発明の名称 ：

無線電力伝送システム、 送電装置、 受電装置、 および移動体

技術分野

[0001 ] 本開示は、 無線電力伝送システム、 送電装置、 受電装置、 および移動体に 関する。

背景技術

[0002] 近年、 携帯電話機および電気自動車などの移動性を 伴う機器に、 無線すな わち非接触で電力を伝送する無線電力伝送技 術の開発が進められている。 無 線電力伝送技術には、 電磁誘導方式および電界結合方式などの方式 がある。 このうち、 電界結合方式による無線電力伝送システムは 、 _対の送電電極と _対の受電電極とが対向した状態で、 _対の送電電極から _対の受電電極に 無線で交流電力が伝送される。 このような電界結合方式による無線電力伝送 システムは、 例えば路面または床面に設けられた一対の送 電電極から負荷に 電力を伝送する用途で用いられ得る。 負荷は、 例えば可動ロボッ ト等の移動 体が有するモータまたはバッテリであり得る 。 特許文献 1は、 そのような電 界結合方式による無線電力伝送システムの一 例を開示している。

先行技術文献

特許文献

[0003] 特許文献 1 :国際公開第 2 0 1 5 / 0 3 7 5 2 6号明細書

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004] 本開示は、 蓄電装置が満充電になる前に送電を適切に停 止することを可能 にする無線電力伝送技術を提供する。

課題を解決するための手段

[0005] 本開示の一態様に係る無線電力伝送システム は、 送電装置と、 受電装置と \¥0 2020/175584 2 卩（：170? 2020 /007863

、 を備える。 前記送電装置は、 2つの送電電極と、 前記 2つの送電電極に交 流電力を供給する送電回路と、 を備える。 前記受電装置は、 前記 2つの送電 電極にそれぞれ対向して前記 2つの送電電極から前記交流電力を受け取る 2 つの受電電極と、 前記 2つの受電電極が受け取った前記交流電力を� �流電力 に変換して出力する受電回路と、 前記直流電力によって充電される蓄電装置 と前記受電回路との間に配置され、 前記蓄電装置の充電および放電を制御す る充放電制御回路と、 前記 2つの受電電極と前記蓄電装置との間の伝送� �に 配置され、 前記充放電制御回路によって検知された前記 蓄電装置の充電状態 に応じて入カインピーダンスを変化させるイ ンピーダンス調整回路と、 を備 える。 前記送電回路は、 送電中に前記入カインピーダンスの変化に起 因して 生じた電圧および電流の少なくとも一方の変 化に応答して、 前記交流電力の 供給を停止する。

［0006］ 本開示の包括的または具体的な態様は、 システム、 装置、 方法、 集積回路 、 コンビュータプログラム、 または記録媒体で実現されてもよい。 あるいは 、 システム、 装置、 方法、 集積回路、 コンピュータプログラムおよび記録媒 体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

発明の効果

［0007］ 本開示の技術により、 蓄電装置が満充電になる前に送電を適切に停 止する ことが可能になる。

図面の簡単な説明

［0008］ ［図 1］電界結合方式による無線電力伝送システ� �の一例を模式的に示す図であ る。

［図 2］無線電力伝送システムの概略的な構成を� �す図である。

［図 3］電界結合方式による無線電力伝送システ� �の他の例を模式的に示す図で ある。

［図 4］図 3に示す無線電力伝送システムの概略的な構� �を示す図である。

［図 5］本開示の例示的な実施形態による無線電� �伝送システムの構成を示すブ ロック図である。 \¥0 2020/175584 3 卩（：170? 2020 /007863

［図 6］送電回路および受電回路のより具体的な� �成例を示す図である。

［図 7八］インバータ回路の構成例を模式的に示� �図である。

［図 78］整流回路の構成例を模式的に示す図であ� ��。

［図 8］充放電制御回路およびインピーダンス調� �回路の構成例を示す図である

［図 9］ 0〇/〇〇コンバータの回路構成の一例を示す� ��である。

［図 10八］スイツチング素子が回路に直列に接続� ��れたスイツチデバイスを示す 図である。

［図 108］スイツチング素子が回路に並列に接続さ れたスイツチデバイスを示す 図である。

［図 1 1］インバータ回路の出力電圧 V 3 と出力電流丨 「 6 3の波形の一例を 示す図である。

［図 12］検出器および送電制御回路の構成例を示� ��図である。

［図 13］充放電制御回路の動作の例を示すフロー� ��ヤートである。

［図 14］インピーダンス調整回路の動作の例を示� ��フローチヤートである。

［図 15］送電制御回路の動作の例を示すフローチ� ��ートである。

［図 16］充放電制御回路の動作の変形例を示すフ� ��ーチヤートである。

［図 17八］インピーダンス調整回路が受電電極と� ��電回路との間に配置されてい る例を示す図である。

［図 178］インピーダンス調整回路が整合回路と整 流回路との間に配置されてい る例を示す図である。

［図 17（：］インピーダンス調整回路が整流回路� ��充放電制御回路との間に配置さ れている例を示す図である。

［図 170］インピーダンス調整回路が充放電制御回 路と電池との間に配置されて いる例を示す図である。

［図 18八］送電電極が壁などの側面に敷設された� ��を示す図である。

［図 188］送電電極が天井に敷設された例を示す図 である。

発明を実施するための形態 \¥02020/175584 4 卩（：17 2020 /007863

[0009] (本開示の基礎となった知見)

本開示の実施形態を説明する前に、 本開示の基礎となった知見を説明する

[0010] 図 1は、 本発明者らが開発を進めている電界結合方式 による無線電力伝送 システムの一例を模式的に示す図である。 図示されている無線電力伝送シス テムは、 例えば工場または倉庫において物品の搬送に 用いられる移動体 1 0 に無線で電力を伝送するシステムである。 この例における移動体 1 0は、 無 人搬送車 (A u t om a t e d G u i d e d Ve h i c I e : AGV) である。 このシステムでは、 床面 30に平板状の一対の送電電極 1 20 a、

1 2 O bが配置されている。 一対の送電電極 1 20 a、 1 20 bは、 一方向 に延びた形状を有する。 一対の送電電極 1 20 a、 1 20 bには、 不図示の 送電回路から交流電力が供給される。

[0011] 移動体 1 0は、 一対の送電電極 1 20 a、 1 20 bに対向する不図示の一 対の受電電極を備えている。 移動体 1 0は、 送電電極 1 20 a、 1 20 bか ら伝送された交流電力を、 一対の受電電極によって受け取る。 受け取られた 電力は、 移動体 1 0が備えるモータ、 二次電池、 または蓄電用のキャパシタ などの負荷に供給される。 これにより、 移動体 1 0の駆動または充電が行わ れる。

[0012] 図 1 には、 互いに直交する X、 Y、 Z方向を示す XY Z座標が示されてい る。 以下の説明では、 図示されている XY Z座標を用いる。 送電電極 1 20 a、 1 20 bが延びる方向を Y方向、 送電電極 1 20 a、 1 2 O bの表面に 垂直な方向を Z方向、 Y方向および Z方向に垂直な方向を X方向とする。 な お、 本願の図面に示される構造物の向きは、 説明のわかりやすさを考慮して 設定されており、 本開示の実施形態が現実に実施されるときの 向きをなんら 制限するものではない。 また、 図面に示されている構造物の全体または一部 分の形状および大きさも、 現実の形状および大きさを制限するものでは ない

