(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の移動経路に沿って敷設された高周波電流を流す誘導線路に対向して配置され前記誘導線路より起電力が誘起される受電コイルと、前記受電コイルとともに前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサと、前記共振回路から出力される電流を整流する整流回路を備え、前記整流回路により整流された電流を消費電力が変動する負荷へ給電する前記移動体の誘導受電回路であって、
バッテリあるいは電気二重層コンデンサと、
前記共振回路と前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサとの間に接続され、バッテリあるいは電気二重層コンデンサの充放電を行う共振電源回路と
を備え、
前記共振電源回路は、
放電動作時に、前記共振回路を共振要素として使用し、前記誘導線路の周波数で自己発振して前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサより前記共振回路へ給電するものであって、かつ、
前記受電コイルの両端に接続された一次コイルとセンタータップ付き二次コイルを有する絶縁トランスと、
一端が、前記センタータップ付き二次コイルのセンタータップに接続され、他端が、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの正極に接続されたＤＣチョークと、
前記センタータップ付き二次コイルの一端と前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの負極との間に接続され、トランジスタにより形成された第１放電スイッチング素子と、
前記センタータップ付き二次コイルの他端と前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの負極との間に接続され、トランジスタにより形成された第２放電スイッチング素子と、
カソードが、前記二次コイルの他端および前記第１放電スイッチング素子を形成するトランジスタのべースに接続され、アノードが、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの負極に接続された第１ツェナーダイオードと、
カソードが、前記二次コイルの一端および前記第２放電スイッチング素子を形成するトランジスタのべースに接続され、アノードが、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの負極に接続された第２ツェナーダイオード
を有し、
前記二次コイルの他端から前記第１ツェナーダイオードに電流が流れることにより前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタは駆動され、前記二次コイルの一端から前記第２ツェナーダイオードに電流が流れることにより前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタは駆動される構成としたこと
を特徴とする誘導受電回路。
【請求項２】
前記整流回路の出力端に接続され前記負荷へ給電する出力コンデンサと、
前記出力コンデンサの両端電圧を制御する出力スイッチング素子と、
前記出力コンデンサの両端電圧を検出する出力電圧検出器と、
前記出力電圧検出器により検出される前記出力コンデンサの両端電圧に基づいて、前記出力スイッチング素子を駆動し、前記出力コンデンサの両端電圧を予め設定された電圧に制御する給電コントローラ
を備え、
前記第１ツェナーダイオードおよび第２ツェナーダイオードの両端にそれぞれ放電阻止スイッチを設け、
前記給電コントローラは、前記出力電圧検出器により検出される前記出力コンデンサの両端電圧が予め設定された下限設定値未満となると、前記出力スイッチング素子による前記出力コンデンサの両端電圧制御を停止し、前記放電阻止スイッチを開動作し、放電動作を行うこと
を特徴とする請求項１に記載の誘導受電回路。
【請求項３】
前記絶縁トランスは、センタータップ付き三次コイルを有し、
前記共振電源回路は、
アノードが、前記センタータップ付き三次コイルの一端に接続された第１ダイオードと、
アノードが、前記センタータップ付き三次コイルの他端に接続され、カソードが、前記第１ダイオードのカソードに接続された第２ダイオードと、
一端が、前記ＤＣチョークの一端に接続され、他端が、前記第１ダイオードおよび第２ダイオードのカソードに接続された充電スイッチング素子と
を有し、
前記給電コントローラは、前記充電スイッチング素子を閉動作することにより、充電動作を行うこと
を特徴とする請求項２に記載の誘導受電回路。
【請求項４】
前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの両端電圧を検出する充電電圧検出器を備え、
前記給電コントローラは、前記移動体の運転が開始されて前記出力電圧検出器により検出される前記出力コンデンサの両端電圧が負荷定格電圧となるまでの間、または前記充電電圧検出器により前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの両端電圧が下限電圧未満となったことが検出されたとき、または前記充電スイッチング素子が閉動作されたとき、前記放電阻止スイッチを閉動作し、放電動作を阻止すること
を特徴とする請求項３に記載の誘導受電回路。
【請求項５】
前記共振電源回路は、前記絶縁トランスの前記一次コイルとセンタータップ付き二次コイルの巻線比により放電動作時に昇圧し、前記絶縁トランスの前記一次コイルとセンタータップ付き三次コイルの巻線比により充電動作時に降圧すること
を特徴とする請求項３または請求項４に記載の誘導受電回路。
【請求項６】
前記絶縁トランスの一次コイルを、飽和電圧を前記共振回路の定格の共振電圧に設定した可飽和リアクトルにより形成し、
前記絶縁トランスの二次コイルの巻数を、二次コイルに誘起される電圧が、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの充電時の定格電圧未満に降圧するように設定したこと
を特徴とする請求項１に記載の誘導受電回路。
【請求項７】
前記第１ツェナーダイオードおよび第２ツェナーダイオードの両端にそれぞれ放電阻止スイッチを設け、
前記整流回路の出力端に接続され前記負荷へ給電する出力コンデンサと、
前記出力コンデンサの両端電圧を検出する出力電圧検出器と、
前記出力電圧検出器により検出される前記出力コンデンサの両端電圧が予め設定された下限設定値未満となると、前記放電阻止スイッチを開動作し、放電動作を行う給電コントローラ
を備えたこと
を特徴とする請求項６に記載の誘導受電回路。
【請求項８】
前記共振電源回路は、前記第１放電スイッチング素子および前記第２放電スイッチング素子を形成するトランジスタの各エミッタにそれぞれカソードが接続され、各コレクタにそれぞれアソードが接続されたダイオードからなるサージキラーを有し、
前記ＤＣチョークを一次コイルとし、この一次コイルに対向する二次コイルを有する昇圧トランスと、
アノードが前記昇圧トランスの二次コイルに接続され、カソードが前記出力コンデンサに接続されたダイオード
を備え、
前記昇圧トランスは、前記給電コントローラにより放電動作が停止されたときに前記一次コイルに発生するエネルギーを、前記ダイオードを介して前記出力コンデンサへ出力する機能を有していること
を特徴とする請求項７に記載の誘導受電回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリや電気二重層コンデンサを備えた無接触給電設備の誘導受電回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の無接触給電設備の誘導受電回路のなかで、バッテリや電気二重層コンデンサを備えた誘導受電回路の一例が特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示されている誘導受電回路は、移動体に搭載され、移動体の移動経路に沿って敷設された、高周波電流を流す誘導線路から無接触で受電して、移動体の負荷（例えば、走行用のドライバおよびモータ）へ供給すると共に、蓄電池を充放電する回路であり、前記誘導線路に近接して配置される受電コイルと、受電コイルに並列接続されている共振コンデンサと、共振コンデンサに並列接続されている整流器と、整流器が出力した電流を所定電圧に制御し前記負荷へ供給する定電圧回路と、定電圧回路に並列接続された蓄電池とを備えている。
【０００４】
この構成により、誘導線路に電流を流すと、誘導線路の周囲に発生した磁束により受電コイルに誘導起電力が発生し、この誘導起電力を受けて受電コイルおよび共振コンデンサが交流の定電流を出力し、この定電流を整流器が整流し、整流された定電流を定電圧回路が所定の電圧に整圧して負荷へ給電すると共に、蓄電池を充電している。
蓄電池は、負荷が大きくなった場合、又は誘導線路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、モータを最適に駆動する。
【０００５】
