(57)【要約】      （修正有）【課題】コストをかけることなく、給電時の電波の影響を低減して安全性を向上させ、給電中であっても移動体を操作可能にする自動給電装置および自動給電システムを提供する。【解決手段】自動給電システム１において、自律移動装置１０に対して非接触で給電を行う自動給電装置２０は、自律移動装置１０の周辺に存在する物体の位置を示す位置情報を自律移動装置１０から受信する第２通信部２４と、物体の位置に基づいて給電レベルを決定する送電制御部２３と、給電レベルに基づいて自律移動装置１０へ送電する送電部２１と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に対して非接触で給電を行う自動給電装置であって、
前記移動体の周辺に存在する物体の位置を示す位置情報を受信する通信部と、
前記物体の位置に基づいて給電レベルを決定する送電制御部と、
前記給電レベルに基づいて前記移動体へ送電する送電部と、を備える、
自動給電装置。
【請求項２】
前記送電制御部は、
前記物体が、前記移動体の給電位置に隣接する第１エリア、または、前記第１エリアの外側において前記第１エリアと隣接する第２エリアに存在するか否かを判定し、
前記物体が前記第１エリアおよび前記第２エリアのいずれにも存在しない場合、第１給電レベルに決定し、
前記物体が前記第１エリアに存在する場合、第２給電レベルに決定し、
前記物体が前記第２エリアに存在する場合、第３給電レベルに決定し、
前記第１給電レベルは、前記第２給電レベルおよび前記第３給電レベルよりも大きく、
前記第３給電レベルは、前記第２給電レベルより小さい、
請求項１に記載の自動給電装置。
【請求項３】
前記第２給電レベルは、
前記移動体に搭載された、前記物体を検出する検出部と、前記自動給電装置に搭載された、ユーザの操作を受け付ける操作部とを動作させるために必要な最小限の電力であり、
前記第３給電レベルは、
前記検出部を動作させ、かつ、前記移動体をスタンバイ状態に維持するために必要な最小限の電力である、
請求項２に記載の自動給電装置。
【請求項４】
前記第１エリアまたは前記第２エリアの少なくとも一方のエリアは、
該エリア内に固定物体が含まれる場合、該固定物体の設置エリアを除いて設定される、
請求項２または３に記載の自動給電装置。
【請求項５】
前記送電制御部は、
前記物体が前記第１エリアまたは前記第２エリアのいずれかに存在する時間が一定時間を超えた場合、エラーを報知する、
請求項２から４のいずれか１項に記載の自動給電装置。
【請求項６】
前記送電制御部は、
前記第２給電レベルまたは前記第３給電レベルに基づく給電の実行時間が一定時間を超えた場合、エラーを報知する、
請求項２から４のいずれか１項に記載の自動給電装置。
【請求項７】
前記送電制御部は、
前記第１給電レベル、前記第２給電レベル、または前記第３給電レベルに基づいて給電が実行されているかを報知する、
請求項２から６のいずれか１項に記載の自動給電装置。
【請求項８】
移動体と、前記移動体に対して非接触で給電を行う自動給電装置と、を備えた自動給電システムであって、
前記移動体は、
前記自動給電装置から電力を受け取る受電部と、
前記移動体の周辺に存在する物体の位置を検出する検出部と、
前記物体の位置を示す位置情報を前記自動給電装置へ送信する第１通信部と、を備え、
前記自動給電装置は、
前記第１通信部から前記位置情報を受信する第２通信部と、
前記物体の位置に基づいて給電レベルを決定する送電制御部と、
前記給電レベルに基づいて前記移動体へ送電する送電部と、を備える、
自動給電システム。
【請求項９】
前記送電制御部は、
前記物体が、前記移動体の給電位置に隣接する第１エリア、または、前記第１エリアの外側において前記第１エリアと隣接する第２エリアに存在するか否かを判定し、
前記物体が前記第１エリアおよび前記第２エリアのいずれにも存在しない場合、第１給電レベルに決定し、
前記物体が前記第１エリアに存在する場合、第２給電レベルに決定し、
前記物体が前記第２エリアに存在する場合、第３給電レベルに決定し、
前記第１給電レベルは、前記第２給電レベルおよび前記第３給電レベルよりも大きく、
前記第３給電レベルは、前記第２給電レベルより小さい、
