制御を実行するコントローラを備え、コントローラにて、搬送指示が所定の期間以上入力されないときに前記電源の出力を停止させる。これにより、移動体が動作していない期間に給電線で無駄に消費される電力が抑えられる。
In recent years, a transport system capable of reducing power consumption is desired from the viewpoint of protecting the global environment and saving energy resources. For example,
また、特許文献２には、電線から受電した電力と負荷からの回生電力とを蓄電すると共に、負荷に電力を供給する蓄電ユニットを設ける非接触給電システムが提案されている。該非接触給電システムは、蓄電ユニットの蓄電量と負荷の所要エネルギーとを把握すると共に、蓄電ユニットの蓄電量により負荷の所要エネルギーをまかなう際に、電源から非接触給電線への給電を停止するための制御手段を設ける。これにより、非接触給電線を流れる電流のジュール熱による消費電力を減らすことが出来る。
しかしながら、特許文献１のシステムは、搬送指示が所定の期間以上入力されないときに電源の出力を停止させるものであり、給電線に流す電流の供給は、負荷の状態が考慮されていないため、給電線に対して供給する電流は、負荷の状態に関わらず、例えば待機状態、軽負荷状態などの低電力消費状態でも、定電流を流し続けるため、無駄な電力が消費され、電力損失が大きくなるという問題があった。また、移動体に対する給電は給電線を通じて行われ、給電線が長いため、給電線で発生する固定損失が生じ、電力損失が大きくなるという問題があった。
However, the system of
特許文献２のシステムは、蓄電ユニットの蓄電量により負荷の所要エネルギーをまかなう際に、電源から非接触給電線への給電を停止するものであるが、非接触給電装置側に、蓄電ユニットの電圧及び電流を監視する手段が必要となるため、システムの構造及びその制御が複雑化するという問題があった。
The system of
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、例えば待機状態、軽負荷状態などの低電力消費状態において、蓄電器にて負荷に電力を供給するとともに、給電線に流す電流を制御することにより、消費電力を削減することが可能である非接触給電システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances. For example, in a low power consumption state such as a standby state or a light load state, the power is supplied to the load by the capacitor and the current flowing through the feeder line is controlled. Thus, an object of the present invention is to provide a non-contact power supply system that can reduce power consumption.
また、本発明の他の目的は、例えば待機状態、軽負荷状態などの低電力消費状態において、時間に基づいて電源から給電線に供給する電流を制御することにより、簡単な構造で消費電力を削減することが可能である非接触給電システムを提供することにある。 Another object of the present invention is to reduce power consumption with a simple structure by controlling the current supplied from the power source to the feeder line based on time in a low power consumption state such as a standby state or a light load state. An object of the present invention is to provide a non-contact power feeding system that can be reduced.
また、本発明の他の目的は、軽負荷状態又は待機状態において、給電線に流れる電流を徐々に上昇させることにより、寿命が長く、構造が簡素化される非接触給電システムを提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a non-contact power feeding system having a long life and a simplified structure by gradually increasing the current flowing in the power feeding line in a light load state or a standby state. is there.
また、本発明の他の目的は、蓄電器としてキャパシタを用いることにより、急速充放電が可能で、蓄電容量が大きく、構造が小型化される非接触給電システムを提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a non-contact power feeding system that can be rapidly charged / discharged by using a capacitor as a capacitor, has a large storage capacity, and has a compact structure.
第１発明に係る非接触給電システムは、電源により交流電力が供給される給電線から非接触で受電して負荷に給電する非接触給電装置を備える非接触給電システムにおいて、前記非接触給電装置は、給電線から非接触で受電した電力を蓄電し、前記負荷に給電する蓄電器を備え、負荷の消費電力が所定電力より低い場合、前記電源から前記給電線に対して、第１電流及び該第１電流より低い第２電流を交互に供給するように制御する制御手段を備えることを特徴とする。 A contactless power supply system according to a first aspect of the present invention is a contactless power supply system including a contactless power supply device that receives power from a power supply line supplied with AC power by a power source in a contactless manner and supplies power to a load. A power storage device for storing electric power received in a non-contact manner from a power supply line and supplying power to the load, and when the power consumption of the load is lower than a predetermined power, the first current and the second current are supplied from the power source to the power supply line. Control means for controlling to alternately supply a second current lower than one current is provided.
第１発明にあっては、給電線から非接触で受電した電力を蓄電器に蓄電し、負荷の消費電力が所定電力より低い場合、蓄電器からの放電により負荷に電力を供給する。この蓄電器が電力を供給する期間では、電源から負荷に電力を供給しないので、給電線の抵抗による損失と、給電線及びその周辺部材による誘導損失とが減少される。また、負荷の消費電力が所定電力より低い場合、電源から給電線に対して、第１電流及び該第１電流より低い第２電流を交互に供給することにより、電源が出力する電流が減少されるので、回路の電流損失が減少され、電流により発生する磁界も小さくなり、リアクトルなどの素子の損失が減少され、変換に伴う損失も減少される。 In the first invention, the electric power received in a non-contact manner from the power supply line is stored in the battery, and when the power consumption of the load is lower than the predetermined power, the power is supplied to the load by discharging from the battery. During the period in which the battery supplies power, power is not supplied from the power source to the load, so that the loss due to the resistance of the feed line and the induction loss due to the feed line and its peripheral members are reduced. Further, when the power consumption of the load is lower than the predetermined power, the current output from the power source is reduced by alternately supplying the first current and the second current lower than the first current from the power source to the feeder line. Therefore, the current loss of the circuit is reduced, the magnetic field generated by the current is reduced, the loss of elements such as the reactor is reduced, and the loss due to conversion is also reduced.