しかし、特許文献１に開示されている誘導受電回路には、蓄電池の充電／放電を制御する手段が設けられていないため、蓄電池が充電不足なとき、負荷が大きくなった場合でも蓄電池は常に充電され続ける。つまり、場合によっては負荷への給電が十分に行えない恐れがある。また、蓄電池は、負荷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、負荷へ十分な給電を行えない恐れもある。
そこで、このような恐れを解消するための誘導受電回路が、特許文献２に開示されている。
【０００６】
特許文献２には、蓄電池の充電／放電を制御する手段が設けられている。すなわち、走行用のモータやドライバが接続される誘導受電回路の出力端子の電圧（出力端子電圧）を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された出力端子電圧が第１基準電圧値以上であるか否か、またはこの第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判定手段と、前記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が備えられている。
【０００７】
この蓄電池の充電／放電を制御する手段の構成により、前記検出手段により検出された出力端子電圧が第１基準電圧値 以上であると判定手段が判定した場合、充電手段は蓄電池を充電すると共に、誘導起電力を直接移動体の負荷へ給電し、また前記出力端子電圧が第２基準電圧値以下であると判定手段が判定した場合、放電手段は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している。
【０００８】
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、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、誘導線路だけで移動体の負荷最大電力をまかなう必要がないため、誘導線路に流れる電流を小さくでき、システムの小型化および低コスト化を図ることができる。
【０００９】
また誘導受電回路の定格電圧（出力端子電圧）は、例えばＤＣ３００Ｖであり、蓄電池の定格電圧（特許文献２ではＤＣ４８Ｖ）とかけ離れているために、前記充電／放電を制御する手段は、蓄電池へ充電電圧および電流を制御して充電している。すなわち、ＤＣ３００ＶをＤＣ４８Ｖに降圧して充電している。そして、放電の際には、蓄電池の電圧を適切な直流電圧（２５０〜３００Ｖ）に昇圧して負荷へ給電する昇圧回路を備えている。
また特許文献２には、蓄電池を電気二重層コンデンサに代えた場合についても開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平５−３２８５０８号公報
【特許文献２】特開２００５−９４８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記特許文献２に開示されている蓄電池の充電／放電を制御する手段は、誘導受電回路の定格電圧と蓄電池の定格電圧との電圧比がかけ離れていることを解消する直流の降圧回路（上記充電回路）と昇圧回路を別々に備える必要があるために回路構成が複雑になり、コストが高くなるという問題があった。また直流の昇圧回路を構成する機器は寸法が大きく、移動体の設置には不向きな大きさであり、移動体ではこのようなスペースを確保することは困難であった。
【００１２】
また上記特許文献１に開示されている蓄電池は、誘導受電回路の定格電圧と蓄電池の定格電圧との電圧比が大きくかけ離れているために、直列接続された複数の蓄電池からなる蓄電池群であると理解される。また特許文献２に開示されている蓄電池も、定格電圧がＤＣ１２Ｖの４個の蓄電池を直列に接続した蓄電池群であると理解される。
【００１３】
現在、蓄電池に代えて、メンテナンスフリーの電気二重層コンデンサが多く使用されるようになってきている。この電気二重層コンデンサは定格電圧が１セル当たり３Ｖ程度と低く、特許文献１と特許文献２の構成では、複数の電気二重層コンデンサを直列に接続して使用することになる。このように複数の電気二重層コンデンサを直列に接続して使用する場合、各電気二重層コンデンサの放電特性のバラツキにより、放電後には各電気二重層コンデンサの電圧にバラツキが生じ、充電の際に定格通りに充電できなくなることから、各電気二重層コンデンサにそれぞれ並列に抵抗を接続して均等放電回路を形成し、放電後の各電気二重層コンデンサの電圧のバラツキを解消している。このような均等放電回路は、電力を消費するために無いほうがよく、定格電圧が低い電気二重層コンデンサは、できるだけ直列する数を少なくして使用したほうが好ましい。
【００１４】
そこで本発明は、簡単な回路構成で、バッテリまたは電気二重層コンデンサを対象として充放電することができ、コストを低減でき、省スペースを実現できる誘導受電回路を提供することを目的としたものである。また他に、本発明は、定格電圧が低い電気二重層コンデンサを対象としても安価な構成で充放電を実現できる誘導受電回路を提供することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、移動体の移動経路に沿って敷設された高周波電流を流す誘導線路に対向して配置され前記誘導線路より起電力が誘起される受電コイルと、前記受電コイルとともに前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサと、前記共振回路から出力される電流を整流する整流回路を備え、前記整流回路により整流された電流を消費電力が変動する負荷へ給電する前記移動体の誘導受電回路であって、バッテリあるいは電気二重層コンデンサと、前記共振回路と前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサとの間に接続され、バッテリあるいは電気二重層コンデンサの充放電を行う共振電源回路とを備え、前記共振電源回路は、放電動作時に、前記共振回路を共振要素として使用し、前記誘導線路の周波数で自己発振して前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサより前記共振回路へ給電するものであって、かつ、前記受電コイルの両端に接続された一次コイルとセンタータップ付き二次コイルを有する絶縁トランスと、一端が、前記センタータップ付き二次コイルのセンタータップに接続され、他端が、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの正極に接続されたＤＣチョークと、前記センタータップ付き二次コイルの一端と前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの負極との間に接続され、トランジスタにより形成された第１放電スイッチング素子と、前記センタータップ付き二次コイルの他端と前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの負極との間に接続され、トランジスタにより形成された第２放電スイッチング素子と、カソードが、前記二次コイルの他端および前記第１放電スイッチング素子を形成するトランジスタのべースに接続され、アノードが、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの負極に接続された第１ツェナーダイオードと、カソードが、前記二次コイルの一端および前記第２放電スイッチング素子を形成するトランジスタのべースに接続され、アノードが、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの負極に接続された第２ツェナーダイオードを有し、前記二次コイルの他端から前記第１ツェナーダイオードに電流が流れることにより前記第１スイッチング素子を形成するトランジスタは駆動され、前記二次コイルの一端から前記第２ツェナーダイオードに電流が流れることにより前記第２スイッチング素子を形成するトランジスタは駆動される構成としたことを特徴とするものである。
【００１６】
上記構成によれば、共振電源回路は、放電動作時に、共振回路を共振要素として使用して誘導線路の周波数で自己発振し、バッテリあるいは電気二重層コンデンサより、共振回路へ給電する。
このように、従来のように、バッテリあるいは電気二重層コンデンサと、直流回路（整流器と負荷との間に構成される回路）との間で充放電を行うのではなく、バッテリあるいは電気二重層コンデンサと、交流回路（共振回路）との間で充放電を行うことを特徴としており、放電動作時に、共振回路を共振要素として使用して、誘導線路の周波数で自己発振する回路構成とすることにより、共振電源回路の回路構成を簡単とすることが可能となっている。
【００１８】
また、上記構成によれば、まず二次コイルの他端から第２トランジスタへ電流が流れるとすると、同時に第１ツェナーダイオードに電流が流れ、第１ツェナーダイオードのツェナー電圧が第１放電スイッチング素子を形成する第１トランジスタのベースに印加され、第１トランジスタが駆動され、よって二次コイルの一端からこの第１トランジスタに電流が流れて、二次コイルに流れる電流の向きは逆になる。すると、第１ツェナーダイオードのツェナー電圧が０となり、また第２ツェナーダイオードに電流が流れて、第２ツェナーダイオードのツェナー電圧が第２スイッチング素子を形成する第２トランジスタのベースに印加され、この第２トランジスタが駆動され、二次コイルの他端からこの第２トランジスタに電流が流れて二次コイルに流れる電流の向きは逆になる。このように第１トランジスタと第２トランジスタが交互にオンし、その毎に二次コイルに流れる電流の向きは逆になる。これに伴い、一次コイルに交互に逆向きの電圧が誘起され、受電コイルと共振コンデンサからなる回路が共振回路を形成する所定周波数のときに最も電流が良く流れることから、上記第１トランジスタと第２トランジスタは、前記共振回路の所定周波数で駆動される。すなわち、誘導線路の所定周波数で２つの放電スイッチング素子が自己発振し、二次コイルのセンタータップから一端と他端に交互に電流が流れ、バッテリあるいは電気二重層コンデンサの両端電圧が２倍に昇圧されて一次コイルに電圧が印加されることによって、受電コイルへ電流が流れ、すなわちバッテリあるいは電気二重層コンデンサが放電され、共振回路、定電圧回路を介して負荷へ給電される。
