(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次導電経路、および前記一次導電経路から電力を誘導的に受け取るように適合された１つまたは複数のピックアップ・デバイスを有する誘導電力伝送（ＩＰＴ）システム内の１つまたは複数の負荷に送られる電力を制御する方法であって、前記ＩＰＴシステムに利用可能な電力を検出するステップと、前記検出された利用可能な電力に比例して前記一次導電経路内の電流の周波数を変化させるステップと、前記一次導電経路と誘導結合されたピックアップにおいて前記周波数または前記周波数の示徴を検出するステップと、前記一次導電経路内の前記電流の前記検出された周波数に応じて前記ピックアップに関連付けられている負荷に供給される前記電力を制御するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記ＩＰＴシステムに利用可能な前記電力は、前記ＩＰＴシステムの電源上の前記負荷、または前記電源に電力を供給する送電網上の前記負荷のいずれか、またはその両方によって決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記送電網上の前記負荷は、前記送電網の商用電源周波数の変動を監視することによって決定される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記一次導電経路内の電流の周波数を変化させる前記ステップは、ＩＰＴ周波数を備える交流電流を前記商用電源周波数により振幅変調することを含み、前記ＩＰＴ周波数は前記商用電源周波数より高く、これにより、前記一次導電経路内の前記振幅変調された電流のエンベロープの前記周波数を変化させる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記一次導電経路内の前記電流の前記周波数を検出する前記ステップは、前記エンベロープの前記周波数を検出することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記電流の周波数を変化させる前記ステップは、前記電流の基本周波数を変化させることを含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。 
【請求項７】
前記一次導電経路内の前記電流の前記周波数を検出する前記ステップは、前記一次導電経路内の前記電流の前記基本周波数を検出することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記負荷に供給される前記電力は、前記検出された周波数と１つまたは複数の定義済み基準周波数との間の関係に応じて制御される、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記負荷に供給される前記電力は、上限周波数から下限周波数までの範囲の前記検出された周波数の変動に応じて最高電力レベルから最低電力レベルまでの間で制御される、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
一次導電経路と、前記一次導電経路から電力を誘導的に受け取るように適合された１つまたは複数のピックアップ・デバイスとを有する誘導電力伝送（ＩＰＴ）システムであって、さらに、前記ＩＰＴシステムに利用可能な電力を検出する第一の検出手段と、前記検出された利用可能な電力に比例して前記一次導電経路内の電流の周波数を変化させるための周波数変更手段と、前記一次導電経路に誘導結合されたピックアップにおいて前記周波数または前記周波数の示徴を検出するための第二の検出手段と、前記一次導電経路内の前記電流の前記検出された周波数に応じて前記ピックアップに関連付けられている負荷に供給される前記電力を制御するための制御手段とを有する、誘導電力伝送（ＩＰＴ）システム。
【請求項１１】
前記ＩＰＴシステムに利用可能な前記電力は、前記ＩＰＴシステムの電源上の前記負荷、または前記電源に電力を供給する送電網上の前記負荷のいずれか、またはその両方によって決定される、請求項１０に記載のＩＰＴシステム。
【請求項１２】
前記送電網上の前記負荷は、前記送電網の商用電源周波数の変動を監視することによって決定される、請求項１１に記載のＩＰＴシステム。
【請求項１３】
前記周波数変更手段は、ＩＰＴ周波数を備える交流電流を前記商用電源周波数により振幅変調することによって前記一次導電経路内の前記電流の周波数を変化させ、前記ＩＰＴ周波数は前記商用電源周波数より高く、これにより、前記一次導電経路内の前記振幅変調された電流のエンベロープの前記周波数を変化させる、請求項１２に記載のＩＰＴシステム。
【請求項１４】
前記第二の検出手段は、前記エンベロープの前記周波数を検出する、請求項１３に記載のＩＰＴシステム。
【請求項１５】
前記周波数変更手段は、前記電流の基本周波数を変化させることによって前記電流の前記周波数を変化させる、請求項１０から１２のいずれか１項に記載のＩＰＴシステム。
【請求項１６】
前記第二の検出手段は、前記一次導電経路内の前記電流の前記基本周波数を検出する、請求項１５に記載のＩＰＴシステム。
【請求項１７】
前記制御手段は、前記負荷に供給される前記電力を、前記検出された周波数と１つまたは複数の定義済み基準周波数との間の関係に応じて制御する、請求項１０から１６のいずれか１項に記載のＩＰＴシステム。
【請求項１８】
前記制御手段は、前記負荷に供給される前記電力を、上限周波数から下限周波数までの範囲の前記検出された周波数の変動に応じて最高電力レベルから最低電力レベルまでの間で制御する、請求項１０から１７のいずれか１項に記載のＩＰＴシステム。
【請求項１９】
ＩＰＴシステムで使用するためのＩＰＴピックアップ回路であって、ピックアップが使用時に誘導結合されうる一次導電経路内の電流の周波数を検出するための検出手段と、前記検出された周波数に応じて前記ピックアップの出力電力を制御するための制御手段とを備え、前記電流の周波数は前記ＩＰＴシステムに利用可能な電力に比例して変化させられている、ＩＰＴピックアップ回路。
【請求項２０】
前記検出手段は、前記電流のエンベロープ周波数を検出する、請求項１９に記載のＩＰＴピックアップ回路。
【請求項２１】
前記検出手段は、前記電流の基本周波数を検出する、請求項１９に記載のＩＰＴピックアップ回路。
【請求項２２】
前記制御手段は、前記出力電力を、前記検出された周波数と１つまたは複数の定義済み基準周波数との間の関係に応じて制御する、請求項１９から２１のいずれか１項に記載のＩＰＴピックアップ回路。 
【請求項２３】
前記制御手段は、前記出力電力を、上限周波数から下限周波数までの範囲の前記検出された周波数の変動に応じて最高電力レベルから最低電力レベルまでの間で制御する、請求項１９から２１のいずれか１項に記載のＩＰＴピックアップ回路。
【請求項２４】
