(57)【要約】      （修正有）【課題】ワイヤレス給電システムにおいて、給電経路の異常により充電対象が充電されていない状態を検知可能にする。【解決手段】高周波電力を出力する電源部を有する送電ユニット２と、電源部から供給された高周波電力を送信する送電コイルユニット３と、送電コイルユニット３と接触せずに設けられており、送電コイルユニット３から送信される高周波電力を受信する受電コイルユニット４と、受電コイルユニット４が受信した高周波電力を無人搬送車に供給して、当該無人搬送車を充電する受電ユニット５と、送電ユニット２と、送電コイルユニット３と、受電コイルユニット４と、受電ユニット５と、無人搬送車とから形成される給電経路に設けられ、当該給電経路に電力が供給されている場合に所定の表示を行う表示装置８Ａ〜８Ｄと、を備える。【選択図】図２
0003206983.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
高周波電力を出力する電源部を有する送電ユニットと、
前記電源部から供給された高周波電力を送信する送電コイルユニットと、
前記送電コイルユニットと接触せずに設けられており、前記送電コイルユニットから送信される高周波電力を受信する受電コイルユニットと、
前記受電コイルユニットが受信した高周波電力を無人搬送車に供給して、当該無人搬送車を充電する受電ユニットと、
前記送電ユニットと、前記送電コイルユニットと、前記受電コイルユニットと、前記受電ユニットと、前記無人搬送車とから形成される給電経路に設けられ、当該給電経路に電力が供給されている場合に所定の表示を行う表示器と、
を備えるワイヤレス給電システム。
【請求項２】
複数の前記表示器が前記給電経路に設けられている、請求項１に記載のワイヤレス給電システム。
【請求項３】
前記送電ユニットと前記送電コイルユニットとを接続するケーブルの周囲に設けられた第１コイルと、
前記送電コイルユニットと前記受電コイルユニットとの間に設けられた第２コイルと、
前記受電コイルユニットと前記受電ユニットとを接続するケーブルの周囲に設けられた第３コイルと、
前記受電ユニットと前記無人搬送車とを接続するケーブルの周囲に設けられた第４コイルと、をさらに備え、
前記複数の表示器は、
前記第１コイル、前記第２コイル、前記第３コイル、及び前記第４コイルにそれぞれ電気的に接続されている、請求項２に記載のワイヤレス給電システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、ワイヤレス給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁誘導方式や磁界共鳴方式等、様々な方式を用いて、負荷と電源とを直接接続させることなく、電源が出力する電力を負荷に供給する、非接触電力伝送（ワイヤレス給電）に関する技術が知られている。非接触電力伝送に関する技術は、例えば携帯電話や家電製品、電気自動車、及び無人搬送車等への電力伝送に応用されている。
【０００３】
下記の特許文献１には、ワイヤレス給電システムの一例が開示されている。具体的には、特許文献１に記載されたワイヤレス給電システムは、送電側基板ユニットと、受電側基板ユニットとを備えている。送電側基板ユニットには、ソーラーパネル、送電回路、及び、送電側コイルが実装され、少なくとも車両の外殻部材の車外側にソーラーパネルが露出して設けられる。受電側基板ユニットには、受電側コイル、受電回路、及び、電気機器が実装されており、当該ユニットは、外殻部材の車内側に設けられている。さらに、送電側基板ユニットと受電側基板ユニットは、対向する送電側コイルと受電側コイルの間において電力伝送が可能となる位置に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１１６０６８号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような従来のワイヤレス給電システムによって、無人搬送車へ充電をする際、給電経路に異常が発生するなどして、充電対象である無人搬送車まで充電電力が到達しない事態も発生する。このような事態の検知が遅れると、無人搬送車を十分に充電するまでに、結果として長時間を要することとなる。
【０００６】
