(57)【要約】      （修正有）【課題】給電ケーブルによる物理的な取り回しや、バッテリによる使用時間の制限を排除でき、同時に付加情報の伝送を可能とし、遮蔽物の回避を行いながら効率的な電力供給ができる電力供給装置を提供することを目的とする。【解決手段】電磁波を制御する送電制御回路１０１と、送電アンテナ１０３から電磁波を用いて電力を供給する電磁波供給回路１０２と、電磁波を受信する受電アンテナ１０５と、前記受電アンテナ１０５からの電力を制御する受電制御回路１０６と、前記受電制御回路１０６からの電力を所望の電圧に変換する電力変換供給回路１０８とからなる非接触電力供給装置において、送電部に複数個配置された移動可能な前記送電アンテナ１０３と、移動可能な受電部に複数個配置された前記受電アンテナ１０５とからなるものである。 【選択図】図１
2006296123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電する電磁波を制御する送電制御回路と、送電アンテナから電磁波を用いて電力を供給する電磁波供給回路と、送電された電磁波を受信する受電アンテナと、前記受電アンテナからの電力を制御する受電制御回路と、前記受電制御回路からの電力を所望の電圧に変換する電力変換供給回路とからなる非接触電力供給装置において、
送電部に複数個配置された移動可能な前記送電アンテナと、移動可能な受電部に複数個配置された前記受電アンテナとからなることを特徴とする非接触電力供給装置。
【請求項２】
前記電力変換供給回路は、電子機器の消費電力を検出する機能を備えたことを特徴とする請求項１に記載の非接触電力供給装置。
【請求項３】
前記受電制御回路と相互に通信する前記送電制御回路により、最適な位置に配置された前記送電アンテナへ切り替えながら、１基以上の送電アンテナより１基以上の前記受電アンテナを指向する電磁波を照射し、電磁波の供給を行うことを特徴とする請求項１に記載の非接触電力供給装置。
【請求項４】
前記送電部からの電磁波に付加情報信号を重畳することにより、電源供給に加えて付加情報の伝送を行うことを特徴とする請求項１記載の非接触式電力供給装置。
【請求項５】
送電する電磁波を制御する送電制御回路と、送電アンテナから電磁波を用いて電力を供給する電磁波供給回路と、送電された電力を受信する受電アンテナと、前記受電アンテナからの電力を制御する受電制御回路と、前記受電制御回路からの電力を所望の電圧に変換する電力変換供給回路とからなる非接触電力供給装置の送電方法において、
受電部の移動に伴う位置と姿勢の変化を検出するステップと、電磁波の照射角度と照射電力とを最適に変化させるステップと、前記受電アンテナに指向性の高い前記送電アンテナを検出するステップと、送電する前記送電アンテナを切り替えるステップと、電磁波を送電するステップとからなることを特徴とする非接触電力供給装置の送電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受電部が自由に移動しながら、電子機器へ電力を供給するための電力供給装置および送電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来は、接触式給電ケーブルによる電力供給装置が用いられており、この電力供給装置は、使用者の移動範囲に対して十分長さを持つ電源装置から直接接続される給電ケーブルを通じて手持ち型電子機器へ電力を供給している。また、充電式のバッテリによる電力供給装置は、手持ち型電子機器に内蔵された充電式バッテリにより電力を供給している。
また、従来の非接触電力供給装置には、２つの装置が提案されている。第1には、発信回路からアンテナを介して放射される電磁波を、アンテナを介して受け取り、これを電源回路により、電力に変換するものである（例えば、特許文献１参照）。図４に示すように、識別情報発信装置１０が、識別情報記憶装置２０の電源を供給するための電源供給用の電磁波を発信するための発振回路１３をさらに有する構成とし、識別情報記憶装置２０が、識別情報発信装置１０の発振回路１３から発信された電磁波を受信し、受信した電磁波を電力に変換することで、動作電源を作る電源回路２３をさらに有する構成とすることができる。このようにすると、識別情報記憶装置２０が動作するための電力を供給することが可能となる。
第２には、固定側と移動側の何れか一方の装置に能動モジュ−ルＡを他方に受動モジュ−ルＢを備え、その両者間で電磁界もしくは光による電磁波を媒体として、電力は一方向に、情報信号は相互に授受する伝送制御手段を構成するものである（例えば、特許文献２参照）。図５は、能動モジュ−ルで受信した受動側装置からの情報信号の信号強度に基づいて、電力の発送出力を自動的に制御する手段を備えた装置の従来例を説明するブロック線図である。図中、Ａは能動モジュ−ル、Ｂは受動モジュ−ルを表わしており、能動モジュ−ルＡは電力や情報信号を扱う電力送信部および情報信号を受信する信号受信部などを有し、受動モジュ−ルＢは電力や情報信号を受けて処理する電力受信部および情報信号を送信する信号送受信部などを有している。能動モジュ−ルＡの電力送信部は、電力発送用周波数を発振するｆ１発振回路１の出力を、ＲＦ（高周波）バッファアンプ２を経て受けるＲＦパワ−アンプ３により電力増幅し、電力送信ヘッド４（ヘッドの構成は後述）からその電磁波を放射する。この電磁波は、受動モジュ−ルＢの電力受信ヘッド５に捕捉されたのち、整流平滑回路６により直流Ｅ１となり受動モジュ−ルＢ内の各回路および付加回路の動作用電源として供給されるので、受動側装置モジュ−ルＢは見掛け上無電源で動作をする。
