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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022158066
(43)【公開日】2022-10-14
(54)【発明の名称】送電装置
(51)【国際特許分類】
H02J 50/12 20160101AFI20221006BHJP
H02J 50/80 20160101ALI20221006BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20221006BHJP
【ＦＩ】
H02J50/12
H02J50/80
H02J7/00 301D
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021062697
(22)【出願日】2021-04-01
(71)【出願人】
【識別番号】000000262
【氏名又は名称】株式会社ダイヘン
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大西 智貴
【テーマコード（参考）】
5G503
【Ｆターム（参考）】
5G503AA01
5G503BA02
5G503BB01
5G503CA01
5G503EA09
5G503FA17
5G503GB06
5G503GD03
(57)【要約】
【課題】給電中の負荷の急峻な変動に対応すること。
【解決手段】受電装置７に非接触で電力を伝送する送電装置５は、インバータ５１３と、送電コイル５３１と、制御部５１９と、を備える。インバータ５１３は、直流電力を交流電力に変換する。送電コイル５３１は、前記インバータ５１３で変換された前記交流電力を前記受電装置７へ伝送する。制御部５１９は、前記インバータ５１３から出力されるインバータ出力電流に基づいて、前記インバータ５１３の停止を制御する。
【選択図】図２
【解決手段】受電装置７に非接触で電力を伝送する送電装置５は、インバータ５１３と、送電コイル５３１と、制御部５１９と、を備える。インバータ５１３は、直流電力を交流電力に変換する。送電コイル５３１は、前記インバータ５１３で変換された前記交流電力を前記受電装置７へ伝送する。制御部５１９は、前記インバータ５１３から出力されるインバータ出力電流に基づいて、前記インバータ５１３の停止を制御する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
受電装置に非接触で電力を伝送する送電装置であって、
直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記インバータで変換された前記交流電力を前記受電装置へ伝送する送電コイルと、
前記インバータから出力されるインバータ出力電流に基づいて、前記インバータの停止を制御する制御部と、
を備える送電装置。
直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記インバータで変換された前記交流電力を前記受電装置へ伝送する送電コイルと、
前記インバータから出力されるインバータ出力電流に基づいて、前記インバータの停止を制御する制御部と、
を備える送電装置。
【請求項2】
前記制御部は、規定時間における前記インバータ出力電流の時間変化が閾値を超えたとき、前記インバータを停止する、
請求項１に記載の送電装置。
請求項１に記載の送電装置。
【請求項3】
前記制御部は、第１の規定時間に含まれる複数の第２の規定時間について取得された前記インバータ出力電流の時間変化の平均が閾値を超えたとき、前記インバータを停止する、
請求項１に記載の送電装置。
請求項１に記載の送電装置。
【請求項4】
前記制御部は、第３の規定時間における前記インバータ出力電流の時間変化が所定の回数に亘って連続して閾値を超えたとき、前記インバータを停止する、
請求項１に記載の送電装置。
請求項１に記載の送電装置。
【請求項5】
前記制御部は、前記交流電力の伝送開始時刻から所定時間経過まで、前記インバータを停止する制御を行わない、
請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の送電装置。
請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の送電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、送電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、工場、倉庫内などで自動走行し荷物の搬送を行う無人搬送車（ＡＧＶ：Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）が知られている。このＡＧＶに非接触で給電を行うワイヤレス給電システムが開発されている。ＡＧＶは、例えば、予め設定された循環経路を走行し、予め設定された位置で停止し、荷物の積み下ろしなどを行う。ワイヤレス給電システムは、荷物の積み下ろしなどの停止中のＡＧＶに対して、充電を行う。ワイヤレス給電システムは、電力を非接触で伝送する送電コイルを有する送電装置と、送電装置からの電力を受け取る受電コイルを有する受電装置からなる。
【0003】