請求項８に記載の自動給電システム。
【請求項１０】
前記移動体は、
前記第１エリアおよび前記第２エリアのうち少なくとも一方を報知する、
請求項９に記載の自動給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体に非接触で給電する自動給電装置および自動給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動体（例えば、自動車、自律移動装置など）に対して非接触給電を行う自動給電装置が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、自動給電装置の送信部と移動体の受電部の間に設けた円筒状部材を駆動することにより、給電時における電波の漏洩を防止する技術が開示されている。
【０００４】
また、例えば、非特許文献１には、人の接近を検知した場合に給電を停止することにより、漏洩電波が人体へ影響を与えることを未然に防ぐ技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２２６９４６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】朴尚洙、“人の接近や金属異物を検知して安全確保、パイオニアのＥＶ用非接触充電システム”、［online］、平成24年10月4日、MONOist、［平成28年8月3日検索］、インターネット〈URL：http://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/1210/04/news011.html〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１の技術では、円筒状部材を駆動するための駆動機構を設ける必要があり、コストがかかるという問題がある。
【０００８】
一方、上述した非特許文献１の技術では、給電中に自律移動装置を操作できなくなるという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、コストをかけることなく、給電時の電波の影響を低減して安全性を向上させ、給電中であっても移動体を操作可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る自動給電装置は、移動体に対して非接触で給電を行う自動給電装置であって、前記移動体の周辺に存在する物体の位置を示す位置情報を受信する通信部と、前記物体の位置に基づいて給電レベルを決定する送電制御部と、前記給電レベルに基づいて前記移動体へ送電する送電部と、を備える構成を採る。
【００１１】
本発明に係る自動給電システムは、移動体と、前記移動体に対して非接触で給電を行う自動給電装置と、を備えた自動給電システムであって、前記移動体は、前記自動給電装置から電力を受け取る受電部と、前記移動体の周辺に存在する物体の位置を検出する検出部と、前記物体の位置を示す位置情報を前記自動給電装置へ送信する第１通信部と、を備え、前記自動給電装置は、前記第１通信部から前記位置情報を受信する第２通信部と、前記物体の位置に基づいて給電レベルを決定する送電制御部と、前記給電レベルに基づいて前記移動体へ送電する送電部と、を備える構成を採る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コストをかけることなく、漏洩電波の影響を低減して安全性を向上させ、給電中であっても移動体を操作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る自動給電システムの構成例を示す概略図
【図２】本発明の実施の形態に係る自動給電システムの構成例を示すブロック図
【図３】給電レベルの決定処理に用いられるエリアの一例を示す概略図
【図４】本発明の実施の形態に係る自動給電システムの動作例を示すシーケンスチャート
【図５】給電レベルと、自律移動装置と障害物との間の距離との関係を示すグラフ
【図６】変形例に係るエリアの一例を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、各図を参照して詳細に説明する。
【００１５】
