(57)【要約】【課題】海上又は海中を移動する移動体に対する安定した給電を安全且つ容易に行うことができ、これにより移動体に搭載されるバッテリの容量を低減することが可能な給電装置及び給電システムを提供する。【解決手段】給電装置１は、風力エネルギーや太陽光エネルギー等の自然エネルギーを用いて発電を行う発電装置（風力発電機１１及び太陽電池パネル１２）と、発電装置で発電された電力を蓄えるバッテリ１４と、バッテリ１４に蓄えられた電力を交流電力に変換し、船舶ＳＰに対して非接触で供給する非接触供給装置１５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】
海上又は海中を移動する移動体に対する給電を行う給電装置であって、
自然エネルギーを用いて発電を行う発電装置と、
前記発電装置で発電された電力を蓄えるバッテリと、
前記バッテリに蓄えられた電力を交流電力に変換し、前記移動体に対して非接触で供給する供給装置と
を備えることを特徴とする給電装置。
【請求項２】
前記バッテリに蓄えられる電力量及び前記移動体に供給される電力量を制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項１記載の給電装置。
【請求項３】
前記供給装置は、前記移動体に設けられた二次側共鳴コイルと共鳴する一次側共鳴コイルを備えており、前記一次側共鳴コイルと前記二次側共鳴コイルとの間における電磁界の共鳴によって前記交流電力を前記移動体に非接触で供給することを特徴とする請求項２記載の給電装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記供給装置に設けられた前記一次側共鳴コイルのインピーダンスの変化に応じて、前記移動体に対する給電を行うか否かを制御することを特徴とする請求項３記載の給電装置。
【請求項５】
前記発電装置は、風力エネルギーを用いて発電を行う第１発電装置と、太陽光エネルギーを用いて発電を行う第２発電装置との少なくとも一方を備えることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の給電装置。
【請求項６】
海上又は海中を移動する移動体に対する給電を行う給電システムであって、
自然エネルギーを用いて発電を行う発電装置と、
前記発電装置で発電された電力を蓄えるバッテリと、
前記移動体の移動経路に沿って設置され、前記バッテリに蓄えられた電力を交流電力に変換し、前記移動体に対して非接触で供給する複数の供給装置と
を備えることを特徴とする給電システム。
【請求項７】
系統電力を前記バッテリの充電が可能な電力に変換する変換装置を備えることを特徴とする請求項６記載の給電システム。
【請求項８】
前記供給装置は、前記移動体に設けられた二次側共鳴コイルと共鳴する一次側共鳴コイルを備えており、前記一次側共鳴コイルと前記二次側共鳴コイルとの間における電磁界の共鳴によって前記交流電力を前記移動体に非接触で供給することを特徴とする請求項６又は請求項７記載の給電システム。
【請求項９】
前記供給装置の各々は、前記一次側共鳴コイルのインピーダンスの変化に応じて、前記移動体に対する給電を行うか否かを制御することを特徴とする請求項８記載の給電システム。
【請求項１０】
前記発電装置は、風力エネルギーを用いて発電を行う第１発電装置と、太陽光エネルギーを用いて発電を行う第２発電装置との少なくとも一方を備えており、海上及び陸上の少なくとも一方に設置されることを特徴とする請求項６から請求項９の何れか一項に記載の給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶等の移動体に対する給電を行う給電装置及び給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の分野においては、温室効果ガスの排出量を低減すべく、ハイブリッド自動車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）や電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）の研究が盛んに行われている。ハイブリッド自動車は、動力発生源としてエンジンとモータとを併用する自動車であり、電気自動車は動力発生源としてモータのみを用いる自動車である。これらハイブリッド自動車や電気自動車は、モータを駆動する電力を供給する再充電が可能なリチウムイオン二次電池等のバッテリを備えている。