給電中にＡＧＶが発進した場合、装置内部の多くの箇所で過渡的な電圧・電流上昇が発生する。このような過渡的な電圧・電流上昇としては、例えば、送受電コイル電流上昇、送受電共振キャパシタ電圧上昇、充電電流上昇、充電電圧上昇などが挙げられる。例えば、特許文献１では、充電電力と送電電圧との増減を監視し、負荷の増減に応じて充電電力が乱高下しないように制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１６－６７１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、例えば、特許文献１に記載の受電装置では、給電中の負荷の急峻な変動に対応できないという問題がある。例えば、ＡＧＶ向けのワイヤレス給電システムでは、容易な共振回路設計で大電力・高効率な給電が可能であることから、共振キャパシタを送電側、受電側共に直列接続したＳ－Ｓ（Ｓｅｒｉｅｓ－Ｓｅｒｉｅｓ）方式が多く使用されている。Ｓ－Ｓ方式によるＡＧＶへの給電中に当該ＡＧＶが発進した場合、送受電コイルの電流、送受電共振キャパシタ電圧、バッテリ電圧などが急上昇し、素子の定格電圧を超えることで故障することが懸念される。
【0006】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、給電中の負荷の急峻な変動に対応することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本実施形態に係る送電装置は、受電装置に非接触で電力を伝送する送電装置であって、直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータで変換された前記交流電力を前記受電装置へ伝送する送電コイルと、前記インバータから出力されるインバータ出力電流に基づいて前記インバータの停止を制御する制御部と、を備える。
【0008】
本実施形態にあっては、給電中のＡＧＶが停止位置から発進したとき、送電コイルと受電装置における受電コイルとの相互インダクタンスの低下に相当する負荷の急峻な変動により発生するインバータ出力電流に基づいて、インバータの停止を制御する。
【0009】
以上の結果、給電中のＡＧＶの発進に伴う負荷の急峻な変動に対応でき、送電装置および受電装置における回路内での過電圧の発生を抑制または未然に防止することができる。これにより、過電圧による送電装置および受電装置の故障を抑制または未然に防止することができる。
【0010】
本実施形態に係る送電装置にあっては、制御部は、規定時間におけるインバータ出力電流の時間変化が閾値を超えたとき、インバータを停止する。
【0011】
本実施形態にあっては、マイクロコンピュータの最短の時間分解能、例えばミリ秒単位を規定時間として、当該規定時間におけるインバータ出力電流の時間変化（上昇幅）を取得して当該上昇幅を閾値と比較する。これにより、本実施形態の送電装置は、ミリ秒単位で、閾値を超える過電流の検出に応答して、迅速にインバータを停止することができる。
【0012】
以上の結果、給電中のＡＧＶの発進に伴う負荷の急峻な変動に対応でき、送電装置および受電装置における回路内での過電圧の発生を抑制または未然に防止することができる。これにより、過電圧による送電装置および受電装置の故障を抑制または未然に防止することができる。
【0013】
本実施形態に係る送電装置にあっては、制御部は、第１の規定時間に含まれる複数の第２の規定時間について取得されたインバータ出力電流の時間変化の平均が閾値を超えたとき、インバータを停止する。
【0014】
本実施形態にあっては、第１の規定時間においてインバータ出力電流の上昇幅の平均値を計算する。このため、インバータ出力電流が検出誤差を有していても、インバータの不要な停止を回避しつつ、給電中の負荷の急峻な変動によるインバータ出力電流の急峻な上昇時においてインバータを停止することができる。
【0015】
以上の結果、給電中のＡＧＶの発進に伴う負荷の急峻な変動に対応でき、送電装置および受電装置における回路内での過電圧の発生を抑制または未然に防止することができる。これにより、過電圧による送電装置および受電装置の故障を抑制または未然に防止することができる。
【0016】
本実施形態に係る送電装置にあっては、第３の規定時間におけるインバータ出力電流の時間変化が所定の回数に亘って連続して閾値を超えたとき、インバータを停止する。
【0017】
本実施形態にあっては、第３の規定時間におけるインバータ出力電流の時間変化が所定の回数に亘って連続して閾値を超えたことを契機として、インバータが停止されるため、検出されたインバータ出力電流が検出誤差を有していても、インバータの不要な停止を回避しつつ、インバータ出力電流の急峻な上昇時においてインバータを停止することができる。
【0018】
以上の結果、給電中のＡＧＶの発進に伴う負荷の急峻な変動に対応でき、送電装置および受電装置における回路内での過電圧の発生を抑制または未然に防止することができる。これにより、過電圧による送電装置および受電装置の故障を抑制または未然に防止することができる。
【0019】
本実施形態に係る送電装置にあっては、制御部は、交流電力の伝送開始時刻から所定時間経過まで、前記インバータを停止する制御を行わない。
【0020】
本実施形態にあっては、充電開始直後からＯＣＰ無効期間が経過するまでは、所望の充電条件を満たすためにインバータ出力電流が上昇したとしても、送電停止制御により過電流保護機能を無効にすることができる。
【0021】
以上の結果、給電開始直後のインバータの不要な停止を抑制または未然に防止しつつ、インバータ出力電流の急峻な上昇時においてインバータを停止することができる。
【発明の効果】
【0022】
本発明の上記の態様によれば、給電中の負荷の急峻な変動に対応することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、本発明に係る送電装置を有する非接触（ワイヤレス）給電システムの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態により本願発明が限定されるものではない。また、非接触給電システムとして、工場、倉庫内で荷物などを搬送するＡＧＶに関するＡＧＶシステムに適用された場合を例に説明する。なお、非接触給電システムは、ＡＧＶの代わりにドローンなど、各種産業用のＡＧＶに適用されてもよい。以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をおこなうものとして、重複する説明を適宜省略する。