[0013] 図 2は、 図 1 に示す無線電力伝送システムの概略的な構成 を示す図である \¥0 2020/175584 5 卩（：170? 2020 /007863

。 無線電力伝送システムは、 送電装置 1 〇〇と、 移動体 1 〇とを備える。 送 電装置 1 0 0は、 一対の送電電極 1 2 0 3、 1 2 0 と、 送電電極 1 2 0 3 、 1 2 0匕に交流電力を供給する送電回路 1 1 0とを備える。 送電回路 1 1 0は、 例えば、 インバータ回路を含む交流出力回路である。 送電回路 1 1 0 は、 不図示の電源から供給された直流電力を、 交流電力に変換して一対の送 電電極 1 2〇 ₃ 、 1 2 0匕に出力する。 移動体 1 0は、 受電装置 2 0 0と、 蓄電装置 3 1 0とを備えている。 受電装置 2 0 0は、 一対の受電電極 2 2 0 3、 2 2 0匕と、 受電回路 2 1 0と、 充放電制御回路 2 9 0とを備えている 。 蓄電装置 3 1 0は、 例えば二次電池または蓄電用のキャパシタな どの、 電 力を蓄えるデバイスである。 受電回路 2 1 0は、 受電電極 2 2 0 3、 2 2 0 匕が受け取った交流電力を、 蓄電装置 3 1 0が要求する電圧、 例えば所定の 電圧の直流電圧に変換して出力する。 受電回路 2 1 0は、 例えば整流回路お よびインピーダンス整合回路などの、 各種の回路を含み得る。 充放電制御回 路 2 9 0は、 蓄電装置 3 1 0の充電および放電を制御する回路である。 図 2 には示されていないが、 移動体 1 0は、 駆動用の電気モータなどの他の負荷 も備える。 一対の送電電極 1 2 0 8、 1 2 0 13と、 一対の受電電極 2 2 0 8 、 2 2 0匕との間の電界結合により、 両者が対向した状態で電力が無線で伝 送される。

[0014] 送電電極 1 2 0 3、 1 2 0匕および受電電極 2 2 0 3、 2 2 0匕の各々は 、 2つ以上の部分に分割されていてもよい。 例えば、 図 3および図 4に示す ような構成を採用してもよい。

[0015] 図 3および図 4は、 送電電極 1 2 0 8、 1 2 0 および受電電極 2 2 0 8 、 2 2 0 13の各々が 2つの部分に分割された無線電力伝送システ� �の例を示 す図である。 この例では、 送電装置 1 0 0は、 2つの第 1の送電電極 1 2 0 8と、 2つの第 2の送電電極 1 2 0 とを備える。 第 1の送電電極 1 2 0 8 および第 2の送電電極 1 2 0匕は、 交互に並んでいる。 受電装置 2 0 0も同 様に、 2つの第 1の受電電極 2 2 0 3と、 2つの第 2の受電電極 2 2 0 と を備える。 2つの第 1の受電電極 2 2 0 3および 2つの第 2の受電電極 2 2 \¥0 2020/175584 6 卩（：170? 2020 /007863

0 13は、 交互に並んでいる。 電力伝送時には、 2つの第 1の受電電極 2 2 0 3は、 2つの第 1の送電電極 1 2 0 3に対向し、 2つの第 2の受電電極 2 2 〇匕は、 2つの第 2の送電電極 1 2 0匕にそれぞれ対向する。 送電回路 1 1 〇は、 交流電力を出力する 2つの端子を備えている。 一方の端子は、 2つの 第 1の送電電極 1 2〇 3に接続され、 他方の端子は、 2つの第 2の送電電極 1 2 0匕に接続される。 電力伝送の際、 送電回路 1 1 0は、 2つの第 1の送 電電極 1 2 0 3に第 1の電圧を印加し、 2つの第 2の送電電極 1 2 0 に、 第 1の電圧とは逆の位相の第 2の電圧を印加する。 これにより、 4つの送電 電極を含む送電電極群 1 2 0と 4つの受電電極を含む受電電極群 2 2 0との 間の電界結合によって電力が無線で伝送され る。 このような構成によれば、 隣り合う任意の 2つの送電電極の境界上の漏洩電界を抑制す� �効果を得るこ とができる。 このように、 送電装置 1 0 0および受電装置 2 0 0の各々にお いて、 送電または受電を行う電極の数は 2個に限定されない。

[0016] 以下の実施形態では、 図 1および図 2に示すように、 送電装置 1 0 0が 2 つの送電電極を備え、 受電装置 2 0 0が 2つの受電電極を備えた構成を主に 説明する。 以下の各実施形態において、 各電極は、 図 3および図 4に例示す るように、 複数の部分に分割されていてもよい。 いずれの場合も、 ある瞬間 に第 1の電圧が印加される電極と、 第 1の電圧とは逆の位相の第 2の電圧が 印加される電極とが交互に並ぶように配置さ れる。 ここで 「逆の位相」 とは 、 位相差が 1 8 0度である場合に限らず、 位相差が 9 0度から 2 7 0度の範 囲内である場合を含むものと定義する。 以下の説明では、 送電装置 1 〇〇が 備える複数の送電電極を区別せずに 「送電電極 1 2 0」 と称し、 受電装置 2 0 0が備える複数の受電電極を区別せずに 「受電電極 2 2 0」 と称する。

[0017] 上記のような無線電力伝送システムによれば 、 移動体 1 0は、 送電電極 1

2 0に沿って移動しながら、 無線で電力を受け取ることができる。 移動体 1 〇は、 送電電極 1 2 0と受電電極 2 2 0とが近接して対向した状態を保ちな がら、 送電電極 1 2 0に沿って移動することができる。 これにより、 移動体 1 0は、 例えばバッテリまたはキャパシタ等の蓄電装 置 3 1 0を充電しなが \¥0 2020/175584 7 卩（：170? 2020 /007863

ら移動することができる。

[0018] このような無線電力伝送システムにおいては 、 充電動作中、 移動体 1 0に 搭載された蓄電装置 3 1 〇が満充電になった場合には、 過充電を防止するた めに、 充電動作を直ちに停止することが求められる 。 満充電になると、 充放 電制御回路 2 9 0は、 例えば内部のスイッチをオフにして蓄電装置 3 1 0へ の給電を停止する。 このとき、 回路へのダメージを抑えるために、 送電装置 1 0 0は直ちに送電を停止することが求められる� � この動作を実現するため に、 例えば、 満充電になる前に、 受電装置 2 0 0から送電装置 1 0 0に、 無 線通信などの方法によって通知を送り、 通知を受けた送電装置 1 〇〇が送電 を停止する、 という仕組みを導入することが考えられる。

[0019] しかし、 無線通信を利用して受電装置 2 0 0から送電装置 1 0 0に通知を 送る方法では、 通信に時間を要することから、 送電を直ちに停止することが できないことがわかった。 走行中に急速に充電することを要するシステ ムに おいては、 例えば数秒で必要な充電を完了するために、 非常に大きい電力が 伝送され得る。 送電停止のために通信を利用した場合、 例えば数ミリ秒から 数秒程度の遅延が発生するおそれがある。 通信遅延が発生して送電の停止が 遅れると、 回路にダメージを及ぼす可能性がある。 万が一、 充電停止によっ て受電側が無負荷状態になると、 伝送特性が大きく変動し、 過電圧または過 電流が生じるおそれがある。 その結果、 送電装置 1 0 0および受電装置 2 0 0内の回路素子が破壊される可能性がある。

