(57)【要約】【課題】移動体への給電装置において、簡単な構成により、移動体の停止位置許容範囲が広く、小型で給電端子を迅速に給電可能状態に位置制御できるものとする。【解決手段】給電装置１は、給電用電源１０に接続した給電端子３を有し、給電装置１の前方に停止した移動体２の受電端子２１を介して移動体２の充電池２２に自動的に給電する。給電装置１は、給電端子３を軸支して水平面内で回転Ｒを行う回転軸３１を給電端子３の先端付近に配置してなる回転機構部１３と、移動体２の受電端子２１に対して接近方向Ｙ及び左右方向Ｘに回転機構部１３を駆動して接近方向Ｙ及び左右方向Ｘに給電端子３を駆動する駆動機構部１２とを備える。給電端子３は、回転機構部１３を介して駆動機構部１２によって位置合わせが行われ、給電端子３の先端が受電端子２１に圧接されたときに回転機構部１３によって受動的に回転して受電端子２１に対する姿勢調整が行われる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電用電源に接続された正極及び負極からなる給電端子を有し、移動体に設けた受電端子を介して移動体に搭載されている充電池に給電する給電装置であって、
前記給電端子を軸支して水平面内で回転する回転軸を前記給電端子の先端付近に配置してなる回転機構部と、
前記移動体の受電端子に対して接近方向及び左右方向に前記回転機構部を駆動することにより前記接近方向及び左右方向に前記給電端子を駆動する駆動機構部と、を備え、
前記給電端子は、前記回転機構部を介して前記駆動機構部によって駆動されて前記受電端子に対する位置合わせが行われ、前記給電端子の先端が前記受電端子に圧接されたときに前記回転機構部によって受動的に回転して前記受電端子に対する姿勢調整が行われることを特徴とする給電装置。
【請求項２】
前記給電端子は、前記受電端子から離間した状態において所定の姿勢に復帰していることを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
【請求項３】
前記給電端子は、正極及び負極の対からなる対端子を左右に配置してなることを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
【請求項４】
前記給電端子は、正極及び負極の対からなる対端子を上下左右に配置してなることを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
【請求項５】
前記受電端子に接近する方向の付勢力を前記給電端子に与える磁石を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の給電装置。
【請求項６】
前記磁石の磁力を打ち消すための電磁コイルを備えたことを特徴とする請求項５に記載の給電装置。
【請求項７】
前記給電端子が前記受電端子に対面する位置に駆動されたことを検知する位置決めセンサと、前記給電端子が前記受電端子に接近して互いに物理的に接触したことを検知する接触検知センサと、を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の給電装置。
【請求項８】
前記給電端子が前記受電端子に電気的に接触して導通したことを検出する導通検知センサを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体に給電する自動給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、所定の位置に停止した電気自動車などの移動体に給電端子を接続して自動的に給電を行う給電装置の技術がある。このような給電装置では、移動体の停止位置や停止姿勢が所定の位置や姿勢からずれた場合に、所定の許容範囲内でそのずれを吸収して給電端子を移動体に電気的に接続する必要がある。そこで、バッテリ充電のための受電端子を有する移動体の２次元位置と姿勢を検出する位置姿勢検出手段と、受電端子に結合してバッテリを充電するための給電端子と、給電端子を少なくとも水平面内で移動させる給電端子移動手段と、位置姿勢検出手段と、給電端子移動手段を制御して受電端子と給電端子を結合させる制御手段と、を備えた給電装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−１４４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した特許文献１に示されるような給電装置においては、給電装置全体がレール上を移動し、また、先端に給電端子を備えたシャフトが前後に直進運動するとともに給電装置本体の略中心軸回りに水平回転して給電端子の位置合わせが行われており、必然的に装置外形が大きくなり、給電端子を移動するための機構部が大掛かりとなる。