【0025】
（実施形態）
図１は、非接触給電システム１の一例を示す図である。図２は、非接触給電システム１の回路構成の一例を示す図である。非接触給電システム１は、停止中のＡＧＶに搭載されたバッテリ３に対して充電を実行する。非接触給電システム１は、送電装置５と、受電装置７と、を備える。送電装置５は、磁界共鳴方式により、受電装置７に非接触で電力を伝送する。受電装置７は、伝送された交流電力を受けて、バッテリ３へ当該交流電力を充電する。
図１は、非接触給電システム１の一例を示す図である。図２は、非接触給電システム１の回路構成の一例を示す図である。非接触給電システム１は、停止中のＡＧＶに搭載されたバッテリ３に対して充電を実行する。非接触給電システム１は、送電装置５と、受電装置７と、を備える。送電装置５は、磁界共鳴方式により、受電装置７に非接触で電力を伝送する。受電装置７は、伝送された交流電力を受けて、バッテリ３へ当該交流電力を充電する。
【0026】
送電装置５は、送電ユニット５１と送電コイルユニット５３とを有する。送電ユニット５１は、例えば、ＡＧＶが荷物の積み下ろしなどの作業のために停止する位置（停止位置）の近傍の床面に設置される。送電コイルユニット５３は、送電ユニット５１と電気的に接続する。送電コイルユニット５３は、停止位置を基準として、所定の位置に設置される。受電装置７は、ＡＧＶに搭載される。
【0027】
受電装置７は、受電コイルユニット７１と受電ユニット７３とを有する。受電コイルユニット７１は、停止位置にＡＧＶが停止した場合、送電コイルユニット５３に対向する。受電コイルユニット７１は、送電コイルユニット５３から交流電力を受け取る。受電ユニット７３は、受け取った交流電力に基づいて、バッテリ３を充電する。
【0028】
送電ユニット５１は、第１直流生成部５１１と、インバータ５１３と、第１電流センサ５１５と、駆動回路５１７と、制御部５１９と、表示器５２１とを備える。第１直流生成部５１１は、例えば、３相２００Ｖの商用電源（交流電源）９から供給された交流電力を直流電力に変換して、インバータ５１３に出力する。図２に示すように、第１直流生成部５１１は、例えば、交流電源９から供給される三相の交流電力を整流する整流回路ＤＲ１及び出力を滑らかにする平滑キャパシタＣ１を備える。なお、第１直流生成部５１１は、商用電源９の交流電力を整流して直流電力に変換しているが、それに限定されず、例えば、電池等で構成されて直流電力を出力するものであってもよい。
【0029】
インバータ５１３は、直流電力を交流電力に変換する。インバータ５１３は、送電コイルユニット５３に対して交流電圧源として機能する。インバータ５１３から出力される交流電力は、商用電源９における交流の周波数より高い周波数を有する。インバータ５１３から出力される出力電流（インバータ出力電流）は、例えば、制御部５１９におけるフェーズシフト制御により制御される。フェーズシフト制御の制御対象は、例えば、インバータ出力電流の振幅（電流の大きさ）である。なお、インバータ５１３における出力電力の制御は、フェーズシフト制御に限定されず、例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式、パルス振幅変調（ＰＡＭ：Ｐｕｌｓｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式などの他の制御方式により、実現されてもよい。
【0030】
図２に示すように、インバータ５１３は、例えば、第１アーム（先行アーム回路）ＬＡＣと、第２アーム（追従アーム回路）ＦＡＣと、を備える。先行アーム回路ＬＡＣと追従アーム回路ＦＡＣとは、第１直流生成部５１１に対して並列に接続される。先行アーム回路ＬＡＣは、例えば、スイッチング素子ＴＲ１とスイッチング素子ＴＲ２とが直列に接続されて構成される。追従アーム回路ＦＡＣは、スイッチング素子ＴＲ３とスイッチング素子ＴＲ４が直列に接続されて構成される。スイッチング素子ＴＲ１乃至ＴＲ４は、例えば、ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴ、Ｓｉ－ＭＯＳＦＥＴなどのＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）として説明するが、スイッチング素子はこれに限定されない。例えば、スイッチング素子ＴＲ１乃至ＴＲ４は、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの他のスイッチング素子により実現されてもよい。また、インバータ５１３は、図２に示すようなフルブリッジ型のインバータ回路に限定されず、例えば、ハーフブリッジ型のインバータ回路により実現されてもよい。また、図２に示すスイッチング素子ＴＲ１乃至ＴＲ４は、Ｎチャンネルであるが、Ｐチャンネルのスイッチング素子により実現されてもよい。
【0031】
図２に示すように、スイッチング素子ＴＲ１のソース端子とスイッチング素子ＴＲ２のドレイン端子とが電気的に接続する。スイッチング素子ＴＲ１のドレイン端子は第１直流生成部５１１の正極側に電気的に接続し、スイッチング素子ＴＲ２のソース端子は第１直流生成部５１１の負極側に電気的に接続する。同様に、スイッチング素子ＴＲ３のソース端子とスイッチング素子ＴＲ４のドレイン端子とが電気的に接続する。スイッチング素子ＴＲ３のドレイン端子は第１直流生成部５１１の正極側に電気的に接続し、スイッチング素子ＴＲ４のソース端子は第１直流生成部５１１の負極側に電気的に接続する。
【0032】
