(57)【要約】【課題】高い安全性を備える接触式の電力供給システムを提供すること。【解決手段】固定体１０は第１の送電電極１１ａ及び第２の送電電極１１ｂを有し、可動体２０は第１の受電電極２１ａと第２の受電電極２１ｂを有し、これら第１の送電電極１１ａ又は第２の送電電極１１ｂに対して第１の受電電極２１ａ又は第２の受電電極２１ｂが接触している状態において、固定体１０から可動体２０に対して電力供給可能な電力供給システムにおいて、固定体１０には、第１の送電電極１１ａ又は第２の送電電極１１ｂに対して、電力供給の正常性を確認するためのテスト電圧を印加し、正常性が確認された場合にのみ動作電圧を印加する制御部１５を設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給領域に配置された固定体から電力被供給領域に配置された可動体に対して電力を供給するための電力供給システムであって、
前記固定体は、第１の送電電極及び第２の送電電極を有し、
前記可動体は、第１の受電電極及び第２の受電電極を有し、
前記第１の送電電極又は前記第２の送電電極のいずれか一方に対して前記第１の受電電極又は前記第２の受電電極のいずれか一方が接触すると共に、前記第１の送電電極又は前記第２の送電電極のいずれか他方に対して前記第１の受電電極又は前記第２の受電電極のいずれか他方が接触している状態において、前記固定体から前記可動体に対する電力供給を行う電力供給システムにおいて、
前記固定体には、前記第１の送電電極又は前記第２の送電電極に対して、前記固定体から前記可動体への電力供給の正常性を確認するためのテスト電圧を印加し、前記正常性が確認された場合にのみ動作電圧を印加する、制御手段を設けたこと、
を特徴とする電力供給システム。
【請求項２】
前記固定体に、前記可動体に対する電力供給の要否又は前記可動体に対する電力供給の内容を特定するための電力供給情報を取得するための電力供給情報取得手段を設け、
前記固定体の前記制御手段は、当該固定体の前記電力供給情報取得手段にて取得された電力供給情報に基づいて、前記テスト電圧若しくは前記動作電圧の印加の要否、又は、前記テスト電圧若しくは前記動作電圧の内容を特定すること、
を特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記電力供給情報は、前記可動体から前記固定体に対して電力供給を要求するための給電要求情報であり、
前記可動体に、前記給電要求情報を送信する通信手段を設け、
前記固定体の前記電力供給情報取得手段を、前記可動体の前記通信手段から前記給電要求情報を受信する通信手段として構成し、
前記固定体の制御手段は、当該固定体の前記通信手段にて受信された前記給電要求情報に基づいて、前記テスト電圧若しくは前記動作電圧の印加の要否、又は、前記テスト電圧若しくは前記動作電圧の内容を特定すること、
を特徴とする請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記電力供給情報は、当該電力供給システムを管理するシステム管理手段から前記固定体に対して電力供給を指示する給電指示情報、又は、前記固定体の内部において前記電力供給の要否若しくは前記電力供給の内容を判断した結果を示す内部判断情報であり、
前記固定体の制御手段は、前記給電指示情報又は前記内部判断情報に基づいて、前記テスト電圧若しくは前記動作電圧の印加の要否、又は、前記テスト電圧若しくは前記動作電圧の内容を特定すること、
を特徴とする請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記固定体から前記可動体への電力供給の正常性の確認は、前記第１の送電電極と前記第２の送電電極とが相互に短絡していないことの確認であること、
を特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項６】
前記固定体から前記可動体への電力供給の正常性の確認は、前記固定体から前記可動体に至る電力供給経路における絶縁が確保されていることの確認であること、
を特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項７】
前記固定体の前記制御手段は、当該固定体の前記電力供給情報取得手段にて取得された電力供給情報に基づいて、当該固定体の前記第１の送電電極及び前記第２の送電電極を接地させる待機モードと、前記第１の送電電極又は前記第２の送電電極に対して前記テスト電圧又は前記動作電圧を印加する運転モードとの相互の切替を行うこと、
を特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項８】
前記固定体の前記制御手段は、前記第１の送電電極又は前記第２の送電電極に対して絶縁診断レベルの電圧を印加することにより、前記第１の送電電極と前記第２の送電電極の相互間における絶縁状態を診断すること、
を特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項９】
前記絶縁状態に関する情報を蓄積する情報蓄積手段と、
前記情報蓄積手段にて蓄積された情報に基づいて、前記絶縁状態の変動を判定する変動判定手段と、
を備えることを特徴とする請求項８に記載の電力供給システム。
【請求項１０】
前記第１の受電電極又は前記第２の受電電極に対する前記第１の送電電極又は前記第２の送電電極の相対位置を調整するための調整手段を設けたこと、
を特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種の負荷に対して電力供給を行うための電力供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
床面上に配置された各種の負荷に対して給電を行う電力供給システムは、一般に、床面に露出するように設けた電極を負荷の底面に設けた電極に接触させて給電する接触式の電力供給システムと、床の内部に非露出状に設けた電極を負荷の電極に接触させることなく給電する非接触式の電力供給システムとに大別できる。
【０００３】
従来の接触式の電力供給システムは、例えば特開２００５−１６８２３３号公報に開示されている。このシステムは、床面を移動する負荷（床上物体）に対して電力供給を行うもので、床面に複数の送電電極を配設すると共に、床上物体に受電電極を設けて構成されている。そして、床面を移動する床上物体の受電電極を複数の送電電極のいずれかに接触させることで、床上物体に給電を行なう。
【０００４】
一方、従来の非接触式の電力供給システムは、例えば特開平９−９３７０４号公報に開示されている。このシステムは、走行路に沿って移動する負荷（地上可動体）に対して電力供給を行うもので、走行路に沿って誘導線を配置すると共に、地上可動体にはコイルが巻き付けられた鉄心を設けて構成されている。そして、誘導線に高周波電流を流し、この誘導線を一次側とすると共にコイルを二次側とする電磁誘導を行うことで、地上可動体に給電を行なう。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１６８２３３号公報
【特許文献２】特開平９−９３７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した従来の接触式のシステムは、非接触式のシステムに比べて、接触面を介して電力を供給できるために電力供給効率が高い点や高圧電力を供給できる点で優位性がある。しかしながら、接触式のシステムでは、送電電極が床面に露出しているために、床面に水等をこぼした場合に送電電極間での短絡が生じたり、この送電電極が人体に触れることによる感電の危険性があり、あるいは、感電防止構造が設けられている場合においても電極が露出していることによる心理的な不安感があるため、オフィス空間のように人がいる場所への導入が困難であった。
【０００７】
そこで本発明は、高い安全性を備えることで容易に導入することができる、接触式の電力供給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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１に係る本発明は、電力供給領域に配置された固定体から電力被供給領域に配置された可動体に対して電力を供給するための電力供給システムであって、前記固定体は、第１の送電電極及び第２の送電電極を有し、前記可動体は、第１の受電電極及び第２の受電電極を有し、前記第１の送電電極又は前記第２の送電電極のいずれか一方に対して前記第１の受電電極又は前記第２の受電電極のいずれか一方が接触すると共に、前記第１の送電電極又は前記第２の送電電極のいずれか他方に対して前記第１の受電電極又は前記第２の受電電極のいずれか他方が接触している状態において、前記固定体から前記可動体に対する電力供給を行う電力供給システムにおいて、前記固定体には、前記第１の送電電極又は前記第２の送電電極に対して、前記固定体から前記可動体への電力供給の正常性を確認するためのテスト電圧を印加し、前記正常性が確認された場合にのみ動作電圧を印加する、制御手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る本発明は、請求項１に係る本発明において、