したがって、トランジスタ（スイッチング素子）を駆動するスイッチングコントローラが不要となる。
【００１９】
また請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、前記整流回路の出力端に接続され前記負荷へ給電する出力コンデンサと、前記出力コンデンサの両端電圧を制御する出力スイッチング素子と、前記出力コンデンサの両端電圧を検出する出力電圧検出器と、前記出力電圧検出器により検出される前記出力コンデンサの両端電圧に基づいて、前記出力スイッチング素子を駆動し、前記出力コンデンサの両端電圧を予め設定された電圧に制御する給電コントローラを備え、前記第１ツェナーダイオードおよび第２ツェナーダイオードの両端にそれぞれ放電阻止スイッチを設け、前記給電コントローラは、前記出力電圧検出器により検出される前記出力コンデンサの両端電圧が予め設定された下限設定値未満となると、前記出力スイッチング素子による前記出力コンデンサの両端電圧制御を停止し、前記放電阻止スイッチを開動作し、放電動作を行うことを特徴とするものである。
【００２０】
上記構成によれば、負荷が定格負荷以上となり誘導線路から供給される電力が不足し、あるいは誘導線路から電力を受取ることができなくなり、出力コンデンサの両端電圧が下限設定値未満となると、出力スイッチング素子による出力コンデンサの両端電圧制御が停止され、前記放電阻止スイッチが開動作されることにより、第１放電スイッチング素子および第２放電スイッチング素子が駆動され、放電される。
【００２１】
また請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明であって、前記絶縁トランスは、センタータップ付き三次コイルを有し、前記共振電源回路は、アノードが、前記センタータップ付き三次コイルの一端に接続された第１ダイオードと、アノードが、前記センタータップ付き三次コイルの他端に接続され、カソードが、前記第１ダイオードのカソードに接続された第２ダイオードと、一端が、前記ＤＣチョークの一端に接続され、他端が、前記第１ダイオードおよび第２ダイオードのカソードに接続された充電スイッチング素子とを有し、前記給電コントローラは、前記充電スイッチング素子を閉動作することにより、充電動作を行うことを特徴とするものである。
【００２２】
上記構成によれば、受電コイルの両端電圧は、絶縁トランスの一次コイルに印加されており、充電スイッチング素子が閉動作されると、２つの第１ダイオードと第２ダイオードの作用により誘導線路の交流電圧に同期して１８０゜毎に三次コイルのセンタータップから三次コイルの一端と他端より交互にＤＣチョークへ交流電流が流れ、１／２に分圧され、ＤＣチョークにより交流分が平滑されて、バッテリあるいは電気二重層コンデンサは充電される。
【００２３】
また請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明であって、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの両端電圧を検出する充電電圧検出器を備え、前記給電コントローラは、前記移動体の運転が開始されて前記出力電圧検出器により検出される前記出力コンデンサの両端電圧が負荷定格電圧となるまでの間、または前記充電電圧検出器により前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの両端電圧が下限電圧未満となったことが検出されたとき、または前記充電スイッチング素子が閉動作されたとき、前記放電阻止スイッチを閉動作し、放電動作を阻止することを特徴とするものである。
【００２４】
上記構成によれば、３つの条件のとき、すなわち移動体の運転が開始されて前記出力電圧検出器により検出される出力コンデンサの両端電圧が負荷定格電圧となるまでのイニシャライズの間、または充電電圧検出器により検出されるバッテリあるいは電気二重層コンデンサの両端電圧が下限電圧未満となって放電ができないとき、または充電スイッチング素子が閉動作され充電が実行されているときに、放電阻止スイッチを閉動作され、第１放電スイッチング素子および第２放電スイッチング素子を形成するトランジスタのベースが接地されることにより、第１放電スイッチング素子および第２放電スイッチング素子はオフされ、放電が阻止される。
【００２５】
また請求項５に記載の発明は、請求項３または請求項４に記載の発明であって、前記共振電源回路は、前記絶縁トランスの前記一次コイルとセンタータップ付き二次コイルの巻線比により放電動作時に昇圧し、前記絶縁トランスの前記一次コイルとセンタータップ付き三次コイルの巻線比により充電動作時に降圧することを特徴とするものである。
【００２６】
上記構成によれば、絶縁トランスという簡単な機器で、充放電時に、昇圧・降圧が実現され、定格電圧が低い電気二重層コンデンサを対象としても安価な構成で充放電を実現できる誘導受電回路を提供できる。
【００２７】
また請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、前記絶縁トランスの一次コイルを、飽和電圧を前記共振回路の定格の共振電圧に設定した可飽和リアクトルにより形成し、前記絶縁トランスの二次コイルの巻数を、二次コイルに誘起される電圧が、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの充電時の定格電圧未満に降圧するように設定したことを特徴とするものである。
【００２８】
上記構成によれば、絶縁トランスの一次コイルは、共振回路の両端に接続されており、この共振回路の定格の共振電圧に飽和電圧を設定した可飽和リアクトルにより形成されていることにより、共振回路の共振電圧は、定格の共振電圧に抑えられ、誘導線路から供給される電力（受電コイルの電圧・電流で決定される電力）が制限される。また二次コイルに誘起される電圧が、バッテリあるいは電気二重層コンデンサの充電時の定格電圧未満に抑えられることにより、充電を中止制御する必要がなくなる。
【００２９】
また請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明であって、前記第１ツェナーダイオードおよび第２ツェナーダイオードの両端にそれぞれ放電阻止スイッチを設け、前記整流回路の出力端に接続され前記負荷へ給電する出力コンデンサと、前記出力コンデンサの両端電圧を検出する出力電圧検出器と、前記出力電圧検出器により検出される前記出力コンデンサの両端電圧が予め設定された下限設定値未満となると、前記放電阻止スイッチを開動作し、放電動作を行う給電コントローラを備えたことを特徴とするものである。
【００３０】
上記構成によれば、負荷が定格負荷以上となり誘導線路から供給される電力が不足し、あるいは誘導線路から電力を受取ることができなくなり、出力コンデンサの両端電圧が下限設定値未満となると、放電阻止スイッチが開動作されることにより、第１放電スイッチング素子および第２放電スイッチング素子が駆動され、放電される。
【００３１】
また請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明であって、前記共振電源回路は、前記第１放電スイッチング素子および前記第２放電スイッチング素子を形成するトランジスタの各エミッタにそれぞれカソードが接続され、各コレクタにそれぞれアソードが接続されたダイオードからなるサージキラーを有し、前記ＤＣチョークを一次コイルとし、この一次コイルに対向する二次コイルを有する昇圧トランスと、アノードが前記昇圧トランスの二次コイルに接続され、カソードが前記出力コンデンサに接続されたダイオードを備え、前記昇圧トランスは、前記給電コントローラにより放電動作が停止されたときに前記一次コイルに発生するエネルギーを、前記ダイオードを介して前記出力コンデンサへ出力する機能を有していることを特徴とするものである。
【００３２】
