JP6719234B2 - 送受電システムおよび送電装置 - Google Patents

Description

本発明は、送受電システムおよび送電装置に関するものである。

送電装置と受電装置を有し、これらの間を無線で電力を伝送する送受電システムとしては、例えば、特許文献１に開示された技術がある。

特許文献１に開示された技術では、非接触で電力を伝送可能な電力伝送コイルの他に、小電力伝送コイルを設け、この小電力伝送コイルによって微小電力を伝送し、給電側コイルと受電側コイルの位置関係が良好になった場合に、電力伝送コイルによって電力を伝送するように構成されている。

特開２０１１−１８２６２４号公報

ところで、特許文献１に開示された技術では、受電側の負荷が変動した場合には、給電する電力を調整することが望ましいが、給電側では負荷の変動を知ることができないので、そのような調整が困難という問題点がある。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、受電装置が有する負荷が変動した場合でも、最適な電力を送電装置が送電することが可能な送受電システムおよび送電装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、電力を無線で送電する送電装置と、前記送電装置から送電された電力を受電する受電装置とを有する送受電システムにおいて、前記送電装置は、前記受電装置に対して電力を送電する送電手段と、前記送電手段によって送電された電力のうち、前記送電装置によって反射された反射電力を検出する反射電力検出手段と、前記反射電力検出手段によって検出された前記反射電力に基づいて、前記送電手段による送電状態を制御する送電側制御手段と、を有し、前記受電装置は、前記送電手段によって送電された電力を受電する受電手段と、前記受電手段によって受電された電力を供給する負荷と、を有する、ことを特徴とする。
このような構成によれば、受電装置が有する負荷が変動した場合でも、最適な電力を送電装置が送電することが可能となる。

また、本発明は、前記送電側制御手段は、前記反射電力検出手段によって検出された前記反射電力の電力量が所定の値以下になるように前記送電手段による送電電力を制御することを特徴とする。
このような構成によれば、反射電力によって送電効率が低下したり、送電装置に不具合が生じたりすることを防止できる。

また、本発明は、前記受電装置は、前記受電手段から前記負荷に供給される電力を遮断する遮断手段と、前記遮断手段を制御する受電側制御手段と、を有し、前記受電側制御手段は、前記送電装置からの受電を終了する場合には、前記遮断手段によって前記受電手段から前記負荷に供給される電力を遮断することで反射電力を前記送電装置に対して発生し、前記送電装置は、前記遮断手段による電力遮断によって生じた前記反射電力を前記反射電力検出手段が検出した場合には、前記送電側制御手段が、前記送電手段による電力の送電を停止する、ことを特徴とする。
このような構成によれば、送電装置が送電停止のタイミングを確実に知ることができる。

また、本発明は、前記受電装置は、自走可能に構成されるとともに、直列接続された抵抗素子とスイッチとが前記負荷に対して並列に接続され、前記スイッチの状態を制御する受電側第２制御手段と、前記送電装置との位置関係を検出する位置関係検出手段と、を有し、前記受電第２側制御手段は、受電開始時において、前記位置関係検出手段によって前記送電装置と前記受電装置の位置関係が適正な位置まで移動したことが検出された場合には、前記スイッチをオフからオンの状態にし、前記送電装置は、前記送電側制御手段が前記受電装置の規定受電電力よりも小電力で前記送電手段に送電させ、前記反射電力検出手段によって検出される前記反射電力が所定の反射量または反射率以下になった場合には、前記送電装置と前記受電装置が適正な位置関係になったと判定して、前記規定受電電力による送電を開始する、ことを特徴とする。
このような構成によれば、送電装置が送電開始のタイミングを確実に知ることができる。

また、本発明は、前記受電装置は、前記直列接続された抵抗素子とスイッチに印加される電圧を検出する電圧検出手段を有し、前記受電側第２制御手段は、前記電圧検出手段によって所定以上の電圧が検出された場合には、前記規定受電電力による送電が開始されたと判定し、前記スイッチをオフの状態にする、ことを特徴とする。
このような構成によれば、抵抗素子を回路から除外することで、抵抗素子による電力の損失を防ぐことができる。

また、本発明は、前記受電装置は、前記規定受電電力を特定するための情報を記録する記録手段を有し、前記送電装置は、前記記録手段に記録されている前記規定受電電力を特定するための情報を読み取る読み取り手段を有し、前記送電側制御手段は、前記読み取り手段によって読み取られた前記規定受電電力を特定するための情報に基づいて前記送電手段の送電電力を設定する、ことを特徴とする。
このような構成によれば、送電装置が受電装置の規定受電電力を確実に知ることができる。