【０００４】
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、移動体の停止位置許容範囲が広く、かつ小型で給電端子を迅速に給電可能状態に位置制御できる、移動体への給電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】
【０００５】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、給電用電源に接続された正極及び負極からなる給電端子を有し、移動体に設けた受電端子を介して移動体に搭載されている充電池に給電する給電装置であって、前記給電端子を軸支して水平面内で回転する回転軸を前記給電端子の先端付近に配置してなる回転機構部と、前記移動体の受電端子に対して接近方向及び左右方向に前記回転機構部を駆動することにより前記接近方向及び左右方向に前記給電端子を駆動する駆動機構部と、を備え、前記給電端子は、前記回転機構部を介して前記駆動機構部によって駆動されて前記受電端子に対する位置合わせが行われ、前記給電端子の先端が前記受電端子に圧接されたときに前記回転機構部によって受動的に回転して前記受電端子に対する姿勢調整が行われるものである。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の給電装置において、前記給電端子は、前記受電端子から離間した状態において所定の姿勢に復帰しているものである。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１に記載の給電装置において、前記給電端子は、正極及び負極の対からなる対端子を左右に配置してなるものである。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１に記載の給電装置において、前記給電端子は、正極及び負極の対からなる対端子を上下左右に配置してなるものである。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の給電装置において、前記受電端子に接近する方向の付勢力を前記給電端子に与える磁石を備えたものである。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項５に記載の給電装置において、前記磁石の磁力を打ち消すための電磁コイルを備えたものである。
【００１１】
請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の給電装置において、前記給電端子が前記受電端子に対面する位置に駆動されたことを検知する位置決めセンサと、前記給電端子が前記受電端子に接近して互いに物理的に接触したことを検知する接触検知センサと、を備えたものである。
【００１２】
請求項８の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の給電装置において、前記給電端子が前記受電端子に電気的に接触して導通したことを検出する導通検知センサを備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、駆動機構部によって給電端子を移動体の受電端子に位置合わせするので移動体の停止位置精度に対する許容範囲を大きくできる。また、給電端子の先端付近に回転軸を配置した受動的な回転機構部によって給電端子の姿勢調整を行うので、回転部分を小さくでき、従って給電装置を小型化できる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、給電端子の姿勢が所定の姿勢に復帰しているので、給電作業毎に繰り返えす給電端子と受電端子の接続動作を、毎回円滑に行うことができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、給電端子の正極及び負極を接近させて対端子を構成することにより、左右のいずれかの対端子を容易に受電端子に接続して給電できるので、給電装置の使い勝手が良い。