上記構成によれば、放電が停止されると、ＤＣチョークである一次コイルに発生するエネルギーは行き先が無くなり、一次コイルの両端電圧は上昇するが、この電圧は、二次コイルに印加されてダイオードを介して、出力コンデンサに出力されることにより逃がされ、エネルギーが有効に使用されるとともに、サージキラーに高電圧が印加されることによるストレスが解消される。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の誘導受電回路は、従来のように、バッテリあるいは電気二重層コンデンサと、直流回路（整流器と負荷との間に構成される回路）との間で充放電を行うのではなく、バッテリあるいは電気二重層コンデンサと、交流回路（共振回路）との間で充放電を行うことを特徴としており、共振電源回路（充放電回路）を、放電動作時に、共振回路を共振要素として使用して誘導線路の周波数で自己発振する回路構成とすることにより、従来のＤＣ／ＤＣコンバータを必要とせずに、定格電圧が低電圧のバッテリあるいは電気二重層コンデンサを対象として低電圧で充放電できる共振電源回路（充放電回路）を安価に提供でき、また省スペースを実現でき、さらに電力が不足すると、バッテリあるいは電気二重層コンデンサが放電されて不足する電力が補償されることにより、誘導線路は定格負荷以上の負荷に対応する必要がなくなるので、供給電力を抑えることができ、誘導線路に電力を供給する電源装置を安価なものに構成できる、という効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態１における誘導受電回路を備えた物品搬送設備の要部構成図である。
【図２】同物品搬送設備の誘導受電回路の構成図である。
【図３】同物品搬送設備の誘導受電回路の回路図である。
【図４】同物品搬送設備の誘導受電回路の給電コントローラのブロック図である。
【図５】同物品搬送設備の誘導受電回路の特性図である。
【図６】本発明の実施の形態２における同物品搬送設備の誘導受電回路の回路図である。
【図７】同物品搬送設備の誘導受電回路の給電コントローラのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態における誘導受電回路について、図面を参照しながら説明する。
『実施の形態１』
図１は、本発明の実施の形態１における誘導受電回路を搬送台車に備えた物品搬送設備の要部構成図である。
図１において、１１はフロア１２に設置された一対の走行レールであり、１３はこの走行レール１１に案内されて自走し、物品Ｒを搬送する４輪の搬送台車（移動体の一例）である。
前記走行レール１１により、搬送台車１３の搬送経路（移動経路の一例）１４が構成され、この搬送経路１４に沿って複数のステーション（物品受け手段）１５が配置されており、搬送台車１３は、搬送経路１４に沿って走行し、搬送経路１４に沿って配置されたステーション１５間に渡って物品Ｒを搬送する搬送車を構成している。
また各ステーション１５にはそれぞれ、各搬送台車１３との間で物品Ｒの移載、すなわち搬入、搬出を行う移載用コンベヤ装置（たとえば、ローラコンベヤやチェンコンベヤ）１６が設けられている。
また走行レール１１の外方側面に走行方向に沿って上下一対の誘導線路１７が敷設されており、誘導線路１７には高周波電源装置１８（図２）により所定周波数（例えば、１０ｋＨｚ）の高周波電流（交流電流）が供給されている。
【００３６】
前記搬送台車１３は、車体２１と、この車体２１上に設置され、物品Ｒを移載し載置する移載・載置用コンベヤ装置（たとえば、ローラコンベヤやチェンコンベヤ）２２と、車体２１の下部に取付けられ、車体２１を一方の走行レール１１に対して支持する２台の旋回式従動車輪装置２３と、車体２１の下部に取付けられ、車体２１を他方の走行レール１１に対して支持するとともに走行レール１１の曲がり形状に追従可能でかつ旋回式従動車輪装置２３に対して遠近移動自在（スライド自在）とした２台の旋回・スライド式車輪装置２４と、これら旋回・スライド式車輪装置２４のうちの一方に連結された走行用モータ（消費電力が変動する負荷の一例）２５と、ステーション１５と間の信号授受に使用される光伝送装置２６Ａを備えている。前記走行用モータ２５の駆動により搬送台車１３は走行される。
また各ステーション１５毎にそれぞれ、搬送台車１３の光伝送装置２６Ａとの間で信号の授受を行う光伝送装置２６Ｂが設けられている。
【００３７】
また各搬送台車１３にはそれぞれ、一方の旋回式従動車輪装置２３の外方に、この誘導線路１７により起電力が誘起され、走行用モータ２５等へ給電するためのピックアップユニット２８が設置され、また誘導受電回路２９（図２および図３）が設置されている。
前記ピックアップユニット２８は、断面形状がＥ字状のフェライト（フェライトコア）（図示せず）と、フェライトに渡って巻かれ、１０ＫＨｚほどの一定周波数の交番磁界中に置かれて誘導起電力を発生する受電コイル３０（図２）から形成されている。
前記誘導受電回路２９に、消費電力が変動する負荷として、上記走行用モータ２５を駆動するインバータ３９（図２）と上記移載・載置用コンベヤ装置２２を駆動するインバータ４０（図２）が接続されている。
【００３８】
「誘導受電回路２９」
上記誘導受電回路２９は、図２に示すように、
前記受電コイル３０と、
受電コイル３０に並列に接続され受電コイル３０とともに誘導線路１７の周波数に共振する（並列）共振回路３１を形成する共振コンデンサ３２と、
この共振コンデンサ３２に並列に接続され、共振回路から出力される電流を整流する（全波）整流回路３３と、
整流回路３３により整流された定電流を所定の電圧に整圧して、前記インバータ３９およびインバータ４０へ給電する定電圧回路３４と、
定格電圧が低電圧（例えば、１５Ｖ）の電気二重層コンデンサ４６と、
この電気二重層コンデンサ４６と共振回路３１との間での充放電を行う共振電源回路（充放電回路）４７（詳細は後述する）
を備えている。
【００３９】
前記定電圧回路３４は、図３に示すように、
整流回路３３のプラス側出力端子に一端が接続されたＤＣチョーク３４Ａと、
ＤＣチョーク３４Ａの他端と整流回路３３のマイナス側出力端子間に接続された出力制御用（ＮＰＮ）トランジスタ（出力スイッチング素子の一例）３５と、
ＤＣチョーク３４Ａの他端にアノードが接続されたダイオード３６と、
このダイオード３６のカソードと整流回路３３のマイナス側出力端子間に接続された、すなわち整流回路３３の出力端に接続された出力コンデンサ３７と、
出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐを検出する出力電圧検出器３８と、
給電コントローラ６６（詳細は後述する）と
を備えており、出力コンデンサ３７の両端に、前記インバータ３９とインバータ４０が接続されている。
【００４０】
また上記共振電源回路４７は、図３に示すように、
受電コイル３０の両端に接続された一次コイル４１、センタータップ付き二次コイル４２、およびセンタータップが電気二重層コンデンサ４６のマイナス側端子（負極）が接続されたセンタータップ付き三次コイル４３からなる絶縁トランス４４と、
一端が、センタータップ付き二次コイル４２のセンタータップ４２ａに接続され、他端が、電気二重層コンデンサ４６のプラス側端子（正極）に接続されたＤＣチョーク４５と、
コレクタが、センタータップ付き二次コイル４２の一端４２ｂに接続され、エミッタが、電気二重層コンデンサ４６のマイナス側端子に接続された第１（ＮＰＮ）トランジスタ（第１放電スイッチング素子の一例）５１と、
コレクタが、センタータップ付き二次コイル４２の他端４２ｃに接続され、エミッタが、電気二重層コンデンサ４６のマイナス側端子に接続された第２（ＮＰＮ）トランジスタ（第２放電スイッチング素子の一例）５２と、
一端が、センタータップ付き二次コイル４２の他端４２ｃに接続された第１抵抗５３と、
カソードが、第１抵抗５３の他端および第１トランジスタ５１のベースに接続され、アノードが、電気二重層コンデンサ４６のマイナス側端子に接続された第１ツェナーダイオード５４と、
この第１ツェナーダイオード５４の両端に接続され、第１トランジスタ５１のベースを電気二重層コンデンサ４６のマイナス側端子に接続可能な放電阻止リレイＲＹ２（後述する）のｂ接点（放電阻止リレイが励磁されると開動作する接点；放電阻止スイッチの一例）ＲＹ２−ｘと、
一端が、センタータップ付き二次コイル４２の一端４２ｂに接続された第２抵抗５５と、
カソードが、第２抵抗５５の他端および第２トランジスタ５２のベースに接続され、アノードが、電気二重層コンデンサ４６のマイナス側端子に接続された第２ツェナーダイオード５６と、
この第２ツェナーダイオード５６の両端に接続され、第２トランジスタ５２のベースを電気二重層コンデンサ４６のマイナス側端子に接続可能な放電阻止リレイＲＹ２のｂ接点ＲＹ２−ｙ（放電阻止スイッチの一例）と、
アノードが、センタータップ付き三次コイル４３の一端４３ｂに接続された第１ダイオード６１と、
アノードが、センタータップ付き三次コイル４３の他端４３ｃに接続され、カソードが、第１ダイオード６１のカソードに接続された第２ダイオード６２と、
一端が、ＤＣチョーク４５の一端に一端が接続され、他端が、第１ダイオード６１および第２ダイオード６２のカソードに接続された充電リレイＲＹ１（後述する）のａ接点（充電リレイが励磁されると閉動作する接点；充電スイッチング素子の一例）ＲＹ１−ｘと
電気二重層コンデンサ４６の両端電圧Ｖｃを検出する充電電圧検出器６４と、
第１トランジスタ５１および第２トランジスタ５２の各エミッタにそれぞれカソードが接続され、各コレクタにそれぞれアソードが接続された、ダイオードからなるサージキラー５１Ａ，５２Ａと
を備えている。
【００４１】
上記放電阻止リレイＲＹ２のｂ接点ＲＹ２−ｘ，−ｙが閉動作しているとき、第１トランジスタ５１および第２トランジスタ５２のベースは接地され、べース−エミッタ間電圧は、ゼロ電圧となり、トランジスタ５１，５２には電流が流れない（後述する放電が阻止される）。また充電リレイＲＹ１のａ接点ＲＹ１−ｘが閉動作しているとき、充電が実行される。
【００４２】