第２発明に係る非接触給電システムは、前記制御手段は、前記電源から前記給電線に対して前記第１電流及び前記第２電流夫々を周期的に供給するようにさせてあることを特徴とする。 The contactless power supply system according to a second aspect of the present invention is characterized in that the control means periodically supplies the first current and the second current from the power source to the power supply line. To do.
第２発明にあっては、電源から給電線に対して第１電流及び第２電流夫々を周期的に供給することにより、タイマの計時に基づいて電源の給電を制御することが出来る。 According to the second aspect of the present invention, by supplying the first current and the second current from the power supply to the power supply line periodically, the power supply of the power supply can be controlled based on the time count of the timer.
第３発明に係る非接触給電システムは、前記制御手段は、前記第２電流から前記第１電流へ徐々に上昇するように制御することを特徴とする。 The contactless power supply system according to a third aspect of the invention is characterized in that the control means performs control so as to gradually increase from the second current to the first current.
第３発明にあっては、電流の立ち上がりが滑らかになるようにするので、蓄電器への突入電流を防止することが出来る。また、各部回路への過渡的な過大電流を防止できる。 In the third aspect of the invention, the rising of the current is made smooth so that an inrush current to the battery can be prevented. In addition, transient excessive current to each circuit can be prevented.
第４発明に係る非接触給電システムは、前記蓄電器は、キャパシタであることを特徴とする。 The contactless power supply system according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that the capacitor is a capacitor.
第４発明にあっては、蓄電器としてキャパシタを用いることにより、蓄電器の大容量化が可能となり、急速に充放電することが出来、また、非接触給電装置を小型化することが出来る。 In the fourth invention, by using a capacitor as the capacitor, the capacity of the capacitor can be increased, charging / discharging can be performed rapidly, and the non-contact power feeding device can be reduced in size.
第１発明による場合は、負荷の消費電力が所定電力より低い場合に、蓄電器にて負荷に電力を供給することにより、電源から負荷に電力を供給しないので、給電線による電力損失が減少される。また、負荷の消費電力が所定電力より低い場合、電源から給電線に対して、第１電流及び該第１電流より低い第２電流を交互に供給することにより、電源が出力する電流が少ないので、消費電力を削減することが出来る。 According to the first aspect of the present invention, when the power consumption of the load is lower than the predetermined power, the power is not supplied from the power source to the load by supplying the power to the load with the capacitor, so that the power loss due to the feeder line is reduced. . Further, when the power consumption of the load is lower than the predetermined power, the power source outputs less current by alternately supplying the first current and the second current lower than the first current from the power source to the feeder line. , Power consumption can be reduced.
第２発明による場合は、電源から給電線に対して第１電流及び第２電流夫々を周期的に供給することにより、タイマの計時に基づいて電源の給電を制御することが出来るため、非接触給電装置側に電圧又は電流を把握する手段が不要となり、構造を簡素化させることが出来る。 In the case of the second aspect of the invention, since the first current and the second current are periodically supplied from the power source to the power supply line, the power supply of the power source can be controlled based on the timing of the timer. A means for grasping the voltage or current is not required on the power supply apparatus side, and the structure can be simplified.
第３発明による場合は、第２電流から第１電流へ徐々に上昇させることにより、蓄電器及び各部回路への突入電流を防止することが出来るため、蓄電器の使用寿命を延ばすことができ、また、蓄電器への突入電流防止手段が不要となるため、非接触給電システムの構造を一層簡素化させることが出来る。 In the case of the third invention, by gradually increasing from the second current to the first current, it is possible to prevent the inrush current to the capacitor and each part circuit, so the service life of the capacitor can be extended, Since the inrush current preventing means for the capacitor is not necessary, the structure of the non-contact power feeding system can be further simplified.
第４発明による場合は、蓄電器としてキャパシタを用いることにより、蓄電器の大容量化が可能となり、急速に充放電することが出来、また、非接触給電装置を小型化することが出来る。 In the case of the fourth invention, by using a capacitor as a capacitor, the capacity of the capacitor can be increased, charging / discharging can be performed rapidly, and the non-contact power feeding device can be reduced in size.