ＩＰＴシステムの一次導電経路との誘導結合のためのピックアップ・コイルと、前記一次導電経路内の交流電流の周波数を間接的に測定するように適合された周波数検出器と、前記ピックアップ・コイルおよび前記周波数検出器と結合された電力制御装置とを備えたＩＰＴピックアップ回路であって、前記電力制御装置は、前記周波数検出器によって測定された前記周波数に比例して前記ＩＰＴピックアップ回路の電力出力を変化させるように適合されている、ＩＰＴピックアップ回路。
【請求項２５】
請求項１９から２４のいずれか１項に記載の少なくとも１つのピックアップを備える、誘導電力伝送（ＩＰＴ）システム。
【請求項２６】
電流をＩＰＴシステムの一次導電経路に供給するためのＩＰＴシステム電源であって、一次導電経路内の電流の周波数を前記ＩＰＴシステムに利用可能な電力に比例して変化させることにより、前記利用可能な電力によって前記電流の周波数が決まるようにした周波数変更手段を備える、ＩＰＴシステム電源。
【請求項２７】
前記利用可能な電力は、前記ＩＰＴシステム電源上の負荷、または前記ＩＰＴシステム電源に電力を供給する送電網上の負荷のいずれか、またはその両方によって決定される、請求項２６に記載のＩＰＴシステム電源。
【請求項２８】
商用電源周波数で送電網から電力を受け取るための三相入力と、前記商用電源周波数を測定するための周波数検出器と、前記商用電源周波数より高い動作周波数でＩＰＴシステムの一次導電経路に交流電流を供給するためのインバータとを有し、前記インバータは前記商用電源周波数の変動に比例して前記動作周波数を調節するようにさらに適合される、ＩＰＴシステム電源。
【請求項２９】
前記ＩＰＴシステム電源は、前記三相入力の前記商用電源周波数を測定し、前記測定された商用電源周波数の平均をとることによって前記商用電源周波数を測定するように適合される、請求項２８に記載のＩＰＴシステム電源。 
【請求項３０】
前記ＩＰＴシステム電源の動作周波数は、前記ＩＰＴシステムの１つまたは複数のピックアップが同調されるＩＰＴ周波数を中心として最低周波数と最高周波数との間で調節され、前記動作周波数は前記商用電源周波数に応じて選択される、請求項２８または請求項２９に記載のＩＰＴシステム電源。
【請求項３１】
前記周波数、または前記周波数の示徴を検出する前記ステップは、前記一次導電経路内の前記電流の前記周波数を示す周波数の増減を検出することを含む、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
前記第二の検出手段は、前記一次導電経路内の前記電流の前記周波数を示す周波数の増減を検出する、請求項１０から１８のいずれか１項に記載のＩＰＴシステム。
【請求項３３】
請求項２６から３０のいずれか１項に記載のＩＰＴシステム電源を備える、ＩＰＴシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電力伝送（inductive power transfer）（ＩＰＴ）システムにおける１つまたは複数の負荷の電力需要を、特に、負荷の所要電力がＩＰＴ電源および／または送電網の制限に対してバランスがとれるように管理するための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
誘導電力伝送（ＩＰＴ）システムは、非接触給電が必要とされる場所で一般的に使用されている。大部分において、ＩＰＴシステムは、比較的低電力であり、オンにするかオフにするかは、送電網または配電網に対してごくわずかの影響しか及ぼさない。しかし、ＩＰＴシステムのいくつかの大規模用途は、配電網に著しい影響を及ぼす可能性がある。特に、ＩＰＴシステムが、「プラグイン」ハイブリッド車（ＰＨＥＶ）の広く行きわたっている非接触／ワイヤレス充電に使用される場合、配電網に対するその影響は、実質的に無視できないものとなる可能性があり、給電する技術を導入しなければならない。この程度の制御が、最初に、夜間電力による充電負荷は現在は小さいが今後増大の一途を辿るＰＨＥＶの場合に、次いで、路面の下に埋設されている電線から自動車に搭載されているピックアップ内に直接的に伝えられ、次いで電池内に伝えられる誘導電力伝送（ＩＰＴ）を使用して車両が電磁誘導充電される路面給電式車両の場合に、必要になる。この負荷も、充電負荷としてたぶん始まるが、次第に、移動中に車両を動的に充電する可変負荷となる。これを達成するためのシステムは、２００〜３００ｍｍの距離を隔て、１００ｋｐｈまで、さらにそれを超える速度で、また全気象条件の下で動作しなければならない。これを行うことができるＩＰＴシステムは、出現し始めている。
【０００３】
車両を駆動し、電池を充電するためにある程度の余力を残すのに必要な電力は、１８ｋＷ程度である。１，０００，０００台の車両に対し予想される負荷は、１８ＧＷであり、これは国際規格であっても、非常に大きな発電所−１８×１ＧＷの原子炉−の出力に相当する。明らかに、この電力が必要であって、車両運転者のアクションにより電力のオン／オフを切り換えることができる場合、配電網の安全確保のため、ある程度の制御は不可欠である。
【０００４】
今日の電力システムでは、二酸化炭素排出量がごくわずかであるか、まったくない再生可能エネルギー源を使用して達成される「グリーン」パワーがますます重視されるようになってきている。このようなエネルギー源として、風力、波力、潮力などがあり、これらはすべて、変動量が非常に大きく、これらのエネルギー源から得られる電力はわずか数分といえども将来に対して保証することができない。しかし、これらの電力供給源は、炭素を含まないという点で重要であり、その使用は、配電網の電力周波数を現時点において予想されるに至った通り正確に保持することができないことを意味している。したがって、駐車時に充電するか、または路上走行時にＩＰＴによって給電される電気自動車は、いくつかの時点において、風力または波力などの再生可能エネルギー源によるエネルギー供給を受けなければならないが、必要な速度で道路上を通過することを維持できなければならない。
【０００５】
他の態様では、車両がＩＰＴによって給電される道路上を移動している場合、路面磁界に電力を供給するための電源は、道路に沿って一定間隔で、例えば、２００ｍおきに配置されることになる。これらの電源は、ＩＰＴ周波数に対してより高い周波数、たぶん２０ｋＨｚの電力を発生し、また別の電源が必要になる前にこの電力を伝搬できる距離に制限がある。典型的な用途では、ＩＰＴシステムは、２０ｋＨｚの１２５〜２００Ａの電流を使用することができ、磁界を発生する細長い導体の自然なインダクタンスは１μＨ／ｍであるものとしてよく、したがって、導体に沿った電圧降下は１メートル当たりωＬＩまたはほぼ１６Ｖとなる。最大許容可能電圧が８００Ｖである場合、電圧は５０ｍ後にゼロに下がり、磁界を維持するために直列補償コンデンサが必要である。これらのコンデンサは、購入するにせよ、取り付けるにせよ、高価なものである。したがって、新しい電源を、約２００ｍおきに使用しなければならないが、それぞれの電源は、実際には、それぞれの方向に１００ｍ電流を伝搬するデュアル電源である。電源は、それに取り付けられた長さ１００ｍの導体上ですべての車両を駆動することができなければならない。１００ｋＷの定格では、電源は、それぞれ１８ｋＷの定格の５台の自動車またはそれぞれ５０ｋＷの定格の２台のバスに給電することができるが、それぞれ５０ｋＷの定格の３台のバスが単一の電源と誘導結合される場合、電源は、それらすべてを駆動することはできず、もし崩壊すれば、状況は悪化する。