図２に示すように、先行アーム回路ＬＡＣにおけるスイッチング素子ＴＲ１とスイッチング素子ＴＲ２との接続点ＣＰ１と、追従アーム回路ＦＡＣにおけるスイッチング素子ＴＲ３とスイッチング素子ＴＲ４との接続点ＣＰ２とが、インバータ５１３の出力端子（出力ノード）になる。出力端子には、送電コイルユニット５３が接続される。各スイッチング素子ＴＲ１乃至ＴＲ４のゲート端子には、駆動回路５１７から出力される駆動信号（ゲート信号）が入力される。駆動回路５１７の制御のもとで、スイッチング素子ＴＲ１およびスイッチング素子ＴＲ４と、スイッチング素子ＴＲ２およびスイッチング素子ＴＲ３と、が交互にオン／オフする。すなわち、スイッチング素子ＴＲ１およびスイッチング素子ＴＲ２は排他的にオン／オフし、同様にスイッチング素子ＴＲ３およびスイッチング素子ＴＲ４も排他的にオン／オフする。これらにより、インバータ５１３は、例えば、キロヘルツ（ｋＨｚ）オーダーの高周波のインバータ出力電流を発生する。
【0033】
図２に示すように、第１電流センサ５１５は、例えば、送電コイル５３１と出力端子ＣＰ２との間に設けられる。第１電流センサ５１５は、インバータ出力電流を検出する。第１電流センサ５１５は、例えば、ＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ：変流器）式の電流センサである。なお、第１電流センサ５１５は、ＣＴ式の電流センサに限定されず、任意の電流計が用いられてもよい。第１電流センサ５１５は、インバータ出力電流の電流値を、制御部５１９における第１比較器５２５へ出力する。
【0034】
駆動回路５１７は、制御部５１９におけるフェーズ調整器５２３において調整された位相信号を、スイッチング素子ＴＲ１乃至スイッチング素子ＴＲ４各々のゲートを駆動できる電圧に増幅する。位相信号は、スイッチング素子ＴＲ１乃至スイッチング素子ＴＲ４各々のゲートに入力されるパルス信号（スイッチングのオンまたはオフを示す信号）に相当する。駆動回路５１７は、増幅された位相信号を駆動信号として、スイッチング素子ＴＲ１乃至スイッチング素子ＴＲ４各々のゲート端子に出力する。
【0035】
制御部５１９は、インバータ５１３から出力されるインバータ出力電流に基づいて、インバータ５１３の停止を制御するＯＣＰ（Ｏｖｅｒ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ：過電流保護）機能を実行する。制御部５１９は、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵなどを備えるマイクロコンピュータ、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などで構成される。制御部５１９は、フェーズ調整器５２３と第１比較器５２５とを備える。
【0036】
フェーズ調整器５２３は、送電コイルユニット５３における第１無線通信部５３３からの出力に基づいて、位相信号の位相を調整する。これにより、フェーズ調整器５２３は、インバータ出力電流を制御する。制御部５１９は、送電装置５から受電装置７への交流電力の伝送開始時刻から所定時間経過まで、インバータ５１３を停止する制御を行わない。所定時間とは、バッテリ３への充電開始直後において所望の充電条件（例えば、バッテリ３へ充電される規定の電流（規定電流）、非接触給電システム１の仕様）を満たすためのインバータ出力電流の上昇期間であって、例えば、数秒間である。所定時間は、ＯＣＰ機能が無効となる期間（ＯＣＰ無効期間）である。ＯＣＰ無効期間は、例えば充電条件などにより予め設定されて、ＲＯＭなどに記憶される。第１比較器５２５は、当該伝送開始時刻からＯＣＰ無効期間が経過するまで、インバータ５１３を停止する制御を行わない。
【0037】
フェーズ調整器５２３は、先行アーム回路ＬＡＣと追従アーム回路ＦＡＣとの間のスイッチングタイミングの位相差を調整する。例えば、位相差が０の場合、スイッチング素子ＴＲ１およびスイッチング素子ＴＲ３のスイッチングタイミングは、同位相となり、同様にスイッチング素子ＴＲ２およびスイッチング素子ＴＲ４のスイッチングタイミングも同位相となる。このとき、スイッチング素子ＴＲ１のオン時間とスイッチング素子ＴＲ４のオン時間とは、重複せず、同様にスイッチング素子ＴＲ２のオン時間とスイッチング素子ＴＲ３のオン時間とは重複しない。このため、インバータ出力電流は、０Ａとなる。
【0038】
第１無線通信部５３３からの出力が位相差を大きくする信号（位相増大信号）である場合、フェーズ調整器５２３は、位相差が大きくなるように、位相信号を調整する。このとき、スイッチング素子ＴＲ１とスイッチング素子ＴＲ４とにおけるオン時間の重複の時間は長くなり、かつスイッチング素子ＴＲ２とスイッチング素子ＴＲ３とにおけるオン時間の重複の時間も長くなるため、インバータ出力電流は大きくなる。一方、第１無線通信部５３３からの出力が位相差を小さくする信号（位相低減信号）である場合、フェーズ調整器５２３は、位相差が小さくなるように、位相信号を調整する。このとき、スイッチング素子ＴＲ１とスイッチング素子ＴＲ４とにおけるオン時間の重複の時間は短くなり、かつスイッチング素子ＴＲ２とスイッチング素子ＴＲ３とにおけるオン時間の重複の時間も短くなるため、インバータ出力電流は小さくなる。
【0039】
また、フェーズ調整器５２３は、第１比較器５２５の出力に応答して、第１無線通信部５３３からの入力に関わらず、駆動回路５１７への位相信号の出力を停止する。すなわち、フェーズ調整器５２３は、第１無線通信部５３３からの入力より優先的に、例えばソフト的な割り込み処理により、第１比較器５２５の出力に応答して、駆動回路５１７への位相信号の出力を停止する。これにより、駆動回路５１７からスイッチング素子ＴＲ１乃至スイッチング素子ＴＲ４への駆動信号の出力は０Ｖとなり、ゲートは駆動しない。結果として、インバータ５１３は停止する。なお、フェーズ調整器５２３は、第１比較器５２５の出力に応答して、位相差を０に調整してもよい。このとき、スイッチング素子ＴＲ１およびスイッチング素子ＴＲ３のスイッチングタイミングは、同位相となり、同様にスイッチング素子ＴＲ２およびスイッチング素子ＴＲ４のスイッチングタイミングも同位相となる。これにより、インバータ出力電流は、０Ａとなる。