また、本発明は、前記負荷は、前記受電装置が有する二次電池であり、前記受電手段によって受電された電力によって前記二次電池を充電することを特徴とする。
このような構成によれば、二次電池を効率良く、確実に充電することができる。

また、本発明は、電力を無線で送電する送電装置と、前記送電装置から送電された電力を受電する受電装置とを有する送受電システムの前記送電装置において、前記受電装置に対して電力を送電する送電手段と、前記送電手段によって送電された電力のうち、前記送電装置から反射され電力を検出する反射電力検出手段と、前記反射電力検出手段によって検出された前記反射電力に基づいて、前記送電手段による送電状態を制御する送電側制御手段と、を有することを特徴とする。
このような構成によれば、受電装置が有する負荷が変動した場合でも、最適な電力を送電装置が送電することが可能となる。

本発明によれば、受電装置が有する負荷が変動した場合でも、最適な電力を送電装置が送電することが可能な送受電システムおよび送電装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る送受電システムの構成例を示す斜視図である。 図１に示す送受電システムの構成例を示す図である。 図２に示す実施形態の動作を説明するためのタイミング図である。 図２に示す実施形態の動作を説明するための図である。 図２に示す実施形態の動作を説明するための図である。 図２に示す実施形態の動作を説明するための図である。 図２に示す実施形態の充電時における送電電力と反射電力の関係を示す図である。 図２に示す実施形態の動作を説明するための図である。 図２に示す実施形態の動作を説明するための図である。 図２に示す送電装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図２に示す受電装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図２に示す送電装置の他の構成例を示す図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。

（Ａ）本発明の実施形態の構成の説明
図１は、本発明の実施形態に係る送受電システムの構成例を示す斜視図である。図１に示す送受電システムは、送電装置１０および受電装置２０を有している。図１の例では、送電装置１０は、所定の場所に固定して配置され、筐体の一部に配置された電極１４を介して、電界によって電力を供給する。受電装置２０は、図１の例では、自走式のロボット（例えば、掃除ロボット、介護ロボット、または、家事支援ロボット等）であり、二次電池を内蔵し、この二次電池に蓄積された電力によって、自立して動作することができる。受電装置２０は、送電装置１０の位置を記憶しており、二次電池の電力が少なくなった場合には、記憶している送電装置１０の位置まで移動し、無線によって給電を受け、二次電池を充電することができる。なお、図１は一例であって、これ以外の構成であってもよいことはいうまでもない。

図２は、図１に示す実施形態の内部の構成例を示す図である。図２に示すように、送電装置１０は、インバータユニット１１、送電／反射電力検出部１２、１次側カプラ１３、送電側制御部１５、および、データリーダ１６を有している。

ここで、インバータユニット１１は、送電側制御部１５によって制御され、商用電源（１００Ｖ，５０（６０）Ｈｚ）の交流電力を、高周波（ＭＨｚ帯域）の交流電力に変換して出力する。

送電／反射電力検出部１２は、インバータユニット１１から１次側カプラ１３を介して受電装置２０に送電される電力を検出するとともに、受電装置２０から反射される電力を検出し、送電側制御部１５に検出値を供給する。

１次側カプラ１３は、例えば、矩形形状を有する２枚の銅板（電極１４）と、コイルとによって構成され、銅板間のキャパシタンスと、コイルが有するインダクタンスによって構成される共振回路の共振周波数がインバータユニット１１から供給される交流電力の周波数と略等しくなるように設定されている。

送電側制御部１５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、および、ＲＡＭ（Random Access Memory）等によって構成され、送電／反射電力検出部１２およびデータリーダ１６から供給される情報に基づいて、送電装置１０の各部を制御する。

データリーダ１６は、受電装置２０が有するデータキャリア３３に記録されている情報を読み取って送電側制御部１５に供給する。なお、データキャリア３３としては、例えば、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）やバーコード等を用いることができる。データキャリア３３がＲＦＩＤである場合には、データリーダ１６は電波によってＲＦＩＤの内容を読み取るデバイスによって構成される。また、データキャリア３３がバーコードである場合には、データリーダ１６は、光によってバーコードを読み取るデバイスによって構成される。

一方、受電装置２０は、２次側カプラ２２、電圧センサ２３、スイッチ２４、スイッチ（遮断手段）２５、抵抗素子２６、整流部２７、充電制御部２８、二次電池２９、受電側制御部３０、状態センサ３１、ロボット制御部３２、データキャリア３３、および、距離センサ３４を有している。

ここで、２次側カプラ２２は、例えば、矩形形状を有する２枚の銅板（電極２１）と、コイルとによって構成され、銅板間のキャパシタンスとコイルが有するインダクタンスとによって構成される共振回路の共振周波数が、送電装置１０が有するインバータユニット１１が出力する交流電力の周波数と略等しくなるように設定されている。