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
図１は、本発明の実施の形態に係る非接触給電システムを用いた移動体システムの構成を示す模式的斜視図である。図中１は、モノレール方式の移動体システムを構成するレールであり、該レール１は、例えば工場又は倉庫等の天井に設けられている。レール１に、複数の移動体２，２，…が夫々懸架されており、各移動体２は、通常地面に設けられているシステムコントローラ４１によって駆動制御され、交流電源４を備える非接触給電システムを介して駆動用の電力を得る。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a configuration of a mobile system using a non-contact power feeding system according to an embodiment of the present invention. In the figure,
図２は本発明の実施の形態に係る非接触給電システムにおける非接触給電装置７の要部構成を示す模式的側面図、図３は図２のII−II線の断面図である。レール１はＩ字型の断面形状を有し、該レール１の上面には、図示しない多数の支持腕が長手方向に適宜の間隔で設けられており、該支持腕によってレール１は天井から略水平に吊り下げられている。レール１の一側面には、該一側面の上部に多数の棒状部材を用いてなる支持部材１２ｂ，１２ｂ，…が水平に並ぶようにして設けられている。同様にして、前記一側面の下部には支持部材１２ｂ，１２ｂ，…が設けられている。上部及び下部の支持部材１２ｂ，１２ｂ，…の先端部には、給電線４０の往路４５及び復路４６が夫々固定されている。給電線４０は交流電源４に接続されており、上部の支持部材１２ｂ，１２ｂ，…に支持された部分が往路４５であり、下部の支持部材１２ｂ，１２ｂ，…に支持された部分が復路４６である。
FIG. 2 is a schematic side view showing a configuration of a main part of the non-contact
ピックアップＰ１，Ｐ２は、コア５３，５４及びコイル５１，５１１を用いてなり、コア５３は、脚部５３ａ，５３ｂを連結部５３ｃの両端部に有するコ字状であり、コア５４は、脚部５４ａ，５４ｂを連結部５４ｃの両端部に有するコ字状であり、前記連結部５３ｃ，５４ｃに、コイル５１，５１１が巻装してある。往路４５は、ピックアップＰ１の脚部５３ａと脚部５３ｂとの間に非接触の状態で配置してあり、復路４６は、ピックアップＰ２の脚部５４ａと脚部５４ｂとの間に非接触の状態で配置してある。ピックアップＰ１の脚部５３ｂと、ピックアップＰ２の脚部５４ａとが、給電線４０の長手方向に重なって見えるように、上下方向の同一位置に離隔配置される。
The pickups P1 and P2 include
図４は本発明の実施の形態に係る非接触給電システムを用いた移動体システムに備えられた移動体２及びレール１の構成を示す模式的側面図、図５は本発明の実施の形態に係る非接触給電システムを用いた移動体システムに備えられた移動体２及びレール１の構成を示す模式的正面図である。移動体２は、胴殻７４の内部に、前輪７１ａ及び後輪７２ａ、支持部７１ｂ，７１ｃ，７２ｂ，７２ｃ、車体基部７３、モータ２４、及び、搬送物を着脱可能に取り付けるべき図示しないホイストを備える。車体基部７３は、両端近傍で上側に突出した支持部７１ｂ，７１ｃと支持部７２ｂ，７２ｃとを備える。支持部７１ｂ，７１ｃと支持部７２ｂ，７２ｃとは、夫々前後方向の略同一位置に配置され、支持部７１ｂ，７２ｂはレール１の一側面側に配置され、支持部７１ｃ，７２ｃはレール１の他側面側に配置される。
FIG. 4 is a schematic side view showing the configuration of the moving
支持部７１ｃ，７２ｃは前輪７１ａ及び後輪７２ａを夫々回動可能に支持し、前輪７１ａ及び後輪７２ａは、前記レール１に転接してあり、車体基部７３は、支持部７１ｃ，７２ｃによってレール１の下側に吊り下げられ、支持部７１ｂ，７２ｂの中間の、前輪７１ａ及び後輪７２ａの軸位置付近に、前記ピックアップＰ１及び前記ピックアップＰ２が夫々固定してある。車体基部７３上に固定してあるモータ２４には、ピックアップＰ１，Ｐ２に備えられたコイル５１，５１１が後述する受電部３など（図６参照）を介して接続されており、非接触給電装置７がコイル５１，５１１に発生させた誘導起電力が駆動用の電力として供給される。以上のような移動体２は、例えば、非接触給電装置７に電力を供給されてモータ２４が駆動することによって前輪７１ａが転動し、後輪７２ａが従動することによって白抜矢符方向ヘ移動することが可能である。なお、本実施の形態では、コ字状のコア５１、５１１を用いているが、これに限らず、Ｃ型のコアであっても良い。
The
図６は、本発明の実施の形態に係る非接触給電システムの構成を示す電気回路図である。ここで、説明の便宜上、図６には、非接触給電装置７が備えるコイルとして、前記ピックアップＰ１のコイル５１のみを示している。図６に示すように、給電線４０が交流電源４に接続され、該給電線４０に対し、非接触給電装置７のコイル５１が近接している。
FIG. 6 is an electric circuit diagram showing the configuration of the non-contact power feeding system according to the embodiment of the present invention. Here, for convenience of explanation, FIG. 6 shows only the
非接触給電装置７は、共振回路部５と、共振回路部５が出力した交流電流を直流電流に変換してモータ２４に出力する受電部３と、受電部３が出力した電力を蓄電し、低電力消費状態においてモータ２４に給電する蓄電器６とを備えている。
The non-contact
共振回路部５は、前記コイル５１と、該コイル５１に直列に接続された共振コンデンサ５２とを備え、コイル５１のインダクタンス及び共振コンデンサ５２のキャパシタンスが、給電線４０に供給された電流（以下、給電線電流と記す）の周波数と共振状態になるように構成され、コイル５１に誘起された電力を受けて、電圧源として機能する。ここで、共振回路部５は、コイル５１、該コイル５１に並列に接続された共振コンデンサ５２、及び定電圧変換回路から構成しても良い。
The
受電部３は、共振回路部５が出力した交流電流を整流するダイオードブリッジを用いた整流部３２と、該整流部３２が出力した電流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。また、受電部３の出力端子に、モータ２４が接続してあり、該モータ２４にインバータ、サーボドライバ、コントローラなどの機器（図示せず）が接続してある。
