(57)【要約】【課題】最も良い受電状況で給電を行える受電コイルと送電コイルの相対位置が状況に応じて変化する場合であっても、より良い受電状況で給電が行える給電システム、移動装置及び送電装置を提供する。【解決手段】給電システム１００は、電力をワイヤレスで送電する送電コイル１３を有する送電装置１０と、送電コイル１３から送電される電力を受電する受電コイル２３を有する受電装置２１と、送電コイル１３と受電コイル２３の相対位置を変化させて送電コイル１３から電力を送電した場合における受電コイル２３による受電状況の変化に基づいて、受電状況がより良くなる相対位置を探索する探索部３０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力をワイヤレスで送電する送電コイルを有する送電装置と、
前記送電コイルから送電される電力を受電する受電コイルを有する受電装置と、
前記送電コイルと前記受電コイルの相対位置を変化させて前記送電コイルから電力を送電した場合における前記受電コイルによる受電状況の変化に基づいて、受電状況がより良くなる前記相対位置を探索する探索部と、
を備える給電システム。
【請求項２】
前記探索部は、
前記相対位置を第１幅で変化させ給電効率が局所的に最大となる第１候補位置を特定し、
前記第１候補位置を起点にして、前記第１幅よりも変化量が大きい第２幅で前記相対位置を変化させ、
前記給電効率が前記第１候補位置での前記給電効率より高くなる第２候補位置を検出した場合には、前記第２候補位置を起点にして、前記相対位置を変化させ、給電効率がより高くなる前記相対位置を探索する、
請求項１に記載の給電システム。
【請求項３】
前記探索部は、前記相対位置を初期位置から第３幅で複数の方向に変化させ、最も給電効率が高くなる方向を特定し、
前記相対位置を、前記初期位置から、特定された方向に前記第３幅だけ変化させた位置を起点として、前記第３幅よりも変化量が小さい第４幅で前記相対位置を変化させ、給電効率がより高くなる前記相対位置を探索する、
請求項１に記載の給電システム。
【請求項４】
前記探索部は、前記相対位置を複数回変化させる、
請求項１から３のいずれか一項に記載の給電システム。
【請求項５】
前記探索部は、既に前記探索を行った前記送電装置と前記受電装置の間で給電が行われる場合に、前記送電装置と前記受電装置の間で既に行われた給電の回数に応じて前記相対位置を変化させる回数を調整する、
請求項４に記載の給電システム。
【請求項６】
前記送電装置は、前記送電コイルを水平方向に移動させるアクチュエータをさらに備え、
前記探索部は、前記アクチュエータを駆動させることにより受電状況がより良くなる前記相対位置の探索を行う、
請求項１から５のいずれか一項に記載の給電システム。
【請求項７】
前記アクチュエータは、前記送電コイルを前記送電コイルの軸方向と交差する方向に移動させる、
請求項６に記載の給電システム。
【請求項８】
前記アクチュエータは、前記送電コイルを前記送電コイルの軸方向に移動させる、
請求項６又は７に記載の給電システム。
【請求項９】
前記受電装置は、移動装置に搭載され、
前記探索部は、前記移動装置を移動させることにより受電状況がより良くなる前記相対位置の探索を行う、
請求項１から８のいずれか一項に記載の給電システム。
【請求項１０】
送電装置の送電コイルからワイヤレスで送電される電力を受電する受電コイルを有する受電装置と、
前記送電コイルと前記受電コイルの相対位置を変化させて前記送電コイルから電力を送電した場合における前記受電コイルによる受電状況の変化に基づいて、受電状況がより良くなる前記相対位置を探索する探索部と、
を備える移動装置。
【請求項１１】
前記探索部による探索結果を他の移動装置へ送信する送信部をさらに備える、
請求項１０に記載の移動装置。
【請求項１２】
前記探索部による探索結果を記憶する記憶部をさらに備え、
前記受電装置の前記受電コイルにより電力を受電する場合に、前記記憶部に記憶された前記探索結果に基づいて前記相対位置を調整する、
請求項１０又は１１に記載の移動装置。
【請求項１３】
電力をワイヤレスで送電する送電コイルと、
受電装置が有する受電コイルと前記送電コイルとの相対位置を変化させて前記送電コイルから電力を送電した場合における前記受電コイルによる受電状況の変化に基づいて、受電状況がより良くなる前記相対位置を探索する探索部と、
を備える送電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給電システム、移動装置及び送電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、バッテリやキャパシタといった充電対象に電力を供給する際に、充電対象に接続された受電装置に対して送電装置からワイヤレスで電力を供給するワイヤレス給電システムが用いられている。ワイヤレス給電は、送電装置が備える送電コイルから受電装置が備える受電コイルへ電力を送電することにより行われる。ワイヤレス給電の給電効率は、送電コイルと受電コイルの相対位置によって変動するが、通常は送電コイルと受電コイルの中心軸が重なる軸上に最も効率よく給電を行える位置が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２３６６９号公報
【特許文献２】特開２０１３−６０２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そのため、給電が開始される前に、より高い給電効率で給電を行うための受電コイルと送電コイルの相対位置の調整を行うことがある。特許文献１には、第１次コイルを支持する第一機械と第２次コイルを支持する第二機械の相対的な位置関係又は相対的な支持関係が調整可能である旨記載されている。また、特許文献２には、受電側コイルの位置情報に基づき送電側コイルの傾きを調整する機能が記載されている。