前記固定体に、前記可動体に対する電力供給の要否又は前記可動体に対する電力供給の内容を特定するための電力供給情報を取得するための電力供給情報取得手段を設け、前記固定体の前記制御手段は、当該固定体の前記電力供給情報取得手段にて取得された電力供給情報に基づいて、前記テスト電圧若しくは前記動作電圧の印加の要否、又は、前記テスト電圧若しくは前記動作電圧の内容を特定することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る本発明は、請求項２に係る本発明において、前記電力供給情報は、前記可動体から前記固定体に対して電力供給を要求するための給電要求情報であり、前記可動体に、前記給電要求情報を送信する通信手段を設け、前記固定体の前記電力供給情報取得手段を、前記可動体の前記通信手段から前記給電要求情報を受信する通信手段として構成し、前記固定体の制御手段は、当該固定体の前記通信手段にて受信された前記給電要求情報に基づいて、前記テスト電圧若しくは前記動作電圧の印加の要否、又は、前記テスト電圧若しくは前記動作電圧の内容を特定することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る本発明は、請求項２に係る本発明において、前記電力供給情報は、当該電力供給システムを管理するシステム管理手段から前記固定体に対して電力供給を指示する給電指示情報、又は、前記固定体の内部において前記電力供給の要否若しくは前記電力供給の内容を判断した結果を示す内部判断情報であり、前記固定体の制御手段は、前記給電指示情報又は前記内部判断情報に基づいて、前記テスト電圧若しくは前記動作電圧の印加の要否、又は、前記テスト電圧若しくは前記動作電圧の内容を特定することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る本発明は、請求項１から４のいずれか一項に係る本発明において、前記固定体から前記可動体への電力供給の正常性の確認は、前記第１の送電電極と前記第２の送電電極とが相互に短絡していないことの確認であることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る本発明は、請求項１から５のいずれか一項に係る本発明において、前記固定体から前記可動体への電力供給の正常性の確認は、前記固定体から前記可動体に至る電力供給経路における絶縁が確保されていることの確認であることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に係る本発明は、請求項２から６のいずれか一項に係る本発明において、前記固定体の前記制御手段は、当該固定体の前記電力供給情報取得手段にて取得された電力供給情報に基づいて、当該固定体の前記第１の送電電極及び前記第２の送電電極を接地させる待機モードと、前記第１の送電電極又は前記第２の送電電極に対して前記テスト電圧又は前記動作電圧を印加する運転モードとの相互の切替を行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項８に係る本発明は、請求項１から７のいずれか一項に係る本発明において、前記固定体の前記制御手段は、前記第１の送電電極又は前記第２の送電電極に対して絶縁診断レベルの電圧を印加することにより、前記第１の送電電極と前記第２の送電電極の相互間における絶縁状態を診断することを特徴とする。
【００１６】
請求項９に係る本発明は、請求項８に係る本発明において、前記絶縁状態に関する情報を蓄積する情報蓄積手段と、前記情報蓄積手段にて蓄積された情報に基づいて、前記絶縁状態の変動を判定する変動判定手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項１０に係る本発明は、請求項１から９のいずれか一項に係る本発明において、前記第１の受電電極又は前記第２の受電電極に対する前記第１の送電電極又は前記第２の送電電極の相対位置を調整するための調整手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に係る発明によれば、電力供給の正常性に異常がある場合には動作電圧が印加されないので、感電や短絡等の危険性をなくすことができ、電力供給システムの安全性を高めることができて、人がいる場所への導入が容易になると共に、可動体の故障を回避することができる。
【００１９】
請求項２に係る発明によれば、電力供給情報に基づいて電圧の印加の要否やその内容を判定することで、所要の位置や内容に応じた電圧印加を行うことができる。例えば、可動体が移動することに伴って送電すべき送電電極が切り替わるような場合においても、電圧印加が必要な送電電極を自動的に特定することで、電圧印加が不要な送電電極に対してまで電圧を印加することを防止できる。あるいは、動作電圧が異なる複数の可動体に送電を行うような場合においても、各可動体の動作電圧を自動的に特定することで、可動体の動作電圧を越える電圧を印加するような事態を防止できる。これらのことから、電力供給システムの安全性を一層高めることができる。
【００２０】
請求項３に係る発明によれば、給電要求情報に基づいて電圧の印加の要否やその内容を判定するので、可動体からの能動的な要求に合致した形態で電圧を供給できる。
【００２１】
請求項４に係る発明によれば、システム管理手段からの給電指示情報に基づいて電圧の印加の要否やその内容を判定するので、例えば複数の可動体をシステム管理手段が統合的に管理し、各可動体に対する電力供給の有無やその内容を統合的に制御することができる。あるいは、内部判断情報に基づいて電圧の印加の要否やその内容を判定するので、例えば可動体に給電要求情報の送信機能がない場合においても、固定体側において可動体に対する電力供給の有無やその内容を制御することができる。
【００２２】
請求項５に係る発明によれば、短絡がない場合にのみ動作電圧が印加されるので、例えば第１の送電電極と第２の送電電極が異物等にて相互に短絡されている状態で動作電圧が印加されてしまうような事態を回避でき、電力供給システムの安全性を一層高めることができる。
【００２３】
請求項６に係る発明によれば、絶縁が正常に維持されている場合にのみ動作電圧が印加されるので、例えば第１の送電電極と第２の送電電極の相互間の絶縁物質が磨耗して絶縁が毀損されている状態で動作電圧が印加されてしまうような事態を回避でき、電力供給システムの安全性を一層高めることができる。
【００２４】
請求項７に係る発明によれば、例えば電力供給情報が得られるまでは待機モードとすることで第１の送電電極及び第２の送電電極を接地させて無電圧印加状態とし、所定の電力供給情報が得られた場合にのみ第１の送電電極又は第２の送電電極に動作電圧を印加する等、電圧印加の有無を電力供給情報に基づいて切替えることができるので、電力供給システムの安全性を一層高めることができる。
【００２５】
請求項８に係る発明によれば、例えば可動体が配置されていない状態において、可動体の動作電圧以上の電圧である絶縁診断レベルの電圧を印加することで、絶縁状態を一層詳しく判定できるので、電力供給システムの安全性を一層高めることができる。
【００２６】
請求項９に係る発明によれば、絶縁状態の変動を判定することで、長期間使用時における送電電極の磨耗や劣化の程度等を判定できるので、電力供給システムの安全性を一層高めることができる。
【００２７】
請求項１０に係る発明によれば、可動体に対する固定体の相対的な位置を調整した上で電力供給を行うことができるので、様々な状況下においても可動体と固定体との相対位置を安定的に確立することができ、好適な状態で電力供給を行うことができる。特に、電気自動車の電力供給を行う場合には、従来のようなケーブルが不要になるため、ケーブルの存在に起因する様々な問題を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に添付図面を参照して、この発明の各実施の形態を詳細に説明する。まず、〔I〕各実施の形態に共通の基本的概念を説明した後、〔II〕各実施の形態の具体的内容について説明し、〔III〕最後に、各実施の形態に対する変形例について説明する。ただし、これら各実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２９】
〔I〕各実施の形態に共通の基本的概念
まず、各実施の形態に共通の基本的概念について説明する。各実施の形態に係る電力供給システムは、電力供給領域に配置された固定体から、電力被供給領域に配置された可動体を介して、所定負荷に対して電力を供給するための電力供給システムである。電力供給領域や電力被供給領域の具体的構成は任意であり、例えば、一般住宅、オフィスビル、工場、病院、あるいはスタジオの如き建屋の内部空間や、電車や飛行機の如き乗り物の内部空間、あるいは、屋外空間を含む。以下では、電力供給領域と電力被供給領域とを相互に区画する面を境界面と称する。例えば、電力被供給領域を建屋の居室とすると共に、電力供給領域を居室の床部とした場合、床部の上面（床面）が境界面になる。
【００３０】
固定体は、当該固定体の内部に電源を備えたものと、当該固定体の外部の電源から供給された電力を可動体に供給するものを含む。この固定体は、電力供給領域に配置されるものであるが、電力供給領域の床に付設されるもの、机やテーブルのように構成されて電力供給時にのみ電力供給領域に置かれるもの、及び可動体に対する固定体の一部の位置を調整可能なものを含む。