まず、本実施の形態に係る自動給電システムの構成について、図１および図２を用いて説明する。図１は、本実施の形態の自動給電システム１の構成例を示す概略図である。図２は、本実施の形態の自動給電システム１の構成例を示すブロック図である。
【００１６】
自動給電システム１は、自律移動装置１０と、自律移動装置１０に対して非接触給電を行う自動給電装置２０とを備える。なお、本実施の形態では、給電される移動体として自律移動装置１０を例に挙げて説明するが、これに限定されず、例えば、自動運転機能を備えた自動車等の車両であってもよい。
【００１７】
まず、自律移動装置１０について説明する。
【００１８】
自律移動装置１０は、障害物検出センサ１１、受電部１３、充電池１４、駆動部１５、第１通信部１６、操作部１７を有する。
【００１９】
障害物検出センサ１１（検出部の一例）は、自律移動装置１０の周辺のエリア（例えば、図１に示すセンシング領域１２）のセンシングを行う。なお、図１の例では、自律移動装置１０が配置されている水平面のうち、障害物検出センサ１１の前方部分の半円領域のみをセンシング領域１２として図示しているが、自律移動装置１０の周囲をセンシング領域１２としてもよい。
【００２０】
障害物検出センサ１１としては、水平面をスキャン可能なレーザレーダを用いることができる。レーザレーダは、センシング領域１２に対してレーザビームを発振し、センシング領域１２に障害物（物体ともいう。物体は、例えば、人、動物などを含む）が存在した場合、その障害物とレーザレーダとの間の距離を計測することで、障害物の位置の情報（以下、障害物位置情報という）を取得する。レーザレーダは、例えば、測定距離３０ｍ、進行方向に対して左右±９０゜の範囲を０．５゜毎に測距する。なお、障害物検出センサ１１は、レーザレーダに限定されず、その他の種類のセンサを用いてもよい。
【００２１】
障害物検出センサ１１は、センシング結果を示す情報（以下、センシング結果情報という）を第１通信部１６へ出力する。センシング領域１２に障害物が存在している場合、その障害物が検出されるため、センシング結果情報には、障害物位置情報が含まれる。一方、センシング領域１２に障害物が存在していない場合、障害物は検出されないため、センシング結果情報には、障害物位置情報は含まれない。
【００２２】
受電部１３は、自動給電装置２０の送電部２１から電力を受け取り、その電力を充電池１４へ送る。
【００２３】
充電池１４は、受電部１３からの電力を蓄積する。
【００２４】
駆動部１５は、充電池１４に蓄積された電力を用いて、自律移動装置１０を駆動（移動）させる。
【００２５】
第１通信部１６は、自動給電装置２０の第２通信部２４と通信を行う。なお、本実施の形態では、第１通信部１６と第２通信部２４とが直接通信を行う場合を例に挙げて説明するが、第１通信部１６と第２通信部２４との間の通信は、それらを制御する中央制御装置などを介して行われてもよいし、複数の通信経路を組み合わせて行われてもよい。
【００２６】
操作部１７は、ユーザによる各種操作（例えば、自律移動装置１０の移動先を指定する操作など）を受け付ける。操作部１７は、例えば、タッチパネルであってもよいし、物理ボタンであってもよいし、それらの組み合わせであってもよい。
【００２７】
以上、自律移動装置１０について説明した。
【００２８】
次に、自動給電装置２０について説明する。
【００２９】
自動給電装置２０は、送電部２１、電源２２、送電制御部２３、第２通信部２４を有する。
【００３０】
送電部２１は、電源２２からの供給された電力を整流する。また、送電部２１は、送電部制御２３により決定された給電レベル（詳細は後述）に応じて、自律移動装置１０の受電部１３へ電力を送る。なお、送電制御部２３による給電レベルの決定処理の詳細については、後述する。
【００３１】
第２通信部２４は、自律移動装置１０の第１通信部１６と通信を行う。
【００３２】
以上、自動給電装置２０について説明した。
【００３３】
次に、図３を用いて、給電レベルの決定処理に用いられるエリアについて説明する。図３は、エリアの一例を示す概略図である。また、図３は、自律移動装置１０および自動給電装置２０を真上から見た状態を示している。また、図３は、自律移動装置１０が自動給電装置２０前方の給電位置（給電を実施可能な位置）に存在している状態を示している。