【０００６】
したがって、電源は、障害を起こすことなく２つの状態、すなわち、再生可能エネルギー源からの電力が一時的に利用不可能になったため配電網からの電力が単純に利用可能でない状態、および、必要な瞬間電力が電源の定格を超えた状態、を管理できなければならない。これらの状態に関するバリエーションも多数あり、電力の大きなサージが利用可能であり、それが一時的サージにすぎないとしても車両がそれを使用して車載電池を充電することができる状態も含まれる。
【０００７】
電力システムの問題を解決するための提案が現在いくつかある。すべてのＰＨＥＶ充電器を完全に完全反転可能にして、車両を停車して夜間に充電する際、電力会社が充電プロセスを反転し、一時的電力需要を満たすために充電中の全車両の電池からエネルギーを抜き取ることができるようにすることが提案されている。これは、ときには、「車両から配電網へ」またはＶ２Ｇシステムと説明されることもある。このような電力供給反転は、国全体にわたって著しい通信同期を必要とし、非常に高速な動作をしなければならない。最近、電力システムに過負荷がかかったときに電力システム崩壊が壮大に発生している。過負荷がかかっている状態では、送電網または配電網の周波数は低下し、低下するとともに、発電機の多くは脱落によって自己保護を図り、これは典型的にはニュージーランドでは４７Ｈｚ、または米国では５７Ｈｚである。発電機が脱落すると、周波数はさらに急速に低下し、カスケード故障と一般に称されるものにおいて状態はさらに悪化する。すべての反転可能電池充電器が反転される可能性がある場合、このプロセスを強化することが可能であるが、そのような電力供給反転は、崩壊しつつある電力システムにおいてそれを救うために非常に急速に−おそらく５秒以内に−行われなければならない。
【０００８】
例えば、２ｋＷ（典型的な家庭用電源ソケットの定格）の速度で充電中の車両が１，０００，０００台あったとすると、潜在的に２ＧＷの電力が国全体で利用可能である。電力供給反転を開始する通信システムは、接続１つにつき１ｍｓまたは１０００秒（１／４時間）を要し、これはかなり遅すぎる。セルラー・システムでは、このために、可能ならば、システム規模のメッセージが必要である。最後に、コストの問題がある。電気自動車は、およそ２５ｋＷＨの定格を有し、１，０００回の充放電サイクルに対して有効である高価な電池を積んでおり、コストはＮＺＤ＄２０，０００である。１ｋＷＨ当たり約６セント＝＄１．５０の割引料金で２５ｋＷＨのエネルギー量が利用可能である。しかし、電池を放電すると、その寿命を１サイクル分奪い、＄２０のコストがかかる。＄２０のコストで＄１．５０を節約するのは経済的に無意味である。つまり、それゆえに、反転可能電池充電器は、今日の電池、さらに１０倍以上優れている電池であっても実現可能な解決策ではない。
【０００９】
通信システムの加わる複雑さと応答時間の制限を克服するために、国際公開第２００８／１４０３３３号、名称「Ｍｕｌｔｉ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｏｕｒｃｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ」では、送電網の周波数の変動を測定し、この情報を使用してＩＰＴシステムの一次導電経路（電力パッドまたはトラック）に供給される電流を制御し、これにより、定義済み周波数に関する配電網周波数の増減に応じて一次導電経路を介して電源に誘導結合されているピックアップ／１つまたは複数の負荷に利用可能な電力を増やすか、または制限する、ＩＰＴ電源について説明している。
【００１０】
上記の方法の短所は、負荷に送られる電力が一次導電経路に供給される電流を制御する電源によって決まるという点である。いくつかの状況では、システムの二次側からのその負荷またはそれぞれの負荷、つまりそのピックアップまたはそれぞれのピックアップに送られる電力を制御することがより望ましいか、もしくは必要ですらあると思われる。複数のピックアップＩＰＴシステムでは、例えば、それぞれの負荷に送られる電力が各ピックアップによって独立に制御できるように一次導電経路内の電流を一定に維持することが望ましい。
【００１１】
典型的なＩＰＴシステムでは、電源は、すべてのピックアップ・デバイスに同時に通電できる十分なレベルの定格を有する。しかし、この条件は、多くのシステムにおいて決して実際に生じるものではなく、したがって、ＩＰＴシステムは、典型的には、４０％の負荷率でしか動作しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開公報ＷＯ２００８／１４０３３３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、本発明の目的は、二次側電力制御で１つまたは複数の負荷の所要電力がＩＰＴ電源および／または送電網の制限に対してバランスがとれるようにすることを可能にするＩＰＴの方法、電源、ピックアップ、および／またはシステムを提供することである。
あるいは、本発明の目的は、一般大衆に対して有益な選択肢を少なくとも提供することである。
【００１４】
本発明のさらなる目的は、以下の説明から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第１の態様によれば、本発明は、概して、一次導電経路、および一次導電経路から電力を誘導的に受け取るように適合された１つまたは複数のピックアップ・デバイスを有する誘導電力伝送（ＩＰＴ）システム内の１つまたは複数の負荷に送られる電力を制御する方法にあると言うことができ、その方法は一次導電経路内の電流の周波数を変化させるステップと、一次導電経路と誘導結合されたピックアップ内の周波数または周波数の示徴を検出するステップと、一次導電経路内の電流の検出された周波数に応じて前記ピックアップに関連付けられている負荷に供給される電力を制御するステップとを含む。
【００１６】
好ましくは、電流の周波数は、システムに利用可能な電力によって決定される。
【００１７】
好ましくは、システムに利用可能な電力は、ＩＰＴシステムの電源上の負荷、または電源に電力を供給する送電網上の負荷のいずれか、またはその両方によって決定される。
【００１８】
好ましくは、送電網上の負荷は、送電網の商用電源周波数の変動を監視することによって決定される。 
【００１９】
好ましくは、一次導電経路内の電流の周波数を変化させるステップは、商用電源周波数によるＩＰＴ周波数交流電流を振幅変調することを含み、ＩＰＴ周波数は商用電源周波数より高く、これにより、一次導電経路内の振幅変調された電流のエンベロープの周波数を変化させる。