【００３１】
可動体は、電力被供給領域に静止状態で使用されるもの（静止体）と、電力被供給領域の内部において必要に応じて移動するもの（移動体）とを含む。この可動体の機能や具体的構成は特記する点を除いて任意であるが、例えば、静止体としては、コンピュータ、家電の如き電気機器、あるいは、給電時に電力被供給領域に停車される電気自動車を挙げることができ、移動体としては、ロボット、電動車イス、電動玩具を挙げることができる。
【００３２】
各実施の形態では、固定体の一部と可動体の一部とを相互に接触させた状態で、固定体から可動体に対して電力を供給する。例えば、固定体に設けた送電電極を境界面に露出状に配置すると共に、可動体に設けた受電電極を境界面に露出状に配置する。そして、これら送電電極と受電電極とを相互に接触させた状態で電力供給を行うことで、高効率な電力供給を行うことができる。ただし、送電電極と受電電極との相互間には、導電性を有する物質を介在させてもよい。すなわち、本実施の形態において「送電電極と受電電極とを相互に接触させる」とは、これら送電電極と受電電極との相互の導電性が確保されている全ての状態を含む。このように物質を介在させる場合の具体例としては、送電電極の上面に、意匠性、滑り性、あるいは耐久性を高めるための導電性プレートを敷設する場合を挙げることができる。
【００３３】
このような構成において、各実施の形態に共通の基本的特徴の一つは、安全性を高めるための電力供給制御を行う点にある。すなわち、固定体から可動体に印加する電圧を、その電圧レベルに応じて複数段階に分け、状況に応じた電圧の印加を行うことで、電力供給の安全性を確保する。例えば、最初にテスト用の微小な電圧を印加して固定体から可動体への電力供給の正常性の診断を行い、この正常性が確認された場合にのみ、可動体に給電を行なうための動作用の電圧を印加する。このため、漏電、短絡、感電等の異常がある場合や、可動体に接触していない電極に対しては、動作用の電圧が印加されないので、電力供給システムにおける安全性を高めることができる。
【００３４】
以下の説明において、「テスト電圧」とは、固定体に可動体が接続されている状態において、固定体から可動体への電力供給の正常性を確認するために当該固定体が送電電極に印加する電圧の総称である。このテスト電圧は、送電電極の相互間に短絡がないことを判定するために印加される電圧（以下「第１テスト電圧」）や、固定体から可動体に至る電力供給経路における絶縁が確保されていることを判定するために印加される電圧（以下「第２テスト電圧」）を含む。ただし、絶縁の判定は、このように固定体に可動体が接続されている状態で行う判定（この状態における判定を「テスト」と称する）のみならず、固定体に可動体が接続されていない状態で行う判定（この状態における判定を「診断」と称する）もあり、前者の場合において印加される電圧は上述した第２テスト電圧と称するが、後者の場合において印加される電圧は（以下「絶縁診断電圧」）と称する。また、「動作電圧」とは、固定体に可動体が接続されている状態において、固定体から可動体に給電を行うために当該固定体が送電電極に印加する電圧の総称である。また、以下の説明において、「現状電圧」とは、各時点における可動体の電圧であり、例えば可動体に蓄電部を設けると共に当該蓄電部から可動体の負荷に給電を行うような場合には、当該蓄電部の両端開放電圧である。当然のことながら、固定体から可動体に給電を行うためには、動作電圧を現状電圧以上とすることが必要である。そして、これら第１テスト電圧、第２テスト電圧、絶縁診断電圧、及び動作電圧のように、固定体が送電電極に印加する電圧を「印加電圧」と総称する。
【００３５】
なお、以下の各実施の形態においては、固定体から可動体に対して直流電力を供給する例を示すが、具体的な回路構成は各実施の形態に示すものに限定されず公知の回路を用いることができる。また、所要の電圧制御が可能であれば、直流電力ではなく交流電力を供給してもよく、この交流電力のための具体的な回路構成としては公知の回路を用いることができる。
【００３６】
〔II〕各実施の形態の具体的内容
次に、電力供給システムの各実施の形態の具体的内容について説明する。
【００３７】
〔実施の形態１〕
まず、本発明の実施の形態１について説明する。この形態は、接触電力供給を行う電力供給システムの基本的な形態である。
【００３８】
（全体構成）
図１は本実施の形態に係る電力供給システムを適用した居室の斜視図である。本実施の形態は、電力供給領域（ここでは床部の下方空間）１に配置された固定体１０から、電力被供給領域（ここでは居室）２の内部を移動する可動体（図１ではロボット）２０に対して電力を供給する例を示すもので、これら固定体１０及び可動体２０を備えて本形態の電力供給システムが構成されている。ここでは、これら固定体１０と可動体２０との相互間に床部３が介在しており、この床部３の上面が上述した境界面に相当する。
【００３９】
（全体構成−固定体）
図２には固定体１０及び可動体２０の要部縦断面図を示す。固定体１０は、陽極側の第１の送電電極１１ａ、ＧＮＤ側の第２の送電電極１１ｂ、直流電源１２、電圧変換部１３、通信部１４、及び、制御部１５を備えて構成されている。
【００４０】
第１の送電電極１１ａ及び第２の送電電極１１ｂは、それぞれ平板状の導電体であり、その上面が電力被供給領域２に露出するように床部３に埋設されている。特に、これら第１の送電電極１１ａ及び第２の送電電極１１ｂの上面と、床部３の上面とは相互に面一状とされており、これら上面を可動体２０がスムーズに移動可能である。なお、以下では、これら第１の送電電極１１ａと第２の送電電極１１ｂとを相互に区別する必要がない場合には、これらを単に「送電電極１１ａ、１１ｂ」と総称する。
【００４１】
直流電源１２は、直流電力の供給源である。例えば直流電源１２は、送電線を介して送電された商用電力を直流電力に変換する変換装置として構成され、あるいは、蓄電池として構成される。図２では、１つの直流電源１２から共通の陽極ライン１２ａ及びＧＮＤライン１２ｂを介して、当該図２に示した固定体１０に加えて、当該図２には不図示の他の固定体１０に対しても直流電力を供給する例を示しているが、固定体１０の各々に１つの直流電源１２を設けてもよい。なお、図２では、通信部１４や制御部１５に対して電源を供給するための構成を省略して示すが、直流電源１２や、直流電源１２とは別の電源から、任意の経路を経てこれら通信部１４や制御部１５に電源を供給することができる。
【００４２】
電圧変換部１３は、直流／直流変換部（ＤＣ／ＤＣコンバータ）であり、直流電源１２から供給された直流電力の電圧を所要の印加電圧に変換して送電電極１１ａ、１１ｂに供給する。この電圧変換部１３の具体的な構成は任意であり、スイッチドキャパシタやチャージポンプを用いることもできるが、ここでは、電圧変換部１３がスイッチングレギュレータとして構成されており、スイッチング部１３ａ、インダクタ１３ｂ、平滑コンデンサ１３ｃ、及び検出部１３ｄを備えて構成されている。
【００４３】
スイッチング部１３ａは、直流電源１２から供給された直流電力をスイッチングすることで高周波電力に変換する変換手段である。具体的には、スイッチング部１３ａは、トランジスタ１３ａ１、１３ａ２、これら各トランジスタ１３ａ１、１３ａ２に並列接続されたダイオード１３ａ３、１３ａ４、及び、スイッチング制御部１３ａ５を備えて構成されている。トランジスタ１３ａ１は、ベースをスイッチング制御部１３ａ５、コレクタを陽極ライン１２ａ、エミッタを第１の送電電極１１ａに接続されており、スイッチング制御部１３ａ５によってスイッチングされることで、直流電源１２から供給される直流電力を高周波の裁断波電力に変換する。このトランジスタ１３ａ１には、陽極ラインからの大電流が流れるため、例えばパワートランジスタが用いられる。トランジスタ１３ａ２は、ベースをスイッチング制御部１３ａ５、コレクタを第１の送電電極１１ａ、エミッタをＧＮＤライン１２ｂに接続されており、印加電圧をＧＮＤ電圧とする場合にスイッチング制御部１３ａ５にてＯＮ状態とされる。このトランジスタ１３ａ２には、比較的小電流のみが流れるため、トランジスタ１３ａ１に比べて電流容量の小さいトランジスタを用いることができる。また、トランジスタ１３ａ２として、ノーマリ・オンのトランジスタを用いることで、後述する待機モードにおいて送電電極１１ａを接地させるための電力が不要になり、システムの省電力化を図ることができる。ダイオード１３ａ３、１３ａ４は、各トランジスタ１３ａ１、１３ａ２のコレクタからエミッタへの電流の逆流を阻止する逆流阻止用ダイオードである。スイッチング制御部１３ａ５は、通信部１４及び制御部１５と通信を行い、この通信内容に応じてトランジスタ１３ａ１、１３ａ２のスイッチングをＰＷＭ（パルス幅変調）制御する。
【００４４】
このように供給された電力からインダクタ１３ｂ及び平滑コンデンサ１３ｃにて直流成分が取得され、この直流成分が送電電極１１ａ、１１ｂに供給される。なお、インダクタ１３ｂとしては、コイルを用いることができる。
【００４５】