本考案は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ワイヤレス給電システムにおいて、給電経路の異常により充電対象が充電されていない状態を検知可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本考案の一態様によるワイヤレス給電システムは、高周波電力を出力する電源部を有する送電ユニットと、電源部から供給された高周波電力を送信する送電コイルユニットと、送電コイルユニットと接触せずに設けられており、送電コイルユニットから送信される高周波電力を受信する受電コイルユニットと、受電コイルユニットが受信した高周波電力を無人搬送車に供給して、当該無人搬送車を充電する受電ユニットと、送電ユニットと、送電コイルユニットと、受電コイルユニットと、受電ユニットと、無人搬送車とから形成される給電経路に設けられ、当該給電経路に電力が供給されている場合に所定の表示を行う表示器と、を備える。
【０００８】
また、上記ワイヤレス給電システムは、複数の表示器が給電経路に設けられていることも好ましい。
【０００９】
また、上記ワイヤレス給電システムは、送電ユニットと送電コイルユニットとを接続するケーブルの周囲に設けられた第１コイルと、送電コイルユニットと受電コイルユニットとの間に設けられた第２コイルと、受電コイルユニットと受電ユニットとを接続するケーブルの周囲に設けられた第３コイルと、受電ユニットと無人搬送車とを接続するケーブルの周囲に設けられた第４コイルと、をさらに備え、複数の表示器は、第１コイル、第２コイル、第３コイル、及び第４コイルにそれぞれ電気的に接続されている、を含むことも好ましい。
【考案の効果】
【００１０】
本考案によれば、ワイヤレス給電システムにおいて、給電経路の異常により充電対象が充電されていない状態を検知可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本考案の一実施形態に係るワイヤレス給電システムの構成の一例を概略的に示すブロック図である。
【図２】本考案の一実施形態に係る表示装置の構成の一例を概略的に示すブロック図である。
【図３】本考案のその他の実施形態に係る表示装置の構成の一例を概略的に示すブロック図である。
【図４】本考案のその他の実施形態に係る表示装置の構成の一例を概略的に示すブロック図である。
【考案を実施するための形態】
【００１２】
本考案に係る実施形態について詳細に説明する。なお、以下の実施の形態は、本考案を説明するための例示であり、本考案をその実施の形態のみに限定する趣旨ではない。
【００１３】
以下において、本考案に係るワイヤレス給電システム１を用いて、無人搬送車（Automatic Guided Vehicle、以下「ＡＧＶ」ともいう。）の動力源（キャパシタユニット）の充電を行う場合について例示的に説明する。ＡＧＶは、例えば工場の生産ラインなどにおいて、床面に敷設された磁気テープや磁気棒などによる電磁誘導を利用して自動走行する無人の搬送用車両である。図１は、本考案に係るワイヤレス給電システム１の構成の一例を概略的に示すブロック図である。
【００１４】
ワイヤレス給電システム１は、磁界共鳴方式により送電装置（送電ユニット２および送電コイルユニット３）から受電装置（受電コイルユニット４および受電ユニット５）に数ｋＨｚ〜数百ＭＨｚの高周波電力を非接触で伝送し、高周波電力を受信した受電装置からキャパシタユニット６に直流電力を供給し、直流電力を受け取ったキャパシタユニット６の電気二重層キャパシタ６１でＡＧＶ７に供給するための電力を蓄電するシステムである。
【００１５】
例示的に、送電装置は、生産ラインに沿った荷物の積み下ろしスペース等に設置され、受電装置およびキャパシタユニット６は、ＡＧＶ７に搭載される。
【００１６】
本実施形態に係るワイヤレス給電システム１は、送電ユニット２と、送電コイルユニット３と、受電コイルユニット４と、キャパシタユニット６と、ＡＧＶ７と、複数の表示装置８Ａ〜８Ｄ（以下、まとめて「表示装置８」とも呼ぶ。）とを備えている。図１において、送電ユニット２と送電コイルユニット３、受電コイルユニット４と受電ユニット５と、受電ユニット５とキャパシタユニット６、キャパシタユニット６とＡＧＶ７は電力ケーブル９によって接続されている。
【００１７】
送電ユニット２は、高周波電源（電源部の一例である。）２１および制御部２２を備える。高周波電源２１は、所定の周波数（数ｋＨｚ〜数百ＭＨｚの高周波）の高周波電力を発生する。高周波電源２１は、高周波信号（電圧信号）を発生する高周波信号発生回路と、高周波信号発生回路で発生した高周波信号を増幅するパワーアンプと、このパワーアンプに直流の電源電圧を供給するＤＣ−ＤＣコンバータと、パワーアンプから出力される高周波信号の高周波成分を除去するローパスフィルタと、パワーアンプから出力される高周波電力の電力量を制御する電力制御部と、を含む。
【００１８】
