【技術ブログ】RCSシリーズでわかるワイヤレス充電のしくみ

AGVやAMRが充電ステーションに停止するだけで、自動的に充電が始まる。
RCSシリーズは、このような自動充電を実現するワイヤレス充電システムです。
ケーブルを接続していないにもかかわらず、どのようにして電気を送り、バッテリーを充電しているのでしょうか。

今回はRCSシリーズの構成をもとに、電力がコンセントからバッテリーへ届くまでの流れを追いながら、ワイヤレス充電の仕組みをご紹介します。
 

■RCSシリーズとは

RCSシリーズは、AC電源から生成した高周波電力を非接触で伝送し、AGVやAMRのバッテリーを充電するワイヤレス充電システムです。

システムは主に以下の4つの機器で構成されています。

　・電源ユニット
　・給電ヘッド
　・受電ヘッド
　・充電ユニット

これらが連携することで、AGVやAMRなどの移動体に対して自動でバッテリー充電を行います。
 

■電力はどのように伝送されるのか

まずは、電力の流れを見てみましょう。

Step1 電源ユニット

コンセントのAC100Vや、工場設備で使用されるAC200Vなどの商用交流電源が電源ユニットへ入力されます。
電源ユニット内部では、入力された50Hz／60Hzの交流電源を一旦直流へ変換した後、ワイヤレス給電に適した高周波交流へ再変換します。
RCSシリーズでは約85kHzの高周波電力を生成し、給電ヘッドへ供給しています。
 
Step2 給電ヘッド

給電ヘッドは、電源ユニットから供給された高周波電力を受け取り、空間を介して受電ヘッドへ伝送します。
給電ヘッド内部にはコイルが組み込まれており、高周波電流を流すことで磁界を発生させます。
RCSシリーズでは、この磁界を利用して非接触で電力を伝送しています。

Step3 受電ヘッド

受電ヘッドにもコイルが内蔵されています。
給電ヘッドが発生させた磁界を受け取ることで、再び電気エネルギーへ変換します。
受電ヘッドで受け取った電力は、充電ユニットへ送られます。

Step4 充電ユニット

受電ヘッドから送られてくる電力は高周波交流です。
そのため充電ユニットでは、バッテリー充電に適した直流電力へ変換します。
変換された電力はバッテリーへ供給され、充電が行われます。

■実は通信もしている

RCSシリーズの大きな特徴は、電力だけを送っているわけではないことです。
給電ヘッドと受電ヘッドは通信機能も備えており、充電中は常に情報のやり取りを行っています。
受電側では、バッテリーの充電状態を常時監視しています。
そして、その情報を受電ヘッドから給電ヘッドへ非接触で送信しています。
給電側は受信した情報をもとに出力を調整し、バッテリーに最適な電力を供給します。

つまり、RCSシリーズでは次の2つが同時に行われています。

【電力伝送】
　給電側 → 受電側

【制御通信】
　受電側 → 給電側

この双方向のやり取りによって、安全かつ効率的な充電を実現しています。

■まとめ

RCSシリーズのワイヤレス充電では、

　AC電源→高周波電力生成→給電ヘッド→空間伝送→受電ヘッド→充電ユニット→バッテリー

という流れで電力を伝送しています。
さらに、

　バッテリー状態監視→非接触通信→出力制御

という通信機能を組み合わせることで、充電状態に応じた最適な制御を実現しています。
この「電力伝送」と「通信」を融合した仕組みにより、

　・非接触充電
　・高信頼性
　・省メンテナンス
　・自動充電

を実現していることが、RCSシリーズの大きな特長です。
AGVやAMRが充電ステーションに停止するだけで自動的に充電できるのは、この仕組みによるものです。

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