The power reception unit 3 includes a
蓄電器６は、キャパシタで構成されてあり、受電部３と並列に接続されており、平滑部３３から出力した電流によって蓄電され、待機状態、軽負荷状態などの低電力消費状態におけるモータ２４、コントローラなどへの給電、及び搬送物を加速搬送する際などに必要な瞬時大電力の補償を行う。本発明では、低電力消費状態は負荷の電力消費が所定電力より低い状態であり、例えば、待機状態及び軽負荷状態が挙げられ、該所定電力は負荷となるシステム（モータ容量、個数、コントローラなど）によって異なり、必要に応じて適宜に設定すればよい。ここで、蓄電器６はキャパシタで構成しているが、これに限らず、蓄電器６は例えば鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ポリマ電池等のキャパシタ以外のもので構成しても良い。
また、図６では、蓄電器６が受電部３の出力に直接並列に接続されているが、蓄電器６の最高充電電圧が受電部３の出力電圧より低い場合は双方向コンバータを介装するのが適切である。即ち、蓄電器６から受電部３側又はモータ２４側へ電力を供給する場合は昇圧動作をさせ、逆に受電部３から蓄電器６側へ充電の電力を供給する場合は降圧動作をさせることとすればよい。
なお上述の双方向コンバータとしては、昇圧用多重ブースタ回路及び降圧用多重ブースタ回路を搭載したものが知られている。（例えば、ニプロン製「たじゅぶう」）
The
In FIG. 6, the
As the above-mentioned bidirectional converter, one having a boosting multiple booster circuit and a step-down multiple booster circuit is known. (For example, "Tajyubu" made by Nipron)
各移動体２は、システムコントローラ４１との光又は無線通信などを行うことが可能である。各移動体２は、システムコントローラ４１との通信により、システムコントローラ４１からの搬送信号などの動作指示を受け、該動作指示に応じて、受電部３又は蓄電器６の給電により動作される。
Each
交流電源４は、商用交流電源４０８の出力を整流し平滑化すべく、ダイオードブリッジ及び平滑コンデンサで構成された整流・平滑部４００と、該整流・平滑部４００の出力を交流電流に変換すべく、パワートランジスタで構成されたインバータ部４０１と、該インバータ部４０１が出力した交流電流を定電流に変換すべく、インダクタ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ、及びコンデンサ４２ｄ，４２ｅから構成してなるインピーダンス変換部４０２とを備える。該インピーダンス変換部４０２は、インダクタ４２ａ，４２ｂ，４２ｃのインダクタンス、コンデンサ４２ｄ，４２ｅのキャパシタンス、及び給電線４０のインダクタンスが、給電線電流の周波数と共振状態になるように構成されている。インピーダンス変換部４０２の出力部に前記給電線４０が接続されて、交流電源４は給電線４０に電力を供給する。
The
また、交流電源４は、所要の給電線電流の出力を制御する電源制御部４３を備える。図７は本発明の実施の形態に係る非接触給電システムの電源制御部４３の構成を示すブロック図である。図７に示すように、電源制御部４３は、ＣＰＵ４３０と、給電時間を計時するタイマ４３１と、システムコントローラ４１からの運転信号、及び待機信号などを受け付ける受付部４３２と、給電線電流を検出する給電線電流検出部４３３と、インバータ部４０１の出力電流を検出し、負荷の消費電力の変化を検出する負荷検出部４３４と、給電線電流を調整する給電線電流調整部４３５と、Ｉ／Ｆ部４３６とを備える。
In addition, the
ＣＰＵ４３０は、バスＮにより上記タイマ４３１、受付部４３２、給電線電流検出部４３３、負荷検出部４３４、給電線電流調整部４３５、及びＩ／Ｆ部４３６と接続しており、電源制御部４３全体の動作を制御するようにしてある。
The
給電線電流検出部４３３は、例えば、インピーダンス変換部４０２の内部Ｑに設けられる電流センサ（図示せず）にて、給電線電流を検出する。負荷検出部４３４は、例えば、インバータ部４０１の出力端Ｓに設けられる電流センサ（図示せず）にて、インバータ部４０１の出力電流を検出する。また、負荷検出部４３４は、例えば公知の微分回路にて、検出したインバータ部４０１の出力電流を微分してＣＰＵ４３０に出力する。負荷検出部４３４が出力した微分値は、負荷が軽い場合に所定の閾値未満となる。ＣＰＵ４３０は、負荷検出部４３４が出力した微分値に基づいて負荷の状態を判定する。例えば、負荷検出部４３４が出力した微分値と予め設定された所定の閾値とが比較され、微分値が閾値未満である場合、軽負荷状態であると判定される。前記所定の閾値は非接触給電システムに接続される負荷によって異なり、必要に応じて適宜に設定すればよい。
The feed line
なお、負荷検出部４３４は、インバータ部４０１の出力電流を検出しているが、負荷の消費電力の変化に対応する変化を有する電流であれば、例えば、整流・平滑部４００の出力電流を検出しても良い。また、電流センサではなく、電圧センサを用いて、負荷の消費電力の変化に対応する変化を有する電圧を検出しても良い。また、インピーダンス変換部４０２は、二つのインダクタ及び一つのコンデンサを用いてＴ型又はπ型に配置して構成し、又は、二つのコンデンサ及び一つのインダクタを用いて構成しても良い。さらに、電源制御部４３は交流電源４の内部に設けられているが、交流電源４の外部に設けても良い。
The
給電線電流調整部４３５は、例えば、Ｉ／Ｆ部４３６を介してインバータ部４０１に接続しており、給電線電流検出部４３３の検出結果をフィードバックしてインバータ部４０１を制御し、該インバータ部４０１の出力を調整することにより、給電線電流を第１電流と、該第１電流より低い第２電流との間で調整する。実施の形態では、第１電流としては、従来の待機状態において給電線４０に供給する定常値の電流（以下、単に定常値の電流と記す）を用いているが、第２電流としては、第１電流より低い電流（以下、単に低減値の電流と記す）を用いている。上記したところに限らず、第１電流及び第２電流は、非接触給電システムの運転状況に基づいて適宜設定すればよい。上記第２電流の値は０以上で、上記定常値より低い数値であればよいが、０以外の数値が好ましい。給電線電流が０としないことにより、単に共振回路部５の共振状態が継続されて、周波数が一定で安定する。これにより、給電線電流を定常値に戻す際には、電流を増やせばよいことになる。よって、本実施の形態では、低減値を０以外の値とした。これにより、給電線電流を低減値から定常値に戻す場合、過度状態がなく、滑らかに電流を上昇させることができる。