【特許文献１】特開平０９−２２０３３９（第６頁  図３）
【特許文献２】特開平２００１−０５３６５７（第３頁  図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、従来の接触式給電ケーブルによる電力供給装置は、給電ケーブルを外す事ができないので、ケーブルが他の機器に干渉して必要な場所に届かなかったり、ケーブルが絡んで作業性を損なったり、損傷して断線したり、巻取作業に手間を要するという問題があった。
また、充電式のバッテリによる電力供給装置の場合は、バッテリの重量のための電子機器の重量増、設置体積のための電子機器の大型化という問題があり、更に使用時間の制限を受けるという致命的な問題もあった。更に、手持ち型電子機器と上位機器との情報通信を行うためには、給電ケーブルと複合される情報伝送線を通じて、あるいは電力線に重畳される情報信号による通信、あるいは送受信回路およびアンテナによる無線通信を行う必要があった。
また、従来の非接触給電方式による電力供給装置の場合は、遮蔽物がある場合、電磁波がアンテナで受信できず、電力変換できないという問題が生じていた。さらには、受信部が移動する場合、発信部からの距離や角度などによっては、電波強度が低減するために、効率的な電力変換ができないという問題も生じていた。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、給電ケーブルによる物理的な取り回しの制限を排除するとともに、バッテリによる使用時間の制限を排除することができ、同時に付加情報の伝送を可能とし、遮蔽物の回避を行いながら効率的な電力供給ができる電力供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、送電する電磁波を制御する送電制御回路と、送電アンテナから電磁波を用いて電力を供給する電磁波供給回路と、送電された電力を受信する受電アンテナと、前記受電アンテナからの電力を制御する受電制御回路と、前記受電制御回路からの電力を所望の電圧に変換する電力変換供給回路とからなる非接触電力供給装置において、送電部に複数個配置された移動可能な前記送電アンテナと、移動可能な受電部に複数個配置された前記受電アンテナとからなるものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記電力変換供給回路が、電子機器の消費電力を検出する機能を有するものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記受電制御回路と相互に通信する前記送電制御回路により、最適な位置に配置された前記送電アンテナへ切り替えながら、１基以上の送電アンテナより１基以上の前記受電アンテナを指向する電磁波を照射し、電磁波の供給を行うものである。
また、請求項４に記載の発明は、前記送電部からの電磁波に付加情報信号を重畳することにより、電源供給に加えて付加情報の伝送を行うものである。
また、請求項５に記載の発明は、送電する電磁波を制御する送電制御回路と、送電アンテナから電磁波を用いて電力を供給する電磁波供給回路と、送電された電力を受信する受電アンテナと、前記受電アンテナからの電力を制御する受電制御回路と、前記受電制御回路からの電力を所望の電圧に変換する電力変換供給回路とからなる非接触電力供給装置の送電方法において、受電部の移動に伴う位置と姿勢の変化を検出するステップと、電磁波の照射角度と照射電力とを最適に変化させるステップと、前記受電アンテナに指向性の高い前記送電アンテナを検出するステップと、送電する前記送電アンテナを切り替えるステップと、電磁波を送電するステップとからなるものである。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の発明によると、接触式給電ケーブルによる物理的な取り回しの制限を排除することができ、バッテリによる使用時間の制限を排除することができる。
また、請求項２に記載の発明によると、電子機器の負荷状況に応じた最適な電力を供給することができる。
また、請求項３に記載の発明によると、複数個の送電アンテナおよび受電アンテナを備え、受電アンテナに指向する送電アンテナを選択することで遮蔽物の回避を行いながら効率的な電力供給ができる。
また、請求項４に記載の発明によると、電磁波に付加情報を重畳することにより、付加情報の伝送を非接触に実現することができる。
