(57)【要約】      （修正有）【課題】ワイヤレス充電システムの送信機および受信機のペアリング方法及びそれを実行するための装置を提供する。【解決手段】車両（２２）が充電ステーション（１２Ａ〜Ｂ）に近づくと、それは、各々が固有のパルスパターンを有するステーション識別磁気信号を伝送する指令を充電ステーション（１２Ａ〜Ｂ）の全てに与える信号をそれらのソースコイル（１４Ａ〜Ｂ）を介して伝送する。次いで、車両（２２）は、１つの特定の充電ステーション（１２Ａ）から車両のキャプチャコイルを介して識別信号を受信し、受信した識別信号の固有のパルスパターンに基づいて、当該特定の充電ステーション（１２Ａ）に充電信号の生成を開始することを指示する他の信号を伝送し、それらの識別信号の伝送を停止するように他の充電ステーション（１２Ｂ）に指示する。【選択図】図１
2018042446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス充電システム（１０）であって、
第１のソースコイル（１４Ａ）を有する第１の充電ステーション（１２Ａ）を備え、
前記第１の充電ステーション（１２Ａ）は、第１のパルス変調パターンを有する第１の磁界（１８）を前記第１のソースコイル（１４Ａ）が生成する第１のモードで動作するように構成され、
前記第１の充電ステーション（１２Ａ）は、さらに、前記第１のソースコイル（１４Ａ）が前記第１の磁界（１８）とは異なる第２の磁界（１８）を生成する第２のモードで動作するように構成され、
前記第１の充電ステーション（１２Ａ）は、第１のステーション受信機（３０）と、第１のステーションコントローラ（２８）と、を備え、
前記ワイヤレス充電システム（１０）は、さらに、車両（２２）を備え、
前記車両（２２）は、
前記第１または第２の磁界（１８）によって励磁されたときに交流電流を生成するように構成されたキャプチャコイル（３８）と、
前記キャプチャコイル（３８）に電気的に接続され、前記交流電流の電圧を決定するように構成された電圧検出回路（４４）と、
前記電圧検出回路（４４）と通信する車両コントローラ（４２）と、
前記車両コントローラ（４２）と通信し、前記第１のステーション受信機（３０）にメッセージを送信するように構成された車両送信機（４６）と
を備え、
前記車両コントローラ（４２）は、第１の指令セットを格納する第１の不揮発性メモリを備え、
前記第１の指令セットは、実行されたときに、
前記車両送信機（４６）に第１のメッセージをブロードキャストさせ、
前記車両コントローラ（４２）に前記交流電流の前記電圧のパルス変調パターンを決定させ、
前記車両送信機（４６）に前記パルス変調パターンに基づく第２のメッセージをブロードキャストさせ、
前記第１のステーションコントローラ（２８）は、第２の指令セットを格納する第２の不揮発性メモリを備え、
前記第２の指令セットは、実行されたときに、
前記第１のステーション受信機（３０）が前記第１のメッセージを受信した後に、前記第１の充電ステーション（１２Ａ）を前記第１のモードで動作させ、
前記第２のメッセージが前記第１のパルス変調パターンに基づくときに、前記第１のステーション受信機（３０）が前記第２のメッセージを受信した後に、前記第１の充電ステーション（１２Ａ）を前記第２のモードで動作させる
ワイヤレス充電システム。
【請求項２】
請求項１に記載のワイヤレス充電システム（１０）であって、
さらに、前記第１の充電ステーション（１２Ａ）とは異なる第２の充電ステーション（１２Ｂ）を備え、
前記第２の充電ステーション（１２Ｂ）は、前記第１のパルス変調パターンとは異なる第２のパルス変調パターンを有する第３の磁界（１８）を前記第２の充電ステーション（１２Ｂ）が生成する第３のモードで動作するように構成され、
前記第２の充電ステーション（１２Ｂ）は、さらに、前記第３の磁界（１８）とは異なる前記第２の磁界（１８）を前記第２の充電ステーション（１２Ｂ）が生成する前記第２のモードで動作するように構成され、
前記第２の充電ステーション（１２Ｂ）は、第２のステーション受信機（３０）と第２のステーションコントローラ（２８）とを備え、
前記キャプチャコイル（３８）は、前記第３の磁界（１８）によって励磁されたときに前記交流電流を生成するように構成され、
前記第２のステーションコントローラ（２８）は、第３の指令セットを格納する第３の不揮発性メモリを備え、
前記第３の指令セットは、実行されたときに、