The feed line
以下、待機状態の場合を例として、交流電源４による電流供給処理について説明する。図８は、本発明の実施の形態に係る非接触給電システムが備える交流電源４による電流の供給処理手順を示すフローチャートである。図８に示すように、システムコントローラ４１からの電源投入を示す運転信号がＯＮとされた場合、電流の供給が開始する。ＣＰＵ４３０は、給電線電流調整部４３５に定常値の電流供給を指示する（ステップＳ１）。給電線電流調整部４３５はＣＰＵ４３０の指示に応じて、給電線電流が予め設定された定常値になるようにインバータ部４０１を制御し、交流電源４から給電線４０に定常値の電流を供給させる。
Hereinafter, the current supply process by the
ＣＰＵ４３０は、システムコントローラ４１からの待機信号がＯＮとされているか否かを判定する（ステップＳ２）。ＣＰＵ４３０は、待機信号がＯＮとされていないと判定した場合（ステップＳ２：ＮＯ）、処理をステップＳ１に戻し、待機信号がＯＮとなるまで、交流電源４から給電線４０に定常値の電流を供給し続けさせる。
The
ＣＰＵ４３０は、待機信号がＯＮとされていると判定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、タイマ４３１に計時開始を指示し、給電線電流調整部４３５に定常値の電流供給を指示する（ステップＳ３）。タイマ４３１はＣＰＵ４３０の指示に応じてスタートし、計時を開始させる。給電線電流調整部４３５はＣＰＵ４３０の指示に応じて、給電線電流検出部４３３の検出結果に基づいて、給電線電流が予め設定された定常値になるようにインバータ部４０１を制御し、交流電源４から給電線４０に定常値の電流を供給するようにさせる。この供給期間には、受電部３による非接触給電により、蓄電器６を充電させながら、負荷に待機状態に必要な電力を供給する。
When the
ＣＰＵ４３０は、待機信号がＯＮとされているか否かを判定する（ステップＳ４）。ＣＰＵ４３０は、待機信号がＯＮとされていないと判定した場合（ステップＳ４：ＮＯ）、処理をステップＳ１に戻し、交流電源４から給電線４０に定常値の電流を供給するようにさせる。
ＣＰＵ４３０は、待機信号がＯＮとされていると判定した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、タイマ４３１による計時結果が時間Ｔ１を経過したか否かを判定する（ステップＳ５）。ＣＰＵ４３０は、タイマ４３１による計時結果が時間Ｔ１を経過していないと判定した場合（ステップＳ５：ＮＯ）、処理をステップＳ４に戻し、待機信号がＯＮとされているか否かを判定する。
When
ＣＰＵ４３０は、タイマ４３１による計時結果が時間Ｔ１を経過したと判定した場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、タイマ４３１に計時開始を指示し、給電線電流調整部４３５に低減値の電流供給を指示する（ステップＳ６）。当該時間Ｔ１においては、蓄電器６は受電部３による非接触給電により充電され、待機状態に必要な電力も受電部３による非接触給電により供給される。タイマ４３１は、ＣＰＵ４３０の指示に応じてリセットし、計時を再開する。給電線電流調整部４３５は、ＣＰＵ４３０の指示に応じて給電線電流が低減値に下降するようにインバータ部４０１を制御し、交流電源４から給電線４０に低減値の電流を供給させる。
If the
ＣＰＵ４３０は、待機信号がＯＮとされているか否かを判定する（ステップＳ７）。ＣＰＵ４３０は、待機信号がＯＮとされていないと判定した場合（ステップＳ７：ＮＯ）、処理をステップＳ１に戻し、交流電源４から給電線４０に定常値の定電流を供給させる。
ＣＰＵ４３０は、待機信号がＯＮとされていると判定した場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、タイマ４３１による計時結果が時間Ｔ２を経過したか否かを判定する（ステップＳ８）。当該時間Ｔ２の期間においては、蓄電器６は放電し、放電電力により、待機状態に必要な電力を供給する。ＣＰＵ４３０は、タイマ４３１による計時結果が時間Ｔ２を経過していないと判定した場合（ステップＳ８：ＮＯ）、処理をステップＳ７に戻し、待機信号がＯＮとされているか否かを判定する。
When
ＣＰＵ４３０は、タイマ４３１による計時結果が時間Ｔ２を経過したと判定した場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、システムコントローラ４１からの給電停止指令を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ９）。ＣＰＵ４３０は、システムコントローラ４１からの給電停止指令を受け付けたと判定した場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、処理を終了させる。ＣＰＵ４３０は、システムコントローラ４１からの給電停止指令を受け付けていないと判定した場合（ステップＳ９：ＮＯ）、処理をステップＳ２に戻し、待機信号がＯＮとされているか否かを判定する。このように、待機状態において、交流電源４から給電線４０に定常値及び低減値の電流夫々を周期的に交互に供給させる。
When
また、交流電源４から給電線４０に定常値及び低減値の電流夫々が周期的に交互に供給される期間では、低減値から定常値へ徐々に上昇するように制御する方が好ましい。これにより、交流電源４から給電線４０に供給する電流が低減値から定常値まで徐々に上昇するため、蓄電器６への突入電流を防止することが出来、蓄電器６の寿命を延ばせて、突入電流防止手段を設ける必要がなく、非接触給電装置７の構造が簡単になる。
Further, it is preferable to perform control so as to gradually increase from the reduced value to the steady value during the period in which the currents of the steady value and the reduced value are periodically and alternately supplied from the
図９は、本発明に係る電流供給処理における非接触給電装置７の出力電圧と給電線電流と移動体２の消費電力との変化を説明する図である。図９に示すように、運転信号がＯＮとなると、給電線電流が０から上昇し、所定の時間を経て定常値になり、非接触給電装置７の出力電圧が０から待機時の電圧に上昇する。そして、移動体２は、待機信号がＯＮとなるまで、非接触給電装置７の受電部３および蓄電器６からの電力により動作する。
FIG. 9 is a diagram for explaining changes in the output voltage of the non-contact