【０００３】
船舶の分野においても、自動車の分野と同様に、動力発生源としてエンジンとモータとを併用するハイブリッド式の船舶や、動力発生源としてモータのみを用いる電気推進式の船舶の研究が盛んに行われている。電気推進式の船舶に設けられるバッテリは、基本的に船舶が接岸している間に、港湾施設に設けられた外部の電源装置を用いて充電される。また、ハイブリッド式の船舶のうち、所謂プラグイン・ハイブリッド式の船舶と呼ばれるものは、電気推進式の船舶と同様に外部の電源装置を用いてバッテリの充電が可能である。
【０００４】
以下の特許文献１には、船舶が接岸している間に、岸壁に設置された給電システムから船舶に対して非接触で給電を行う技術が開示されている。また、以下の特許文献２には、港湾関連施設に接続されるマイクログリッドであって、停泊中の船舶に対する給電を行う給電装置と二次電池とを備えており、これら給電装置及び二次電池と荷役装置とが配電線によって接続されたマイクログリッドが開示されている。更に、以下の特許文献３には、水中内の移動体（例えば、水槽内の金魚等のフィギュア）に対して非接触で給電を行う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２０１０−１１６９６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１５００９号公報
【特許文献３】特開２０１１−５０１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１，２に開示されている通り、電気推進式の船舶やハイブリッド式の船舶等の船舶に対する給電は、基本的に船舶が停泊している間に行われる。これは、漏電防止等の安全性を確保した上で船舶に対する安定した給電を実現しようとすると、実質的にこのような給電方法に限られるためであると考えられる。
【０００７】
電気自動車等において、走行中にバッテリ切れが生じて立ち往生してしまった場合には、給電装置を搭載した他の車両が立ち往生している車両の所まで赴いて容易にバッテリの充電を行うことができる。しかしながら、電気推進式の船舶等が航行中にバッテリ切れを起こして立ち往生してしまった場合には、海上で給電を行う必要があることから、自動車のように安全且つ容易に充電を行うことは困難であるという問題がある。特に、港湾内においては、船舶の往来が激しい場所もあるため、バッテリ切れは極力避ける必要がある。
【０００８】
このように、海上においては船舶に対する給電が困難であることから、バッテリ切れが極力生じないように、船舶には容量の大きなバッテリが搭載される傾向がある。しかしながら、バッテリの容量が大きくなるとその分だけコストが上昇するため、コストの面からはバッテリの容量は小さい方が望ましい。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、海上又は海中を移動する移動体に対する安定した給電を安全且つ容易に行うことができ、これにより移動体に搭載されるバッテリの容量を低減することが可能な給電装置及び給電システム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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の給電装置は、海上又は海中を移動する移動体（ＳＰ）に対する給電を行う給電装置（１、２）であって、自然エネルギーを用いて発電を行う発電装置（１１、１２）と、前記発電装置で発電された電力を蓄えるバッテリ（１４）と、前記バッテリに蓄えられた電力を交流電力に変換し、前記移動体に対して非接触で供給する供給装置（１５）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の給電装置は、前記バッテリに蓄えられる電力量及び前記移動体に供給される電力量を制御する制御装置（１６）を備えることを特徴としている。
また、本発明の給電装置は、前記供給装置が、前記移動体に設けられた二次側共鳴コイルと共鳴する一次側共鳴コイル（１５ｂ）を備えており、前記一次側共鳴コイルと前記二次側共鳴コイルとの間における電磁界の共鳴によって前記交流電力を前記移動体に非接触で供給することを特徴としている。