検出部１３ｄは、第１の送電電極１１ａに供給される電流を検出する。例えばＨａｌｌ素子として構成され、インダクタ１３ｂと第１の送電電極１１ａとの相互間に直列接続されている。この検出部１３ｄは、通信ラインを介して制御部１５と接続されており、この検出部１３ｄの検出結果が制御部１５に出力される。
【００４６】
通信部１４は、可動体２０に設けた後述する通信部２７と通信を行うもので、特許請求の範囲における電力供給情報取得手段及び通信手段に対応する。この通信部１４の具体的構成は任意であるが、例えば、ＲＦ通信をＭＡＣプロトコルにて行うＲＦ／ＭＡＣを用いて構成される。この通信部１４は、スイッチング部１３ａによるスイッチング周波数より十分に高い搬送波周波数にて通信を行うことで、スイッチングノイズの影響を受けることなく安定的な通信を行うことが好ましい。この通信部１４は、スイッチング制御部１３ａ５と図示のように通信可能に接続されている。また、通信部１４は、トランジスタ１３ａ１から第１の送電電極１１ａに至る電力ラインに対してコンデンサを介して結合されると共に、第２の送電電極１１ｂからＧＮＤライン１２ｂに至る電力ラインに対してコンデンサを介して結合されている。この通信部１４による具体的な通信方式は任意であり、例えば無線通信を採用することもできるが、本実施の形態に係る通信部１４は、通信信号を電流に重畳して送電電極１１ａ、１１ｂ及び受電電極２１ａ、２１ｂを介して可動体２０側に送信すると共に、可動体２０側から受電電極２１ａ、２１ｂ及び送電電極１１ａ、１１ｂを介して供給された電流からフィルタを用いて通信信号成分を分離する。
【００４７】
制御部１５は、固定体１０を制御するもので、特許請求の範囲における制御手段に対応する。この制御部１５は、スイッチング制御部１３ａ５と通信ラインを介して通信可能に接続されていると共に、ＨＵＢ４を介してサーバ５に接続されており、このサーバ５からの制御信号に応じてスイッチング制御部１３ａ５を介して各種の制御動作を行なう。ただし、制御部１５に自立制御プログラムを組み込むことで自立制御を行うようにし、ＨＵＢ４やサーバ５を省略することもできる。また、制御部１５の通信接続先はサーバ５以外とすることもでき、例えば隣接する他の固定体１０の制御部１５との間で通信を行うことで、電力供給領域１に配置された複数の固定体１０を相互に連動制御することができる。この制御部１５の具体的構成は任意であるが、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）及びこのＣＰＵ上で解釈実行されるプログラムを含んで構成される（後述する制御部２８において同じ）。
【００４８】
（全体構成−可動体）
次に、可動体２０の構成について説明する。可動体２０は、第１の受電電極２１ａ、第２の受電電極２１ｂ、接続部２２、蓄電部２３、保護部２４、電圧変換部２５、負荷２６、通信部２７、及び、制御部２８を備えて構成されている。なお、図２では、通信部２７や制御部２８に対して電源を供給するための構成を省略して示すが、負荷２６に対する電力供給と同様の方法でこれら通信部２７や制御部２８に電源を供給することができる。
【００４９】
第１の受電電極２１ａ又は第２の受電電極２１ｂは、固定体１０から供給された電力を受電するものであり、それぞれ平板状の導電体である。これら第１の受電電極２１ａ又は第２の受電電極２１ｂは、送電電極１１ａ、１１ｂに対して略平行な向きで、かつ、可動体２０の底部に露出するように配置されている。以下では、これら第１の受電電極２１ａと第２の受電電極２１ｂとを相互に区別する必要がない場合には、これらを単に「受電電極２１ａ、２１ｂ」と総称する。
【００５０】
接続部２２は、受電電極２１ａ、２１ｂと電圧変換部２５とを相互に接続するもので（ただし電圧変換部２５を省略する場合には、受電電極２１ａ、２１ｂと負荷２６とを相互に接続する）、特許請求の範囲における接続手段に対応する。具体的には、接続部２２は、４つのダイオード２２ａ〜２２ｄを含んで構成されている。この接続部２２は、固定体１０に対する可動体２０の配置の方向性に関わらず、固定体１０からの電力が電圧変換部２５に常時供給可能となるように、受電電極２１ａ、２１ｂと電圧変換部２５とを適切な極性で相互に接続する。すなわち、可動体２０がランダムな方向で電力被供給領域２に配置された場合や、電力被供給領域２に配置された可動体２０がランダムな方向で当該電力被供給領域２を移動する場合には、第１の送電電極１１ａに対向配置されるのが第１の受電電極２１ａと第２の受電電極２１ｂとのいずれであるのか、あるいは、第２の送電電極１１ｂに対向配置されるのが第１の受電電極２１ａと第２の受電電極２１ｂとのいずれであるのかが特定できない（以下、このような送電電極１１ａ、１１ｂと受電電極２１ａ、２１ｂとの相互の対向状態を「電極対向状態」と称する）。そこで、接続部２２を設けることで、電極対向状態に関わらず、電圧変換部２５の極性に適合するように電力供給を継続する。
【００５１】
例えば、図２に示す電極対向状態では、第１の受電電極２１ａが第１の送電電極１１ａに接触しており、第２の受電電極２１ｂが第２の送電電極１１ｂに接触している。この場合、第１の受電電極２１ａからの電流は、ダイオード２２ｂを介して電圧変換部２５の陽極側に流れると共に、電圧変換部２５の陰極側への流入はダイオード２２ａにて阻止される。一方、図３の電極対向状態では、第２の受電電極２１ｂが第１の送電電極１１ａに接触すると共に、第１の受電電極２１ａが第２の送電電極１１ｂに接触している。この場合、第２の受電電極２１ｂからの電流は、ダイオード２２ｃを介して電圧変換部２５の陽極側に流れると共に、電圧変換部２５の陰極側への流入はダイオード２２ｄにて阻止される。従って、電圧変換部２５に対する電力供給の極性を適切な極性に維持することができる。ただし、電極対向状態が一つの状態に特定できる場合には、当該状態に合致した接続構造を採用することで、接続部２２を省略してもよい。
【００５２】
蓄電部２３は、固定体１０から供給された直流電力を蓄電すると共に、蓄電した電力を電圧変換部２５に対して供給するもので、電気二重層コンデンサの如き蓄電用のキャパシタや、各種の二次電池を用いることができる。
【００５３】
保護部２４は、蓄電部２３に対して過電圧が印加されることを防止することにより、当該蓄電部２３を保護するための保護手段であり、例えば導体サイリスタを用いることができる。
【００５４】
電圧変換部２５は、蓄電部２３から供給された直流電力の電圧を負荷２６における所望の電圧に変圧した上で、当該負荷２６に供給する。本実施の形態では、蓄電部２３の耐電圧が負荷２６の定格電圧よりも低く、蓄電部２３からの電力を電圧変換部２５で定格電圧に昇圧してから負荷２６に供給することを想定しているため、電圧変換部２５を設けている。ただし、蓄電部２３の耐電圧を定格電圧と同等にできる場合や、蓄電部２３を介することなく負荷２６に電力を供給できる場合には、電圧変換部２５を省略し、固定体１０の動作電圧を負荷２６の定格電圧とすればよい。なお、電圧変換部２５は、例えば電圧変換部１３と同様に構成することができるため、その詳細を省略する。
【００５５】
負荷２６は、固定体１０を介して供給された直流電力にて駆動され、所定機能を発揮するものである。例えば、可動体２０が図１に示す如きロボットとして構成された場合、負荷２６としては、当該ロボットに内蔵されたモータや制御ユニットが該当する。この他、負荷２６の具体的構成は任意であり、例えば、可動体２０の外部の機器との相互間で通信信号の送受を無線又は有線にて行う通信機器、各種情報に関する情報処理を行なう情報処理機器、電力被供給領域２における所定の検知対象の検知を行なって当該検知結果に関する信号を所定機器に出力するセンサ、あるいは、可動体２０の外部の機器に対する電力の送受を行う電源（例えば蓄電装置）として構成することができる。なお、負荷２６は、必ずしも可動体２０の内部に設ける必要はなく、可動体２０の外部に負荷２６を設けると共に、当該負荷２６に対して可動体２０を介して電力供給を行うようにしてもよい。また、図１〜３においては負荷２６を１つのみ示しているが、相互に直列又は並列に接続された複数の負荷２６に対して電力供給を行ってもよい。
【００５６】
通信部２７は、固定体１０の通信部１４と通信を行うものである。この通信部２７は、特記する点を除いて、通信部１４と同様に構成されている。この通信部２７は、第１の受電電極２１ａから接続部２２に至る電力ラインに対してコンデンサを介して結合されると共に、接続部２２から第２の受電電極２１ｂに至る電力ラインに対してコンデンサを介して結合されている。そして、通信部２７は、通信信号を電流に重畳して受電電極２１ａ、２１ｂ及び送電電極１１ａ、１１ｂを介して固定体１０側に送信すると共に、固定体１０側から送電電極１１ａ、１１ｂ及び受電電極２１ａ、２１ｂを介して供給された電流からフィルタ（図示せず）を用いて通信信号成分を分離する。
【００５７】
制御部２８は、可動体２０を制御する制御手段である。この制御部２８は、通信ラインを介して通信部２７と負荷２６とに通信可能に接続されており、負荷２６の情報を通信部２７を介して固定体１０に送信等する。
【００５８】
（全体構成−送電電極の詳細）