前記第２のステーション受信機（３０）が前記第１のメッセージを受信した後に、前記第２の充電ステーション（１２Ｂ）を前記第３のモードで動作させ、
前記第２のメッセージが前記第２のパルス変調パターンに基づく場合に、前記第１のステーション受信機（３０）が前記第２のメッセージを受信した後に、前記第２の充電ステーション（１２Ｂ）を前記第２のモードで動作させる
ワイヤレス充電システム。
【請求項３】
請求項２に記載のワイヤレス充電システム（１０）であって、
前記第２の指令セットは、追加的な指令を含み、
前記追加的な指令は、実行されたときに、前記第１のメッセージが受信されてから所定期間が経過し、該所定期間が経過する前に前記第２のメッセージが受信されていない後に、前記第１の充電ステーション（１２Ａ）に前記第１のモードでの動作を中断させる
ワイヤレス充電システム。
【請求項４】
請求項２に記載のワイヤレス充電システム（１０）であって、
前記第３の指令セットは、追加的な指令を含み、
前記追加的な指令は、実行されたときに、前記第１のメッセージが受信されてから所定期間が経過し、該所定期間が経過する前に前記第２のメッセージが受信されていない後に、前記第２の充電ステーション（１２Ｂ）に前記第１のモードでの動作を中断させる
ワイヤレス充電システム。
【請求項５】
請求項２に記載のワイヤレス充電システム（１０）であって、
前記第１の磁界（１８）および前記第３の磁界（１８）は、第１の磁界強度を有し、
前記第２の磁界（１８）は、前記第１の磁界強度よりも大きい第２の磁界強度を有する
ワイヤレス充電システム。
【請求項６】
請求項２に記載のワイヤレス充電システム（１０）であって、
前記車両送信機（４６）は、ワイヤレスデータリンクを介して前記第１のステーション受信機（３０）および前記第２のステーション受信機（３０）と通信する
ワイヤレス充電システム。
【請求項７】
請求項２に記載のワイヤレス充電システム（１０）であって、
前記第２のパルス変調パターンにおける移行は、バイナリコード化された識別メッセージを提供する
ワイヤレス充電システム。
【請求項８】
請求項１に記載のワイヤレス充電システム（１０）であって、
前記第２の磁界（１８）は、パルス変調されない
ワイヤレス充電システム。
【請求項９】
請求項１に記載のワイヤレス充電システム（１０）であって、
前記第１のパルス変調パターンにおける移行は、バイナリコード化された識別メッセージを提供する
ワイヤレス充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本願は、２０１６年５月２５日に出願された米国仮特許出願第６２／３４１，２２４号の利益を主張し、その開示の全体は、参照によって本明細書に組み入れられる。
【０００２】
[0002]本発明は、概して、ワイヤレス充電システムに関し、より詳細には、２つ以上のワイヤレス充電送信機（すなわち、充電ステーション）のうちの１つをワイヤレス充電受信機（例えば、電気自動車）とペアリングするための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]ワイヤレス充電システムは、特定の電気自動車が特定の充電ステーションを使用するために、通常、「ハードコード」されてきた。充電ステーションは、通常、特定のサービスセットＩＤ（ＳＳＩＤ）についての固定ＩＰアドレスによって区別される。通常、充電ステーションおよび車両は、ＷｉＦｉとして広く知られた電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）８０２．１１規格のうちの１つ以上に準拠するワイヤレスデータリンクを介して互いに通信する。いくつかの電気自動車およびいくつかの充電ステーションが、電気自動車のいずれかがいくつかの利用可能な充電ステーションのいずれかを使用することができるシステムで動作するように製造され得ることが望まれる。これは、電気自動車および充電ステーションが、「ペアリング」を識別し、専用通信リンクを確立して充電プロセスを制御できることを必要とする。１つよりも多い電気自動車が「ペアリング」を同時に試みることができることが望まれる。したがって、車両を充電ステーションにペアリングすることができるワイヤレス充電システムが求められる。
【０００４】