[0020] 特許文献 1は、 送電側の電極の電圧を監視し、 当該電圧の一定時間毎の変 化量の絶対値が閾値を超えた場合に、 電力伝送を停止する方法を開示してい る。 しかし、 この方法は、 上記課題の対策にはならない。 この方法では、 受 電装置が充電を停止して初めて送電装置がそ のことを検知するので、 送電停 止までの間に過電圧または過電流が生じる可 能性がある。 さらに、 この方法 では、 送電電極には数 Vの高電圧が印加され得るため、 汎用的な機器を用 いて監視することができない。

[0021 ] 本発明者らは、 以上の考察に基づき、 上記課題を解決するための新たな無 \¥0 2020/175584 8 卩（：170? 2020 /007863

線電力伝送システムを検討した。 その結果、 本発明者らは、 満充電になる前 に、 受電装置が入カインピーダンスを変化させ、 送電装置がその変化を検知 する仕組みを導入することにより、 上記課題を解決できることに想到した。 以下、 本開示の実施形態の概要を説明する。

[0022] 本開示の一態様に係る無線電力伝送システム は、 送電装置と、 受電装置と を備える。 前記送電装置は、 2つの送電電極と、 前記 2つの送電電極に交流 電力を供給する送電回路とを備える。 前記受電装置は、 前記 2つの送電電極 にそれぞれ対向して前記 2つの送電電極から前記交流電力を受け取る 2つの 受電電極と、 前記 2つの受電電極が受け取った前記交流電力を� �流電力に変 換して出力する受電回路と、 前記直流電力によって充電される蓄電装置と 前 記受電回路との間に配置され、 前記蓄電装置の充電および放電を制御する充 放電制御回路と、 前記 2つの受電電極と前記蓄電装置との間の伝送� �に配置 されたインピーダンス調整回路とを備える。 前記インピーダンス調整回路は 、 前記充放電制御回路によって検知された前記 蓄電装置の充電状態に応じて 入カインピーダンスを変化させる。 前記送電回路は、 送電中に前記入カイン ピーダンスの変化に起因して生じた電圧およ び電流の少なくとも一方の変化 に応答して、 前記交流電力の供給を停止する。

[0023] 上記の構成によれば、 前記インピーダンス調整回路は、 前記充放電制御回 路によって検知された前記蓄電装置の充電状 態に応じて入カインピーダンス を変化させる。 そして、 前記送電回路は、 送電中に前記入カインピーダンス の変化に起因して生じた電圧および電流の少 なくとも一方の変化に応答して 、 前記交流電力の供給を停止する。 ここで、 「入カインピーダンス」 は、 送 電装置から見た受電装置のインピーダンスを 意味する。

[0024] 上記の構成により、 蓄電装置が満充電の状態になる前に、 送電を停止する ことができる。 その結果、 送電停止までの間に過電圧または過電流が生 じる ことを防止でき、 回路素子の破壊のリスクを低減することがで きる。

[0025] 前記送電回路は、 前記交流電力を出力するインバータ回路を含 み得る。 前 記送電回路は、 送電中に前記入カインピーダンスの変化に起 因して生じた前 \¥0 2020/175584 9 卩（：170? 2020 /007863

記インバータ回路の出力電圧および出力電 流の変化に応答して、 前記インバ —夕回路を停止させるように構成され得る。 例えば、 前記送電回路は、 送電 中に前記入カインピーダンスの変化に起因し て生じた前記出力電圧と前記出 力電流との位相差の変化に応答して、 前記インバータ回路を停止させるよう に構成され得る。

[0026] 上記構成では、 送電回路は、 送電中に、 インバータ回路の出力電圧と出力 電流との位相差を監視する。 当該位相差の値に基づいて、 インピーダンス調 整回路の入カインピーダンスの変化をより高 い精度で検知することができる

[0027] 前記インピーダンス調整回路は、 前記蓄電装置の蓄電量が予め設定された 閾値に達したとき、 前記入カインピーダンスを変化させるように 構成され得 る。 蓄電量は、 例えば充電率 （3 3 6 〇干

、 すなわち現在の残容量と満充電容量との比ま たはその百分率で表現され得 る。 蓄電量は、 例えば、 蓄電装置に印加される電圧 （電圧の実効値を意味す る、 以下同じ。 ） または蓄電装置に流入する電流の積分から推 定され得る。 したがって、 インピーダンス調整回路は、 蓄電装置の電圧または電流の積分 値が予め設定された閾値に達したとき、 入カインピーダンスを変化させても よい。

[0028] 前記インピーダンス調整回路は、 前記蓄電装置の充電状態に応じて、 前記 入カインピーダンスを異なる 3つ以上の値に設定してもよい。 例えば、 前記 インピーダンス調整回路は、 前記蓄電装置の蓄電量が第 1の閾値に達したと き、 前記入カインピーダンスを第 1の値に設定し、 前記蓄電量が前記第 1の 閾値よりも大きい第 2の閾値に達したとき、 前記入カインピーダンスを前記 第 1の値とは異なる第 2の値に設定してもよい。 例えば、 蓄電装置の充電率 が 5 0 %に達したとき、 入カインピーダンスを第 1の値に変化させ、 9 0 % に達したとき、 入カインピーダンスを第 2の値に変化させてもよい。 このよ うな多段階のインピーダンス変化を導入する ことで、 送電制御をより柔軟に 行うことができる。 \¥0 2020/175584 10 卩（：170? 2020 /007863

[0029] 前記インピーダンス調整回路は、 前記入カインピーダンスを変化させた後 、 所定時間経過後、 変化前の前記入カインピーダンスの値に戻し てもよい。 このように予め設定されたパターンで入カイ ンピーダンスを変化させること により、 異常によるインピーダンス変化とインピーダ ンス調整回路によって 意図的に行われたインピーダンス変化とを区 別することができる。

[0030] インピーダンス調整回路による入カインピー ダンスの変化量は、 例えば無 線電力伝送特性の変化が過大にならない程度 の量に設定され得る。 その上で 、 所定時間で元のインピーダンスに戻すように すれば、 回路へのダメージを 抑制するとともに、 異常によるインピーダンス変化と明確に区別 することが できる。

[0031 ] 前記送電回路は、 前記受電回路は、 前記 2つの受電電極が受け取った前記 交流電力を直流電力に変換する整流回路を含 み得る。 前記インピーダンス調 整回路は、 前記整流回路と前記蓄電装置との間に配置さ れた口 ⁽ 3 / 0 ⁽ 3コン バータ回路を含み得る。 前記インピーダンス調整回路は、 前記 0 ⁽ 3 / 0〇コ ンバータ回路に含まれるスイッチング素子の オン時間比率を変化させること により、 前記入カインピーダンスを変化させることが できる。 口〇/〇〇コ ンバータ回路を用いることにより、 入カインピーダンスを微小に変化させた り、 多段階に変化させたりすることが容易になる 。

[0032] 本開示は、 上記の無線電力伝送システムにおいて用いら れる送電装置およ び受電装置を含む。 送電装置および受電装置の各々は、 単独で製造または販 売され得る。

