受电装置、移动体、无线电力传输系统以及移动体系统的制作方法

1.本公开涉及受电装置、移动体、无线电力传输系统以及移动体系统。


背景技术：

2.近年来，对电动汽车以及便携电话机等具有移动性的设备以无线即非接触方式传输电力的无线电力传输技术的开发正在推进。例如专利文献1以及专利文献2公开了无线电力传输技术的示例。
3.专利文献1公开了对搭载于移动体的受电装置以无线方式传输电力的供电装置。供电装置具备：产生第1磁场的供电线圈；和产生强度比第1磁场小的第2磁场的辅助供电线圈。供电线圈以及辅助供电线圈沿着移动体的行进方向，从近前侧起按照辅助供电线圈、供电线圈的顺序来配置。移动体中的充电部在经由第1磁场接受电力前，经由第2磁场接受电力而开始启动。由此，在经由供电线圈所产生的第1磁场受电时，可确保充电部已经成为待机状态。
4.专利文献2公开了从送电器对受电器以非接触方式进行供电的充电系统。受电器具备受电线圈、整流电路、dc
‑
dc转换器、可变阻抗部和控制部。控制部在使可变阻抗部的阻抗的设定值从比负载装置的阻抗大的初始值起阶段性地变化到与负载装置的阻抗相等的最终值的同时，启动dc
‑
dc转换器。由此，可抑制超过dc
‑
dc转换器的耐电压的过电压的产生，从而对负载装置稳定地提供电力。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：jp特开2017
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147822号公报
8.专利文献2：jp特开2016
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220307号公报


技术实现要素：

9.发明要解决的课题
10.本公开提供提升通过无线电力传输对蓄电装置进行充电的系统中的电力传输的稳定性的技术。
11.用于解决课题的手段
12.本公开的一方式所涉及的受电装置在具备送电装置和受电装置的无线电力传输系统中使用。所述受电装置具备：受电天线，从所述送电装置中的送电天线以无线方式接受交流电力；受电电路，将所述受电天线所接受的所述交流电力变换成直流电力并输出；充放电控制电路，控制通过从所述受电电路输出的所述直流电力来充电的蓄电装置的充电以及放电；和切换电路。所述充放电控制电路通过蓄积于所述蓄电装置或其他蓄电装置的能量来启动。所述切换电路连接在所述受电电路与所述充放电控制电路之间且连接在所述蓄电装置或所述其他蓄电装置与所述充放电控制电路之间。所述切换电路能对从所述蓄电装置或所述其他蓄电装置向所述充放电控制电路供电的第1状态、和从所述受电电路向所述充
放电控制电路供电的第2状态进行切换。本公开的总括或具体的方式可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序或记录介质来实现。或者，也可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意的组合来实现。
13.发明效果
14.根据本公开的技术，能提升通过无线电力传输对蓄电装置进行充电的系统中的电力传输的稳定性。
附图说明
15.图1是示意表示无线电力传输系统的一例的图。
16.图2是表示无线电力传输系统的概略结构的图。
17.图3是表示送电电路以及受电电路的电路结构的示例的图。
18.图4是表示受电电路的输出电压相对于负载阻抗的依赖性的示例的图。
19.图5是表示本公开的例示性的实施方式的无线电力传输系统的结构的框图。
20.图6是表示送电电路以及受电电路的更具体的结构例的图。
21.图7a是示意表示逆变器电路的结构例的图。
22.图7b是示意表示整流电路的结构例的图。
23.图8是表示充放电控制电路的结构例的图。
24.图9是表示切换电路的结构例的图。
25.图10是表示切换电路的其他结构例的图。
26.图11是表示切换电路的其他结构例的图。
27.图12是表示切换电路的其他结构例的图。
28.图13a是示意表示到充放电控制电路启动为止的电流路径的图。
29.图13b是示意表示充放电控制电路启动后的电流路径的图。
30.图14是表示具备控制装置以及传感器的系统的示例的图。
31.图15是表示具备2个蓄电装置的系统的示例的图。
32.图16是表示送电电极以及受电电极各自包含4个电极的系统的示例的立体图。
33.图17是表示送电电极以及受电电极各自包含4个电极的系统的结构的框图。
34.图18a是表示将送电电极敷设于墙壁等的侧面的示例的图。
35.图18b是表示将送电电极敷设于天花板的示例的图。
36.图19是表示通过线圈间的磁场耦合以无线方式传输电力的系统的示例的框图。
具体实施方式
37.(成为本公开的基础的见解)
38.在说明本公开的实施方式前，说明成为本公开的基础的见解。
39.图1是示意表示无线电力传输系统的一例的图。图示的无线电力传输系统例如是对在工厂或仓库中搬运物品时使用的移动体10通过电极间的电场耦合以无线方式传输电力的系统。该示例中的移动体10是无人搬运车(automated guided vehicle：agv)。在该系统中，在地面30配置平板状的一对送电电极120a、120b。一对送电电极120a、120b具有在一个方向上延伸的形状。对一对送电电极120a、120b从未图示的送电电路提供交流电力。
40.移动体10具备与一对送电电极120a、120b对置的未图示的一对受电电极。移动体10通过一对受电电极接受从送电电极120a、120b传输的交流电力。将所接受的电力提供到移动体10所具备的马达、二次电池或蓄电用的电容器等负载。由此，进行移动体10的驱动或充电。
41.在图1中示出表示相互正交的x、y、z方向的xyz坐标。在以下的说明中使用图示的xyz坐标。将送电电极120a、120b所延伸的方向设为y方向，将与送电电极120a、120b的表面垂直的方向设为z方向，将与y方向以及z方向垂直的方向设为x方向。另外，本技术的附图中所示的结构物的朝向考虑说明的理解容易度来设定，本公开的实施方式并不对现实中实施时的朝向做任何限制。另外，图面所示的结构物的整体或一部分的形状以及大小也并不对实际的形状以及大小进行限制。在以下的说明中，有时不区分一对送电电极120a、120b，而记载为“送电电极120”。同样地，有时不区分一对受电电极220a、220b，而记载为“受电电极220”。
42.图2是表示图1所示的无线电力传输系统的概略结构的图。无线电力传输系统具备送电装置100和移动体10。
43.送电装置100具备：一对送电电极120；对送电电极120提供交流电力的送电电路110；和控制送电电路110的送电控制电路150。送电电路110例如能包含逆变器电路以及阻抗匹配电路等各种电路。送电电路110将从电源20提供的直流或交流的电力变换成用于电力传输的交流电力，并输出到一对送电电极120。送电控制电路150对送电电路110中包含的逆变器电路进行控制来调整从送电电路110输出的交流电力。
44.移动体10具备受电装置200、蓄电装置320和电动马达330。受电装置200具备一对受电电极220、受电电路210和充放电控制电路290。通过一对送电电极120与一对受电电极220之间的电场耦合，在两者对置的状态下以无线方式传输电力。蓄电装置320例如是二次电池或蓄电用的电容器等蓄积电力的设备。受电电路210将受电电极220所接受的交流电力变换成蓄电装置320以及马达330等负载所要求的电压、例如给定的电压的直流电压并输出。受电电路210例如能包含整流电路以及阻抗匹配电路等各种电路。充放电控制电路290是控制蓄电装置320的充电以及放电的电路。充放电控制电路290在监视蓄电装置320的电压的同时，对蓄电装置320提供电力，直到该电压达到给定的值为止。由此，可实现蓄电装置320的充电。移动体10例如还具备马达控制电路以及驱动轮等未图示的其他构成要素。
45.根据上述那样的无线电力传输系统，移动体10能在沿着送电电极120移动的同时以无线方式接受电力。移动体10能在保持送电电极120与受电电极220接近地对置的状态的同时，沿着送电电极120移动。由此，移动体10例如能在对蓄电池或电容器等蓄电装置320进行充电的同时移动。
46.图3是表示送电电路110、送电电极120、受电电极220以及受电电路210的更具体的电路结构的示例的图。在该示例中，送电电路110具备逆变器电路160和匹配电路180。受电电路210具备匹配电路280和整流电路260。逆变器电路160、匹配电路180以及送电电极120按该顺序连接。受电电极220、匹配电路280以及整流电路260按该顺序连接。逆变器电路160将从电源输出的直流电压dcin变换成电力传输用的比较高的频率(例如500khz程度)的交流电压。匹配电路180为了逆变器电路160与送电电极120之间的阻抗匹配而设置。匹配电路180将通过逆变器电路160变换的交流电压升压到更高的电压的交流电压，并输出到送电电
极120。受电侧的匹配电路280为了受电电极220与整流电路260之间的阻抗匹配而设置。匹配电路280将受电电极220所接受的高电压的交流电压降压成更低电压的交流电压。整流电路260将降压的交流电压变换成负载所利用的直流电压dcout并输出。
47.在以上那样的无线电力传输系统中，若与受电电路210连接的充放电控制电路290、马达330以及蓄电装置320等负载的阻抗发生变化，则电力传输的状态就会发生较大变化。其结果，例如会出现输出电压的变动或传输效率的降低等各种问题。
48.图4是表示在图3所示的电路结构中使与受电电路210连接的负载的阻抗发生变化时的输出电压dcout的变化的示例的图表。该图表表示将图3所示的电路中的各电路元件的参数设定为实际能使用的值且将输入电压dcin设定为40v时的输出电压dcout相对于负载阻抗的依赖性。在该示例中，负载阻抗的设计值是30ω。随着负载阻抗从30ω偏离，输出电压dcout的实际的值与设计值的差δv增加。
49.这样的负载阻抗的变动例如在充放电控制电路290的启动中显著出现。若移动体10为了充电而移动到送电电极120的附近，则充放电控制电路290中的处理器就开始用于启动的动作。在启动中，由于充放电控制电路290不输出电流，因此作为结果，受电电路210的输出阻抗增加。若启动完成，则阻抗大致成为设计值。因此，在启动中，受电电路210的输出电压较大上升。
50.如此地，在为了开始充电而启动充放电控制电路290时，无线电力传输的特性发生较大变动。其结果，会出现例如传输效率降低、或者电路内的元件损伤这样的风险。在无线电力传输中期望将负载阻抗维持固定。
51.上述的课题并不限于图1到3所示那样的电场耦合方式的无线电力传输系统，在利用线圈间的耦合的磁场耦合方式的无线电力传输系统中也同样会产生。
52.本发明的发明者们为了避免在无线电力传输中负载阻抗发生较大变动这一情况，想到以下记载的本公开的实施方式的结构。
53.本公开的一方式所涉及的受电装置在具备送电装置和受电装置的无线电力传输系统中使用。所述受电装置具备：受电天线，从所述送电装置中的送电天线以无线方式接受交流电力；受电电路，将所述受电天线所接受的所述交流电力变换成直流电力并输出；充放电控制电路，控制通过从所述受电电路输出的所述直流电力来充电的蓄电装置的充电以及放电；和切换电路，连接在所述受电电路与所述充放电控制电路之间且连接在所述蓄电装置或所述其他蓄电装置与所述充放电控制电路之间。所述充放电控制电路通过蓄积于所述蓄电装置或其他蓄电装置的能量来启动。所述切换电路能对从所述蓄电装置或所述其他蓄电装置向所述充放电控制电路供电的第1状态、和从所述受电电路向所述充放电控制电路供电的第2状态进行切换。
54.根据上述结构，所述充放电控制电路通过蓄积于所述蓄电装置或其他蓄电装置的能量来启动。所述切换电路能对从所述蓄电装置或所述其他蓄电装置向所述充放电控制电路供电的第1状态、和从所述受电电路向所述充放电控制电路供电的第2状态进行切换。
55.由此，能取代通过无线电力传输提供的能量，而通过蓄积于蓄电装置或其他蓄电装置的能量使充放电控制电路事先启动。其结果，能消除伴随充放电控制电路的启动的无线电力传输的不稳定性。
56.在此，所谓充放电控制电路的“启动”，意思是包含在充放电控制电路中的cpu等处
理器的启动。
57.充放电控制电路也可以通过蓄积于由以无线方式传输的电力充电的蓄电装置的能量来启动，还可以通过蓄积于其他蓄电装置的能量来启动。这里，“蓄电装置”是二次电池或蓄电用的电容器等能充电的设备。以下有时将该蓄电装置称作“第1蓄电装置”。另一方面，“其他蓄电装置”并不限于二次电池或电容器等能充电的设备，也可以是一次电池那样不能充电的设备。以下，有时将其他蓄电装置称作“第2蓄电装置”。在本公开中，对即使不能充电也蓄积有电能的设备使用“蓄电装置”的用语。通过设置第2蓄电装置，即使假设是第1蓄电装置的能量剩余量不足的情况，也能通过第2蓄电装置的能量使充放电控制电路启动。
58.所述充放电控制电路可以构成为通过蓄积于所述蓄电装置(即第1蓄电装置)的能量来启动。在该情况下，所述切换电路连接在所述受电电路与所述充放电控制电路之间且连接在所述蓄电装置与所述充放电控制电路之间。根据该结构，不设置其他蓄电装置，就能使充放电控制电路启动。因此，能以低的成本来构建系统。
59.在某实施方式中，在启动所述充放电控制电路后，所述切换电路从所述第1状态切换成所述第2状态，所述充放电控制电路开始向所述蓄电装置的充电。根据该结构，在充放电控制电路的启动完成后，开始利用无线电力传输的向蓄电装置的充电。因此，能减少在充放电控制电路的启动中因无线电力传输的特性较大变动而引起的传输效率的降低以及给电路元件带来的损伤。
60.所述切换电路可以包含：连接在所述受电电路与所述充放电控制电路之间的第1二极管；和连接在所述蓄电装置或所述其他蓄电装置与所述充放电控制电路之间的第2二极管。可以构成切换电路，使得在所述受电电路的输出电压超过所述蓄电装置或所述其他蓄电装置的输出电压时，从所述第1状态切换成所述第2状态。
61.根据上述结构，即使是切换电路不包含开关等主动切换电流路径的元件的情况，也会在合适的定时下自动从第1状态切换成第2状态。因此，能以低的成本来构建系统。
62.所述切换电路可以包含切换所述第1状态和所述第2状态的开关。通过设置开关，能更灵活地设定第1状态与第2状态的切换定时。
63.所述切换电路可以还包含通过控制所述开关来限制从所述蓄电装置或所述其他蓄电装置向所述充放电控制电路供电的时间的开关控制电路。根据这样的结构，能抑制蓄电装置或其他蓄电装置的能量的不必要的消耗。
64.所述切换电路可以还包含检测所述受电电路的输出电压的检测电路。所述开关控制电路能构成为基于由所述检测电路检测到的所述输出电压来控制所述开关。
65.所述切换电路可以还包含连接在所述蓄电装置与所述充放电控制电路之间的dc
‑
dc转换器电路(以下仅称作“dc
‑
dc转换器”)。所述dc
‑
dc转换器能构成为将所述蓄电装置的输出电压升压或降压后施加到所述充放电控制电路。通过设置dc
‑
dc转换器，能将从蓄电装置输出的电压收入到对充放电控制电路预先设定的输入电压范围。
66.本公开中的无线电力传输系统例如进行基于电场耦合方式或磁场耦合方式的无线电力传输。所谓“电场耦合方式”，是指通过2个以上的送电电极与2个以上的受电电极之间的电场耦合以无线方式传输电力的方式。所谓“磁场耦合方式”，是指通过送电线圈与受电线圈之间的磁场耦合以无线方式传输电力的方式。在基于电场耦合方式的无线电力传输系统中，送电天线包含2个以上的送电电极，受电天线包含2个以上的受电电极。在基于磁场
耦合方式的无线电力传输系统中，送电天线包含送电线圈，受电天线包含受电线圈。在本说明书中，主要说明基于电场耦合方式的无线电力传输系统，但本公开的各实施方式的结构同样也能适用于基于磁场耦合方式的无线电力传输系统。
67.本公开的实施方式的移动体具备：本公开的实施方式的受电装置；和由蓄积于所述蓄电装置的能量来驱动的电动马达。所述移动体可以还具备所述蓄电装置。
68.移动体并不限定于前述的agv那样的车辆，意思是由电力驱动的任意的可动物体。移动体例如包含具备电动马达以及1个以上的车轮的电动车辆。这样的车辆例如能是前述的agv、电动汽车(electric vehicle：ev)或电动推车。在本公开中的“移动体”中还包含没有车轮的可动物体。例如双足步行机器人、多旋翼飞行器等无人航空器(unmanned aerial vehicle：uav，所谓无人机)以及有人的电动航空器也包含在“移动体”中。
69.本公开的实施方式的无线电力传输系统具备本公开的实施方式的受电装置和所述送电装置。本公开的实施方式的移动体系统具备所述移动体和所述送电装置。
70.本公开的其他实施方式的移动体系统具备：所述移动体；和控制装置，该控制装置在所述移动体接近于所述送电装置时，对所述切换电路发送将从所述蓄电装置或所述其他蓄电装置向所述充放电控制电路的电力提供设为有效的指令。
71.所述移动体系统可以还具备计算机，其监视所述移动体的位置，对所述控制装置通知所述移动体接近于所述送电装置这一情况。所述控制装置能对来自所述管理装置的通知做出响应，对所述切换电路发送所述指令。
72.本公开的又一其他实施方式的移动体系统具备：所述移动体；和探测所述移动体接近于所述送电装置这一情况的传感器。传感器若探测到移动体接近于所述送电装置这一情况，就将表示该意思的信号发送到所述切换电路。所述切换电路对从所述传感器发送的所述信号做出响应，将从所述蓄电装置或所述其他蓄电装置向所述充放电控制电路的电力提供设为有效。
73.以下说明本公开的更具体的实施方式。其中，有时会省略必要以上详细的说明。例如，有时会省略已经广为人知的事项的详细说明以及对实质相同结构的重复说明。这是为了避免以下的说明变得不必要地冗长，使本领域技术人员的理解容易。另外，发明者为了本领域技术人员充分理解本公开而提供附图以及以下的说明，其意图并不在于由此限定记载于权利要求书的主题。在以下的说明中，对具有相同或类似功能的构成要素标注相同的参考附图标记。
74.(实施方式)
75.图5是表示本公开的例示性的实施方式的无线电力传输系统的结构的框图。无线电力传输系统具备送电装置100和移动体10。移动体10具备受电装置200、蓄电装置320和驱动用的电动马达330。在图5中还示出作为无线电力传输系统的外部的要素的电源20。
76.送电装置100具备：2个送电电极120；对2个送电电极120提供交流电力的送电电路110；和控制送电电路110的送电控制电路150。
77.受电装置200具备2个受电电极220、受电电路210和充放电控制电路290。2个受电电极220在与2个送电电极120分别对置的状态下从送电电极120通过电场耦合来接受交流电力。受电电路210将受电电极220所接受的交流电力变换成直流电力并输出。蓄电装置320例如能是二次电池或蓄电用的电容器。充放电控制电路290监视蓄电装置320的充电状态，
控制充电以及放电。充放电控制电路290例如能是控制二次电池的充放电的电池管理组件(bmu)。充放电控制电路290还具有从过充电、过放电、过电流、高温或低温等状态保护蓄电装置320的功能。切换电路270连接在受电电路210与充放电控制电路290之间且连接在充放电控制电路290与蓄电装置320之间。切换电路270构成为能对从蓄电装置320向充放电控制电路290供电的第1状态、和从受电电路210向充放电控制电路290供电的第2状态进行切换。若被给予充电动作的开始指令，充放电控制电路290就利用蓄电装置320的能量来执行用于启动的动作。若启动完成，则充放电控制电路290就将从受电电路210输出的电压提供到蓄电装置320，来进行蓄电装置320的充电。
78.以下更具体地说明各构成要素。
79.电源20将直流或交流的电力提供到送电电路110。电源20例如能是商用的交流电源。电源20例如输出电压100v、频率50hz或60hz的交流电力。送电电路110将从电源20提供的交流电力变换成更高电压且高频率的交流电力，并提供到一对送电电极120。
80.蓄电装置320例如能是锂离子电池或镍氢电池等能充电的电池。蓄电装置320例如可以是电双层电容器或锂离子电容器等高电容且低电阻的电容器。移动体10能通过蓄积于蓄电装置320的电力来驱动马达330，从而进行移动。
81.若移动体10移动，则蓄电装置320的蓄电量就降低。因此，为了继续移动，需要再充电。移动体10在移动中来到送电装置100时，进行充电。
82.马达330例如能是永磁铁同步马达、感应马达、步进马达、磁阻马达、直流马达等任意的马达。马达330经由轴杆以及齿轮等传递机构使移动体10的车轮旋转，使移动体10移动。虽然图5中未示出，但移动体10还具备马达控制电路。马达控制电路能包含对应于马达330的种类而设计的逆变器电路等各种电路。移动体10可以还具备图5中未示出的其他负载，例如各种传感器、照明装置或摄像装置。
83.本实施方式中的移动体10的外壳、送电电极120以及受电电极220各自的尺寸并没有特别限定，但例如能设定为以下的尺寸。各送电电极120的长度(图1中的y方向的尺寸)例如能设定为50cm～20m的范围内。各送电电极120的宽度(图1中的x方向的尺寸)例如能设定为5cm～2m的范围内。移动体10的外壳的行进方向以及横向上的各个尺寸例如能设定为20cm～5m的范围内。各受电电极220的长度例如能设定为5cm～2m的范围内。各受电电极220a的宽度例如能设定为2cm～2m的范围内。2个送电电极间的间隙以及2个受电电极间的间隙例如能设定为1mm～40cm的范围内。但是，并不限定于这些数值范围。
84.图6是表示送电电路110以及受电电路210的更具体的结构例的图。在该示例中，电源20是交流电源。送电电路110包含ac
‑
dc转换器电路140、dc
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ac逆变器电路160和匹配电路180。在以下的说明中，有时将ac
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dc转换器电路140仅称作“转换器140”，将dc
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ac逆变器电路160仅称作“逆变器160”。
85.转换器140与电源20连接。转换器140将从电源20输出的交流电力变换成直流电力并输出。逆变器160与转换器140连接，将从转换器140输出的直流电力变换成比较高的频率的交流电力并输出。匹配电路180连接在逆变器160与送电电极120之间，使逆变器160与送电电极120的阻抗匹配。送电电极120将从匹配电路180输出的交流电力对空间送出。受电电极220通过电场耦合来接受从送电电极120送出的交流电力的至少一部分。匹配电路280连接在受电电极220与整流电路260之间，使受电电极220与整流电路260的阻抗匹配。整流电
路260将从匹配电路280输出的交流电力变换成直流电力并输出。将从整流电路260输出的直流电力送往切换电路270。
86.在图示的示例中，送电装置100中的匹配电路180包含：与逆变器160连接的串联谐振电路180s；和与送电电极120连接且与串联谐振电路180s进行感应耦合的并联谐振电路180p。串联谐振电路180s具有将第1线圈l1和第1电容器c1串联连接的结构。并联谐振电路180p具有将第2线圈l2和第2电容器c2并联连接的结构。第1线圈l1和第2线圈l2构成以给定的耦合系数进行耦合的变压器。将第1线圈l1与第2线圈l2的匝数比设定为实现所期望的升压比的值。匹配电路180将从逆变器160输出的数十到数百v程度的电压升压到例如数kv程度的电压。
87.受电装置200中的匹配电路280具有：与受电电极220连接的并联谐振电路280p；和与整流电路260连接且与并联谐振电路280p进行感应耦合的串联谐振电路280s。并联谐振电路280p具有将第3线圈l3和第3电容器c3并联连接的结构。受电装置200中的串联谐振电路280s具有将第4线圈l4和第4电容器c4串联连接的结构。第3线圈l3和第4线圈l4构成以给定的耦合系数进行耦合的变压器。将第3线圈l3与第4线圈l4的匝数比设定为实现所期望的降压比的值。匹配电路280将受电电极220所接受的数kv程度的电压例如降压到数十到数百v程度的电压。
88.谐振电路180s、180p、280p、280s中的各线圈例如能是形成在电路基板上的平面线圈或层叠线圈、或者使用了铜线、利兹线或绞合线等的绕线线圈。对谐振电路180s、180p、280p、280s中的各电容器例如能利用具有片形形状或引线形状的所有类型的电容器。还能使经由空气的2个布线间的电容作为各电容器起作用。也可以取代这些电容器而使用各线圈所具有的自谐振特性。
89.将谐振电路180s、180p、280p、280s的谐振频率f0典型地设定为与电力传输时的传输频率f1一致。谐振电路180s、180p、280p、280s的各个谐振频率f0也可以不与传输频率f1严格一致。各个谐振频率f0例如可以设定为传输频率f1的50～150％程度的范围内的值。电力传输的频率f1例如能设定为50hz～300ghz，在某示例中能设定为20khz～10ghz，在其他示例中能设定为20khz～20mhz，在又一其他示例中能设定为80khz～14mhz。
90.在本实施方式中，送电电极120与受电电极220之间是空隙，其距离比较长(例如10mm程度)。因此，电极间的电容cm1、cm2非常小，送电电极120以及受电电极220的阻抗非常高，例如高到数kω程度。与此相对，逆变器160以及整流电路260的阻抗低到例如数ω程度。在本实施方式中，在靠近送电电极120以及受电电极220的一侧分别配置并联谐振电路180p、280p，在靠近逆变器160以及整流电路260的一侧分别配置串联谐振电路180s、280s。根据这样的结构，能容易地进行阻抗的匹配。串联谐振电路由于在谐振时阻抗成为零(0)，因此适于与低的阻抗进行匹配。另一方面，并联谐振电路由于在谐振时阻抗成为无限大，因此适于与高的阻抗进行匹配。因而，通过如图6所示的结构那样在低的阻抗的电路侧配置串联谐振电路，在高的阻抗的电极侧配置并联谐振电路，能容易地实现阻抗匹配。
91.另外，在缩短送电电极120与受电电极220之间的距离或者在中间配置电介质的结构中，由于电极的阻抗变低，因此并不需要设为上述那样的非对称的谐振电路的结构。另外，在不存在阻抗匹配的问题的情况下，也可以省略匹配电路180、280中的一者或两者。在省略匹配电路180的情况下，逆变器160和送电电极120直接连接。在省略匹配电路280的情
况下，整流电路260和受电电极220直接连接。在本说明书中，即使是设置有匹配电路180的结构，也解释为逆变器160和送电电极120连接。同样地，即使是设置有匹配电路280的结构，也解释为整流电路260和受电电极220连接。
92.图7a是示意地表示逆变器160的结构例的图。在该示例中，逆变器160是包含4个开关元件的全桥型的逆变器电路。各开关元件例如能是igbt或mosfet等晶体管开关。送电控制电路150例如能包含：输出对各开关元件的接通(导通)以及断开(非导通)的状态进行控制的控制信号的栅极驱动器；和使栅极驱动器输出控制信号的微控制器单元(mcu)。也可以取代图示的全桥型的逆变器而使用半桥型的逆变器、或e级等的振荡电路。
93.图7b是示意表示整流电路260的结构例的图。在该示例中，整流电路260是包含二极管桥和平滑电容器的全波整流电路。整流电路260也可以具有其他整流器的结构。整流电路260将接受到的交流能量变换成蓄电装置320等负载能利用的直流能量。
94.另外，图6到7b所示的结构只是一例，可以对应于所要求的功能或特性来变更电路结构。例如可以采用图3所示的电路结构。
95.图8是表示充放电控制电路290的结构例的图。在该示例中，蓄电装置320是包含多个单电池的二次电池。该示例中的充放电控制电路290包含单电池平衡控制器291、模拟前端ic(afe
‑
ic)292、热敏电阻293、电流检测电阻294、mcu295、通信用驱动器ic296和保护fet297。单电池平衡控制器291是将蓄电装置320的各个单电池的蓄电能量均匀化的电路。afe
‑
ic292是基于由热敏电阻293测量的单电池温度和电流检测电阻294所检测到的电流来控制单电池平衡控制器291以及保护fet297的电路。mcu295是控制经由通信用驱动器ic296的与其他电路的通信的电路。另外，图8所示的结构只是一例，可以对应于所要求的功能或特性来变更电路结构。
96.在移动体10开始蓄电装置320的充电时，需要充放电控制电路290的mcu295的启动完成。在通过无线电力传输提供用于该启动的电力的情况下，会存在由于在启动中出现的阻抗的变动而使送电装置100以及移动体10的电路内的电压以及电流发生较大变化的可能性。其结果，会出现传输效率降低、电路元件损伤的风险，或者在对充放电控制电路290规定了容许的输入电压范围的情况下，会出现超过该范围等的风险等。因此，在本实施方式中，不是用通过无线电力传输提供的电力使充放电控制电路290启动，而是利用蓄积于蓄电装置320的能量使充放电控制电路290预先启动。这其间，将从受电电路210向充放电控制电路290的电力提供通过切换电路270停止。因此，能减少在充放电控制电路290的启动中出现的阻抗的变动所引起的传输效率降低、以及给电路元件带来的损伤。
97.以下说明切换电路270的结构例。
98.图9是表示切换电路270的结构例的图。该示例中的切换电路270包含第1二极管271和第2二极管272。第1二极管271连接在受电电路210与充放电控制电路290之间。第2二极管272连接在蓄电装置320与充放电控制电路290之间。如该示例那样，切换电路270可以包含二极管271、272等逆流防止元件。根据这样的结构，若受电电路210的输出电压v1超过蓄电装置320的输出电压v0，就自动切换传输路径。即，在vi＜v0的情况下，从蓄电装置320向充放电控制电路290供电，但若成为v1＞v0，就从受电电路210向充放电控制电路290供电。在此，能将受电电路210的输出电压设计成在充放电控制电路290的启动完成的时间点超过蓄电装置320的输出电压。由此，充放电控制电路290的启动完成，在阻抗稳定的状态下
开始基于无线电力传输的充电。其结果，能消除无线电力传输的不稳定性。
99.图10是表示切换电路270的其他结构例的图。在该示例中，切换电路270包含开关274和开关控制电路275。开关274包含1个以上的开关元件，能切换从蓄电装置320向充放电控制电路290的电流路径的接通以及断开的状态。开关控制电路275能通过控制开关274来限制从蓄电装置320向充放电控制电路290供电的时间。根据这样的结构，能抑制蓄积于蓄电装置320的电力的不必要的消耗。
100.图11是表示切换电路270的又一其他结构例的图。在该示例中，切换电路270除了包含开关274以及开关控制电路275以外，还包含检测电路276。检测电路276检测受电电路210的输出电压。开关控制电路275基于由检测电路276检测的输出电压来控制开关274。例如若受电电路210的输出电压成为预先设定的阈值以上，则开关控制电路275就控制开关274，将从蓄电装置320向充放电控制电路290的供电设为有效。根据这样的结构，能在合适的定时下进行切换电路270中的电流路径的切换。因此，能抑制蓄电装置320的不必要的电力消耗。
101.图12是表示切换电路270的又一其他结构例的图。在该示例中，切换电路270还包含连接在蓄电装置320与充放电控制电路290之间的dc
‑
dc转换器300。dc
‑
dc转换器300将蓄电装置320的输出电压升压或降压后施加到充放电控制电路290。在充放电控制电路290的输入电压比蓄电装置320的输出电压高的情况下，使用升压dc
‑
dc转换器。通过使用dc
‑
dc转换器300，能将从蓄电装置320输出的电压收入到对充放电控制电路290设定的输入电压范围。图12表示在图9的结构中追加dc
‑
dc转换器300的结构，但也可以在图10或图11的结构中追加dc
‑
dc转换器300。
102.接下来，说明本实施方式中的充放电控制电路290的启动中以及启动后的电力传输的路径的变化。
103.图13a是示意表示充放电控制电路290正在进行用于启动的动作时的电力传输的路径的图。在该状态下，如图13a中箭头所示那样，从蓄电装置320经由切换电路270来对充放电控制电路290传输电力。这其间，来自受电电路210的电力被切换电路270阻断。
104.图13b是示意表示充放电控制电路290的启动完成后的电力传输的路径。在该状态下，如图13b中箭头所示那样，将由受电电极220接受且被受电电路210整流的电力经由切换电路270提供到充放电控制电路290。充放电控制电路290利用该电力来向蓄电装置320以及马达330、其他负载供电。在该状态下，由于充放电控制电路290的阻抗的变动小，因此移动体10的电路内的电压不会过度变大。因此，能降低电路内的元件损伤的风险。
105.图14是表示本实施方式的其他结构例的图。该示例中的移动体系统还具备控制装置400和传感器500。
106.控制装置400是管理移动体10的运行的计算机。在包含1台以上的移动体10的移动体系统中，控制装置400监视各移动体10的位置，对各移动体10发送移动的指令。控制装置400在与各移动体10之间进行无线通信，始终监视各移动体10的位置。控制装置400在移动体10接近于送电装置100时，对切换电路270发送将从蓄电装置320向充放电控制电路290的电力提供设为有效的指令。接受到该指令，切换电路270中的开关控制电路275控制开关274来将从蓄电装置320向充放电控制电路290的电力提供设为有效。由此，充放电控制电路290能利用蓄电装置320的电力来开始用于启动的动作。在图14的示例中，开关控制电路275包
含通信电路以及微控制器单元(mcu)等各种电路。控制装置400可以具有通过来自对移动体系统整体进行管理的上级的系统中的计算机的指令来掌握各移动体10的位置的功能。如此地，移动体系统也可以还具备计算机，其监视移动体10的位置，将移动体10接近于送电装置100这一情况通知给控制装置400。
107.切换电路270也可以取代通过来自控制装置400的指令来控制开关274，而是对来自传感器500的信号做出响应来控制开关274。该示例中的传感器500对移动体10接近于送电装置100这一情况进行探测。传感器500搭载于送电装置100或移动体10，例如通过利用了光、电波或超声波等的感测方法来探测移动体10接近于送电装置100这一情况。在移动体10具备传感器500的情况下，也可以在送电装置100的附近配置反射板等使探测精度提升的物件。传感器500若探测到移动体10接近送电装置100而靠近能充电的位置，就将表示该意思的信号发送到移动体10的切换电路270。切换电路270的开关控制电路275对该信号做出响应，控制开关274来将从蓄电装置320向充放电控制电路290的电力提供设为有效。由此，充放电控制电路290能利用蓄电装置320的电力来开始用于启动的动作。
108.根据以上的结构，能在移动体10接近于送电装置100的合适的定时下开始充放电控制电路290的启动。能考虑充放电控制电路290的启动所需的时间和移动体10的速度来设定来自控制装置400或传感器500的信号发送的定时。例如，能在从发送信号起到受电电极220的至少一部分与送电电极120对置为止所需的时间成为从充放电控制电路290的启动开始起到完成为止所需的时间以上的定时下发送信号。由此，在充放电控制电路290完成启动的状态下，移动体10到达能充电的位置。因此，能立即开始充电。
109.图15是表示本实施方式的变形例的图。本变形例中的移动体10具备第1蓄电装置320a和第2蓄电装置320b。第1蓄电装置320a与充放电控制电路290连接，由通过无线电力传输提供的电力充电。第1蓄电装置320a不与切换电路270连接。第2蓄电装置320b与切换电路270连接，提供用于充放电控制电路290的启动的电力。第2蓄电装置320b并不限于二次电池或蓄电用的电容器，也可以是一次电池。切换电路270的结构以及动作与前述的实施方式同样。根据这样的结构，也能得到前述的效果。
110.(其他实施方式)
111.在以上的实施方式中，在2个送电电极120与2个受电电极220之间传输电力，但送电电极以及受电电极各自的数量并不限定于2个。送电电极以及受电电极各自也可以包含3个以上的电极。以下，作为一例，说明送电电极以及受电电极各自包含4个电极的系统的示例。
112.图16是示意表示送电电极以及受电电极各自包含4个电极的无线电力传输系统的示例的立体图。图17是表示该系统的概略结构的框图。在该示例中，送电装置100具备2个第1送电电极120a和2个第2送电电极120b。第1送电电极120a以及第2送电电极120b交替排列。受电装置200也同样具备2个第1受电电极220a和2个第2受电电极220b。2个第1受电电极220a以及2个第2受电电极220b交替排列。在电力传输时，2个第1受电电极220a与2个第1送电电极120a分别对置，2个第2受电电极220b与2个第2送电电极120b分别对置。送电电路110具备输出交流电力的2个端子。一个端子与2个第1送电电极120a连接，另一个端子与2个第2送电电极120b连接。在电力传输时，送电电路110对2个第1送电电极120a施加第1电压，对2个第2送电电极120b施加相位与第1电压相反的第2电压。由此，通过包含4个送电电极的送
电电极群120与包含4个受电电极的受电电极群220之间的电场耦合来以无线方式传输电力。根据这样的结构，能得到抑制相邻的任意的2个送电电极的边界上的泄漏电场的效果。如此地，在送电装置100以及受电装置200各自中，进行送电或受电的电极的数量并不限定于2个，也可以是3个以上。不管在哪种情况下，都配置成使在某瞬间施加第1电压的电极和施加相位与第1电压相反的第2电压的电极交替排列。这里，所谓“相反的相位”，并不限于相位差为180度的情况，而是定义为包含相位差是90度到270度的范围内的情况。
113.在以上的实施方式中，送电电极120敷设于地面，但送电电极120也可以敷设于墙壁等的侧面、或天花板等的上表面。对应于敷设送电电极120的场所以及朝向来决定移动体10的受电电极220的配置以及朝向。
114.图18a表示将送电电极120敷设于墙壁等的侧面的示例。在该示例中，受电电极220配置于移动体10的侧方。图18b示出将送电电极120敷设于天花板的示例。在该示例中，受电电极220配置于移动体10的顶板。如这些示例那样，送电电极120以及受电电极220的配置能有各种变形。
115.图19是表示通过线圈间的磁场耦合来无线传输电力的系统的结构例的图。在该示例中，取代图5所示的送电电极120而设置送电线圈121，取代受电电极220而设置受电线圈122。在受电线圈122与送电线圈121对置的状态下，从送电线圈121对受电线圈221以无线方式传输电力。即使是这样的结构，也能得到与前述的实施方式同样的效果。
116.本公开的实施方式中的无线电力传输系统如前述那样，能作为工厂内的物品的搬运用的系统而利用。移动体10作为具有装载物品的货架且在工厂内自主地移动来将物品搬运到需要的场所的台车起作用。但本公开中的无线电力传输系统以及移动体并不限于这样的用途，能利用在其他各种用途中。例如移动体并不限于agv，也可以是其他产业机械、服务机器人、电动汽车、多旋翼飞行器(所谓的无人机)等。无线电力传输系统并不限于在工厂内利用，例如能在店铺、医院、家庭、道路、跑道、其他所有场所利用。
117.产业上的可利用性
118.本公开的技术能利用于由电力驱动的任意的设备。例如能适合利用于无人搬运车(agv)等电动车辆。
119.附图标记说明
120.10 移动体
121.20 电源
122.30 地面
123.100 送电装置
124.110 送电电路
125.120、120a、120b 送电电极
126.140 ac/dc转换器电路
127.150 送电控制电路
128.160 逆变器电路
129.180 匹配电路
130.180s 串联谐振电路
131.180p 并联谐振电路
132.200 受电装置
133.210 受电电路
134.220、220a、220b 受电电极
135.260 整流电路
136.270 切换电路
137.280 匹配电路
138.280p 并联谐振电路
139.280s 串联谐振电路
140.290 充放电控制电路
141.300 dc
‑
dc转换器
142.320 蓄电装置
143.330 电动马达