また、請求項５に記載の発明によると、指向性の高い送電アンテナを選択するステップを行うことで、遮蔽物の回避を行いながら効率的な電力供給ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明の電力供給装置の構成を示すブロック図である。ここでは、電力が供給される装置に手持ち型電子機器でロボットを操作することを例に説明する。図において、１０１は送電制御回路であり、電磁波供給源１０２と３台の送電アンテナ１０３を制御する。２台の受電アンテナ１０５と受電制御回路１０６および電力変換供給回路１０８は、使用者が着用する衣服１０７に備えられており、３台の送電アンテナ１０３の中で受電アンテナ１０５に指向性の高い送電アンテナ１０３から照射された電磁波１０４を受電して電力変換供給回路１０８により電力変換し、給電コネクタ１０９に接続された電力供給ケーブル１１０を通じて手持ち型電子機器へ電力を供給する。
ここで、受電アンテナ１０５は、フェルト生地、アンテナパッチや地板に相当する部分は導電性布からなり、誘電体基板にフェルトを誘電材料として用い、折り曲げ可能で衣服にも縫い付けることができるマイクロストリップアンテナを例に説明する。
また、衣服の胸部に装着する例で説明したが、背部や腕部、大腿部でもよく、使用者の負荷が軽減できる場所であれば良い。さらには電子機器自体にへの内蔵や、保護帽に装着しても良い。
このように衣服や保護帽に受電アンテナを備えることにより、広い面積で電力を受電できるとともに、受電アンテナが電磁波を吸収するので使用者の電磁波シールドを兼ねており、安全に作業できる効果もある。
本発明が従来技術と異なる部分は、移動可能な複数個の送電アンテナおよび移動可能な複数個の受電アンテナを備え、受電アンテナに指向する１基以上の送電アンテナを選択する部分である。
【０００８】
図２は処理の流れ図である。その動作は、ステップ２０１と２０２で送電制御回路１０１と受電制御回路１０６間の通信確立を行う。
次に、ステップ２０３から２０５で使用者の位置と姿勢を把握して送電アンテナ１０３の照射角度を変更する。
次に、ステップ２０６から２０８で電子機器の消費電力に応じて送電電力を変更する。
次に、ステップ２０９と２１０にて障害物による使用者の隠蔽を把握して送電アンテナ１０３を最適な位置に配置された送電アンテナ１０３に切り替える。
ここで、使用者の位置と姿勢を把握する方法としては、常時、複数の送電アンテナ１０３により電力供給を行っており、受電制御回路１０６が送電アンテナ１０３から受信した電磁波の強度の差を検出することにより、送電アンテナ１０３を検出する。
この一連の動作により、使用者の位置と姿勢および電子機器の消費電力に応じて最適な電力供給ができる。
【実施例２】
【０００９】
図３は本発明の第２の実施例を示すブロック図である。図において、１０３は送電アンテナであり、受電アンテナ１０５に対して電力供給用の電磁波１０４を照射している。１１２は前記電磁波に重畳された付加情報信号であり、送電制御回路１０１と受電制御回路１０６の間で送受信されている。付加情報１１３は、送電制御回路１０１と上位機器１１４との間で授受され、また受電制御回路１０６と手持ち型電子機器１１１との間で授受される。
【００１０】
このように、電力供給用の電磁波に付加情報信号が重畳される構成をしているので、上位機器と手持ち型電子機器との間の情報伝送を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
本発明により、負荷の位置と消費電力に対して最適に制御された電磁波を照射することによって負荷機器に対して非接触で連続的に電力供給することができるので、屋外にて長期間にわたって稼働する移動体に連続的に電力供給を行うという用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施例を示す非接触電源供給装置のブロック図
【図２】本発明の非接触電源供給装置の動作を示す処理流れ図
【図３】本発明の第２実施例を示す非接触電源供給装置のブロック図
【図４】従来の電源供給装置の構成図
【図５】従来の電力制御装置のブロック図
【符号の説明】
【００１３】
Ａ  能動モジュール
Ｂ  受動モジュール
１  ｆ１発信回路
２  ＲＦバッファアンプ
３  ＲＦパワーアンプ
４  電力送信ヘッド
５  電力受信ヘッド
６  整流平滑回路
１０  識別情報発信回路
１３  発振回路
２０  識別情報記憶装置
２３  電源回路
１０１  送電制御回路
１０２  電磁波供給源
１０３  送電アンテナ
１０４  電磁波
１０５  受電アンテナ
１０６  受電制御回路
１０７  受電アンテナ装着衣服
１０８  電力変換供給回路
１０９  給電コネクタ
１１０  電力供給ケーブル
１１１  手持ち型電子機器
１１２  付加情報信号
１１３  付加情報
１１４  上位機器
【図１】
2006296123.tif 000003
【図２】
2006296123.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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