【００２０】
好ましくは、一次導電経路内の電流の周波数を検出するステップは、エンベロープの周波数を検出することを含む。
【００２１】
好ましくは、電流の周波数を変化させるステップは、電流の基本周波数を変化させることを含む。
【００２２】
好ましくは、一次導電経路内の電流の周波数を検出するステップは、一次導電経路内の電流の基本周波数を検出することを含む。
【００２３】
好ましくは、負荷に供給される電力は、検出された周波数と１つまたは複数の定義済み基準周波数との間の関係に応じて制御される。
【００２４】
好ましくは、負荷に供給される電力は、上限周波数から下限周波数までの範囲の検出された周波数の変動に応じて最高電力レベルから最低電力レベルまでの間で制御される。
【００２５】
別の態様によれば、本発明は、概して、一次導電経路、および一次導電経路から電力を誘導的に受け取るように適合された１つまたは複数のピックアップ・デバイスと、一次導電経路内の電流の周波数を変化させるための周波数変更手段と、一次導電経路に誘導結合されたピックアップ内の周波数または周波数の示徴を検出するための検出手段と、一次導電経路内の電流の検出された周波数に応じて前記ピックアップに関連付けられている負荷に供給される電力を制御するための制御手段とを有する誘導電力伝送（ＩＰＴ）システムにある。
【００２６】
好ましくは、電流の周波数は、システムに利用可能な電力によって決定される。
【００２７】
好ましくは、システムに利用可能な電力は、ＩＰＴシステムの電源上の負荷、または電源に電力を供給する送電網上の負荷のいずれか、またはその両方によって決定される。 
【００２８】
好ましくは、送電網上の負荷は、送電網の商用電源周波数の変動を監視することによって決定される。
【００２９】
好ましくは、周波数変更手段は、商用電源周波数によるＩＰＴ周波数交流電流を振幅変調することによって一次導電経路内の電流の周波数を変化させ、ＩＰＴ周波数は商用電源周波数より高く、これにより、一次導電経路内の振幅変調された電流のエンベロープの周波数を変化させる。
【００３０】
好ましくは、周波数検出手段は、エンベロープの周波数を検出する。
【００３１】
好ましくは、周波数変更手段は、電流の基本周波数を変化させることによって電流の周波数を変化させる。
【００３２】
好ましくは、周波数検出手段は、一次導電経路内の電流の基本周波数を検出する。
【００３３】
好ましくは、制御手段は、検出された周波数と１つまたは複数の定義済み基準周波数との間の関係に応じて負荷に供給される電力を制御する。
【００３４】
好ましくは、制御手段は、負荷に供給される電力を、上限周波数から下限周波数までの範囲の検出された周波数の変動に応じて最高電力レベルから最低電力レベルまでの間で制御する。
【００３５】
さらなる態様では、本発明は、概して、ピックアップが使用時に誘導結合されうる一次導電経路内の電流の周波数を検出するための検出手段と、検出された周波数に応じてピックアップの出力電力を制御するための制御手段とを備えるＩＰＴピックアップ回路を実現する。
【００３６】
好ましくは、検出手段は、電流のエンベロープ周波数を検出する。
【００３７】
あるいは、検出手段は、電流の基本周波数を検出する。
【００３８】
好ましくは、制御手段は、検出された周波数と１つまたは複数の定義済み基準周波数との間の関係に応じて出力電力を制御する。 
【００３９】
好ましくは、制御手段は、上限周波数から下限周波数までの範囲の検出された周波数の変動に応じて最高電力レベルから最低電力レベルまでの間で出力電力を制御する。
【００４０】
さらなる態様では、本発明は、概して、ＩＰＴシステムの一次導電経路との誘導結合のためのピックアップ・コイルと、一次導電経路内の交流電流の周波数を間接的に測定するように適合された周波数検出器と、ピックアップ・コイルおよび周波数検出器と結合された、周波数検出器によって測定された周波数の変動に応じてピックアップ回路の電力出力を変化させるように適合されている電力制御装置とを備えるＩＰＴピックアップ回路にある。
【００４１】
さらなる態様では、本発明は、概して、上の説明のうちのいずれか１つによる少なくとも１つのピックアップを備える誘導電力伝送（ＩＰＴ）システムにある。
【００４２】
さらなる態様では、本発明は、概して、電流をＩＰＴシステムの一次導電経路に供給するためのＩＰＴシステム電源にあり、この電源は電流の周波数が利用可能な電力によって決まる一次導電経路内の電流の周波数を変化させるための周波数変更手段を備える。
【００４３】
好ましくは、利用可能な電力は、電源上の負荷、または電源に電力を供給する送電網上の負荷のいずれか、またはその両方によって決定される。
【００４４】
さらなる態様では、本発明は、概して、商用電源周波数で送電網から電力を受け取るための三相入力と、商用電源周波数を測定するための周波数検出器と、商用電源周波数より高い動作周波数でＩＰＴシステムの一次導電経路に交流電流を供給するためのインバータとを有するＩＰＴシステム電源にあり、このインバータは商用送電網内の変動に応じて動作周波数を調節するようにさらに適合されている。
【００４５】
好ましくは、上記電源は、三相入力の周波数を測定し、３つの相にわたって平均をとることによって商用電源周波数を測定するように適合される。
【００４６】
好ましくは、電源の動作周波数は、ＩＰＴシステムの１つまたは複数のピックアップが同調されるＩＰＴ周波数を中心として最低周波数と最高周波数との間で調節され、動作周波数は商用電源周波数に応じて選択される。
【００４７】
別の態様では、本発明は、概して、商用電源周波数または電源周波数の示徴をピックアップ回路に供給するステップとその示徴を使用してピックアップ回路の電力出力を制御するステップとを含む、誘導電力伝送（ＩＰＴ）システム内の１つまたは複数の負荷に送られる電力を制御する方法にある。
【００４８】
さらなる態様では、本発明は、上の説明のうちのいずれか１つによる電源を備えるＩＰＴシステムにある。
【００４９】
そのすべての新規性のある態様において考慮されるべき、本発明のさらなる態様は、以下の説明から明らかになるであろう。
【００５０】
そこで、本発明の多数の実施形態について、図面を参照しつつ例を用いて説明する。 
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明によるＩＰＴシステムの第１の実施形態の一次側の例示的な回路図である。
【図２】本発明によるＩＰＴシステムの第１の実施形態のピックアップ回路の回路図である。
【図３】図２のピックアップのエンベロープ周波数と出力電力との間の関係を示す線形伝達特性の形態の例示的なピックアップ電力制御方式を示す図である。
【図４】本発明のピックアップによって実装されうる代替的ピックアップ電力制御方式を示す図である。
【図５】本発明によるＩＰＴシステムの第２の実施形態の一次側の例示的な回路図である。
【図６】第２の実施形態の二次側の例示的な回路図である。