【0040】
第１比較器５２５は、インバータ出力電流を、規定時間で読み込む。規定時間は、バッテリ３への電力の充電条件に応じて予め設定される。具体的には、規定時間は、制御部５１９を構成するマイクロコンピュータにおける最短の分解能であって、例えば、ミリ秒のオーダーなどの１秒未満の十分に短い時間である。以下、説明を具体的にするために、規定時間は２０ｍｓｅｃであるものとする。なお、規定時間は、当該最短の分解能の倍数（例えば、２０ｍｓｅｃ、４０ｍｓｅｃ、６０ｍｓｅｃなど）であってもよい。
【0041】
第１比較器５２５は、充電条件に応じて予め設定された閾値と、規定時間におけるインバータ出力電流の時間変化とを比較する。具体的には、第１比較器５２５は、当該伝送開始時刻からＯＣＰ無効期間が経過した後、インバータ出力電流の監視を開始し、当該比較を実行する。規定時間におけるインバータ出力電流の時間変化は、例えば、現時点で読み込まれたインバータ出力電流と、現時点から規定時間前に読み込まれたインバータ出力電流との差分の絶対値（以下においては適宜、差分値と称する）である。差分値は、規定時間当たりのインバータ出力電流の上昇幅に相当する。第１比較器５２５は、差分値を計算し、計算された差分値が閾値を超えた場合、フェーズ調整器５２３から駆動回路５１７への位相信号の出力を停止させる停止信号を、フェーズ調整器５２３に出力する。これにより、フェーズ調整器５２３から駆動回路５１７への出力を０とすることにより、インバータ５１３は停止する。このとき、インバータ出力電流は０Ａとなる。また、第１比較器５２５は、ＯＣＰ機能の実行を示すＯＣＰエラーに相当する停止信号を、表示器５２１に出力する。
【0042】
なお、規定時間におけるインバータ出力電流の時間変化は、上記差分値に限定されず、例えば、規定時間におけるインバータ出力電流の変化の推移であってもよい。このとき、第１比較器５２５は、規定時間におけるインバータ出力電流の変化の推移を計算する。インバータ出力電流の変化の推移は、例えば、時間に対するインバータ出力電流の値の分布を近似した近似曲線の傾きに相当する。このとき、第１比較器５２５は、当該変化の推移と閾値とを比較する。第１比較器５２５は、当該変化の推移が閾値を超えた場合、停止信号を、フェーズ調整器５２３に出力する。
【0043】
表示器５２１は、ＯＣＰエラーに関する情報を表示する。表示器５２１は、例えば、警告灯である。このとき、表示器５２１は、停止信号の入力に応答して、ＯＣＰエラーを点灯する。なお、表示器５２１は、ＯＣＰエラーに関する点灯に限定されず、ＯＣＰエラーに関するメッセージなどを表示してもよい。また、表示器５２１は、ＯＣＰエラーに関する点灯後、予め設定された秒数（所定秒数）、例えば、２秒ほどで消灯する。このとき、送電装置５は、インバータ５１３を含む電源の再起動をすることなく、ＯＣＰエラーをクリアし、停止位置にＡＧＶが停止するまで待機状態となる。具体的には、停止信号の入力後から所定秒数の経過後、フェーズ調整器５２３は、第１無線通信部５３３からの入力を待機する待機状態となる。
【0044】
送電コイルユニット５３は、インバータ出力電流により、停止位置に停止したＡＧＶに搭載された受電コイル７１１に、非接触で電力を伝送する。図２に示すように、送電コイルユニット５３は、インバータ５１３と電気的に接続された送電コイル５３１および共振キャパシタＣ２と、第１無線通信部５３３とを備える。図２に示すように共振キャパシタＣ２は、送電コイル５３１に直列接続される。これにより、送電コイル５３１と共振キャパシタＣ２とは、直列共振回路を構成する。なお、共振キャパシタＣ２は、送電コイル５３１に対して並列接続されてもよい。このとき、送電コイル５３１および共振キャパシタＣ２は、並列共振回路を構成する。送電コイル５３１は、磁界共鳴方式により、インバータ５１３で変換された交流電力を受電装置７へ伝送する。具体的には、送電コイル５３１は、インバータ出力電流により、停止位置に停止したＡＧＶの受電コイルユニット７１に、当該交流電力を非接触で伝送する。
【0045】
第１無線通信部５３３は、停止位置に停止したＡＧＶの第２無線通信部７１３との間で、例えば赤外線により無線通信を行う。第１無線通信部５３３は、第２無線通信部７１３のとの間で無線通信が成立すると、第２無線通信部７１３から送信された信号（位相増大信号または位相低減信号）を制御部５１９に出力する。無線通信の成立は、バッテリ３への充電が可能な停止位置にＡＧＶが停止したことの検知に対応する。
【0046】
受電装置７は、受電コイルユニット７１と受電ユニット７３とを備え、ＡＧＶに搭載される。受電コイルユニット７１は、図２に示すように、受電コイル７１１と、共振キャパシタＣ３と、第２無線通信部７１３とを備える。ＡＧＶが停止位置に停止すると、受電コイル７１１は、送電コイル５３１と磁界結合して、送電コイル５３１から非接触で伝送された交流電力を受け取る。図２に示すように、共振キャパシタＣ３は、受電コイル７１１に直列接続される。これにより、受電コイル７１１と共振キャパシタＣ３とは、直列共振回路を構成する。
【0047】
図２に示すように、送電コイルユニット５３と受電コイルユニット７１とにおける回路構成は、磁界共鳴方式の一例として、Ｓ－Ｓ（Ｓｅｒｉｅｓ－Ｓｅｒｉｅｓ）方式である。なお、共振キャパシタＣ３は、受電コイル７１１に対して並列接続されてもよい。このとき、受電コイル７１１および共振キャパシタＣ３は、並列共振回路を構成する。また、送電コイルユニット５３と受電コイルユニット７１とにおける回路構成は、磁界共鳴方式の実現手段として上記Ｓ－Ｓ方式に限定されず、例えば、Ｓ－Ｐ（Ｓｅｒｉｅｓ－Ｐａｒａｌｌｅｌ）方式、Ｐ－Ｓ（Ｐａｒａｌｌｅｌ－Ｓｅｒｉｅｓ）方式、Ｐ－Ｐ方式（Ｐａｒａｌｌｅｌ－Ｐａｒａｌｌｅｌ）などで実現されてもよい。