【００３４】
図３において、自動給電装置２０（送電部２１）と自律移動装置１０（受電部１３）との間の距離は、例えば１ｃｍ〜２０ｃｍ程度である。
【００３５】
また、図３に示すように、自律移動装置１０の周囲において、第１エリアと第２エリアが予め設定される。
【００３６】
第１エリアは、自律移動装置１０の給電位置に隣接する領域であり、第２エリアは、第１エリアに外側において第１エリアと隣接する領域である。
【００３７】
第１エリアおよび第２エリアは、自律移動装置１０の大きさに応じて設定される。第１エリアは、真上から見たときの自律移動装置１０を含むように設定され、第２エリアは、第１エリアの外側に設定される。
【００３８】
なお、図３では例として、第１エリアおよび第２エリアの形状が半楕円である場合を示しているが、それらの形状は、半楕円に限定されず、半円または矩形などに設定されてもよい。
【００３９】
第１エリアの範囲および第２エリアの範囲を示すエリア情報は、例えば、所定の記憶部（図示略）に記憶され、後述する給電レベルの決定処理の際に、自動給電装置２０の送電制御部２３により記憶部から読み出される。
【００４０】
以上、給電レベルの決定処理に用いられるエリアについて説明した。
【００４１】
次に、自動給電装置２０が自律移動装置１０へ給電を実施するときの動作について、図４を用いて説明する。図４は、自動給電システム１の動作例を示すシーケンスチャートである。
【００４２】
自律移動装置１０が、例えば図３に示したように、自動給電装置２０の前の充電場所に移動すると、障害物検出センサ１１はセンシングを開始し、第１通信部１６はセンシング結果情報を自動給電装置２０へ送信する（ステップＳ１０１）。障害物検出センサ１１がセンシング結果を取得する周期は、例えば、０．１秒に１回程度である。また、上述したとおり、センシング結果情報には、障害物が検出された場合には障害物位置情報が含まれ、障害物が検出されなかった場合には障害物位置情報が含まれない。
【００４３】
自動給電装置２０において、第２通信部２４はセンシング結果情報を受信すると（ステップＳ１０２）、送電制御部２３は、そのセンシング結果情報と、所定の記憶部から読み出したエリア情報とに基づいて、第１エリアまたは第２エリアのいずれかに障害物が存在するか否かを判定する（ステップＳ１０３、Ｓ１０４）。なお、ステップＳ１０３〜Ｓ１０６が、給電レベルの決定処理に相当する。
【００４４】
例えば、第１エリアおよび第２エリアのいずれにも障害物が存在しない場合（ステップＳ１０３：ＮＯ、ステップＳ１０４：ＮＯ）、送電制御部２３は、給電レベルを第１給電レベルに決定する（ステップＳ１０５）。
【００４５】
第１給電レベルとは、非接触で給電を実施する場合の通常の電力量であり、例えば５００Ｗ程度である。
【００４６】
例えば、第１エリアに障害物が存在する場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、送電制御部２３は、給電レベルを第２給電レベルに決定する（ステップＳ１０６）。
【００４７】
第２給電レベルとは、障害物検出センサ１１および操作部１７を動作させるために必要な最小限の電力量であり、例えば１００Ｗ程度である。第２給電レベルは、ユーザが自律移動装置１０を操作することを想定して設定されたものである。
【００４８】
例えば、第２エリアに障害物が存在する場合（ステップＳ１０３：ＮＯ、ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、送電制御部２３は、第３給電レベルに決定する（ステップＳ１０７）。
【００４９】
第３給電レベルとは、障害物検出センサ１１を動作させ、かつ、自律移動装置１０をスタンバイ状態に維持するために必要な最小限の電力量であり、例えば３０Ｗ程度である。
【００５０】
なお、障害物が第１エリアと第２エリアの両方にまたがって存在している場合、送電制御部２３は、障害物が第１エリアに存在していると判定する。
【００５１】
送電部２１は、送電制御部２３により決定された給電レベルに応じて送電を行う（ステップＳ１０８）。
【００５２】
受電部１３は、送電部２１からの電力を受け取り、充電池１４に出力する（ステップＳ１０９）。これにより、自律移動装置１０を駆動させるための電力が充電池１４に蓄積される。
【００５３】
以上、自動給電システム１の動作例について説明した。
【００５４】
次に、図５を用いて、上述した給電レベルとエリアとの関係について説明する。図５のグラフは、横軸に自律移動装置１０（障害物検出センサ１１）から障害物までの距離を示しており、縦軸に給電レベルを示している。横軸は、右へ行くほど、障害物の位置が自律移動装置１０から遠ざかることを示している。この図５において、０ｃｍ〜５０ｃｍは第１エリアであり、５０ｃｍ〜２００ｃｍは第２エリアであるとする。また、２００ｃｍ以上は、第２エリアの外側のエリア（以下、第３エリアという）であるとする。
【００５５】
図５に示すように、障害物が第１エリア（０ｃｍ〜５０ｃｍ）に存在する場合、第２給電レベルでの給電（送電と受電。以下同じ）が実施される。また、障害物が第２エリア（５０ｃｍ〜２００ｃｍ）に存在する場合、第３給電レベルでの給電が実施される。また、障害物が第３エリア（２００ｃｍ以上）に存在する場合、第１給電レベルで給電が実施される。
【００５６】
なお、障害物（例えば、人、動物など）が第２エリアから第３エリアへ移動した場合、給電レベルを、直ちに第３給電レベルから第１給電レベルへ切り替えてもよいし、または、図５の傾きｓに示すように、距離に応じて徐々に第１給電レベルへ近付けるようにしてもよい。
【００５７】
また、第３エリアでは、障害物が存在する角度に応じて、図５の傾きｓを変化させてもよい。
【００５８】
具体的には、図３に示す自律移動装置１０の中心と自動給電装置２０の中心とを結ぶ直線を基準として左右６０度以内の第３エリアについては、自動給電装置２０から発せられる電波は自律移動装置１０によって遮られる。よって、第３エリアに障害物が存在する場合、電波が障害物に対して影響を及ぼす可能性が低いため、傾きｓを大きくし、より早く給電レベル１に達するようにしてもよい。
【００５９】
一方、左右６０度以上の第３エリアについては、自動給電装置２０から発せられる電波が遮られることがない。よって、第３エリアに障害物が存在する場合、電波が障害物に対して影響を及ぼす可能性が高いため、傾きｓを小さくし、時間をかけて給電レベル１に達するようにしてもよい。
【００６０】
以上、給電レベルとエリアとの関係について説明した。
【００６１】
本実施の形態では、自律移動装置からの距離に応じて複数のエリアを設定し、自律移動装置により検出された障害物がどのエリアに存在するかに応じて第１給電レベル〜第３給電レベルのいずれかを決定し、決定した給電レベルに基づいて給電を行う。これにより、障害物が自律移動装置の近くに存在する場合、給電レベルを低減することができるので、障害物への電波の影響を低減して安全性を向上させることができる。
【００６２】
また、本実施の形態では、特許文献１のような電波の漏洩を抑制するための物理的な機構を自動給電装置２０に設ける必要がないため、コストがかからない。
【００６３】
また、本実施の形態では、障害物が自律移動装置１０に最も近い第１エリアに存在する場合でも第２給電レベルで給電を行うため、第１エリアにいるユーザは、給電中の自律移動装置１０を操作することができる。
【００６４】
なお、本発明は、実施の形態で具体的に示した構成および方法に限られるものではない。以下、各種変形例について説明する。
【００６５】
（変形例１）
第１エリアまたは第２エリアは、予め障害物を考慮して設定されてもよい。自動給電装置２０は、給電時の電波の影響が問題とならない、予め固定された建築構造物や装置など（以下、固定障害物という）の近くに設置されることが想定される。この場合におけるエリア設定の具体例について、図６を用いて以下に説明する。
【００６６】
例えば、図６に示すように、自動給電装置２０が壁３０（固定障害物の一例）の付近に設置された場合、第２エリアは、壁３０の設置部分（人などの可動障害物が存在し得ない範囲）を除いて設定されてもよい。これにより、第２エリアに壁３０が存在すると判定されることを避けることができ、より精度の高い給電レベルの決定処理を実現できる。
【００６７】
（変形例２）
第２エリアに障害物が存在する場合、最も低い第３給電レベルに決定されるため、給電電力が弱められる。そのため、不用意に第２エリアに障害物（例えば、空き缶などのゴミ）が置かれた場合、本来実施されるべき第１給電レベルでの給電が妨げられることになる。
【００６８】
そこで、自動給電装置２０（例えば、送電制御部２３）は、障害物位置情報に基づいて、一定時間（予め設定された時間。以下同じ）の間、第２エリアに障害物が存在すると判定した場合、エラーを報知してもよい。
【００６９】
エラーを報知する方法としては、例えば、自動給電装置２０に設けられた照明灯を点灯させる方法、自動給電装置２０に設けられたスピーカから警告音または音声を出力させる方法、所定の端末装置（例えば、自動給電装置２０の管理会社のコンピュータ等）へメッセージなどを送信して表示させる方法などが挙げられる。また、これらの方法を組みあわせてもよい。
【００７０】
なお、上記説明では、一定時間の間、第２エリアに障害物が存在する場合を例に挙げて説明したが、一定時間の間、第１エリアに障害物が存在する場合も、自動給電装置２０は、エラーの報知を行ってもよい。
【００７１】
また、上記説明では、自動給電装置２０が、障害物位置情報に基づいて、一定時間の間、第２エリア（または第１エリア）に障害物が存在するか否かを判定する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、自動給電装置２０（例えば、送電制御部２３）は、第３給電レベル（または第２給電レベル）での給電の実行時間が一定時間を超えたか否かを判定し、実行時間が一定時間を超えた場合、エラーの報知を行ってもよい。
【００７２】
（変形例３）
本実施の形態では、第１〜第３の給電レベルのいずれかにより給電が実施されるが、給電時の電波は人の目には見えないため、ユーザは、どの給電レベルで給電が行われているのかを認識できない。
【００７３】
そこで、自動給電装置２０（例えば、送電制御部２３）は、給電時において、どの給電レベルで給電が実行されているかを報知してもよい。例えば、自動給電装置２０に赤、青、緑のランプを備えるように構成し、自動給電装置２０は、第１給電レベルで給電を行っている場合は赤色ランプを点灯させ、第２給電レベルで給電を行っている場合は緑色ランプを点灯させ、第３給電レベルで給電を行っている場合は青色ランプを点灯させるようにしてもよい。これにより、ユーザは、給電レベルを認識することができる。
【００７４】
（変形例４）
第１エリアまたは第２エリアに人などが侵入すると、給電電力が弱まるため、給電効率を考慮すると、人は第１エリアまたは第２エリアに入らいないほうがよい。しかし、人は、第１エリアまたは第２エリアの範囲を認識することができない。
【００７５】
そこで、例えば、自動給電装置２０は、エリア情報を自律移動装置１０へ送信し、自律移動装置１０は、そのエリア情報に基づいて、第１エリアおよび第２エリアそれぞれの範囲を報知してもよい。例えば、自律移動装置１０は、自律移動装置１０に搭載された、異なる色の照射光を地面に照射可能なライトを用いて、第１エリアの範囲を青色で表示し、第２エリアの範囲を赤色で表示してもよい。または、地面に、第１エリアと第２エリアそれぞれの範囲を示すシール等を貼り付けてもよい。このようにして、人は、第１エリアおよび第２エリアを認識することができる。
【００７６】
なお、上記説明では、第１エリアおよび第２エリアの両方の範囲を報知する場合を例に挙げて説明したが、いずれか一方の範囲のみを報知してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、移動体に対して非接触により給電を行う技術に好適である。
【符号の説明】
【００７８】
１  自動給電システム
１０  自律移動装置
１１  障害物検出センサ
１３  受電部
１４  充電池
１５  駆動部
１６  第１通信部
１７  操作部
２０  自動給電装置
２１  送電部
２２  電源
２３  送電制御部
２４  第２通信部
３０  壁
【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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