(57)【要約】【課題】利便性の高い送電器、電力伝送システム、送電器の電力伝送方法、及び、受電器を提供する。【解決手段】送電器は、二次側共振コイルと、近距離無線通信によるデータ通信を行う受電側通信部とを有する移動可能な受電器に、磁界共鳴又は電界共鳴で電力を送電する一次側共振コイルと、前記一次側共振コイルに高周波の第１送電電力を出力する高周波電源と、前記受電側通信部が前記近距離無線通信の通信領域内に入ると、前記受電側通信部と前記近距離無線通信による通信を確立してデータ通信を行う送電側通信部と、前記送電側通信部が前記通信を確立して前記受電側通信部から前記受電器の位置に応じた位置情報を受信してから、前記位置情報が表す位置と前記一次側共振コイルとの間における前記受電器の移動時間が経過すると、前記高周波電源に前記第１送電電力を出力させる電力制御部とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次側共振コイルと、近距離無線通信によるデータ通信を行う受電側通信部とを有する移動可能な受電器に、磁界共鳴又は電界共鳴で電力を送電する一次側共振コイルと、
前記一次側共振コイルに高周波の第１送電電力を出力する高周波電源と、
前記受電側通信部が前記近距離無線通信の通信領域内に入ると、前記受電側通信部と前記近距離無線通信による通信を確立してデータ通信を行う送電側通信部と、
前記送電側通信部が前記通信を確立して前記受電側通信部から前記受電器の位置に応じた位置情報を受信してから、前記位置情報が表す位置と前記一次側共振コイルとの間における前記受電器の移動時間が経過すると、前記高周波電源に前記第１送電電力を出力させる電力制御部と
を含む、送電器。
【請求項２】
前記位置情報と前記移動時間とを関連付けたデータを格納するデータ格納部をさらに含み、
前記電力制御部は、前記送電側通信部が前記位置情報を受信してから、前記送電側通信部が受信する位置情報に前記データ内で関連付けられた移動時間が経過すると、前記高周波電源に前記第１送電電力を出力させる、請求項１記載の送電器。
【請求項３】
前記データ格納部に格納される前記データは、前記位置情報と前記移動時間とを前記受電器の利用者を表す利用者情報と関連付けたデータであり、
前記電力制御部は、前記送電側通信部が前記受電側通信部から位置情報及び利用者情報を受信してから、前記送電側通信部が受信する位置情報及び利用者情報に前記データ内で関連付けられた移動時間が経過すると、前記高周波電源に前記第１送電電力を出力させる、請求項２記載の送電器。
【請求項４】
前記電力制御部は、前記受電器の移動時間が経過すると、前記第１送電電力よりも電力が低い試験用の第２送電電力を送電させている状態で前記送電側通信部が前記受電側通信部から受信する前記受電器の受電状態を表す受電状態情報が受電していることを表す場合に、前記高周波電源に前記第１送電電力を出力させる、請求項１乃至３のいずれか一項記載の送電器。
【請求項５】
前記電力制御部は、前記受電状態情報が受電していないことを表す場合には、前記高周波電源に電力の送電を停止させる、請求項４記載の送電器。
【請求項６】
磁界共鳴又は電界共鳴によって電力を送電する送電器と、前記送電器から前記磁界共鳴又は前記電界共鳴によって電力を受電する受電器とを含む、電力伝送システムであって、
前記受電器は、
二次側共振コイルと、
近距離無線通信によるデータ通信を行う受電側通信部と
を有する移動可能な受電器であり、
前記送電器は、
前記磁界共鳴又は前記電界共鳴で電力を送電する一次側共振コイルと、
前記一次側共振コイルに高周波の送電電力を出力する高周波電源と、
前記受電側通信部が前記近距離無線通信の通信領域内に入ると、前記受電側通信部と前記近距離無線通信による通信を確立してデータ通信を行う送電側通信部と、
前記送電側通信部が前記通信を確立して前記受電側通信部から前記受電器の位置に応じた位置情報を受信してから、前記位置情報が表す位置と前記一次側共振コイルとの間における前記受電器の移動時間が経過すると、前記高周波電源に前記送電電力を出力させる電力制御部と
を有する、電力伝送システム。
【請求項７】
二次側共振コイルと、近距離無線通信によるデータ通信を行う受電側通信部とを有する移動可能な受電器に、磁界共鳴又は電界共鳴で電力を送電する一次側共振コイルと、
前記一次側共振コイルに高周波の第１送電電力を出力する高周波電源と、
前記受電側通信部が前記近距離無線通信の通信領域内に入ると、前記受電側通信部と前記近距離無線通信による通信を確立してデータ通信を行う送電側通信部と
を含む送電器の電力伝送方法であって、
前記送電側通信部が前記通信を確立して前記受電側通信部から前記受電器の位置に応じた位置情報を受信してから、前記位置情報が表す位置と前記一次側共振コイルとの間における前記受電器の移動時間が経過すると、前記高周波電源に前記第１送電電力を出力させる、送電器の電力伝送方法。
【請求項８】
移動可能な受電器であって、
磁界共鳴又は電界共鳴で電力を送電する一次側共振コイルと、前記一次側共振コイルに高周波の送電電力を出力する高周波電源と、近距離無線通信によるデータ通信を行う送電側通信部とを有する送電器から前記磁界共鳴又は前記電界共鳴で電力を送電する二次側共振コイルと、
前記送電側通信部が前記近距離無線通信の通信領域内に入ると、前記送電側通信部と前記近距離無線通信による通信を確立してデータ通信を行う受電側通信部と、
前記受電側通信部が前記通信を確立し、前記受電器の位置と前記一次側共振コイルとの間における前記受電器の移動時間が経過すると、前記受電側通信部を介して前記送電側通信部に、前記高周波電源に前記送電電力を出力させる指令を送信する、制御部と
を含む、受電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電器、電力伝送システム、送電器の電力伝送方法、及び、受電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、少なくとも１つのターゲットデバイスで初期通信のためのウェイクアップ要求信号を送信するステップと、前記少なくとも１つのターゲットデバイスの充電のための充電電力を前記少なくとも１つのターゲットデバイスに送信するステップとを含む、無線電力送信及び充電システムの通信及び電力制御方法がある。