【0048】
第２無線通信部７１３は、停止位置にＡＧＶが停止した場合、第１無線通信部５３３との間で、例えば赤外線により無線通信を行う。第２無線通信部７１３は、第１無線通信部５３３との間で無線通信が成立すると、第２比較器７３５から受信した信号（位相増大信号または位相低減信号）を、第１無線通信部５３３に送信する。
【0049】
受電ユニット７３は、第２直流生成部７３１と、第２電流センサ７３３と、第２比較器７３５とを有する。第２直流生成部７３１は、図２に示すように、受電コイル７１１の一端と共振キャパシタＣ３の一端とに電気的に接続される。第２直流生成部７３１は、受電コイルユニット７１から供給される交流電力を直流電力に変換する直流変換回路である。図２に示すように、第２直流生成部７３１は、例えば、受電コイル７１１により発生した交流電力を整流する整流回路ＤＲ２及び出力を滑らかにする平滑キャパシタＣ４を備える。第２直流生成部７３１の出力端子は、バッテリ３に電気的に接続される。
【0050】
第２電流センサ７３３は、第２直流生成部７３１とバッテリ３との間に設けられる。第２電流センサ７３３は、第２直流生成部７３１から出力された電流を検出する。第２直流生成部７３１から出力された電流は、バッテリ３へ充電される電流（以下、充電電流と呼ぶ）である。第２電流センサ７３３の構成は、第１電流センサ５１５と同様なため説明は省略する。第２電流センサ７３３は、充電電流の電流値を、第２比較器７３５へ出力する。
【0051】
第２比較器７３５は、充電電流と規定電流とを比較する。規定電流は、充電条件により予め設定される。充電電流が規定電流を超えた場合、第２比較器７３５は、位相低減信号を第２無線通信部７１３へ出力する。充電電流が規定電流を下回った場合、第２比較器７３５は、位相増大信号を第２無線通信部７１３へ出力する。なお、第２比較器７３５は、送電ユニット５１（例えば制御部５１９）に搭載されてもよい。このとき、第２無線通信部７１３は充電電流の値を第１無線通信部５３３へ送信する。次いで、第２比較器７３５は、充電電流の値と規定電流との比較を実行し、位相増大信号または位相低減信号をフェーズ調整器５２３へ出力する。
【0052】
以下、本実施形態により実行される送電停止制御について説明する。図３は、送電停止制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【0053】
（送電停止制御）
（ステップＳ３０１）
第１無線通信部５３３と第２無線通信部７１３のとの間で無線通信が成立すると、第１無線通信部５３３は、停止位置にＡＧＶが停止したことを検知する。
（ステップＳ３０１）
第１無線通信部５３３と第２無線通信部７１３のとの間で無線通信が成立すると、第１無線通信部５３３は、停止位置にＡＧＶが停止したことを検知する。
【0054】
（ステップＳ３０２）
ステップＳ３０１においてＡＧＶが検知された場合、充電電流は規定電流未満であるため、第２無線通信部７１３は、位相増大信号を第１無線通信部５３３に送信する。第１無線通信部５３３は、位相増大信号をフェーズ調整器５２３に出力する。フェーズ調整器５２３は、位相増大信号により位相差を大きくした位相信号を、駆動回路５１７に出力する。駆動回路５１７は、当該位相信号の電圧を増幅して、増幅した駆動信号を、スイッチング素子ＴＲ１乃至スイッチング素子ＴＲ４に出力する。次いで、第２比較器７３５からの出力に基づく位相差のフィードバック制御のもとで、インバータ５１３は、インバータ出力電流を送電コイル５３１に供給する。送電コイル５３１は、受電コイル７１１に電力を伝送する。なお、本ステップにおいて、バッテリ３が満充電になれば、ステップＳ３０５の処理が実行される。制御部５１９は、交流電力の伝送開始時刻からＯＣＰ無効期間が経過するまで、インバータ５１３を停止する制御を行わない。
ステップＳ３０１においてＡＧＶが検知された場合、充電電流は規定電流未満であるため、第２無線通信部７１３は、位相増大信号を第１無線通信部５３３に送信する。第１無線通信部５３３は、位相増大信号をフェーズ調整器５２３に出力する。フェーズ調整器５２３は、位相増大信号により位相差を大きくした位相信号を、駆動回路５１７に出力する。駆動回路５１７は、当該位相信号の電圧を増幅して、増幅した駆動信号を、スイッチング素子ＴＲ１乃至スイッチング素子ＴＲ４に出力する。次いで、第２比較器７３５からの出力に基づく位相差のフィードバック制御のもとで、インバータ５１３は、インバータ出力電流を送電コイル５３１に供給する。送電コイル５３１は、受電コイル７１１に電力を伝送する。なお、本ステップにおいて、バッテリ３が満充電になれば、ステップＳ３０５の処理が実行される。制御部５１９は、交流電力の伝送開始時刻からＯＣＰ無効期間が経過するまで、インバータ５１３を停止する制御を行わない。
【0055】
（ステップＳ３０３）
交流電力の伝送開始時刻からＯＣＰ無効期間が経過すると、第１比較器５２５は、インバータ出力電流の時間変化と閾値との比較を、規定時間ごとに実行する（ステップＳ３０３）。このとき、バッテリ３が満充電になれば、ステップＳ３０５の処理が実行される。
交流電力の伝送開始時刻からＯＣＰ無効期間が経過すると、第１比較器５２５は、インバータ出力電流の時間変化と閾値との比較を、規定時間ごとに実行する（ステップＳ３０３）。このとき、バッテリ３が満充電になれば、ステップＳ３０５の処理が実行される。
【0056】
（ステップＳ３０４）
ステップＳ３０３の処理の後、インバータ出力電流の時間変化が閾値を超えなければ（ステップＳ３０４のＮｏ）、ステップＳ３０３の処理が実行される。一方、インバータ出力電流の時間変化が閾値を超えれば（ステップＳ３０４のＹｅｓ）、ステップＳ３０５の処理が実行される。