[0004]背景技術の欄で議論される主題は、背景技術の欄で言及することのみから先行技術であるものとして推定されるべきではない。同様に、背景技術の欄で述べられる問題、または、背景技術の欄の主題に関連する問題は、先行技術において従前から認識されていたものとして推定されるべきではない。背景技術の欄の主題は、様々なアプローチを表しているに過ぎず、それら自体も発明になり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0004]本発明の一実施形態によれば、ワイヤレス充電システムが提供される。このワイヤレス充電システムは、第１のモードで動作するように構成された第１の充電ステーションを備えている。第１のモードでは、第１の充電ステーションが、第１のパルス変調パターンを有する第１の磁界を生成して、第１の充電ステーションを識別する。第１の充電ステーションは、さらに、第２のモードで動作するように構成される。第２のモードでは、第１の充電ステーションは、第１の磁界とは異なる第２の磁界を生成して、ワイヤレス充電を提供する。第１の充電ステーションは、第１のステーション受信機と、第１のステーションコントローラと、を備えている。また、ワイヤレス充電システムは、磁界によって励磁されたときに交流電流を生成するように構成されたキャプチャコイルを有する車両を備えている。また、車両は、電圧検出回路を備えている。電圧検出回路は、キャプチャコイルに電気的に接続されるとともに、キャプチャコイルによって生成される交流電流の電圧を決定するように構成される。車両は、さらに、電圧検出回路と通信する車両コントローラと、車両コントローラと通信する車両送信機と、を備えている。車両送信機は、車両から第１のステーション受信機にメッセージを送信するように構成される。車両コントローラは、第１の指令セットを格納する第１の不揮発性メモリを備えている。第１の指令セットは、実行されたときに、車両送信機に第１のメッセージをブロードキャストさせ、車両コントローラに交流電流の電圧の変調パターンを決定させ、車両送信機に当該変調パターンに基づく第２のメッセージをブロードキャストさせる。第１のステーションコントローラは、第２の指令セットを格納する第２の不揮発性メモリを備えている。第２の指令セットは、実行されたときに、第１のステーション受信機が第１のメッセージを受信した後に第１の充電ステーションを第１のモードで動作させ、第２のメッセージが第１のパルス変調パターンに基づいている場合には、第１のステーション受信機が第２のメッセージを受信した後に第１の充電ステーションを第２のモードで動作させる。
【０００６】
[0006]ワイヤレス充電システムは、さらに、第１の充電ステーションとは異なる第２の充電ステーションを備えていてもよい。第２の充電ステーションは、第３のモードで動作するように構成される。第３のモードでは、第２の充電ステーションは、第１の変調パターンとは異なる第２のパルス変調パターンを有する第３の磁界を生成する。第２の充電ステーションは、さらに、第２の充電ステーションが第３の磁界とは異なる第２の磁界を生成する第２のモードで動作するように構成される。第２の充電ステーションは、第２のステーション受信機と、第２のステーションコントローラと、を備えている。第２のステーションコントローラは、第３の指令セットを格納する第３の不揮発性メモリを備えている。第３の指令セットは、実行されたときに、第２のステーション受信機が第１のメッセージを受信した後に第２の充電ステーションを第３のモードで動作させ、第２のメッセージが第２のパルス変調パターンに基づいている場合には、第１のステーション受信機が第２のメッセージを受信した後に第２の充電ステーションを第２のモードで動作させる。
【０００７】
[0007]第１のステーションコントローラのメモリ内の第２の指令セットは、追加的な指令を含んでいてもよい。この追加的な指令は、実行されたときに、第１のメッセージが受信されてから所定期間が経過し、かつ、第２のメッセージが当該期間内に受信されていない後に、第１の充電ステーションに第１のモードでの動作を中断させる。第２のステーションコントローラのメモリ内の第３の指令セットは、追加的な指令を含んでいてもよい。この追加的な指令は、実行されたときに、第１のメッセージが受信されてから所定期間が経過し、かつ、第３のメッセージが当該期間内に受信されていない後に、第２の充電ステーションに第１のモードでの動作を中断させる。
【０００８】