電圧センサ２３は、スイッチ２４がオンの状態である場合に、抵抗素子２６に現れる電圧を検出して、受電側制御部３０に供給する。

スイッチ２４は、抵抗素子２６と直列接続されるとともに、整流部２７と並列に接続されている。スイッチ２４がオンの状態になると、抵抗素子２６が整流部２７に対して並列接続された状態となる。

スイッチ２５は、２次側カプラ２２と整流部２７の接続を断続するスイッチである。このスイッチ２５がオンの状態になると、２次側カプラ２２から出力される電力を整流部２７に供給する。

整流部２７は、例えば、ダイオード素子によるブリッジ回路等によって構成され、２次側カプラ２２から供給される交流電力を整流して直流電力に変換し、充電制御部２８に供給する。

充電制御部２８は、受電側制御部３０の制御に応じて、整流部２７から供給される直流電力によって二次電池２９を充電する。一般的には、充電制御部２８は、充電開始当初は定電流充電によって二次電池２９を充電し、一定時間が経過した後または二次電池２９が所定の電圧以上となった場合には、定電圧充電によって二次電池２９を充電する。

二次電池２９は、例えば、鉛蓄電池、ニッケル電池、ニッケル水素電池、または、リチウムイオン電池等によって構成され、受電装置２０の各部に電力を供給する。

受電側制御部３０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、および、ＲＡＭ等によって構成され、電圧センサ２３、状態センサ３１、および、距離センサ３４から供給される情報に基づいて、受電装置２０の各部を制御する。

状態センサ３１は、例えば、二次電池２９の充電率を検出して受電側制御部３０に通知する。

ロボット制御部３２は、例えば、受電装置２０を移動させるためのアクチュエータや、掃除、介護、家事支援等の機能を発揮するための機能部を駆動するアクチュエータを制御する。

データキャリア３３は、例えば、ＲＦＩＤやバーコードによって構成され、受電装置２０の規定受電電力を特定するための情報を記憶している。

距離センサ３４は、例えば、赤外線センサまたは超音波センサ等によって構成され、送電装置１０と受電装置２０の間の距離を測定して、受電側制御部３０に通知する。

（Ｂ）本発明の実施形態の動作の説明
つぎに、本発明の実施形態の動作について説明する。図３は、本発明の実施形態の動作を説明するためのタイミング図である。なお、図３において左端は送電装置１０の動作を示し、中央は受電装置２０の動作を示し、右端はロボット制御部３２によって制御される制御対象であるロボットの動作を示している。

まず、受電側制御部３０が状態センサ３１の出力を参照し、二次電池２９の充電率が低下した（例えば、充電率が３０％未満になった）ことから、充電が必要と判定（Ｐ２０）した場合には、ロボット制御部３２に対して、送電装置１０に向けて移動するように指示する。この結果、ロボット制御部３２は、例えば、アクチュエータを制御して、送電装置１０に向けて移動を開始する（Ｐ３０）。このとき、距離センサ３４は、送電装置１０との間の距離を測定し、受電側制御部３０に通知する。

図４は、移動を開始した場合における受電装置２０と送電装置１０の状態を示す図である。なお、この図では、図面を簡略化するために、図２に示す構成例に比較して、構成要素の一部を省略している。図４に示すように、受電装置２０が送電装置１０に向けて移動している場合、受電装置２０では、距離センサ３４が送電装置１０との間の距離を測定している。また、スイッチ２４，２５はオフの状態に設定されている。

受電装置２０が送電装置１０から所定の距離まで接近すると、データリーダ１６は、データキャリア３３に記録されている情報を読み取ることができる。データキャリア３３には、受電装置２０が受電する規定受電電力を特定するための情報が記録されているので、データリーダ１６は、データキャリア３３に記録された情報を読み取ることで、受電装置２０の規定受電電力を知ることができる。図５は、データリーダ１６がデータキャリア３３に記録されている情報を読み取る様子を示している。この図５に示すように、データリーダ１６はデータキャリア３３に記録されている情報を読み取り、送電側制御部１５に供給する。

送電側制御部１５は、データリーダ１６から供給された情報に基づいて、受電装置２０に対する位置検出送電を開始する（Ｐ１１）。位置検出送電では、データリーダ１６が読み取った規定受電電力よりも小さい電力で送電する。具体的には、規定受電電力の数分の１から数十分の１程度の電力で送電する。ここで、受電装置２０の規定受電電力とは、受電手段および負荷の定格電力や負荷の制御状態によって定まる、受電装置２０に必要とされる電力の最大値である。負荷の制御状態によって定まる受電装置２０に必要とされる電力の最大値とは、例えば、負荷が二次電池２９である場合に、充電プロファイル上で充電電力が最大となる時点の電力である。