ステップＳ３０３の処理の後、インバータ出力電流の時間変化が閾値を超えなければ（ステップＳ３０４のＮｏ）、ステップＳ３０３の処理が実行される。一方、インバータ出力電流の時間変化が閾値を超えれば（ステップＳ３０４のＹｅｓ）、ステップＳ３０５の処理が実行される。
【0057】
（ステップＳ３０５）
制御部５１９は、ＯＣＰ機能を実行する。インバータ５１３は、ＯＣＰ機能により停止する。このとき、送電コイル５３１へのインバータ出力電流の供給は、停止する。加えて、表示器５２１は、所定秒数に亘ってＯＣＰエラーに関する点灯を表示する。
制御部５１９は、ＯＣＰ機能を実行する。インバータ５１３は、ＯＣＰ機能により停止する。このとき、送電コイル５３１へのインバータ出力電流の供給は、停止する。加えて、表示器５２１は、所定秒数に亘ってＯＣＰエラーに関する点灯を表示する。
【0058】
以上のことから本実施形態に係る送電装置５によれば、第１電流センサ５１５により検出されたインバータ出力電流に基づいて、インバータ５１３を停止する。磁界共鳴方式を採用している送電装置５では、給電中のＡＧＶが停止位置から発進したとき、送電コイル５３１と受電コイル７１１との相互インダクタンスの低下によりインバータ出力電流が上昇する。相互インダクタンスの低下（負荷の急峻な変動）に対して応答性が高いンバータ出力電流の上昇に着目し、本実施形態の送電装置５は、過電流に相当するインバータ出力電流に基づいてインバータ５１３の停止を制御する。これにより、本実施形態の送電装置５は、給電中の負荷の急峻な変動に対応することできるため、送電装置５および受電装置７における回路内での過電圧の発生を抑制または未然に防止することができる。このため、本送電装置５では、過電圧による送電装置５および受電装置７の故障を抑制または未然に防止できる。
【0059】
また、本実施形態の送電装置５は、マイクロコンピュータの最短の時間分解能、すなわちミリ秒単位などの十分に短い規定時間で、インバータ出力電流の時間変化（上昇幅）を取得して当該上昇幅を閾値と比較する。これにより、本実施形態の送電装置５は、ミリ秒単位で、閾値を超える過電流の検出に応答してインバータ５１３を停止することができる。このため、本実施形態の送電装置５は、給電中のＡＧＶの発進に伴う負荷の急峻な変動に対応でき、給電中に発生する装置の故障を抑制または未然に防止することができる。
【0060】
これらのことから、本送電装置５によれば、磁界共鳴方式において、インバータ出力電流を監視することで、給電中のＡＧＶの発進時のインバータ出力電流の過渡的な変化、すなわち過電流の発生を正確に掴むことができる。これにより、本送電装置５によれば、負荷の急峻な変動に対応でき、上昇したインバータ出力電流に伴って送電装置５および受電装置７における回路内（例えば、共振キャパシタＣ２，Ｃ３）における高電圧（過電圧）の発生を抑制または未然に防止し、送電装置５及び受電装置７における磁界共鳴方式特有の故障を未然に防ぐことができる。加えて、本実施形態における送電停止制御は、電力の送電側で完結する保護機能であるため、通信を用いることなく、磁界共鳴方式特有の短時間の電流・電圧上昇に対応して、インバータ５１３を迅速に停止し、インバータ出力電流の送電コイル５３１への供給を停止することができる。
【0061】
加えて、本実施形態に係る送電装置５によれば、交流電力の伝送開始時刻から所定時間経過まで、前記インバータを停止する制御を行わない。このため、充電開始直後からＯＣＰ無効期間が経過するまでは、所望の充電条件を満たすためにインバータ出力電流が上昇したとしても、送電停止制御によりＯＣＰ機能を無効にすることができる。これにより、給電開始直後のインバータ５１３の不要な停止を抑制または未然に防止しつつ、インバータ出力電流の急峻な上昇時においてインバータ５１３を停止することができる。
【0062】
（第１変形例）
本変形例では、第１比較器５２５が、第１の規定時間に含まれる複数の第２の規定時間について取得されたインバータ出力電流の時間変化の平均と閾値とを比較することにある。第１の規定時間は、例えば、最短の分解能に対応する第２の規定時間の倍数であって規定時間と同様に十分に短い時間である。換言すれば、第２の規定時間は、第１の規定時間を等分割した時間に相当する。第１の規定時間は、インバータ出力電流の上昇幅の移動平均が計算される期間（移動平均期間）に相当する。例えば、第１の規定時間が８０ｍｓｅｃであって、第２の規定時間が２０ｍｓｅｃである場合、第１比較器５２５は、現時点のインバータ出力電流の上昇幅と、現時点から２０ｍｓｅｃ前、４０ｍｓｅｃ前、および６０ｍｓｅｃ前における３つのインバータ出力電流の上昇幅との和を４で除した平均値を計算し、計算された平均値を閾値と比較する。第１比較器５２５は、インバータ出力電流の読み込みごと、すなわち第２の規定時間ごとに、平均値を計算する。
本変形例では、第１比較器５２５が、第１の規定時間に含まれる複数の第２の規定時間について取得されたインバータ出力電流の時間変化の平均と閾値とを比較することにある。第１の規定時間は、例えば、最短の分解能に対応する第２の規定時間の倍数であって規定時間と同様に十分に短い時間である。換言すれば、第２の規定時間は、第１の規定時間を等分割した時間に相当する。第１の規定時間は、インバータ出力電流の上昇幅の移動平均が計算される期間（移動平均期間）に相当する。例えば、第１の規定時間が８０ｍｓｅｃであって、第２の規定時間が２０ｍｓｅｃである場合、第１比較器５２５は、現時点のインバータ出力電流の上昇幅と、現時点から２０ｍｓｅｃ前、４０ｍｓｅｃ前、および６０ｍｓｅｃ前における３つのインバータ出力電流の上昇幅との和を４で除した平均値を計算し、計算された平均値を閾値と比較する。第１比較器５２５は、インバータ出力電流の読み込みごと、すなわち第２の規定時間ごとに、平均値を計算する。
【0063】