【００１６】
請求項４の発明によれば、給電端子の正極及び負極を接近させて対端子を構成することにより、上下左右のいずれかの対端子を容易に受電端子に接続して給電できるので、上述の左右に対端子を設ける場合よりもさらに給電装置の使い勝手が良い。
【００１７】
請求項５の発明によれば、給電端子と受電端子とを磁力によって圧接でき、両端子の接触圧を確保し、かつ保持できる。
【００１８】
請求項６の発明によれば、磁石による接触圧を電磁石によって容易に解除できる。
【００１９】
請求項７の発明によれば、受電端子に対する給電端子の位置決めを確実に行うことができる。
【００２０】
請求項８の発明によれば、給電及び受電端子が互いに電気的に導通していることを確認してから給電を始めることができ、両端子が近接した状態で電圧を印加して火花放電を発生させてしまうなどということがなく、電極劣化を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態に係る移動体用の給電装置について、図面を参照して説明する。図１は給電装置１と給電対象の移動体２の概念構成を示し、図２は給電装置１の外観を示す。給電装置１は、給電用電源１０に接続された正極及び負極からなる給電端子３を有し、給電装置１の前方の所定位置に停止した電気自動車などの移動体２の側面板２０に設けた正極及び負極からなる受電端子２１を介して移動体２に搭載されている充電池２２に自動的に給電を行う装置であり、移動体２の停止位置や停止姿勢が所定の位置や姿勢からずれた場合に、所定の許容範囲内でそのずれを吸収して給電端子３を移動体２に電気的に接続するための位置合わせと姿勢調整の機構部を備えている。
【００２２】
上述の位置合わせと姿勢調整のため、給電装置１は、給電端子３を軸支して水平面内で回転Ｒを行う回転軸３１を給電端子３の先端付近に配置してなる回転機構部１３と、移動体２の受電端子２１に対して接近方向（又は、接岸方向、前後方向）Ｙ及び左右方向Ｘに回転機構部１３を駆動することにより移動体２への前後方向Ｙ及び左右方向Ｘに前記給電端子を駆動する駆動機構部１２と、を備えている。そして、給電端子３は、回転機構部１３を介して駆動機構部１２によって駆動されて受電端子２１に対する位置合わせが行われ、給電端子３の先端が受電端子２１に圧接されたときに回転機構部１３によって受動的に回転して受電端子２１に対する姿勢調整が行われる。ここで、左右方向Ｘと前後方向Ｙは水平面内にあり、また、回転Ｒは鉛直軸を回転軸とする回転である。なお、給電装置１は、給電用電源１０、駆動機構部１２、回転機構部１３、後述する位置決めセンサ８などのセンサ類、及び、移動体２との通信機能などを制御する制御部１６を備えている。
【００２３】
給電装置１の構造を詳述する。上述の駆動機構部１２は、左右駆動機構部５と前後駆動機構部４とからなる。左右駆動機構部５は、給電装置１の筐体１１内に設けられており、給電端子３を左右方向Ｘに移動する。左右駆動機構部５は、水平方向に配置されたボールねじ５１、ボールねじ５１を回転制御するモータ５０、ボールねじの回転にともなって左右に駆動される取付台５２からなる。
【００２４】
前後駆動機構部４は、固定側軸４２、レバー４３、回転軸４４、レバー４５、及び移動側軸４６をこの順番に連結したものを左右対称に配置して構成したパンタグラフ機構を備えている。固定側軸４２の外周は歯車になっており、左右の固定側軸４２の歯車が互いにかみ合った状態で取付台に回転自在に固定されている。一方の固定側軸４２は、取付台５２に固定されたモータ４０によって回転するウオーム４１によって回転される。また、左右の移動側軸４６は、移動ベース４７によって回転自在に固定されている。このような構成において、モータ４０を回転すると、移動ベース４７が前後に駆動される。移動ベース４７の上面には位置決めセンサ８が設けられている。
【００２５】
上述の回転機構部１３は、移動ベース４７に固定された回転軸３１と回転ベース３０とからなる。回転ベース３０の前方部すなわち移動体２に対向する部分には、左右対称に２本ずつ配置した給電端子３と左右中央に配置した１本の接触検知センサ７が設けられている。給電端子３は、図１に示す例では、左の２本が正極であり、右の２本が負極である。それぞれ、適切に電気的に絶縁されるとともに、給電用電源１０に電気接続されている。なお、これらの給電端子３及び接触検知センサ７は、それぞれの先端部分が、移動体２の受電端子２１及び側面板２０に接触したときに、前後に伸縮するとともに適切な圧接力を与えるように、ばね材を介して回転ベース３０に固定されている。