【０００３】
前記少なくとも１つのターゲットデバイスから前記ウェイクアップ要求信号の受信感度に関する情報、及び前記充電電力の受信レベルに関する情報の少なくともいずれか１つを受信するステップをさらに含む。また、前記ウェイクアップ要求信号の受信感度に関する情報及び前記充電電力の受信レベルに関する情報の少なくともいずれか１つに基づいて、ソースデバイスの電力送信領域内に位置するターゲットデバイスを検出するステップをさらに含む（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１４−５２１２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の方法は、充電電力を送信（電力を送電）する際に、通信が確立してからターゲットデバイス（受電器）が送電器まで移動する移動時間を考慮して送電を開始することを行っていない。
【０００６】
このため、１又は複数の予め決まったルートを受電器が移動するような場合に、通信が確立してからの移動時間を考慮して送電を開始することはできず、利便性が低かった。
【０００７】
そこで、利便性の高い送電器、電力伝送システム、送電器の電力伝送方法、及び、受電器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】
【０００８】
本発明の実施の形態の送電器は、二次側共振コイルと、近距離無線通信によるデータ通信を行う受電側通信部とを有する移動可能な受電器に、磁界共鳴又は電界共鳴で電力を送電する一次側共振コイルと、前記一次側共振コイルに高周波の第１送電電力を出力する高周波電源と、前記受電側通信部が前記近距離無線通信の通信領域内に入ると、前記受電側通信部と前記近距離無線通信による通信を確立してデータ通信を行う送電側通信部と、前記送電側通信部が前記通信を確立して前記受電側通信部から前記受電器の位置に応じた位置情報を受信してから、前記位置情報が表す位置と前記一次側共振コイルとの間における前記受電器の移動時間が経過すると、前記高周波電源に前記第１送電電力を出力させる電力制御部とを含む。
【発明の効果】
【０００９】
利便性の高い送電器、電力伝送システム、送電器の電力伝送方法、及び、受電器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態の電力伝送システム５０のコイルの構成を示す図である。
【図２】実施の形態の受電器８０と送電器１００を示す図である。
【図３】電力伝送システム５０を適用した工場３００を示す図である。
【図４】作業員の移動時間を部品エリア及び作業員のＩＤと関連付けたテーブル形式のデータを示す図である。
【図５】受電器８０の制御部８５が実行する処理を示すフローチャートである。
【図６】送電器１００の制御部１１０が実行する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の送電器、電力伝送システム、送電器の電力伝送方法、及び、受電器を適用した実施の形態について説明する。
【００１２】
＜実施の形態＞
図１は、実施の形態の電力伝送システム５０のコイルの構成を示す図である。電力伝送システム５０は、交流電源１、一次側(送電側)の送電器１００、及び二次側(受電側)の受電器８０を含む。電力伝送システム５０は、送電器１００及び受電器８０を複数含んでもよい。
【００１３】
送電器１００は、一次側コイル１１と一次側共振コイル１２を有する。受電器８０は、二次側共振コイル８１と二次側コイル８２を有する。二次側コイル８２には負荷装置３０が接続される。
【００１４】
図１に示すように、送電器１００及び受電器８０は、一次側共振コイル(ＬＣ共振器)１２と二次側共振コイル(ＬＣ共振器)８１の間の磁界共鳴(磁界共振)により、送電器１００から受電器８０へエネルギー(電力)の伝送を行う。ここで、一次側共振コイル１２から二次側共振コイル８１への電力伝送は、磁界共鳴だけでなく電界共鳴(電界共振)等も可能であるが、以下の説明では、主として磁界共鳴を例として説明する。
【００１５】
また、実施の形態では、一例として、交流電源１が出力する交流電圧の周波数が６．７８ＭＨｚであり、一次側共振コイル１２と二次側共振コイル８１の共振周波数が６．７８ＭＨｚである場合について説明する。
【００１６】
なお、一次側コイル１１から一次側共振コイル１２への電力伝送は電磁誘導を利用して行われ、また、二次側共振コイル８１から二次側コイル８２への電力伝送も電磁誘導を利用して行われる。
【００１７】
次に、図２を用いて、実施の形態の受電器１００、及び、電力伝送システム５０について説明する。
【００１８】
図２は、実施の形態の受電器８０と送電器１００を示す図である。送電器１００は、交流電源１、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、整合回路１３、キャパシタ１４、制御部１１０、通信部１２０、及びアンテナ１２１を有する。交流電源１は、図１に示すものと同様である。
【００１９】
受電器８０は、二次側共振コイル８１、二次側コイル８２、整流回路８３、平滑キャパシタ８４、制御部８５、及び出力端子８６Ａ、８６Ｂ、電圧検出部８６Ｖ、電流検出部８６Ｉ、通信部８７、アンテナ８７Ａ、８７Ｂを含む。出力端子８６Ａ、８６Ｂには、ＤＣＤＣコンバータ２１０が接続されており、ＤＣＤＣコンバータ２１０の出力側にはバッテリ２２０が接続されている。図２では、負荷回路はバッテリ２２０である。
【００２０】