【図７】一次電源とピックアップに供給される電力との間に周波数の変化があるＩＰＴ電力制御システムの代替的実施形態の一例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
この説明全体を通して、各種実施形態における同様の特徴を示すために同様の参照番号を使用する。
【００５３】
本発明は、概して、それぞれのピックアップに結合されている負荷に供給される電力が負荷、または電力利用可能性の条件に基づきピックアップによって制御できるように、電源からの負荷条件または電力利用可能性をピックアップに本質的に伝達することによって、ＩＰＴシステム内の１つまたは複数の負荷に供給される電力を制御するための方法、電源、ピックアップ、およびシステムにあると言える。本発明を使用することで、ＩＰＴシステム電源それ自体に課される負荷需要に基づき、またはＩＰＴ電源が接続されている商用電源システムに課される負荷需要に応じて、ＩＰＴシステム上の負荷を低減することができる。
【００５４】
電源が送電網もしくは配電網に接続している電源コンセントから単相電力を受け取るための入力を有している、本発明の一実施形態によれば、負荷条件は、振幅変調されたＩＰＴ周波数交流電流のエンベロープの周波数によってそのピックアップまたはそれぞれのピックアップに伝達される。単相の電源入力は、約５０Ｈｚ（または、例えば、送電網によっては６０Ｈｚ）の商用電源周波数で動作する。したがって、電源によって一次導電経路またはパッドに供給されるトラック電流は、図１に示されているように、商用電源周波数に等しいエンベロープ周波数を有する２０ｋＨｚの交流電流である。したがって、スイッチング周波数およびエンベロープ周波数は、独立したものである。スイッチング周波数は、電力を伝達し、エンベロープの周波数は、瞬時商用電源周波数に対応する情報を送り、したがってこれにより、ピックアップは必要に応じて電力を制御することができる。
【００５５】
本発明で必要な振幅変調されたＡＣ電流出力のエンベロープの周波数を供給するために適した単相入力を有する電源が、参照により本明細書に組み込まれている、出願人の国際公開第２００７／１００２６５号、名称「Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ  ｆｏｒ  Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｏｗｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」において説明されている。
【００５６】
配電網に重大な過負荷が生じた場合、エンベロープは５０Ｈｚ未満の周波数となり（５０Ｈｚの商用電源の例）、瞬間電力サージを有している場合、これは５０Ｈｚより高い周波数となる。エンベロープは、ピックアップ内に誘導される電圧のエンベロープ周波数を測定するように適合されたピックアップ内の周波数検出器またはエンベロープ検出器を使用して容易に検出され、したがって、トラック電流の周波数を間接的に測定していると言える。ピックアップ（例えば、電池充電器）は、電池充電が４９Ｈｚ以下の周波数に対して電力がゼロとなり、５１Ｈｚ以上の周波数で２ｋＷまで周波数とともに直線的に増大するようにする単純なアルゴリズムで動作する。これは、周波数のドループが４％である制御装置に対応する。あるいは、ピックアップの伝達特性は、非線形であってもよく、設定点もしくは定義済み周波数閾値を変化させて、必要な充電速度を得ることができる。しかし、重要な特徴は、周波数が４９Ｈｚ以下に低下するとすぐに、充電器はすべての負荷を脱落させるという点である。そのため、充電器は、過負荷がシステムを完全な崩壊に追い立てるという障害状況には一切寄与しえない。システムは、周波数のドループが４％である非常によい制御特性を生み出すために通信システムをまったく必要としない。その代わりに、通信情報は、ＩＰＴシステムのエンベロープで伝えられ、サイクル毎にシステム規模で利用可能である。
【００５７】
長さ１００ｍの道路区分を運転する三相電源入力が好ましいか、または必要である代替的実施形態では、例えば、三相入力が一般的に整流されてインバータに送られ、適当なＩＰＴ周波数で交流トラック電流を生成する。したがって、整流器およびインバータは、三相配電網入力の商用電源周波数情報をトラック電流から本質的に取り除く。したがって、電力と通信とが約２０ｋＨｚのＩＰＴ周波数によって両方とも伝送される代替的技術が使用される。
【００５８】
入力の位相のいずれか１つについて、約５０Ｈｚの周波数にエンベロープ情報が存在する。その周波数を非常に正確に−すべての位相を測定し、平均をとってより正確な測定を行うことができる−測定し、次いでＩＰＴ周波数を、５０Ｈｚの「常規」または予想周波数から変化するときに慎重に調節する。例えば、商用電源周波数が４９Ｈｚである場合、ＩＰＴ周波数は、１９．９ｋＨｚとして選択され（つまり、２０ｋＨｚの常規ＩＰＴ周波数−１００Ｈｚ）、商用電源周波数が５１Ｈｚである場合、ＩＰＴ周波数は２０．１ｋＨｚである。これら２つの限界値の間に、ＩＰＴ周波数への商用電源周波数の線形マッピングが存在する。６ｋＨｚオーダーの情報信号帯域幅に対し３のオーダーのＱ値で動作しているときに、ＩＰＴ周波数のこの変化がＩＰＴシステムに及ぼす影響は無視できるくらい小さく、そのため、この変調はＩＰＴシステムを通り電源からトラック、ＡＣ  ＩＰＴスイッチ、グランド・パッド、次いで車両パッドへと容易に伝わる。車両パッドを持つ制御装置は、この情報をデコードして、どれだけの電力を受け取るべきかを決定する−これはＩＰＴ周波数（つまり、前の実施形態のエンベロープとは反対に、トラック電流の「キャリア」または基本周波数）に、したがって商用電源周波数に依存する。
【００５９】
ＩＰＴ電源過負荷問題を解決するために、この同じ実施形態を使用することもできる。ＩＰＴ電源（つまり、一次導電経路またはトラックに給電する電源）が過負荷になった場合、ＩＰＴ周波数を下げて、その過負荷を排除することができる。例えば、それぞれ５０ｋＷの３台のバスとそれぞれ１８ｋＷの２台の自動車（合計１８６ｋＷ）がある場合、周波数は、すべての制御装置が１００ｋＷの全負荷−電源に対する定格負荷−を与えるためにその定格の１００／１８６倍に比例する電力を受け取るように設定される。代替的に使用できる制御オプションが多数あるが、電源は、本質的に、電力を電源が定格を超えずシステム完全性が維持される程度まで下げるよう車両内のパッド制御装置に指令を出す。これを行うと、電力システム内の周波数変動が低減され、配電網の電力の品質が改善される。
【００６０】
上記の２つの実施形態の実用的実装について、図面を参照しつつ例を用いて以下で説明する。それぞれの実施形態および／または入れ換えたそれぞれの実施形態の特徴に多数の修正を加えることは、本発明の範囲から逸脱することなく可能であることは理解されるであろう。
【００６１】
単相ＩＰＴ電力制御装置
電気自動車（ＥＶ）用電池を充電するための単相入力を有する本発明による電源の例示的な回路図が、図１に示されている。送電網または配電網からの単相主電源の電力は、線路フィルタ１０１を通り、小型コンデンサ１０３につながるブリッジ整流器１０２によって整流される。このコンデンサは、出力波形のエンベロープ（トラック電流１１０）が入力主電源電圧（５０Ｈｚの商用電源周波数の）に従うようにわざと小さいものを選択する。コンデンサ１０３の両端にかかる電圧は、Ｈブリッジ・インバータ１０４によってＡＣ電圧に変換される。コンデンサ１０５は、ＤＣ電流がトランスに入るのを阻止し、漏れインダクタ１０６を正しい値に同調する。トランス１０７は、出力電圧の電圧レベルを必要な値に変換し、１０７の出力をコンデンサ１０８で同調し、この出力を使用して誘導電力伝達に適した周波数（例えば、２０ｋＨｚ）のトラック電流１１０でトラック１０９を駆動する。
【００６２】
システムの二次側では（例えば、電気自動車）、関わっている回路が、例えば図２に示されている。使用中のピックアップ・コイル２０１は、トラックまたは一次導電経路１０９と誘導結合され、部分的にコンデンサ２０２で直列補償され、コンデンサ２０３で並列補償される。
【００６３】
出力電圧および電流は、例えばＩＰＴ−ＡＣ制御装置２０４、またはピックアップ回路のＤＣ側の減結合制御装置などの他の好適な制御装置によって制御することができる。ＩＰＴ−ＡＣ制御装置２０４は、２つの反対の一方向スイッチＳ１およびＳ２を備え、それぞれダイオードＤ１およびＤ２と直列に、またコンデンサ２０３と並列につながっている。これらのスイッチを操作することで、位相角が自然にそうなるであろう値と異なる値に強制されるように回路の働きを妨げる。これを行うための技術では、スイッチが許すまでゼロ点と交差しないように並列コンデンサ２０３にかかる電圧をクランプする。スイッチＳ１は、同調コンデンサ２０３にかかるプラス電圧が増大するのを防ぎ、スイッチＳ２は、同調コンデンサ２０３にかかる電圧がマイナスに遷移するのを防ぐ。動作時に、これらのスイッチは１８０度に対してオンまたはオフに切り換えられるが、回路内の常規電圧に関して位相の遅れを生じる。通常共振電圧とスイッチング波形との重なりはθである。この通常共振電圧は、回路が実負荷で動作しているときには観察可能でないが、トラック内の電流は、同じ位相を持ち、観察が容易である。スイッチＳ１は、波形のマイナスの半周期の大半−効果を有しない−と、オフになるまで電圧上昇を妨げる通常プラスの半周期のわずかな部分とに対してオンである。スイッチＳ２は、他の半周期でも動作する。スイッチは両方とも１８０度に対してオンであるが、重なりはまったくない。実際の出力電圧は、中に小さなフラット期間を持つことができるが、高Ｑ条件では、これらは非常に小さくなる。波形は、それでも変位し、したがって、伝達される電力は制御可能な形で下げられる。
【００６４】
一実施形態では、トラック電流の位相を、トラック上の独立したセンサーによって捕捉する。次いで、位相同期ループを使用して正確な１８０度全通電方形波電圧基準を生成することができる。次いで、これらの基準電圧をマイクロプロセッサによって必要に応じて遅延させ、スイッチを駆動して出力電圧を制御するために適した波形を与えることができる。これらのスイッチそれ自体は、一方向であり、パワーＭＯＳＦＥＴが、安価な選択肢となっている。これらは、１８０度全通電の場合に単純なトランス・アイソレーションが適しているので特に駆動しやすい。
【００６５】
ＩＰＴ−ＡＣ制御装置２０４の出力は、整流器２０５によって整流され、２０５から出力される主電源周波数で変調されたＤＣ電流がＤＣインダクタを通ってＥＶ用電池２０７に入る。ＤＣインダクタ２０６は、ＩＰＴ周波数（２０ｋＨｚ）では高インピーダンスであるが、主電源変調周波数（約５０Ｈｚ）では低インピーダンスである。 
【００６６】
周波数検出器２０８は、２０６における電流の変動の周波数を検出する。あるいは、トラック電流１０９−ＩＰＴ電力信号−と同じ形を有する２０３にかかっている共振電圧のエンベロープの周波数を検出することができる。したがって、周波数検出器は、トラック電流１０９の周波数を間接的に測定していると言える。動的電力制御は、検出されたエンベロープ周波数に比例してＥＶ用電池への電力を制御することによって行われる。電池は、公称一定電圧のものなので、これは、その周波数に比例する値に合わせて２０６におけるＤＣ電流を制御することを意味する。ＩＰＴ−ＡＣ制御装置は、出力電流を効率的に制御するうえで特に優れており、したがってこのタスクに対して選択されているが、他のほとんどの減結合制御装置も、この用途に使用できることは理解されるであろう。可飽和インダクタ２０９は、２０１とトラックとの異常に高いカップリングなど、普通でない動作状態が生じた場合の保護対策として使用される。２０３にかかる電圧が異常に高くなった場合、２０９は、回路をデチューンするように動作し、回路内の電圧と電流がコンポーネント定格の範囲内に維持されることを保証する。他のすべての状態では、２０９は回路動作に影響を与えない。
【００６７】
システム周波数ドループが４％である場合に対する制御アルゴリズムが図３に示されている。これは、電力システムで通常使用される値であるが、必要に応じて他の値−例えば、１％または２％−も使用できる。しかし、この例示的な制御方式によれば、検出された周波数が４９Ｈｚより低い場合、電池充電電力はゼロである。検出された周波数が５１Ｈｚより高い場合、出力電力は２ｋＷである。４９Ｈｚと５１Ｈｚとの間では、電池充電電力は周波数とともに直線的に変化する。２ｋＷという数字は、世界中の大半の家庭用コンセントの定格が２２０Ｖ１０Ａであるので選択されているが、他の電圧電流および電力定格も、もちろん使用できる。
【００６８】
電力システムにおいて、風が急に強くなったときに大きな風力が加わる場合、主電源周波数が高くなり、電池充電が増加する。逆に、風が静まると、充電は減る。そのため、この単純な充電器は、周波数の安定化に役立つので風力発電による供給電力の品質を改善する。
【００６９】
この制御装置は、家庭環境で車両を充電するのに適しており、安定性を確保し、波形歪みのない、国中至る所のＥＶを充電する数十万台の制御装置に拡張することができる。利用可能な電力が少ない場合、システムは、周波数が４９Ｈｚより下に低下したときに直ちにすべての負荷を脱落させることによって電力システムの崩壊を回避するのに役立つ。 
【００７０】
この用途に対し、図３の伝達特性を変更することによって変更を加えることができる。図示されているように、一定の周波数５０Ｈｚで、電池電力は、予想充電量の半分しか達成されないように１ｋＷのみである。図４に示されているように、多数の伝達特性を含め、適宜選択することができる。ここで、システムは、特性４で開始することができるが、時間が経つうちに、周波数が４９Ｈｚより下に低下しない場合、特性５を選択することができる。同様にして、周波数が持続し続ける場合、特性６が選択される。この選択は、低速なプロセス（積分制御）であるが、特性が一度選択されると制御動作は高速にならなければならない。ここで、最悪の場合、周波数は、全負荷を脱落させる前に４８Ｈｚに下がっていなければならないが、これは、この制御装置が崩壊する電力システムのシナリオに寄与しないように発電機がシャットダウンを開始する周波数（典型的には４７Ｈｚ）より高ければまだ安全である。
【００７１】
他の実施形態では、伝達特性は、非線形もしくは不連続であり、例えば、複数の離散電力出力レベルをとることができる。
【００７２】
三相ＩＰＴ電力制御装置
三相電源から駆動される大型のシステムでは、上述のような単相システムとともに使用される技術は、簡単には利用できないが、それは、整流後に、電力システムの周波数に関するエンベロープ情報が本質的に失われるからである。３００Ｈｚの信号を使用することが可能であるが、この信号はかなり小さく、雑音混入を受ける傾向が高いという可能性もある。
【００７３】
完全な三相システムが、例えば、図５には電源の形態で、また図６にはピックアップの形態で示されている。図５では、個別の相に対してここでＲＹＢによって表されている三相電力は、三相線路フィルタ５０１を通過し、次いで、小型ＤＣコンデンサ５０３への整流器５０２によって整流され、次いで、Ｈブリッジ・インバータ５０４に入る。Ｈブリッジ・インバータ５０４からの出力は、ほぼＩＰＴ周波数−典型的には２０ｋＨｚ−で本質的に一定の電圧正弦波である。この信号は、ＤＣ阻止コンデンサ５０５を通り、漏れインダクタ５０６およびトランス５０７に入る。漏れインダクタは、物理的に分離されているコンポーネントが存在しないようにトランス内に完全に収容することができるが、それでもそこにあり、コンデンサ５０５がそれを正しい値に補償する。トランス５０７からの出力は、コンデンサ５０８によって同調され、単一のピックアップ・コイル６０１によってこの図内に表されている１つまたは複数のピックアップに結合される、トラック・インダクタ５０９を駆動する。
【００７４】
図示されているように、図５の回路は、図１のものとほとんど同一である。しかし、ここでは、エンベロープ情報はなく、したがって、周波数測定デバイス５１０は、瞬間入力周波数を測定し、主電源周波数に応じて、Ｈブリッジ・インバータ５０４を駆動するドライバ５１１のスイッチング周波数を変調する。そのため、主電源周波数が５０Ｈｚである場合、ＩＰＴ周波数は２０ｋＨｚとなるように選択される。主電源周波数が４９Ｈｚである場合、ＩＰＴ周波数は１９．９ｋＨｚとなるように選択され、主電源周波数が５１Ｈｚである場合、ＩＰＴ周波数は２０．１ｋＨｚである。単相システムでは、整流された主電源は、典型的には±１００ＨｚでＩＰＴ周波数上で側波帯を引き起こしたが、ここでは、側波帯は、１００Ｈｚでの周波数変調に対応し、ここでもまた側波帯は本質的に±１００Ｈｚであり、電源システムの情報容量は本質的に同じである。これらの変調および復調方法は、よく知られており、容易に実装できる。
【００７５】
そのため、インダクタ５０９内のトラック電流は、入力周波数が５０Ｈｚでない場合に周波数偏移されるが、単相システムでは、これは本質的に約５０Ｈｚの主電源周波数で振幅変調された。しかし、両方の場合において、トラック電流の周波数（つまり、エンベロープ周波数または基本／キャリア周波数）は、ＩＰＴ電源および／または送電網上の高い負荷によって制限されうる、ＩＰＴシステムに利用可能な電力を示している。
【００７６】
このシステムでは、ピックアップおよび信号処理は、取り付けやすいように二重ＩＰＴ結合される（double IPT coupled）。第１のピックアップ・インダクタ６０１は、コンデンサ６０２で直列補償され、コンデンサ６０３で並列同調される。ＩＰＴ−ＡＣスイッチ６０４は、コンデンサ６０５および路面装着コイル６０６への電流を制御する。コンデンサ６０５は、インダクタ６０６を完全に同調させてＡＣスイッチ６０４が完全同調システムを駆動し、ＡＣスイッチ６０４から抵抗性負荷が見えるように設定される。このことは、６０４にかかる電圧が可能な最小値であることを意味する。また６０４において導通角が異なると、６０６（道路内のコイル）内に異なる電流が流れ、ピックアップ・コイル６０７（自動車、トラック、またはバスのコイル）への電力伝送を、充電されている車両に対して必要に応じて設定することができる。そのため、バスは、自動車に比べて高い電流で充電することができ、ランダムな列内の一列の車両をそれぞれ固有の好ましい電流で充電することができる。
【００７７】
６０７にかかる電圧は、コンデンサ６０８で直列補償され、コンデンサ６０９で並列補償される。６０７、６０８、および６０９からの出力電流は、別のＩＰＴ−ＡＣスイッチ６１０によって制御される。この電流は、整流器６１１によって整流され、ＤＣインダクタ６１２を通してＥＶ用電池６１３を充電するために使用される。単相回路では、この電流は、主電源周波数で変調されたが、ここでは、この電流は、ＩＰＴ−ＡＣスイッチ内のクランプ時間を変化させることによって電池の充電速度を変えるために必要に応じて変化させることができる、定電流である。ここで、可飽和インダクタ６１４および６１５は、コンデンサ６０３または６０９にかかる電圧がそれぞれ高すぎる場合にのみ制御回路を保護するために使用される。 
【００７８】
実際の用途では、トラック・インダクタンス５０９は、２０ｋＨｚで１２５ＡでありうるＩＰＴ電流によって励起される長い一対の電線である。ピックアップ・コイル・インダクタンス６０１は、多数の空隙トロイドから作ることができる。地上コイル６０６は、２００ｍｍ以下の空隙にわたって類似のプレート・インダクタンス６０７に結合する大きなプレート構造である。コンデンサ６０９にかかる電圧の周波数は、Ｈブリッジ５０４を駆動する周波数と同じであり、したがって、電源変調システムに入れられる情報はすべて、電気自動車内で復元され、送電網およびトラック５０９上の全負荷の両方からの情報に応じて、電気自動車をどのように充電するかに関する決定を知らせるために使用することができる。この目的は、配電網がそれ自体過負荷になる場合に三相入力を過負荷にしないようにしながら電源およびトラック・システムがサポートすることができる最大電力の範囲内に留まることである。したがって、ピックアップ回路は、例えば、コンデンサ６０９にかかる電圧の周波数を測定することによってＡＣ−ＩＰＴスイッチ６１０を制御するために使用される周波数検出器（図示せず）を含む。したがって、周波数検出器は、ＩＰＴシステムに利用可能な電力を示す、トラック電流の周波数を間接的に測定していると言える。
【００７９】
いくつかの用途では、上記の例におけるコンポーネント６０１〜６０６および６１４を備える中間回路を修正して、一次導電経路５０９内の電流の周波数と異なる周波数であるコイル６０６内の電流を供給することができる。例えば、図７を参照すると、代替的回路配置構成が示されている。この回路は、一次電源からピックアップへの二重ＩＰＴ変換の一部として周波数変化をもたらす。周波数変化は、以下で、２０ｋＨｚから１４０ｋＨｚまでであるものとして説明されているが、当業者であれば、他の周波数も使用できること、また周波数は同じままであってもよいし、さらには下がってもよいことを理解するであろう。１４０ｋＨｚまでの周波数上昇には、路面ＩＰＴ用途において、道路内のコイル・モジュールの場がＩＣＮＩＲＰ要件を満たす可能性が高くなり、インバータから伝送モジュールまたはパッドまでの短い伝送距離にわたって高い効率が得られるという利点がある。第１の変換では、電源８０１は、三相商用電源から電力を受け取り、延長ループ８０２の形態で道路の下に埋設されている電線内を伝搬する１２５Ａの出力電流を発生する。この単線ループは、７００Ｖｒｍｓ未満の共振電圧にコンデンサ７０３を並列同調することによって同調されるピックアップ／トランス７０２に１巻きで結合される。ピックアップ・トランス７０２は、２１Ａの二次短絡回路電流を与える６巻きの二次側を有する。この電流はダイオード整流器７０４を通ると、ＤＣインダクタ７０５内の２０ＡのＤＣ電流を発生し、この電流は４スイッチ整流子／インバータ７０６によってスイッチングされ、ＣＬＣフィルタ７０７に送られる約１９Ａｒｍｓの出力ＡＣ電流を発生する。このフィルタは、３６オームの特性インピーダンスを持つインピーダンス・コンバータであり、１４０ｋＨｚで６８４ＶのＣ２にかかるＡＣ出力電圧を発生する。この電圧は、いくつかの補償コンデンサＣ３およびＣ４とともにパッドまたはモジュール８０８または８０９を駆動する。特に、Ｃ４はパッドまたはモジュール電圧を１０００Ｖまで高め、Ｃ３はその定格負荷で力率１を与えるようにパッドを同調する。パッドまたはモジュール８０８／８０９は、すぐ上で説明されている実施形態のコイル６０６に対応する。本発明の実施形態を参照しつつ説明されている道路の例では、パッドは路面上にあるか、または道路の下に埋設され、パッドまたはモジュールの上に載って停車している車両の下の類似のパッドに誘導結合する。これは、この回路に対する第２のＩＰＴ変換である。
【００８０】
故障発生状態では、Ｃ２上の開回路は、短絡回路を整流器７０４に与える整流子７０６に短絡回路を与え、電源８０１から電力が引き込まれないように、ピックアップ・トランス７０２およびコンデンサＣ３によって形成される共振回路をシャットダウンする。逆に、Ｃ２上の短絡回路は、すべてのスイッチをオンにすることによって保護されなければならない整流子に開回路を与える。スイッチは、ノーマリーオン型デバイスであり、回路は通常オン状態で開始し、故障状態ではこれに容易に切り換えられる。
【００８１】
回路は、ダイオード・ブリッジ７０４によってＤＣに整流され、整流子７０６によって１４０ｋＨｚのＡＣに戻され、１４０ｋＨｚでＩＰＴシステム内の電力パッドまたはモジュールを駆動する２０ｋＨｚの入力を有する。この周波数では、１メートル当たりの電圧降下は非常に高く、そのため、路面上で使用するのは実用的でないが、ここでは、２０ｋＨｚは路面上で使用され、１４０ｋＨｚはインピーダンス・コンバータ７０６からパッド８０８／８０９へのわずか数ミリメートルの非常に短い接続である。最終ステージでのより高い周波数のこの使用には、効率が高まるという利点がありうる。この例では、トラック内の電流の周波数は、ピックアップ・トランス７０２で、または少なくとも整流の前に検出され、インバータ７０６のスイッチは、その周波数を新しい（この例では高い）周波数に変換するように制御される。したがって、ＩＰＴシステム・トラック内の電流の周波数内に存在する情報は、ピックアップに利用可能であるように周波数変更を通じて（例えば、乗算プロセスを通して）伝達される。この例では、ピックアップ制御装置が、周波数情報を検出し、しかるべく負荷に供給される電力を制御する働きをする。例えば、トラック周波数制御範囲が、過負荷状態に対応する１９．９ｋＨｚから負荷不足状態に対応する２０．１ｋＨｚまで変化する場合、この例におけるピックアップでの対応する周波数範囲は、１３９．３ｋＨｚ（過負荷）から１４０．７ｋＨｚ（負荷不足）までとしてよい。そのため、一次導電経路周波数の示徴が与えられる。 
【００８２】
したがって、上記の例から、本発明は、ＩＰＴシステム内の送電を管理する方法、その方法を実行するＩＰＴシステム、トラック電流の周波数（エンベロープ周波数もしくは基本周波数のいずれか）を変化させることによって負荷条件を１つまたは複数のピックアップに伝達する電源、および／またはトラック電流のエンベロープ／基本周波数を検出し、その出力をしかるべく調節するように適合されたＩＰＴピックアップにあることがわかる。前記の説明から、本発明は、システムの一次側と二次側との間の通信を別々に行う必要性をなくし、二次側の電力制御を行って電源および／または送電網もしくは配電網の過負荷を回避することがわかるであろう。しかし、当業者であれば、別の通信チャネルを使用して、商用電源の瞬間（またはほぼ瞬間的な）周波数、または一次導電経路内の電流の周波数に関する情報を１つまたは複数のピックアップ・デバイスに伝達することができることも理解するであろう。この方法／システムは、車両の電池システムの静的充電と動的充電の両方において具体的に応用される。
【００８３】
さらに、上で説明されているように、ＩＰＴシステムは、典型的には４０％の負荷率で動作する。本発明を使用することで、ＩＰＴ電源はその負荷ステータスに関する情報を電力供給先であるピックアップ・デバイスに受け渡すことができる。したがって、本発明では、より低い定格の電源を使用してＩＰＴシステムの負荷率を改善することができる。
【００８４】
文脈上明らかに別の指定を必要としない限り、説明全体を通して、「含む」、「備える」（「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」）、および同様の言い回しは、排他的または網羅的な意味とは反対の包含的な意味で解釈すべきである、つまり、「非限定的に含む」（「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ，  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ」）の意味で解釈すべきである。
【００８５】
本発明は、例を用い、その可能な実施形態を参照して説明されているが、本発明の範囲から逸脱することなく修正または改善をこれに加えることができることは理解されるであろう。さらに、知られている等価物を有する本発明の特定のコンポーネントまたは完全体を参照している場合、そのような等価物は、個別に説明されているかのように本明細書に組み込まれる。
【００８６】
本明細書全体を通して従来技術が説明されているが、このことは決して、そのような従来技術が広く知られているか、または当技術分野における周知の事実の一部をなすことを認めたものとして解釈されるべきではない。
【図１】
0005993304.tif 000002
【図２】
0005993304.tif 000003
【図３】
0005993304.tif 000004
【図４】
0005993304.tif 000005
【図５】
0005993304.tif 000006
【図６】
0005993304.tif 000007
【図７】
0005993304.tif 000008