[0008]第１のステーションコントローラのメモリ内の第２の指令セットは、追加的な指令を含んでいてもよい。この追加的な指令は、実行されたときに、第１のステーション受信機が第３のメッセージを受信した後に第１の充電ステーションに第１のモードでの動作を中断させる。第２のステーションコントローラのメモリ内の第３の指令セットは、追加的な指令を含んでいてもよい。この追加的な指令は、実行されたときに、第２のステーション受信機が第２のメッセージを受信した後に第２の充電ステーションに第３のモードでの動作を中断させる。
【０００９】
[0009]第１の磁界および第３の磁界は、第１の磁界強度を有している。第２の磁界は、第１の磁界強度よりも大きい第２の磁界強度を有していてもよい。第２の磁界は、パルス変調されなくてもよい。
【００１０】
[0010]本発明の好ましい実施形態の次の詳細な説明を読めば、本発明のさらなる特徴および利点がいっそう明らかになるであろう。詳細な説明は、非限定的な例示目的のみで添付図面を参照して提示される。
【００１１】
[0011]添付図面を参照して例示目的で本発明について以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】[0012]一実施形態によるワイヤレス充電システムの上方から見た斜視図である。
【図２】[0013]一実施形態による図１のワイヤレス充電システムの側面図である。
【図３】[0014]一実施形態による図１のワイヤレス充電システムの概略図である。
【図４】[0015]一実施形態による図１のワイヤレス充電システムにおける車両の動作についてのフローチャートである。
【図５】[0016]一実施形態による図１のワイヤレス充電システムにおける充電ステーションの動作についてのフローチャートである。
【図６】[0017]一実施形態による図１のワイヤレス充電システムのサンプルパルスパターンの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
[0018]ワイヤレス充電システム、および、そのようなワイヤレス充電システムを動作させる方法が本明細書に提示される。このワイヤレス充電システムは、ワイヤレス充電ステーションと、例えば電気自動車内のワイヤレス受信機を有する車両と、を備えている。ワイヤレス充電システムは、充電ステーションと受信機との間で電力を伝送する。受信機内のソースコイルおよびキャプチャコイルを介して交流電流を交流磁界に変換する充電ステーションは、磁界を交流電流に変換する。キャプチャコイルによって発生される電流は、エネルギー蓄積装置（例えば、バッテリ）を充電するために車両において使用されてもよい。車両内のワイヤレス送信機は、充電ステーション内のワイヤレス受信機にデータメッセージを送信するために使用され、ソースコイルは、充電ステーションから車両のキャプチャコイルへステーション識別データを伝送するために使用される。以下で詳細に説明されるように、このシステムおよび方法によって、いくつかの充電ステーションの動作を管理する中央コントローラを設けることを必要とすることなく、一緒に配置されるいくつかの充電ステーションのうちの１つに対して車両をペアリングすることができる。
【００１４】
[0019]図１〜３は、ワイヤレス充電システム１０の非限定的な例を示している。図１に示されるように、ワイヤレス充電システム１０は、例えば公共駐車場において、互いの近傍に一緒に配置される複数のワイヤレス充電ステーション１２Ａ〜Ｃを備えている。ワイヤレス充電ステーション１２Ａ〜Ｃの各々は、駐車面１６上に位置決めされたソースコイル１４Ａ〜Ｃを有している。ソースコイル１４Ａ〜Ｃは、交流磁界１８（以下、磁界１８と呼ぶ）を生成するように構成される。ワイヤレス充電システム１０は、さらに、車両２２内に配置されたワイヤレス電力受信機２０を備えている。ワイヤレス電力受信機２０は、図２に示されるように、ソースコイル１４Ｂの上に車両２２が位置合わせされることによってワイヤレス電力受信機２０がソースコイル１４Ａ〜Ｃのうちの１つと位置合わせされたときに、磁界１８を受けるように構成される。ワイヤレス電力受信機２０は、磁界１８のエネルギーを、蓄電装置２４（この例では、車両２２内のバッテリパック２４）に供給される電気エネルギーに変換するように構成される。
【００１５】