図２に示すように、一次側コイル１１は、ループ状のコイルであり、両端間に整合回路１３を介して交流電源１に接続されている。一次側コイル１１は、一次側共振コイル１２と非接触で近接して配置されており、一次側共振コイル１２と電磁界結合される。一次側コイル１１は、自己の中心軸が一次側共振コイル１２の中心軸と一致するように配設される。中心軸を一致させるのは、一次側コイル１１と一次側共振コイル１２との結合強度を向上させるとともに、磁束の漏れを抑制して、不必要な電磁界が一次側コイル１１及び一次側共振コイル１２の周囲に発生することを抑制するためである。
【００２１】
一次側コイル１１は、交流電源１から整合回路１３を経て供給される交流電力によって磁界を発生し、電磁誘導（相互誘導）により電力を一次側共振コイル１２に送電する。
【００２２】
図２に示すように、一次側共振コイル１２は、一次側コイル１１と非接触で近接して配置されて一次側コイル１１と電磁界結合されている。また、一次側共振コイル１２は、所定の共振周波数を有し、高いＱ値を有するように設計されている。一次側共振コイル１２の共振周波数は、二次側共振コイル８１の共振周波数と等しくなるように設定されている。一次側共振コイル１２の両端の間に、共振周波数を調整するためのキャパシタ１４が直列に接続される。
【００２３】
一次側共振コイル１２の共振周波数は、交流電源１が出力する交流電力の周波数と同一の周波数になるように設定されている。一次側共振コイル１２の共振周波数は、一次側共振コイル１２のインダクタンスと、キャパシタ１４の静電容量によって決まる。このため、一次側共振コイル１２のインダクタンスと、キャパシタ１４の静電容量は、一次側共振コイル１２の共振周波数が、交流電源１から出力される交流電力の周波数と同一の周波数になるように設定されている。
【００２４】
整合回路１３は、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、二次側共振コイル８１、及び二次側コイル８２と交流電源１とのインピーダンス整合を取るために挿入されており、インダクタＬとキャパシタＣを含む。なお、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、二次側共振コイル８１、及び二次側コイル８２と交流電源１のインピーダンスが近い値の場合には、整合回路１３を設けなくてもよい。
【００２５】
交流電源１は、磁界共鳴に必要な周波数の交流電力を出力する電源であり、出力電力を増幅するアンプを内蔵する。交流電源１は、例えば、数十ｋＨｚから数十ＭＨｚ程度の高周波の交流電力を出力する。
【００２６】
キャパシタ１４は、一次側共振コイル１２の両端の間に、直列に挿入される可変容量型のキャパシタである。キャパシタ１４は、一次側共振コイル１２の共振周波数を調整するために設けられており、静電容量は制御部１１０によって設定される。
【００２７】
制御部１１０は、交流電源１の出力電圧及び出力周波数の制御、キャパシタ１４の静電容量の制御、一次側共振コイル１２から送電する電力量（出力）の制御等の他に、次のような制御を行う。制御部１１０は、電力制御部の一例である。
【００２８】
制御部１１０は、通信部１２０と受電器８０の通信部８７との間で近距離無線通信が確立すると、通信部８７から受電器８０の位置情報を取得し、位置情報に応じた移動時間をカウントする。そして、移動時間のカウントを終えると、交流電源１に高周波電力を出力させ、一次側共振コイル１２から送電を行う。移動時間は、受電器８０が一次側共振コイル１２の位置まで移動する時間である。このような制御部１１０の制御の詳細については後述する。
【００２９】
通信部１２０は、近距離無線通信によるデータ通信を行う通信部であり、例えば、Bluetooth（登録商標）  LEによるデータ通信を行う。通信部１２０には、アンテナ１２１が接続される。アンテナ１２１は、Bluetooth（登録商標）  LEによる近距離無線通信を行うことができるアンテナであればよい。通信部１２０は、送電側通信部の一例である。
【００３０】
以上のような送電器１００は、制御部１１０が移動時間のカウントを終えると、交流電源１から一次側コイル１１に供給される交流電力を磁気誘導により一次側共振コイル１２に送電し、一次側共振コイル１２から磁界共鳴により電力を受電器８０の二次側共振コイル８１に送電する。
【００３１】
二次側共振コイル８１は、一次側共振コイル１２と同一の共振周波数を有し、高いＱ値を有するように設計されている。二次側共振コイル８１の一対の端子は、コンデンサ８１Ａに接続されている。二次側共振コイル８１は、二次側コイル８２と電磁界結合しており、電磁誘導によって電力を二次側コイル８２に伝送する。二次側共振コイル８１は、送電器１００の一次側共振コイル１２から磁界共鳴によって送電される交流電力を電磁誘導によって二次側コイル８２に伝送する。二次側共振コイル８１は、図１に示す二次側共振コイル８１に相当する。
【００３２】
二次側コイル８２は、一対の端子が整流回路８３に接続されており、二次側共振コイル８１から電磁誘導で受電した電力を整流回路８３に出力する。
【００３３】
整流回路８３は、４つのダイオード８３Ａ〜８３Ｄを有する。ダイオード８３Ａ〜８３Ｄは、ブリッジ状に接続されており、二次側コイル８２から入力される電力を全波整流して出力する。
【００３４】
平滑キャパシタ８４は、整流回路８３の出力側に接続されており、整流回路８３で全波整流された電力を平滑化して直流電力として出力する。平滑キャパシタ８４の出力側には、出力端子８６Ａ、８６Ｂが接続される。整流回路８３で全波整流された電力は、交流電力の負成分を正成分に反転させてあるため、略直流電力として取り扱うことができるが、平滑キャパシタ８４を用いることにより、全波整流された電力にリップルが含まれるような場合でも、安定した直流電力を得ることができる。
【００３５】
制御部８５には、電圧検出部８６Ｖによって検出される電圧を表す信号と、電流検出部８６Ｉによって検出される電流を表す信号と、バッテリ２２０の充電率を表す信号とが入力される。制御部８５は、電圧検出部８６Ｖ及び電流検出部８６Ｉによって検出される電圧及び電流を表す信号に基づいて二次側共振コイル８１及び二次側コイル８２を介して送電器１００から受電しているかどうかを判定するとともに、バッテリ２２０から入力される充電率を表す信号に基づいてバッテリ２２０の充電率を検出する。