待機信号がＯＮとなったタイミングから、定常値及び低減値の給電線電流夫々が周期的に交互に供給される。図９に示すように、待機信号が急峻にＯＮとなったタイミングから時間Ｔ１が経過すると、給電線電流を定常値から低減値に下降させる。時間Ｔ１の期間では、受電部３の非接触給電により、蓄電器６を充電させながら、負荷に待機状態に必要な電力を供給する。
From the timing when the standby signal is turned ON, the feed line currents of the steady value and the reduced value are periodically and alternately supplied. As shown in FIG. 9, when the time T1 elapses from the timing when the standby signal is suddenly turned ON, the feed line current is lowered from the steady value to the reduced value. In the period of time T1, the power necessary for the standby state is supplied to the load while charging the
給電線電流が低減値に下降したタイミングから、該低減値の電流を時間Ｔ２に亘って供給する。時間Ｔ２の期間では、蓄電器６のキャパシタが放電し、キャパシタの放電電力により待機状態に必要な電力を賄い、非接触給電装置７の出力電圧が蓄電器６の放電に伴ってそれまでの待機時の電圧から待機状態に必要な電圧の下限値まで徐々に下降する。時間Ｔ２が経過すると給電線電流を低減値から定常値へ徐々に上昇させる。そして時間Ｔ１が経過した時点で定常値から低減値まで急峻に下降させる。以降、待機信号がＯＦＦとなるまで、このような定常値及び低減値の給電線電流の交互供給を繰り返す。複数の移動体２の内、待機状態となっている移動体２は、停止中にシステムコントローラ４１からの搬送信号を待っているので、図９に示すように、待機期間の消費電力が小さく、且つほぼ一定である。
From the timing when the feed line current drops to the reduction value, the current of the reduction value is supplied over time T2. In the period of time T2, the capacitor of the
定常値及び低減値の給電線電流夫々の供給時間Ｔ１、Ｔ２は、待機時の電圧、負荷の消費電力、キャパシタの容量などに基づいて予め算出すればよい。本実施の形態では、時間Ｔ１、Ｔ２は、主に蓄電器６の充放電時間に基づいて決まる。定常値の給電線電流を供給する時間Ｔ１を、該時間Ｔ１に亘って非接触給電装置７の出力電圧が従来の待機状態の電圧にほぼなるように決める。時間Ｔ１の期間では、非接触給電により、同期間の待機状態における負荷の消費電力、及び直後の低減値の給電線電流を供給する期間に蓄電器６が放電すべき電力を供給すればよい。また、低減値の給電線電流を供給する時間Ｔ２の期間では、蓄電器６の放電により電力を供給するので、非接触給電装置７の出力電圧が時間経過と共に下降する。よって、低減値の給電線電流を供給する時間Ｔ２を、該時間Ｔ２に亘って非接触給電装置７の出力電圧が待機状態に必要な電圧の下限値以下にならないように決める。
The supply times T1 and T2 of the steady-state value and the reduced-value feeder line current may be calculated in advance based on standby voltage, load power consumption, capacitor capacity, and the like. In the present embodiment, the times T1 and T2 are determined mainly based on the charge / discharge time of the
このように、待機状態において、まず、交流電源４から給電線４０に定常値の電流を供給することにより、蓄電器６を充電させながら、負荷に待機状態に必要な電力を提供し、所定時間Ｔ１が経過して、交流電源４から給電線４０に低減値の電流を供給し、蓄電器６を放電させることにより、負荷に待機状態に必要な電力を提供する。このように給電線４０に定常値及び低減値の電流夫々を周期的に交互に供給することにより、従来の定電流を供給する非接触給電システムよりも、消費電力が大幅に削減される。
As described above, in the standby state, first, a steady-state current is supplied from the
以上、待機信号がＯＮとなったタイミングから、定常値、低減値の順で給電線４０に電流を供給する例を説明したが、これに限らず、待機信号がＯＮとなる前に、予め蓄電器６を充電させ、待機信号がＯＮとなったタイミングから、低減値、定常値の順で給電線４０に電流を供給するようにしても良い。また、給電線電流の立ち上がりについて、徐々に上昇する例を説明したが、急峻に上昇しても良い。
As described above, the example in which the current is supplied to the
また、待機状態の電流供給を説明したが、本発明は軽負荷状態に適用することが出来る。例えば、ＣＰＵ４３０は、前述したように負荷検出部４３４の検出結果に基づいて軽負荷状態であると判定した場合、上記待機状態と同様に、交流電源４から給電線４０に定常値及び低減値の電流夫々を周期的に交互に供給ように制御すれば、上記待機状態の場合と同様な効果が奏される。
Moreover, although the current supply in the standby state has been described, the present invention can be applied to a light load state. For example, when the
以下、図１０〜図１９に基づいて、異なる周期で電流が供給される非接触給電システムにおける各出力の変化について説明する。 Hereinafter, based on FIGS. 10 to 19, changes in outputs in the non-contact power feeding system in which current is supplied at different periods will be described.