[0020]図３に示されるように、ワイヤレス充電ステーション１２のソースコイル１４は、電力供給装置２６によって供給される交流電流（ＡＣ）電圧によって励磁されたときに磁界１８を生成するように構成された共振回路の一部である。電力供給装置２６は、公共供給送電系統（図示せず）からの電力（例えば、６０ヘルツでの２４０ボルトのＡＣ）を、ソースコイル１４に供給される異なる電圧および周波数に変換するように構成される。また、ワイヤレス充電ステーション１２は、ステーションコントローラ２８を備えている。ステーションコントローラ２８は、電力供給装置２６を制御し、それによって、ソースコイル１４によって提供される磁界１８を制御するように構成される。ワイヤレス充電ステーション１２は、さらに、ステーション受信機３０を備えている。ステーション受信機３０は、ステーションコントローラ２８と通信し、また、車両２２内のワイヤレス電力受信機２０とのワイヤレス通信リンク３２を確立し、車両２２からステーションコントローラ２８へデータメッセージを送信するように構成される。
【００１６】
[0021]図２に示される非限定的な例によれば、電力供給装置２６、ステーションコントローラ２８およびステーション受信機３０は、ソースコイル１４Ａ〜Ｃから離れて位置する独立設置型のハウジング３４Ａ〜Ｃ内に収容されていてもよい。この例では、ハウジング３４Ａ〜Ｃは、車両駐車スペースの前方のパイロンまたは柱３６Ａ〜Ｃに取り付けられており、一方、ソースコイル１４Ａ〜Ｃは、車両２２の下方の駐車面１６上または駐車面１６内に配置される。ソースコイル１４Ａ〜Ｃが駐車面１６内で電力供給装置２６、ステーションコントローラ２８およびステーション受信機３０と一緒に配置される他の実施形態も想定され得る。
【００１７】
[0022]再び図３を参照すると、ワイヤレス電力受信機２０は、ソースコイル１４によって発生される磁界１８によって励磁されたときに交流電流を生成するように構成される他の共振回路の一部であるキャプチャコイル３８を備えている。また、ワイヤレス電力受信機２０は、整流回路４０を備えている。整流回路４０は、キャプチャコイル３８によって提供される交流電流（ＡＣ）電力を、電気負荷（例えば、電気自動車（ＥＶ）またはハイブリッド自動車（ＨＥＶ）のバッテリパック２４）によって使用され得る直流（ＤＣ）電力に変換（整流）する。キャプチャコイル３８から出力される不変のＡＣ電力を、ＡＣ電気負荷（例えば、ＡＣ負荷へ提供されるＡＣ電力の周波数および電圧を変更するための回路を備えるＡＣモータ）に提供する代替実施形態も想定され得る。また、ワイヤレス電力受信機２０は、車両コントローラ４２と、電圧検出回路４４と、車両送信機４６と、を備えている。電圧検出回路４４および車両送信機４６は、両方とも車両コントローラ４２に接続される。
【００１８】
[0023]電圧検出回路４４は、キャプチャコイル３８の出力に接続され、キャプチャコイル３８が電力を出力しているときを判定するために、車両コントローラ４２によって入力として使用され得る。電圧検出回路４４は、整流回路４０の出力に電気的に接続されてもよい。電圧検出回路４４は、整流回路４０の出力に高電圧ＤＣが存在することを検知し、車両コントローラ４２へデジタル信号を送信する。典型的には、高圧回路では、高圧に取り付けられる回路は、安全上の理由によって絶縁されるべきである。電圧検出回路４４の場合、フォトカプラが使用されてもよい。
【００１９】
[0024]図４は、車両２２によって使用される方法１００のフローチャートであり、図５は、ワイヤレス充電ステーション１２Ａ〜Ｃのうちの１つと車両２２とをペアリングするためにワイヤレス充電ステーション１２Ａ〜１２Ｃによって使用される方法２００のフローチャートである。これらの方法の諸工程は以下に説明される。
【００２０】
[0025]このプロセスは、ステップ１１０、すなわち「ペアリングプロセスを開始する」で開始され、車両２２を充電ステーションのうちの１つとペアリングするプロセスが開始される。ステップ１１０は、手動操作で、例えば、車両コントローラ４２に接続された、車両のインストルメントパネル（図示せず）上のボタンを押す車両運転者４８によって実行されてもよい。代替的に、ステップ１１０は、自動的に、例えば、車両２２がワイヤレス充電ステーション１２Ａ〜Ｃの近傍にあると車両位置特定システム（図示せず）が判定し、バッテリパック２４に再充電が必要であるとバッテリ充電監視システム（図示せず）が判定したときに実行されてもよい。
【００２１】