【００３６】
制御部８５には通信部８７が接続されている。通信部８７にはアンテナ８７Ａ及び８７Ｂが接続されている。アンテナ８７Ａは、送電器１００との近距離無線通信でのデータ通信に用いられ、アンテナ８７Ｂは、サーバとの無線ＬＡＮ(Local  Area  Network)でのデータ通信に用いられる。通信部８７は、受電側通信部の一例である。また、制御部８５は、受電器８０が装着されるカートを利用して作業を行う作業員のＩＤを内部メモリに格納する。なお、サーバについては図３を用いて後述する。
【００３７】
制御部８５は、送電器１００の通信部１２０と通信部８７との間で近距離無線通信が確立すると、二次側共振コイル８１及び二次側コイル８２を介して送電器１００から受電しているかどうかを判定する。制御部８５は、電圧検出部８６Ｖ及び電流検出部８６Ｉによって検出される電圧及び電流が所定値以上であれば、受電していると判定する。
【００３８】
制御部８５は、受電しているかどうかを表すデータ（受電状態を表すデータ）と、充電率を表すデータと、作業員のＩＤを表すデータとを近距離無線通信で送電器１００に送信する。
【００３９】
なお、ここでは、制御部８５は、電圧検出部８６Ｖ及び電流検出部８６Ｉによって検出される電圧及び電流が所定値以上である場合に受電していると判定する形態について説明するが、電圧及び電流のうちのいずれか一方が所定値以上であれば、受電していると判定してもよい。この場合は、受電器８０は、電圧検出部８６Ｖ及び電流検出部８６Ｉのうちの一方を含めばよい。
【００４０】
電圧検出部８６Ｖは、出力端子８６Ａ、８６Ｂの間に設けられており、二次側共振コイル８１及び二次側コイル８２を介して送電器１００から受電する電力の電圧を出力端子８６Ａ、８６Ｂの端子間電圧として検出する。検出した電圧を表す信号は、制御部８５に入力される。なお。電圧検出部８６Ｖで検出される端子間電圧は、ＤＣＤＣコンバータ２１０の入力電圧に等しい。
【００４１】
電流検出部８６Ｉは、平滑キャパシタ８４の正極性側の端子（図２中の上側の端子）と、出力端子８６Ａとの間に設けられており、二次側共振コイル８１及び二次側コイル８２を介して送電器１００から受電する電力の電流を検出する。
【００４２】
ＤＣＤＣコンバータ２１０は、出力端子８６Ａ、８６Ｂに接続される入力端子２１０Ａ、２１０Ｂを有し、受電器８０から出力される直流電力の電圧をバッテリ２２０の定格電圧に変換して出力する。
【００４３】
ＤＣＤＣコンバータ２１０は、一例として、降圧型のＤＣＤＣコンバータであり、整流回路８３を介して供給される受電電力の電圧値（入力電圧）をバッテリ２２０の定格電圧に降圧してバッテリ２２０に供給する。降圧型のＤＣＤＣコンバータを用いるのは、昇圧型及び昇降圧型のＤＣＤＣコンバータに比べると、降圧型は電流値が比較的低く小型であり、小型軽量化が求められる受電器８０に向いているからである。
【００４４】
バッテリ２２０は、繰り返し充電が可能な二次電池であればよく、例えば、リチウムイオン電池を用いることができる。例えば、受電器８０がタブレットコンピュータ又はスマートフォン等の電子機器に内蔵される場合は、バッテリ２２０は、このような電子機器のメインのバッテリである。なお、バッテリ２２０は、充電率のデータを制御部８５に出力する。これにより、制御部８５は、バッテリ２２０の充電率を把握することができ、満充電の状態であるかどうかを判定することができる。
【００４５】
なお、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、二次側共振コイル８１、二次側コイル８２は、例えば、銅線を巻回することによって作製される。しかしながら、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、二次側共振コイル８１、二次側コイル８２の材質は、銅以外の金属（例えば、金、アルミニウム等）であってもよい。また、一次側コイル１１、一次側共振コイル１２、二次側共振コイル８１の材質は異なっていてもよい。
【００４６】
このような構成において、一次側コイル１１及び一次側共振コイル１２が電力の送電側であり、二次側共振コイル８１が電力の受電側である。
【００４７】
磁界共鳴方式によって、一次側共振コイル１２と二次側共振コイル８１との間で生じる磁界共鳴を利用して送電側から受電側に電力を伝送するため、送電側から受電側に電磁誘導で電力を伝送する電磁誘導方式よりも長距離での電力の伝送が可能である。
【００４８】
磁界共鳴方式は、共振コイル同士の間の距離又は位置ずれについて、電磁誘導方式よりも自由度が高く、ポジションフリーというメリットがある。
【００４９】
図３は、電力伝送システム５０を適用した工場３００を示す図である。工場３００には、部品エリアＡ、Ｂ、Ｃ、・・・、Ｘがあり、各部品エリアには部品棚が配置されている。なお、ここでは複数の部品エリアを部品エリアＡ、Ｂ、Ｃ、・・・、Ｘとして示すが、部品エリアは複数あれば幾つであってもよい。
【００５０】
作業員（図示せず）が利用するカート３１０は、４つのキャスタ３１１で移動可能であり、作業員が手で押して部品エリアＡ、Ｂ、Ｃ、・・・、Ｘに移動させる。４つのキャスタ３１１のうちの１つには、カート３１０の移動を検出するセンサ３１１Ａが取り付けられている。センサ３１１Ａは、キャスタ３１１の回転又は回転速度を検出するセンサであればよい。
【００５１】
このようなセンサ３１１Ａとしては、例えば、磁気式の回転検出センサ又は速度センサを用いることができる。ここでは一例としてセンサ３１１Ａは、速度を検出するセンサであり、速度を表すデータ（速度データ）は、受電器８０の制御部８５に入力される。制御部８５は、通信部８７を介して速度を表す信号を送電器１００に送信する。
【００５２】