また、本発明の給電装置は、前記制御装置が、前記供給装置に設けられた前記一次側共鳴コイルのインピーダンスの変化に応じて、前記移動体に対する給電を行うか否かを制御することを特徴としている。
また、本発明の給電装置は、前記発電装置が、風力エネルギーを用いて発電を行う第１発電装置と、太陽光エネルギーを用いて発電を行う第２発電装置との少なくとも一方を備えることを特徴としている。
本発明の給電システムは、海上又は海中を移動する移動体（ＳＰ）に対する給電を行う給電システム（３、４）であって、自然エネルギーを用いて発電を行う発電装置（１１、１２）と、前記発電装置で発電された電力を蓄えるバッテリ（１４）と、前記移動体の移動経路に沿って設置され、前記バッテリに蓄えられた電力を交流電力に変換し、前記移動体に対して非接触で供給する複数の供給装置（４２）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の給電システムは、系統電力（ＰＳ）を前記バッテリの充電が可能な電力に変換する変換装置（５１ｂ）を備えることを特徴としている。
また、本発明の給電システムは、前記供給装置が、前記移動体に設けられた二次側共鳴コイルと共鳴する一次側共鳴コイル（１５ｂ）を備えており、前記一次側共鳴コイルと前記二次側共鳴コイルとの間における電磁界の共鳴によって前記交流電力を前記移動体に非接触で供給することを特徴としている。
また、本発明の給電システムは、前記供給装置の各々が、前記一次側共鳴コイルのインピーダンスの変化に応じて、前記移動体に対する給電を行うか否かを制御することを特徴としている。
また、本発明の給電システムは、前記発電装置が、風力エネルギーを用いて発電を行う第１発電装置と、太陽光エネルギーを用いて発電を行う第２発電装置との少なくとも一方を備えており、海上及び陸上の少なくとも一方に設置されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、自然エネルギーを用いて発電を行って得られた電力をバッテリに蓄え、バッテリに蓄えられた電力を交流電力に変換し、移動体に対して非接触で供給しているため、海上又は海中を移動する移動体に対する安定した給電を安全且つ容易に行うことができるという効果がある。これにより、移動体に対する給電を移動中に行うことができるため、移動体に搭載されるバッテリの容量を低減することが可能であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態による給電装置を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態による給電装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２実施形態による給電装置を模式的に示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態による給電システムの全体構成を模式的に示す平面図である。
【図５】本発明の第１実施形態による給電システムの要部構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態による給電システムの全体構成を模式的に示す平面図である。
【図７】本発明の第２実施形態による給電システムの要部構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による給電装置及び給電システムについて詳細に説明する。
【００１４】
〔給電装置〕
〈第１実施形態〉
図１は、本発明の第１実施形態による給電装置を模式的に示す図である。図１に示す通り、本実施形態の給電装置１は、風力発電機１１（発電装置、第１発電装置）、太陽電池パネル１２（発電装置、第２発電装置）、電力変換装置１３、バッテリ１４、及び非接触供給装置１５（供給装置）等を備えており、海上において移動可能に或いは固定状態に設置される。例えば、船舶の甲板上に設置され、或いは船舶の航路を示すブイとして海上に設置される。
【００１５】
この給電装置１は、風力エネルギーや太陽光エネルギー等の自然エネルギーを用いて発電された電力をバッテリ１４に蓄え、バッテリ１４に蓄えられた電力を必要に応じて船舶ＳＰ（移動体）に非接触で給電する。尚、給電装置１は、船舶ＳＰが給電可能な距離まで接近すれば、船舶ＳＰが航行中であっても（船舶ＳＰが停泊しなくとも）、船舶ＳＰに対する給電を行うことが可能である。尚、船舶ＳＰは、例えば動力発生源としてモータのみを用いる電気推進式の船舶である。