次に、固定体１０の送電電極１１ａ、１１ｂの形状や配置位置についてより詳細に説明する。図４は図１の床部周辺の斜視図、図５は電力供給シート３０と受電電極２１ａ、２１ｂとの配置関係を示す平面図（ここでは、図３で示した複数の電力供給シート３０と、相互に異なる方向で配置された可動体２０Ａ〜２０Ｄとを示す）、図６は電力供給シート３０の拡大平面図である。なお、固定体１０の送電電極１１ａ、１１ｂ以外の各部は実際には床部３にて覆われて非露出状に配置されているが、図６では、床部３を取り外して固定体１０の各部を露出させた状態を示す。
【００５９】
図４に示すように、床部３には複数の電力供給シート３０が敷設されている。各電力供給シート３０は、平面形状を方形状とされており、図６に示すように、固定体１０の構成要素の中の全部又は所定の一部分を備える。この構成では、シート単位で送電電極１１ａ、１１ｂの設置を行うことができるので、送電電極１１ａ、１１ｂの設置やその設置数の調整が容易になる。このようにシート単位で送電電極１１ａ、１１ｂを並設する場合、例えば、図６に示すように、固定体１０の通信部１４は一対の第１の送電電極１１ａ及び第２の送電電極１１ｂに対して一つずつ設け、固定体１０の制御部１５は各電力供給シート３０に対して一つずつ設ける。この電力供給シート３０の敷設範囲は電力被供給領域２に対応させることが好ましく、例えば、居室の全領域を電力被供給領域２とする場合には、当該居室の床部３の下方の略全面に電力供給シート３０を敷設することが好ましく、あるいは、居室の一部分のみを電力被供給領域２とする場合には、当該一部分に対応する当該居室の床部３の下方にのみ電力供給シート３０を敷設してもよい。
【００６０】
各電力供給シート３０においては、送電電極１１ａ、１１ｂは、単位面積当たりの当該送電電極１１ａ、１１ｂの敷設効率を高めるために、相互に所定間隔を隔てて複数並設されている。特に、第１の送電電極１１ａと第２の送電電極１１ｂとは、図示の上下方向及び左右方向において隣接する送電電極１１ａ、１１ｂが相互に異なる極性になるように、これら上下方向及び左右方向において交互に配置されている（図５、６では第１の送電電極１１ａを白抜きの正四角形、第２の送電電極１１ｂを斜線付きの正四角形にて示す）。なお、各送電電極１１ａ、１１ｂは、方向による性能差が極力小さくなるように、それぞれ平面形状を方形状とされている。
【００６１】
（全体構成−受電電極の詳細）
次に、可動体２０の受電電極２１ａ、２１ｂの形状や配置位置についてより詳細に説明する。１つの可動体２０に対しては、第１の受電電極２１ａ及び第２の受電電極２１ｂを少なくとも一つずつ設ければよいが、ここでは、図５に示すように、１つの可動体２０Ａ〜２０Ｄに対して第１の受電電極２１ａ及び第２の受電電極２１ｂを各々複数配置することで、全体として所要の受電面積を確保している。このように１つの可動体２０Ａ〜２０Ｄに第１の受電電極２１ａ及び第２の受電電極２１ｂをそれぞれ複数配置する場合における当該受電電極２１ａ、２１ｂの並設形状は任意であり、図５のような方形状の他、円形状としてもよい。各受電電極２１ａ、２１ｂの個々の平面形状は、図５に示すように円形状としてもよい。
【００６２】
また、図５、６において、各受電電極２１ａ、２１ｂは、上述のように平面形状を円形状とされており、この円形の直径は複数の送電電極１１ａ、１１ｂの相互の並設間隔よりも十分に小さくなるように決定されている。従って、図５に示すように可動体２０Ａ〜２０Ｄが様々な方向で配置された場合であっても、一つの受電電極２１ａ、２１ｂが複数の送電電極１１ａ、１１ｂの両方に同時に跨ることがないので、一つの受電電極２１ａ、２１ｂと複数の送電電極１１ａ、１１ｂとの相互間で短絡を生じることが防止される。この構成によれば、各受電電極２１ａ、２１ｂを任意の位置に配置でき、可動体２０の移動の自由度を高めることができる。
【００６３】
（全体構成−サーバ）
図２においてサーバ５は、電力供給システムを管理するもので、特許請求の範囲におけるシステム管理手段に対応する。このサーバ５は公知の情報処理装置と同様に構成することができ、例えば、絶縁状態に関する情報を蓄積する情報蓄積手段としての記憶装置や、絶縁状態の変動を判定する変動判定手段としての制御部を備える。なお、ここではシステム管理手段をサーバ５として示しているが、システム管理手段としては、システム管理のための情報処理を行なう任意の情報処理装置を用いることができる。
【００６４】
（電力供給制御）
次に、上述のように構成された固定体１０及び可動体２０における電力供給制御について説明する。この制御においては複数のモードを相互に切り替える。このモードを図７に示す。「停止モード」は、全ての送電電極１１ａ、１１ｂからの電力供給を停止させるモードであり、電力被供給領域に可動体が配置されていないことを前提としており、全ての送電電極１１ａ、１１ｂに対する印加電圧を０（ｖ）（電圧印加なし）とする。「待機モード」は、可動体に対する電力供給が可能な状態ではあるが、実際に可動体が接続されていない送電電極１１ａ、１１ｂに対する印加電圧を０（ｖ）（電圧印加なし）とすることで、安全性を確保するモードである。この待機モードにおいて、送電電極１１ａ、１１ｂに実際に可動体が接続された場合には、当該送電電極１１ａ、１１ｂのみを「運転モード」に移行する。この「運転モード」は、「テスト段階」と「給電段階」の２つに分けられる。「テスト段階」は、短絡テストや絶縁テストを行う段階であり、テスト電圧を印加する。より具体的には、最初に、短絡テストを行うために印加電圧を所定の微小電圧とし、その後、絶縁テストを行うために印加電圧を微小電圧から可動体２０の現状電圧に至るように昇圧させる。「給電段階」は、可動体２０に対する電力供給を行う段階であり、印加電圧を可動体２０の動作電圧とする。「絶縁診断モード」は、絶縁性試験をテスト段階よりも厳密に行うモードであり、印加電圧を所定の絶縁診断電圧（動作電圧以上の高電圧）に昇圧させる。
【００６５】
これら各モードのうち、停止モードは、電力供給を完全に停止すべき時間帯（例えば電力供給システムのメンテナンス時）に選択されるモードで、例えば、ユーザが手動で電力供給システムの主電源をＯＦＦとすることで、実行される。待機モード及び運転モードは、可動体に対して電力供給を行う必要がある時間帯（例えば工場の操業時間帯）に選択されるモードであり、絶縁診断モードは、可動体に対して電力供給を行う必要がない時間帯（例えば工場の非操業時間帯）に選択されるモードである。電力供給システムの主電源をＯＮすると、待機モード、運転モード、及び絶縁診断モードが相互に自動的に切替られる。例えば、固定体の制御部１５は、これら各時間帯が到来したか否かを内部タイマ等に基づいて自動的に判定し、この判定結果に応じて、待機モード又は運転モードと、絶縁診断モードとを相互に切替える。
【００６６】
（電力供給制御−待機モード又は運転モード）
待機モード又は運転モードについて説明する。図８は待機モード又は運転モードにおける電力供給制御のフローチャート、図９は固定体１０における印加電圧の変化を示すタイムチャートである。固定体１０の制御部１５は、主電源ＯＮ後の初期状態において待機モードに設定され（ステップＳＡ−１）、可動体２０からの給電要求情報（特許請求の範囲における電力供給情報に対応する）があるか否かを監視する（ステップＳＡ−２）。具体的には、制御部１５は、固定体１０の通信部１４に電力を供給して当該通信部１４を起動状態としておき、可動体２０の通信部２７からの給電供給情報を監視可能とする。また、この待機モードにおいて、制御部１５は、第１の送電電極１１ａ及び第２の送電電極１１ｂを接地するようにスイッチング部１３ａを制御することで、安全性を確保する。
【００６７】
その後、固定体１０の上方に可動体２０が配置され、当該可動体２０の通信部２７からの給電供給情報を通信部１４を介して受信した場合（ステップＳＡ−２，Ｙｅｓ）、制御部１５は、運転モードのテスト段階に移行する（ステップＳＡ−３）。このテスト段階において、制御部１５は、最初の診断項目である短絡テストを実行する。具体的には、制御部１５は、電圧変換部１３を制御し、第１テスト電圧である所定の微小電圧を送電電極１１ａ、１１ｂを介して可動体２０に印加する（ステップＳＡ−４）。そして、制御部１５は、検出部１３ｄを介して電流値を検出し、この電流値を所定の閾値と比較することで、短絡の有無を判定する（ステップＳＡ−５）。
【００６８】
短絡がある場合（ステップＳＡ−５，Ｙｅｓ）、制御部１５は、電圧変換部１３を制御し、直ちに給電を停止すると共に（ステップＳＡ−６）、ＨＵＢ４を介してサーバ５に異常発生の旨や当該異常発生の位置情報（例えば予め固定体１０に記憶させておいた固定体１０のＩＤや所在位置情報）等を通知する（ステップＳＡ−７）。その後、電力供給システムの復旧が完了した旨が任意の方法で制御部１５に入力された場合（ステップＳＡ−８，Ｙｅｓ）、制御部１５は、ステップＳＡ−１において再び待機モードに移行する。
【００６９】
