CN108473066A

CN108473066A - 移动体系统

Info

Publication number: CN108473066A
Application number: CN201680076352.2A
Authority: CN
Inventors: 小平康正; 加藤昌树; 齐亮; 藤吉行; 藤吉一行
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2015-12-28
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2018-08-31
Also published as: JPWO2017115625A1; WO2017115625A1

Abstract

通过比较简单的结构以非接触的方式向移动体传输电力。移动体通过从具有送电谐振器的无线送电装置以无线方式传输的电力而被驱动。所述移动体具有：受电谐振器；整流器，其将所述受电谐振器接收到的交流电力转换为直流电力而进行输出；电容器，其蓄积从所述整流器输出的电力；马达，其使用所述电容器中蓄积的电力进行动作，使所述移动体移动；DC‑DC转换器，其将从所述电容器输出的电压升压或降压后提供给所述马达；以及受电控制电路，其根据被提供给所述马达的电压控制所述DC‑DC转换器，在从所述电容器向所述马达提供电力的期间内，使所述DC‑DC转换器的升压比增大，或使降压比减小。

Description

移动体系统

技术领域

本申请涉及以非接触的方式向具有电容器的移动体输送电力的移动体系统。

背景技术

专利文献1公开了以非接触的方式向无人输送车(Automated Guided Vehicle：AGV)供电的系统的例子。在该系统中，通过电磁感应耦合从供电装置向AGV传输电磁能量。AGV将该电磁能量转换为直流电力，提供给电池和电容器的并联电路。公开了电容器在短时间内被充电，在该充电完成后也从电容器向电池进行充电。

专利文献2公开了如下方法：在使用共振法的非接触送电中对共振系统的谐振频率和阻抗双方进行调整。在该方法中，首先，通过控制与二次自谐振线圈连接的可变电容器的容量来调整二次自谐振线圈的谐振频率。然后，通过控制与二次线圈连接的阻抗匹配器来调整共振系统的输入阻抗，其中，该二次线圈通过电磁感应而从二次自谐振线圈接收电力。

专利文献3公开了具有尺寸不同的送电电感器和受电电感器的无线电力传输系统的例子。公开了如下内容：将构成送电电感器和受电电感器中的尺寸较小的一方的电感器的至少一部分布线的每单位长度的电阻值设定为，低于尺寸较大的一方的电感器的布线的电阻值。

现有技术文献

专利文献

【专利文献1】日本特开2008-137451号公报

【专利文献2】国际公开第2012/111085号说明书

【专利文献3】国际公开第2011/125328号说明书

发明内容

发明要解决的问题

在以无线(非接触)方式向无人输送车等比较小型且轻量的移动体传输电力的系统中，要求尽量使结构简单。

本公开的实施方式提供能够以比较简单的结构以非接触的方式向移动体输送电力的新的移动体系统。

用于解决问题的手段

本公开的一个方式的移动体系统具有无线送电装置以及通过从所述无线送电装置以无线方式传输的电力而被驱动的移动体。所述无线送电装置具有：逆变器电路，其将从直流电源提供的直流电力转换为交流电力；送电谐振器，其将从所述逆变器电路输出的所述交流电力的至少一部分送出到空间；第1检测器，其检测在所述送电谐振器中流过的电流；以及送电控制电路，其根据所检测到的所述电流，对从所述逆变器电路输出的所述交流电力的频率进行控制。所述移动体具有：受电谐振器，其能够通过磁场谐振或电磁感应而与所述送电谐振器耦合；整流器，其与所述受电谐振器连接，将所述受电谐振器接收到的交流电力转换为直流电力而输出；电容器，其蓄积从所述整流器输出的电力；马达，其使用所述电容器中蓄积的电力来进行动作，使所述移动体移动；DC-DC转换器，其连接在所述电容器与所述马达之间，将从所述电容器输出的电压进行升压或降压而提供给所述马达；第2检测器，其检测被提供给所述马达的电压；以及受电控制电路，其根据所检测到的所述电压控制所述DC-DC转换器，并且在从所述电容器向所述马达提供电力的期间内，使所述DC-DC转换器的升压比增大或使所述DC-DC转换器的降压比减小。

上述的总括或具体的方式可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序或记录介质来实现。或者，可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序和记录介质的任意组合来实现。

发明的效果

根据本公开的实施方式，移动体系统能够以比较简单的结构以非接触的方式向移动体传输电力。

附图说明

图1是用于说明实施方式1的移动体系统的概要的图。

图2是示意地示出实施方式1的移动体200的一例的立体图。

图3是示出充电时的送电线圈单元105与受电线圈单元205的配置关系的一例的立体图。

图4是示出实施方式1的移动体系统的结构的框图。

图5是示出逆变器电路120和控制电路140的结构例的图。

图6是示出从控制电路140提供给开关元件G1～G4的脉冲信号和从逆变器电路120输出的电压的波形的一例的图。

图7是示出送电谐振器110和受电谐振器210的等价电路的图。

图8A是用于更详细地说明送电线圈112和受电线圈212的形状以及配置关系的立体图。

图8B是示意地示出从Y方向观察送电线圈112时的形状的图。

图8C是示意地示出从Y方向观察受电线圈212时的形状的图。

图9A是示出整流器220、电容器230、DC-DC转换器250和马达240的结构例的图。

图9B是示出整流器220、电容器230、DC-DC转换器250和马达240的其他的结构例的图。

图10是示出充电时的送电装置100的动作的一例的流程图。

图11是示出本实施方式中的移动体系统的结构的框图。

图12是示出移动体200A中的整流器220、双向DC-DC转换器250A、电容器230和马达240的电路结构的图。

图13是示出本实施方式中的送电装置100A和移动体200A进行充电时的动作的一例的流程图。

图14是示出输入到开关元件G5、G6的脉冲信号与占空比D之间的关系的图。

具体实施方式

以下对本公开的例示的实施方式进行说明。但是，有时省略不必要的详细说明。例如，有时省略针对已经公知的事项的详细说明和实质为同一结构的重复说明。这是为了避免以下说明不必要地变得冗长，从而使本领域技术人员容易理解。另外，发明者为了使本领域技术人员充分理解本公开的内容而提供附图和以下的说明，并不意图通过这些附图和说明在权利要求书的范围内限定记载的主题。在以下的说明中，对相同或类似的结构要素标注相同的参照标号。

(实施方式1)

＜整体结构＞

图1是用于说明本实施方式的移动体系统的概要的图。本实施方式的移动体系统例如可以用作工厂内的物品的输送用的系统。移动体系统具有至少1个无线送电装置(以下，简称为“送电装置”。)100和至少1个移动体200。移动体200例如可以是在工厂内自主移动而将物品输送到必要场所的无人输送车(AGV)。图1例示了4台送电装置100和4台移动体200。但是，送电装置100和移动体200各自的数量是任意的。

送电装置100以无线方式向移动体200传输电力。送电装置100具有送电线圈单元105，该送电线圈单元105包含将交流电力送出到空间的送电线圈。移动体200具有包含受电线圈的受电线圈单元205。送电线圈和受电线圈通过磁场谐振而耦合，由此以无线方式从送电线圈向受电线圈传输电力。这样，在本实施方式中，利用基于磁场谐振耦合(有时被称作“磁场共振耦合”或“谐振磁场耦合”。)进行的无线电力传输。根据磁场谐振耦合方式的无线电力传输，与基于电磁感应的方法相比，能够进行更长距离的电力传输。另外，本公开的技术不限于磁场谐振耦合方式，也可以应用于基于电磁感应方式的无线电力传输。因此，本公开还包含基于电磁感应方式的结构。

移动体200具有电容器和马达。对受电线圈单元205内的受电线圈接收到的电力进行整流并蓄积在电容器中。电容器可以使用例如电气双层电容器或锂离子电容器等大容量且低电阻的电容器。即，电容器是电气双层电容器或锂离子电容器。移动体200能够通过电容器中所蓄积的电力来驱动马达而进行移动。