[0033] 本開示は、 上記の受電装置を備える移動体も含む。 移動体は、 受電装置と 、 蓄電装置と、 駆動用電気モータとを備える。 移動体は、 前述の 〇 のよ うな車両に限定されず、 電力によって駆動される任意の可動物体を意 味する 。 移動体には、 例えば、 電気モータおよび 1つ以上の車輪を備える電動車両 が含まれる。 そのような車両は、 例えば、 前述の 〇 、 電気自動車 (巳 丨 6 0 1： \/ 6 11 1 〇 1 6 : 巳\/ ) 、 または電動力一卜であり得る。 本 開示における 「移動体」 には、 車輪を有しない可動物体も含まれる。 例えば 、 二足歩行ロボッ ト、 マルチコプターなどの無人航空機 （U n m a n n e d Ae r i a l Ve h i c l e : UAV、 所謂ドローン） 、 および有人の 電動航空機も、 「移動体」 に含まれる。

[0034] 以下、 本開示のより具体的な実施形態を説明する。 ただし、 必要以上に詳 細な説明は省略する場合がある。 例えば、 既によく知られた事項の詳細説明 および実質的に同一の構成に対する重複説明 を省略する場合がある。 これは 、 以下の説明が不必要に冗長になることを避け 、 当業者の理解を容易にする ためである。 なお、 発明者は、 当業者が本開示を十分に理解するために添付 図面および以下の説明を提供するのであって 、 これらによって特許請求の範 囲に記載の主題を限定することを意図するも のではない。 以下の説明におい て、 同一または類似する機能を有する構成要素に ついては、 同じ参照符号を 付している。

[0035] （実施形態）

図 5は、 本開示の例示的な実施形態による無線電力伝 送システムの構成を 示すブロック図である。 無線電力伝送システムは、 送電装置 1 00と、 移動 体 1 〇とを備える。 移動体 1 〇は、 受電装置 200と、 蓄電装置である二次 電池 320と、 駆動用電気モータ 330と、 モータ制御回路 340とを備え る。 図 5には、 無線電力伝送システムの外部の要素である電 源 20も示され ている。 以下、 二次電池 320を単に 「電池 320」 と称し、 駆動用電気モ —夕 330を、 単に 「モータ 330」 と称することがある。

[0036] 送電装置 1 00は、 2つの送電電極 1 20と、 2つの送電電極 1 20に交 流電力を供給する送電回路 1 1 〇とを備える。 図 3に示す送電装置 1 00は 、 さらに、 検出器 1 90と、 送電制御回路 1 50とを備える。 検出器 1 90 は、 送電回路 1 1 〇内の電圧および電流を検出する。 送電制御回路 1 50は 、 検出器 1 90の出力に基づき、 送電回路 1 1 0を制御する。

[0037] 受電装置 200は、 2つの受電電極 220と、 受電回路 2 1 0と、 インピ —ダンス調整回路 270と、 充放電制御回路 290とを備える。 2つの受電 電極 220は、 2つの送電電極 1 20にそれぞれ対向した状態で、 送電電極 \¥0 2020/175584 12 卩（：170? 2020 /007863

1 2 0から電界結合によって交流電力を受け取る� � 受電回路 2 1 0は、 受電 電極 2 2 0が受け取った交流電力を直流電力に変換し� �出力する。 充放電制 御回路 2 9 0は、 二次電池 3 2 0の充電状態を監視し、 充電および放電を制 御する。 充放電制御回路 2 9 0は、 バッテリーマネジメントユニッ ト （巳1\/1 II） とも称される。 充放電制御回路 2 9 0は、 過充電、 過放電、 過電流、 高 温、 または低温などの状態から二次電池 3 2 0のセルを保護する機能も有す る。 インピーダンス調整回路 2 7 0は、 受電回路 2 1 〇と充放電制御回路 2 9 0との間に接続されている。 インピーダンス調整回路 2 7 0は、 充放電制 御回路 2 9 0によって検知された電池 3 2 0の充電状態に応じて入カインピ —ダンスを変化させる。

[0038] 送電回路 1 1 0は、 送電中にインピーダンス調整回路 2 7 0の入カインピ —ダンスの変化に起因して生じた電圧および 電流の変化に応答して、 交流電 力の供給を停止する。 この動作は、 送電制御回路 1 5 0によって制御される

[0039] 以下、 各構成要素をより具体的に説明する。

[0040] 電源 2 0は、 例えば商用の交流電源であり得る。 電源 2 0は、 例えば、 電 圧 1 〇〇 、 周波数 5 0 1 ^~ 1 åまたは 6 0 1 ^~ 1 åの交流電力を出力する。 送電回 路 1 1 〇は、 電源 2 0から供給された交流電力を、 より高電圧かつ高周波数 の交流電力に変換して一対の送電電極 1 2 0に供給する。

[0041 ] 二次電池 3 2 0は、 例えばリチウムイオン電池またはニッケル水 素電池な どの、 充電可能な電池である。 移動体 1 〇は、 二次電池 3 2 0に蓄えられた 電力によってモータ 3 3 0を駆動して移動することができる。 二次電池 3 2 0に代えて、 蓄電用のキャパシタを用いてもよい。 例えば電気二重層キャパ シタまたはリチウムイオンキャパシタなどの 、 高容量かつ低抵抗のキャパシ 夕を利用することができる。

[0042] 移動体 1 0が移動すると、 二次電池 3 2 0の蓄電量が低下する。 このため 、 移動を継続するためには、 再充電が必要になる。 そこで、 移動体 1 〇は、 移動中に充電量が所定の閾値を下回ると、 送電装置 1 〇〇まで移動し、 充電 \¥0 2020/175584 13 卩（：170? 2020 /007863

を行う。

[0043] モータ 3 3 0は、 例えば永久磁石同期モータ、 誘導モータ、 ステッピング モータ、 リラクタンスモータ、 直流モータなどの、 任意のモータであり得る 。 モータ 3 3 0は、 シャフ トおよびギア等の伝達機構を介して移動体 1 0の 車輪を回転させ、 移動体 1 〇を移動させる。

[0044] モータ制御回路 3 4 0は、 モータ 3 3 0を制御して移動体 1 0に所望の動 作を実行させる。 モータ制御回路 3 4 0は、 モータ 3 3 0の種類に応じて設 計されたインバータ回路などの各種の回路を 含み得る。

[0045] 本実施形態における各移動体 1 0の筐体、 送電電極 1 2 0、 および受電電 極 2 2 0のそれぞれのサイズは、 特に限定されないが、 例えば以下のサイズ に設定され得る。 各送電電極 1 2 0の長さ （図 1 における丫方向のサイズ） は、 例えば 5 0〇 2 0 の範囲内に設定され得る。 各送電電極 1 2 0の 幅 （図 1 における X方向のサイズ） は、 例えば 5〇〇1〜2 の範囲内に設定 され得る。 移動体 1 0の筐体の進行方向および横方向におけるそ� �ぞれのサ イズは、 例えば、 2 0〇〇1〜5 の範囲内に設定され得る。 各受電電極 2 2 0の長さは、 例えば 5〇 111〜 2〇!の範囲内に設定され得る。 各受電電極 2 2 0 3の幅は、 例えば の範囲内に設定され得る。 2つの送電電極 間のギャップ、 および 2つの受電電極間のギャップは、 例えば