一方、短絡がない場合には（ステップＳＡ−５，Ｎｏ）、次の診断項目である絶縁テストを実行する。具体的には、制御部１５は、電圧変換部１３を制御し、印加電圧を現状電圧以下の範囲内において昇圧させて第２テスト電圧とする（ステップＳＡ−９）。この際の現状電圧は、例えば可動体２０が自己の現状電圧を給電供給情報に含めて送信し、この給電供給情報をステップＳＡ−２において固定体１０側で受信することで特定する。あるいは、現状電圧以外にも、現状電圧を特定するための情報（例えば消費電力や消費電流）を給電供給情報に含めてもよい。この現状電圧に至る具体的な昇圧方法は任意であり、一気に昇圧することもできるが、多段的にステップ状に昇圧したり、あるいは、パルス的に昇圧することができる。そして、例えば各昇圧ステップ毎や各昇圧パルス毎に、検出部を介して電流値を検出し、この電流値を所定の閾値と比較することで、固定体１０から可動体２０に至る電力供給経路における絶縁の正常性を判定する（ステップＳＡ−１０）。絶縁に異常があると判定される場合としては、例えば、床部３が劣化等することで送電電極１１ａ、１１ｂの相互間の絶縁が毀損されているために漏洩電流が発生する場合、固定体１０の内部で絶縁不良が生じているために漏洩電流が発生する場合、あるいは可動体２０の内部で絶縁不良が生じているために漏洩電流が発生する場合（一例として、受電電極２１ａ、２１ｂからダイオード２２ａ〜２２ｄに至る経路において漏洩している場合）を挙げることができる。そして、絶縁異常がある場合には（ステップＳＡ−１０，Ｙｅｓ）、上述したステップＳＡ−６に移行する。
【００７０】
一方、絶縁異常がない場合（ステップＳＡ−１０，Ｎｏ）、制御部１５は、電圧変換部１３を制御し、運転モードの給電段階に移行して（ステップＳＡ−１１）、印加電圧を現状電圧以上の動作電圧に昇圧することで、可動体２０への給電を行う（ステップＳＡ−１２）。この動作電圧は、電圧変換部２５にて変圧されて負荷２６に供給される。制御部１５は、この動作電圧の送電中においてもテスト段階と同様の方法にて送電状態の正常性を監視し、異常がある場合には、上述したステップＳＡ−６に移行するようにしてもよい。
【００７１】
ここで、トランジスタ１３ａ１の完全開放状態又は完全停止状態の繰り返しによるスイッチング動作にて供給される電流の波形は、図１０（ａ）に示す如き方形波になり、このために電流の周波数帯域は図１０（ｂ）に示すように比較的広帯域になる。この場合、この周波数帯域が通信の周波数帯域と干渉し、通信障害を生じさせる可能性がある。この問題を防止するためには、例えば、トランジスタ１３ａ１を用いて電流の振幅変調を行い、電流の波形を図１１（ａ）に示す如き非方形波とすることによって、電流の周波数帯域を図１１（ｂ）に示すような狭帯域とすることが好ましい。ただし、この場合には、抵抗損によってトランジスタ１３ａ１が発熱するため、当該トランジスタ１３ａ１としては耐熱性の高いＳｉＣパワートランジスタを用いることが好ましい。あるいは、トランジスタ１３ａ１の後段にローパスフィルタ（Low Pass Filter）を設け、電流の高調波成分を除いてもよい。
【００７２】
その後、再び図８、９に示すように、送電が終了した場合には（ステップＳＡ−１３，Ｙｅｓ）、電圧印加を停止し（ステップＳＡ−１４）、ステップＳＡ−１の待機モードに戻る。この送電完了の判断方法は任意であるが、例えば、送電を所定時間行った場合には送電完了と判断し、あるいは、可動体２０において蓄電部２３の充電状態を公知の方法で監視し、充電が完了した場合には通信部２７を介して送電完了の旨を固定体１０に通知してもよく、あるいは、可動体２０が移動することで送電電極１１ａ、１１ｂと受電電極２１ａ、２１ｂとの接触が遮断されるまで送電を行うようにしてもよい。
【００７３】
なお、運転モードにおいては、全ての送電電極１１ａ、１１ｂを介して電圧を印加するのではなく、可動体２０からの送電要求を受信した送電電極１１ａ、１１ｂのみを介して電圧を印加することが好ましい。この場合には、他の送電電極１１ａ、１１ｂを無電圧印加状態に維持することで、人間が安全に歩行等を行うことができる。
【００７４】
（電力供給制御−絶縁診断モード）
次に、絶縁診断モードについて説明する。図１２は絶縁診断モードにおける電力供給制御のフローチャート、図１３は固定体１０における印加電圧の変化を示すタイムチャートである。固定体１０の制御部１５は、所定の時間帯が到来した場合には絶縁診断モードに設定され、絶縁診断を行う（ステップＳＢ−１）。具体的には、制御部１５は、全ての送電電極１１ａ、１１ｂに対して、可動体の動作電圧を上回る所定の絶縁診断電圧を印加する（ステップＳＢ−２）。このように高電圧である絶縁診断電圧を印加することで、診断精度を上げることが期待できる。この絶縁診断電圧に至る昇圧方法は任意であり、一気に昇圧することもできるが、ステップ状に昇圧すること、あるいは、パルス的に昇圧する。そして、例えば各昇圧ステップ毎や各昇圧パルス毎に、検出部を介して電流値を検出する（ステップＳＢ−３）。
【００７５】
このように検出された電流値は、ＨＵＢ４を介してサーバ５に送信され、このサーバ５の記憶部に蓄積される。そして、サーバ５は、当該蓄積された電流値を適宜参照することで、絶縁状態の経時的な変動を考慮した異常判定を行なう。例えば、絶縁性が同一の場合であっても、気温や湿度に応じて抵抗値（電流値）が変化し得るため、サーバ５は、電流値が取得された日時を示すタイムスタンプに加えて、公知の方法で取得した温度及び湿度を、電流値に関連付けて記憶部に蓄積する。そして、サーバ５は、これら温度及び湿度を用いて、電流値に基づく絶縁の正常性を所定ロジックで判定する。例えば、同一の絶縁診断電圧を印加した際に取得された電流値を温度及び湿度に基づいて補正し、この補正値が経時的に小さくなってきた場合には、送電電極１１ａ、１１ｂや受電電極２１ａ、２１ｂの磨耗等によって接触抵抗が増加したり、あるいは、これら送電電極１１ａ、１１ｂや受電電極２１ａ、２１に埃等の異物が堆積等したと考えられるので、メンテナンスを促す報知出力を行う。このような絶縁診断を自動的に実施することで、床の経時変化が把握でき、障害を未然に防止することに寄与できる。
【００７６】
なお、これまでの説明では省略しているが、本実施の形態に係る電力供給システムは、動作全体において安全性を確保するための各種の機能を備えている。例えば、運転モードにおいては、固定体１０から可動体２０に供給される電力の電流や電圧をモニタし、異常の有無の判定処理や異常時の緊急対応処理を行なう。例えば、電力供給情報（給電要求信号）に、蓄電部２３の容量及び現在の蓄電量、あるいは蓄電部２３の消費電力量を含めることで、可動体２０に対して給電すべき最大電力量を固定体１０側で特定できるので、この最大電力量を超えて過大な電力が供給されている場合には、異常と判定して給電を停止する。あるいは、電流量は正常範囲内でも、供給時間が所定時間以上である場合には、異常と判定して給電を停止する。その他、電力供給情報（給電要求信号）を定期的（例えば１００ｍｓ毎）にやり取りし、この信号が途絶した場合には給電を停止するようにしてもよい。この他にも、過負荷、過電流、若しくは電流供給不能等の異常に応じて給電を停止等するため、公知の技術（ヒューズやブレーカを用いた保護等）との協調をとることができ、運用のし易いシステムを提供できる。
【００７７】
（実施の形態１の効果）
このような構成によれば、電力供給の正常性に異常がある場合には動作電圧が印加されないので、感電や短絡等の危険性をなくすことができ、電力供給システムの安全性を高めることができるので、オフィス空間のように人がいる場所への導入が容易になる。
【００７８】
特に、固定体１０から可動体２０に供給される電力の電圧や電流の制御機能を設けており、さらに固定体１０と可動体２０との相互間の通信機能を設けていることから、供給電流（電力）協調制御を行うことができ、複数の送電電極１１ａ、１１ｂを介して行われる電力供給のバランスを保つことが可能になる。
【００７９】
また、電力供給情報に基づいて電圧の印加の要否やその内容を判定することで、所要の位置や内容に応じた電圧印加を行うことができる。
【００８０】
また、給電要求情報に基づいて電圧の印加の要否やその内容を判定するので、可動体２０からの能動的な要求に合致した形態で電圧を供給できる。
【００８１】
また、短絡がない場合にのみ動作電圧が印加されるので、例えば第１の送電電極１１ａと第２の送電電極１１ｂが異物等にて相互に短絡されている状態における動作電圧の印加を回避でき、電力供給システムの安全性を一層高めることができる。
【００８２】
また、絶縁が正常に維持されている場合にのみ動作電圧が印加されるので、例えば第１の送電電極１１ａと第２の送電電極１１ｂの相互間の絶縁物質が磨耗して絶縁が毀損されている状態における動作電圧の印加を回避でき、電力供給システムの安全性を一層高めることができる。
【００８３】
また、電力供給情報が得られるまでは待機モードとすることで第１の送電電極１１ａ又は第２の送電電極１１ｂを接地させて無電圧印加状態とし、所定の電力供給情報が得られた場合にのみ第１の送電電極１１ａ又は第２の送電電極１１ｂに電圧を印加する等、電圧印加の有無を切替えることができるので、電力供給システムの安全性を一層高めることができる。
【００８４】
また、例えば可動体２０が配置されていない状態において、可動体２０の動作電圧以上の電圧である絶縁診断レベルの電圧を印加することで、絶縁状態を一層詳しく判定できるので、電力供給システムの安全性を一層高めることができる。
【００８５】
また、絶縁状態の変動を判定することで、長期間使用時における送電電極の磨耗や劣化の程度等を判定できるので、電力供給システムの安全性を一層高めることができる。
【００８６】
〔実施の形態２〕
次に、本発明の実施の形態２について説明する。この形態は、固定体及び可動体の変形例に関するものである。なお、実施の形態１と略同様の構成要素については、必要に応じて、実施の形態１で用いたのと同一の符号又は名称を付してその説明を省略する。