当移动体200移动时，电容器的蓄电量(即充电量)降低。因此，需要再充电以继续移动。因此，移动体200在移动过程中充电量低于规定的阈值时，移动到送电装置100的附近进行充电。如图1所示，如果在多个位置设置送电装置100，则移动体200移动到最近的送电装置100附近即可。因此，移动体200能够缩短移动距离。

如前所述，这样的系统可以用作例如工厂内的物品的输送用的系统。移动体200典型地具有装载物品的载台。移动体200作为在工厂内自主移动而将物品输送到必要场所的台车发挥功能。另外，移动体系统不限于用于工厂，例如还可以用于店铺、医院、家庭、其他所有场所。此外，移动体200不限于AGV，也可以是其他的工业机械或服务机器人。移动体200例如可以是有人的车辆或扫地机器人等具有可在横向移动的机构的任意的机器。“在横向移动”意味着，在沿着水平面(或地面)的方向上(根据情况不同，越过阶差、凹凸或倾斜面)移动。

图2是示意地示出本实施方式的移动体200的一例的立体图。该移动体200具有设置于侧面的受电线圈单元205、包含被马达驱动的驱动轮207的多个车轮、以及载置物品的载台206。受电线圈单元205收纳有包含受电线圈的受电谐振器。

图3是示出充电时的送电线圈单元105与受电线圈单元205的配置关系的一例的立体图。图3示出XYZ坐标，该XYZ坐标示出彼此垂直的X、Y、Z方向。在以下的说明中，使用图中所示的坐标系。XY面与水平面或地面平行。X轴的正方向为移动体200前进的方向，Z轴的正方向为铅直向上的方向。

另外，本申请的附图所示的构造物的朝向是考虑便于说明而设定的，本公开的实施方式不限制实际实施时的朝向。此外，图中所示的构造物的整体或一部分的形状和大小也不限制实际的形状和大小。

如图3所示，送电线圈单元105中的送电线圈112具有以在X方向上相对较长、Z方向上相对较短地卷绕的导体线(绕组)。同样，受电线圈单元205中的受电线圈212具有在X方向上较长、Z方向上较短地卷绕的导体线(绕组)。如图所示，本实施方式的送电线圈112和受电线圈212的形状和尺寸是非对称的。在本实施方式中，由受电线圈212的绕组规定的区域的大小小于由送电线圈112的绕组规定的区域的大小。电力传输是在送电线圈112与受电线圈212对置的状态下进行的。更具体而言，在由送电线圈112的绕组规定的面与由受电线圈212的绕组规定的面(图示的例中均与XZ面平行)对置的状态下进行充电。另外，不限于这些面完全平行的情况，即使相互倾斜也能够进行充电。此外，由于送电线圈112具有在X方向上较长的形状，因此，即使移动体200在X方向上稍微偏离，也能够维持线圈间的对置状态，能够维持较高效率下的电力传输。

移动体200能够使用各种传感器来掌握本机的位置和朝向以及送电线圈112的位置和朝向。由此，能够确定与本机最近的送电装置100(除了正在向其他移动体200供电的送电装置100以外。)。然后，移动体200能够移动到该送电装置100的附近，并取得可进行高效率的电力传输的姿势(即，受电线圈212与送电线圈112接近而对置的姿势)。

本实施方式的移动体200未搭载专利文献1等现有技术中使用的二次电池(以下称为“电池”。)。即，本实施方式的移动体200是无电池移动体。此外，与送电线圈112相比，受电线圈212较小。因此，能够将移动体200构成为小型、轻量且低成本。由此，能够延长可连续移动的时间。根据本实施方式，例如能够通过几分钟的充电而进行30分钟到几个小时的连续动作。进而，本实施方式的移动体系统能够通过后述的电路结构和动作使移动体200或送电装置100的结构简单。

以下，更详细地说明本实施方式的移动体系统的结构。

图4是示出本实施方式的移动体系统的结构的框图。送电装置100具有：与外部的直流(DC)电源50连接的逆变器电路120；与逆变器电路120连接的送电谐振器110；检测在送电谐振器110中流过的电流的电流检测器130；以及送电控制电路140，其根据由电流检测器130检测到的电流的量来控制逆变器电路120。送电谐振器110包含前述的送电线圈112。移动体(受电装置)200具有受电谐振器210、与受电谐振器210连接的整流器(整流电路)220、与整流器220连接的电容器230、与电容器230连接的DC-DC转换器250、与DC-DC转换器250连接的马达240。受电谐振器210包含前述的受电线圈212。移动体200还具有：检测提供给马达240的电压的电压检测器260；根据由电压检测器260检测到的电压来控制DC-DC转换器250的受电控制电路270。另外，送电装置100和移动体200也可以具有未图示的其他的结构要素。此外，移动体系统不是必须具有图4所示的全部结构要素，可以适当省略。

以下，更详细地说明各结构要素。

＜DC电源＞

DC电源50是输出规定的大小的直流电压的电源。DC电源50例如可以包含将商用交流电力转换为具有送电装置100的动作电压的直流电力而进行输出的转换器。

＜逆变器电路和送电控制电路＞

逆变器电路120将从DC电源50提供的直流电力转换为交流电力。逆变器电路120例如可以是全桥逆变器电路。全桥逆变器电路能够通过对4个开关元件的开关的定时进行调整，从而输出所期望的频率和电压值的交流电力。各开关元件根据从送电控制电路140提供的脉冲信号而切换导通和非导通的状态。

图5是示出逆变器电路120和控制电路140的结构例的图。图5所示的逆变器电路120具有具备4个开关元件G1～G4的全桥逆变器电路的结构。各开关元件可以是IGBT(Insulated-gate bipolar transistor：绝缘栅双极型晶体管)或MOSFET(Metal OxideSemiconductor Field-Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等晶体管。

控制电路140具有控制IC 142、栅极驱动器144、存储器143。控制IC 142通过执行存储器143中存储的控制程序，来决定使逆变器电路120输出的交流电力的电压(意味着实效值。以下相同。)和频率。在本实施方式中，特别地，根据电流检测器130检测到的电流I1的值来决定效率最大的频率。后面详细叙述该动作。栅极驱动器144将具有控制IC 142决定出的频率和占空比的脉冲信号提供给各开关元件G1～G4的栅极。由此，控制各开关元件G1～G4的导通(ON)/非导通(OFF)的状态。另外，控制电路140的一部分或整体例如可由微型计算机(微机)等集成电路实现。

当4个开关元件G1～G4中的开关元件G1和G4导通(导通状态)时，从逆变器电路120输出极性与从DC电源50提供的直流电压相同的电压。另一方面，当开关元件G2和G3导通(导通状态)时，从逆变器电路120输出极性与从DC电源50提供的直流电压相反的电压。控制电路140调整向各开关元件G1～G4提供的脉冲信号的定时，从而使逆变器电路120输出所期望的频率和电压的交流电力。

图6是示出从控制电路140提供给开关元件G1～G4的脉冲信号和从逆变器电路120输出的电压的波形的一例的图。在图6中，记号E表示从DC电源50输出的电压的大小，记号T表示周期。通过占空比dinv来控制逆变器电路120的输出电压V1与DC电源50的输出电压的大小E相同的期间。即，控制电路140通过调整占空比dinv，能够调整以正弦波对输出电压V1进行近似得到的交流电压的振幅和实效值。

另外，逆变器电路120不限于图5所示的结构。例如，可以是将图5所示的开关元件G3和G4分别置换为电容器得到的半桥型的结构。该情况下，通过调整施加给2个开关元件G1和G2的栅极驱动脉冲的定时，也能够输出所期望的交流电压。逆变器电路120例如通过市售的高频电源装置来实现。