〇 01の範囲内に設定され得る。 但し、 これらの数値範囲に限定されない。

[0046] 図 6は、 送電回路 1 1 0および受電回路 2 1 0のより具体的な構成例を示 す図である。 送電回路 1 1 0は、 八〇/〇〇コンパータ回路 1 4 0と、 0 0 /八〇インバータ回路 1 6 0と、 整合回路 1 8 0とを含む。 以下の説明では 、 八〇/〇〇コンパータ回路 1 4 0を単に 「コンパータ 1 4 0」 と称し、 0 〇/八〇インバータ回路 1 6 0を単に 「インバータ 1 6 0」 と称することが ある。

[0047] コンバータ 1 4 0は、 交流電源 2 0に接続される。 コンバータ 1 4 0は、 交流電源 2 0から出力された交流電力を直流電力に変換� �て出力する。 イン バータ 1 6 0は、 コンパータ 1 4 0に接続され、 コンパータ 1 4 0から出力 \¥0 2020/175584 14 卩（：170? 2020 /007863

された直流電力を、 比較的高い周波数の交流電力に変換して出力 する。 整合 回路 1 8 0は、 インバータ 1 6 0と送電電極 1 2 0との間に接続され、 イン バータ 1 6 0と送電電極 1 2 0とのインピーダンスを整合させる。 送電電極 1 2 0は、 整合回路 1 8 0から出力された交流電力を空間に送出する� � 受電 電極 2 2 0は、 電界結合によって送電電極 1 2 0から送出された交流電力の 少なくとも一部を受け取る。 整合回路 2 8 0は、 受電電極 2 2 0と整流回路 2 6 0との間に接続され、 受電電極 2 2 0と整流回路 2 6 0とのインピーダ ンスを整合させる。 整流回路 2 6 0は、 整合回路 2 8 0から出力された交流 電力を直流電力に変換して出力する。 整流回路 2 6 0から出力された直流電 力は、 インピーダンス調整回路 2 7 0に送られる。

[0048] 図示される例では、 送電装置 1 0 0における整合回路 1 8 0は、 インバー 夕 1 6 0に接続された直列共振回路 1 3 0 3と、 送電電極 1 2 0に接続され 、 直列共振回路 1 3 0 $と誘導結合する並列共振回路 1 4 0 とを含む。 直 列共振回路 1 3 0 3は、 第 1のコイル !_ 1 と第 1のキャパシタ〇 1 とが直列 に接続された構成を有する。 並列共振回路 1 4 0 は、 第 2のコイル !_ 2と 第 2のキャパシタ〇 2とが並列に接続された構成を有する。 第 1のコイル !_ 1 と第 2のコイル !_ 2とは、 所定の結合係数で結合する変圧器を構成する 。 第 1のコイル !_ 1 と第 2のコイル !_ 2との巻数比は、 所望の昇圧比を実現す る値に設定される。 整合回路 1 8 0は、 インバータ 1 6 0から出力される数 十から数百 程度の電圧を、 例えば数 V程度の電圧に昇圧する。

[0049] 受電装置 2 0 0における整合回路 2 8 0は、 受電電極 2 2 0に接続された 並列共振回路 2 3 0 と、 整流回路 2 6 0に接続され、 並列共振回路 2 3 0 と誘導結合する直列共振回路 2 4 0 3とを有する。 並列共振回路 2 3 0 は、 第 3のコイル !_ 3と第 3のキャパシタ〇 3とが並列に接続された構成を 有する。 受電装置 2 0 0における直列共振回路 2 4 0 3は、 第 4のコイル !_ 4と第 4のキャパシタ〇4とが直列に接続された構成� ��有する。 第 3のコイ ル !_ 3と第 4のコイル !_ 4とは、 所定の結合係数で結合する変圧器を構成す る。 第 3のコイル !_ 3と第 4のコイル !_ 4との巻数比は、 所望の降圧比を実 \¥02020/175584 15 卩（：170? 2020 /007863

現する値に設定される。 整合回路 280は、 受電電極 220が受け取った数 1< V程度の電圧を、 例えば数十から数百 程度の電圧に降圧する。

[0050] 共振回路 1 303、 1 40 、 230 、 2403における各コイルは、 例えば、 回路基板上に形成された平面コイルもしくは 積層コイル、 または、 銅線、 リッツ線、 もしくはツイスト線などを用いた巻き線コイ ルであり得る 。 共振回路 1 303、 1 40 、 230 、 2403における各キャパシタ には、 例えばチップ形状またはリード形状を有する あらゆるタイプのキャパ シタを利用できる。 空気を介した 2配線間の容量を各キャパシタとして機能 させることも可能である。 各コイルが有する自己共振特性をこれらのキ ャパ シタの代わりに用いてもよい。

[0051] 共振回路 1 303、 1 40 、 230 、 240 ₃ の共振周波数干 0は、 典型的には、 電力伝送時の伝送周波数チ 1 に一致するように設定される。 共 振回路 1 303、 1 40 、 230 、 2403の各々の共振周波数† 0は 、 伝送周波数チ 1 に厳密に一致していなくてもよい。 各々の共振周波数干〇 は、 例えば、 伝送周波数チ 1の 50〜 1 50%程度の範囲内の値に設定され ていてもよい。 電力伝送の周波数干 1は、 例えば 501 ^~ 12~300◦ 1 ^~ 12、 ある例では 201< 1 ^~ 12〜 1 0〇1 ^~ 12、 他の例では

さらに他の例では に設定され得る。

[0052] 本実施形態では、 送電電極 1 20と受電電極 220との間は空隙であり、 その距離は比較的長い （例えば、 1 〇 程度） 。 そのため、 電極間のキャ パシタンス〇〇11、 は非常に小さく、 送電電極 1 20および受電電極 220のインピーダンスは、 例えば数 程度と非常に高い。 これに対し、 インバータ 1 60および整流回路 260のインピーダンスは、 例えば数 0程 度と低い。 本実施形態では、 送電電極 1 20および受電電極 220に近い側 に並列共振回路 1 40 、 230 がそれぞれ配置され、 インバータ 1 60 および整流回路 260に近い側に直列共振回路 1 303、 2403がそれぞ れ配置される。 このような構成により、 インピーダンスの整合を容易に行う ことができる。 直列共振回路は、 共振時にインピーダンスがゼロ （0） にな \¥0 2020/175584 16 卩（：170? 2020 /007863

るため、 低いインピーダンスとの整合に適している。 一方、 並列共振回路は 、 共振時にインピーダンスが無限大になるため 、 高いインピーダンスとの整 合に適している。 よって、 図 6に示す構成のように、 低いインピーダンスの 回路側に直列共振回路を配置し、 高いインピーダンスの電極側に並列共振回 路を配置することにより、 インピーダンス整合を容易に実現することが でき る。

[0053] なお、 送電電極 1 2 0と受電電極 2 2 0との間の距離を短く したり、 間に 誘電体を配置したりした構成では、 電極のインピーダンスが低くなるため、 上記のような非対称な共振回路の構成にする 必要はない。 また、 インピーダ ンス整合の問題がない場合は、 整合回路 1 8 0、 2 8 0の一方または両方を 省略してもよい。 整合回路 1 8 0を省略する場合、 インバータ 1 6 0と送電 電極 1 2 0とが直接接続される。 整合回路 2 8 0を省略する場合、 整流回路 2 6 0と受電電極 2 2 0とが直接接続される。 本明細書においては、 整合回 路 1 8 0を設けた構成であっても、 インバータ 1 6 0と送電電極 1 2 0とが 接続されているものと解釈する。 同様に、 整合回路 2 8 0を設けた構成であ っても、 整流回路 2 6 0と受電電極 2 2 0とが接続されているものと解釈す る。