【００８７】
（全体構成−固定体）
図１４は固定体及び可動体の要部縦断面図である。固定体６０は、実施の形態１の固定体１０と実質的には同様に構成されているが、送電電極１１ａ、１１ｂの構造や、送電電極１１ａ、１１ｂと床部３との関係が異なる。すなわち、第２の送電電極１１ｂは、１枚の板状体から形成されており、その上面には所定間隔で複数の凹部１１ｃが形成されている。この凹部１１ｃには、誘電シート１１ｄが敷設されており、この誘電シート１１ｄに第１の送電電極１１ａが埋設状に配置されている。そして、この第１の送電電極１１ａの上面、第２の送電電極１１ｂにおける凹部１１ｃ以外の部分の上面、及び、誘電シート１１ｄにおける第１の送電電極１１ａの埋設部分以外の部分の上面は、相互に略面一状となっており、この面一状の各上面を可動体２０がスムーズに移動可能である。この構造では、実施の形態１の複数の送電電極１１ｂを、１枚の板状体から形成できるので、構造が一層簡易になる。なお、この構造では、誘電シート１１ｄを介して相互に対向する第１の送電電極１１ａと第２の送電電極１１ｂとの間のキャパシタ成分が、実施の形態１における平滑コンデンサ１３ｃとして機能する。
【００８８】
（全体構成−可動体）
可動体７０は、第１の受電電極２１ａと第２の受電電極２１ｂとを区別することなく、同一構造の受電電極２１を複数並設して構成されている。これら複数の受電電極２１は、ダイオード２２ａ、２２ｂのみにて構成された接続部２２を介して電圧変換部５１に接続されている。そして、接続部２２による接続切替機能を用いて、固定体６０に対する可動体７０の配置状態に応じて、複数の受電電極２１のいずれか一部を実施の形態１における第１の受電電極２１ａとして機能させ、複数の受電電極２１の他のいずれか一部を実施の形態１における第２の受電電極２１ｂとして機能させる。すなわち、第１の送電電極１１ａに接触している受電電極２１が第１の受電電極２１ａとなり、第２の送電電極１１ｂに接触している受電電極２１が第２の受電電極２１ｂとなる。
【００８９】
（実施の形態２の効果）
このような構造によれば、実施の形態１と同様の効果を、実施の形態１とは異なる構造の固定体６０及び可動体７０を用いて得ることができる。特に、複数の送電電極１１ｂを、１枚の板状体から形成できるので、固定体６０の構造が一層簡易になる。また、同一構造の受電電極２１を複数並設することで可動体７０を構成できるので、可動体７０の構造が一層簡易になる。
【００９０】
〔実施の形態３〕
次に、本発明の実施の形態３について説明する。この形態は、可動体に対する固定体の相対的な位置を調整するための位置調整手段を設けた形態である。なお、実施の形態２と略同様の構成要素については、必要に応じて、実施の形態２で用いたのと同一の符号又は名称を付してその説明を省略する。
【００９１】
この形態では、一般家庭、駐車場、あるいは従来のガソリンステーションに代わって設けられる充電ステーションにおいて、電気自動車に対して充電を行う場合を想定する。例えば、可動体は電気自動車の電源として構成され、電気自動車の内部に配置される。固定体は、充電ステーション等の床に配置される。すなわち、従来の電気自動車に対する電力供給方法としては、電源装置から引き出したケーブルを電気自動車の電源装置に接続する方法が提案されていたが、このようなケーブルを使用した場合、長期間に渡って使用された場合にはケーブルが絶縁不良になって感電する可能性があり、雨の日にケーブルを使用した際に感電する可能性があり、ケーブルに人や物が引っ掛かる危険性があり、非使用時におけるケーブルの保存場所を確保する必要があり、あるいはケーブルが破壊や盗難されるおそれがある等の問題点があった。本実施の形態では、これら問題点を解決可能な接触式の電力供給システムについて説明する。特に、電気自動車の構造、形状、停車位置等によっては、可動体に対する固定体の相対的な位置が大きく変動し、送電電極と受電電極との接触状態を所望の状態で構成できない可能性があるため、本実施の形態では、このような問題を解消すべく、可動体に対する固定体の相対的な位置を調整可能とした電力供給システムについて説明する。
【００９２】
（全体構成−固定体）
図１５は本実施の形態に係る電力供給状態を示す側面図、図１６は電力非給電時における図１５の要部縦断面図、図１７は電力給電時における図１５の要部縦断面図である。図１６、１７に示すように、固定体８０は、床部３に形成された凹状の空間部３ａに配置されており、実施の形態１の固定体１０の構成に加えて、送電電極１１ａ、１１ｂを昇降させる複数のジャッキ８１と、これら複数のジャッキ８１を相互に連動動作させるネジシャフト８２と、このネジシャフト８２を介して複数のジャッキ８１を昇降させる駆動モータ８３とを備えて構成されている（なお、固定体８０のその他の構成は実施の形態１〜３と同様であるため図示を省略する）。これらジャッキ８１、ネジシャフト８２、及び駆動モータ８３は、特許請求の範囲における位置調整手段を構成する。また、送電電極１１ａ、１１ｂと駆動モータ８３との相互間には防水パッキン８４が敷設されており、雨水等が固定体８０の内部に浸入することが防止されている。また、固定体８０の上面近傍位置には超音波センサ８５が設けられており、固定体８０の上方における電気自動車６の有無を検知する。
【００９３】
（全体構成−可動体）
一方、可動体２０については、実施の形態１、２と同様に構成することができるのでその説明を省略するが、例えば、図１５に示すように、その受電電極２１ａ、２１ｂを電気自動車６の底面に露出状に配置し、あるいは電気自動車６の底面自体を受電電極２１ａ、２１ｂとして構成することができる。
【００９４】
これら固定体８０及び可動体７０には、電力供給に関連する付随的機能を持たせることもできる。例えば、図１７に示すように、可動体７０には、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection System）情報を記録したＩＣカード２９ａを読み取るための読取り器２９が接続されており、この読取り器２９にて読取ったＩＣカード２９ａの情報を通信部２７（図１５〜１７において図示せず）を介して固定体８０に送信することができる。また固定体８０の通信部１４（図１５〜１７において図示せず）は、ＥＴＣ情報を管理する図示しない管理サーバと有線又は無線にて接続されている。以下の電力供給制御の説明では、このようにＥＴＣ情報を通信し、その結果に応じて電力供給の可否を判定等する処理を含めて説明を行う。
【００９５】
（電力供給制御）
図１８は電力供給制御のフローチャートである。初期状態においてはジャッキ８１は降下位置にあり、床面は障害物のない平面状とされているので、この床面に電気自動車６をスムーズに駐車させることができる。その後、固定体８０の上方に電気自動車６が駐車されたことが超音波センサ８５にて検知されると（ステップＳＣ−１，Ｙｅｓ）、固定体８０の制御部１５は、駆動モータ８３を駆動させてネジシャフト８２を回転させることで、このネジシャフト８２と図示しないギアを介して螺合されているジャッキ８１を上昇させて、このジャッキ８１の上面に配置されている送電電極１１ａ、１１ｂが電気自動車６の受電電極２１ａ、２１ｂに接触するように、固定体８０の位置を調整する（ステップＳＣ−２）。この際の詳細位置の決定方法は、例えば、超音波センサ８５にて電気自動車６の底面の位置を検知し、この底面の位置に基づいて、送電電極１１ａ、１１ｂの移動距離を算出することにより行う。あるいは、送電電極１１ａ、１１ｂの相互間の電気抵抗や駆動モータ８３のトルクをモニタすることで、電気自動車６の底面に対する送電電極１１ａ、１１ｂの近接状態や接触状態を判定することにより行ってもよい。
【００９６】
可動体７０は、読取り器２９にて読取ったＩＣカード２９ａの情報を通信部２７を介して固定体８０に送信する。固定体８０の通信部１４は、このＥＴＣ情報を図示しない管理サーバに送信する（ステップＳＣ−３）。この管理サーバは、自己の記憶部に予め記憶された情報と固定体８０からのＩＣカード情報とを照合することにより、電力供給の可否を判定し、電力供給を行う場合には、当該ＩＣカード２９ａの所有者に対して電力料金を課金するための課金情報を自己の記憶部に記録する（ステップＳＣ−４）。また、電気自動車６やＩＣカード２９ａの所有者に対応する充電モード（例えば、急速充電モード、中速充電モード、長時間充電モードの３種類のいずれか）が予め決定されており、この対応関係が管理サーバの記憶部に予め記憶されている場合、管理サーバは、当該充電モードを記憶部から取得して固定体８０に送信する（ステップＳＣ−５）。
【００９７】
次いで、固定体８０は、図８のフローチャートで示される電力供給処理を行なうことで、高い安全性を確保しつつ、電気自動車６に対する電力供給を行う（ステップＳＣ−６）。この際、運転モードにおいて、ステップＳＢ−５で決定した給電モードに応じた電圧で送電を行う。送電完了後、固定体８０は、駆動モータ８３を駆動させることでジャッキ８１を下降させて（ステップＳＣ−７）、送電電極１１ａ、１１ｂを電気自動車６の底面から離れた初期位置に移動することで、固定体８０の位置を再調整する。これにて電力供給制御が終了する。
【００９８】
（位置調整手段の変形例）