図１０〜図１４は一定の周期で電流を供給する非接触給電システムにおける各出力の変化の例を示すグラフである。図１０は、給電線電流と非接触給電装置７の出力電圧との変化を示すグラフである。図１０において、複数の周期に亘る給電線電流と非接触給電装置７の出力電圧（図中、「出力電圧」と記す）との変化を示しており、給電線電流が低減値と定常値との間で周期的に遷移し、非接触給電装置７の出力電圧も周期的に上昇したり、下降したりする。
10 to 14 are graphs showing examples of changes in outputs in the non-contact power feeding system that supplies current at a constant cycle. FIG. 10 is a graph showing changes in the feed line current and the output voltage of the non-contact
図１１は給電線電流と非接触給電装置７の出力電圧と受電部３の出力電流との変化を示すグラフであり、図１２は蓄電部６の充放電電流の変化を示すグラフであり、図１３はインバータ部４０１の出力電流と給電線電流との変化を示すグラフであり、図１４は受電部３の出力と、蓄電器６の出力と、交流電源４の出力との変化を示すグラフである。図１１〜図１４には、２０秒に亘る変化を示しており、非接触給電装置７の出力電圧を「出力電圧」と記しており、受電部３の出力電流を「受電部出力電流」と記しており、蓄電部６の充放電電流を「キャパシタ電流」と記しており、インバータ部４０１の出力電流を「ＩＧＢＴ電流」と記しており、受電部３の出力を「受電部出力」と記しており、蓄電器６の出力が「キャパシタ出力」と記しており、交流電源４の出力を「交流電源出力」と記している。
11 is a graph showing changes in the feed line current, the output voltage of the non-contact
図１０〜図１４に示すように、給電線電流が低減値である期間では、蓄電器６の放電により負荷に給電するため、非接触給電装置７の出力電圧が徐々に下降し、受電部３の出力電流がほぼ０であり、インバータ部４０１の出力電流がほぼ一定電流であり、受電部３の出力及び交流電源４の出力がほぼ０であり、蓄電器６の出力がほぼ一定値である。給電線電流が低減値から定常値へ上昇する期間では、受電部３による非接触給電により、蓄電器６を充電させると共に、負荷に給電するため、非接触給電装置７の出力電圧、受電部３の出力電流、インバータ部４０１の出力電流、受電部３の出力、及び交流電源４の出力が全て上昇する。ここで、給電線電流の立ち上がりは、まず、低減値から、低減値と定常値との中間値近傍まで急峻に上昇し、次に、該中間値近傍から徐々に定常値まで上昇する。このような中間値近傍の電流が蓄電器６の突入電流とならないため、低減値から定常値まで徐々に上昇する場合とほぼ同様に、突入電流防止効果が奏される。
As shown in FIGS. 10 to 14, during the period in which the feed line current is a reduced value, the load is fed by the discharge of the
給電線電流が定常値に維持される期間では、非接触給電装置７の出力電圧が上昇し、蓄電器６の充電は継続するが、蓄電器６へ流れる電流がだんだんに小さくなるため、受電部３の出力電流、インバータ部４０１の出力電流、受電部３の出力、及び交流電源４の出力が全て下降し始める。給電線電流が再び低減値になる期間で、前述した場合と同様に、蓄電器６の放電により負荷に給電するため、非接触給電装置７の出力電圧が徐々に下降し、受電部３の出力電流がほぼ０であり、インバータ部４０１の出力電流がほぼ一定電流であり、受電部３の出力及び交流電源４の出力がほぼ０であり、蓄電器６の出力がほぼ一定値である。
During the period in which the feeder current is maintained at a steady value, the output voltage of the
図１５〜図１９は一定の周期で電流を供給する非接触給電システムにおける出力の変化の他の例を示すグラフである。図１５〜図１９に示している例では、給電線電流の供給周期が図１０〜図１４に示している例より短いが、給電線電流の供給デューティが同じである。図１５は、給電線電流と非接触給電装置７の出力電圧との変化を示すグラフであり、図１６は給電線電流と非接触給電装置７の出力電圧と受電部３の出力電流との変化を示すグラフであり、図１７は蓄電部６の充放電電流の変化を示すグラフであり、図１８はインバータ部４０１の出力電流と給電線電流との変化を示すグラフであり、図１９は受電部３の出力と、蓄電器６の出力と、交流電源４の出力との変化を示すグラフである。図１５には、複数の周期に亘る変化を示しているが、図１６〜図１９には、２０秒に亘る変化を示している。また、図１０〜図１４と同様に、図１５〜図１９には、非接触給電装置７の出力電圧を「出力電圧」と記しており、受電部３の出力電流を「受電部出力電流」と記しており、蓄電部６の充放電電流を「キャパシタ電流」と記しており、インバータ部４０１の出力電流を「ＩＧＢＴ電流」と記しており、受電部３の出力を「受電部出力」と記しており、蓄電器６の出力を「キャパシタ出力」と記しており、交流電源４の出力を「交流電源出力」と記している。
15 to 19 are graphs showing other examples of changes in output in the non-contact power feeding system that supplies current at a constant cycle. In the example shown in FIGS. 15 to 19, the supply period of the feed line current is shorter than the example shown in FIGS. 10 to 14, but the supply duty of the feed line current is the same. FIG. 15 is a graph showing changes in the feed line current and the output voltage of the contactless
図１５〜図１９に示すように、定常値の給電線電流を供給する期間及び低減値の給電線電流を供給する期間夫々では、非接触給電装置７の出力電圧、受電部３の出力電流、インバータ部４０１の出力電流、受電部３の出力、交流電源４の出力、及び蓄電器６の出力夫々は、図１０〜図１４に示す例とほぼ同様に変化している。よって、デューティが同じであれば、周期に関わらず、給電線電流を定常値から低減値に調整することにより奏された電力削減効果は同じである。
As shown in FIGS. 15 to 19, the output voltage of the non-contact
但し、図１１、図１２及び図１６、図１７を夫々に比較すると、周期が短い場合（図１６、図１７を参照）では、周期が長い場合（図１１、図１２を参照）より、非接触給電装置７の出力電圧は変動が小さくて安定しており、最低電圧が高く、蓄電器６の充放電時の電圧差が小さくて、蓄電器６の充放電電流が小さく、キャパシタが劣化されにくい。よって、給電周期は短い方が好ましい。