[0054] 図 7八は、 インバータ 1 6 0の構成例を模式的に示す図である。 この例で は、 インバータ 1 6 0は、 4つのスイッチング素子を含むフルブリッジ� �の インバータ回路である。 各スイッチング素子は、 例えば丨 ◦巳丁または IV!〇 3 巳丁等のトランジスタスイッチであり得る。 送電制御回路 1 5 0は、 例 えば、 各スイッチング素子のオン （導通） およびオフ （非導通） の状態を制 御する制御信号を出力するゲートドライバと 、 ゲートドライバに制御信号を 出力させるマイクロコントローラユニッ ト とを含み得る。 図示さ れるフルブリッジ型のインバータの代わりに 、 ハーフブリッジ型のインバー 夕、 または、 巳級などの発振回路を用いてもよい。

[0055] 図 7八に示すように、 インバータ 1 6 0から出力される電流および電圧を 、 それぞれ丨 「 6 3および V 3 とする。 電流丨 「 6 3および電圧 V 3 は \¥0 2020/175584 17 卩（：170? 2020 /007863

、 図 5に示す検出器 1 9 0によって検出される。 検出器 1 9 0は、 送電動作 が行われている間、 電流丨 「 6 3および電圧 V 3 を監視する。

[0056] 図 7巳は、 整流回路 2 6 0の構成例を模式的に示す図である。 この例では 、 整流回路 2 6 0は、 ダイオードブリッジと平滑コンデンサとを含 む全波整 流回路である。 整流回路 2 6 0は、 他の整流器の構成を有していてもよい。 整流回路 2 6 0は、 受け取った交流エネルギを電池 3 2 0などの負荷が利用 可能な直流エネルギに変換する。

[0057] 図 8は、 充放電制御回路 2 9 0およびインピーダンス調整回路 2 7 0の構 成例を示す図である。 この例における充放電制御回路 2 9 0は、 セルバラン ス制御器 2 9 1 と、 アナログフロントエンド I 〇 （八 巳一 I 〇） 2 9 2と 、 サーミスタ 2 9 3と、 電流検出抵抗 2 9 4と、 1\/1〇11 2 9 5と、 通信用ド ライバ 1 〇2 9 6と、 保護 巳丁 2 9 7とを含む。 セルバランス制御器 2 9 1は、 複数のセルを含む二次電池 3 2 0のそれぞれのセルの蓄電エネルギー を均一化する回路である。 八 巳一 丨 〇2 9 2は、 サーミスタ 2 9 3によっ て計測されたセル温度と、 電流検出抵抗 2 9 4が検出した電流とに基づいて 、 セルバランス制御器 2 9 1および保護 º 7 2 9 7を制御する回路である 。 1\/1〇11 2 9 5は、 通信用ドライバ I 〇 2 9 6を介した他の回路との通信を 制御する回路である。

[0058] この例におけるインピーダンス調整回路 2 7 0は、 〇〇/〇〇コンパータ 回路 2 7 2と、 1\/1〇11 2 7 4とを含む。 以下、 0〇/ 0〇コンパータ回路 2 7 2を、 単に 「0〇/ 0〇コンパータ 2 7 2」 と称する。 1\/1〇11 2 7 4は、 〇〇/〇〇コンパータ 2 7 2を制御する回路である。 1\/1〇11 2 7 4は、 0 0 コンバータ 2 7 2に含まれるスイッチング素子のオン時間比� �を変化 させることにより、 〇〇/〇〇コンパータ 2 7 2のインピーダンスを変化さ せる。 ここで、 「オン時間比率」 は、 1周期あたりにオンに設定される時間 、 すなわちデューティ比を意味する。 スイッチング素子のオン/オフを制御 することにより、 送電側から見たインピーダンス調整回路 2 7 0の入カイン ピーダンスを変化させ、 システムの電力伝送状態を変化させることが できる \¥0 2020/175584 18 卩（：170? 2020 /007863

[0059] 図 9は、 口〇/〇〇コンパータ 2 7 2の回路構成の一例を示す図である。

この例における口〇/〇〇コンパータ 2 7 2は、 2つのスイッチ 3 \^/ 1、 3 \^ 2と、 2つのコンデンサと、 リアクトルとを含む降圧コンパータ （バック コンパータ） である。 ハイサイ ドスイッチ 1のデューティ制御により、 入カインピーダンスを微調整することが可能 である。 伝送状態が大きく変動 しない範囲でインピーダンスを調整すること ができるので、 伝送状態の変動 に伴う回路破壊を防止することができる。

[0060] 〇〇/〇〇コンパータ 2 7 2に代えて、 例えば図 1 〇八または図 1 0巳に 示す構成を採用してもよい。 図 1 〇八は、 スイッチング素子が回路に直列に 接続されたスイッチデバイス 2 7 3八を示している。 図 1 0巳は、 スイッチ ング素子が回路に並列に接続されたスイッチ デバイス 2 7 3巳を示している 。 これらの構成によっても、 スイッチング素子のオン/オフの制御により� � シヨートとオープンの 2状態を切り替え、 入カインピーダンスを変化させる ことができる。 図 1 0八および図 1 0巳の構成では、 伝送状態が大きく変動 し易いという難点はあるものの、 より簡単な構成でインピーダンスの調整が 可能であるという利点がある。

[0061 ] インピーダンス調整回路 2 7 0が入カインピーダンスを変化させると、 送 電回路 1 1 0内の電流および電圧の状態が変化する。 送電装置 1 0 0は、 そ の変化に基づいて、 入カインピーダンスの変化を検知することが できる。 例 えば図 9に示すハイサイ ドスイッチ 1がオンからオフに変化し、 才ープ ンの状態になると、 無線電力伝送の状態が変化し、 送電回路 1 1 〇内のイン バータ 1 6 0の出力電圧と出力電流の位相差が変化する� � 具体的には、 才一 プンの状態では、 有効電力と無効電力とが等しくなる位相差 9 0 ^° になる。 図 9に示すような降圧〇〇/〇〇コンパータ 2 7 2を用いてインピーダンス を微小に調整すれば、 9 0 ^° 以下の範囲で位相差を自由に変化させること が できる。

[0062] 図 1 1は、 送電回路 1 1 0内のインバータ 1 6 0の出力電圧 V 3 と出力 \¥0 2020/175584 19 卩（：170? 2020 /007863

電流丨 「 6 3の波形の一例を示す図である。 インピーダンス調整回路 2 7 0 がインピーダンスを変化させると、 図 1 1 に示すように、 電圧反転タイミン り、 Vと、 電流反転タイミング 1 丨 との差 が変化する。 送電制御回路 1 5 0は、 この時間差△ 1すなわち位相差を一定時間毎に計算するこ� �により 、 入カインピーダンスの変化を検知することが できる。