パワーアンプは、例えば、Ｄ級アンプやＥ級アンプで構成することができ、高周波信号発生回路から入力される高周波信号によってスイッチング素子をオン・オフ駆動することにより、高周波信号と同一の周期を有し、ＤＣ−ＤＣコンバータから入力される直流電圧に依存した振幅の高周波信号を生成する。この高周波信号はローパスフィルタで高周波成分が除去されることにより正弦波の高周波信号に整形されて出力される。
【００１９】
電力制御部は、制御部２２から入力される出力制御信号に基づいてＤＣ−ＤＣコンバータから出力される直流電圧の振幅を制御し、これによりパワーアンプから出力される高周波信号の増幅量（すなわち、高周波電力の電力量）を制御する。
【００２０】
制御部２２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵなどを備えるマイクロコンピュータやＦＰＧＡ（field-programmable gate array）などで構成される。制御部２２は、高周波電源２１に対してＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を制御する出力制御信号を出力し、高周波電源２１から出力される高周波電力を制御する。
【００２１】
送電コイルユニット３は、送電部３１を備える。送電部３１は、送電ユニット２の高周波電源２１から出力される高周波電力を受電コイルユニット４の受電部４１に無線で伝送する。送電部３１は、例えば、インダクタ（以下、「送電用コイル」ともいう。）とそのインダクタに直列に接続されたキャパシタとの直列共振回路で構成される。一例として、送電用コイルは、巻線コイルや積層コイル、薄膜コイル等である。また、送電用コイルは複数ターンのソレノイドコイルから構成されてもよい。送電部３１における直列共振回路の直列共振周波数（＝１／［２π・√（Ｌ・Ｃ）］）（Ｌ：インダクタの自己インダクタンス、Ｃ：キャパシタのキャパシタンス）は、高周波電源２１から出力される高周波電力の周波数（以下、「電源周波数」ともいう。）［ＭＨｚ］に調整されている。
【００２２】
受電コイルユニット４は、受電部４１を備える。受電部４１は、送電コイルユニット３の送電部３１との間で磁界結合をして送電部３１から高周波電力を受電する。受電部４１は、送電部３１と同一の構成を有し、インダクタ（以下、「受電用コイル」ともいう。）とそのインダクタに直列に接続されたキャパシタとの直列共振回路で構成される。一例として、受電用コイルは、巻線コイルや積層コイル、薄膜コイル等であり、また、複数ターンのソレノイドコイルから構成されてもよい。受電部４１における直列共振回路の直列共振周波数（＝１／［２π・√（Ｌ・Ｃ）］）（Ｌ：インダクタの自己インダクタンス、Ｃ：キャパシタのキャパシタンス）は、電源周波数［ＭＨｚ］に調整されている。
【００２３】
受電ユニット５は、整流回路５１を備える。整流回路５１は、受電コイルユニット４の受電部４１から出力される高周波信号を整流し、キャパシタユニット６に直流電力を供給する。整流回路５１は、例えば、４個の整流素子をブリッジ接続したブリッジ回路で構成される。４個の整流素子として、ショットキーバリアーダイオードを用いる。
【００２４】
キャパシタユニット６は、電気二重層キャパシタ６１およびＤＣ−ＤＣコンバータ６２を備える。電気二重層キャパシタ６１は、複数の電気二重層キャパシタを直列および並列に組み合わせて構成されていてもよいし、単一の電気二重層キャパシタであってもよく、ＡＧＶ７に供給する電力に応じて適宜構成することができる。
【００２５】
電気二重層キャパシタ６１は、受電ユニット５から印加される直流電圧により充電され、電荷を蓄える。電気二重層キャパシタ６１は、蓄えた電荷に基づいて直流電力を放電し、ＤＣ−ＤＣコンバータ６２を介してＡＧＶ７に電力を供給する。ＤＣ−ＤＣコンバータ６２は、電気二重層キャパシタ６１から入力された直流電圧を調整（昇降圧）し、ＡＧＶ７に調整後の直流電圧を供給する。
【００２６】
図１では、キャパシタユニット６に電気二重層キャパシタ６１を収納しているが、この電気二重層キャパシタ６１に換えて鉛蓄電池を収納することもできる。
【００２７】
図２を参照し、本実施形態に係る表示装置８の表示態様について説明する。
図２は、表示装置８が、電力の送電状態を示す様子を模式的に示す図である。図２においては、ワイヤレス給電システム１のうち、送電ユニット２〜キャパシタユニット６までを抜粋して記載している。
【００２８】