カート３１０には、タブレットコンピュータ３１２、受電器８０、ＤＣＤＣコンバータ２１０、バッテリ２２０が取り付けられている。タブレットコンピュータ３１２は、バッテリ２２０から供給される電力で駆動される。
【００５３】
タブレットコンピュータ３１２は、無線ＬＡＮ(Local  Area  Network)でサーバ５００と無線データ通信が可能であるとともに、受電器８０と近距離無線通信が可能である。
【００５４】
タブレットコンピュータ３１２には、サーバ５００から部品リストのデータが送信され、ディスプレイに表示される。部品リストは、部品エリアＡ、Ｂ、Ｃ、・・・、Ｘを移動する順番、部品エリアＡ、Ｂ、Ｃ、・・・、Ｘでピックアップする部品の種類及び数量が表示される。作業者は、タブレットコンピュータ３１２に表示される部品リストに従って、カート３１０を押して部品エリアＡ、Ｂ、Ｃ、・・・、Ｘに行き、部品リストに記載された部品をピックアップして組み立てエリアに搬送する。
【００５５】
また、タブレットコンピュータ３１２は、部品リストに記載された部品エリアのうち、最後に行くことになっている部品エリア（最終部品エリア）を表すデータを近距離無線通信で受電器８０に送信する。最終部品エリアを表すデータは、受電器の位置に応じた位置情報の一例である。
【００５６】
また、タブレットコンピュータ３１２は、作業員ＩＤを表すデータを近距離無線通信で受電器８０に送信する。タブレットコンピュータ３１２と受電器８０とは、ともにカート３１０に搭載されていて近距離無線通信が可能な範囲内に配置されているため、近距離無線通信としてBluetooth（登録商標）  LEを利用する場合には、タブレットコンピュータ３１２と受電器８０とを予めペアリングしておけば、タブレットコンピュータ３１２から受電器８０に最終部品エリアを表すデータと作業員ＩＤを表すデータを送信することができる。
【００５７】
図３には、送電器１００の通信部１２０が近距離無線通信でデータ通信を行うことができる通信エリア１２０Ａを一点鎖線で示す。通信エリア１２０Ａは、通信部１２０を中心とし、平面視で円状に拡がる範囲であるが、工場３００内の壁等があることにより、実際には円状にならない場合がある。
【００５８】
作業員がカート３１０を押して移動する経路は、破線で示す通りである。送電器１００と部品エリアＡとの間には、経路３２０Ａが存在する。同様に、送電器１００と部品エリアＢとの間には、経路３２０Ｂが存在し、送電器１００と部品エリアＣとの間には、経路３２０Ｃが存在し、送電器１００と部品エリアＸとの間には、経路３２０Ｘが存在する。
【００５９】
カート３１０に取り付けられた受電器８０の通信部８７は、部品エリアＡと送電器１００とを結ぶ経路３２０Ａにおいて、境界１２０Ａａよりもエリア１２０Ａの外側では、送電器１００の通信部１２０と近距離無線通信を行うことはできないが、境界１２０Ａａ以内であれば、通信部１２０と近距離無線通信を行うことができる。また、作業員は、一定の速度で歩行するため、部品エリアＡから経路３２０Ａに沿って送電器１００までの移動に掛かる所要時間は一定であると考えることができる。同様に、作業員がカート３１０を押して境界１２０Ａａから送電器１００までの移動に掛かる所要時間は一定であると考えることができる。
【００６０】
これは、作業員がカート３１０を押して部品エリアＢ、Ｃ、・・・、Ｘから送電器１００まで移動する際にも同様である。部品エリアＢ、Ｃ、・・・、Ｘと送電器１００との間には、それぞれ、経路３２０Ｂ、３２０Ｃ、・・・、３２０Ｘがあり、各経路には境界１２０Ａｂ、１２０Ａｃ、・・・、１２０Ａｘが存在する。
【００６１】
作業員は、タブレットコンピュータ３１２に表示される部品リストに従って、カート３１０を押して部品エリアＡ、Ｂ、Ｃ、・・・、Ｘで部品をピックアップし、組み立てエリアでピックアップした部品を下ろす。この位置に送電器１００が配置されておりバッテリ２２０の充電を行う。送電器１００は、工場３００の床に埋め込まれており、充電ステーションになっている。従業員が手で押すカートの例を示したが自動で移動する搬送カートであってもよい。  図４は、作業員の移動時間を部品エリア及び作業員のＩＤ(Identifier)と関連付けたテーブル形式のデータを示す図である。図４に示すテーブル形式のデータは、送電器１００の制御部１１０の内部メモリに格納されている。
【００６２】
図４のテーブル形式のデータに示す移動時間は、境界１２０Ａａ、１２０Ａｂ、１２０Ａｃ、・・・、１２０Ａｘから送電器１００までの移動時間である。すなわち、受電器８０の通信部８７と送電器１００の通信部１２０との近距離無線通信が確立してから、各作業員が送電器１００に移動するまでに掛かる所要時間である。
【００６３】
上述のように、部品エリアＡ、Ｂ、Ｃ、・・・、Ｘから送電器１００まで移動する経路３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｃ、・・・、３２０Ｘは決められている。各作業員は、部品リストに記載された部品エリア（Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・、Ｘ）を移動する順番に従って移動し、最後に立ち寄った部品エリアから経路（３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｃ、・・・、３２０Ｘ）を辿って送電器１００がある充電ステーションすなわち、組み立てエリアに移動する。
【００６４】
図４のテーブル形式のデータに含まれる部品エリアは、作業員が最後に立ち寄る部品エリアを表す。また、作業員ＩＤは、各作業員のＩＤ（識別子）である。受電器８０は、送電器１００と近距離無線通信が確立すると、受電状態を表すデータと、充電率を表すデータと、作業員のＩＤを表すデータとを近距離無線通信で送電器１００に送信する。
【００６５】
図５は、受電器８０の制御部８５が実行する処理を示すフローチャートである。制御部８５は、受電器８０の電源が投入されると（オンにされると）処理をスタートさせる。