＜送电谐振器和受电谐振器＞

图7是示出送电谐振器110和受电谐振器210的等价电路的图。送电谐振器110具有基于送电线圈112的电感成分(L1)、电容成分(C1)和电阻成分(R1)的串联谐振电路。受电谐振器210是具有基于受电线圈122的电感成分(L2)、电容成分(C2)、电阻成分(R2)的串联谐振电路。电容成分(C1和C2)可以分别是送电线圈112和受电线圈212的寄生电容成分，也可以是基于另外设置的电容器的电容成分。送电谐振器110的谐振频率和受电谐振器210的谐振频率被设定为大致相同的值。谐振频率没有特别限定，但例如能够设定为5千赫(kHz)以上、50兆赫(MHz)以下。谐振频率更优选为10kHz以上、1MHz以下。在本实施方式中，作为一例，谐振频率是85kHz。各谐振器不限于串联谐振电路，也可以是并联谐振电路。不限于图示的结构，例如也可以如专利文献1所公开的那样，设置通过电磁感应而与送电谐振器110耦合的一次线圈和通过电磁感应而与受电谐振器210耦合的二次线圈。

图8A是用于更详细地说明送电线圈112和受电线圈212的形状和配置关系的立体图。另外，图8A示出送电线圈112的Y方向的宽度相比于图3的例子较小的例子。图8A所示的双点划线表示由线圈112、212规定的面的法线。图8B示意地示出从Y方向观察送电线圈112时的形状。图8C示意地示出从Y方向观察受电线圈212时的形状。

送电线圈112是由第1导体形成的绕组(即，通过第1导体线卷绕的绕组)，包含在横向延伸的第1上侧部分112a和第1下侧部分112b、以及将第1上侧部分112a和第1下侧部分112b连接起来的圆弧状的2个部分。受电线圈212是由第2导体形成的绕组(即，通过第2导体线卷绕的绕组)，包含在横向延伸的第2上侧部分212a和第2下侧部分212b、以及将第2上侧部分212a和第2下侧部分212b连接起来的圆弧状的2个部分。在该实施方式中，第2导体的比电阻(电阻率)低于第1导体的比电阻。受电线圈212的匝数少于送电线圈112的匝数。通过这样的结构，受电线圈212的电阻值小于送电线圈121的电阻值。

受电线圈212的上侧部分212a和下侧部分212b分别比送电线圈112的上侧部分112a和下侧部分112b短。例如，送电线圈112的上侧部分112a和下侧部分112b的长度可以分别是受电线圈212的上侧部分212a和下侧部分212b的长度的1.2倍以上。送电线圈112的上侧部分112a与下侧部分112b之间的距离例如可以是受电线圈212的上侧部分212a与下侧部分212b之间的距离的0.8倍以上1.2倍以下。在某个例中，受电线圈212的上侧部分212a相对于作为基准的水平面(例如地面)的高度等于或小于送电线圈112的上侧部分112a相对于水平面的高度。而且，受电线圈212的下侧部分212b相对于该水平面的高度等于或大于送电线圈112的下侧部分112b相对于该水平面的高度。

第1矩形面112c(图8B)和第2矩形面212c(图8C)相对于水平面垂直或倾斜，该第1矩形面112c由送电线圈112的上侧部分112a和下侧部分112b规定，该第2矩形面212c由受电线圈212的第2上侧部分212a和第2下侧部分212b规定。受电线圈112配置在移动体200的侧面。而且，在电力传输时，第2矩形面212c与送电线圈112的第1矩形面112c对置。

在本实施方式中，送电线圈112由比较廉价的材料构成，受电线圈212由比较高价的比电阻较小的材料构成。由此，能够使受电线圈212的线长小于送电线圈112的线长，能够缩小移动体200的尺寸。通过由比较廉价的材料构成具有相对较长的绕组的送电线圈112，能够降低送电装置100的成本。

非接触供电是通过在送电线圈112与受电线圈212之间产生的磁束来进行的。因此，各线圈的电阻值和线圈间的互感是重要的参数。以往，送电线圈112和受电线圈212一般由导电率较高(即，比电阻较低)的铜等材料构成，以降低损失。此外，为了降低由于接近效果和表皮效果而导致的损失，大多数情况下使用捆束绝缘的细铜线而成的利兹线等特殊形状的导线。进而，一般来讲，采用送电线圈112和受电线圈212的形状和材料相同或接近的结构。

但是，如果使用高价的铜作为各线圈的材料，或者使用利兹线等特殊的构造作为线材的构造，则成本会增加，重量也会增加。进而，在使送电线圈112和受电线圈212的形状相同的情况下，需要使送电线圈112和受电线圈212双方大型化，以增大送电距离。进而，设有受电线圈212的移动体200的设计被限制。

此外，在使用电气双层电容器这样的低阻抗的元件作为电容器230的情况下，可以对电容器230施加例如最大30伏(V)的电压和10～100安培(A)的电流。更优选可以对电容器230施加10～30安培(A)的电流。在这样的状况下，要求提高传输效率。

在本实施方式中，通过使受电线圈212成为损失比送电线圈112低的结构，能够满足上述的要求。例如使用铜等低电阻率的材料或利兹线等低损失的构造来构成受电线圈212，缩小形状并且减少匝数，从而能够减小受电线圈212的整体的电阻。受电线圈212例如匝数是10～30匝左右。图8C所示的Y方向的尺寸例如是10厘米(cm)～25cm左右，Z方向的尺寸可以是3cm～10cm左右。受电线圈212的电阻值例如可以是1欧姆(Ω)以下。另外，这些数值只是一例，可以采用从上述范围偏离的结构。

另一方面，送电线圈112的损失比较能够接受。因此，能够在送电线圈112中使用铝等廉价的材料，或使用较小的截面积的通常单线。此外，送电线圈112构成为具有在X方向上比受电线圈112长的形状，以使得即使受电线圈212的位置从最佳位置在X方向(行进方向)上偏离也能够进行电力传输。送电线圈112的匝数被设定为较大，以增大互感。送电线圈112的匝数例如可以是60～100匝左右。图8B所示的X方向的尺寸例如可以是30cm～40cm左右，Z方向的尺寸可以是3cm～10cm左右。送电线圈112的电阻值例如可以是5～10Ω左右。这些数值只是一例，可以采用从上述范围偏离的结构。送电线圈112如上所述由廉价的材料构成，由此，即使绕组的总量较多也能够降低整体的成本。

通过以上的结构，能够实现受电线圈212小型化，能够提高移动体200的设计的自由度。此外，能够实现受电线圈212的轻量化，能够降低移动体200的消耗电力。进而，在相对大型的送电线圈112中采用铝等廉价的材料或单线等廉价的线材构造，将要求低损失的受电线圈212构成为小型且匝数较少，从而还能够降低成本。通过使受电线圈212为低损失，从而在使用电气双层电容器或锂离子电容器等充电时的输入阻抗较低的电容器的情况下，也能够较高地维持传输效率。

此外，使受电线圈212的上侧部分212a和下侧部分212b分别比送电线圈112的上侧部分212a和下侧部分212b短，由此，即使移动体200在行进方向进行了移动，也能够维持较高的传输效率。进而，通过使第1矩形面112c和第2矩形面212c相对于水平面垂直或倾斜，即使在移动体200的侧面与送电装置100的侧面对置的状态下也能够进行电力传输。因此，与在路面配置送电线圈112的结构相比，送电装置100能够更自由地进行配置。

另外，送电线圈112和受电线圈212不限于图示的形状。例如，各线圈的形状也可以是矩形(包含正方形)或椭圆形(包含圆形)。

＜整流器、电容器、DC-DC转换器、马达、受电控制电路＞

图9A是示出整流器220、电容器230、DC-DC转换器250、马达240、电压检测器260和受电控制电路270的结构例的图。

如图示那样，整流器220可以是包含二极管电桥和平滑电容器的全波整流电路。整流器220可以是其他种类的全波整流电路，也可以是半波整流电路。整流器220将来自受电谐振器210的交流电力转换为直流电力而进行输出。

电容器230与整流器220并联连接。电容器230例如是电气双层电容器或锂离子电容器。电气双层电容器或锂离子电容器由于内部电阻较小(例如数十mΩ)，因此能够进行低损失且大电流的充放电。因此，与电池相比，能够进行快速的充电。此外，与其他种类的电容器相比，静电容量较大，因此能够实行比较长时间的连续放电。本实施方式的移动体200不具有电池。因此，通过电容器230进行对马达240的供电。通过去除电池，还能够去除控制电池的电路。由此能够实行，移动体200的小型化、轻量化和快速充电。通过去除电池，能够使能量密度降低。但是，如图1所示，为了增多充电次数，设有多个送电装置100。由此，能够补偿能量密度的降低。另外，本实施方式的移动体200不具有电池，但是，也可以在具有电池的移动体中应用本公开的技术。该情况下，能够由电容器和电池双方对马达240进行驱动，因此能够提高可连续移动的时间。

在不具有电池而由电容器230对马达240供电的本实施方式的结构中，可能由于电容器230的电压下降而使马达240的最大旋转速度降低。因此，在本实施方式中，使用DC-DC转换器250对来自电容器的电压进行升压而提供给马达240。由此，能够进行稳定动作。根据本实施方式的结构，与专利文献1等的以往的结构相比，能够降低每功率密度的成本。

另外，DC-DC转换器250也可以具有不只是升压而还能够进行降压动作的结构。图9B是示出能够进行升压和降压这两个动作的DC-DC转换器250的一例的图。例如在电容器230是电气双层电容器，马达240所要求的电压是30V，电容器230的电压是35V的情况下，优选最好进行降压动作。该情况下，使用图9B例示那样的能够进行升降压的DC-DC转换器250。

本实施方式中的DC-DC转换器250可以如图9A所示具有升压斩波电路的结构，也可以如图9B所示，具有升降压斩波电路的结构。DC-DC转换器250经由开关G5而与电容器230并联连接。在图9A的例中，DC-DC转换器250具有开关G6，通过切换开关G6的导通(ON)/非导通(OFF)的状态，从而将从电容器230输出的直流电压升压到所期望大小的直流电压而输出到马达240。开关G5和G6的导通/非导通的状态是通过控制电路270来控制的。在图9B的例中，通过切换开关G5的导通(ON)/非导通(OFF)的状态，将从电容器230输出的直流电压升压或降压到所期望大小的直流电压而输出到马达240。开关G5的导通/非导通的状态是通过控制电路270来控制的。

另外，DC-DC转换器250不限于上述的升压斩波电路或升降压斩波电路，可以是任意的DC-DC转换器。例如，DC-DC转换器不限于图9A和图9B所示的非绝缘系DC-DC转换器，也可以是绝缘转换器。

以下，根据图9A的电路结构进行说明。

受电控制电路270与送电控制电路140同样，具有控制IC 272、栅极驱动器274、存储器273。控制IC 272通过执行存储器273中存储的控制程序，来决定开关G5和DC-DC转换器250的开关G6的导通和断开的定时(开关定时)。栅极驱动器274根据控制IC 272决定的开关定时，对开关G5、G6的栅极施加规定的电压。另外，受电控制电路270的一部分或整体例如可以通过微型计算机等的集成电路来实现。

控制电路270在充电时使开关G5、G6断开。由此，将从整流器220输出的直流电力提供给电容器230，在电容器230中蓄积电荷。

送电装置100中的送电控制电路140在充电完成后，使逆变器电路120停止送电。例如可以根据由电流检测器130检测到的电流量是否成为规定的阈值以下来判断充电的完成。在充电完成后，受电控制电路270使开关G5导通，开始开关G6的控制。通过使开关G5导通，电容器230中蓄积的电荷被放电，其电力被提供给马达240。通过在适当的定时切换开关G6的导通/断开的状态，能够将以所期望的升压比进行升压后的电压提供给马达240。开关G6的开关控制是根据对施加给马达240的电压进行检测的电压检测器260的检测结果来进行的。以使得由电压检测器260检测到的马达240的电压的大小基本维持固定的方式决定升压比，控制电路270决定提供给开关G6的脉冲信号的占空比。由此，即使电容器230产生电压下降，也能够对马达240提供基本固定的电压。

另外，图9B所示的结构中的动作如下。在充电完成后，受电控制电路270使开关G5导通，开始开关G5的控制。通过使开关G5导通，电容器230中蓄积的电荷被放电，其电力被提供给马达240。通过在适当的定时切换开关G5的导通/断开的状态，能够将以所期望的升降压比进行升压或降压后的电压提供给马达240。开关G5的开关控制是根据对施加给马达240的电压进行检测的电压检测器260的检测结果来进行的。控制电路270以使得由电压检测器260检测到的马达240的电压的大小基本维持固定的方式决定升降压比，决定提供给开关G5的脉冲信号的占空比。由此，即使电容器230产生电压下降，也能够对马达240提供基本固定的电压。

在图9所示的例中，马达240是直流马达，但不限于此，例如也可以是永久磁铁同步马达或感应马达等交流马达。在使用交流马达的情况下，在DC-DC转换器250与马达240之间，设置将直流电力转换为三相交流电力的三相逆变器。这种结构也包含在本公开中。

＜动作＞

接着，对本实施方式的送电装置100和移动体200的动作进行说明。

移动体200在判断为需要充电时，移动到存在于最近位置的送电装置100的附近。然后，以受电线圈212与送电线圈112隔开规定的距离(例如，数cm至数十cm)而对置的姿势进行待机。送电装置100在检测到移动体200的接近后，进行用于送电的初始调整，决定最佳的振荡频率，开始送电。送电装置100在送电过程中也每隔规定时间进行同样的动作，将振荡频率更新为那时的最佳值。由此，能够维持较高的传输效率的送电。以下，详细说明该动作。

图10是示出充电时的送电装置100的动作的一例的流程图。送电装置100首先使控制系统的开关导通(步骤S101)。控制系统意味着送电控制电路140和未图示的通信电路等与送电装置100的控制相关的结构要素。此时，逆变器电路120等与送电相关的结构要素(称为送电系统。)被设定为断开。送电装置100中的送电控制电路140判断来自DC电源50的施加电压是否与规定值(设为J伏。)一致(步骤S102)。该规定值例如可以是100V或200V这样的值。在施加电压与规定值不一致的情况下，控制电路140调整直流电流和直流电压的值，直到施加电压与规定值一致为止(步骤S103)。例如可以通过控制DC电源50所具有的转换器的开关元件来进行该调整。

当施加电压与规定值一致时，送电控制电路140进行受电线圈212的接近的检测(步骤S104)。例如根据移动体200所具有的激光光源或LED光源等的光(包含红外线。)来进行该检测。送电装置100通过未图示的传感器来检测该光，从而检测移动体200的接近。另外，移动体200的接近的检测的方法不限于该例，例如也可以利用磁来进行。

在检测到受电线圈212的接近后，送电控制电路140使送电系统、即逆变器电路120等的开关导通(步骤S105)。首先，送电控制电路140将逆变器电路120设定为低输出模式(步骤S106)。低输出模式是从逆变器电路120输出具有较低的电压实效值的交流电力的模式。例如通过将提供给逆变器电路120的各开关元件的脉冲信号的占空比设为较低的值(例如，10％～30％)，从而设定低输出模式。该状态下，送电控制电路140根据电流检测器130的检测结果，判定是否为规定的阈值(设为A安培。)以上(步骤S107)。规定的阈值是流入送电谐振器110的电流的量(称作“通流电流量”。)。在通流电流量低于该阈值的情况下，认为受电线圈212未在送电线圈112的附近对置。因此，送电控制电路140转移到异常电流停止模式。

在异常电流停止模式中，送电控制电路140使送电系统的开关断开(步骤S113)。然后，打开(ON)表示电流异常的警告(步骤S114)。由此，向用户或管理者通知电流的异常。用户或管理者进行警告停止的操作后(步骤S115)，再次执行步骤104的动作。

在步骤S107中，通流电流量为A安培以上的情况下，认为受电线圈212与送电线圈112对置。因此，送电控制电路140扫描逆变器电路120的振荡频率，决定最佳的频率。在本实施方式中，送电谐振器110和受电谐振器210的谐振频率被设定为85KHz。因此，送电控制电路140在其附近的84kHz至86kHz的范围扫描频率。另外，该范围至是一例，也可以在其他的范围内扫描。送电控制电路140例如一边以100kHz为单位使频率变化，一边将每次的通流电流量记录在存储器143中。在扫描后，送电控制电路140判定通流电流量中是否存在峰值(步骤S109)。在不存在峰值的情况下，转移到前述的异常电流停止模式(步骤S113～S115)。在存在峰值的情况下，送电控制电路140决定通流电流量成为峰值的频率，将该频率设定为振荡频率X。即，将提供给逆变器电路120的各开关元件的脉冲信号的频率设定为X。由此，能够使传输效率最大。

此外，送电控制电路140将提供给逆变器电路120的各开关元件的脉冲信号的占空比设定为50％(步骤S111)。这是为了使从逆变器电路120输出的电压(实效值)成为最大。在不需要使输出电压成为最大的情况下，也可以将占空比设定为50％以外的值。

送电控制电路140在该状态下判断通流电流量是否为规定的上限值(设为B安培。)以下(步骤S112)。该上限值是为了确保安全性而设置的，将该上限值设定为不会破坏电路内的各元件的程度的电流的值。在通流电流量超过B安培的情况下，判断为流过异常电流，因此，转移到异常电流停止模式(步骤S113～S115)。

在通流电流量为B安培以下的情况下，送电控制电路140开始送电(步骤S120)。即，开始基于所决定的振荡频率X进行逆变器电路120的驱动。由此，频率X的交流电力经由送电谐振器110和受电谐振器210而传输到移动体200。

在本实施方式中，在送电过程中也执行基于上述的频率扫描而实现的传输效率的最佳化。送电控制电路140在送电开始后，每隔规定时间(设为T秒。)，在包含该时间点的振荡频率X的频率范围(图10的例中为X-100Hz至X+100Hz的范围)内进行扫描，再次将通流电流量成为峰值的频率设定为振荡频率X(步骤S121～S123)。重复该动作，直到通流电流量成为预先设定的充电终止电流(设为C安培。)以下。充电终止电流例如是接近0安培的值，如果成为该值以下，则判断为电容器230的充电量足够。送电控制电路140在通流电流量成为C安培以下时，停止送电(步骤S125)。通过该动作，即使移动体200处于移动中，且受电线圈212与送电线圈112的相对位置偏离，也能够提高传输效率。

受电控制电路270例如通过与电容器230连接的对电流和电压中的至少一方进行检测的检测器(例如，图9A、9B所示的电压检测器262)来检测送电的停止。当送电被停止时，移动体200的受电控制电路270使图9所示的开关G5导通。由此，开始从电容器230向马达240的供电，以及伴随该供电的移动体200的移动。在移动过程中，伴随电容器230的电压下降，对马达240施加的电压逐渐降低。因此，移动体200的最高速度降低。为了抑制该情况下，本实施方式的受电控制电路270控制开关G6而使DC-DC转换器250以所期望的升压比进行升压。受电控制电路270例如调整对开关G6施加的脉冲信号的占空比，使得始终将固定大小的电压提供给马达240。由此，能够使马达240的动作稳定。

＜效果等＞

如以上那样，本实施方式的移动体系统具有无线送电装置100、以及通过从无线送电装置100以无线方式传输的电力而被驱动的移动体200。

无线送电装置100具有：逆变器电路120，其将从直流电源50提供的直流电力转换为交流电力而进行输出；送电谐振器110，其将从逆变器电路120输出的交流电力的至少一部分送出到空间；电流检测器(第1检测器)130，其检测送电谐振器110中流过的电流；以及送电控制电路140，其根据由电流检测器130检测到的电流，控制从逆变器电路120输出的交流电力的频率。移动体200具有：受电谐振器210，其能够通过磁场谐振(或电磁感应)而与送电谐振器110耦合；整流器220，其与受电谐振器210连接，将受电谐振器210接收到的交流电力转换为直流电力而进行输出；电容器230，其蓄积从整流器220输出的电力；马达240，其使用电容器230中蓄积的电力来进行动作，使移动体200移动；DC-DC转换器250，其连接在电容器230与马达240之间，将从电容器230输出的电压进行升压或降压而提供给马达240；电压检测器(第2检测器)260，其检测被提供给马达的电压；受电控制电路270，其根据由电压检测器260检测到的电压控制DC-DC转换器250。受电控制电路270在从电容器230向马达240提供电力的期间内，使DC-DC转换器250的升压比增大，或使降压比减小。另外，在本说明书中，将升压比定义为输出电压/输入电压，将降压比定义为输入电压/输出电压。因此，升压比和降压比是比1大的值。

由此，能够抑制伴随电容器230的电压下降而使马达240的输入电压降低的情况，能够稳定地保持移动体200的速度。另外，如前所述，DC-DC转换器250不限于升压DC-DC转换器(例如升压斩波电路)。在马达240所要求的电压小于电容器230输出的电压的情况下，能够进行降压动作。该情况下，受电控制电路270在从电容器230向马达240提供电力的期间内，使DC-DC转换器250的降压比减小。

在本实施方式中，进而，在送电开始时，在扫描频率而决定了电流成为最大的频率后开始送电。具体而言，送电控制电路140在开始送电时，以预先设定的频率范围所包含的多个频率依次对逆变器电路120进行驱动，从该多个频率中决定使送电谐振器110中流过的电流的实效值成为最大的频率。送电控制电路140利用所决定出的频率对逆变器电路120进行驱动。

由此，能够以电流的实效值成为最大、即传输效率成为最大的频率来开始电力传输，因此能够抑制能量损失。此时的电压和电流的相位被匹配。即，实效值成为最大的电流的相位与从逆变器电路120输出的电压的相位一致。这里，“一致”不是意味着仅严格一致，还包含稍微偏离的情况。换言之，实效值成为最大的电流可以说是其相位与从逆变器电路120输出的电压的相位之差最小的电流。通过以流过这样的电流的频率来传输电力，能够使传输效率最佳化。此外，移动体200还具有如下功能：在传输开始时，通过以多个频率依次进行驱动，从而降低浪涌电流。

此外，在电容器230的电压微小，电压检测器260、电压检测器262(第3检测器)和控制电路270不进行动作的情况下，也能够基于送电谐振器110与受电谐振器210的谐振或耦合来进行电力传输，从而对电容器230进行充电。

进而，送电控制电路140在从一决定最佳的频率就以该频率驱动逆变器电路120起经过了规定时间时，通过包含该频率的其他频率范围所包含的多个频率来依次驱动逆变器电路120。然后，送电控制电路140从多个频率中决定使送电谐振器110中流过的电流的实效值成为最大的其他频率，以所决定出的该其他的频率来驱动逆变器电路120。

由此，不仅在送电开始时，在送电过程中也每隔规定时间而进行频率的最佳化，因此，例如即使移动体200在移动过程中，也能够在充电期间内维持较高的传输效率。

移动体200即使在上述规定时间内、送电谐振器110和受电谐振器210的相对位置偏离，或者周边具有较高透磁率的物质接近，也能够抑制其影响。当送电谐振器110和受电谐振器210的相对位置偏离，或周边具有较高透磁率的物质接近时，送电谐振器110和受电谐振器210的自感和互感发生变动。此外，在充电过程中电容器230的电压发生变动。进而，当送电谐振器110和受电谐振器210中流过电流而使温度上升时，送电谐振器110的电阻值、受电谐振器210的电阻值、自感、互感和电容发生变动。由此，送电装置100的谐振频率和移动体200的谐振频率发生变动。即使放生这样的变动，也能够减小逆变器电路120的输出电流的相位与输出电压之间的相位差。

在本实施方式中，移动体200还具有在电容器230与DC-DC转换器250之间连接的开关G5。受电控制电路270在进行对电容器230的充电时，使开关G5断开而停止从电容器230对马达240的供电，在对电容器230的充电完成后，使开关G5导通从而开始从电容器230对马达240的供电。

由此，能够在对电容器230的充电完成后，开始从电容器230对马达240的供电。另外，还可以采用一边充电一边进行从电容器230对马达240其他负载的供电的结构。在本实施方式中，送电线圈112被固定在某个场所，但是，例如也可以是沿着路面在较长的范围内设置送电线圈112的结构。在这样的结构中，移动体200还可以一边对电容器230进行充电一边驱动马达240而进行移动。在采用这样的结构的情况下，送电线圈112和受电线圈212不需要具有参照图3和图8A～8C说明的构造。

(实施方式2)

接着，说明实施方式2的移动体系统。

图11是示出本实施方式的移动体系统的结构的框图。该移动体系统具有送电装置100A和移动体200A。本实施方式的移动体200A与实施方式1的移动体200的不同之处在于，具有：双向DC-DC转换器(双向斩波电路)250A，其连接在整流器220与电容器230之间、并且连接在电容器230与马达240之间；第1检测器280，其检测输入到电容器230的电流和电压；以及进行通信的通信电路290。送电装置100A与实施方式1的送电装置100的不同之处在于，具有：第2检测器180，其检测输入到送电谐振器110的电流和电压；以及进行通信的通信电路190。以下，说明与实施方式1不同的方面，省略重复事项的说明。

图12是示出移动体200A的整流器220、双向DC-DC转换器250A、电容器230、和马达240的电路结构的图。另外，在图12中，省略了控制电路270和各检测器的记载。如图所示，双向DC-DC转换器250A具有2个开关元件G5、G6。通过控制电路270来控制开关元件G5、G6。

如图所示，双向DC-DC转换器250A具有半桥型二象限转换器的电路结构。通过这样的结构，双向DC-DC转换器250A能够实行阻抗匹配器和充电器双方的功能。与专利文献2的结构不同，通过1个电路实现上述2个功能。由于在送电装置100A侧未设置输入阻抗匹配器，因此，能够实现送电装置100A的低成本化和小型化。由此，例如能够容易地在工厂内的各个场所配置送电装置100A。

双向DC-DC转换器250A由受电控制电路270控制，进行阻抗匹配和充电控制双方。受电控制电路270通过读取来自与双向DC-DC转换器250A和电容器230连接的第1检测器280(电流电压传感器)的信号来进行反馈控制。由此，能够缓和由于电容器230的充电量或送受电线圈间的位置偏离等而产生的阻抗的变动的影响，能够进行对电容器230的快速充电。进而，能够将电容器230接收的电压值降压到适当的值。在电力传输中，受电控制电路270还能够控制双向DC-DC转换器250A的降压比，使电流量增加，从而增大充电速度。

双向DC-DC转换器250A与实施方式1同样，也进行对从电容器230输出的电压进行升压而提供给马达240的动作。由此，能够抑制伴随电容器230的电压下降的移动速度的降低。

本实施方式的受电控制电路270在进行对电容器230的充电时，使双向DC-DC转换器250A和马达240之间的开关G7断开，控制开关G5、G6的导通/断开。由此，双向DC-DC转换器250A作为降压斩波电路而发挥功能。另一方面，在进行从电容器230对马达240的供电时，受电控制电路270使开关G7导通，控制G5、G6的导通/断开。由此，双向DC-DC转换器250A作为升压斩波电路而发挥功能。升压斩波电路的动作与实施方式1中说明的动作同样。

控制电路270根据由第1检测器280检测到的电流和电压，决定双向DC-DC转换器250A中的2个开关元件G5、G6的开关定时，和使逆变器电路120输出的交流电力的电压指令值。然后，将表示该电压指令值的信息发送到送电控制电路140。该通信经由移动体200A的通信电路290和送电装置100A的通信电路190来进行。送电控制电路140根据接收到的该信息而使从逆变器电路120输出的交流电力的电压变化。另外，上述的通信不限定于特定的方法，能够使用任意的方法。例如能够使用振幅调制方式、频率调制方式、无线LAN或Zigbee(注册商标)等无线方式。在进行基于振幅调制或频率调制的通信的情况下，可以将未图示的调制电路和解调电路连接到电路的适当位置(例如，逆变器电路120的后级和整流电路220的前级)。

以下，说明本实施方式的动作。

图13是示出本实施方式中的送电装置100A和移动体200A进行充电时的动作的一例的流程图。图13示出移动体200A移动到送电装置100A附近后的动作。首先，移动体200A中的受电控制电路270将对双向DC-DC转换器250A的开关元件G5、G6提供的脉冲信号的占空比设定为预先设定的初始值(步骤S201)。然后，向送电装置100A的送电控制电路140发送表示送电电压的指令值的信息(称作送电电压指令。)(步骤S202)。这里，送电电压的指令值是预先设定的初始值。

送电控制电路140在步骤S203中接收到送电电压指令后，将使逆变器电路120输出的交流电压(实效值)设定为送电电压指令所示的值。该设定是通过将对逆变器电路120的各开关元件G1～G4提供的脉冲信号的占空比(图6所示的dinv)设定为与该电压的值对应的值而进行的。另外，根据以正弦波对图6所示的电压V1的波形(矩形波)进行近似的情况下的电压的实效值与占空比之间的关系而导出电压指令值与占空比dinv之间的关系。具体而言，设从DC电源50输出的电压的值为E、从逆变器电路120的输出电压的实效值为V1，利用以下的数学式1表示占空比dinv。

【数学式1】

接着，送电控制电路140使第2检测器180测定送电谐振器110的电压和电流的值(步骤S205)。然后，经由通信电路190发送表示测定出的电压和电流的值的信息(步骤S206)。

移动体200A的受电控制电路270在步骤S207中接收到该信息后，使第1检测器280测定输入到电容器230的电压和电流(步骤S208)。受电控制电路270根据该电压和电流的值、以及从送电装置100A发送的电压和电流的值，估计作为双向DC-DC转换器250A的控制参数的互感(步骤S209)。根据以下的数学式2计算互感。

【数学式2】

这里，ωo表示角频率，V1表示送电侧电压，I1表示送电侧电流，VB表示受电侧的电容器电压，IB表示受电侧的电容器电流，D表示对双向DC-DC转换器250A提供的脉冲信号的占空比，R1表示送电侧的交流电阻，R2表示受电侧的交流电阻。

接着，受电控制电路270计算用于实现最大效率的送电电压的值和DC-DC转换器250A的占空比(步骤S210)。根据以下的数学式3计算送电电压V1和占空比D。该式是根据使效率成为最大的条件而导出的。

【数学式3】

受电控制电路270将DC-DC转换器250A的占空比设定为计算出的占空比D的值(步骤S211)。

图14是示出输入到开关元件G5、G6的脉冲信号与占空比D之间的关系的图。占空比D表示输入到开关元件G5的脉冲信号的占空比。输入到开关元件G6的脉冲信号的占空比由(1-D)表示。通过如上述那样设定占空比，能够使阻抗匹配，并使传输效率最大化。

受电控制电路270将表示送电电压的指令值的信息发送到送电控制电路270(步骤S212)。此时，如数学式3所示那样，表示送电电压的指令值的信息是V1＝E。假设如数学式3的表示D的式那样，如果不降低V1，则在D＜Dmin的情况下，或第1检测器280检测到异常的电流电压值的情况下，降低逆变器电路120的振荡占空比，以使得成为V1＜E，并以使得降低V1的执行值的方式决定送电电压的指令值。此外，在图3所示的送电线圈112和受电线圈212的情况下，可以取R1＞＞R2的值。该情况下，可能成为D＜Dmax。此时，可以使用使E可变而使E上升的结构，也可以提高E的最大值，并将V1的初始值设为V1＜E。这里，Dmin表示决定双向DC-DC转换器250A的占空比D时的下限值，Dmax表示决定占空比D时的上限值。

送电控制电路270在步骤S213中经由通信电路190接收到表示送电电压的指令值的信息后，设定电压以实现该电压指令值(步骤S214)。这里，也使用上述的数学式1来计算与电压指令值V1对应的占空比Dinv。

以上的动作不仅在送电开始时执行，还可以在送电过程中反复(例如每隔规定时间)执行。由此，能够将送电装置100A的送电电压和移动体200A中的双向DC-DC转换器250A的占空比维持在最佳值。

如以上那样，在本实施方式的移动体系统中，双向DC-DC转换器250A使移动体200A的阻抗与送电装置100A的阻抗匹配，对从整流器220输出的电压进行降压而提供给电容器230，对从电容器230输出的电压进行升压而提供给马达240。受电控制电路270在进行对电容器230的充电时，根据由第1检测器280检测到的针对电容器230的电流和电压的值，决定双向DC-DC转换器250A中的2个开关元件G5、G6的开关定时、和使逆变器电路120输出的交流电力的电压指令值。将表示该电压指令值的信息发送到送电控制电路140。送电控制电路140根据接收到的该信息，使从逆变器电路120输出的交流电力的电压变化。

在本实施方式中，送电控制电路140还将第2信息发送到受电控制电路270，该第2信息表示由第2检测器180检测到的针对送电谐振器10的电流和电压。受电控制电路270根据接收到的第2信息和由第1检测器280检测到的电流和电压，决定2个开关元件G5、G6的开关定时和电压指令值。

由此，能够抑制由于电容器230的充电量的变动等而产生的阻抗的变动的影响，能够进行针对电容器230的快速充电。根据本实施方式的动作，能够使移动体200A的阻抗与送电装置100A的阻抗匹配。并且，能够使输入到电容器230输入的电压降压到适当的值。还能够控制降压比，使电流量增加，从而增大充电速度。

此外，即使由于在充电中伴随移动体200A的移动使线圈间的距离变动、或各线圈的周边存在金属等异物而产生的各线圈的电感和电容发生变动，也能够适当进行阻抗的匹配。能够使双向DC-DC转换器250A的阻抗与送电装置100A的阻抗匹配以缓和上述变动的影响，能够提高送电效率。根据本实施方式，在移动体200的移动中，能够进行比实施方式1效率更高的送电。

另外，在图13所示的动作中，进行从送电装置100A向移动体200A的电压和电流的发送，但是还可以省略该动作。例如，根据从整流器220的二极管电桥输出的直流电压V2dc和直流电流I2dc，当V1＝E时，能够求出互感Lm。此时，使用以下所示的计算式。

【数学式4】

通过将前述的电容器电压VB除以DC-DC转换器250的占空比D而求出电压V2dc。通过将前述的电容器电流IB乘以占空比D而求出电流I2dc。因此，在V1＝E的情况下，能够不使用送电侧的电压和电流而求出互感Lm。

在本实施方式中，也与实施方式1同样，移动体200还具有检测提供给马达240的电压的电压检测器(第3检测器)260。受电控制电路270在从电容器230对马达240提供电力的期间内，根据由电压检测器260检测到的电压来调整2个开关元件G5、G6的开关定时，使双向DC-DC转换器250A的升压比增大。

由此，能够抑制伴随电容器230的电压下降而使马达240的输入电压降低的情况，能够稳定地保持移动体200的速度。

如以上那样，本公开包含以下的各项目所述的移动体系统和移动体。

[项目1]

一种移动体系统，其具有：

无线送电装置；以及

移动体，其通过从所述无线送电装置以无线方式传输的电力而被驱动，

所述无线送电装置具有：

逆变器电路，其将从直流电源提供的直流电力转换为交流电力而进行输出；

送电谐振器，其将从所述逆变器电路输出的所述交流电力的至少一部分送出到空间；

第1检测器，其检测在所述送电谐振器中流过的电流；以及

送电控制电路，其根据所检测到的所述电流，控制从所述逆变器电路输出的所述交流电力的频率，

所述移动体具有：

受电谐振器，其能够通过磁场谐振或电磁感应而与所述送电谐振器耦合；

整流器，其与所述受电谐振器连接，将所述受电谐振器接收到的交流电力转换为直流电力而进行输出；

电容器，其蓄积从所述整流器输出的电力；

马达，其使用蓄积在所述电容器中的电力进行动作，使所述移动体移动；

DC-DC转换器，其连接在所述电容器与所述马达之间，将从所述电容器输出的电压升压或降压后提供给所述马达；

第2检测器，其检测提供给所述马达的电压；

受电控制电路，其根据所检测到的所述电压控制所述DC-DC转换器，在从所述电容器向所述马达提供电力的期间内，使所述DC-DC转换器的升压比增大，或使降压比减小。

[项目2]

根据权利要求1所述的移动体系统，其中，

所述送电控制电路在开始送电时，以预先设定的频率范围中包含的多个频率依次驱动所述逆变器电路，从所述多个频率中决定使在所述送电谐振器中流过的所述电流的实效值成为最大的频率，以决定出的所述频率驱动所述逆变器电路。

[项目3]

根据权利要求2所述的移动体系统，其中，

所述实效值成为最大的电流的相位与从所述逆变器电路输出的电压的相位一致。

[项目4]

根据权利要求2或3所述的移动体系统，其中，

所述送电控制电路在从决定所述频率而以所述频率对所述逆变器电路进行驱动起经过了规定的时间时，以包含所述频率的其他频率范围中包含的多个频率依次驱动所述逆变器电路，从所述多个频率中决定使所述送电谐振器中流过的电流的实效值成为最大的其他频率，以决定出的所述其他频率对所述逆变器电路进行驱动。

[项目5]

根据权利要求1至4中的任意一项所述的移动体系统，其中，

所述移动体还具有：

第3检测器，其检测所述电容器的电压；以及

开关，其连接在所述电容器与所述马达之间，

所述受电控制电路使所述开关断开而停止从所述电容器对所述马达提供电力，直到由所述第3检测器检测到的所述电容器的电压超过阈值为止，

当所述电容器的电压超过所述阈值时，所述受电控制电路使所述开关导通而开始从所述电容器对所述马达提供所述电力。

[项目6]

根据权利要求1至4中的任意一项所述的移动体系统，其中，

所述移动体还具有连接在所述电容器与所述DC-DC转换器之间的开关，

在正在进行对所述电容器的充电时，所述受电控制电路使所述开关断开而停止从所述电容器对所述马达提供电力，

在对所述电容器的充电完成后，所述受电控制电路使所述开关导通而开始从所述电容器对所述马达提供所述电力。

[项目7]

根据权利要求1至4中的任意一项所述的移动体系统，其中，

所述电容器是电气双层电容器或锂离子电容器。

[项目8]

根据权利要求1至7中的任意一项所述的移动体系统，其中，

所述移动体是无电池移动体。

[项目9]

根据权利要求1至8中的任意一项所述的移动体系统，其中，

所述移动体是具有多个车轮的无人输送机，所述多个车轮包含由所述马达驱动的驱动轮。

[项目10]

一种移动体系统，其具有：

无线送电装置；以及

所述无线送电装置具有：

送电谐振器，其将从所述逆变器电路输出的所述交流电力中的至少一部分送出到空间；以及

送电控制电路，其控制所述逆变器电路，

所述移动体具有：

电容器，其蓄积从所述整流器输出的电力；

双向DC-DC转换器，其连接在所述整流器与所述电容器之间，并且连接在所述电容器与所述马达之间，使所述移动体的阻抗与所述送电装置的阻抗匹配，将从所述整流器输出的电压降压后提供给所述电容器，将从所述电容器输出的电压升压后提供给所述马达；

第1检测器，其检测输入到所述电容器的电流和电压；以及

受电控制电路，其控制所述双向DC-DC转换器，

在进行对所述电容器的充电时，所述受电控制电路根据由所述第1检测器检测到的所述电流和所述电压，决定所述双向DC-DC转换器的阻抗和使所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压指令值，将表示所述电压指令值的信息发送到所述送电控制电路，

所述送电控制电路根据接收到的所述信息，使从所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压变化。

[项目11]

根据权利要求10所述的移动体系统，其中，

所述双向DC-DC转换器具有与所述电容器并联连接的至少2个开关元件，

所述受电控制电路通过调整所述至少2个开关元件的开关定时，决定所述双向DC-DC转换器的所述阻抗和所述降压比。

[项目12]

根据权利要求11所述的移动体系统，其中，

所述送电装置还具有第2检测器，该第2检测器检测被输入到所述送电谐振器的电流和电压，

所述送电控制电路将第2信息发送到所述受电控制电路，该第2信息表示由所述第2检测器检测到的所述电流和所述电压，

所述受电控制电路根据接收到的所述第2信息以及由所述第1检测器检测到的所述电流和所述电压，决定所述2个开关元件的开关定时和所述电压指令值。

[项目13]

根据权利要求10至12中的任意一项所述的移动体系统，其中，

所述移动体还具有第3检测器，该第3检测器检测提供给所述马达的电压，

所述受电控制电路在从所述电容器对所述马达提供电力的期间内，根据由所述第3检测器检测到的所述电压来调整所述2个开关元件的开关定时，从而使所述双向DC-DC转换器的升压比增大。

[项目14]

根据权利要求10至13中的任意一项所述的移动体系统，其中，

所述移动体还具有连接在所述电容器与所述马达之间的开关，

所述受电控制电路使所述开关断开而停止从所述电容器对所述马达提供电力，直到由所述第1检测器检测到的所述电容器的电压超过阈值为止，

[项目15]

根据权利要求10至14中的任意一项所述的移动体系统，其中，

在正在对所述电容器进行充电的期间内，

所述受电控制电路根据输入到所述送电谐振器的电流和电压、以及由所述第1检测器检测到的所述电流和所述电压，使所述双向DC-DC转换器的阻抗与所述送电装置的阻抗匹配，更新使所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压指令值，将表示所述电压指令值的信息发送到所述送电控制电路，

[项目16]

根据权利要求10至15中的任意一项所述的移动体系统，其中，

所述电容器是电气双层电容器或锂离子电容器。

[项目17]

根据权利要求10至16中的任意一项所述的移动体系统，其中，

所述移动体是无电池移动体。

[项目18]

根据权利要求10至16中的任意一项所述的移动体系统，其中，

[项目19]

一种移动体，其通过从具有送电谐振器的至少1个无线送电装置以无线方式传输的电力而被驱动，该移动体具有：

电容器，其蓄积从所述整流器输出的电力；

检测器，其检测提供给所述马达的电压；

[项目20]

一种移动体，其通过从至少1个无线送电装置以无线方式传输的电力而被驱动，该至少1个无线送电装置具有逆变器电路和与所述逆变器电路连接的送电谐振器，该移动体具有：

电容器，其蓄积从所述整流器输出的电力；

检测器，其检测输入到所述电容器的电流和电压；以及

受电控制电路，其控制所述双向DC-DC转换器，

在进行对所述电容器的充电时，所述受电控制电路根据由所述第1检测器检测到的所述电流和所述电压，决定所述双向DC-DC转换器的阻抗和使所述逆变器电路输出的所述交流电力的电压指令值，将表示所述电压指令值的信息发送到所述所述无线送电装置。

【产业上的可利用性】

本公开的技术例如可以应用于针对工厂内所使用的无人输送车(AGV)的无线电力传输系统。本公开的技术不限于AGV，还能够应用于其他工业机械或服务机器人等移动体。

标号说明

50 直流(DC)电源

100 无线送电装置

105 送电线圈单元

110 送电谐振器

112 送电线圈

112a 第1上侧部分

112a 第1下侧部分

112c 第1矩形面

120 逆变器电路

130 电流检测器

140 送电控制电路

142 控制IC

143 存储器

144 栅极驱动器

180 第2检测器

200 移动体

205 受电线圈单元

207 驱动轮

210 受电谐振器

212 受电线圈

212a 第2上侧部分

212b 第2下侧部分

212c 第2矩形面

220 整流器

230 电容器

240 马达

250 DC-DC转换器(升压斩波电路)

260 电压检测器

262 电压检测器

270 受电控制电路

272 控制IC

273 存储器

274 栅极驱动器

280 第1检测器

Claims

1.一种移动体系统，该移动体系统具有：

无线送电装置；以及

所述无线送电装置具有：

逆变器电路，其将从直流电源提供的直流电力转换为交流电力而输出；

送电谐振器，其将从所述逆变器电路输出的所述交流电力中的至少一部分送出到空间；

第1检测器，其检测在所述送电谐振器中流过的电流；以及

所述移动体具有：

整流器，其与所述受电谐振器连接，将所述受电谐振器接收到的交流电力转换为直流电力而输出；

电容器，其蓄积从所述整流器输出的电力；

马达，其使用蓄积在所述电容器中的电力来进行动作，使所述移动体移动；

DC-DC转换器，其被连接在所述电容器与所述马达之间，将从所述电容器输出的电压升压或降压后提供给所述马达；

第2检测器，其检测提供给所述马达的电压；

2.根据权利要求1所述的移动体系统，其中，

3.根据权利要求2所述的移动体系统，其中，

4.根据权利要求2或3所述的移动体系统，其中，

所述送电控制电路在从决定所述频率而以所述频率对所述逆变器电路进行驱动起经过了规定的时间时，以包含所述频率的其他频率范围中包含的多个频率依次驱动所述逆变器电路，从所述多个频率中决定使在所述送电谐振器中流过的电流的实效值成为最大的其他频率，以决定出的所述其他频率驱动所述逆变器电路。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的移动体系统，其中，

所述移动体还具有：

第3检测器，其检测所述电容器的电压；以及

开关，其被连接在所述电容器与所述马达之间，

6.根据权利要求1至4中的任意一项所述的移动体系统，其中，

所述移动体还具有被连接在所述电容器与所述DC-DC转换器之间的开关，

7.根据权利要求1至4中的任意一项所述的移动体系统，其中，

所述电容器是电气双层电容器或锂离子电容器。

8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的移动体系统，其中，

所述移动体是无电池移动体。

9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的移动体系统，其中，

10.一种移动体系统，该移动体系统具有：

无线送电装置；以及

所述无线送电装置具有：

送电控制电路，其控制所述逆变器电路，

所述移动体具有：

电容器，其蓄积从所述整流器输出的电力；

双向DC-DC转换器，其被连接在所述整流器与所述电容器之间，并且连接在所述电容器与所述马达之间，使所述移动体的阻抗与所述送电装置的阻抗匹配，将从所述整流器输出的电压降压后提供给所述电容器，将从所述电容器输出的电压升压后提供给所述马达；

第1检测器，其检测被输入到所述电容器的电流和电压；以及

受电控制电路，其控制所述双向DC-DC转换器，

11.根据权利要求10所述的移动体系统，其中，

12.根据权利要求11所述的移动体系统，其中，

13.根据权利要求10至12中的任意一项所述的移动体系统，其中，

所述受电控制电路在从所述电容器对所述马达提供电力的期间内，根据由所述第3检测器检测到的所述电压来调整所述2个开关元件的开关定时，使所述双向DC-DC转换器的升压比增大。

14.根据权利要求10至13中的任意一项所述的移动体系统，其中，

所述移动体还具有被连接在所述电容器与所述马达之间的开关，

15.根据权利要求10至14中的任意一项所述的移动体系统，其中，

在正在对所述电容器进行充电的期间内，

16.根据权利要求10至15中的任意一项所述的移动体系统，其中，

所述电容器是电气双层电容器或锂离子电容器。

17.根据权利要求10至16中的任意一项所述的移动体系统，其中，

所述移动体是无电池移动体。

18.根据权利要求10至16中的任意一项所述的移动体系统，其中，

19.一种移动体，该移动体通过从具有送电谐振器的至少1个无线送电装置以无线方式传输的电力而被驱动，该移动体具有：

电容器，其蓄积从所述整流器输出的电力；

检测器，其检测提供给所述马达的电压；

20.一种移动体，该移动体通过从至少1个无线送电装置以无线方式传输的电力而被驱动，该至少1个无线送电装置具有逆变器电路和与所述逆变器电路连接的送电谐振器，该移动体具有：

电容器，其蓄积从所述整流器输出的电力；

双向DC-DC转换器，其被连接在所述整流器与所述电容器之间，并且被连接在所述电容器与所述马达之间，使所述移动体的阻抗与所述送电装置的阻抗匹配，将从所述整流器输出的电压降压后提供给所述电容器，将从所述电容器输出的电压升压后提供给所述马达；

检测器，其检测被输入到所述电容器的电流和电压；以及

受电控制电路，其控制所述双向DC-DC转换器，