表示装置８Ａ〜８Ｄは、それぞれコイル８１Ａ〜８１Ｄ（第１コイル、第２コイル、第３コイル、第４コイルの一例である。以下、まとめて「コイル８１」とも呼ぶ。）とＬＥＤ等のランプ８２Ａ〜８２Ｄ（表示器の一例である。以下、まとめて「ランプ８２」とも呼ぶ。）とを備える。表示装置８は、送電ユニット２と、送電コイルユニット３と、受電コイルユニット４と、受電ユニット５と、キャパシタユニット６とから形成される給電経路に設けられる。
【００２９】
表示装置８Ａは、送電ユニット２と送電コイルユニット３との間に設けられている。また、表示装置８Ｂは、送電コイルユニット３と受電コイルユニット４との間に設けられている。さらに、表示装置８Ｃは、受電コイルユニット４と受電ユニット５との間に設けられ、表示装置８Ｄは、受電ユニット５とキャパシタユニット６との間に設けられている。なお、本実施形態においては、ワイヤレス給電システム１は、４台の表示装置８を備えているが、これに限定されず、表示装置８の台数は任意の数でよい。また、表示装置８は、各ユニットの間に設けられる構成に限定されず、各ユニットが備える構成でもよい。この場合、表示装置８Ｂは受電コイルユニット４が備える構成が好ましい。
【００３０】
表示装置８Ａ、８Ｃ、８Ｄは、それぞれコイル８１Ａ、８１Ｃ、８１Ｄの内側を電力ケーブル９がとおるように位置決めされている。表示装置８Ａ、８Ｃ、８Ｄにおいて、電力ケーブル９に電流が流れると電磁誘導によりコイル８１に誘導起電力が発生する。これによってランプ８２が点灯する（所定の表示の一例である。）ことで、表示装置８Ａ、８Ｃ、８Ｄは、各ユニットに電力が送電中であることを表示する。
【００３１】
他方で、表示装置８Ｂにおいては、コイル８１Ｂの内側には電力ケーブル９は設けられていない。送電コイルユニット３から受電コイルユニット４へは、磁界共鳴によって無線で電力が送電される。このとき送電コイルユニット３と受電コイルユニット４との磁場は同じ周波数で振動している。表示装置８Ｂにおいては、送電コイルユニット３と受電コイルユニット４の共振周波数と同じ共振周波数のコイル８１Ｂを有している。これにより、送電コイルユニット３の磁場が振動した場合に、表示装置８Ｂのコイル８１Ｂも共振することで、コイル８１Ｂに誘導起電力が発生する。この結果ランプ８２Ｂが点灯する（所定の表示の一例である。）ことで、表示装置８Ｂは、受電コイルユニット４が電力を受電中であることを表示する。なお、ワイヤレス給電システム１が電磁誘導方式で給電を行う場合には、コイル８１Ｂの内側を、送電コイルユニット３と受電コイルユニット４とを貫く磁束の少なくとも一部がとおるように表示装置８Ｂが設けられることが好ましい。
【００３２】
このように、表示装置８のランプ８２は、上述の給電経路に電力が供給されている場合に、点灯する（所定の表示の一例である。）。利用者は、ランプ８２の点灯状態を確認することで、ＡＧＶ７が充電されているか否かを判断することができる。例えば、給電経路に設けられたすべての表示装置８においてランプ８２が点灯している場合、利用者は、ＡＧＶ７が充電されていると判断することができる。他方で、ランプ８２が点灯していない表示装置８が含まれる場合には、ランプ８２が点灯している表示装置８が設けられている位置を確認することで、利用者はどのユニットまで電力が到達しているか判断することができる。
【００３３】
図２の矢印Ｅは、電力が送電されている状態を模式的に示している。図２においては、電力は受電ユニット５まで送電されており、受電ユニット５からキャパシタユニット６へは電力が送電されていない。
【００３４】
従って、図２の例では、表示装置８Ａ〜８Ｃのランプ８２Ａ〜８２Ｃが点灯し、表示装置８Ｄのランプ８２Ｄは点灯しない。このように本実施形態に係るワイヤレス給電システム１では、表示装置８を備えることによって、各ユニットのどこまで電力が到達しているかを利用者は目視により確認することができる。
【００３５】
［その他の実施形態］
図３及び図４を用いて本考案に係るワイヤレス給電システム１の変形例について説明する。なお、変形例の説明では上述の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については逐次言及しない。
【００３６】
本考案に係るワイヤレス給電システム１は、給電対象が複数である場合にも適用可能である。図３の例では、変形例のワイヤレス給電システム１は、１つの送電ユニット２に対して、送電コイルユニット３以降の構成を複数備えている。具体的には、変形例のワイヤレス給電システム１は、１つの送電ユニット２に対して、送電コイルユニット３ａ〜３ｃ、受電コイルユニット４ａ〜４ｃ、受電ユニット５ａ〜５ｂ、及びキャパシタユニット６ａ〜６ｃを備えている。
【００３７】