送電側制御部１５は、位置検出送電を開始すると、送電／反射電力検出部１２の出力を参照し、送電装置１０が送電した電力（送電電力）のうち、受電装置２０によって反射された電力である反射電力と、反射電力と送電電力との比率である反射率（＝反射電力／送電電力）の検出を開始する（Ｐ１２）。なお、位置検出送電を行っている場合、スイッチ２５はオフの状態にされているので、送電装置１０から送電された電力の大半は反射されることから、反射率は非常に高い値となる。

以上のような状態において、受電装置２０が所定位置まで移動した場合には、ロボット制御部３２は、受電側制御部３０に対して移動完了通知を通知する（Ｐ３１）。なお、所定位置とは、送電装置１０と受電装置２０の間で電力を最も効率よく伝送することができる位置とすることができる。

このような移動完了の通知を受け取った受電側制御部３０は、スイッチ２４，２５をオンの状態に設定する（Ｐ２１）。この結果、２次側カプラ２２と整流部２７が接続されるとともに、整流部２７に対して抵抗素子２６が並列に接続された状態となる。図５は、送電装置１０から受電装置２０に向けて位置検出送電が実行されている様子を示しており、スイッチ２４，２５がオンに設定されている。

スイッチ２４がオンの状態にされると、２次側カプラ２２に対して抵抗素子２６が接続された状態となり、２次側カプラ２２から供給された電力は抵抗素子２６によって消費される。これにより、送電装置１０では、送電／反射電力検出部１２によって検出される反射率が急激に低下し、規定値以下になる（Ｐ１３）。なお、規定値としては、例えば、２０％のような予め決められた値を用いることができる。もちろん、これ以外の値としてもよい。

反射率が所定の規定値以下になったと判定すると、送電側制御部１５は、本送電を開始する（Ｐ１４）。ここで、本送電とは、受電装置２０の規定受電電力またはこれに近い電力で供給することをいう。より詳細には、送電側制御部１５は、インバータユニット１１を制御して、規定受電電力での電力の供給を開始させる。

送電装置１０が本送電を開始すると、抵抗素子２６の端子電圧が急激に上昇するので、受電側制御部３０は、電圧センサ２３の出力を参照し、受電電圧を検出する（Ｐ２２）。その結果、受電側制御部３０は、スイッチ２４をオフの状態に設定する（Ｐ２３）。この結果、抵抗素子２６は回路から切り離された状態となり、抵抗素子２６における電力の消費が抑制される。

本送電を開始すると、図６に示すように、送電装置１０から受電装置２０に対して大きな電力が伝送されるが、伝送された電力の一部は送電装置１０に反射される。このような反射される電力は、損失となり、また、反射される電力が大きい場合には、インバータユニット１１の劣化が進んだり、破損を招いたりする場合がある。

そこで、本実施形態では、反射電力が規定の範囲内に収まるように電力の調整を行う（Ｐ１５）。この調整の詳細を、図７を参照して説明する。なお、図７の横軸は時間を示し、縦軸は電力を示す。原点のタイミングにおいて、本送電が開始されると、実線で示す大きな電力が送電装置１０から受電装置２０に対して送電される。このとき、受電装置２０からは非常に大きな電力が反射される。送電側制御部１５は、送電／反射電力検出部１２の出力を参照し、反射電力が規定の範囲（規定反射電力範囲）内に収まるように、インバータユニット１１の出力を調整する。この結果、図７に示すように、実線で示す送電電力が減少すると、それに応じて破線で示す反射電力も減少する。そして、反射電力が規定反射電力範囲内に収まると、送電側制御部１５は、インバータユニット１１の出力を微調整して、当該範囲を逸脱しないように制御する。なお、受電装置２０では、充電制御部２８は、充電開始当初は、二次電池２９を定電流（ＣＣ：Constant Current）充電によって充電し、二次電池２９の端子電圧が所定の電圧に達した場合には、定電圧（ＣＶ：Constant Voltage）充電に切り換えて充電する。このような充電を行うことで、反射電力を最小にすることができるので、効率の良い電力伝送を行うとともに、インバータユニット１１に負担がかかることを防止できる。

なお、図７に直線で示すように、従来行われていたように、送電電力を一定（最大値）で送電した場合、反射電力は、Ｖ字形状を有する直線のように推移する。この場合、図中に示すように、充電の後半において許容最大反射電力を超過することになる。

二次電池２９の充電が進行し、状態センサ３１によって、二次電池２９が満充電（または、所定の充電率）になったことが検出されると（Ｐ２４）、受電側制御部３０は、スイッチ２５をオフの状態にする（Ｐ２５）。このとき、送電装置１０は、電力を送電中であるため、スイッチ２５が遮断されると、送電装置１０では、反射電力が急激に増加する（図７の「満充電完了」時の破線を参照）。図８は、このときの様子を示している。すなわち、送電装置１０から送電された電力は、大半が反射されて送電装置１０に戻される。