なお、上記例では、位置調整手段を固定体８０に設けた例を示したが、可動体７０の全部又は一部を可動可能とすることで、この相対位置を調整可能とできる場合には、固定体８０側の位置調整手段を省略してもよい。図１９には、電気自動車６の底面に、受電電極２１ａ、２１ｂを配置すると共に昇降アーム８６を設けた例を示す。昇降アーム８６は、受電電極２１ａ、２１ｂを必要に応じて昇降させるためのもので、例えばモータやシリンダにて駆動される。この例では、固定体８０は床部３に露出状に配置されており、固定体８０の上方に電気自動車６が駐車された後、当該電気自動車６の運転者が所定方法で昇降アーム８６を操作して降下させることで、送電電極１１ａ、１１ｂに受電電極２１ａ、２１ｂを接触させて、電力供給を受けることができる。
【００９９】
（実施の形態３の効果）
このような構造によれば、可動体７０に対する固定体８０の相対的な位置を調整した上で電力供給を行うことができるので、様々な状況下においても可動体７０と固定体８０との相対位置を安定的に確立することができ、好適な状態で電力供給を行うことができる。特に、電気自動車６に対する電力供給を行う場合には、従来のようなケーブルが不要になるため、ケーブルの存在に起因する様々な問題を解消することができる。
【０１００】
〔III〕各実施の形態に対する変形例
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。
【０１０１】
（解決しようとする課題や発明の効果について）
また、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、前記に記載されていない課題を解決したり、前記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。
【０１０２】
（各実施の形態の組合せ）
各実施の形態に示した構成は、相互に組合せることができ、例えば、各実施の形態１、２の固定体１０、６０や可動体２０、７０に対しても、実施の形態３の位置調整手段を組み合わせることができる。
【０１０３】
（固定体や可動体の配置箇所について）
各実施の形態１〜３では、固定体１０、６０、８０を床部３に配置すると共に、可動体２０、７０を当該床部３の上面に配置した例を示したが、これら形態に限定されず、固定体１０、６０、８０及び可動体２０、７０は任意の方向にて配置することができる。例えば、固定体１０、６０、８０を壁面内や天井内に配置すると共に、可動体２０、７０を壁面や天井に接触又は所定間隔を隔てて配置してもよい。
【０１０４】
（電力供給情報の種類及び発信源について）
本発明において固定体は、電力供給情報に基づいて、テスト電圧若しくは動作電圧の印加の要否、又は、テスト電圧若しくは動作電圧の内容を特定している。この電力供給情報の一例として、実施の形態１では、可動体２０から送信される給電要求情報を示した。しかしながら、電力供給情報の種類及び発信源は適宜変更することができる。例えば、可動体２０から電力供給情報を固定体１０に送信する場合であっても、電力供給情報に可動体２０の識別情報を含め、固定体１０における給電実績を当該識別情報に関連付けてサーバ５に出力することで、給電実績に応じた課金を行うようにしてもよい。
【０１０５】
あるいは、サーバ５やその他の統合的な管理機構によって電力供給システムを統合的に管理することで、可動体２０への電力供給の要否や、テスト電圧若しくは動作電圧の内容を特定してもよい。例えば、可動体２０には識別情報を発信するＲＦＩＤを取り付けて置き、電力被供給領域には識別情報の受信装置及び監視カメラを設ける。そして、受信装置及び監視カメラの出力をサーバ５に送信し、サーバ５において、可動体２０の識別と現在位置の特定とを公知のロジックにて行う。このサーバ５には、各可動体２０が電力被供給領域内の特定の給電領域に位置している場合にのみ電力供給が行われるように、各可動体２０の識別情報と給電領域とを相互に関連付けて格納しておく。また、これら情報に関連付けて、各可動体２０の動作電圧についてもサーバ５に格納しておく。そして、可動体２０が給電領域に位置している場合に、当該給電領域に合致する固定体１０に対して、当該可動体２０の動作電圧を含んだ給電指示情報をサーバ５から送信するようにしてもよい。この場合には、サーバ５からの信号を受信する制御部１５が、特許請求の範囲における電力供給情報取得手段に対応する。
【０１０６】
あるいは、可動体２０が給電要求情報を送信する機能を持たない簡易なものである場合（例えば玩具等）には、固定体１０が定期的に微小電圧を送電電極に印加すると共に電流の有無を監視すること等により、固定体１０に対する可動体２０の接触状態を判断することで、この判断結果を示す内部判断情報を生成し、この内部判断情報に基づいてモード切替えを行うようにしてもよい。この場合には、固定体１０における内部判断情報の生成手段が、特許請求の範囲における電力供給情報取得手段に対応する。
【０１０７】
（回路構成の詳細）
また、図示した回路構成の詳細については、特記した場合を除いて任意に変更することができ、例えば、平滑用コンデンサを省略したり、過電流保護用の回路素子を追加してもよく、あるいは、特記した構成に関しても同様の機能を公知の他の回路構成にて代替してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
この発明は、各種の空間に電力を供給するものであり、特に、接触式の電力供給システムにおける利用者の安全確保を図ることに有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電力供給システムを適用した居室の斜視図である。
【図２】図１の固定体及び可動体の要部縦断面図である。
【図３】図２とは可動体の方向を変えた状態の要部縦断面図である。
【図４】図１の床部周辺の斜視図である。
【図５】電力供給シートと受電電極との配置関係を示す平面図である。
【図６】電力供給シートの拡大平面図である。
【図７】電力供給制御における各モードの説明図である。
【図８】待機モード又は運転モードにおける電力供給制御のフローチャートである。
【図９】固定体における印加電圧の変化を示すタイムチャートである。
【図１０】図１０（ａ）はスイッチング動作にて供給される電流の波形を示す図、図１０（ｂ）は電流の周波数帯域と通信の周波数帯域との関係を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は振幅変調時におけるスイッチング動作にて供給される電流の波形を示す図、図１１（ｂ）は振幅変調時における電流の周波数帯域と通信の周波数帯域との関係を示す図である。
【図１２】絶縁診断モードにおける電力供給制御のフローチャートである。
【図１３】固定体における印加電圧の変化を示すタイムチャートである。
【図１４】実施の形態２に係る固定体及び可動体の要部縦断面図である。
【図１５】実施の形態３に係る電力供給状態を示す側面図であり、図１５（ａ）は送電電極の昇降前、図１５（ｂ）は送電電極の昇降中、図１５（ｃ）は送電電極の昇降後のそれぞれの状態を示す。
【図１６】電力非給電時における図１５の要部縦断面図である。
【図１７】電力給電時における図１５の要部縦断面図である。
【図１８】電力供給制御のフローチャートである。
【図１９】実施の形態３の変形例に係る電力供給状態を示す側面図であり、図１９（ａ）は受電電極の下降前、図１９（ｂ）は受電電極の下降中、図１９（ｃ）は受電電極の下降後のそれぞれの状態を示す。
【符号の説明】
【０１１０】
１  電力供給領域
２  電力被供給領域
３  床部
３ａ  空間部
４  ＨＵＢ
５  サーバ
１０、６０、８０  固定体
１１ａ  第１の送電電極
１１ｂ  第２の送電電極
１１ｃ  凹部
１１ｄ  誘電シート
１２  直流電源
１２ａ  陽極ライン
１２ｂ  ＧＮＤライン
１３、２５、５１  電圧変換部
１３ａ  スイッチング部
１３ａ１、１３ａ２  トランジスタ
１３ａ３、１３ａ４  ダイオード
１３ａ５  スイッチング制御部
１３ｂ  インダクタ
１３ｃ  平滑コンデンサ
１３ｄ  検出部
１４、２７  通信部
１５、２８  制御部
２０、７０  可動体
２１ａ  第１の受電電極
２１ｂ  第２の受電電極
２２  接続部
２２ａ〜２２ｄ  ダイオード
２３  蓄電部
２４  保護部
２６  負荷
２９  読取り器
２９ａ  ＩＣカード
３０  電力供給シート
８１  ジャッキ
８２  ネジシャフト
８３  駆動モータ
８４  防水パッキン
８５  超音波センサ
８６  昇降アーム
【図１】
2009118569.tif 000003
【図２】
2009118569.tif 000004
【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】
2009118569.tif 000009
【図８】
2009118569.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2009118569.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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