[0063] 図 1 2は、 検出器 1 9 0および送電制御回路 1 5 0の構成例を示す図であ る。 この例における検出器 1 9 0は、 出力電圧 V 3 を検出し小信号の電圧 信号に変換する検出回路 1 9 1 と、 電圧位相検出用のコンパレータ 1 9 2と 、 出力電流丨 「 _{6 3} を検出し小信号の電圧信号に変換する検 出回路 1 9 3と 、 電流位相検出用のコンパレータ 1 9 4とを含む。 送電制御回路 1 5 0は、 を含む。 コンパレータ 1 9 2は、 インバータ 1 6 0の出力電圧 、 分圧抵抗によって小さい信号の交流パルスに 変換し、 信号反転夕 イミングで 1 ^~ 1 丨 9 IIと 1_〇 とを切り替えて出力する。 その結果、 小振幅の 電圧パルスが出力される。 コンパレータ 1 9 4は、 検出回路 1 9 3から出力 された電流波形の正負を検出し、 負の状態を 1 ^~ 1 丨 9 II状態にして小振幅の電 流パルスとして出力する。 電圧パルスおよび電流パルスは、 5 4に 入力される。 4は、 コンパレータ 1 9 2から出力された電圧パル スと、 コンパレータ 1 9 4から出力された電流パルスのそれぞれのエ� �ジを 検出してそれぞれの位相を検出する。 続いて、 両者の位相差を計算する。 位 相差が所定の範囲内にある場合には、 ゲートブロック指令を発信する。 ゲー トブロック指令により、 インバータ 1 6 0の各スイッチング素子がオフにな り、 送電が停止される。 5 4は、 送電停止後、 送電再開の指示を受 けたときには、 再起動信号を発信してもよい。 なお、 上記の位相差の検出方 法は一例に過ぎない。 例えば、 出力電流丨 「 6 3が小さい場合は、 差動増幅 回路を用いて出力電流丨 「㊀ 3を増幅してコンパレータ 1 9 4に入力しても よい。

[0064] 次に、 図 1 3から図 1 5を参照しながら、 本実施形態による満充電前に送 電を停止する動作の例を説明する。 \¥0 2020/175584 20 卩（：170? 2020 /007863

[0065] 図 1 3は、 充放電制御回路 2 9 0の動作の例を示すフローチヤートである 。 この例における充放電制御回路 2 9 0は、 充電中、 電池 3 2 0の充電率 （ 3 0 0 を常時監視している。 充放電制御回路 2 9 0は、 3〇〇が閾値以上 か否かを所定の時間間隔で判定する （ステップ 3 1 0 1） 。 閾値は、 例えば 1 0 0 %よりもわずかに小さい値に設定され得る。 3〇〇が閾値以上である 場合、 充放電制御回路 2 9 0は、 インピーダンス調整回路 2 7 0に、 インピ —ダンスを変更すべき旨の指令を発信する （ステップ 3 1 0 2） 。 指令の発 信は、 例えば図 8に示す IV!〇 II 2 9 5が、 通信用ドライバ丨 〇 2 9 6を介し てインピーダンス調整回路 2 7 0の1\/1〇11 2 7 4に送信することによって行 われ得る。

[0066] 図 1 4は、 インピーダンス調整回路 2 7 0の動作の例を示すフローチヤー 卜である。 この例におけるインピーダンス調整回路 2 7 0は、 動作中、 イン ピーダンス変更指令を受信したかを判定する （ステップ 3 1 1 1） 。 この判 定が丫 6 3である場合、 インピーダンス調整回路 2 7 0は、 入カインピーダ ンスを予め設定された量だけ変化させる （ステップ 3 1 1 2） 。 この動作は 、 例えば、 図 8に示す 1\/1〇 II 2 7 4が、 〇〇/〇〇コンパータ 2 7 2におけ るスイッチング素子 （例えば図 9のハイサイ ドスイッチ 1） のオン時間 比を一定量変化させることによって行われ得 る。 インピーダンスの変化量は 、 任意の値に設定してよいが、 例えば、 変化前の値からの変化率が入カイン ピーダンスが大きくなる方向に 2 0 0 %未満になるように設定され得る。 イ ンピーダンスの変化量をこのように比較的小 さい値に設定することにより、 電力伝送特性の変化が過大にならないように することができる。 次に、 イン ピーダンス調整回路 2 7 0は、 所定時間が経過するまでそのインピーダンス 状態を維持する （ステップ 3 1 1 3） 。 所定時間経過後、 インピーダンス調 整回路 2 7 0は、 入カインピーダンスを元の値に戻す （ステップ 3 1 1 4）

[0067] 図 1 5は、 送電装置 1 0 0における送電制御回路 1 5 0の動作の例を示す フローチヤートである。 この例における送電制御回路 1 5 0は、 動作中、 イ \¥0 2020/175584 21 卩（：170? 2020 /007863

ンバータ 1 6 0の出力電圧と出力電流とを検出器 1 9 0から所定時間ごとに 取得する （ステップ 3 1 2 1） 。 次に、 送電制御回路 1 5 0は、 取得した出 力電圧と出力電流の位相差を算出する （ステップ 3 1 2 2） 。 位相差は、 例 えば図 1 1および図 1 2を参照して説明した方法で行われ得る。 続いて、 送 電制御回路 1 5 0は、 位相差が所定の範囲内にあるか否かを判定す る （ステ ップ 3 1 2 3） 。 この判定が N 0の場合は、 ステップ 3 1 2 1 に戻る。 この 判定が丫 6 3の場合は、 送電制御回路 1 5 0は、 インバータ 1 6 0の出力を 停止する （ステップ 3 1 2 4） 。

[0068] 以上の動作により、 電池 3 2 0が満充電になる前に、 送電を速やかに停止 することができる。 本実施形態の方法によれば、 充放電制御回路 2 9 0がイ ンピーダンスの変更を決定してから、 例えば数マイクロ秒程度の短時間で送 電制御回路 1 5 0がインピーダンスの変化を検知し、 送電を停止することが できる。 このため、 充電停止後に大電力の送電が継続されて回路 素子を破壊 するなどのリスクを大きく低減することがで きる。

[0069] さらに、 図 1 4の例のように、 入カインピーダンスの変化量と、 変化の持 続時間を予め設定しておくことにより、 異常によって生じたインピーダンス 変化と、 充電状態を通知するためのインピーダンス変 化との区別が容易にな る。 入カインピーダンスの変化量と、 変化の持続時間を、 電力伝送特性の変 化が過大にならない程度の量に設定すれば、 回路へのダメージを最小限に抑 えることができる。

[0070] 本実施形態では、 送電回路 1 1 0は、 インバータ 1 6 0の出力電圧と出力 電流との位相差の変化に応答してインバータ 1 6 0を停止させる。 しかし、 このような動作に限定されない。 例えば、 インバータ 1 6 0の出力電圧およ び出力電流の少なくとも一方の変化そのもの に基づいてインピーダンスの変 化を検知してもよい。 しかし、 上記の位相差の変化に基づく方法によれば、 出力電圧のみ、 または出力電流のみに基づいてインピーダン スの変化を検知 する方法と比較して、 誤検知を低減することができる。

[0071 ] インピーダンス調整回路 2 7 0は、 電池 3 2 0の充電状態に応じて、 入力 \¥0 2020/175584 22 卩（：170? 2020 /007863