【０００５】
しかしながら、必ずしも両コイルの中心軸が重なる位置が最も効率よく給電を行える位置であるとは限らない。例えば、受電コイルと送電コイルの中心軸が重なる軸上に金属部品等の障害物が存在している場合には、当該障害物が給電の妨げになるため給電効率は低下し、受電コイルと送電コイルの中心軸が重ならないようにずらした方が、給電効率が高くなることがある。このように、最も効率よく給電を行える受電コイルと送電コイルの相対位置が状況に応じて変化する場合、受電コイルと送電コイルを規定の位置に合わせるだけの特許文献１及び２に記載の調整方法では高い給電効率で給電を行うことができない。
【０００６】
そこで、本発明は、最も良い受電状況で給電を行える受電コイルと送電コイルの相対位置が状況に応じて変化する場合であっても、より良い受電状況で給電が行える給電システム、移動装置及び送電装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る給電システムは、電力をワイヤレスで送電する送電コイルを有する送電装置と、送電コイルから送電される電力を受電する受電コイルを有する受電装置と、送電コイルと受電コイルの相対位置を変化させて送電コイルから電力を送電した場合における受電コイルによる受電状況の変化に基づいて、受電状況がより良くなる相対位置を探索する探索部と、を備える。
【０００８】
この態様によれば、探索部は、受電コイルによる電力の受電状況に基づいて送電コイルと受電コイルの相対位置を変化させ、受電状況がより良くなる相対位置を探索する。そのため、給電システムは、最も効率よく給電を行える相対位置が、両コイルの中心軸が重なる位置でなく、状況に応じて変化する場合であっても、より高い給電効率で給電を行うことができる。
【０００９】
上記態様において、探索部は、相対位置を第１幅で変化させ給電効率が局所的に最大となる第１候補位置を特定し、第１候補位置を起点にして、第１幅よりも変化量が大きい第２幅で相対位置を変化させ、給電効率が第１候補位置での給電効率より高くなる第２候補位置を検出した場合には、第２候補位置を起点にして、相対位置を変化させ、給電効率がより高くなる相対位置を探索してもよい。
【００１０】
この態様によれば、探索部は、相対位置を第１幅で変化させ給電効率が局所的に最大となる第１候補位置を特定したのち、さらに、第１候補位置を起点として第１幅より変化量の大きい第２幅で相対位置を変化させ探索を行う。そのため、初期位置に近い領域において局所的に給電効率が最大となる位置が探索されるだけでなく、初期位置から遠い領域において給電効率が最大となる位置を探索することができる。
【００１１】
上記態様において、探索部は、相対位置を初期位置から第３幅で複数の方向に変化させ、最も給電効率が高くなる方向を特定し、相対位置を、初期位置から、特定された方向に第３幅だけ変化させた位置を起点として、第３幅よりも変化量が小さい第４幅で相対位置を変化させ、給電効率がより高くなる相対位置を探索してもよい。
【００１２】
この態様によれば、探索部は、相対位置を初期位置から第３幅で複数の方向に変化させ、最も給電効率が高くなる方向を特定し、特定した方向へ相対位置を移動させた後の位置を起点としてさらに探索を行う。そのため、初期位置からどの方向に移動すれば給電効率がより高くなるか予め確かめられ、方向の特定を行わなかった場合よりも給電効率がより高くなる相対位置を探索することができる蓋然性が高まる。
【００１３】
上記態様において、探索部は、相対位置を複数回変化させてもよい。
【００１４】
この態様によれば、探索部によって相対位置を複数回変化させることで、相対位置を一回のみ変化させる探索の場合と比較して、より広い範囲を探索することができ、受電状況がより良くなる相対位置を探索することができる蓋然性が高まる。
【００１５】
上記態様において、探索部は、既に前記探索を行った送電装置と受電装置の間で給電が行われる場合に、送電装置と受電装置の間で既に行われた給電の回数に応じて相対位置を変化させる回数を調整してもよい。
【００１６】
この態様によれば、既に行われた給電の回数が少なく、探索部が、受電状況がより良くなる相対位置の探索を広い範囲にわたって行えていない場合には、相対位置を変化させる回数を増加させて、より広い範囲の探索を行うことができる。また、既に給電を行われた給電の回数が多く、探索部が、受電状況がより良くなる相対位置の探索を広い範囲にわたって行えている場合には、相対位置を変化させる回数を減少させて、探索時間を短縮することができる。
【００１７】
上記態様において、送電装置は、送電コイルを水平方向に移動させるアクチュエータをさらに備え、探索部は、アクチュエータを駆動させることにより受電状況がより良くなる相対位置の探索を行ってもよい。
【００１８】
この態様によれば、アクチュエータが、送電コイルを水平方向に移動させることで、送電コイルを水平面に沿って２次元的に移動させて、受電状況がより良くなる送電コイルと受電コイルの相対位置を探索することができる。
【００１９】
上記態様において、アクチュエータは、送電コイルを送電コイルの軸方向と交差する方向に移動させてもよい。
【００２０】
この態様によれば、アクチュエータが、送電コイルを送電コイルの軸方向と交差する方向に移動させることで、送電コイルの中心軸と受電コイルの中心軸がずれる方向に送電コイルを移動させて、受電状況がより良くなる送電コイルと受電コイルの相対位置を探索することができる。
【００２１】
上記態様において、アクチュエータは、送電コイルを送電コイルの軸方向に移動させてもよい。
【００２２】
この態様によれば、アクチュエータが、送電コイルを送電コイルの軸方向に移動させることで、送電コイルと受電コイルの距離を変化させるように送電コイルを移動させて、受電状況がより良くなる送電コイルと受電コイルの相対位置を探索することができる。
【００２３】