反射電力が急激に増加すると、送電側制御部１５は、送電／反射電力検出部１２の出力を参照してこれを検出し、反射率（または、反射電力）が規定値以上になったと判定し（Ｐ１６）、インバータユニット１１を制御して本送電を停止する（Ｐ１７）。なお、反射率の規定値としては、図７に示す規定反射電力範囲よりも大きい値を用いることができ、例えば、５０％を用いることができる。もちろん、これ以外の値を用いてもよい。

受電装置２０は、スイッチ２５をオフに設定した後、送電装置１０から離間するように、ロボット制御部３２に対して指示をする（Ｐ２６）。この結果、受電装置２０は、例えば、図９に示すように、送電装置１０から離間する方向に移動する（Ｐ３２）。

つぎに、図１０および図１１を参照して、図２に示す送電装置１０および受電装置２０において実行される処理の一例について説明する。

図１０は、図２に示す送電装置１０において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。図１０に示すフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。

ステップＳ１０では、送電側制御部１５は、データキャリア３３の読み取りを開始する。より詳細には、送電側制御部１５は、データリーダ１６を制御して、受電装置２０が有するデータキャリア３３の読み取りを開始させる。

ステップＳ１１では、送電側制御部１５は、データキャリア３３の読み取りに成功したか否かを判定し、成功したと判定した場合（ステップＳ１１：Ｙ）にはステップＳ１２に進み、それ以外の場合（ステップＳ１１：Ｎ）には同様の処理を繰り返す。例えば、データリーダ１６によって、受電装置２０が有するデータキャリア３３に記録されている規定受電電力を特定するための情報の読み取りに成功した場合にはＹと判定してステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、送電側制御部１５は、位置検出送電を開始する。より詳細には、送電側制御部１５は、インバータユニット１１を制御し、ステップＳ１１で読み取った受電装置２０の規定受電電力を特定するための情報を参照し、規定受電電力よりも小さい電力（例えば、数分の１〜数十分の１の電力）によって、位置検出送電を開始する。

ステップＳ１３では、送電側制御部１５は、ステップＳ１０で開始したデータキャリア３３の読み取りを停止する。より詳細には、送電側制御部１５は、データリーダ１６を制御してデータキャリア３３の読み取りを停止させる。

ステップＳ１４では、送電側制御部１５は、送電／反射電力検出部１２を制御して、反射電力および反射率の検出を開始する。この結果、ステップＳ１２において開始された位置検出送電に対する反射電力および反射率の検出が開始される。

ステップＳ１５では、送電側制御部１５は、送電／反射電力検出部１２の出力を参照し、反射率が規定値以下になったか否かを判定し、規定値以下になった場合（ステップＳ１５：Ｙ）にはステップＳ１６に進み、それ以外の場合には同様の処理を繰り返す。例えば、受電装置２０が所定位置まで移動し、スイッチ２４をオンの状態にした場合には、反射率が規定値以下になるので、その場合にはＹと判定して、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、送電側制御部１５は、本送電を開始する。より詳細には、送電側制御部１５は、ステップＳ１１において読み取った規定受電電力を特定するための情報を参照して、受電装置２０の規定受電電力を特定し、特定した規定受電電力に対応する電力を、インバータユニット１１から出力させる。

ステップＳ１７では、送電側制御部１５は、送電／反射電力検出部１２の出力を参照し、反射電力が増加したか否かを判定し、反射電力が増加したと判定した場合（ステップＳ１７：Ｙ）にはステップＳ１８に進み、それ以外の場合（ステップＳ１７：Ｎ）にはステップＳ１９に進む。

ステップＳ１８では、送電側制御部１５は、インバータユニット１１を制御して、送電電力を減少させる。

ステップＳ１９では、送電側制御部１５は、送電／反射電力検出部１２の出力を参照し、反射電力が減少したか否かを判定し、反射電力が減少したと判定した場合（ステップＳ１９：Ｙ）にはステップＳ２０に進み、それ以外の場合（ステップＳ１９：Ｎ）にはステップＳ２１に進む。

ステップＳ２０では、送電側制御部１５は、インバータユニット１１を制御して、送電電力を増加させる。

ステップＳ２１では、送電側制御部１５は、反射率が規定値以上になったか否かを判定し、規定値以上になったと判定した場合（ステップＳ２１：Ｙ）にはステップＳ２２に進み、それ以外の場合（ステップＳ２１：Ｎ）にはステップＳ１７に戻って、前述の場合と同様の処理を繰り返す。例えば、受電装置２０において二次電池２９が満充電になったために、スイッチ２５をオフの状態にした場合には、反射電力が急激に増加するので、その場合にはＹと判定してステップＳ２２に進む。