さらに、送電ユニット２と、送電コイルユニット３ａと、受電コイルユニット４ａと、受電ユニット５ａと、キャパシタユニット６ａとから形成される給電経路には、表示装置８Ａａ〜８Ｄａが設けられており、送電ユニット２と、送電コイルユニット３ｂと、受電コイルユニット４ｂと、受電ユニット５ｂと、キャパシタユニット６ｂとから形成される給電経路には、表示装置８Ａｂ〜８Ｄｂが設けられており、送電ユニット２と、送電コイルユニット３ｃと、受電コイルユニット４ｃと、受電ユニット５ｃと、キャパシタユニット６ｃとから形成される給電経路には、表示装置８Ａｃ〜８Ｄｃが設けられている。
【００３８】
図３に示す例では、送電ユニット２からキャパシタユニット６ａの間には電力が送電されており、各ユニットの間に設けられた表示装置８Ａａ、８Ｂａ、８Ｃａ、８Ｄａはいずれもランプ８２が点灯している。同様に、送電ユニット２からキャパシタユニット６ｃの間にも電力が送電されており、各ユニットの間に設けられた表示装置８Ａｃ、８Ｂｃ、８Ｃｃ、８Ｄｃはいずれもランプ８２が点灯している。
【００３９】
他方で、送電ユニット２から送電コイルユニット３ｂの間で電力の送電がされておらず、キャパシタユニット６ｂは充電されていない。従って、各ユニットの間に設けられた表示装置８Ａｂ、８Ｂｂ、８Ｃｂ、８Ｄｂはいずれもランプ８２が点灯していない。
【００４０】
図４の例では、変形例のワイヤレス給電システム１は、１つの送電ユニット２、及び送電コイルユニット３に対して、受電コイルユニット４以降の構成を複数備えている。具体的には、変形例のワイヤレス給電システム１は、１つの送電ユニット２、及び送電コイルユニット３に対して、受電コイルユニット４ａ〜４ｃ、受電ユニット５ａ〜５ｂ、及びキャパシタユニット６ａ〜６ｃを備えている。
【００４１】
さらに、送電ユニット２と、送電コイルユニット３との間には表示装置８Ａが設けられている。また、送電コイルユニット３と、受電コイルユニット４ａと、受電ユニット５ａと、キャパシタユニット６ａとから形成される給電経路には、表示装置８Ｂａ、〜８Ｄａが設けられており、送電コイルユニット３と、受電コイルユニット４ｂと、受電ユニット５ｂと、キャパシタユニット６ｂとから形成される給電経路には、表示装置８Ｂｂ〜８Ｄｂが設けられており、送電コイルユニット３と、受電コイルユニット４ｃと、受電ユニット５ｃと、キャパシタユニット６ｃとから形成される給電経路には、表示装置８Ｂｃ〜８Ｄｃが設けられている。
【００４２】
図４に示す例では、送電ユニット２からキャパシタユニット６ａの間には電力が送電されており、各ユニットの間に設けられた表示装置８Ａ、８Ｂａ、８Ｃａ、８Ｄａはいずれもランプ８２が点灯している。同様に、送電ユニット２からキャパシタユニット６ｃの間にも電力が送電されており、各ユニットの間に設けられた表示装置８Ａ、８Ｂｃ、８Ｃｃ、８Ｄｃはいずれもランプ８２が点灯している。
【００４３】
他方で、送電ユニット２から送電コイルユニット３の間では電力が送電されているが、送電コイルユニット３から受電コイルユニット４ｂの間では電力の送電がされておらず、キャパシタユニット６ｂは充電されていない。従って、各ユニットの間に設けられた表示装置８Ｂｂ、８Ｃｂ、８Ｄｂはいずれもランプ８２が点灯していない。
【００４４】
このように本考案に係るワイヤレス給電システム１は、給電対象が複数である場合でも、どのユニットまで送電が行われているかを目視によって確認することができる。
【００４５】
以上説明した各実施形態は、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。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、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、各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもなく、これらも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００４６】
１  ワイヤレス給電システム
２  送電ユニット
３  送電コイルユニット
４  受電コイルユニット
５  受電ユニット
６  キャパシタユニット
７  無人搬送車（ＡＧＶ）
２１  高周波電源
２２  制御部
３１  送電部
４１  受電部
５１  整流回路
６１  電気二重層キャパシタ
６２  ＤＣ−ＤＣコンバータ
８    表示装置
【図１】
0003206983.tif 000003
【図２】
0003206983.tif 000004
【図３】
0003206983.tif 000005
【図４】
0003206983.tif 000006