However, when FIG. 11, FIG. 12, FIG. 16, and FIG. 17 are compared with each other, when the period is short (see FIGS. 16 and 17), the period is longer than when the period is long (see FIGS. 11 and 12). The output voltage of the contact
以上の如き非接触給電システムは、待機状態、軽負荷状態などの低電力消費状態において、給電線電流を従来の定常値から低減値に下降させるとともに、蓄電器６にて負荷への電力を賄う。これにより、交流電源４から負荷に電力を供給しないので、給電線４０の抵抗による損失と、給電線４０及びその周辺部材による誘導損失とが減少し、また、出力した電流が少ないので、回路の電流損失と、電流により発生する磁界が小さくて、リアクトルなどの素子の損失が減少し、さらに、交流電源４の出力が小さいので、変換に伴う損失も減少する。よって、本発明に係る非接触給電システムは、消費電力の削減、及び給電線による損失の低減が達成される。
The non-contact power feeding system as described above lowers the feeder current from a conventional steady value to a reduced value in a low power consumption state such as a standby state or a light load state, and covers the power to the load by the
また、給電線電流を低減値で供給する期間で、周期的に定常値に戻すことにより、タイマ４３１の計時結果に基づいて交流電源４の給電を制御するため、非接触給電装置７側に電圧又は電流を把握する手段が不要となり、構造の簡素化が達成される。
Moreover, in order to control the power supply of the
また、給電線電流を低減値から定常値へ徐々に上昇させることにより、電流の立ち上りが滑らかなので、蓄電器６の使用寿命を延ばすことができ、また、蓄電器６への突入電流防止手段が不要となるため、構造の一層の簡素化が達成される。
In addition, by gradually increasing the feed line current from the reduced value to the steady value, the rise of the current is smooth, so the service life of the
さらに、蓄電器６としてキャパシタを用いることにより、蓄電器の大容量化が可能となり、急速に充放電することが出来、また、非接触給電装置を小型化させることが出来る。
Further, by using a capacitor as the
以上の実施の形態は例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。非接触給電装置は、例えば昇降機等のような移動体に搭載され、該移動体が備える走行用モータ又は照明機器等の負荷に電力を供給するものであってもよい。また、該移動体は移動体に搬送物を積み降ろしするための機構及びこれを駆動するモータ、移動体に搭載されている作業用機器及びこれを駆動するモータ、又は照明機器等を備えていても良い。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The above embodiments are merely examples and should not be considered as limiting. The non-contact power feeding device may be mounted on a moving body such as an elevator and supply power to a load such as a traveling motor or a lighting device provided in the moving body. In addition, the moving body includes a mechanism for loading and unloading a transported object on the moving body and a motor for driving the mechanism, a working device mounted on the moving body, a motor for driving the device, a lighting device, and the like. Also good. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the meanings described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
２ 移動体
２４ モータ（負荷）
３ 受電部
４ 交流電源（電源）
４０ 給電線
４１ システムコントローラ
４３ 電源制御部（制御手段）
５ 共振回路部
６ 蓄電器
７ 非接触給電装置
2 Moving
3
40
5
Claims (4)
前記非接触給電装置は、給電線から非接触で受電した電力を蓄電し、前記負荷に給電する蓄電器を備え、
負荷の消費電力が所定電力より低い場合、前記電源から前記給電線に対して、第１電流及び該第１電流より低い第２電流を交互に供給するように制御する制御手段を備えることを特徴とする非接触給電システム。 In a non-contact power supply system including a non-contact power supply device that receives power in a non-contact manner from a power supply line supplied with AC power by a power source and supplies power to a load
The non-contact power supply device stores a power received in a non-contact manner from a power supply line, and includes a capacitor that supplies power to the load.
When the power consumption of the load is lower than a predetermined power, control means is provided for controlling to alternately supply a first current and a second current lower than the first current from the power source to the feeder line. Non-contact power supply system.
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