[0026]ペアリングプロセスが開始された後、車両コントローラ４２は、車両送信機４６に指令を出して、ステップ１１２、すなわち「ウェイクアップメッセージをブロードキャストする」を実行し、車両送信機４６に、ワイヤレス充電ステーション１２Ａ〜Ｃのステーション受信機３０に対してウェイクアップメッセージをワイヤレスで送信させる。ウェイクアップメッセージは、標準データプロトコル（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格のうちの１つ）に従って伝送されるデジタルデータメッセージであってもよい。
【００２２】
[0027]ステップ２１０、すなわち「ウェイクアップメッセージを受信する」では、ワイヤレス充電ステーション１２Ａ〜Ｃのステーション受信機３０は、車両送信機４６からウェイクアップメッセージを受信し、当該メッセージをステーションコントローラ２８に伝える。
【００２３】
[0028]ステップ２１２、すなわち「固有のパルスパターンを有する低出力パルス変調磁界を伝送する」では、ステーションコントローラ２８がステーション受信機３０からウェイクアップメッセージを受信した後、ステーションコントローラ２８は、ワイヤレス充電ステーション１２に指令を出して、低出力パルス変調磁界１８を伝送させる。ワイヤレス充電ステーション１２Ａ〜Ｃの各々は、そのウェイクアップメッセージに応答するように構成される。低出力パルス変調磁界１８は、ステーションコントローラ２８が電力供給装置２６に指令を出して、所定のパターンにしたがってソースコイル１４に送信される交流電流を周期的に遮断することによってソースコイル１４にパルス変調交流電流を送信するときに生成されてもよい。ステップ２１２中に伝送される磁界１８の出力は、ステップ２１８で生成される磁界１８よりも小さくてもよい。これは、例えば、ステップ２１８において３００ボルトのピーク間方形波を生成するのと対比して、ステップ２１２において２ボルトのピーク間方形波を生成する電力供給装置２６によって達成されてもよい。ワイヤレス電力受信機２０は、ステップ２１２において、ソースコイル１４に「負荷」を与えて、オン状態からオフ状態への、または、オフ状態からのパルス移行をより安定的かつ再現可能にするために、ステップ２１２においてソースコイル１４と並列の負荷抵抗（例えば、１ｋΩの抵抗）を切り替えるための回路を備えていてもよい。ワイヤレス充電ステーション１２Ａ〜Ｃの各々のパルス変調磁界１８のパルスパターンは、少なくとも、一緒に配置されるワイヤレス充電ステーション１２Ａ〜Ｃに対しては固有である。
【００２４】
[0029]ステップ１１４では、車両２２に搭載されたキャプチャコイル３８は、図２に示されるように、ワイヤレス充電ステーション１２Ｂの１つのソースコイル１４Ｂと位置合わせされる。この位置合わせは、車両２２を駐車面１６上の基準マークと位置合わせすることによって、車両２２のオペレータによって手動的に実行されてもよい。オペレータは、位置合わせシステムによって補助されてもよい。位置合わせシステムは、ソースコイル１４に対するキャプチャコイル３８の位置を自動的に検出し、車両２２を移動させてキャプチャ／ソースコイル１４の位置合わせを行うためのガイダンスを車両運転者４８に提供する。そのようなワイヤレス充電位置合わせシステムの例は、とりわけ、米国特許出願第２０１３／００３７３３９号、第２０１４／０２５３３４６号、第２０１５／００１５１９３号で見つけることができる。
【００２５】
[0030]キャプチャコイル３８がソースコイル１４Ｂの１つと位置合わせされると、ステップ１１４において、キャプチャコイル３８は、当該ソースコイル１４によって生成されるパルス変調磁界１８の同一の固有パルスパターンを有する低出力パルス変調交流電流を生成する。次いで、キャプチャコイル３８から出力される交流電流は、整流回路４０によって処理される。整流回路４０は、図６に示されるように相対的に低い電圧状態と相対的に高い電圧状態との間で切り替わる直流電流（ＤＣ）を出力する。次いで、このパルス変調されたＤＣ信号は、整流回路４０によって電圧検出回路４４へ出力される。
【００２６】
[0031]図６は、整流回路４０から出力されるパルスパターンの例を示している。図６で分かるように、ソースコイル１４のパルス変調磁界１８は、パルス変調信号を同期させるために、整流器出力を所定期間、ハイ電圧値に維持させる。次いで、整流器電圧は、３つのハイからロウへの移行を生じさせる。これらの移行は、バイナリコード化された識別コード、すなわち、識別メッセージを提供するために使用される。ロウ移行の継続期間は、移行がバイナリ値「０」または「１」のいずれを表しているのかを決定する。図示される例では、ロウ電圧レベルに対する相対的に長い移行は、値「０」を表しており、一方、相対的に短い移行は、値「１」を表している。この３つの移行に続いて、整流器出力は、同期に必要となる所定期間の間、ハイの値に戻り、次いで、この移行パターンが繰り返される。図６に示されるパルスパターンは、３ビットを含んでおり、したがって、８つまでの個別の充電ステーションを有するワイヤレス充電システム１０において使用され得る。相対的に長いまたは短いパルスパターンは、充電ステーションの大小の数を区別するのに使用されてもよい。