【００１６】
図２は、本発明の第１実施形態による給電装置の電気的な構成を示すブロック図である。尚、図２において、図１に示す構成に相当するブロックには同一の符号を付してある。図２に示す通り、給電装置１は、上述した風力発電機１１〜非接触供給装置１５に加えて制御装置１６を備える。この制御装置１６は、バッテリ１４に蓄えられる電力量及び船舶ＳＰに供給される電力量を制御するものである。
【００１７】
風力発電機１１は、例えば水平軸プロペラ型の風車と、風車の回転動力によって回転駆動される発電機とを備えており、風力エネルギーを用いて発電を行う。尚、風車としては、水平軸プロペラ型のもの以外に、垂直軸のダリウス型のもの、ジャイロミル型のもの、サボニウス型のもの等を用いることも可能である。太陽電池パネル１２は、例えば単結晶シリコン型の太陽電池（セル）を複数枚直並列接続してなるパネルを備えており、光起電力効果によって太陽光エネルギーを電力に変換することにより発電を行う。
【００１８】
電力変換装置１３は、整流器１３ａ及びＤＣ／ＤＣコンバータ１３ｂ，１３ｃを備えており、制御装置１６の制御の下で、バッテリ１４の充電が可能なように、風力発電機１１及び太陽電池パネル１２で発電された電力の電力変換を行う。具体的に、整流器１３ａは、風力発電機１１で発電される交流電力を整流して直流電力に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１３ｂは、制御装置１６の制御の下で整流器１３ａの出力電圧をバッテリ１４の充電に適した電圧に昇圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１３ｃは、制御装置１６の制御の下で太陽電池パネル１２の出力電圧をバッテリ１４の充電に適した電圧に昇圧する。
【００１９】
これらＤＣ／ＤＣコンバータ１３ｂ，１３ｃは、図２に示す通り、例えばコンデンサ２１、チョークコイル２２、トランジスタ２３ａ，２３ｂ、ダイオード２４ａ，２４ｂ、コンデンサ２５、及びダイオード２６を備える構成である。かかる構成のＤＣ／ＤＣコンバータ１３ｂ，１３ｃは、トランジスタ２３ａをオフ状態にし、トランジスタ２３ｂをスイッチング動作（例えば、ＰＷＭスイッチング動作）させることにより非絶縁型昇圧チョークコンバータとして動作する。
【００２０】
バッテリ１４は、リチウムイオン二次電池等の充電可能な二次電池であり、電力変換装置１３に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ１３ｂ，１３ｃの出力端に接続されるとともに、非接触供給装置１５に設けられたインバータ１５ａの入力端に接続される。尚、バッテリ１４の容量は、例えば風力発電機１１及び太陽電池パネル１２の単位時間当りの平均的な発電量、船舶ＳＰに対する単位時間当りの平均的な電力の供給量等を考慮して設定される。
【００２１】
非接触供給装置１５は、インバータ１５ａ及び送電コイル１５ｂ（一次側共鳴コイル）を備えており、制御装置１６の制御の下で、バッテリ１４に蓄えられた電力（或いは、風力発電機１１又は太陽電池パネル１２で発電されて電力変換装置１３で変換された電力）を交流電力に変換し、船舶ＳＰに対して非接触で供給する。具体的に、非接触供給装置１５は、電磁界共鳴方式により非接触で交流電力を供給する。
【００２２】
インバータ１５ａは、図２に示す通り、例えばコンデンサ３１、トランジスタ３２ａ〜３２ｄ、及びダイオード３３ａ〜３３ｄを備える構成であり、制御装置１６の制御によってトランジスタ３２ａ〜３２ｄがスイッチング動作（例えば、ＰＷＭスイッチング動作）することにより、バッテリ１４に蓄えられた直流電力を交流電力に変換する。送電コイル１５ｂは、インバータ１５ａで変換された交流電力を非接触で船舶ＳＰに供給するためのコイルである。
【００２３】
ここで、送電コイル１５ｂは、船舶ＳＰに設けられた二次側共鳴コイル（図示省略）と共鳴可能なコイルである。このため、船舶ＳＰが給電装置１に近接すると、給電装置１に設けられた送電コイル１５ｂと船舶ＳＰに設けられた二次側共鳴コイルとの間において電磁界の共鳴が生じ、インバータ１５ａで変換された交流電力が非接触で船舶ＳＰに供給される。尚、送電コイル１５ｂは、船舶ＳＰに設けられた二次側共鳴コイルとの間で共鳴している状態ではインピーダンスが低下する。この送電コイル１５ｂは、船舶ＳＰにおける二次側共鳴コイルの取り付け位置に応じて、海上、海面、又は海中に配置される。