なお、ステップＳ１７〜ステップＳ２１の処理を繰り返すことで、図７に示すように、反射電力が規定反射電力範囲内に収まるように送電電力の制御がされるとともに、充電が完了した場合にはステップＳ２２に進むことになる。

ステップＳ２２では、送電側制御部１５は、インバータユニット１１を制御して、本送電を停止する。

ステップＳ２３では、送電側制御部１５は、送電／反射電力検出部１２を制御して、反射電力および反射率の検出を停止する。

ステップＳ２４では、送電側制御部１５は、処理を終了するか否かを判定し、処理を終了しないと判定した場合（ステップＳ２４：Ｎ）にはステップＳ１０に戻って前述の場合と同様の処理を繰り返し、それ以外の場合（ステップＳ２４：Ｙ）には処理を終了する。

つぎに、図１１を参照して、図２に示す受電装置２０において実行される処理について説明する。図１１に示すフローチャートの処理が開始されると、以下のステップが実行される。

ステップＳ３０では、受電側制御部３０は、状態センサ３１の出力を参照し、二次電池２９の充電が必要か否かを判定し、充電が必要と判定した場合（ステップＳ３０：Ｙ）にはステップＳ３１に進み、それ以外の場合（ステップＳ３０：Ｎ）には同様の処理を繰り返す。二次電池２９の充電率が、例えば、３０％未満になった場合には、充電が必要と判定してステップＳ３１に進む。なお、３０％は一例であって、これ以外の値であってもよい。

ステップＳ３１では、受電側制御部３０は、ロボット制御部３２に対して、送電装置１０に向けて移動するように指示する。この結果、ロボット制御部３２は、図示しないアクチュエータを制御して、送電装置１０に向けて移動を開始する。

ステップＳ３２では、受電側制御部３０は、所定位置に来たか否かを判定し、所定位置に来たと判定した場合（ステップＳ３２：Ｙ）にはステップＳ３３に進み、それ以外の場合（ステップＳ３２：Ｎ）には同様の処理を繰り返す。例えば、ロボット制御部３２から移動完了通知を受け取った場合にはＹと判定してステップＳ３３に進む。

ステップＳ３３では、受電側制御部３０は、スイッチ２４およびスイッチ２５をオンの状態に設定する。この結果、整流部２７が２次側カプラ２２に接続されるとともに、整流部２７に対して抵抗素子２６が並列に接続された状態となる。

ステップＳ３４では、受電側制御部３０は、電圧センサ２３の出力を参照し、受電電圧Ｖが所定の閾値Ｖｔｈよりも大きいか否かを判定し、Ｖ＞Ｖｔｈである場合（ステップＳ３４：Ｙ）にはステップＳ３５に進み、それ以外の場合（ステップＳ３４：Ｎ）には同様の処理を繰り返す。例えば、受電装置２０が図１０のステップＳ１６において本送電を開始した場合には、Ｖ＞Ｖｔｈとなるので、その場合にはＹと判定してステップＳ３５に進む。

ステップＳ３５では、受電側制御部３０は、スイッチ２４をオフの状態にする。これにより、抵抗素子２６が回路から除外され、抵抗素子２６による電力の損失がなくなる。

ステップＳ３６では、受電側制御部３０は、状態センサ３１の出力を参照し、満充電になったか否かを判定し、満充電になったと判定した場合（ステップＳ３６：Ｙ）にはステップＳ３７に進み、それ以外の場合（ステップＳ３６：Ｎ）には同様の処理を繰り返す。なお、満充電以外の判定基準（例えば、充電率９０％）としてもよい。

ステップＳ３７では、受電側制御部３０は、スイッチ２５をオフの状態に設定する。これにより、整流部２７に対する電力の供給が停止されるので、送電装置１０への反射電力が急激に増加する。この結果、送電装置１０では、ステップＳ２１において反射率が規定値以上になった（Ｙ）と判定されてステップＳ２２に進むことになる。

ステップＳ３８では、受電側制御部３０は、送電装置１０から離間する方向に移動するよう制御する。より詳細には、受電側制御部３０は、ロボット制御部３２に対して、送電装置１０から離間する方向に移動するように指示をする。この結果、ロボット制御部３２は、図示しないアクチュエータを駆動して、送電装置１０から離間する方向に移動する。

ステップＳ３９では、受電側制御部３０は、処理を終了するか否かを判定し、終了しないと判定した場合（ステップＳ３９：Ｎ）にはステップＳ３０に戻って前述の場合と同様の処理を繰り返し、それ以外の場合（ステップＳ３９：Ｎ）には処理を終了する。