このように、誘導受電回路２９は、予備の電力を蓄電する電気二重層コンデンサ４６をと、この電気二重層コンデンサ４６の充放電を制御する共振電源回路４７を備え、共振電源回路４７の放電回路４８を構成する素子として、上記絶縁トランス４４（センタータップ付き二次コイル４２）、第１トランジスタ５１、第２トランジスタ５２、第１抵抗５３、第１ツェナーダイオード５４、第２抵抗５５、第２ツェナーダイオード５６、および放電阻止リレイＲＹ２のｂ接点ＲＹ２−ｘ，−ｙを備え、共振電源回路４７の充電回路４９を構成する素子として、上記絶縁トランス４４（センタータップ付き三次コイル４３）、第１ダイオード６１、第２ダイオード６２、および充電リレイＲＹ１のａ接点ＲＹ１−ｘを備えている（充放電回路の動作については後述する）。
【００４３】
「給電コントローラ６６」
上記給電コントローラ６６には、出力電圧検出器３８により検出される出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐと、充電電圧検出器６４により検出される電気二重層コンデンサ４６の両端電圧Ｖｃが入力されており、給電コントローラ６６は、出力制御用トランジスタ３５をパルス幅制御する（駆動する）ことにより、出力コンデンサ３７の両端電圧（出力電圧）Ｖｐを制御し、また放電阻止リレイＲＹ２のｂ接点ＲＹ２−ｘ，−ｙを制御し、さらに充電リレイＲＹ１のａ接点ＲＹ１−ｘを制御している。
【００４４】
給電コントローラ６６の構成について、図４の給電コントローラ６６のブロック図を参照しながら詳細に説明する。
搬送台車１３には、搬送台車１３の動作（作業）を統括して制御する運転コントローラ７０（図４）が設けられており、給電コントローラ６６は、この運転コントローラ７０から搬送台車１３が運転を開始したことを知らせる運転信号と、充電を許可する充電許可信号を入力しており、運転信号の入力により動作する（励磁される）運転リレイＲＹＡを備えている。前記充電許可信号は、搬送台車１３が停止し且つ物品Ｒを移載していないとき、または走行時に減速しているとき、または低速で走行しているときに出力される。すなわち、運転コントローラ７０は、負荷である移載・載置用コンベヤ装置２２と走行用モータ２５が電力を大きく消費していないときに、充電許可信号を出力する。
【００４５】
また充電電圧検出器６４により検出される電気二重層コンデンサ４６の両端電圧Ｖｃが定格電圧の１５Ｖ以上かどうかを判断する第１比較器７１と、予め設定された下限値の１２Ｖ以上かどうかを判断する第２比較器７２を備えている。前記下限値は、この電圧値より電気二重層コンデンサ４６の両端電圧Ｖｃが低下すると、電気二重層コンデンサ４６の充電時間が大幅に増加するために、この電圧以下となることを防ぐ目的で設定されている。
【００４６】
また出力電圧検出器３８により検出される出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐが、インバータ３９，４０の定格電圧（負荷の定格電圧の一例）の３００Ｖ以上かどうかを判断する第３比較器７３と、定格電圧より低く、予め設定された下限値（後述する）より高く、放電を停止する電圧である２５５Ｖ以上かどうかを判断する第４比較器７４と、インバータ３９，４０が動作可能な最低電圧である、予め設定された下限値である２５０Ｖ以上かどうかを判断する第５比較器７５を備えている。
【００４７】
前記充電ＲＹ１は、第１比較器７１の出力信号がＯＦＦ（すなわち、電気二重層コンデンサ４６の両端電圧Ｖｃが定格電圧の１５Ｖ未満である）、かつ運転リレイＲＹＡのａ接点がＯＮ（すなわち、搬送台車１３は運転中である）、かつ充電許可信号を入力していること、かつ放電阻止リレイＲＹ２（後述する）のｂ接点（放電中に開動作する接点）ＲＹ１−ｚがＯＮ（放電中ではない）を条件に動作する（励磁される）。この充電ＲＹ１が励磁されると、充電スイッチング素子である上記ａ接点ＲＹ１−ｘが閉動作（ＯＮ）し、電気二重層コンデンサ４６への充電が実行される（詳細は後述する）。
【００４８】
また運転リレイＲＹＡのａ接点がＯＮ（すなわち、搬送台車１３は運転中である）となると１パルスのみを出力するパルス発生器７６が設けられ、このパルス発生器７６の１パルスでセットされ（すなわち、搬送台車１３の運転開始でセットされ）、第３比較器７３がＯＮ（すなわち、出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐが３００Ｖ以上である）でリセットされる第１ＲＳフリップフロップ７７が設けられている。この第１ＲＳフリップフロップ７７は、出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐが０Ｖである運転開始から定格電圧３００Ｖまで上昇するイニシャライズ時にその出力信号がＯＮされる。
【００４９】
また第５比較器７５がＯＦＦ（すなわち、出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐが２５０Ｖ未満である）でセットされ、第１ＲＳフリップフロップ７７の出力信号がＯＮ（すなわち、イニシャライズ時である）、または第２比較器７２の出力信号がＯＦＦ（すなわち、電気二重層コンデンサ４６の両端電圧Ｖｃが下限値の１２Ｖ未満である）、または第４比較器７４がＯＮ（すなわち、出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐが２５５Ｖ以上である）、または充電ＲＹ１のａ接点がＯＮ（すなわち、充電中である）のときにリセットされる第２ＲＳフリップフロップ７８が設けられている。この第２ＲＳフリップフロップ７８の出力信号がＯＮとなると、放電阻止リレイＲＹ２は動作する（励磁される）。放電阻止リレイＲＹ２が励磁されると、上記放電阻止リレイＲＹ２のｂ接点ＲＹ２−ｘ，−ｙが開動作し、２つの放電スイッチング素子である第１トランジスタ５１と第２トランジスタ５２が動作して電気二重層コンデンサ４６から放電が実行される（詳細は後述する）。
【００５０】
また出力電圧検出器３８により検出される出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐをフィードバックしながら、出力制御用トランジスタ３５をパルス幅制御し、出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐを定格電圧の３００Ｖに制御するパルス幅制御器７９が設けられている。またパルス幅制御器７９は、運転リレイＲＹＡのａ接点がＯＮ（すなわち、搬送台車１３は運転中である）、かつ放電リレイＲＹ２のａ接点がＯＦＦ（すなわち、放電中ではない）の条件でパルス幅制御を行っており、運転リレイＲＹＡのａ接点がＯＦＦ（すなわち、搬送台車１３は運転中でない）、または放電リレイＲＹ２のａ接点がＯＮ（すなわち、放電中である）ときには、出力制御用トランジスタ３５を動作させずに、開状態を維持する（すなわち、出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐの制御は行わない）。
【００５１】
また上記絶縁トランス４４の一次コイル４１と二次コイル４２の巻線比、すなわち巻数Ｎ１と巻数Ｎ２は、負荷が定格負荷のときの受電コイル３０の両端電圧ＶＳＡＣ、および電気二重層コンデンサ４６の放電時の定格電圧ＶＳＤＣより、下記の式を満たすように求められる。
ＶＳＡＣ×（Ｎ２／Ｎ１）×１／２×０．９（結合率等）＝ＶＳＤＣ
上記式の“１／２”は、センタータップ付き二次コイル４２の両端電圧は、二次コイル４２のセンタータップ４２ａと一端４２ｂとの間、センタータップ４２ａと他端４２ｃとの間で、１／２に分圧されていることによる。
例えば、物理的に限定される、一次コイル４１の巻数Ｎ１を６０ターン、受電コイル３０の両端電圧ＶＳＡＣを３２０Ｖ、電気二重層コンデンサ４６の放電時の定格電圧ＶＳＤＣを１５Ｖとすると、二次コイル４２の巻数Ｎ２として、６ターンが求められる。二次コイル４２の巻数Ｎ２を６ターンとすると、放電時に絶縁トランス４４の一次コイル４１へ誘起される電圧は、３３３Ｖとなり、昇圧される。
【００５２】
また絶縁トランス４４の一次コイル４１と三次コイル４３の巻線比、すなわち巻数Ｎ１と巻数Ｎ３は、負荷が定格負荷のときの受電コイル３０の両端電圧ＶＳＡＣ、および電気二重層コンデンサ４６への充電時の印加電圧ＶＣＤＣより、下記の式を満たすように求められる。
ＶＳＡＣ×（Ｎ３／Ｎ１）×１／２（上述の通り）×０．９（結合率等）＝ＶＣＤＣ
例えば、物理的に限定される、一次コイル４１の巻数Ｎ１を６０ターン、受電コイル３０の両端電圧ＶＳＡＣを３２０Ｖ、電気二重層コンデンサ４６への充電時の印加電圧ＶＣＤＣを１８Ｖとすると、三次コイル４３の巻数Ｎ３として、８ターンが求められる。三次コイル４３の巻数Ｎ３を８ターンとすると、充電時には電気二重層コンデンサ４６へは１９Ｖが印加され、降圧される。
【００５３】
以下、上記実施の形態１における作用を説明する。
搬送台車１３は、誘導受電回路２９によりインバータ３９へ給電し、インバータ３９を制御して走行用モータ２５を駆動して旋回・スライド式車輪装置２４を駆動し、走行レール１１上を走行してステーション１５間を移動し、ステーション１５に到着すると、搬送台車１３は、光伝送装置２６Ａ，２６Ｂを介してステーション１５側と物品Ｒの移載情報を交換し、インバータ４０を制御して移載・載置用コンベヤ装置２２を駆動し、ステーション１５では移載用コンベヤ装置１６を駆動して物品Ｒの移載を実行する。
誘導受電回路２９の作用は以下の通りである。
【００５４】