【００６６】
制御部８５は、送電器１００との近距離無線通信が確立したかどうかを判定する（ステップＳ１）。近距離無線通信としてBluetooth（登録商標）  LEを利用する場合には、受電器８０の通信部８７と送電器１００の通信部１２０とを予めペアリングしておけば、通信部１２０の通信エリア１２０Ａ内に通信部８７が入ることによって自動的に近距離無線通信が確立する。制御部８５は、通信部１２０からビーコンを受信することで近距離無線通信が確立したことを判別できる。なお、ステップＳ１の処理は、近距離無線通信が確立したと判定するまで繰り返し実行される。
【００６７】
制御部８５は、近距離無線通信が確立した（Ｓ１：ＹＥＳ）と判定すると、送電器１００から要求されたデータを取得する（ステップＳ２）。送電器１００から要求されるデータは、受電状態を表すデータ、バッテリ２２０の充電率を表すデータ、最終部品エリアを表すデータ、作業員ＩＤを表すデータ、及び速度データのうちのいずれかである。
【００６８】
制御部８５は、電圧検出部８６Ｖ及び電流検出部８６Ｉによって検出される電圧及び電流に基づいて受電状態を表すデータを生成する。また、制御部８５は、バッテリ２２０から充電率を表すデータを取得する。また、制御部８５は、最終部品エリアを表すデータと作業員ＩＤを表すデータをタブレットコンピュータ３１２から近距離無線通信で取得する。また、制御部８５は、センサ３１１Ａから速度データを取得する。
【００６９】
制御部８５は、送電器１００から要求されたデータを送電器１００に送信する（ステップＳ３）。ステップＳ３で送信するデータは、受電状態を表すデータ、バッテリ２２０の充電率を表すデータ、最終部品エリアを表すデータ、作業員ＩＤを表すデータ、及び速度データのうち送電器１００によって要求されたデータである。
【００７０】
制御部８５は、処理を終了するかどうかを判定する（ステップＳ４）。処理を終了するのは、受電器８０の電源がオフにされるときである。制御部８５は、処理を終了しない（Ｓ４：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ１にリターンする。
【００７１】
制御部８５は、電源がオンにされている間、図５に示すフローを繰り返し実行する。
【００７２】
図６は、送電器１００の制御部１１０が実行する処理を示すフローチャートである。
【００７３】
制御部１１０は、送電器１００の電源が投入されると処理をスタートし、通信部１２０にビーコンを発信させる（ステップＳ１１）。ビーコンは、通信部１２０がアンテナ１２１から所定時間毎に繰り返し発信する。ビーコンは、例えば、所定のパルス幅及び振幅（電圧値）を有する信号であればよい。
【００７４】
制御部１１０は、受電器８０との通信が確立したかどうかを判定する（ステップＳ１２）。制御部１１０は、通信部１２０を介して受電器８０から作業員ＩＤと最終部品エリアを表すデータを受信すると、通信が確立したと判定する。
【００７５】
ここで、ビーコンを受信した受電器８０は、作業員ＩＤと最終部品エリアを送電器１００に送信するようになっている。ビーコンは、作業員ＩＤと最終部品エリアを要求する信号として機能する。なお、ステップＳ１２の処理は、通信が確立したと判定するまで繰り返し実行される。
【００７６】
制御部１１０は、通信が確立した（Ｓ１２：ＹＥＳ）と判定すると、制御部１１０が内蔵するタイマを用いて、通信が確立してからの経過時間のカウントをスタートする（ステップＳ１３）。
【００７７】
制御部１１０は、ステップＳ２で受信した作業員ＩＤと最終部品エリアを表すデータに図４に示すテーブル形式のデータ内で関連付けられている移動時間を読み出す（ステップＳ１４）。
【００７８】
次いで、制御部１１０は、タイマでのカウント時間が移動時間に到達したかどうかを判定する（ステップＳ１５）。制御部１１０は、カウント時間が移動時間に到達するまでステップＳ１５の処理を繰り返し実行する。
【００７９】
制御部１１０は、カウント時間が移動時間に到達した（Ｓ１５：ＹＥＳ）と判定すると、受電器８０から速度データを取得する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６に際して、送電器１００は受電器８０に速度データを要求し、受電器８０は送電器１００の要求に応じて速度データを送電器１００に送信する。
【００８０】
制御部１１０は、受電器８０は移動を停止しているかどうかを判定する（ステップＳ１７）。カート３１０が停止していないと、移動中すなわちカート310が送電ステーションに来ていないと判断するためである。
【００８１】
なお、制御部１１０は、受電器８０が移動を停止していない（Ｓ１７：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ１６にリターンする。すなわち、受電器８０が停止するまで、ステップＳ１６及びＳ１７の処理が繰り返し実行されることになる。
【００８２】
制御部１１０は、受電器８０が移動を停止している（Ｓ１７：ＹＥＳ）と判定すると、カウント数Ｎを０に設定する（ステップＳ１８）。カウント数Ｎは、後のステップＳ２１で受電器８０が受電していないとの判定を繰り返した場合の繰り返し回数であり、ステップＳ２５で送電を停止する回数である。
【００８３】
次いで、制御部１１０は、所定の低出力で送電を開始する（ステップＳ１９）。これにより、一次側共振コイル１２から二次側共振コイル８１に電力が送電される。所定の低出力にするのは、受電器８０が受電しているかどうかを判定するには、低い出力でも可能なため、消費電力や安全性の観点からも有利なためである。
【００８４】
次いで、制御部１１０は、受電状態を表すデータと、バッテリ２２０の充電率を表すデータとを受電器８０から取得する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０に際して、送電器１００は受電器８０に受電状態と充電率を表すデータを要求し、受電器８０は送電器１００の要求に応じて受電状態と充電率を表すデータを送電器１００に送信する。