【００２４】
制御装置１６は、バッテリ１４の充電状況（ＳＯＣ：State of Charge）を常時監視しており、その監視結果に応じて電力変換装置１３に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ１３ｂ，１３ｃを制御することによってバッテリ１４の充電制御を行う。また、制御装置１６は、非接触供給装置１５に設けられた送電コイル１５ｂのインピーダンスの変化を常時モニタしており、送電コイル１５ｂのインピーダンスが低下した場合に、非接触供給装置１５に設けられたインバータ１５ａを制御することによって船舶ＳＰに対する電力の供給制御を行う。
【００２５】
次に、上記構成における給電装置１の動作について簡単に説明する。給電装置１が設置された海上において、風が吹いて風力発電機１１に設けられた風車が回転すると、その風車の回転動力によって風力発電機１１に設けられた発電機が回転駆動され、これより発電が行われる。風力発電機１１で発電された交流電力は、電力変換装置１３に設けられた整流器１３ａで整流されて直流電力に変換された後、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３ｂで昇圧されバッテリ１４に供給され、これによりバッテリ１４が充電される。
【００２６】
また、給電装置１に設けられた太陽電池パネル１２に太陽光が照射されると、光起電力効果によって太陽光エネルギーが電力に変換されることによって発電が行われる。太陽電池パネル１２で発電された電力（直流電力）は、電力変換装置１３に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ１３ｂで昇圧されてからバッテリ１４に供給され、これによりバッテリ１４が充電される。尚、バッテリ１４の充電状況は制御装置１６に常時監視されており、制御装置１６がＤＣ／ＤＣコンバータ１３ｂ，１３ｃを制御することによって、バッテリ１４に蓄えられる電力量の制御が行われる。
【００２７】
ここで、給電装置１に船舶ＳＰが近接し、船舶ＳＰに設けられた不図示の二次側共鳴コイルと給電装置１に設けられた送電コイル１５ｂが接近して共鳴が生ずると、送電コイル１５ｂのインピーダンスが低下する。このインピーダンスが予め設定された閾値よりも低下すると、制御装置１６は、非接触供給装置１５に設けられたインバータ１５ａを制御し、インバータ１５ａに設けられたトランジスタ３２ａ〜３２ｄをスイッチング動作させることにより、バッテリ１４に蓄えられた直流電力を交流電力に変換する。
【００２８】
インバータ１５ａによって変換された交流電力は、共鳴状態にある送電コイル１５ｂから船舶ＳＰの二次側共鳴コイルに伝送される。これにより、給電装置１から船舶ＳＰに対して交流電力が非接触で給電される。船舶ＳＰに非接触で給電された交流電力は、例えば直流電力に変換されて電圧の調整が行われた後に、船舶ＳＰに設けられたバッテリ（図示省略）に供給され、これにより船舶ＳＰのバッテリが充電される。
【００２９】
以上の通り、本実施形態の給電装置１は、風力エネルギー及び太陽光エネルギーを用いて発電を行う風力発電機１１及び太陽電池パネル１２と、発電された電力を蓄えるバッテリ１４と、バッテリ１４に蓄えられた電力を交流電力に変換し、船舶ＳＰに対して非接触で供給する非接触供給装置１５とを備えており、船舶ＳＰに対して電磁界共鳴方式により非接触で交流電力を供給している。このため、船舶ＳＰが航行中であっても、絶縁や防水等を気にすることなく、安定した給電を安全且つ容易に行うことができる。
【００３０】
また、航行中の船舶ＳＰに対する給電が可能であるため、船舶ＳＰに設けられるバッテリの容量を低減することができ、これにより船舶ＳＰのコストを低減することも可能である。更に、風力発電機１１及び太陽電池パネル１２で発電された電力をバッテリ１４に蓄えるようにしているため、設置位置の自由度が高く、しかも温室効果ガスを全く排出しないことから環境負荷も小さい。
【００３１】
〈第２実施形態〉
図３は、本発明の第２実施形態による給電装置を模式的に示す図である。図３に示す通り、本実施形態の給電装置２は、図１に示す第１実施形態による給電装置１と同様に、風力発電機１１、太陽電池パネル１２、電力変換装置１３、バッテリ１４、及び非接触供給装置１５等を備える構成である。しかしながら、本実施形態の給電装置２は、岸壁Ｇ等の陸上に設置される点において第１実施形態による給電装置１とは相違する。
【００３２】
この給電装置２は、第１実施形態による給電装置１と同様に、船舶ＳＰに対して電磁界共鳴方式により非接触で交流電力を供給することが可能である。このため、船舶ＳＰが岸壁Ｇに接岸して停泊している状態であっても、船舶ＳＰが岸壁Ｇに近接しているものの停泊していない状態であっても給電が可能である。
【００３３】
このように、本実施形態の給電装置２は、第１実施形態の給電装置１と同様に、船舶ＳＰが航行中であっても、絶縁や防水等を気にすることなく、安定した給電を安全且つ容易に行うことができる。また、航行中の船舶ＳＰに対する給電が可能であることから、船舶ＳＰに設けられるバッテリの容量低減によるコストの低減も可能である。更に、設置位置の自由度が高く、環境負荷も小さい。
【００３４】
尚、以上説明した第１，第２実施形態による給電装置１，２は、発電装置として風力発電機１１及び太陽電池パネル１２を備える構成であったが、風力発電機１１と太陽電池パネル１２との何れか一方のみを備える構成であっても良い。また、風力エネルギーや太陽光エネルギーを用いて発電を行う発電装置以外に、波力エネルギーや潮力エネルギーを用いて発電を行う発電装置を備えることもできる。
【００３５】
また、上記第１，第２実施形態では、非接触供給装置１５に設けられた送電コイル１５ｂのインピーダンスの変化に応じて船舶ＳＰに対する給電を制御する例について説明したが、船舶ＳＰから発せられる信号の強弱に基づいて船舶ＳＰに対する給電を制御しても良い。船舶ＳＰから発せられる信号としては、例えば船舶ＳＰから発せられる無線信号やソナー等が挙げられる。
【００３６】
〔給電システム〕
〈第１実施形態〉
図４は、本発明の第１実施形態による給電システムの全体構成を模式的に示す平面図である。図４に示す通り、本実施形態の給電システム３は、複数の発電システム４１、複数の非接触供給装置４２（供給装置）、及び給電装置１を備えており、港湾Ｈに設置されて、風力エネルギーや太陽光エネルギー等の自然エネルギーを用いて発電された電力をバッテリに蓄え、バッテリに蓄えられた電力を必要に応じて船舶ＳＰ（移動体）に非接触で給電する。
【００３７】
図５は、本発明の第１実施形態による給電システムの要部構成を示すブロック図である。尚、図５において、図４に示す構成に相当するブロックには同一の符号を付してある。また、図５では、図示の都合上、給電システム３に設けられた複数の発電システム４１のうちの１つのみを図示するとともに、給電装置１の図示を省略している。
【００３８】
図５に示す通り、給電システム３に設けられる発電システム４１の各々は、風力発電機１１（発電装置）、太陽電池パネル１２（発電装置）、電力変換装置１３、及びバッテリ１４に加えて、バッテリ１４に蓄えられる電力量を制御する制御装置４１ａを備える構成である。かかる構成の発電システム４１は、例えば岸壁等の陸上に設置され、各々のバッテリ１４が並列的に接続されるよう互いに接続される。つまり、給電システム３に設けられる複数の発電システム４１は、自然エネルギーを用いた発電を個別に行い、発電された電力によるバッテリ１４の充電制御を個別に行うものである。
【００３９】
非接触供給装置４２は、インバータ１５ａ及び送電コイル１５ｂに加えて、船舶ＳＰに供給される電力量を制御する制御装置４２ａを備える構成である。かかる構成の非接触供給装置４２は、相互に接続された発電システム４１と電気的に接続されており、船舶ＳＰの航路に沿って設置されて、制御装置４２ａの制御の下で、発電システム４１に設けられたバッテリ１４に蓄えられた電力を交流電力に変換し、船舶ＳＰに対して電磁界共鳴方式により非接触で供給する。つまり、給電システム３に設けられる複数の非接触供給装置４２は、船舶ＳＰに対する給電を個別に行うものである。尚、非接触供給装置４２に設けられる送電コイル１５ｂは、船舶ＳＰにおける二次側共鳴コイルの取り付け位置に応じて、海上、海面、又は海中に配置される。
【００４０】
給電装置１は、例えば船舶ＳＰの航路に沿う位置であって、非接触供給装置４２を設置することができない位置（海上）に設置され、船舶ＳＰに対して非接触で電力を供給する。この給電装置１は、以上の発電システム４１及び非接触供給装置４２による陸上からの給電のみでは船舶ＳＰに対する給電が不足する場合に、補助的に設置されるものである。このため、発電システム４１及び非接触供給装置４２による陸上からの給電が十分であれば、給電装置１を省略することができる。
【００４１】
次に、上記構成における給電システム３の動作について簡単に説明する。発電システム４１が設置された陸上において、風が吹き或いは太陽光が照射されると発電システム４１の各々で個別に発電が行われ、発電された電力によるバッテリ１４の充電制御が発電システム４１の各々で行われる。また、海上に設置された給電装置１が設置された海上において、風が吹き或いは太陽光が照射されると、給電装置１でもバッテリ１の充電が個別に行われる。
【００４２】
ここで、港湾Ｈ内に侵入した船舶ＳＰが予め設定された航路に沿って進むと、この船舶ＳＰは航路に沿って設置された非接触供給装置４２に順次接近することになる。非接触供給装置４２の１つに船舶ＳＰが接近し、船舶ＳＰに設けられた不図示の二次側共鳴コイルとその非接触供給装置４２に設けられた送電コイル１５ｂが接近して共鳴が生ずるとインピーダンスが低下する。これにより、その非接触供給装置４２に設けられた制御装置４２ａがインバータ１５ａを制御すると、発電システム４１に設けられたバッテリ１４に蓄えられた直流電力が交流電力に変換され、非接触で船舶ＳＰに給電される。
【００４３】
航路に沿って進む船舶ＳＰが、非接触供給装置４２に接近する度に、或いは給電装置１に接近したときに、以上の動作と同様の動作が行われる。このように、船舶ＳＰが航行している最中に船舶ＳＰに対する給電が断続して行われる。よって、船舶ＳＰが航路に沿って航行するだけで船舶ＳＰに設けられたバッテリが充電されるため、港湾Ｈ内におけるバッテリ切れによる立ち往生を防止することができる。
【００４４】
以上の通り、本実施形態の給電システム３は、風力エネルギー及び太陽光エネルギーを用いて発電を行う風力発電機１１及び太陽電池パネル１２並びに発電された電力を蓄えるバッテリ１４を備える発電システム４１と、船舶ＳＰの移動経路に沿って設置され、発電システム４１のバッテリ１４に蓄えられた電力を交流電力に変換し、船舶ＳＰに対して非接触で供給する複数の非接触供給装置４２とを備えており、船舶ＳＰに対して電磁界共鳴方式により非接触で交流電力を供給している。このため、船舶ＳＰが航行中であっても、絶縁や防水等を気にすることなく、安定した給電を安全且つ容易に行うことができる。
【００４５】
また、航行中の船舶ＳＰに対する給電が可能であるため、船舶ＳＰに設けられるバッテリの容量を低減することができ、これにより船舶ＳＰのコストを低減することも可能である。更に、風力発電機１１及び太陽電池パネル１２で発電された電力をバッテリ１４に蓄えるようにしているため、設置位置の自由度が高く、しかも温室効果ガスを全く排出しないことから環境負荷も小さい。また、船舶ＳＰがハイブリッド式の船舶である場合には、港湾Ｈ内に侵入して進むべき航路を捕捉してしまえば、エンジンを停止してモータのみを用いて航行することがでるため、騒音や環境汚染を改善することができる。
【００４６】
〈第２実施形態〉
図６は、本発明の第２実施形態による給電システムの全体構成を模式的に示す平面図である。図６に示す通り、本実施形態の給電システム４は、図４に示す給電システム４に設けられた発電システム４１に代えて発電システム５１を設けた構成であり、自然エネルギーを用いて発電される電力と発電所から供給される系統電力とを併用するものである。つまり、給電システム４は、自然エネルギーを用いて発電される電力或いは発電所から供給される系統電力をバッテリに蓄え、バッテリに蓄えられた電力を必要に応じて船舶ＳＰに非接触で給電する。
【００４７】
図７は、本発明の第２実施形態による給電システムの要部構成を示すブロック図である。尚、図７において、図６に示す構成に相当するブロックには同一の符号を付してある。また、図７では、図５と同様に、給電システム４に設けられた複数の発電システム５１のうちの１つのみを図示するとともに、給電装置１の図示を省略している。図７に示す通り、給電システム４に設けられる発電システム５１の各々は、風力発電機１１〜バッテリ１４に加えて、制御装置５１ａとインバータ５１ｂ（変換装置）とを備える構成である。かかる構成の発電システム５１は、例えば岸壁等の陸上に設置され、各々のバッテリ１４が並列的に接続されるよう互いに接続される。
【００４８】
制御装置５１ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３，１３ｃ及びインバータ５１ｂを制御することによって、バッテリ１４に蓄えられる電力量を制御する。インバータ５１ｂは、コンデンサ６１、トランジスタ６２ａ〜６２ｆ、及びダイオード６３ａ〜６３ｆを備えており、制御装置５１ａの制御の下で、例えば三相交流電力である系統電力ＰＳを整流して直流電力に変換する。