【００２６】
次に、図３乃至図６を参照して、受電端子２１に対する給電端子３の位置決め、及び電気的接続について説明する。なお、上述の図１は、以下の説明において適宜参照される。図３（ａ）（ｂ）は端子間接続のための給電装置１の駆動機構部１２と回転機構部１３による位置及び姿勢制御を示し、図４は給電端子３と受電端子２１の接続動作を示し、図５は給電装置１における給電への切り替え制御のための回路を示す。給電のため、給電端子３と受電端子２１とを電気的に接続する接続動作に際し、移動体２は、図３（ａ）に示すように、駆動輪２３，補助輪２４を動作させて、給電装置１に対して受電端子２１が給電端子３に対面する姿勢で、給電装置１の前方の所定範囲内に移動してきて停止（接岸）する。次に、移動体２は、図示しない通信手段を用いて給電装置１に給電要求信号を発信する。すると、給電装置１は、図示しない通信手段によりこの信号を受信して、制御部１６のもとで、まず、駆動機構部１２を駆動して給電端子３の位置制御を開始する。
【００２７】
上述の左右方向Ｘの位置決めを行うため、駆動機構部１２を構成する左右駆動機構部５が駆動されて、前後駆動機構部４が左右方向Ｘの可動範囲の一端から他端に向けて移動する。この移動の間に、位置決めセンサ８により、移動体２に設けられた位置決め検出対象Ｍが検索され、検出対象Ｍを検知した時点で左右方向Ｘの移動が停止される。位置決めセンサ８は、例えば、発光受光素子からなり、発光素子から光ビームＬＢを発射し、位置決め検出対象Ｍで反射された反射光を受光素子により受光できたとき、左右方向Ｘの位置決めができたとされる。
【００２８】
次に、前後方向Ｙの位置決めを行うため、前後駆動機構部４が駆動されて、給電端子３を保持した回転機構部１３が前後方向Ｙに沿って、移動体２に向けて移動される。いずれかの給電端子３が受電端子２１に接触した状態から、さらに回転機構部１３が前進すると、給電端子３と受電端子２１の接触面において発生する回転力を受けて、回転機構部１３が「受動的に」回転して受電端子２１に対する給電端子３の姿勢制御が行われ、図３（ｂ）に示すように、端子間が接続状態となる。すなわち、位置合わせによって、姿勢制御が自動的に行われる。
【００２９】
上述の、前後駆動機構部４による駆動は、接触検知センサ７から出力される「物理的に端子同士が接続した」という接触検知信号を受けてから停止される。この接触検知センサ７は、図４に示すように、まず、給電端子３と受電端子２１が接近して、接触した後、接触検知センサ７の先端が、移動体２の側面板２０に接触して、はじめて接触検知信号を発信する。このように、あまり停止位置精度の良くない移動体２でも、給電装置１側で精度良く位置決めをし、確実に給電を行うことができる。
【００３０】
ところで、上述の位置合わせ動作において、（１）駆動機構部１２の動作範囲内で位置決めセンサ８が検出対象Ｍを見つけられなかった場合、（２）駆動機構部１２の動作範囲内で接触検知センサ７が反応しなかった場合、（３）端子間の電気的導通が後述の導通検知センサ１４によって確認できなかった場合に、給電装置１は、移動体２に対してリトライ命令の信号を送る。すると、移動体２は一定距離後退した後、再度給電装置１の前に停止し、給電装置は、上述の接続動作をもう一度やり直す。このようなリトライ時には、左右方向Ｘにおける駆動方向を前回とは逆にする。これにより、位置決め動作の不確かさを補うことができ、また、位置決め動作において前回とは違うアプローチを取ることで、外乱を取り除く効果が期待できる。
【００３１】
上述の駆動機構部１２と回転機構部１３による接続動作の後、実際に給電を行う前に、図５に示す回路により給電端子３と受電端子２１が電気的に導通していることを確認する。給電端子３と受電端子２１は、正極と負極にそれぞれ複数の電極を有しているので、正極と負極のそれぞれに回路切替器ＲＬを介して導通検知センサ１４を接続して導通チェックが行える。上述の接続動作完了後に、正極側では、（受電端子２１→給電端子３→端子ａ２→端子ｂ２→導通検知センサ１４→端子ｂ１→端子ａ１→給電端子３→受電端子２１）、という回路の導通をチェックすることにより、を形成して給電端子３と受電端子２１の電気的接触を確認できる。負極側についても同様である。このような導通チェックにより電気的な導通が確認できた時点で、回路切替器ＲＬを操作して、正極側において端子ａ１、ａ２を端子ｃ１に接続して、給電端子３を給電用電源１０に接続し、負極側においても同様に接続することにより、給電を確実に行うことができる。
【００３２】
次に、図６を参照して、回転機構部１３の回転軸３１位置について説明する。図６は回転機構部１３における回転軸３１の位置が異なる例を示す。図６（ａ）では、回転軸３１の位置が給電端子３の先端が形成する接触面Ｓから距離Ｌ１にあり、図６（ｂ）では距離Ｌ０にある。このような構造の回転機構部１３が回転した場合、回転前後における給電端子３の先端位置の変位量は、前者でｄ１，後者でｄ０となる。大小関係は、Ｌ１＜Ｌ０、ｄ１＜ｄ０である。つまり、回転軸３１が接触面Ｓに近いほど、回転によって行う姿勢調整の結果、必然的に発生する駆動機構部１２による位置合わせ位置からのずれが少ないことを意味する。このことを考慮して、給電装置１では、回転軸３１の位置は、接触面Ｓに近く、かつ構造上妥当な位置として、例えば図６（ａ）（ｂ）の示す状態の中間状態に設定されている。
【００３３】
次に、図７を参照して、回転機構部１３の他の例を説明する。図７（ａ）（ｂ）に示す回転機構部１３は、回転軸３１の左右対称位置にばね３６を備えている。これらのばね３６は、図７（ａ）に示すように、回転機構部１３の回転に伴って、一方が縮み、他方が伸びる。そして、給電端子３と受電端子２１とが離間して回転機構部１３に回転を引き起こす外力が作用しない場合は、図７（ｂ）に示すように、これらのばね３６の復元力によって、もとの対称な位置に姿勢が自動復帰する。給電端子３の姿勢が所定の姿勢に復帰するので、給電作業毎の接続動作を、毎回円滑に行うことができる。
【００３４】
次に、図８を参照して、給電装置１の他の例を示す。この給電装置１は、上述の図１、図２に示した給電装置１と同様に、給電端子３を前後、左右、及び水平回転方向に位置合わせ及び姿勢調整できることに加えて、上下方向Ｚにおける位置合わせが可能になっている。この上下方向Ｚの位置合わせは、上述の左右駆動機構部５全体を上下動する上下駆動機構部６によって行われる。この上下駆動機構部６は、左右駆動機構部５と同様に、モータとボールねじによって構成される。また、この給電装置１は、給電端子３が上下方向に移動可能なことから、上下方向位置決めセンサ８１を備えている。このような給電装置１によると、移動体２の個体差、受電端子２１の上下位置規格の違い、給電装置１を設置しあｔ床条件の違い、などによる受電端子２１と給電端子３間の高さ方向の位置ずれに対応して給電できる。
【００３５】
次に、図９、図１０を参照して、給電端子３の配置の例を説明する。上述の給電端子３、従って受電端子２１は、正極と負極が左右に配置されているが、図９（ａ）（ｂ）に示すものは、正極と負極の対となった給電端子３（対端子）を左右に配置した構造になっている。このような構造の端子配置では、回転機構部１３による姿勢調整が不調に終わったり、また、移動体２が傾いてしまったりして、給電端子３の並びが受電端子２１の並びに正対せずに、左右いずれか一方だけ接触する片当り状態となった場合でも、左右いずれかの接触した部分に正極と負極が対になった端子が揃っているので、この片当たり部分のみの端子により給電が可能である。また、図１０に示すように、対となった給電端子３を上下左右に配置して端子の数を増やすことにより、端子接続の確実性をさらに増すことができる。
【００３６】
次に、図１１を参照して、給電装置１における給電端子３を受電端子２１に圧接させる構造を説明する。給電時に移動体２に対向する側の移動ベース４７の面に、受電端子２１に接近する方向の付勢力を給電端子３に与える磁石ＰＭを備える。また、圧接時に磁石ＰＭが対向する移動体２の側壁面に磁性体Ｆを設ける。磁石ＰＭを備えた移動ベース４７が、移動体側壁に接近すると、磁石ＰＭと磁性体Ｆが引き合って、給電端子３と受電端子２１の電気接続が自動的かつ位置精度良く行われ、また両端子の接触圧を確保して接続状態を強固に保持できる。また、磁石ＰＭの磁力を打ち消す電磁コイルＣＬを備えることにより、磁石による接触圧を電磁石によって容易に解除できる。
【００３７】
次に、図１２、図１３を参照して、給電中に行う移動体２の電源操作を説明する。図１２に示す給電端子３は、回転ベース３０の前面に左右対称に正負１本ずつ設けられており、それぞれ、移動体２側の受電端子２１を介して充電池２２に接続されている。また、給電端子３の両側左右には、移動体２の電源回路２９への電源をＯＮ／ＯＦＦするための端子３ａが設けられている。また、端子３ａに対応して、移動体２側に、端子２１ａが設けられ、端子２１ａには、充電池２２からの電源回路２９への電源をＯＮ／ＯＦＦする電磁リレースイッチＭＳが接続されている。また、給電装置側において、端子３ａにはリレー電源Ｅと、回路スイッチＳＷが接続されている。この給電状態の図１２において、スイッチＳＷが閉じられ、従って、電磁リレースイッチＭＳが作動して、移動体２の電源回路２９への電源供給が遮断されている。すなわち、移動体２への給電中は、移動体２の電源回路２９を切ることにより、移動体２の待機電力消費をなくしている。
【００３８】
上述の、移動体２への給電中は、図１３に示すように、給電用電源１０と並列、従って移動体２の充電池２２（不図示）と並列に充電状態検知手段Ｖが接続されて、充電池２２の充電状態が監視されている。そして、充電状態検知手段Ｖによって、充電池２２が満充電に近づいたと判断されると、図１２に示す回路スイッチＳＷ、従って電磁リレースイッチＭＳが切られて、移動体２の電源回路２９が充電池２２に接続され、移動体２が待機状態とされる。このような操作により、給電中における移動体２の余計な待機電力を無くすことができる。また、満充電に近づいた時点で移動体２の電源を入れて待機状態にするので、移動体２は充電完了後に速やかに移動を開始できる。
【００３９】
次に、図１４、図１５を参照して、給電装置１に設けた移動体２との通信手段を説明する。図１４は通信を行っている給電装置１と移動体２を示し、図１５は給電装置１による自動給電の処理シーケンスを示す。通信は、図１４に示すように、光通信装置１５，２６を用いて行われ、移動体２の光通信装置２６は制御部２７に接続され、給電装置１の光通信装置１５は図示しない制御部１６に接続されている。移動体２が、給電のため給電装置１に接近して、給電を行い、給電装置から離脱するまでの間に、以下の様な通信が行われる。移動体２からは、ＲＥＡＤＹ（接岸）、充電指示と動作、充電完了、制御データ要求、ＩＤデータ要求、安定受光、伝送（送信）停止、などの信号が給電装置１に送信される。また、給電装置１からは、ＲＥＡＤＹ（自動）、充電制御中、完了、安定受光、充電器動作、設備ＩＤ、バッテリ充電レベル、などの信号が移動体２に送信される。
【００４０】
このような送信信号は、相互にハンドシェイクをとりながら受信される。このような通信手段を備えることで、移動体２の命令を給電装置１へ伝えることができ、移動体２が給電装置１を操作することができる。常に通信でハンドシェイクをとることにより、互いの状態を把握できるため、動作中のトラブルを防止することができる。充電状態を移動体２に伝えることにより、移動体２側で走行可能な量を判断することができる。移動体２の制御部２７の判断により、給電を中止したり開始したりといった制御内容の変更を行うことができる。
【００４１】
上述の自動給電と通信の処理シーケンスの例を簡単に説明する。図１５に示すように、移動体２側は、マスターモードで動作し、給電装置１側は、スレーブモードで動作する。給電装置１は通常、ＲＥＡＤＹ状態（ｓ１）にある。移動体２は、給電装置１に接近して来て、給電装置１の前面所定位置に停止（接岸）し、接岸完了して、ＲＥＡＤＹ（接岸）状態（ｍ２）となる。また、移動体２の光通信装置２６は、接岸に伴って、伝送停止状態（ｍ１）から、安定受光状態（ｍ３）になり、給電装置１の光通信装置１５も安定受光状態（ｓ２）となる。
【００４２】
続いて、移動体２は、光通信により給電装置１にＩＤデータ要求（ｍ４）を行う。すると、給電装置１は、充電制御中（ｓ３）となるとともに、設備種類（ｓ４）、機器番号（ｓ５）の送信を行い、移動装置２はＩＤ受取を完了する。続いて、移動体２は、充電指示動作（ｍ５）、制御データ要求（ｍ６）を行う。給電装置１は、接合動作（ｓ６）を行うとともに、充電制御中状態（ｓ７）、充電中状態（ｓ８）となる。充電（給電）が完了すると、給電装置１は完了状態（ｓ９）となり、移動体２の充電指示動作（ｍ５）、制御データ要求（ｍ６）の状態が終了する。移動体２が、伝送停止状態（ｍ７）になると、給電装置１の安定受光状態（ｓ２）が終了し、移動体２に対する給電装置１の手続きが終了する。その後、移動体２は、離岸してＲＥＡＤＹ（接岸）状態が終了し、安定受光状態（ｍ３）も終了して、給電に関する一連の処理シーケンスが終了する。
【００４３】
次に、図１６を参照して、位置決めセンサ８１を２個配置した例を説明する。図１６左に示すように、移動ベース４７の左右に、光の送受信素子を備えた位置決めセンサ８２を設け、移動体２には、位置決めセンサ８２の間隔に対応した配置の、反射板Ｍ１を左右に設けている。反射板Ｍ１の左右幅はＷ１であり、左右の位置決めセンサ８２からの光ビームＬＢの間隔はＷであり、左の反射板Ｍ１の左端と右の反射板Ｍ１の右端との間隔は略Ｗである。このような状態で、移動体２が停止位置に左右±Ｗ１の誤差内で停止している場合、少なくとも１個の位置決めセンサ８２がＯＮ、すなわち反射板Ｍ１からの反射光を受光、していることになる。そこで、ＯＮしてない側からＯＮしている側の位置決めセンサ８２の方向に移動ベース４７を移動する。その後、図１６右に示すように、両側の位置決めセンサ８２がＯＮすることにより位置決めが完了する。このような位置決めセンサ８２によると、停止位置が左右どちらにずれているかを容易に検知でき、迅速に位置決めできる。
【００４４】
次に、図１７を参照して、距離センサ８３による位置決めを説明する。距離センサ８３を移動ベース４７に設置し、移動ベース４７と移動体２の距離を測定可能とする。距離センサ８３を用いて距離を測定しながら、駆動機構部１２を用いて移動ベース４７を停止している移動体２に、予め設定した距離まで接近させる。その後、位置決めセンサ８を用いて位置決め動作を行う。この位置決め動作では、位置決めセンサ８を用いて、移動体２に設けられた位置決め検出対象Ｍが検索され、検出対象Ｍが検知された時点で左右方向Ｘの位置決めが完了する（図３参照）。このように、距離センサ８３と位置決めセンサ８を用いて２段階の位置決めを行うと、位置決めセンサ８と位置決め検知用のミラーとの距離を小さくできるので、位置決めセンサ８による検出対象Ｍの検知が容易となり位置決め動作をより迅速確実に行える。
【００４５】
次に、図１８を参照して、給電装置１における給電端子３への衝撃を抑える機構を説明する。上述したように、給電端子３は、それぞれの先端部分が、移動体２の受電端子２１及び側面板２０に接触したときに、前後に伸縮するとともに適切な圧接力を与えるように、ばね材を介して回転ベース３０に固定されている。給電端子３に、さらに緩衝機能を与えるため、図１８に示す移動ベース４７は、後部４７ａ、前部４７ｂに２分され、両者はスライドガイド４７ｃにより固定され、前部４７ｂが後部４７ａに対して摺動自在とされている。また、後部４７ａと前部４７ｂの間には、ばね４７ｄが設けられている。このバネ４７ｄは、前部４７ｂを後部４７ａに対して所定位置に保持するとともに、給電のために給電端子３が受電端子２１に圧接されたときに縮むことにより、過大な圧力を吸収する緩衝材となる。これにより、給電端子３と受電端子２１の接続時の衝撃を和らげることができ、また、駆動機構部１２による押付け力の制御に厳しい制限を課すことなく、端子部の押付け圧を一定にすることができる。
【００４６】
次に、図１９、図２０を参照して、駆動機構部１２のうち、前後駆動機構部４における後退時及び前進時のストッパを説明する。前後駆動機構部４におけるレバー４３の固定側軸４２側内部にはメカストッパ４３ａが、また、レバー４５の移動側軸４６側内部にはメカストッパ４５ａが設けられている。そして、図１９に示すように、前後駆動機構部４が縮まった際に、右のメカストッパ４３ａ，４５ａの組、右のメカストッパ４３ａ，４５ａの組がそれぞれ互いに面接触して短縮限（格納状態）に至る。また、図２０に示すように、右のメカストッパ４３ａと左のメカストッパ４３ａが互いに面接触して伸張限（伸びきり状態）に至る。このように、短縮限や伸張限を設定するメカストッパを設けたので、制御部１６の誤動作で限界以上に動こうとした場合に、機器の破損を防ぐことができる。
【００４７】
次に、図２１を参照して、給電端子３位置合わせの他の手順を説明する。上述したように、給電端子３の位置合わせは、左右駆動機構部５による左右方向Ｘの位置合わせと、前後駆動機構部４による前後方向Ｙの位置合わせとによって行われる。ここで述べる位置合わせの手順として、まず、前後駆動機構部４により移動ベース４７を所定の前後位置に保持し、左右駆動機構部５によって左右方向に１回走査する（ｘ１）。このとき、位置決めセンサ８による位置決め検出対象Ｍの検索ができなかった場合に、移動ベース４７を一定距離だけ移動体２に近づけて（ｙ１）、再度、左右方向に１度走査する（ｘ２）。この手順を、位置決めセンサ８による位置決め検出対象Ｍの検索が成功するまで、決められた回数行う（不成功の場合は上述のリトライを行う）。これにより、位置決めセンサ８と位置決め検出対象Ｍの距離が離れていることが原因で検索に失敗したときに、距離を近づけることにより位置決めを行うことができる。
【００４８】
次に、接触不良検知について説明する。給電端子３に温度センサ、又は接触抵抗センサを配置することにより、給電端子３と受電端子２１との接触不良を早期に検知することができる。すなわち、接触不良状態で給電を行うと、接触抵抗のため発熱する。この熱を温度センサで検出することにより接触不良を検知する。また、接触抵抗センサにより、接触抵抗そのものを測定することにより接触不良を予め検知することができる。このように、接触不良検知を行うことにより、不具合時の給電を停止でき、スパーク発生や発火などを防止でき、不測の危険を回避できる。
【００４９】
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、前後駆動機構部４は、小型で前後に伸縮するものであればよく、レージトング（lazy tongs）などを用いることもできる。また、左右駆動機構部５におけるボールネジの代わりに、リニアモータを用いてもよい。また、給電端子３や受電端子２１は水平は位置でなく、垂直配置でもよい。この場合、回転機構部１３は、水平軸回りに回転するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の給電装置と給電対象である移動体の概念的構成図。
【図２】同上給電装置の斜視図。
【図３】（ａ）（ｂ）は同上給電装置の駆動機構部と回転機構部による位置及び姿勢制御を説明する給電装置と移動体の上面図。
【図４】同上給電装置における給電端子と移動体の受電端子の接触動作を説明する上面図。
【図５】同上給電装置における給電への切り替え制御を説明する回路図。
【図６】（ａ）（ｂ）は同上給電装置における回転機構部を説明する上面図。
【図７】（ａ）（ｂ）は同上給電装置における回転機構部の自動姿勢復帰を説明する上面図。
【図８】本発明の給電装置の他の例を示す斜視図。
【図９】本発明の給電装置における給電端子の構造を説明する斜視図。
【図１０】本発明の給電装置における給電端子の構造の他の例を説明する斜視図。
【図１１】本発明の給電装置における給電端子を受電端子に圧接させる構造を説明する上面図。
【図１２】本発明の給電装置における給電中の移動体の電源操作を説明する給電装置の一部分と移動体の上面図。
【図１３】本発明の給電装置における充電状態の検知を説明する回路図。
【図１４】本発明の給電装置と移動体間の通信を説明する給電装置の斜視図及び移動体の概念図。
【図１５】本発明の給電装置における自動充電シーケンス図。
【図１６】本発明の給電装置における他の位置決めセンサの動作説明図。
【図１７】本発明の給電装置における距離センサの動作を説明する給電装置と移動体の上面図。
【図１８】本発明の給電装置における給電端子への衝撃を抑える機構部の説明図。
【図１９】本発明の給電装置における駆動機構部の短縮限目かストッパを示す上面図。
【図２０】本発明の給電装置における駆動機構部の伸張限目かストッパを示す上面図。
【図２１】本発明の給電装置における給電端子位置合わせの手順を説明する給電装置と移動体の上面図。
【符号の説明】
【００５１】
１    給電装置
２    移動体
３    給電端子
７    接触検知センサ
８    位置決めセンサ
１２    駆動機構部
１３    回転機構部
１４    導通検知センサ
３１    回転軸
２１    受電端子
２２    充電池
ＣＬ    電磁コイル
ＰＭ    磁石
Ｓ    接触面
Ｘ    左右方向
Ｙ    接近方向（前後方向）
【図１】
2006081310.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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