【００８５】
次いで、制御部１１０は、ステップＳ２０で取得した受電状態を表すデータに基づいて、受電器８０が受電しているかどうかを判定する（ステップＳ２１）。
【００８６】
制御部１１０は、受電器８０が受電している（Ｓ２１：ＹＥＳ）と判定すると、送電している電力が通常値であるかどうかを判定する（ステップＳ２２）。通常値とは、受電器８０に接続されるバッテリ２２０を充電するために送電するように設定されている電力であり、ステップＳ１９で設定する所定の低出力よりも高い電力である。通常値の電力は、第１送電電力の一例である。所定の低出力の電力は、第２送電電力の一例である。
【００８７】
制御部１１０は、電力が通常値ではない（Ｓ２２：ＮＯ）と判定すると、送電する電力を通常値に増大する（ステップＳ２３）。ステップ１９の処理の後にステップＳ２３を経ることで送電電力は通常値に増大される。
【００８８】
次いで、制御部１１０は、ステップＳ２０で取得した充電率を表すデータに基づき、受電器８０に接続されているバッテリ２２０の充電状態が満充電であるかどうかを判定する（ステップＳ２４）。
【００８９】
制御部１１０は、満充電ではない（Ｓ２４：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ２０にリターンする。この結果、ステップＳ２０からＳ２４の処理が繰り返し実行される。なお、ステップＳ２２で電力が通常値である（Ｓ２２：ＹＥＳ）と判定すると、制御部１１０は、フローをステップＳ２４に進行させる。
【００９０】
制御部１１０は、満充電である（Ｓ２４：ＹＥＳ）と判定すると、送電を停止する（ステップＳ２５）。これ以上充電する必要がないからである。
【００９１】
また、制御部１１０は、ステップＳ２１において受電器８０が受電していない（Ｓ２１：ＮＯ）と判定した場合にも、フローをステップＳ２５に進行させて、送電を停止する。受電器８０が受電していないからである。
【００９２】
次いで、制御部１１０は、カウント数Ｎをインクリメント（Ｎ＝Ｎ＋１）する（ステップＳ２６）。これによりカウント数Ｎが１増える。
【００９３】
次いで、制御部１１０は、カウント数Ｎが所定回数Ｍと等しいかどうかを判定する（ステップＳ２７）。所定回数Ｍは、例えば３回である。
【００９４】
制御部１１０は、カウント数Ｎが所定回数Ｍと等しい（Ｓ２７：ＹＥＳ）と判定すると、フローをステップＳ１にリターンする。所定回数Ｍにわたって送電を停止したため、最初から処理をやり直すためである。
【００９５】
制御部１１０は、カウント数Ｎが所定回数Ｍと等しくない（Ｓ２７：ＮＯ）と判定すると、所定時間待機する（ステップＳ）。この場合は、カウント数Ｎが所定回数Ｍに達していないため、所定時間だけ待機した後にフローをステップＳ１９にリターンする。受電器８０の準備が整うことを待つためである。
【００９６】
以上のような処理を送電器１００の制御部１１０は実行する。この処理を終了するのは、送電器１００の電源がオフにされるときである。
【００９７】
以上、実施の形態によれば、受電器８０が送電器１００の通信エリア１２０Ａに入ると、受電器８０と送電器１００が近距離無線通信によるデータ通信を開始し、送電器１００は、受電器８０が装着されるカート３１０を利用する作業員のＩＤと最終部品エリアとに関連付けられた移動時間だけ待機する。移動時間は、作業員ＩＤで特定される作業員の歩行速度に応じた固有の移動時間である。
【００９８】
そして、移動時間が経過したときに、一次側共振コイル１２から送電を開始する。このとき、歩きながらカート３１０を押して移動する作業員は、送電器１００が配置されている充電ステーションに到達すると考えられるからである。
【００９９】
このため、作業員の日常的な作業の中で、送電器１００の一次側共振コイル１２と、カート３１０に装着される受電器８０の二次側共振コイル８１との間で磁界共鳴による非接触での送電を行うことにより、カート３１０に搭載されるバッテリ２２０の充電を容易に行うことができる。
【０１００】
従って、利便性の高い送電器１００、電力伝送システム５０、送電器１００の電力伝送方法、及び、受電器８０を提供することができる。このようなカート３１０が複数ある場合に、バッテリ２２０を充電ケーブルを介してコンセントに接続して充電するのでは、充電ケーブルを接続する手間が生じ、また、充電はカート３１０を使用しない時間帯（作業員が作業を行わない夜間等）に限られる等の制約を受けることになるが、本実施の形態の電力伝送システム５０では、このような制約を受けることなく、作業中に効率良くバッテリ２２０を充電することができる。
【０１０１】
なお、カート３１０を押して歩く作業員が充電ステーションに立ち寄る回数は、バッテリ２２０の容量等に応じて適宜最適な回数に設定すればよい。
【０１０２】
また、以上では、工場３００に１つの送電器１００が配置される形態について説明したが、複数の送電器１００が配置されていてもよい。
【０１０３】
また、以上では、図４に示すテーブル形式のデータに、作業員ＩＤが含まれ、作業員毎の移動時間が設定される形態について説明したが、作業員ＩＤを含まずに、移動時間は作業員毎に設定されていなくてもよい。例えば、作業員が１人である場合、又は、複数の作業員全員の歩行速度が略同一である場合には、このようにしてもよい。
【０１０４】
また、図６に示すフローチャートにおいて、ステップＳ２６からＳ２８の処理は行わずに、ステップＳ２５で送電を停止したら、フローをステップＳ１９にリターンしてもよい。
【０１０５】
また、このように送電器１００の制御部１１０で処理を実行する場合を示したが、受電器８０の制御部８５又はタブレットコンピュータ３１２で同様の処理を行ってもよい。
【０１０６】
以上、本発明の例示的な実施の形態の送電器、電力伝送システム、送電器の電力伝送方法、及び、受電器について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【０１０７】