【００４９】
制御装置５１ａが、インバータ５１ｂに設けられたトランジスタ６２ａ〜６２ｆのスイッチング動作（例えば、ＰＷＭスイッチング動作）を制御することによって、バッテリ１４に蓄えられた直流電力を交流電力（例えば、三相交流電力）に変換して系統電力ＰＳに供給することも可能である。尚、本実施形態の給電システム４に設けられる複数の発電システム５１も、図５に示す発電システム４１と同様に、自然エネルギーを用いた発電を個別に行い、発電された電力（或いは、発電所から供給される系統電力）によるバッテリ１４の充電制御を個別に行うものである。
【００５０】
以上の給電システム４は、自然エネルギーを用いて発電される電力と発電所から供給される系統電力とを併用する点において第１実施形態の給電システム３と相違するものの、船舶ＳＰに対する給電は第１実施形態の給電システム３と同様に行われる。このため、船舶ＳＰが航行中であっても、絶縁や防水等を気にすることなく、安定した給電を安全且つ容易に行うことができるとともに、船舶ＳＰに設けられるバッテリの容量を低減して船舶ＳＰのコスト低減を図ることができる。
【００５１】
また、風力発電機１１及び太陽電池パネル１２で発電された電力をバッテリ１４に蓄えるようにしているため、設置位置の自由度が高く、しかも温室効果ガスを全く排出しないことから環境負荷も小さい。更に、船舶ＳＰがハイブリッド式の船舶である場合には、港湾Ｈ内に侵入して進むべき航路を捕捉してしまえば、エンジンを停止してモータのみを用いて航行することがでるため、騒音や環境汚染を改善することができる。
【００５２】
尚、以上説明した第１，第２実施形態による給電システム３，４は、発電装置として風力発電機１１及び太陽電池パネル１２を備える構成であったが、風力発電機１１と太陽電池パネル１２との何れか一方のみを備える構成であっても良い。また、風力エネルギーや太陽光エネルギーを用いて発電を行う発電装置以外に、波力エネルギーや潮力エネルギーを用いて発電を行う発電装置を備えることもできる。
【００５３】
また、上記第１，第２実施形態による給電システム３，４では、非接触供給装置１５に設けられた送電コイル１５ｂのインピーダンスの変化に応じて船舶ＳＰに対する給電を制御する例について説明したが、船舶ＳＰから発せられる信号の強弱に基づいて船舶ＳＰに対する給電を制御しても良い。船舶ＳＰから発せられる信号としては、例えば船舶ＳＰから発せられる無線信号やソナー等が挙げられる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態による給電装置及び給電システムについて説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上述した第１，第２実施形態の給電システム３，４は、発電システム４１，５１の各々にバッテリ１４を備えており、発電システム４１，５１の各々でバッテリの充電制御を個別に行うものであった。しかしながら、発電システム４１，５１の各々に設けられたバッテリを一箇所に集約した構成にし、発電システム４１，５１の各々で発電された電力によって集約したバッテリの充電制御を行うようにしても良い。
【００５５】
また、上述した第１，第２実施形態の給電システム３，４は、インバータ１５ａと送電コイル１５ｂとを備える非接触供給装置４２を複数備える構成であった。しかしながら、非接触供給装置４２に代えて送電コイル１５ｂのみを設置するとともに、バッテリ１４に蓄えられた電力から交流電力を生成して各々の送電コイル１５ｂに対する給電を制御する回路を設けた構成にしても良い。
【符号の説明】
【００５６】
１，２    給電装置
３，４    給電システム
１１      風力発電機
１２      太陽電池パネル
１４      バッテリ
１５      非接触供給装置
１５ｂ    送電コイル
１６      制御装置
４２      非接触供給装置
５１ｂ    インバータ
ＰＳ      系統電力
ＳＰ      船舶
【図１】
2013005593.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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