【００２７】
[0032]ステップ１１６では、電圧検出回路４４は、パルス変調されたＤＣ信号の電圧を決定し、このデータを、パルスパターンを決定する車両コントローラ４２に伝送する。ステップ１１８では、次いで、車両コントローラ４２は、車両送信機４６に指令を出して、受信したパルスパターンに基づいて、ワイヤレス充電ステーション１２Ａ〜Ｃの全てに対してパワーアップメッセージをブロードキャストする。パワーアップメッセージは、パルスパターンが受信された特定のワイヤレス充電ステーション１２Ｂを特定する識別コードを含んでいる。例えば、図６にしたがって受信されたパルスパターンに基づいて、パワーアップメッセージは、特定のワイヤレス充電ステーション１２Ｂを識別するために識別コード「１０１」を含んでいる。
【００２８】
[0033]ステップ２１４では、ワイヤレス充電ステーション１２Ａ〜Ｃの各々のステーション受信機３０は、車両送信機４６からパワーアップメッセージを受信し、ステーション受信機３０の各々は、パワーアップメッセージをそのそれぞれのステーションコントローラ２８に送信する。ステップ２１６では、ステーションコントローラ２８は、パワーアップメッセージが充電ステーションの固有のパルスパターン、すなわち、識別コードに基づいているか否かを判定する。パワーアップメッセージが充電ステーション（１２Ｂ）の固有の識別コードに基づいている場合、次いで、ステーションコントローラ２８は、ステップ２１８に進み、電力供給装置２６に指令を出して、高出力磁界１８を生成するために高出力交流電流（例えば、３００ボルトのピーク間方形波）をソースコイル１４に送信開始させる。この高出力磁界１８は、車両２２内のバッテリパック２４の充電を支援するのに十分な高出力交流電流をキャプチャコイル３８に発生させる。この高出力交流電流は、好ましくは、パルス変調されない。パワーアップメッセージが充電ステーション（１２Ａ，１２Ｃ）の固有の識別コードに基づいていない場合は、次いで、ステーションコントローラ２８は、ステップ２２０に進み、電力供給装置２６に指令を出して、ソースコイル１４に対する低出力パルス変調交流電流（例えば、２ボルトのピーク間方形波）の送信を停止させる。ステーションコントローラ２８は、充電ステーションに指令を出して、パワーアップメッセージが充電ステーション（１２Ａ，１２Ｃ）の固有の識別コードに基づいていないと判定した直後に、低出力パルス変調磁界１８の送信を停止させてもよく、あるいは、ウェイクアップメッセージを最初に受信した後にタイムアウト期間が経過した後に、低出力パルス変調磁界１８の送信を停止させてもよい。
【００２９】
[0034]電圧検出回路４４は、車両コントローラ４２によって制御される切替回路５０によって、高電圧への曝露から絶縁されてもよい。切替回路５０は、車両コントローラ４２がステップ１１６においてパルスパターンを決定した後であって、車両コントローラ４２がパワーアップメッセージをブロードキャストする指令を出す前に、電圧検出回路４４を接続解除する。
【００３０】
[0035]車両コントローラ４２は、ワイヤレス電力受信機２０を制御するように構成された独立設置型装置であってもよく、あるいは、車両コントローラ４２は、車両２２についての他の機能の制御を共有する装置であってもよい。車両コントローラ４２は、マイクロプロセッサまたは特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）を備えていてもよい。ワイヤレス電力受信機２０を制御するように車両コントローラ４２をプログラムするソフトウエア指令が、第１の不揮発性（ＮＶ）メモリデバイスに格納されていてもよい。第１のＮＶメモリデバイスは、マイクロプロセッサまたはＡＳＩＣ内に収容されていてもよく、あるいは、別体のデバイスであってもよい。