本変形例によれば、予め設定された移動平均期間においてインバータ出力電流の上昇幅の平均値が計算されるため、検出されたインバータ出力電流が検出誤差を有していても、インバータ５１３の不要な停止を回避しつつ、給電中の負荷の急峻な変動によるインバータ出力電流の急峻な上昇時においてインバータ５１３を停止することができる。これにより、本送電装置５によれば、給電中の負荷の急峻な変動に対応できるため、送電装置５および受電装置７における回路内での過電圧の発生を抑制または未然に防止することができる。このため、本送電装置５では、給電中に発生する装置の故障を抑制することができる。
【0064】
（第２変形例）
本変形例は、第３の規定時間におけるインバータ出力電流の時間変化が所定の回数に亘って連続して閾値を超えたとき、インバータ５１３を停止することにある。第３の規定時間は、例えば、第１変形例における第１に規定時間であってもよいし、第２の規定時間であってもよい。所定の回数は、例えば、２以上の自然数であって、予め設定されてＲＯＭなどに記憶される。フェーズ調整器５２３は、第１比較器５２５から出力された停止信号の回数をカウントする。停止信号のカウント数が所定の回数に到達した場合、フェーズ調整器５２３は、駆動回路５１７への出力を停止する。
本変形例は、第３の規定時間におけるインバータ出力電流の時間変化が所定の回数に亘って連続して閾値を超えたとき、インバータ５１３を停止することにある。第３の規定時間は、例えば、第１変形例における第１に規定時間であってもよいし、第２の規定時間であってもよい。所定の回数は、例えば、２以上の自然数であって、予め設定されてＲＯＭなどに記憶される。フェーズ調整器５２３は、第１比較器５２５から出力された停止信号の回数をカウントする。停止信号のカウント数が所定の回数に到達した場合、フェーズ調整器５２３は、駆動回路５１７への出力を停止する。
【0065】
本変形例によれば、停止信号の回数が所定の回数に連続して到達することを契機として、インバータ５１３が停止されるため、検出されたインバータ出力電流が検出誤差を有していても、インバータ５１３の不要な停止を回避しつつ、インバータ出力電流の急峻な上昇時においてインバータ５１３を停止することができる。これにより、本送電装置５によれば、給電中の負荷の急峻な変動に対応できるため、送電装置５および受電装置７における回路内での過電圧の発生を抑制または未然に防止することができる。このため、本送電装置５では、給電中に発生する装置の故障を抑制することができる。
【0066】
（第３変形例）
本変形例は、複数のＡＧＶに応じて充電条件が設定されていた場合、充電条件に応じて、送電停止制御を実行することにある。制御部５１９は、ＲＯＭなどにおいて、例えば、ＡＧＶに搭載された受電装置７の識別情報（例えば、受電装置７を識別するＩＤ（ＩＤｅｎｔｉｆｉｅｒ））に対する規定時間と閾値との対応表（ＬＵＴ：Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）を記憶する。また、受電装置７は、不図示のメモリにおいて、自身のＩＤを記憶する。複数のＡＧＶにそれぞれ搭載された複数の受電装置各々に関する閾値および規定時間は、ユーザにより設定された充電条件に基づいて決定され、受電装置７の識別情報と関連付けられてＬＵＴに格納される。
本変形例は、複数のＡＧＶに応じて充電条件が設定されていた場合、充電条件に応じて、送電停止制御を実行することにある。制御部５１９は、ＲＯＭなどにおいて、例えば、ＡＧＶに搭載された受電装置７の識別情報（例えば、受電装置７を識別するＩＤ（ＩＤｅｎｔｉｆｉｅｒ））に対する規定時間と閾値との対応表（ＬＵＴ：Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）を記憶する。また、受電装置７は、不図示のメモリにおいて、自身のＩＤを記憶する。複数のＡＧＶにそれぞれ搭載された複数の受電装置各々に関する閾値および規定時間は、ユーザにより設定された充電条件に基づいて決定され、受電装置７の識別情報と関連付けられてＬＵＴに格納される。
【0067】
第２無線通信部７１３は、第１無線通信部５３３のとの間で無線通信が成立すると、受電装置７の識別情報を第１無線通信部５３３に送信する。第１無線通信部５３３は、受信した識別情報を、制御部５１９に出力する。制御部５１９は、識別情報をＬＵＴと照合することで、受電装置７に関する閾値および規定時間を特定する。制御部５１９は、特定された閾値および規定時間を用いて図３に記載の送電停止制御を実行する。
【0068】
本変形例に係る送電装置５によれば、複数の受電装置各々における受電条件に応じて、送電停止制御を実行することができる。これにより、本送電装置５によれば、複数の受電装置に関して、充電条件に応じて閾値と規定時間とを設定・調整することができ、ユーザが所望する充電条件に応じて、インバータ出力電流の急峻な上昇時においてインバータ５１３を停止することができる。
【0069】
以上のことから、本実施形態および変形例に係る送電装置５によれば、給電中の負荷の急峻な変動に対応することができ、給電中に発生する装置の故障を抑制または未然に防止することができる。
【0070】
なお、上述の実施形態および変形例は、適宜組み合わせ可能であり、また例示であって発明の範囲を限定するものではない。また、上述の実施形態および変形例は、発明の範囲、要旨に含まれ、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0071】
１…非接触給電システム、３…バッテリ、５…送電装置、７…受電装置、９…交流電源、５１…送電ユニット、５３…送電コイルユニット、７１…受電コイルユニット、７３…受電ユニット、５１１…第１直流生成部、５１３…インバータ、５１５…第１電流センサ、５１７…駆動回路、５１９…制御部、５２１…表示器、５２３…フェーズ調整器、５２５…第１比較器、５３１…送電コイル、５３３…第１無線通信部、７１１…受電コイル、７１３…第２無線通信部、７３１…第２直流生成部、７３３…第２電流センサ、７３５…第２比較器
【図1】
【図2】
【図3】