誘導線路１７に発生する磁束により、受電コイル３０に誘導起電力が発生し、この受電コイル３０と共振コンデンサ３２とから形成される（並列）共振回路３１より交流の一定電流が整流回路３３、ＤＣチョーク３４Ａ、ダイオード３６を介して出力コンデンサ３７へ供給され、インバータ３９，４０と走行用モータ２５と移載・載置用コンベヤ装置２２からなる負荷へ給電される。このとき、前記並列共振回路から出力される電流は一定電流であることから、前記負荷の負荷電力により、並列共振回路の両端電圧は決定されるが、前記負荷電力が大きくなると、受電コイル３０と共振コンデンサ３２に流れる電流は大きくなる。この電流は誘導線路１７から非接触で供給される。
【００５５】
また負荷により変動する出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐ、すなわち出力電圧は、給電コントローラ６６によって出力制御用トランジスタ３５がパルス幅制御でＯＮ−ＯＦＦ駆動されることにより一定電圧に維持され、並列共振回路の電圧の上昇は抑えられる。よって、この電圧の上昇により受電コイル３０と共振コンデンサ３２に流れる電流が大きくなることが回避され、誘導線路１７から供給される電力（受電コイル３０の電圧・電流で決定される電力）が制限される。これにより、他の搬送台車（移動体）１３が誘導線路１７から給電されなくなることが回避される。
【００５６】
［電気二重層コンデンサ４６の充電］
電気二重層コンデンサ４６は、次のように充電される。
誘導線路１７から受電コイル３０に誘起される電圧は、絶縁トランス４４の一次コイル４１に印加されており、電気二重層コンデンサ４６の両端電圧Ｖｃが定格電圧の１５Ｖ未満で、かつ搬送台車１３は運転中で、かつ充電許可信号が入力されて充電ＲＹ１が励磁され、給電コントローラ６６において充電リレイＲＹ１のａ接点ＲＹ１−ｘが閉動作（ＯＮ）されると、ダイオード６１，６２の作用によって誘導線路１７の交流電圧に同期して１８０゜毎に三次コイル４３のセンタータップ４３ａから一端と他端より交互にＤＣチョーク４５へ交流電流が流れ、１／２に分圧され、続いてＤＣチョーク４５により交流分が平滑されて、電気二重層コンデンサ４６は充電される。そして、電気二重層コンデンサ４６の充電電圧が、定格電圧の１５Ｖまで上昇すると、または充電許可信号がＯＦＦとなると（すなわち、搬送台車１３が高速走行を開始する等、充電の条件が整わなくなると）、または搬送台車１３の運転が終了すると、給電コントローラ６６において充電ＲＹ１は無励磁とされ、充電リレイＲＹ１のａ接点ＲＹ１−ｘが開動作（ＯＦＦ）され、充電は停止される。
【００５７】
［電気二重層コンデンサ４６の放電］
電気二重層コンデンサ４６は、次のように放電される。
前記負荷が定格負荷以上となると、あるいは誘導線路１７からの給電がなくなると、出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐが低下し、これに伴い受電コイル３０の両端電圧は低下し、よって一次コイル４１の両端電圧は低下し、電気二重層コンデンサ４６により二次コイル４２を介して一次コイル４１に印加される電圧のほうが高くなる。
【００５８】
そして、出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐが２５０Ｖ未満まで低下すると、上記イニシャライズ時ではない、または電気二重層コンデンサ４６の両端電圧Ｖｃが下限値の１２Ｖ未満ではない、または出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐが２５５Ｖ以上ではない、または充電中ではないとの条件により、給電コントローラ６６において放電阻止リレイＲＹ２が動作し（励磁され）、放電阻止リレイＲＹ２のｂ接点ＲＹ２−ｘ，−ｙが開動作し、２つの放電スイッチング素子である第１トランジスタ５１と第２トランジスタ５２のベースには、ツェナーダイオード５４，５６のツェナー電圧が印加可能な状態とされる。この状態では、第１トランジスタ５１、第２トランジスタ５２ともにオフの状態にある。
【００５９】
電気二重層コンデンサ４６よりＤＣチョーク４５に供給された直流電流は、部品の定格が同じでも、トランジスタ５１，５２の特性のバラツキ、抵抗５３，５５の抵抗値誤差などで電流の流れやすさに差が出る。ここで、二次コイル４２の他端４２ｃから第１ツェナーダイオード５４に電流が流れて、第１トランジスタ５１のベース電圧が、０．７Ｖとなり、第１トランジスタ５１が先にオン（導通）状態となるものとする。
【００６０】
すると、ＤＣチョーク４５へ供給された直流電流は二次コイル４２のセンタータップ４２ａから一端４２ｂ、第１トランジスタ５１と流れ、同時に第１トランジスタ５１によって第２抵抗５５を介して第２トランジスタ５２のベース電圧が接地される（ほぼ０Ｖとなる）ので、第２トランジスタ５２は完全にオフ（非導通）状態となり、二次コイル４２の一端４２ｃの電圧は上昇する。
そうすると一次コイルに接続されている共振回路３１が作動することにより、二次コイル４２の一端４２ｃの電圧は前記上昇の後に下降に転じ、やがて接地電位となる（ほぼ０Ｖとなる）。第１抵抗５３がこの接地電位を第１トランジスタ５１のベースに伝えると、第１トランジスタ５１はオフ（非導通）状態となり、今度は二次コイル４２の一端４２ｂの電圧が上昇する。この上昇した電圧によって第２抵抗５５を介して第２ツェナーダイオード５６に電流が流れると、第２トランジスタ５２のベース電圧が０．７Ｖを超過して、第２トランジスタ５２がオン（導通）状態となる。
【００６１】
すると、ＤＣチョーク４５へ供給された直流電流は二次コイル４２のセンタータップ４２ａから他端４２ｃ、第２トランジスタ５２と流れ、同時に第２トランジスタ５２によって第１抵抗５３を介して第１トランジスタ５１のベース電圧が接地される（ほぼ０Ｖとなる）ので、第１トランジスタ５２は完全にオフ（非導通）状態となり、二次コイル４２の一端４２ｂの電圧は上昇する。
そうすると一次コイルに接続されている共振回路３１が作動することにより、二次コイル４２の一端４２ｂの電圧は前記上昇の後に下降に転じ、やがて接地電位となる（ほぼ０Ｖとなる）。第２抵抗５５がこの接地電位を第２トランジスタ５２のベースに伝えると、第２トランジスタ５２がオフ（非導通）状態となり、今度は二次コイル４２の他端４２ｃの電圧が上昇する。この上昇した電圧によって第１抵抗５３を介して第１ツェナーダイオード５４に電流が流れると、第１トランジスタ５１のベース電圧が０．７Ｖを超過して、第１トランジスタ５１がオン（導通）状態となる。
以上の動作を繰り返すことにより発振する。
【００６２】
このように、第１トランジスタ５１と第２トランジスタ５２が交互にオンし、その毎に二次コイル４２のセンタータップ４２ａから一端４２ｂと他端４２ｃへ交互に逆向きの電流が流れ、すなわち放電され、一次コイル４１と二次コイル４２の巻線比Ｎ１／Ｎ２の２倍の電気二重層コンデンサ４６の電圧が一次コイル４１へ誘起される。このとき、一次コイル４１から流れる電流は、受電コイル３０と共振コンデンサ３２からなる共振回路３１の共振周波数（例えば、１４ｋＨｚ）のときに最も良く流れることから、第１トランジスタ５１と第２トランジスタ５２は、前記共振周波数で交互に１８０゜ずれてスイッチングされる。すなわち、上記共振回路３１の共振周波数で自己発振し、この共振周波数の交流電流が受電コイル３０に供給される。すなわち、共振電源回路４７は、放電動作時に、共振回路３１を共振要素として誘導線路１７の周波数で自己発振して電気二重層コンデンサ４６より共振回路３１へ給電する。よって、第１トランジスタ５１と第２トランジスタ５２を駆動する制御回路が不要となる。
【００６３】
このような放電により、出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐが２５５Ｖ以上にまで回復すると、放電阻止リレイＲＹ２が無励磁となり、放電阻止リレイＲＹ２のｂ接点ＲＹ２−ｘ，−ｙが閉動作し、２つの放電スイッチング素子である第１トランジスタ５１と第２トランジスタ５２のベース−エミッタ間電圧はゼロとなり、第１トランジスタ５１と第２トランジスタ５２に電流は流れなくなり、放電が停止される。
そして、出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐが２５０Ｖ未満まで再度低下すると放電が実行され、２５５Ｖ以上にまで回復すると放電が停止される。
上述した誘導受電回路２９の作用による出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐと電気二重層コンデンサ４６の両端電圧Ｖｃの特性を図５に示す。
【００６４】
図５に示すように、搬送台車１３の運転が開始され、運転リレイＲＹＡが動作すると（ＯＮとなると）、イニシャライズ時の動作により誘導線路１７から給電されて出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐは定格電圧３００Ｖまで上昇され、走行、物品Ｒの移載などの作業が実行される。このとき、出力制御用トランジスタ３５が制御されて出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐは定格電圧３００Ｖに維持される。
【００６５】
そして、搬送台車１３の負荷が少なくなり、充電条件が整うと、充電リレイＲＹ１が動作されて、上記電気二重層コンデンサ４６の充電動作が実行され、電気二重層コンデンサ４６の両端電圧Ｖｃが１５Ｖまで上昇すると、充電動作は終了される。このとき、誘導線路１７から供給される電力が電気二重層コンデンサ４６に振り向けられることにより出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐは少し低下する。