使用され得るＮＶメモリのタイプの非限定的な例には、電気的消去可能プログラム可能読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、マスクされた読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）およびフラッシュメモリが含まれる。第１のＮＶメモリデバイスは、指令セットを格納する。この指令セットは、実行されたときに、上述した方法１００のステップ１１０〜１１８の動作を車両コントローラ４２に実行させる。車両コントローラ４２は、データバス（例えば、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バス）を介して、車両２２に搭載された他のコントローラまたはデバイスと相互接続されてもよい。
【００３１】
[0036]また、車両コントローラ４２は、コンバータが車両送信機４６、電圧検出回路４４、および、ワイヤレス電力受信機２０の外部の他のデバイスとの電気的通信を確立することができるように、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ回路およびデジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ回路を備えていてもよい。本明細書に記載される車両コントローラ４２は、互いに通信するいくつかのマイクロプロセッサを備えていてもよい。
【００３２】
[0037]ステーションコントローラ２８は、マイクロプロセッサまたは特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）を備えていてもよい。ワイヤレス充電ステーション１２を制御するようにステーションコントローラ２８をプログラムするソフトウエア指令が、第２のＮＶメモリデバイスに格納されていてもよい。第２のＮＶメモリデバイスは、マイクロプロセッサまたはＡＳＩＣ内に収容されていてもよく、あるいは、別体のデバイスであってもよい。使用され得るＮＶメモリのタイプの非限定的な例には、電気的消去可能プログラム可能読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、マスクされた読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）およびフラッシュメモリが含まれる。第２のＮＶメモリデバイスは、指令セットを格納する。この指令セットは、実行されたときに、上述した方法２００のステップ２１０〜２２０の動作をステーションコントローラ２８に実行させる。
【００３３】
[0038]また、ステーションコントローラ２８は、ステーションコントローラ２８がステーションコントローラ２８内のデバイス（例えば、ステーション受信機３０および電力供給装置２６）およびステーションコントローラ２８の外部のデバイスとの電気的通信を確立することができるように、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ回路およびデジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ回路を備えていてもよい。本明細書に記載されるステーションコントローラ２８は、互いに通信するいくつかのマイクロプロセッサを備えていてもよい。
【００３４】
[0039]したがって、ワイヤレス充電ステーション１２をワイヤレス電力受信機２０に対してペアリングする方法１００，２００、および、受信したワイヤレス電力を特定のワイヤレス充電ステーション１２にペアリングするためにこの方法１００，２００を採用した多数の別体のワイヤレス充電ステーション１２Ａ〜Ｃを備えるワイヤレス充電システムが提供される。この方法１００，２００は、ワイヤレス充電システム１０においてワイヤレス充電ステーション１２Ａ〜Ｃの全てとインタフェース接続する中央コントローラを必要とすることなく、ワイヤレス電力受信機２０を特定のワイヤレス充電ステーション１２にペアリングする利益を提供する。中央コントローラとのインタフェース接続を必要とすることなく追加的な充電ステーションを追加することができるので、これは、充電システムについての拡張性の利益を提供する。また、方法１００，２００は、車両２２からワイヤレス充電ステーション１２Ａ〜Ｃへのデータ通信のために、より単純な、車両２２内の車両送信機４６、および、ワイヤレス充電ステーション１２内のステーション受信機３０の使用を可能にする。なