車両及び非接触給電システム
【課題】複数の充電対象に対して従来よりも少ない個数の非接触給電装置で給電する。
【解決手段】地上給電コイル２ａに対峙するように設けられ、当該地上給電コイル２ａから電力を受電する受電コイル３ａと、該受電コイル３ａが受電した電力を蓄電する蓄電池３ｄと、受電コイル３ａが受電した電力の少なくとも一部を外部に供給する給電コイル３ｆとを備える。
【解決手段】地上給電コイル２ａに対峙するように設けられ、当該地上給電コイル２ａから電力を受電する受電コイル３ａと、該受電コイル３ａが受電した電力を蓄電する蓄電池３ｄと、受電コイル３ａが受電した電力の少なくとも一部を外部に供給する給電コイル３ｆとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両及び非接触給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、アンテナコイルを用いることにより電力を非接触で伝送する電力伝送システムが開示されている。また、下記特許文献２には、給電エリアに複数の送電装置を設け、各送電装置から非接触で設移動車両に給電する移動車両給電システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２５５５１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９３６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献２に記載された移動車両給電システムでは、該移動車両の停車位置毎に送電装置を設ける必要があるので、送電装置の設置及びその維持に時間及び経費を要する。例えば、建設現場やイベント会場などに非接触給電設備を仮設しようとする場合には、送電装置の個数が多いと設置に時間を要するので迅速な会場設営が困難となり好ましくない。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、複数の充電対象に対して従来よりも少ない個数の非接触給電装置で給電することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、車両に係る第１の解決手段として、地上給電装置に対峙するように設けられ、当該地上給電装置から電力を受電する受電装置と、該受電装置が受電した電力を蓄電する蓄電装置と、受電装置が受電した電力の少なくとも一部を外部の給電対象に供給する給電装置とを備える、という手段を採用する。
【０００７】
車両に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、受電装置は一方の側面に設けられ、給電装置は他方の側面に設けられる、という手段を採用する。
【０００８】
車両に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、外部と無線通信を行う無線通信機と、該無線通信機を用いて給電装置の給電対象の充電状態を把握し、当該充電状態に応じて給電装置から給電対象に供給する電力量を調節する制御装置とをさらに備える、という手段を採用する。
【０００９】
車両に係る第４の解決手段として、上記第３の解決手段において、制御装置は、給電対象の蓄電電力量が充電装置の蓄電量よりも大きい場合には、蓄電装置への充電量を制限して給電対象を先に満充電状態とする、という手段を採用する。
【００１０】
また、本発明では、非接触給電システムに係る第１の解決手段として、地上給電装置から車両に電力を非接触で給電する非接触給電システムであって、上記第１〜第４のいずれかの解決手段に係る車両と、該車両が停車すると共に互いに隣接する複数の停車エリアとを備える、という手段を採用する。
【００１１】
非接触給電システムに係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、停車エリアは、移動体としての無人搬送車が走行する走行軌道上に設けられる、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、車両が地上給電装置に対峙するように設けられ、当該地上給電装置から電力を受電する受電装置と、該受電装置が受電した電力の少なくとも一部を外部の給電対象に供給する給電装置とを備えるので、隣接して停車した他の車両に電力を給電することが可能であり、これによって地上給電装置の個数を従来よりも少なくすることが可能である。したがって、本発明によれば、地上給電装置の設置及びその維持に要する時間及び経費を従来よりも削減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る非接触給電システムを含む無人搬送システムの機能構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態における無人搬送車３（車両）の受給電系の機能構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態における充電ステーション２の構成を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る非接触給電システムの特徴的動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係る非接触給電システムの充電パターンを示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る非接触給電システムは、図１に示すような無人搬送システムＡに適用される。この無人搬送システムＡは、図示するように自動倉庫と製造設備との間で部品や完成品等の物品の搬送作業を行うものであり、走行軌道１、充電ステーション２及び複数の無人搬送車３（車両）から構成されている。
【００１５】
上記自動倉庫及び製造設備には、無人搬送車３との間で物品の受け渡しを行うための入庫ステーション及び出庫ステーションが設けられている。走行軌道１は、図示するように自動倉庫の入庫ステーション及び出庫ステーションと製造設備の入庫ステーション及び出庫ステーションとに跨ってループ状（無端状）に設けられており、無人搬送車３の走行を案内するためのものである。なお、このような走行軌道１には、無人搬送車３の走行方式に応じて種々のものが知られている。
【００１６】
充電ステーション２は、走行軌道１の一部に分岐して設けられた分岐軌道１ａ上に設けられており、無人搬送車３が充電用に停車するための場所である。この充電ステーション２の詳細については図３を用いて後述する。
【００１７】
複数の無人搬送車３は、上記自動倉庫と製造設備との間における物品搬送作業を行う無人走行車両である。各無人搬送車３は、地上制御局（図示略）から無線通信を介して受信した搬送作業に関する指示情報に基づいて走行軌道１上を矢印で示す時計回り方向に走行することにより、自動倉庫の出庫ステーションから製造設備の入庫ステーションに部品等の物品を搬送すると共に、製造設備の出庫ステーションから自動倉庫の入庫ステーションに完成品等の物品を搬送する。
【００１８】
各無人搬送車３は、上述した充電ステーション２と共に非接触給電システムを構成している。図２は、このような各無人搬送車３の要部つまり受給電系の機能構成を示している。すなわち、各無人搬送車３は、受給電系の機能構成要素として、受電コイル３ａ、受電回路３ｂ、充放電回路３ｃ、蓄電池３ｄ、給電回路３ｅ、給電コイル３ｆ、無線通信機３ｇ及び制御装置３ｈを備えている。
【００１９】
受電コイル３ａは、図３に示す地上給電コイル２ａから非接触給電を受ける誘導コイルであり、無人搬送車３の一方の側面において上記地上給電コイル２ａと正対する高さ（位置）に設けられている。このような受電コイル３ａは、上記地上給電コイル２ａが発生する交流磁界に基づく電磁誘導によって交流電力を非接触で受電して受電回路３ｂに出力する。受電回路３ｂは、受電コイル３ａから入力される交流電力を直流電力に変換する電力変換回路であり、上記直流電力を充放電回路３ｃ及び給電回路３ｅに出力する。
【００２０】
充放電回路３ｃは、上記受電回路３ｂから蓄電池３ｄへの電力供給（充電）及び当該蓄電池３ｄから給電回路３ｅへの電力供給（放電）を規制する電力調整回路である。この充放電回路３ｃは、例えば受電回路３ｂから供給された直流電力を一定電流に調整しつつ充電電力として蓄電池３ｄに出力すると共に、蓄電池３ｄから供給された直流電力（放電電力）の上限値を規制しつつ給電回路３ｅに出力する。蓄電池３ｄは、リチウムイオン電池、あるいは鉛蓄電池等の二次電池である。この蓄電池３ｄは、上記充放電回路３ｃから供給された直流電力を充電する一方、蓄電電力を放電して充放電回路３ｃに供給する。
【００２１】
なお、図２には示していないが、無人搬送車３は、複数の駆動輪、従動輪及び駆動輪を駆動する走行モータ等の走行系の機能構成要素、入庫ステーションや出庫ステーションと物品の受け渡しをする荷役系、またこれら走行系及び荷役系を統括的に制御する主制御系の機能構成要素を備えている。走行系、荷役系及び主制御系は、上述した蓄電池３ｄの電力を動力源として機能する。
【００２２】
給電回路３ｅは、上記充放電回路３ｃから供給された放電電力を交流電力に変換する電力変換回路であり、交流電力を給電コイル３ｆに出力する。給電コイル３ｆは、上記給電回路３ｅから供給された交流電力に基づいて誘導磁界を発生し、当該誘導磁界を介して外部に交流電力を給電する。また、この給電コイル３ｆは、図示するように、受電コイル３ａとは反対側に位置する無人搬送車３の他方の側面、かつ、受電コイル３ａと同一高さに設けられている。
【００２３】
受電コイル３ａは、無人搬送車３において地上給電コイル２ａの位置に対応した位置に設けられており、また給電コイル３ｆは、このような受電コイル３ａとは反対側の位置に設けられているが、これは充電ステーション２の構成に起因するものである。すなわち、充電ステーション２は、図３に示すように、２台の無人搬送車３が互いに側面を対向させた状態で停車するように互いに隣接する２つの停車エリア、つまり停車エリア１及び停車エリア２を備えている。また、一方の停車エリア、つまり停車エリア１の側方には当該停車エリア１に隣接する状態で地上給電コイル２ａが設けられている。
【００２４】
このような停車エリア１及び停車エリア２では、両者に無人搬送車３がそれぞれ停車した場合に、２台の無人搬送車３が互いに側面を対向させた状態、かつ、停車エリア１の無人搬送車３は、受電コイル３ａを地上給電コイル２ａに対向させた状態、また停車エリア２の無人搬送車３は、受電コイル３ａを停車エリア１の無人搬送車３の給電コイル３ｆに対向させた状態となる。
【００２５】
無線通信機３ｇは、上述したように地上制御局と無線通信すると共に、他の無人搬送車３の無線通信機３ｇと搬送作業や電力の受給電処理に関する情報を交換するためのものである。制御装置３ｈは、所定の制御プログラムに基づいて上記受電回路３ｂ、充放電回路３ｃ、給電回路３ｅ及び無線通信機３ｇを統括的に制御するものであり、当該制御によって搬送作業や他の無人搬送車３との間の電力の受給電処理を実現するものである。
【００２６】
次に、このように構成された無人搬送システムＡの動作、特に本実施形態の特徴点である無人搬送車３の受給電動作について、図４及び図５をも参照して詳しく説明する。
【００２７】
無人搬送システムＡでは、地上制御局（図示略）が無人搬送車３の搬送作業を統括的に制御する。すなわち、無人搬送車３は、無線通信機３ｇで受信した搬送作業の指示情報に基づいて走行軌道１上を時計回り方向に走行することにより、自動倉庫の出庫ステーションから荷受けした物品を製造設備の入庫ステーションに搬送し、また製造設備の出庫ステーションから荷受けした物品を自動倉庫の入庫ステーションに搬送する。
【００２８】
無人搬送車３は、搬送作業の指示情報を順次受信することにより、このような搬送作業を順次繰り返すが、当該搬送作業によって蓄電池３ｄの蓄電量が所定の警戒値を下回ると、この旨を無線通信機３ｇを介して地上制御局に通報すると共に充電ステーション２への走行許可を取得する。この走行許可には走行先である停車エリアの指定情報が含まれている。
【００２９】
地上制御局は、全ての無人搬送車３を統括的に制御しているので、充電ステーション２の使用状況を把握している。したがって、地上制御局は、充電ステーション２における２つの停車エリアのうち、使用中でない停車エリア、つまり無人搬送車３が停車していない停車エリアを指定する内容の指定情報を充電ステーション２への走行許可を送信してきた無人搬送車３に送信する。無人搬送車３は、このような停車エリアの指定情報に示されている停車エリアに向かって走行する。なお、このような無人搬送車３の走行や荷役は、上述した走行系及び荷役系を統括的に制御する主制御系によって制御される。
【００３０】
そして、無人搬送車３が地上制御局から指定された停車エリアに停車すると、制御装置３ｈは、制御プログラムに基づいて電力の受給電処理に関する制御処理を図４に示す手順で実行する。
【００３１】
すなわち、制御装置３ｈは、例えば無線通信機３ｇが地上制御局から受信した上記停車エリアの指定情報に基づいて、地上給電コイル２ａに隣接する停車エリア１に停車したか否かを判断する（ステップＳ1）。そして、制御装置３ｈは、ステップＳ1の判断が「Ｙｅｓ」の場合つまり停車エリア１に停車した場合、隣の停車エリア２に他の無人搬送車３が停車しているか否かを確認する（ステップＳ2）。すなわち、制御装置３ｈは、無線通信機３ｇを用いて他の無人搬送車３あるいは地上制御局と無線通信を行うことにより、ステップＳ2の確認処理を行う。
【００３２】
一方、制御装置３ｈは、ステップＳ1の判断が「Ｎｏ」の場合つまり自らの無人搬送車３（以下、自無人搬送車３Ｍという。）が停車エリア２に停車した場合には、既に他の無人搬送車３が停止している停車エリア１の無人搬送車３から電力を受電する（ステップＳ3）。すなわち、制御装置３ｈは、受電回路３ｂを機能停止状態から機能状態とすることにより、停車エリア１に停車している無人搬送車３の給電コイル３ｆから受電コイル３ａ及び受電回路３ｂを介して交流電力の提供を受け、また充放電回路３ｃを充電モードに設定することにより受電コイル３ａ及び受電回路３ｂを介して充電した交流電力を蓄電池３ｄに充電させる。
【００３３】
そして、制御装置３ｈは、ステップＳ2の判断が「Ｙｅｓ」の場合、つまり停車エリア２に他の無人搬送車３が停車している場合には、例えば無線通信機３ｇを用いて停車エリア２に停車している他の無人搬送車３（以下、他無人搬送車３Ｔという。）と無線通信を行って充電状況を示す情報を取得することにより、当該他無人搬送車３Ｔの充電が完了したか否かを確認する（ステップＳ4）。そして、制御装置３ｈは、このステップＳ4の判断が「Ｎｏ」の場合つまり他無人搬送車３Ｔの充電が完了していない場合は、自無人搬送車３Ｍの蓄電池３ｄの充電が完了したか否かを確認する（ステップＳ5）。すなわち、制御装置３ｈは、充放電回路３ｃから蓄電池３ｄの充電状況を示す情報を取得することにより、ステップＳ5の確認処理を行う。
【００３４】
一方、制御装置３ｈは、ステップＳ4の判断が「Ｙｅｓ」の場合つまり他無人搬送車３Ｔの充電が完了した場合には、地上給電コイル２ａからの電力受電を開始すると共に、この受電電力を全て蓄電池３ｄに充電させる（ステップＳ6）。すなわち、制御装置３ｈは、受電回路３ｂを機能停止状態から機能状態に移行させることにより、地上給電コイル２ａから受電コイル３ａ及び受電回路３ｂを介して交流電力の提供を受け、また充放電回路３ｃを充電モードに設定することにより受電コイル３ａ及び受電回路３ｂを介して充電した交流電力を蓄電池３ｄに充電させる。
【００３５】
そして、制御装置３ｈは、ステップＳ5の判断が「Ｎｏ」の場合つまり自無人搬送車３Ｍの蓄電池３ｄが満充電状態にない場合には、他無人搬送車３Ｔが満充電に近いかを判断する（ステップＳ7）。すなわち、制御装置３ｈは、他無人搬送車３Ｔから既に取得した他無人搬送車３Ｔの蓄電池３ｄの充電状況を示す情報と、充放電回路３ｃから既に取得した自無人搬送車３Ｍの蓄電池３ｄの充電状況を示す情報とを比較することにより、自無人搬送車３Ｍよりも他無人搬送車３Ｔが先に満充電状況になるか否かを判断する。
【００３６】
一方、制御装置３ｈは、ステップＳ5の判断が「Ｙｅｓ」の場合つまり自無人搬送車３Ｍの蓄電池３ｄが満充電状態にある場合には、地上給電コイル２ａからの電力受電を開始すると共に、この受電電力を全て他無人搬送車３Ｔに給電する（ステップＳ8）。
【００３７】
すなわち、制御装置３ｈは、受電回路３ｂを機能停止状態から機能状態に移行させることにより地上給電コイル２ａから受電コイル３ａ及び受電回路３ｂを介して交流電力を受電し、また充放電回路３ｃを非充電モードに設定すると共に給電回路３ｅを機能停止状態から機能状態に移行させることにより、蓄電池３ｄへの充電を行わずに地上給電コイル２ａから受電した交流電力の全てを給電回路３ｅに供給させる。この結果、地上給電コイル２ａから受電した交流電力は、給電回路３ｅを介して給電コイル３ｆに供給されて他無人搬送車３Ｔに伝送される。
【００３８】
そして、制御装置３ｈは、ステップＳ7の判断が「Ｙｅｓ」の場合つまり他無人搬送車３Ｔが満充電に近い場合は、地上給電コイル２ａからの電力受電を開始すると共に、この受電電力のうち、比較的小さな電力（小電力Ｃmin）を充電電力とし、残りの比較的大きな電力を他無人搬送車３Ｔに給電する（ステップＳ9）。
【００３９】
すなわち、制御装置３ｈは、受電回路３ｂを機能停止状態から機能状態に移行させることにより地上給電コイル２ａから受電コイル３ａ及び受電回路３ｂを介して交流電力を受電し、また充放電回路３ｃを小電力Ｃminの充電モードに設定すると共に給電回路３ｅを機能停止状態から機能状態に移行させることにより、蓄電池３ｄを小電力Ｃminに制限して充電させると共に地上給電コイル２ａから受電した交流電力の殆どを給電回路３ｅに供給させる。この結果、地上給電コイル２ａから受電した交流電力の殆どは、給電回路３ｅを介して給電コイル３ｆに供給されて他無人搬送車３Ｔに伝送される。
【００４０】
一方、制御装置３ｈは、ステップＳ7の判断が「Ｎｏ」の場合つまり他無人搬送車３Ｔが満充電に近くない場合には、地上給電コイル２ａからの電力受電を開始し、この受電電力をフル充電モードで蓄電池３ｄに充電させると共に余剰電力を他無人搬送車３Ｔに給電する（ステップＳ10）。
【００４１】
すなわち、制御装置３ｈは、受電回路３ｂを機能停止状態から機能状態に移行させることにより地上給電コイル２ａから受電コイル３ａ及び受電回路３ｂを介して交流電力を受電し、また充放電回路３ｃをフル充電モードに設定すると共に給電回路３ｅを機能停止状態から機能状態に移行させることにより、地上給電コイル２ａから受電した交流電力の殆どを蓄電池３ｄに充電させると共に当該充電の余剰電力を給電回路３ｅに供給させる。この結果、地上給電コイル２ａから受電した交流電力のうち、殆どが自無人搬送車３Ｍに充電され、残りが給電回路３ｅを介して給電コイル３ｆに供給されて他無人搬送車３Ｔに伝送される。
【００４２】
図５は、このような充電処理に基づく自無人搬送車３Ｍ（停車エリア１）及び他無人搬送車３Ｔ（停車エリア２）の充電パターンを示す特性図である。停車エリア１に停車した自無人搬送車３Ｍは、停車エリア２に既に停車している他無人搬送車３Ｔが満充電に近い状態にある場合には、通常充電電力よりも低い小電力Ｃminに制限して蓄電池３ｄを充電する。この結果、他無人搬送車３Ｔは、自無人搬送車３Ｍが通常充電電力で蓄電池３ｄを充電する場合よりも多くの電力を自無人搬送車３Ｍから受電することが可能であり、よって自無人搬送車３Ｍが通常充電電力で蓄電池３ｄを充電する場合よりも早く充電を終了して搬送作業に復帰できる。
【００４３】
このような本実施形態によれば、無人搬送車３が充電機能だけではなく給電機能を持備えているので、隣接して停車した他の無人搬送車３に電力を給電することが可能であり、これによって地上給電コイル２ａ等の地上給電装置の個数を従来よりも少なくすることが可能である。したがって、本実施形態によれば、地上給電装置の設置及びその維持に要する時間及び経費を従来よりも削減することが可能である。
【００４４】
また、上述したステップＳ1〜10の処理によれば、停車エリア１と停車エリア２との何れにも無人搬送車３が停車して蓄電池３ｄを充電させるに際して、充電が先に完了する方の無人搬送車３が優先的に充電されるので、全体として無人搬送車３の稼働率を高くすることが可能である。
【００４５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、無人搬送車３の異なる側面に受電コイル３ａと給電コイル３ｆとをそれぞれ設けたが、本発明はこれに限定されない。無人搬送車３の前後に受電コイル３ａと給電コイル３ｆとをそれぞれ設けてもよい。この場合、非接触給電システムは、停車エリア１と停車エリア２とを分岐軌道１ａ上に前後に設けた充電ステーションを備えることになる。また、上記実施形態では２つの停車エリアを隣接して設けたが、停車エリアの個数は３つ以上でも良い。
【００４６】
（２）上記実施形態では、無人搬送車３の無線通信機３ｇを用いて他の無人搬送車３の充電情報等を取得したが、本発明はこれに限定されない。無線通信機３ｇ以外の手段を用いることにより他の無人搬送車３の充電情報等を取得してもよい。例えば、受電コイル３ａ及び給電コイル３ｆを電力伝送のみに使用するのではなく、信号の非接触伝送にも使用することにより無人搬送車３の充電情報等を取得してもよい。
【００４７】
（３）上記実施形態では、非接触給電システムを無人搬送システムＡに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、無人搬送システムＡ以外の種々の適用が可能である。すなわち、本発明に係る車両は、無人搬送車３に限定されず、充電を必要とする種々の自動車に適用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１…走行軌道、１ａ…分岐軌道、２…充電ステーション、２ａ…地上給電コイル、３…無人搬送車（車両）、３ａ…受電コイル、３ｂ…受電回路、３ｃ…充放電回路、３ｄ…蓄電池、３ｅ…給電回路、３ｆ…給電コイル、３ｇ…無線通信機、３ｈ…制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両及び非接触給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、アンテナコイルを用いることにより電力を非接触で伝送する電力伝送システムが開示されている。また、下記特許文献２には、給電エリアに複数の送電装置を設け、各送電装置から非接触で設移動車両に給電する移動車両給電システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２５５５１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９３６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献２に記載された移動車両給電システムでは、該移動車両の停車位置毎に送電装置を設ける必要があるので、送電装置の設置及びその維持に時間及び経費を要する。例えば、建設現場やイベント会場などに非接触給電設備を仮設しようとする場合には、送電装置の個数が多いと設置に時間を要するので迅速な会場設営が困難となり好ましくない。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、複数の充電対象に対して従来よりも少ない個数の非接触給電装置で給電することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、車両に係る第１の解決手段として、地上給電装置に対峙するように設けられ、当該地上給電装置から電力を受電する受電装置と、該受電装置が受電した電力を蓄電する蓄電装置と、受電装置が受電した電力の少なくとも一部を外部の給電対象に供給する給電装置とを備える、という手段を採用する。
【０００７】
車両に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、受電装置は一方の側面に設けられ、給電装置は他方の側面に設けられる、という手段を採用する。
【０００８】
車両に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、外部と無線通信を行う無線通信機と、該無線通信機を用いて給電装置の給電対象の充電状態を把握し、当該充電状態に応じて給電装置から給電対象に供給する電力量を調節する制御装置とをさらに備える、という手段を採用する。
【０００９】
車両に係る第４の解決手段として、上記第３の解決手段において、制御装置は、給電対象の蓄電電力量が充電装置の蓄電量よりも大きい場合には、蓄電装置への充電量を制限して給電対象を先に満充電状態とする、という手段を採用する。
【００１０】
また、本発明では、非接触給電システムに係る第１の解決手段として、地上給電装置から車両に電力を非接触で給電する非接触給電システムであって、上記第１〜第４のいずれかの解決手段に係る車両と、該車両が停車すると共に互いに隣接する複数の停車エリアとを備える、という手段を採用する。
【００１１】
非接触給電システムに係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、停車エリアは、移動体としての無人搬送車が走行する走行軌道上に設けられる、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、車両が地上給電装置に対峙するように設けられ、当該地上給電装置から電力を受電する受電装置と、該受電装置が受電した電力の少なくとも一部を外部の給電対象に供給する給電装置とを備えるので、隣接して停車した他の車両に電力を給電することが可能であり、これによって地上給電装置の個数を従来よりも少なくすることが可能である。したがって、本発明によれば、地上給電装置の設置及びその維持に要する時間及び経費を従来よりも削減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る非接触給電システムを含む無人搬送システムの機能構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態における無人搬送車３（車両）の受給電系の機能構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態における充電ステーション２の構成を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る非接触給電システムの特徴的動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係る非接触給電システムの充電パターンを示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る非接触給電システムは、図１に示すような無人搬送システムＡに適用される。この無人搬送システムＡは、図示するように自動倉庫と製造設備との間で部品や完成品等の物品の搬送作業を行うものであり、走行軌道１、充電ステーション２及び複数の無人搬送車３（車両）から構成されている。
【００１５】
上記自動倉庫及び製造設備には、無人搬送車３との間で物品の受け渡しを行うための入庫ステーション及び出庫ステーションが設けられている。走行軌道１は、図示するように自動倉庫の入庫ステーション及び出庫ステーションと製造設備の入庫ステーション及び出庫ステーションとに跨ってループ状（無端状）に設けられており、無人搬送車３の走行を案内するためのものである。なお、このような走行軌道１には、無人搬送車３の走行方式に応じて種々のものが知られている。
【００１６】
充電ステーション２は、走行軌道１の一部に分岐して設けられた分岐軌道１ａ上に設けられており、無人搬送車３が充電用に停車するための場所である。この充電ステーション２の詳細については図３を用いて後述する。
【００１７】
複数の無人搬送車３は、上記自動倉庫と製造設備との間における物品搬送作業を行う無人走行車両である。各無人搬送車３は、地上制御局（図示略）から無線通信を介して受信した搬送作業に関する指示情報に基づいて走行軌道１上を矢印で示す時計回り方向に走行することにより、自動倉庫の出庫ステーションから製造設備の入庫ステーションに部品等の物品を搬送すると共に、製造設備の出庫ステーションから自動倉庫の入庫ステーションに完成品等の物品を搬送する。
【００１８】
各無人搬送車３は、上述した充電ステーション２と共に非接触給電システムを構成している。図２は、このような各無人搬送車３の要部つまり受給電系の機能構成を示している。すなわち、各無人搬送車３は、受給電系の機能構成要素として、受電コイル３ａ、受電回路３ｂ、充放電回路３ｃ、蓄電池３ｄ、給電回路３ｅ、給電コイル３ｆ、無線通信機３ｇ及び制御装置３ｈを備えている。
【００１９】
受電コイル３ａは、図３に示す地上給電コイル２ａから非接触給電を受ける誘導コイルであり、無人搬送車３の一方の側面において上記地上給電コイル２ａと正対する高さ（位置）に設けられている。このような受電コイル３ａは、上記地上給電コイル２ａが発生する交流磁界に基づく電磁誘導によって交流電力を非接触で受電して受電回路３ｂに出力する。受電回路３ｂは、受電コイル３ａから入力される交流電力を直流電力に変換する電力変換回路であり、上記直流電力を充放電回路３ｃ及び給電回路３ｅに出力する。
【００２０】
充放電回路３ｃは、上記受電回路３ｂから蓄電池３ｄへの電力供給（充電）及び当該蓄電池３ｄから給電回路３ｅへの電力供給（放電）を規制する電力調整回路である。この充放電回路３ｃは、例えば受電回路３ｂから供給された直流電力を一定電流に調整しつつ充電電力として蓄電池３ｄに出力すると共に、蓄電池３ｄから供給された直流電力（放電電力）の上限値を規制しつつ給電回路３ｅに出力する。蓄電池３ｄは、リチウムイオン電池、あるいは鉛蓄電池等の二次電池である。この蓄電池３ｄは、上記充放電回路３ｃから供給された直流電力を充電する一方、蓄電電力を放電して充放電回路３ｃに供給する。
【００２１】
なお、図２には示していないが、無人搬送車３は、複数の駆動輪、従動輪及び駆動輪を駆動する走行モータ等の走行系の機能構成要素、入庫ステーションや出庫ステーションと物品の受け渡しをする荷役系、またこれら走行系及び荷役系を統括的に制御する主制御系の機能構成要素を備えている。走行系、荷役系及び主制御系は、上述した蓄電池３ｄの電力を動力源として機能する。
【００２２】
給電回路３ｅは、上記充放電回路３ｃから供給された放電電力を交流電力に変換する電力変換回路であり、交流電力を給電コイル３ｆに出力する。給電コイル３ｆは、上記給電回路３ｅから供給された交流電力に基づいて誘導磁界を発生し、当該誘導磁界を介して外部に交流電力を給電する。また、この給電コイル３ｆは、図示するように、受電コイル３ａとは反対側に位置する無人搬送車３の他方の側面、かつ、受電コイル３ａと同一高さに設けられている。
【００２３】
受電コイル３ａは、無人搬送車３において地上給電コイル２ａの位置に対応した位置に設けられており、また給電コイル３ｆは、このような受電コイル３ａとは反対側の位置に設けられているが、これは充電ステーション２の構成に起因するものである。すなわち、充電ステーション２は、図３に示すように、２台の無人搬送車３が互いに側面を対向させた状態で停車するように互いに隣接する２つの停車エリア、つまり停車エリア１及び停車エリア２を備えている。また、一方の停車エリア、つまり停車エリア１の側方には当該停車エリア１に隣接する状態で地上給電コイル２ａが設けられている。
【００２４】
このような停車エリア１及び停車エリア２では、両者に無人搬送車３がそれぞれ停車した場合に、２台の無人搬送車３が互いに側面を対向させた状態、かつ、停車エリア１の無人搬送車３は、受電コイル３ａを地上給電コイル２ａに対向させた状態、また停車エリア２の無人搬送車３は、受電コイル３ａを停車エリア１の無人搬送車３の給電コイル３ｆに対向させた状態となる。
【００２５】
無線通信機３ｇは、上述したように地上制御局と無線通信すると共に、他の無人搬送車３の無線通信機３ｇと搬送作業や電力の受給電処理に関する情報を交換するためのものである。制御装置３ｈは、所定の制御プログラムに基づいて上記受電回路３ｂ、充放電回路３ｃ、給電回路３ｅ及び無線通信機３ｇを統括的に制御するものであり、当該制御によって搬送作業や他の無人搬送車３との間の電力の受給電処理を実現するものである。
【００２６】
次に、このように構成された無人搬送システムＡの動作、特に本実施形態の特徴点である無人搬送車３の受給電動作について、図４及び図５をも参照して詳しく説明する。
【００２７】
無人搬送システムＡでは、地上制御局（図示略）が無人搬送車３の搬送作業を統括的に制御する。すなわち、無人搬送車３は、無線通信機３ｇで受信した搬送作業の指示情報に基づいて走行軌道１上を時計回り方向に走行することにより、自動倉庫の出庫ステーションから荷受けした物品を製造設備の入庫ステーションに搬送し、また製造設備の出庫ステーションから荷受けした物品を自動倉庫の入庫ステーションに搬送する。
【００２８】
無人搬送車３は、搬送作業の指示情報を順次受信することにより、このような搬送作業を順次繰り返すが、当該搬送作業によって蓄電池３ｄの蓄電量が所定の警戒値を下回ると、この旨を無線通信機３ｇを介して地上制御局に通報すると共に充電ステーション２への走行許可を取得する。この走行許可には走行先である停車エリアの指定情報が含まれている。
【００２９】
地上制御局は、全ての無人搬送車３を統括的に制御しているので、充電ステーション２の使用状況を把握している。したがって、地上制御局は、充電ステーション２における２つの停車エリアのうち、使用中でない停車エリア、つまり無人搬送車３が停車していない停車エリアを指定する内容の指定情報を充電ステーション２への走行許可を送信してきた無人搬送車３に送信する。無人搬送車３は、このような停車エリアの指定情報に示されている停車エリアに向かって走行する。なお、このような無人搬送車３の走行や荷役は、上述した走行系及び荷役系を統括的に制御する主制御系によって制御される。
【００３０】
そして、無人搬送車３が地上制御局から指定された停車エリアに停車すると、制御装置３ｈは、制御プログラムに基づいて電力の受給電処理に関する制御処理を図４に示す手順で実行する。
【００３１】
すなわち、制御装置３ｈは、例えば無線通信機３ｇが地上制御局から受信した上記停車エリアの指定情報に基づいて、地上給電コイル２ａに隣接する停車エリア１に停車したか否かを判断する（ステップＳ1）。そして、制御装置３ｈは、ステップＳ1の判断が「Ｙｅｓ」の場合つまり停車エリア１に停車した場合、隣の停車エリア２に他の無人搬送車３が停車しているか否かを確認する（ステップＳ2）。すなわち、制御装置３ｈは、無線通信機３ｇを用いて他の無人搬送車３あるいは地上制御局と無線通信を行うことにより、ステップＳ2の確認処理を行う。
【００３２】
一方、制御装置３ｈは、ステップＳ1の判断が「Ｎｏ」の場合つまり自らの無人搬送車３（以下、自無人搬送車３Ｍという。）が停車エリア２に停車した場合には、既に他の無人搬送車３が停止している停車エリア１の無人搬送車３から電力を受電する（ステップＳ3）。すなわち、制御装置３ｈは、受電回路３ｂを機能停止状態から機能状態とすることにより、停車エリア１に停車している無人搬送車３の給電コイル３ｆから受電コイル３ａ及び受電回路３ｂを介して交流電力の提供を受け、また充放電回路３ｃを充電モードに設定することにより受電コイル３ａ及び受電回路３ｂを介して充電した交流電力を蓄電池３ｄに充電させる。
【００３３】
そして、制御装置３ｈは、ステップＳ2の判断が「Ｙｅｓ」の場合、つまり停車エリア２に他の無人搬送車３が停車している場合には、例えば無線通信機３ｇを用いて停車エリア２に停車している他の無人搬送車３（以下、他無人搬送車３Ｔという。）と無線通信を行って充電状況を示す情報を取得することにより、当該他無人搬送車３Ｔの充電が完了したか否かを確認する（ステップＳ4）。そして、制御装置３ｈは、このステップＳ4の判断が「Ｎｏ」の場合つまり他無人搬送車３Ｔの充電が完了していない場合は、自無人搬送車３Ｍの蓄電池３ｄの充電が完了したか否かを確認する（ステップＳ5）。すなわち、制御装置３ｈは、充放電回路３ｃから蓄電池３ｄの充電状況を示す情報を取得することにより、ステップＳ5の確認処理を行う。
【００３４】
一方、制御装置３ｈは、ステップＳ4の判断が「Ｙｅｓ」の場合つまり他無人搬送車３Ｔの充電が完了した場合には、地上給電コイル２ａからの電力受電を開始すると共に、この受電電力を全て蓄電池３ｄに充電させる（ステップＳ6）。すなわち、制御装置３ｈは、受電回路３ｂを機能停止状態から機能状態に移行させることにより、地上給電コイル２ａから受電コイル３ａ及び受電回路３ｂを介して交流電力の提供を受け、また充放電回路３ｃを充電モードに設定することにより受電コイル３ａ及び受電回路３ｂを介して充電した交流電力を蓄電池３ｄに充電させる。
【００３５】
そして、制御装置３ｈは、ステップＳ5の判断が「Ｎｏ」の場合つまり自無人搬送車３Ｍの蓄電池３ｄが満充電状態にない場合には、他無人搬送車３Ｔが満充電に近いかを判断する（ステップＳ7）。すなわち、制御装置３ｈは、他無人搬送車３Ｔから既に取得した他無人搬送車３Ｔの蓄電池３ｄの充電状況を示す情報と、充放電回路３ｃから既に取得した自無人搬送車３Ｍの蓄電池３ｄの充電状況を示す情報とを比較することにより、自無人搬送車３Ｍよりも他無人搬送車３Ｔが先に満充電状況になるか否かを判断する。
【００３６】
一方、制御装置３ｈは、ステップＳ5の判断が「Ｙｅｓ」の場合つまり自無人搬送車３Ｍの蓄電池３ｄが満充電状態にある場合には、地上給電コイル２ａからの電力受電を開始すると共に、この受電電力を全て他無人搬送車３Ｔに給電する（ステップＳ8）。
【００３７】
すなわち、制御装置３ｈは、受電回路３ｂを機能停止状態から機能状態に移行させることにより地上給電コイル２ａから受電コイル３ａ及び受電回路３ｂを介して交流電力を受電し、また充放電回路３ｃを非充電モードに設定すると共に給電回路３ｅを機能停止状態から機能状態に移行させることにより、蓄電池３ｄへの充電を行わずに地上給電コイル２ａから受電した交流電力の全てを給電回路３ｅに供給させる。この結果、地上給電コイル２ａから受電した交流電力は、給電回路３ｅを介して給電コイル３ｆに供給されて他無人搬送車３Ｔに伝送される。
【００３８】
そして、制御装置３ｈは、ステップＳ7の判断が「Ｙｅｓ」の場合つまり他無人搬送車３Ｔが満充電に近い場合は、地上給電コイル２ａからの電力受電を開始すると共に、この受電電力のうち、比較的小さな電力（小電力Ｃmin）を充電電力とし、残りの比較的大きな電力を他無人搬送車３Ｔに給電する（ステップＳ9）。
【００３９】
すなわち、制御装置３ｈは、受電回路３ｂを機能停止状態から機能状態に移行させることにより地上給電コイル２ａから受電コイル３ａ及び受電回路３ｂを介して交流電力を受電し、また充放電回路３ｃを小電力Ｃminの充電モードに設定すると共に給電回路３ｅを機能停止状態から機能状態に移行させることにより、蓄電池３ｄを小電力Ｃminに制限して充電させると共に地上給電コイル２ａから受電した交流電力の殆どを給電回路３ｅに供給させる。この結果、地上給電コイル２ａから受電した交流電力の殆どは、給電回路３ｅを介して給電コイル３ｆに供給されて他無人搬送車３Ｔに伝送される。
【００４０】
一方、制御装置３ｈは、ステップＳ7の判断が「Ｎｏ」の場合つまり他無人搬送車３Ｔが満充電に近くない場合には、地上給電コイル２ａからの電力受電を開始し、この受電電力をフル充電モードで蓄電池３ｄに充電させると共に余剰電力を他無人搬送車３Ｔに給電する（ステップＳ10）。
【００４１】
すなわち、制御装置３ｈは、受電回路３ｂを機能停止状態から機能状態に移行させることにより地上給電コイル２ａから受電コイル３ａ及び受電回路３ｂを介して交流電力を受電し、また充放電回路３ｃをフル充電モードに設定すると共に給電回路３ｅを機能停止状態から機能状態に移行させることにより、地上給電コイル２ａから受電した交流電力の殆どを蓄電池３ｄに充電させると共に当該充電の余剰電力を給電回路３ｅに供給させる。この結果、地上給電コイル２ａから受電した交流電力のうち、殆どが自無人搬送車３Ｍに充電され、残りが給電回路３ｅを介して給電コイル３ｆに供給されて他無人搬送車３Ｔに伝送される。
【００４２】
図５は、このような充電処理に基づく自無人搬送車３Ｍ（停車エリア１）及び他無人搬送車３Ｔ（停車エリア２）の充電パターンを示す特性図である。停車エリア１に停車した自無人搬送車３Ｍは、停車エリア２に既に停車している他無人搬送車３Ｔが満充電に近い状態にある場合には、通常充電電力よりも低い小電力Ｃminに制限して蓄電池３ｄを充電する。この結果、他無人搬送車３Ｔは、自無人搬送車３Ｍが通常充電電力で蓄電池３ｄを充電する場合よりも多くの電力を自無人搬送車３Ｍから受電することが可能であり、よって自無人搬送車３Ｍが通常充電電力で蓄電池３ｄを充電する場合よりも早く充電を終了して搬送作業に復帰できる。
【００４３】
このような本実施形態によれば、無人搬送車３が充電機能だけではなく給電機能を持備えているので、隣接して停車した他の無人搬送車３に電力を給電することが可能であり、これによって地上給電コイル２ａ等の地上給電装置の個数を従来よりも少なくすることが可能である。したがって、本実施形態によれば、地上給電装置の設置及びその維持に要する時間及び経費を従来よりも削減することが可能である。
【００４４】
また、上述したステップＳ1〜10の処理によれば、停車エリア１と停車エリア２との何れにも無人搬送車３が停車して蓄電池３ｄを充電させるに際して、充電が先に完了する方の無人搬送車３が優先的に充電されるので、全体として無人搬送車３の稼働率を高くすることが可能である。
【００４５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、無人搬送車３の異なる側面に受電コイル３ａと給電コイル３ｆとをそれぞれ設けたが、本発明はこれに限定されない。無人搬送車３の前後に受電コイル３ａと給電コイル３ｆとをそれぞれ設けてもよい。この場合、非接触給電システムは、停車エリア１と停車エリア２とを分岐軌道１ａ上に前後に設けた充電ステーションを備えることになる。また、上記実施形態では２つの停車エリアを隣接して設けたが、停車エリアの個数は３つ以上でも良い。
【００４６】
（２）上記実施形態では、無人搬送車３の無線通信機３ｇを用いて他の無人搬送車３の充電情報等を取得したが、本発明はこれに限定されない。無線通信機３ｇ以外の手段を用いることにより他の無人搬送車３の充電情報等を取得してもよい。例えば、受電コイル３ａ及び給電コイル３ｆを電力伝送のみに使用するのではなく、信号の非接触伝送にも使用することにより無人搬送車３の充電情報等を取得してもよい。
【００４７】
（３）上記実施形態では、非接触給電システムを無人搬送システムＡに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、無人搬送システムＡ以外の種々の適用が可能である。すなわち、本発明に係る車両は、無人搬送車３に限定されず、充電を必要とする種々の自動車に適用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１…走行軌道、１ａ…分岐軌道、２…充電ステーション、２ａ…地上給電コイル、３…無人搬送車（車両）、３ａ…受電コイル、３ｂ…受電回路、３ｃ…充放電回路、３ｄ…蓄電池、３ｅ…給電回路、３ｆ…給電コイル、３ｇ…無線通信機、３ｈ…制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上給電装置に対峙するように設けられ、当該地上給電装置から電力を受電する受電装置と、
該受電装置が受電した電力を蓄電する蓄電装置と、
受電装置が受電した電力の少なくとも一部を外部の給電対象に供給する給電装置と
を備えることを特徴とする車両。
【請求項２】
受電装置は一方の側面に設けられ、給電装置は他方の側面に設けられることを特徴とする請求項１記載の車両。
【請求項３】
外部と無線通信を行う無線通信機と、
該無線通信機を用いて給電装置の給電対象の充電状態を把握し、当該充電状態に応じて給電装置から給電対象に供給する電力量を調節する制御装置と
をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の車両。
【請求項４】
制御装置は、給電対象の蓄電電力量が充電装置の蓄電量よりも大きい場合には、蓄電装置への充電量を制限して給電対象を先に満充電状態とすることを特徴とする請求項３記載の車両。
【請求項５】
地上給電装置から車両に電力を非接触で給電する非接触給電システムであって、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両と、
該車両が停車すると共に互いに隣接する複数の停車エリアと
を備えることを特徴とする非接触給電システム。
【請求項６】
停車エリアは、移動体としての無人搬送車が走行する走行軌道上に設けられることを特徴とする請求項５記載の非接触給電システム。
【請求項１】
地上給電装置に対峙するように設けられ、当該地上給電装置から電力を受電する受電装置と、
該受電装置が受電した電力を蓄電する蓄電装置と、
受電装置が受電した電力の少なくとも一部を外部の給電対象に供給する給電装置と
を備えることを特徴とする車両。
【請求項２】
受電装置は一方の側面に設けられ、給電装置は他方の側面に設けられることを特徴とする請求項１記載の車両。
【請求項３】
外部と無線通信を行う無線通信機と、
該無線通信機を用いて給電装置の給電対象の充電状態を把握し、当該充電状態に応じて給電装置から給電対象に供給する電力量を調節する制御装置と
をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の車両。
【請求項４】
制御装置は、給電対象の蓄電電力量が充電装置の蓄電量よりも大きい場合には、蓄電装置への充電量を制限して給電対象を先に満充電状態とすることを特徴とする請求項３記載の車両。
【請求項５】
地上給電装置から車両に電力を非接触で給電する非接触給電システムであって、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両と、
該車両が停車すると共に互いに隣接する複数の停車エリアと
を備えることを特徴とする非接触給電システム。
【請求項６】
停車エリアは、移動体としての無人搬送車が走行する走行軌道上に設けられることを特徴とする請求項５記載の非接触給電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２３９３３４（Ｐ２０１２−２３９３３４Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０７５７０（Ｐ２０１１−１０７５７０）
【出願日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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