【００６６】
そして、何らかの原因で誘導線路１７からの給電が停止し、あるいは負荷が大幅に増加して、出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐが２５０Ｖ未満まで低下すると、上記放電動作が実行され、２５５Ｖ以上にまで回復すると放電が停止される。再度、２５０Ｖ未満まで低下すると、上記放電動作が実行され、２５５Ｖ以上にまで回復すると放電が停止される。なお、電気二重層コンデンサ４６の両端電圧Ｖｃが低下し、１２Ｖ未満となると、放電は停止される。
【００６７】
そして、誘導線路１７からの給電が回復し、あるいは負荷が減少して、２５５Ｖ以上に出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐが回復していくと、出力制御用トランジスタ３５が制御されて出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐは定格電圧３００Ｖに維持される。
【００６８】
以上のように本実施の形態１は、従来のように、電気二重層コンデンサ４６と直流回路（整流器と負荷との間に構成される回路，本実施の形態では、定電圧回路３４）との間で充放電を行うのではなく、電気二重層コンデンサ４６と交流回路（本実施の形態では、共振回路３１）との間で充放電を行うことを特徴としており、共振電源回路（充放電回路）４７を、放電動作時に、共振回路３１を共振要素として使用して誘導線路１７の周波数で自己発振する回路構成とすることにより、従来のＤＣ／ＤＣコンバータを必要とせずに、定格電圧が低電圧の電気二重層コンデンサ４６を対象として低電圧で充放電できる充放電回路（共振電源回路４７）を安価に提供でき、また省スペースを実現できる。さらに出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐが２５０Ｖ（下限設定値）未満まで低下すると、電気二重層コンデンサ４６が放電されて不足する電力が補償されることにより、誘導線路１７は定格負荷以上の負荷に対応する必要がなくなるので、供給電力を抑えることができ、誘導線路１７に電力を供給する電源装置を安価なものに構成できる。
【００６９】
また本実施の形態１によれば、放電動作時に、トランジスタ５１，５２のスイッチングタイミングがずれて同時にスイッチングするタイミングが発生しても、トランジスタ５１，５２に接続されるコンデンサがなく、二次コイル４２しか接続されていないために、循環電流が流れることは殆どなく、またトランジスタ５１，５２のスイッチングの際に発生するノイズ電流が流れることはなく、エネルギーロスを軽減でき、効率を向上させることができる。
【００７０】
また本実施の形態１によれば、放電動作時に、トランジスタ５１，５２は、自己発振されることにより、トランジスタ５１，５２を駆動する制御回路を不要とすることができる。
【００７１】
『実施の形態２』
本発明における実施の形態２における誘導受電回路について説明する。なお、上記実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
図６は、本発明の実施の形態２における誘導受電回路の回路図であり、実施の形態１とは下記の点で回路を変更している。
【００７２】
（１）絶縁トランス４４に代えて、受電コイル３０の両端に接続された、可飽和リアクトルである一次コイル（巻線）８１、およびセンタータップ付き二次コイル（巻線）８２からなる（可飽和）絶縁トランス８３を設ける。これに伴い、充電回路４９を削除し、定電圧回路３４の出力制御用（ＮＰＮ）トランジスタ３５を削除する。
上記可飽和絶縁トランス８３の一次コイル８１は可飽和リアクトルであり、受電コイル３０と共振コンデンサ３２からなる（並列）共振回路３１の両端に接続されていることから、共振回路３１の共振電圧は、一次コイル８１の飽和電圧以下に制御される。
一次コイル８１の飽和電圧を、共振回路３１の定格の共振電圧となるように、一次コイル８１の巻数Ｎ１を設定する。これにより、実施の形態１の出力制御用（ＮＰＮ）トランジスタ３５および給電コントローラ６６による定電圧制御が不要となる。
また一次コイル８１が飽和しているときに、センタータップ付き二次コイル８２に誘起される電圧の１／２の電圧で、電気二重層コンデンサ４６に印加される電圧を、電気二重層コンデンサ４６の充電時の定格電圧（最高電圧）未満で、略充電時の定格電圧とするように、センタータップ付き二次コイル８２の巻数Ｎ２を設定する。二次コイル８２の巻数Ｎ２は、一次コイル８１の飽和電圧ＶＳＡ、および電気二重層コンデンサの充電時の定格電圧ＶＩＤＣより、下記の式を満たすように求められる。
ＶＳＡ×（Ｎ２／Ｎ１）×１／２×０．９（結合率等）＜ＶＩＤＣ
このように、電気二重層コンデンサ４６に印加される電圧を、電気二重層コンデンサ４６の充電時の定格電圧（最高電圧）未満とすることにより、充電を中止制御する必要がなくなり、実施の形態１の充電回路４９が不要となる。
以上のように、一次コイル８１の巻数Ｎ１を、共振回路３１の定格の共振電圧により設定し、この一次コイル８１の巻数Ｎ１に対するセンタータップ付き二次コイル８２の巻数Ｎ２を、電気二重層コンデンサ４６の充電時の定格電圧未満となるように設定している。
なお、公知の如く、負荷を抵抗とした場合、（並列）共振回路３１から流れ出る電流は一定となり、二次コイル８２に流れる電流は、この一定電流の巻数倍（Ｎ１／Ｎ２）となることから、電気二重層コンデンサ４６の許容充電電流に応じてセンタータップ付き二次コイル８２の巻数Ｎ２を設定し、巻数Ｎ２に応じて電気二重層コンデンサ４６を何個、直列接続するか（最高電圧）を決めることもできる。
【００７３】
（２）新たに、カソードが、定電圧回路３４のダイオード３６のカソード（出力コンデンサ３７）に接続されたダイオード８５を設け、さらにＤＣチョーク４５に代えて、一端が、センタータップ付き二次コイル８２のセンタータップ８２ａに接続され、他端が、電気二重層コンデンサ４６のプラス側端子（正極）に接続された、ＤＣチョークとして使用する一次コイル（巻線）８６と、一端が、センタータップ付き二次コイル８２のセンタータップ８２ａに接続され、他端が、ダイオード８５のアノードに接続された二次コイル（巻線）８７からなる昇圧トランス８８を設ける。
昇圧トランス８８の一次コイル８６は、電気二重層コンデンサ４６の充放電時の電流を流すことができ、交流分を平滑可能とするインダクタンス（Ｌ）分を有する巻線数が設定され、一次コイル８６と二次コイル８７の巻線比は、電気二重層コンデンサ４６からの放電が終了したときに、一次コイル８６に流れようとする電流により一次コイル８６に発生する電圧によって、二次コイル８７に誘起される電圧が、インバータ３９，４０の定格電圧（負荷の定格電圧の一例）より大きくなるように設定される。これにより、電気二重層コンデンサ４６からの放電が終了したときに一次コイル８６に発生するエネルギーは、ダイオード８７を介して出力コンデンサ３７へ出力されて有効に使用され、また二次コイル８２を介してサージキラー５１Ａ，５２Ａへ高電圧が印加されることが回避される。
なお、上記可飽和絶縁トランス８３と昇圧トランス８８への変更により、新たな共振電源回路４７’が形成されている。
【００７４】
（３）給電コントローラ６６に代えて、給電コントローラ８９を設ける。
給電コントローラ８９には、図６および図７に示すように、出力電圧検出器３８により検出される出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐと、充電電圧検出器６４により検出される電気二重層コンデンサ４６の両端電圧Ｖｃが入力され、さらに図７に示すように、運転コントローラ７０から搬送台車１３が運転を開始したことを知らせる運転信号が入力されており、放電阻止リレイＲＹ２のｂ接点ＲＹ２−ｘ，−ｙを制御している。
図７に示すように、充電電圧検出器６４により検出される電気二重層コンデンサ４６の両端電圧Ｖｃが放電許可電圧（例えば、１８Ｖ；電気二重層コンデンサ４６の最大充電電圧をＤＣ２２Ｖとしている）以上かどうかを判断する第１比較器９１と、出力電圧検出器３８により検出される出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐが、下限設定値の２５０Ｖ以上かどうかを判断する第２比較器９２とを備えている。
放電阻止リレイＲＹ２は、上記運転信号がＯＮ（運転中）、および第１比較器９１の出力信号がＯＮ（電気二重層コンデンサ４６の両端電圧Ｖｃが放電許可電圧以上）、および第２比較器９２の出力信号がＯＮではない（出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐが下限設定値未満）となると、動作する（励磁される）。放電阻止リレイＲＹ２が励磁されると、実施の形態１と同様に、放電阻止リレイＲＹ２のｂ接点ＲＹ２−ｘ，−ｙが開動作し、２つの放電スイッチング素子である第１トランジスタ５１と第２トランジスタ５２が動作して電気二重層コンデンサ４６から放電が実行される。
【００７５】
以下、上記実施の形態２における作用を説明する。