以上に説明した図１０および図１１に示すフローチャートによれば、図３を参照して説明した動作を実現することができる。

以上に説明したように、本発明の実施形態によれば、反射電力が規定反射電力範囲内に収まるように送電装置１０の送電電力を制御するようにしたので、送電効率を高くすることができるとともに、反射電力によってインバータユニット１１が毀損することを防止できる。

また、本発明の実施形態では、二次電池２９の充電が完了した場合には、スイッチ２５をオフにして反射電力を増加させ、送電装置１０では反射率が増加した場合には、送電を停止するようにしたので、送電装置１０と受電装置２０の間で別途通信手段を設ける必要がなくなる。

また、本発明の実施形態では、送電装置１０がデータキャリア３３の情報を読み取った場合に、記録されている情報に基づいて位置検出送電を開始するようにしたので、読み取った情報に基づいて適正な電力を送電することができる。また、読み取った後に位置検出送電を開始することで、常に送電する場合に比較して、電力の損失を防止できるとともに、電磁ノイズの発生を防止できる。

また、本発明の実施形態では、送電装置１０が位置検出送電を実行するとともに、自走可能な受電装置２０が適正な位置まで移動した場合には、スイッチ２４をオンの状態とすることで反射率を低減させるようにした。これにより、送電装置１０では、反射率が低減した場合には、本送電を開始することができるので、送電装置１０と受電装置２０の間で別途通信手段を設ける必要がなくなる。

（Ｃ）変形実施形態の説明
以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、以上の実施形態では、送電装置１０と受電装置２０の間は電界によって電力を送電するようにしたが、磁界によって伝送するようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、データキャリア３３が記録する情報としては、規定受電電力を特定するための情報とした。しかしながら、データキャリア３３が記録する情報としては、規定受電電力を示す情報そのものを記録するようにしてもよい。あるいは、データキャリア３３には、受電装置２０の機種を特定するための機種情報を記録し、このような機種情報を読み取った送電装置１０では、機種情報に対応付けされた規定受電電力を示す情報を取得するようにしてもよい。

また、データキャリア３３に、受電装置２０を特定するためのＩＤ情報を記録し、送電装置１０では、充電時の履歴情報（例えば、送電電力の時間的推移を示す情報）をＩＤ情報と対応付けして記録するようにしてもよい。このような方法によれば、受電装置毎の充電時の履歴情報を参照することで、受電装置２０に搭載されている二次電池２９の状態（例えば、劣化状態）を推定することができる。

また、受電装置２０は、所定位置まで移動した後は、充電が完了するまで当該位置に停止して動かないようにしたが、例えば、本送電が開始された後に、電圧センサ２３によって検出される電圧が最大になるように、位置の微調整を行うようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、受電装置２０にデータキャリア３３を備え、送電装置１０にデータリーダ１６を備えるようにしたが、これらに加えて、送電装置１０にデータキャリアを備え、受電装置２０にデータリーダを備えるようにしてもよい。そして、送電装置１０が有するデータキャリアに識別情報を記録し、受電装置２０がこの識別情報を読み取り、受電装置２０が送電装置１０に向けて移動する際に、識別情報を読み取って、充電可能な送電装置１０か否かを判定するようにしてもよい。

また、図１２に示すように、送電装置１０にサーキュレータ５０と抵抗素子５１を追加し、反射電力をサーキュレータ５０によって抵抗素子５１に導いて消費するようにしてもよい。より詳細には、図１２（Ａ）は、送電装置１０にサーキュレータ５０と抵抗素子５１を追加した構成例を示している。この例では、インバータユニット１１と送電／反射電力検出部１２の間にサーキュレータ５０が追加され、また、サーキュレータ５０には抵抗素子５１が接続されている。ここで、サーキュレータ５０は、インバータユニット１１から供給される電力は通過して送電／反射電力検出部１２に供給する。また、送電／反射電力検出部１２から供給される反射電力については、インバータユニット１１へは通過せずに抵抗素子５１に供給する。このような構成によれば、図７に示す送電開始時および満充電完了時に受電装置２０から反射電力が戻ってきた場合であっても、インバータユニット１１には入力せずに抵抗素子５１で消費することから、インバータユニット１１にかかる負担を軽減することができる。

また、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）の実施形態に対して、開閉器５２および開閉器５３を追加した例である。より詳細には、図１２（Ｂ）では、図１２（Ａ）に示す実施形態に対して、インバータユニット１１とサーキュレータ５０の間に開閉器５２を追加し、インバータユニット１１の出力と送電／反射電力検出部１２の入力との間に開閉器５３を追加している。また、開閉器５２および開閉器５３は、送電側制御部１５によって開閉状態が制御される。このような構成によれば、反射電力が生じる期間（送電開始時および満充電完了時等）は、開閉器５２を閉じ、開閉器５３を開いた状態とすることで、サーキュレータ５０を介して抵抗素子５１で反射電力を消費することができる。また、それ以外の期間では、開閉器５２を開き、開閉器５３を閉じてサーキュレータ５０をバイパスすることで、サーキュレータ５０による電力の消費を防ぐことができる。

１ 送受電システム
１０ 送電装置
１１ インバータユニット（送電手段の一部）
１２ 送電／反射電力検出部（反射電力検出手段）
１３ １次側カプラ（送電手段の一部）
１４ 電極（送電手段の一部）
１５ 送電側制御部（送電側制御手段）
１６ データリーダ（読み取り手段）
２０ 受電装置
２１ 電極（受電手段の一部）
２２ ２次側カプラ（受電手段の一部）
２３ 電圧センサ（電圧検出手段）
２４ スイッチ
２５ スイッチ（遮断手段）
２６ 抵抗素子
２７ 整流部
２８ 充電制御部
２９ 二次電池（負荷）
３０ 受電側制御部（受電側制御手段、受電側第２制御手段）
３１ 状態センサ
３２ ロボット制御部
３３ データキャリア（記録手段）
３４ 距離センサ（位置関係検出手段）
５０ サーキュレータ
５１ 抵抗素子
５２，５３ 開閉器

Claims (6)

1. 電力を無線で送電する送電装置と、前記送電装置から送電された電力を受電する受電装置とを有する送受電システムにおいて、
   前記送電装置は、
   前記受電装置に対して電力を送電する送電手段と、
   前記送電手段によって送電された電力のうち、前記送電装置によって反射された反射電力を検出する反射電力検出手段と、
   前記反射電力検出手段によって検出された前記反射電力に基づいて、前記送電手段による送電状態を制御する送電側制御手段と、
   を有し、
   前記受電装置は、
   前記送電手段によって送電された電力を受電する受電手段と、
   前記受電手段によって受電された電力を供給する負荷と、
   を有し、
   前記受電装置は、
   自走可能に構成されるとともに、直列接続された抵抗素子とスイッチとが前記負荷に対して並列に接続され、
   前記スイッチの状態を制御する受電側第２制御手段と、
   前記送電装置との位置関係を検出する位置関係検出手段と、を有し、
   前記受電側第２制御手段は、受電開始時において、前記位置関係検出手段によって前記送電装置と前記受電装置の位置関係が適正な位置まで移動したことが検出された場合には、前記スイッチをオフからオンの状態にし、
   前記送電装置は、
   前記送電側制御手段が前記受電装置の規定受電電力よりも小電力で前記送電手段に送電させ、前記反射電力検出手段によって検出される前記反射電力が所定の反射量または反射率以下になった場合には、前記送電装置と前記受電装置が適正な位置関係になったと判定して、前記規定受電電力による送電を開始する、
   ことを特徴とする送受電システム。
2. 前記送電側制御手段は、前記反射電力検出手段によって検出された前記反射電力の電力量が所定の値以下になるように前記送電手段による送電電力を制御することを特徴とする請求項１に記載の送受電システム。
3. 前記受電装置は、
   前記受電手段から前記負荷に供給される電力を遮断する遮断手段と、
   前記遮断手段を制御する受電側制御手段と、を有し、
   前記受電側制御手段は、前記送電装置からの受電を終了する場合には、前記遮断手段によって前記受電手段から前記負荷に供給される電力を遮断することで反射電力を前記送電装置に対して発生し、
   前記送電装置は、
   前記遮断手段による電力遮断によって生じた前記反射電力を前記反射電力検出手段が検出した場合には、前記送電側制御手段が、前記送電手段による電力の送電を停止する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の送受電システム。
4. 前記受電装置は、
   前記直列接続された抵抗素子とスイッチに印加される電圧を検出する電圧検出手段を有し、
   前記受電側第２制御手段は、前記電圧検出手段によって所定以上の電圧が検出された場合には、前記規定受電電力による送電が開始されたと判定し、前記スイッチをオフの状態にする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の送受電システム。
5. 前記受電装置は、前記規定受電電力を特定するための情報を記録する記録手段を有し、
   前記送電装置は、
   前記記録手段に記録されている前記規定受電電力を特定するための情報を読み取る読み取り手段を有し、
   前記送電側制御手段は、前記読み取り手段によって読み取られた前記規定受電電力を特定するための情報に基づいて前記送電手段の送電電力を設定する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の送受電システム。
6. 前記負荷は、前記受電装置が有する二次電池であり、前記受電手段によって受電された電力によって前記二次電池を充電することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の送受電システム。

Images