以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
二次側共振コイルと、近距離無線通信によるデータ通信を行う受電側通信部とを有する移動可能な受電器に、磁界共鳴又は電界共鳴で電力を送電する一次側共振コイルと、
前記一次側共振コイルに高周波の第１送電電力を出力する高周波電源と、
前記受電側通信部が前記近距離無線通信の通信領域内に入ると、前記受電側通信部と前記近距離無線通信による通信を確立してデータ通信を行う送電側通信部と、
前記送電側通信部が前記通信を確立して前記受電側通信部から前記受電器の位置に応じた位置情報を受信してから、前記位置情報が表す位置と前記一次側共振コイルとの間における前記受電器の移動時間が経過すると、前記高周波電源に前記第１送電電力を出力させる電力制御部と
を含む、送電器。
（付記２）
前記位置情報と前記移動時間とを関連付けたデータを格納するデータ格納部をさらに含み、
前記電力制御部は、前記送電側通信部が前記位置情報を受信してから、前記送電側通信部が受信する位置情報に前記データ内で関連付けられた移動時間が経過すると、前記高周波電源に前記第１送電電力を出力させる、付記１記載の送電器。
（付記３）
前記データ格納部に格納される前記データは、前記位置情報と前記移動時間とを前記受電器の利用者を表す利用者情報と関連付けたデータであり、
前記電力制御部は、前記送電側通信部が前記受電側通信部から位置情報及び利用者情報を受信してから、前記送電側通信部が受信する位置情報及び利用者情報に前記データ内で関連付けられた移動時間が経過すると、前記高周波電源に前記第１送電電力を出力させる、付記２記載の送電器。
（付記４）
前記電力制御部は、前記受電器の移動時間が経過すると、前記第１送電電力よりも電力が低い試験用の第２送電電力を送電させている状態で前記送電側通信部が前記受電側通信部から受信する前記受電器の受電状態を表す受電状態情報が受電していることを表す場合に、前記高周波電源に前記第１送電電力を出力させる、付記１乃至３のいずれか一項記載の送電器。
（付記５）
前記電力制御部は、前記受電状態情報が受電していないことを表す場合には、前記高周波電源に電力の送電を停止させる、付記４記載の送電器。
（付記６）
磁界共鳴又は電界共鳴によって電力を送電する送電器と、前記送電器から前記磁界共鳴又は前記電界共鳴によって電力を受電する受電器とを含む、電力伝送システムであって、
前記受電器は、
二次側共振コイルと、
近距離無線通信によるデータ通信を行う受電側通信部と
を有する移動可能な受電器であり、
前記送電器は、
前記磁界共鳴又は前記電界共鳴で電力を送電する一次側共振コイルと、
前記一次側共振コイルに高周波の送電電力を出力する高周波電源と、
前記受電側通信部が前記近距離無線通信の通信領域内に入ると、前記受電側通信部と前記近距離無線通信による通信を確立してデータ通信を行う送電側通信部と、
前記送電側通信部が前記通信を確立して前記受電側通信部から前記受電器の位置に応じた位置情報を受信してから、前記位置情報が表す位置と前記一次側共振コイルとの間における前記受電器の移動時間が経過すると、前記高周波電源に前記送電電力を出力させる電力制御部と
を有する、電力伝送システム。
（付記７）
二次側共振コイルと、近距離無線通信によるデータ通信を行う受電側通信部とを有する移動可能な受電器に、磁界共鳴又は電界共鳴で電力を送電する一次側共振コイルと、
前記一次側共振コイルに高周波の第１送電電力を出力する高周波電源と、
前記受電側通信部が前記近距離無線通信の通信領域内に入ると、前記受電側通信部と前記近距離無線通信による通信を確立してデータ通信を行う送電側通信部と
を含む送電器の電力伝送方法であって、
前記送電側通信部が前記通信を確立して前記受電側通信部から前記受電器の位置に応じた位置情報を受信してから、前記位置情報が表す位置と前記一次側共振コイルとの間における前記受電器の移動時間が経過すると、前記高周波電源に前記第１送電電力を出力させる、送電器の電力伝送方法。
（付記８）
移動可能な受電器であって、
磁界共鳴又は電界共鳴で電力を送電する一次側共振コイルと、前記一次側共振コイルに高周波の送電電力を出力する高周波電源と、近距離無線通信によるデータ通信を行う送電側通信部とを有する送電器から前記磁界共鳴又は前記電界共鳴で電力を送電する二次側共振コイルと、
前記送電側通信部が前記近距離無線通信の通信領域内に入ると、前記送電側通信部と前記近距離無線通信による通信を確立してデータ通信を行う受電側通信部と、
前記受電側通信部が前記通信を確立し、前記受電器の位置と前記一次側共振コイルとの間における前記受電器の移動時間が経過すると、前記受電側通信部を介して前記送電側通信部に、前記高周波電源に前記送電電力を出力させる指令を送信する、制御部と
を含む、受電器。
【符号の説明】
【０１０８】
１  交流電源
１１  一次側コイル
１２  一次側共振コイル
１３  整合回路
１４  キャパシタ
３０  負荷装置
５０  電力伝送システム
８０  受電器
８１  二次側共振コイル
８２  二次側コイル
８３  整流回路
８４  平滑キャパシタ
８５  制御部
８６Ａ、８６Ｂ  出力端子
８６Ｖ  電圧検出部
８６Ｉ  電流検出部
８７  通信部
８７Ａ、８７Ｂ  アンテナ
１００  送電器
１１０  制御部
１２０  通信部
１２１  アンテナ
２１０  ＤＣＤＣコンバータ
２２０  バッテリ
３１０  カート
３１１  キャスタ
３１１Ａ  センサ
３１２  タブレットコンピュータ
【図１】
2018174659.tif 000003
【図２】
2018174659.tif 000004
【図３】
2018174659.tif 000005
【図４】
2018174659.tif 000006
【図５】
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【図６】
2018174659.tif 000008