インピーダンスを異なる 3つ以上の値に設定してもよい。 以下、 その場合の 動作の一例を説明する。

[0072] 図 1 6は、 充放電制御回路 2 9 0の動作の変形例を示すフローチャートで ある。 充放電制御回路 2 9 0は、 図 1 3に示す動作に代えて、 図 1 6に示す 動作を実行してもよい。 図 1 6の例では、 充放電制御回路 2 9 0は、 充電を 開始した後、 電池 3 2 0の充電状態を監視し、 3〇〇が第 1の閾値以上であ るか否かを一定時間毎に判定する （ステップ 3 2 0 1） 。 第 1の閾値は、 例 えば 5 0 %のように、 1 0 0 %よりも大幅に小さい値であってもよい。 ステ ップ 3 2 0 1での判定が丫 6 3の場合、 充放電制御回路 2 9 0は、 インピー ダンス調整回路 2 7 0に、 入カインピーダンスを第 1の値に変更すべき旨の 指令を発信する （ステップ 3 2 0 2） 。 インピーダンス調整回路 2 7 0は、 この指令を受けて、 入カインピーダンスを第 1の値に変更する。 第 1の値は 任意の値に設定され得るが、 例えば、 入カインピーダンスの変化前の値から の変化率が入カインピーダンスが大きくなる 方向に 2 0 0 %未満になるよう に設定され得る。 このように比較的小さい変化率に設定するこ とにより、 伝 送特性の急変動に伴う回路素子へのダメージ を小さくすることができる。 次 に、 充放電制御回路 2 9 0は、 再び電池 3 2 0の充電状態を監視し、 3 0 0 が第 2の閾値以上であるかを一定時間毎に判定す� � （ステップ 3 2 0 3） 。 第 2の閾値は、 第 1の閾値よりも大きい値に設定される。 第 2の閾値は、 例 えば 9 0 %などの、 満充電に近い値に設定され得る。 ステップ 3 2 0 3での 判定が丫6 3の場合、 充放電制御回路 2 9 0は、 入カインピーダンス調整回 路 2 7 0に、 入カインピーダンスを第 2の値に変更すべき旨の指令を発信す る （ステップ 3 2 0 4） 。 インピーダンス調整回路 2 7 0は、 この指令を受 けて、 入カインピーダンスを第 2の値に変更する。 第 2の値は、 第 1の値と は異なる任意の値に設定され得る。 伝送特性の急激な変動を避けるために、 第 2の値も、 例えば、 入カインピーダンスの変化前の値からの変化 率が入力 インピーダンスが大きくなる方向に 3 0 0 %未満になるように設定され得る \¥0 2020/175584 23 卩（：170? 2020 /007863

[0073] 図 1 6の例では、 インピーダンス調整回路 2 7 0は、 電池 3 2 0の 3〇〇 が第 1の閾値に達したとき、 入カインピーダンスを、 初期値とは異なる第 1 の値に設定する。 送電制御回路 1 5 0は、 この変化を検知することにより、 3〇〇が第 1の閾値に達したことを検知できる。 さらに、 インピーダンス調 整回路 2 7 0は、 3〇〇が第1の閾値よりも大きい第 2の閾値に達したとき 、 入カインピーダンスを第 1の値とは異なる第 2の値に設定する。 送電制御 回路 1 5 0は、 この変化を検知することにより、 3〇〇が第 2の閾値に達し たことを検知できる。 この例によれば、 送電回路 1 1 0は、 送電中に電池 3 2 0の充電状態を 2段階にわたって把握することができる。 このため、 より 柔軟な送電制御が可能である。

[0074] 図 1 7八から図 1 7 0は、 インピーダンス調整回路 2 7 0の配置のバリエ —シヨンを示す図である。 図 1 7八は、 インピーダンス調整回路 2 7 0が受 電電極 2 2 0と受電回路 2 1 0との間に配置されている例を示している。 図 1 7巳は、 インピーダンス調整回路 2 7 0が受電回路 2 1 0内の整合回路 2 8 0と整流回路 2 6 0との間に配置されている例を示している。 図 1 7〇は 、 インピーダンス調整回路 2 7 0が受電回路 2 1 0内の整流回路 2 6 0と充 放電制御回路 2 9 0との間に配置されている例を示している。 図 1 7 0は、 インピーダンス調整回路 2 7 0が充放電制御回路 2 9 0と電池 3 2 0との間 に配置されている例を示している。 このように、 インピーダンス調整回路 2 7 0は、 2つの受電電極と電池 3 2 0との間の伝送路の任意の箇所に配置さ れ得る。 しかし、 上記の実施形態のように、 図 1 7 0の配置にした場合には 、 以下の利点がある。

-比較的低電圧の直流電圧が印加される箇所� �インピーダンスを調整するだ けでよいため、 インピーダンス調整回路 2 7 0の構成および制御を簡単にす ることができる。

-充放電制御回路 2 9 0による充電制御に影響を及ぼさずにインピ� �ダンス を調整できる。

[0075] 以上の実施形態では、 送電電極 1 2 0は、 地面に敷設されているが、 送電 \¥0 2020/175584 24 卩（：170? 2020 /007863

電極 1 2 0は、 壁などの側面、 または天井などの上面に敷設されていてもよ い。 送電電極 1 2 0が敷設される場所および向きに応じて、 移動体 1 〇の受 電電極 2 2 0の配置および向きが決定される。

[0076] 図 1 8八は、 送電電極 1 2 0が壁などの側面に敷設された例を示してい� � 。 この例では、 受電電極 2 2 0は、 移動体 1 0の側方に配置される。 図 1 8 巳は、 送電電極 1 2 0が天井に敷設された例を示している。 この例では、 受 電電極 2 2 0は、 移動体 1 0の天板に配置される。 これらの例のように、 送 電電極 1 2 0および受電電極 2 2 0の配置には様々な変形が可能である。

[0077] 本開示の実施形態における無線電力伝送シス テムは、 前述のように、 工場 内における物品の搬送用のシステムとして利 用され得る。 移動体 1 0は、 物 品を積載する荷台を有し、 工場内を自律的に移動して物品を必要な場所 に搬 送する台車として機能する。 しかし、 本開示における無線電力伝送システム および移動体は、 このような用途に限らず、 他の様々な用途に利用され得る 。 例えば、 移動体は、 八〇 に限らず、 他の産業機械、 サービスロボッ ト、 電気自動車、 マルチコプター （ドローン） 等であってもよい。 無線電力伝送 システムは、 工場内に限らず、 例えば、 店舗、 病院、 家庭、 道路、 滑走路そ の他のあらゆる場所で利用され得る。

産業上の利用可能性

[0078] 本開示の技術は、 電力によって駆動される任意の機器に利用で きる。 例え ば、 無人搬送車 などの電動車両に好適に利用できる。

符号の説明

[0079] 1 0 移動体

2 0 電源

3 0 床面

1 0 0 送電装置

1 1 0 送電回路

1 2 0、 1 2 0 3、 1 2 0匕 送電電極

1 4 0 八〇/〇〇コンパータ回路 \¥02020/175584 25 卩（：170? 2020 /007863

1 50 送電制御回路

1 60 インバータ回路

1 80 整合回路

1 803 直列共振回路

1 80 並列共振回路

1 90 検出器

200 受電装置

2 1 0 受電回路

220、 2203、 2206 受電電極

250 受電制御回路

260 整流回路

270 インピーダンス調整回路

272 〇〇/〇〇コンパータ回路

280 整合回路

280 並列共振回路

2803 直列共振回路

290 充放電制御回路

320 二次電池

330 電気モータ

340 モータ制御回路