誘導線路１７に発生する磁束により、受電コイル３０に誘導起電力が発生し、この受電コイル３０と共振コンデンサ３２とから形成される（並列）共振回路３１より交流の一定電流が整流回路３３、ＤＣチョーク３４Ａ、ダイオード３６を介して出力コンデンサ３７へ供給され、インバータ３９，４０と走行用モータ２５と移載・載置用コンベヤ装置２２からなる負荷へ給電される。このとき、（可飽和）絶縁トランス８３の一次コイル８１は可飽和リアクトルであることにより、（並列）共振回路３１の共振電圧は定格の共振電圧以下に抑えられ、よって誘導線路１７から供給される電力（受電コイル３０の電圧・電流で決定される電力）が制限される。これにより、他の搬送台車（移動体）１３が誘導線路１７から給電されなくなることが回避される。
【００７６】
［電気二重層コンデンサ４６の充電］
電気二重層コンデンサ４６は、次のように充電される。
電気二重層コンデンサ４６の放電が実行されるとき以外は、充電可能とされている。
誘導線路１７から受電コイル３０に誘起される電圧は、（可飽和）絶縁トランス８３の一次コイル８１に印加されており、電気二重層コンデンサ４６の両端電圧Ｖｃが定格電圧未満であれば、誘導線路１７の交流電圧に同期して１８０゜毎に二次コイル８２のセンタータップ８２ａから一端と他端より交互に昇圧トランス８８のＤＣチョークである一次コイル（巻線）８６へ交流電流が流れ、１／２に分圧され、続いて一次コイル８６により交流分が平滑されて、電気二重層コンデンサ４６は充電される。なお、電気二重層コンデンサ４６の充電電圧は、充電時の定格電圧未満に抑えられる。
【００７７】
［電気二重層コンデンサ４６の放電］
電気二重層コンデンサ４６は、次のように放電される。
前記負荷が定格負荷以上となると、あるいは誘導線路１７からの給電がなくなると、出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐが低下し、これに伴い受電コイル３０の両端電圧は低下し、よって一次コイル８１の両端電圧は低下し、電気二重層コンデンサ４６により二次コイル８２を介して一次コイル８１に印加される電圧のほうが高くなる。
【００７８】
そして、出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐが２５０Ｖ未満まで低下すると、電気二重層コンデンサ４６の両端電圧Ｖｃが下限値（許容放電電圧）の１８Ｖ未満ではないとの条件により、給電コントローラ８９において放電阻止リレイＲＹ２が動作し（励磁され）、放電阻止リレイＲＹ２のｂ接点ＲＹ２−ｘ，−ｙが開動作し、２つの放電スイッチング素子である第１トランジスタ５１と第２トランジスタ５２のベースには、ツェナーダイオード５４，５６のツェナー電圧が印加可能な状態とされる。この状態では、第１トランジスタ５１、第２トランジスタ５２ともにオフの状態にある。
以後の放電動作は、実施の形態１で説明した放電動作と同じであり、説明を省略する。共振電源回路４７は、放電動作時に、共振回路３１を共振要素として誘導線路１７の周波数で自己発振して電気二重層コンデンサ４６より共振回路３１へ給電する。
【００７９】
このような放電により、出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐが２５０Ｖ以上にまで回復すると、放電阻止リレイＲＹ２が無励磁となり、放電阻止リレイＲＹ２のｂ接点ＲＹ２−ｘ，−ｙが閉動作し、２つの放電スイッチング素子である第１トランジスタ５１と第２トランジスタ５２のベース−エミッタ間電圧はゼロとなり、第１トランジスタ５１と第２トランジスタ５２に電流は流れなくなり、放電が停止される。
放電が停止されると、ＤＣチョークである一次コイル（巻線）８６に発生するエネルギーは行き先が無くなり、一次コイル（巻線）８６の両端電圧は上昇するが、この電圧は、二次コイル８７に印加されてダイオード８５を介して、出力コンデンサ３７に出力されることにより逃がされ、エネルギーが有効に使用されるとともに、センタータップ付き二次コイル８２を介してサージキラー５１Ａ，５２Ａに高電圧が印加されることが回避される。
【００８０】
以上のように本実施の形態２は、実施の形態１と同様に、従来のように、電気二重層コンデンサ４６と直流回路（整流器と負荷との間に構成される回路）との間で充放電を行うのではなく、電気二重層コンデンサ４６と交流回路（本実施の形態では、共振回路３１）との間で充放電を行うことを特徴としており、共振電源回路（充放電回路）４７’を、放電動作時に、共振回路３１を共振要素として使用して誘導線路１７の周波数で自己発振する回路構成とすることにより、従来のＤＣ／ＤＣコンバータを必要とせずに、定格電圧が低電圧の電気二重層コンデンサ４６を対象として低電圧で充放電できる充放電回路（共振電源回路４７’）を安価に提供でき、また省スペースを実現できる。さらに出力コンデンサ３７の両端電圧Ｖｐが２５０Ｖ（下限設定値）未満まで低下すると、放電阻止リレイＲＹ２のｂ接点ＲＹ２−ｘ，−ｙが開動作されることにより、２つの放電スイッチング素子である第１トランジスタ５１と第２トランジスタ５２が駆動され、電気二重層コンデンサ４６が放電されて不足する電力が補償されることにより、誘導線路１７は定格負荷以上の負荷に対応する必要がなくなるので、供給電力を抑えることができ、誘導線路１７に電力を供給する電源装置を安価なものに構成できる。
【００８１】
また本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、放電動作時に、トランジスタ５１，５２のスイッチングタイミングがずれて同時にスイッチングするタイミングが発生しても、トランジスタ５１，５２に接続されるコンデンサがなく、センタータップ付き二次コイル８２しか接続されていないために、循環電流が流れることは殆どなく、またトランジスタ５１，５２のスイッチングの際に発生するノイズ電流が流れることはなく、エネルギーロスを軽減でき、効率を向上させることができる。
【００８２】
また本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、放電動作時に、トランジスタ５１，５２は、自己発振されることにより、トランジスタ５１，５２を駆動する制御回路を不要とすることができる。
【００８３】
また本実施の形態２によれば、（可飽和）絶縁トランス８３の一次コイル８１は、共振回路３１の両端に接続されており、この共振回路３１の定格の共振電圧に飽和電圧を設定した可飽和リアクトルにより形成されていることにより、共振回路３１の共振電圧は、定格の共振電圧に抑えられ、誘導線路１７から供給される電力（受電コイル３０の電圧・電流で決定される電力）を制限することができ、またセンタータップ付き二次コイル８２に誘起される１／２の電圧が、電気二重層コンデンサ４６の充電時の定格電圧未満に抑えられることにより、充電を中止制御する必要をなくすことができる。
【００８４】
また本実施の形態２によれば、放電が停止されると、ＤＣチョークである一次コイル８６に発生するエネルギーは行き先が無くなり、一次コイル８６の両端電圧は上昇するが、この電圧は、二次コイル８７に印加されてダイオード８５を介して、出力コンデンサ３７に出力されることにより逃がされ、エネルギーが有効に使用されるとともに、サージキラー５１Ａ，５２Ａに高電圧が印加されることによるストレスを解消できる。
【００８５】
なお、本実施の形態１および２では、充放電対象を電気二重層コンデンサ４６としているが、バッテリでもよい。
また本実施の形態１では、移動体の一例を搬送台車１３としているが、搬送台車１３に限ることはなく、例えば自動倉庫で使用するスタッカークレーンであってもよい。スタッカークレーンの場合、物品Ｒを昇降するキャレッジ（荷台）を備えていることから、運転コントローラ７０は、上記充電許可信号を、上記スタッカークレーンが停止し且つ物品Ｒを移載していないとき、または走行時に減速しているとき、または低速で走行しているときに加えて、キャレッジで物品Ｒを下降しているときに出力する。
また本実施の形態１および２では、スイッチング素子としてトランジスタ５１，５２を使用しているが、単なるスイッチであってもよい。このとき、放電時に第１スイッチング素子と第２スイッチング素子を、一次コイル４１に前記所定周波数で交流電流が流れるように、交互にスイッチングするスイッチングコントローラが必要となる。
【符号の説明】
【００８６】
１７  誘導線路
１８  高周波電源装置
２８  ピックアップユニット
２９  誘導受電回路
３０  受電コイル
３１  共振回路
３２  共振コンデンサ
３３  整流回路
３４  定電圧回路
３７  出力コンデンサ
３８  出力電圧検出器
４１，８１  一次コイル
４２，８２  センタータップ付き二次コイル
４３  センタータップ付き三次コイル
４４，８３  絶縁トランス
４５  ＤＣチョーク
４６  電気二重層コンデンサ
４７，４７’  共振電源回路
５１  第１トランジスタ
５２  第２トランジスタ
５４  第１ツェナーダイオード
５６  第２ツェナーダイオード
６１  第１ダイオード
６２  第２ダイオード
６４  充電電圧検出器
６６，８９  給電コントローラ
８６  一次コイル
８７  二次コイル
８８  昇圧トランス
ＲＹ１  充電リレイ
ＲＹ１−ｘ  ａ接点
ＲＹ２  放電阻止リレイ
ＲＹ２−ｘ  ｂ接点
ＲＹ２−ｙ  ｂ接点
ＲＹＡ  運転リレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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