上記態様において、受電装置は、移動装置に搭載され、探索部は、移動装置を移動させることにより受電状況がより良くなる相対位置の探索を行ってもよい。
【００２４】
この態様によれば、移動装置に搭載された受電装置へ給電を行う際に、移動装置を移動させることで、送電コイルが所定の位置に固定されている場合であっても、受電状況がより良くなる送電コイルと受電コイルの相対位置を探索することができる。
【００２５】
本発明の他の態様に係る移動装置は、送電装置の送電コイルからワイヤレスで送電される電力を受電する受電コイルを有する受電装置と、送電コイルと受電コイルの相対位置を変化させ、受電状況がより良くなる相対位置を探索する探索部と、を備える。
【００２６】
この態様によれば、移動装置に搭載された探索部は、受電コイルによる電力の受電状況に基づいて送電コイルと受電コイルの相対位置を変化させて送電コイルから電力を送電した場合における受電コイルによる受電状況の変化に基づいて、受電状況がより良くなる相対位置を探索する。そのため、移動装置は、最も効率よく給電を行える相対位置が、両コイルの中心軸が重なる位置でなく、状況に応じて変化する場合であっても、より高い給電効率で給電を行うことができる。
【００２７】
上記態様において、探索部による探索結果を他の移動装置へ送信する送信部をさらに備えてもよい。
【００２８】
この態様によれば、移動装置は、探索結果を送信部から他の移動装置へ送信することができ、当該探索結果を受信した移動装置は、探索時間を費やさずにより良い受電状況で電力を受電することができる。
【００２９】
上記態様において、探索部による探索結果を記憶する記憶部をさらに備え、受電装置の受電コイルにより電力を受電する場合に、記憶部に記憶された探索結果に基づいて相対位置を調整してもよい。
【００３０】
この態様によれば、移動装置は、探索結果を記憶部に記憶することで、探索結果が記憶されている送電コイルと受電コイルの組み合わせについては、探索時間を費やさずにより良い受電状況で電力を受電することができる。
【００３１】
本発明の他の態様に係る送電装置は、電力をワイヤレスで送電する送電コイルと、受電装置が有する受電コイルと送電コイルとの相対位置を変化させて送電コイルから電力を送電した場合における受電コイルによる受電状況の変化に基づいて、受電状況がより良くなる相対位置を探索する探索部と、を備える。
【００３２】
この態様によれば、送電装置に搭載された探索部は、受電コイルによる電力の受電状況に基づいて送電コイルと受電コイルの相対位置を変化させ、受電状況がより良くなる相対位置を探索する。そのため送電装置は、最も効率よく給電を行える相対位置が、両コイルの中心軸が重なる位置でなく、状況に応じて変化する場合であっても、より高い給電効率で給電を行うことができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、最も良い受電状況で給電を行える受電コイルと送電コイルの相対位置が状況に応じて変化する場合であっても、より良い受電状況で給電が行える給電システム、移動装置及び送電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る第１給電システムの概要を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る第１給電システムの機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る送電コイルと受電コイルの相対位置と、給電効率との関係及び給電効率がより高くなる相対位置の探索の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る第１給電システムにより実行される第１処理のフローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態に係る探索部により実行される探索処理のフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態に係る送電コイルと受電コイルの相対位置と、給電効率との関係及び給電効率がより高くなる相対位置の探索の他の例を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る第１給電システムにより実行される第２処理のフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態に係る第２給電システムの機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。
【００３６】
[第１実施形態]
図１は、本発明の第１実施形態に係る第１給電システム１００の概要を示す図である。同図は、第１給電システム１００の概要を示している。第１給電システム１００は、例えば工場内を移動する移動装置２０に対して、送電装置１０からワイヤレスで給電を行う給電システムである。
【００３７】
第１給電システム１００には、送電装置１０及び移動装置２０が含まれる。送電装置１０には、アクチュエータ１１、送電ユニット１２及び送電コイル１３が含まれる。また、移動装置２０には、受電装置２１が搭載され、当該受電装置２１には、受電ユニット２２及び受電コイル２３が含まれる。
【００３８】
図１において、送電コイル１３と受電コイル２３が対向する状態で、送電コイル１３から受電コイル２３を見て右方向に当たる方向を「＋ｘ方向」と称し、左方向に当たる方向を「−ｘ方向」と称する。同図では、移動装置２０の移動方向の一例として「＋ｘ方向」と「−ｘ方向」を示し、送電装置１０のアクチュエータ１１の移動方向の一例として「＋ｘ方向」と「−ｘ方向」を示している。もっとも、送電コイル１３と受電コイル２３が対向しない場合には、移動装置２０の移動方向とアクチュエータ１１の移動方向は一致しなくてもよいし、移動装置２０やアクチュエータ１１は、それぞれ独立して任意の方向に移動するものであってよい。
【００３９】
送電装置１０は、受電装置２１へ電力をワイヤレスで送電する。本実施形態に係る送電装置１０は床面上に立設されているが、移動装置２０へ電力を送電できる設置態様であればよく、移動装置２０が移動する床内部に埋め込まれて、送電コイル１３の軸方向が鉛直方向となるように設置されていてもよい。その場合、受電装置２１は、受電コイル２３の軸方向が鉛直方向となるように移動装置２０に搭載されてよい。なお、コイルの軸方向とは、コイルの回転対称軸に沿った方向であり、例えばコイルが円柱状の芯に巻かれている場合、コイルの軸方向とは、当該円柱の回転対称軸に沿った方向である。
【００４０】
アクチュエータ１１は、送電コイル１３の位置を変化させる駆動装置である。アクチュエータ１１と送電コイル１３は機械的に接続しており、送電コイル１３の位置は、アクチュエータ１１が駆動することにより＋ｘ方向又は−ｘ方向へ変化する。アクチュエータ１１は、探索部３０から移動指示を受信し、当該移動指示の内容に基づいて送電コイル１３を移動させる。
【００４１】
ここで移動指示とは、探索部３０からアクチュエータ１１及び移動装置２０に搭載される移動制御部２５の少なくともいずれか一方へ送信される指示であり、送電コイル１３又は移動装置２０を移動させる方向及び移動量に関する内容が含まれる。
【００４２】
アクチュエータ１１は、送電コイル１３を＋ｘ方向、−ｘ方向に限らず、送電コイル１３の軸方向及び当該軸方向と交差する方向（水平方向及び鉛直方向）へ移動させることができる。なお、送電コイル１３が図１のように立設される場合、アクチュエータ１１による送電コイル１３の水平方向の移動は、送電コイル１３の軸を含む面内での移動となり、送電コイル１３が床面に配置される場合には、アクチュエータ１１による送電コイル１３の水平方向の移動は、送電コイル１３の軸と交差する面内での移動となる。
【００４３】
本実施形態に係る第１給電システム１００によれば、アクチュエータ１１が、送電コイル１３を水平方向に移動させることで、送電コイル１３を水平面に沿って２次元的に移動させて、受電状況がより良くなる送電コイル１３と受電コイル２３の相対位置を探索することができる。
【００４４】
また、本実施形態に係る第１給電システム１００によれば、アクチュエータ１１が、送電コイル１３を送電コイル１３の軸方向と交差する方向に移動させることで、送電コイル１３の中心軸と受電コイル２３の中心軸がずれる方向に送電コイル１３を移動させて、受電状況がより良くなる送電コイル１３と受電コイル２３の相対位置を探索することができる。
【００４５】
さらに、本実施形態に係る第１給電システム１００によれば、アクチュエータ１１が、送電コイル１３を送電コイル１３の軸方向に移動させることで、送電コイル１３と受電コイル２３の距離を変化させるように送電コイル１３を移動させて、受電状況がより良くなる送電コイル１３と受電コイル２３の相対位置を探索することができる。
【００４６】
送電ユニット１２は、電力供給源から電力を受電し、送電コイル１３へ電力を送電する。送電コイル１３は、送電ユニット１２から供給される電力を受電コイル２３に送電する。
【００４７】
移動装置２０は、送電装置１０から受電した電力を動力源として移動する。図１に示す移動装置２０は、無人の自動搬送車（いわゆるＡＧＶ（Automatic Guided Vehicle））である。しかし移動装置２０は、自動搬送車に限らずバッテリやキャパシタといった充電対象を搭載する電気自動車等であってもよい。また、本実施形態に係る移動装置２０は、床面に配置した磁気テープや磁気棒から発生する磁気に誘導されて移動する装置であるが、カメラ等によって外部環境を認識して自律的に移動する装置であってもよい。
【００４８】
受電装置２１は、送電装置１０から電力をワイヤレスで受電する。受電装置２１は、移動装置２０に搭載される。本実施形態における受電装置２１は、移動装置２０の側面に位置するように搭載されているが、送電装置１０から電力を受電できればよく、搭載位置を問わない。例えば、送電装置１０の送電コイル１３が工場の床内部に設置されているとき、受電装置２１は、受電コイル２３が床面と対向するように、移動装置２０の底面付近に搭載されてよい。
【００４９】
受電ユニット２２は、受電コイル２３から電力を受電し、移動装置２０に搭載される充電対象（不図示）へ電力を送電する。充電対象に蓄えられた電力は、移動装置２０の動力源として消費される。
【００５０】
受電コイル２３は、送電コイル１３から送電される電力を受電する。また、受電コイル２３は、受電された電力を平滑化する平滑化回路（不図示）に電気的に接続され、当該平滑化回路を介して充電対象へ受電した電力を伝送する。
【００５１】
また、受電コイル２３の位置は、受電コイル２３が搭載される移動装置２０が移動することにより、＋ｘ方向又は−ｘ方向に変化する。
【００５２】
図２は、本発明の第１実施形態に係る第１給電システム１００の機能ブロックを示す図である。第１給電システム１００は、送電装置１０、移動装置２０及び探索部３０から構成される。送電装置１０は、アクチュエータ１１及び送電ユニット１２を備え、送電ユニット１２には、送電コイル１３及び送電側センサ１４が含まれる。また、移動装置２０は、受電装置２１、移動制御部２５、記憶部２６及び通信部２７を備え、受電装置２１は、受電ユニット２２を含む。受電ユニット２２には、受電コイル２３及び受電側センサ２４が含まれる。
【００５３】
送電側センサ１４は、送電コイル１３が送電する電力に関する情報を検出し、探索部３０へ当該情報を送信する。送電側センサ１４は、送電ユニット１２及び送電コイル１３と電気的に接続されており、例えば送電コイル１３に印加される電圧や、送電コイル１３に流れる電流、送電コイル１３のインピーダンス等の送電に関する情報を検出することができる。送電に関する情報は、送電側センサ１４から探索部３０に送信され、探索部３０による探索において使用される。
【００５４】
受電側センサ２４は、受電コイル２３が受電する電力に関する情報を検出し、探索部３０へ当該情報を送信する。受電側センサ２４は、受電ユニット２２及び受電コイル２３と電気的に接続されており、例えば受電コイル２３に印加される電圧や、受電コイル２３に流れる電流、受電コイル２３のインピーダンス等の受電に関する情報を検出することができる。受電に関する情報は、受電側センサ２４から探索部３０へ送信され、探索部３０による探索において使用される。
【００５５】
移動制御部２５は、移動装置２０の移動を制御する。移動制御部２５は、探索部３０又は記憶部２６から移動指示を取得し、当該指示に基づいて移動装置２０を移動させる。移動装置２０を移動させることで、移動装置２０に搭載される受電コイル２３の位置を＋ｘ方向又は−ｘ方向へ変化させることができる。
【００５６】
また、受電コイル２３の位置は＋ｘ方向、−ｘ方向に限らず、移動装置２０の移動により受電コイル２３の軸方向及び軸方向と交差する方向へ変化させることができる。
【００５７】
本実施形態に係る第１給電システム１００によれば、移動装置２０に搭載された受電装置２１へ給電を行う際に、移動装置２０を移動させることで、送電コイル１３が所定の位置に固定されている場合であっても、受電状況がより良くなる送電コイル１３と受電コイル２３の相対位置を探索することができる。
【００５８】
記憶部２６は、探索部３０による探索結果を記憶する。また、記憶部２６は、探索部３０による探索結果を移動制御部２５及び通信部２７へ提供する。また、記憶部２６は、通信部２７によって受信された他の移動装置２０が行った探索結果を記憶することができる。
【００５９】
本実施形態に係る移動装置２０によれば、移動装置２０は、探索結果を記憶部２６に記憶することで、探索結果が記憶されている送電コイル１３と受電コイル２３の組み合わせについては、探索時間を費やさずにより良い受電状況で電力を受電することができる。
【００６０】
通信部２７は、送信部及び受信部を含む。通信部２７に含まれる送信部は、記憶部２６に記憶された探索結果を他の移動装置２０へ送信する。また、通信部２７に含まれる受信部は、他の移動装置２０から探索結果を受信する。ここで、他の移動装置２０との通信は、サーバを介して行ってもよいし、他の移動装置２０とすれ違う場合等、他の移動装置２０との距離が近くなった場合に、近距離無線通信等によって行ってもよい。
【００６１】
本実施形態に係る移動装置２０によれば、移動装置２０は、探索結果を他の移動装置２０へ送信することができ、当該探索結果を受信した移動装置２０は、探索時間を費やさずにより良い受電状況で電力を受電することができる。
【００６２】
探索部３０は、送電コイル１３と受電コイル２３の相対位置を変化させて、受電状況がより良くなる相対位置を探索する。より具体的には、探索部３０は、送電コイル１３と受電コイル２３の相対位置を変化させて送電コイル１３から電力を送電した場合における受電コイル２３による受電状況の変化に基づいて、給電効率がより高くなるコイルの相対位置を探索する。ここで、「相対位置」とは、送電コイル１３の基準点と受電コイル２３の基準点との相対的な位置をいう。相対位置は、送電コイル１３の基準点と受電コイル２３の基準点との相対的な距離によって表すことができる。例えば、送電コイル１３と受電コイル２３が対向し、それぞれ±ｘ方向（図１参照）に移動する場合であって、送電コイル１３の中心軸上の一点と受電コイル２３の中心軸上の一点を基準点とする場合、送電コイル１３と受電コイル２３の中心軸が重なるとき、相対距離ｘは、０（ゼロ）になる。相対位置は、送電コイル１３又は受電コイル２３の位置を変位させることにより変化する。例えば、受電コイル２３の位置を固定し、相対距離が０（ゼロ）の状態から送電コイル１３の位置を＋ｘ方向（図１参照）に変位させると、相対距離は増加する。一方、受電コイル２３の位置を固定し、送電コイル１３の位置を−ｘ方向（図１参照）に変位させると、相対距離は減少する。また、送電コイル１３の位置を固定し、受電コイル２３の位置を変位させた場合も、送電コイル１３の位置を変位させた場合と同様に、相対距離は変化する。また、「受電状況」とは、受電装置２１による受電の状況であり、送電された電力に対する受電された電力の割合の状況（すなわち給電効率の状況）、受電されている電力、電圧又は電流の状況、受電中における受電装置２１の温度の状況等を含む。
【００６３】
探索部３０により行われる探索の概要は次の通りである。まず、探索部３０は、給電効率の測定を行い、当該測定の結果に基づいてアクチュエータ１１又は移動制御部２５へ移動指示を送信する。移動指示を受信したアクチュエータ１１又は移動制御部２５は、送電コイル１３と受電コイル２３の相対位置を変化させる。相対位置が変化した後、探索部３０は、再び給電効率を測定する。探索部３０は、上述した給電効率の測定と相対位置の変化を繰り返して給電効率がより高くなる相対位置を探索する。
【００６４】
探索部３０は、送電側センサ１４及び受電側センサ２４が検出した電流、電圧、インピーダンス等の情報を送電側センサ１４及び受電側センサ２４から受信し、当該情報に基づいて給電効率を測定する。例えば、送電側センサ１４から受信した情報に基づいて送電コイル１３により送電された電力を算出し、受電側センサ２４から受信した情報に基づいて受電コイル２３により受電された電力を算出して、送電された電力のうち何割が受電されたかを算出することで、給電効率を測定してもよい。
【００６５】
図３は、本発明の第１実施形態に係る受電コイル２３と送電コイル１３の相対位置と、給電効率との関係及び給電効率がより高くなる相対位置の探索の一例を示す図である。同図において、横軸は、受電コイル２３と送電コイル１３の相対距離ｘを示しており、縦軸は、給電効率を示している。
【００６６】
通常、給電効率は送電コイル１３と受電コイル２３の中心軸同士が重なる場合（相対距離が０の場合）に最大となり、中心軸同士がずれるにつれ（相対距離の絶対値が大きくなるにつれ）減少する。このとき、相対距離と給電効率の関係を表すグラフは、相対距離が０のときを頂点とした上向き凸の単峰形状になる。しかしながら、送電コイル１３と受電コイル２３との間に金属部品等の異物が存在すると、図３に示すように相対距離と給電効率の関係を表すグラフは多峰形状になる。そのため、相対距離が０になるときに給電効率が最大となるとは限らない。給電効率がより高い相対位置で給電を行うには、相対距離が０になるように送電コイル１３と受電コイル２３の位置合わせを行うだけでは足りず、給電効率がより高くなる相対位置を探索する必要がある。
【００６７】
図３を参照し、給電効率がより高くなる相対位置の探索の一例を説明する。移動装置２０が工場内を移動し、送電装置１０の設置場所に到着すると、探索部３０による相対位置の探索が開始される。探索部３０により最初に給電効率の測定が行われたときの相対位置を、「初期位置」とする。探索部３０は、初期位置での給電効率の測定が終了した後、第１幅で相対位置を変化させて、給電効率が局所的に最大となる第１候補位置を特定する。第１候補位置の探索は、例えば、コイルの相対位置を初期位置から第１幅で第１方向に変化させて給電効率を測定し、コイルの相対位置を初期位置に戻した後に、相対位置を第１幅で第２方向に変化させて給電効率を測定して、より給電効率が高くなる方向を探索していくことで行ってよい。探索部３０は、当該第１候補位置を起点にして、第１幅よりも変化量が大きい第２幅で相対位置を変化させて、第１候補位置よりも給電効率が高くなる第２候補位置の検出を行う。ここで、探索部３０は、コイルの相対位置を、第１候補位置を起点にして、複数の方向に第２幅で変化させて、第１候補位置における給電効率よりも高い給電効率が得られる第２候補位置を探索する。第２候補位置が検出できた場合には、給電効率が第２候補位置よりも高くなる最終位置の探索を行う。
【００６８】
ここで、最終位置とは、本実施形態に係る探索方法で発見することが可能である最も給電効率が高い相対位置である。なお、第２候補位置を起点として、より給電効率が高くなるコイルの相対位置を探索する際には、第１幅で相対位置を変化させてもよいし、第１幅とは異なる幅で相対位置を変化させてもよい。
【００６９】
ここで、相対位置の変化はアクチュエータ１１が送電コイル１３の位置を変化させることにより行ってもよく、移動制御部２５が移動装置２０を移動させ受電コイル２３の位置を変化させることにより行ってもよい。
【００７０】
図４は、本発明の第１実施形態に係る第１給電システム１００により実行される第１処理のフローチャートである。第１処理は、探索部３０が第１候補位置を特定した後、第２候補位置の検出を行い、第２候補位置を起点として、給電効率がより高くなる相対位置を探索する処理である。
【００７１】
まず、探索部３０は、移動装置２０に対して行われた給電の回数に応じて相対位置を変化させる回数を指定する（Ｓ１）。探索部３０は、既に行われた給電回数が少ない場合には相対位置を変化させる回数を多く設定し、より広い範囲で給電効率がより高くなる相対位置の探索を行ってよい。一方、既に行われた給電回数が多い場合には取得済みの探索結果を使用して相対位置を決めることができるため、探索部３０は、相対位置を変化させる回数を少なく設定し、探索時間を短縮してよい。
【００７２】
次に、第１給電システム１００は、給電効率の測定を開始する（Ｓ２）。まず、初期位置において給電効率の測定を行う。次に、初期位置を起点に、送電コイル１３と受電コイル２３の相対位置を第１幅で変化させて第１候補位置を探索する探索処理を行う（Ｓ３）。探索処理については、図５を用いて詳細に説明する。
【００７３】
探索部３０は、第１候補位置を特定した後（Ｓ４）、第１候補位置を起点にして送電コイル１３と受電コイル２３の相対位置を第２幅で各方向に移動する（Ｓ５）。給電効率が第１候補位置より高くなる第２候補位置を検出した場合、第２候補位置を起点に給電効率がより高くなる相対位置（最終位置）を探索する（Ｓ７）。
【００７４】
第２候補位置が検出されない場合又は最終位置の探索が完了した場合には、探索部３０は探索結果を記憶部２６に記憶する（Ｓ８）。その後、通信部２７は、当該探索結果を他の移動装置２０に送信する（Ｓ９）。なお、探索結果の送信は、探索結果を得た直後に行われなくてもよく、他の移動装置２０とすれ違うタイミングで行われてもよい。
【００７５】
また、通信部２７は、当該探索結果をサーバ（不図示）に送信してもよく、サーバは、受信した探索結果を他の移動装置２０に転送してもよい。また、サーバは、探索結果をディスプレイ等の出力機器（不図示）に出力してもよい。上述したように、送電コイル１３と受電コイル２３の間に障害物が存在している場合、給電効率が最も高くなるコイルの相対位置が変化することがある。そのため、探索結果を出力機器に出力してユーザが確認できるようにすることで、送電コイル１３と受電コイル２３の間に障害物が存在していることを速やかに発見できるようにすることができる。
【００７６】
なお、探索部３０は、第２候補位置を検出し、第２候補位置を起点に給電効率が局所的に最大となる候補位置を検出した後、さらに相対位置を第２幅で各方向に移動させて、給電効率がより高くなる相対位置を探索することとしてもよい。
【００７７】
図５は、本発明の第１実施形態に係る探索部３０により実行される探索処理のフローチャートである。探索処理は、送電コイル１３と受電コイル２３の相対位置を変化させる処理と、給電効率の測定を行う処理の組み合わせにより構成されている。同図に示す探索処理のフローチャートは、図４に示した送電コイル１３と受電コイル２３の相対位置を第１幅で変化させて第１候補位置を探索する探索処理（Ｓ３）や、第２候補位置を起点に給電効率がより高くなる相対位置（最終位置）を探索する探索処理（Ｓ７）の詳細を説明するものである。
【００７８】
まず、送電コイル１３と受電コイル２３の相対位置を＋ｘ方向に所定幅で移動させる（Ｓ１０）。ここで、所定幅とは、図３において図示した第１幅や第２幅等といった相対位置の移動幅であり、第１給電システム１００を使用するユーザが任意に設定することができる。例えば、図４に示した第１候補位置を探索する探索処理（Ｓ３）では、所定幅は第１幅である。
【００７９】
送電コイル１３と受電コイル２３の相対位置を移動させた後、給電効率を測定し、相対位置を移動させる前より相対位置を移動させた後の方が、給電効率が上昇したか否かを判断する（Ｓ１１）。
【００８０】
給電効率が上昇したと判断した場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、コイルの相対位置を＋ｘ方向に所定幅でさらに移動する（Ｓ１０）。相対位置を移動した後に給電効率の測定を行い、給電効率が上昇したか否かの判断を再度行う（Ｓ１１）。給電効率が上昇したと判断しなくなるまで、ステップＳ１０及びＳ１１を繰り返す。
【００８１】
給電効率が上昇しないと判断した場合には（Ｓ１１：ＮＯ）、コイルの相対位置を−ｘ方向に所定幅で移動する（Ｓ１２）。その後、給電効率の測定を行い、相対位置を移動させる前より相対位置を移動させた後の方が、給電効率が上昇したか否かを判断する（Ｓ１３）。
【００８２】
給電効率が上昇したと判断した場合には（Ｓ１３：ＹＥＳ）、コイルの相対位置を−ｘ方向に所定幅でさらに移動する（Ｓ１２）。相対位置を移動した後に給電効率の測定を行い、給電効率が上昇したか否かの判断を再度行う（Ｓ１１）。給電効率が上昇したと判断しなくなるまで、ステップＳ１２及びＳ１３を繰り返す。
【００８３】
コイルの相対位置を−ｘ方向に所定幅で移動させても給電効率が上昇しないと判断した場合には（Ｓ１３：ＮＯ）、探索部３０は、相対位置を指定回数だけ変化させたか否かを判断する（Ｓ１４）。相対位置を指定回数だけ移動させていないと判断した場合には（Ｓ１４：ＮＯ）、ステップＳ１０の処理に戻り、ステップＳ１０〜Ｓ１３を繰り返す。相対位置を指定回数だけ変化させていると判断した場合には（Ｓ１４：ＹＥＳ）、探索処理は終了する。
【００８４】
なお、本実施形態に係る探索処理においては、送電コイル１３と受電コイル２３の相対位置を＋ｘ方向に移動する処理（Ｓ１０）を、相対位置を−ｘ方向に移動する処理（Ｓ１２）よりも先に実行している。しかしながら、送電コイル１３と受電コイル２３の相対位置を＋ｘ方向に移動する処理（Ｓ１０）は、相対位置を−ｘ方向へ移動する処理（Ｓ１２）の後に実行してもよく、順序は問わない。また、本実施形態に係る探索処理においては、送電コイル１３と受電コイル２３の相対位置を一次元的に変化させているが、相対位置を二次元的に変化させたり、三次元的に変化させたりしてもよい。
【００８５】
本実施形態に係る第１給電システム１００によれば、探索部３０は、受電コイル２３による電力の受電状況に基づいて送電コイル１３と受電コイル２３の相対位置を変化させ、受電状況がより良くなる相対位置を探索する。そのため、第１給電システム１００によれば、最も効率よく給電を行える相対位置が、両コイルの中心軸が重なる位置でなく、状況に応じて変化する場合であっても、より高い給電効率で給電を行うことができる。
【００８６】
また、本実施形態に係る第１給電システム１００によれば、探索部３０は、相対位置を第１幅で変化させ給電効率が局所的に最大となる第１候補位置を特定したのち、さらに、第１候補位置を起点として第１幅より変化量の大きい第２幅で相対位置を変化させ探索を行う。そのため、初期位置に近い領域において局所的に給電効率が最大となる位置が探索されるだけでなく、初期位置から遠い領域において給電効率が最大となる位置を探索することができる。
【００８７】
さらに、本実施形態に係る第１給電システム１００によれば、探索部３０によって相対位置を複数回変化させることで、相対位置を一回のみ変化させる探索の場合と比較して、より広い範囲を探索することができ、受電状況がより良くなる相対位置を探索することができる蓋然性が高まる。
【００８８】
また、本実施形態に係る第１給電システム１００によれば、既に行われた給電の回数が少なく、探索部３０が、受電状況がより良くなる相対位置の探索を広い範囲にわたって行えていない場合には、相対位置を変化させる回数を増加させて、より広い範囲の探索を行うことができる。また、既に給電を行われた給電の回数が多く、探索部３０が、受電状況がより良くなる相対位置の探索を広い範囲にわたって行えている場合には、相対位置を変化させる回数を減少させて、探索時間を短縮することができる。
【００８９】
図６は、本発明の第１実施形態に係る送電コイル１３と受電コイル２３の相対位置と、給電効率との関係及び給電効率がより高くなる相対位置の探索の他の例を示す図である。同図において、横軸は、受電コイル２３と送電コイル１３の相対距離ｘを示しており、縦軸は、給電効率を示している。
【００９０】
図６を参照し、給電効率がより高くなる相対位置の探索の他の例を説明する。まず、探索部３０は、初期位置において給電効率の測定を行う。次に、探索部３０は、コイルの相対位置を、第１方向（相対距離が増加する方向）及び第２方向（相対距離が減少する方向）へ第３幅で移動し給電効率の測定を実施し、最も給電効率が高くなる方向を特定する。同図に示す例においては、第１方向へ相対位置を変化させた場合の方が第２方向へ移動した場合と比較して給電効率は高くなる。そのため、最も給電効率が高くなる方向は第１方向であることが特定される。なお、給電効率の測定を実施する相対位置の移動方向に制限はなく、ユーザは相対位置の移動方向を任意に設定することができる。
【００９１】
次に、コイルの相対位置を、最も給電効率が高くなる方向として特定された第１方向へ第３幅で変化させる。探索部３０は、相対位置を第１方向へ変化させた後の位置を起点として、コイルの相対位置を第４幅で変化させながら、給電効率がより高くなる最終位置を探索する。
【００９２】
もっとも、給電効率がより高くなる相対位置の探索は上述した方法に限らず、相対位置の変化と給電効率の測定を任意に組み合わせて探索を行うことができる。例えば、上述した探索方法において、最終位置を特定した後に第３幅より変化量の大きい幅で相対位置を変化させて、最終位置より給電効率が高くなる相対位置を探索してもよい。
【００９３】
図７は、本発明の第１実施形態に係る第１給電システム１００により実行される第２処理のフローチャートである。第２処理は、初期位置から相対位置を第３幅で変化させ最も給電効率が良くなる方向を特定した後、給電効率がより高くなる相対位置を探索する処理である。
【００９４】
まず、探索部３０は、コイルの相対位置を、初期位置から各方向に第３幅で移動させ、移動後の相対位置における給電効率を測定する（Ｓ２０）。探索部３０は、測定した結果から最も給電効率が高くなる方向を特定する（Ｓ２１）。その後、探索部３０は、相対位置を初期位置から特定された方向に第３幅だけ変化させる。探索部３０は、相対位置を変化させた後の位置を起点として、相対位置を第４幅で変化させて給電効率がより高くなる相対位置を探索する（Ｓ２２）。
【００９５】
探索部３０は、探索結果を記憶部２６に記憶する（Ｓ２３）。また、通信部２７は、当該探索結果を他の移動装置２０に送信する（Ｓ２４）。なお、探索結果の送信は、探索結果を得た直後に行われなくてもよく、他の移動装置２０とすれ違うタイミングで行われてもよい。
【００９６】
本実施形態に係る第１給電システム１００によれば、探索部３０は、相対位置を初期位置から第３幅で複数の方向に変化させ、最も給電効率が高くなる方向を特定し、特定した方向へ相対位置を移動させた後の位置を起点としてさらに探索を行う。そのため、初期位置からどの方向に移動すれば給電効率がより高くなるか予め確かめられ、方向の特定を行わなかった場合よりも給電効率がより高くなる相対位置を探索することができる蓋然性が高まる。
【００９７】
[第２実施形態]
図８は、本発明の第２実施形態に係る第２給電システム１０１の機能ブロックを示す図である。第１実施形態に係る探索部３０は、送電装置１０及び移動装置２０に搭載されておらず、独立して存在していたが、本実施形態に係る送電装置側探索部３１は、送電装置１０に搭載され、移動装置側探索部３２は、移動装置２０に搭載される点で、本実施形態に係る第２給電システム１０１は、第１実施形態に係る第１給電システム１００と相違する。その他の構成については、本実施形態に係る第２給電システム１０１は、第１実施形態に係る第１給電システム１００と同様の構成を備える。
【００９８】
送電装置側探索部３１は、受電コイル２３と送電コイル１３との相対位置を変化させて送電コイル１３から電力を送電した場合における受電コイル２３による受電状況の変化に基づいて、受電状況がより良くなる相対位置を探索する。送電装置側探索部３１は、送電側センサ１４により検出された送電電力に関する情報と、受電側センサ２４により検出され、受電装置２１から送信された受電電力に関する情報とに基づいて、給電効率を算出し、受電状況がより良くなる相対位置を探索する。
【００９９】
移動装置側探索部３２は、受電コイル２３と送電コイル１３との相対位置を変化させて送電コイル１３から電力を送電した場合における受電コイル２３による受電状況の変化に基づいて、受電状況がより良くなる相対位置を探索する。移動装置側探索部３２は、受電側センサ２４により検出された受電電力に関する情報と、送電側センサ１４により検出され、送電装置１０から送信された送電電力に関する情報とに基づいて、給電効率を算出し、受電状況がより良くなる相対位置を探索する。
【０１００】
本実施形態に係る第２給電システム１０１では、送電装置１０が送電装置側探索部３１を備え、移動装置２０が移動装置側探索部３２を備えているが、送電装置１０及び移動装置２０のいずれか一方のみが探索部を備えている場合であっても、受電状況がより良くなるコイルの相対位置を探索することができる。送電装置側探索部３１及び移動装置側探索部３２は、それぞれ第１実施形態に係る探索部３０と同様の方法で給電効率が高くなるコイルの相対位置を探索してよい。
【０１０１】
本実施形態に係る第２給電システム１０１、移動装置２０及び送電装置１０によれば、送電装置側探索部３１及び移動装置側探索部３２は、受電コイル２３による電力の受電状況に基づいて送電コイル１３と受電コイル２３の相対位置を変化させ、受電状況がより良くなる相対位置を探索する。そのため、第２給電システム１０１、移動装置２０及び送電装置１０は、最も効率よく給電を行える相対位置が、両コイルの中心軸が重なる位置でなく、状況に応じて変化する場合であっても、より高い給電効率で給電を行うことができる。
【０１０２】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【０１０３】
１０…送電装置、１１…アクチュエータ、１２…送電ユニット、１３…送電コイル、１４…送電側センサ、２０…移動装置、２１…受電装置、２２…受電ユニット、２３…受電コイル、２４…受電側センサ、２５…移動制御部、２６…記憶部、２７…通信部、３０…探索部、３１…送電装置側探索部、３２…移動装置側探索部、１００…第１給電システム、１０１…第２給電システム
【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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【図８】
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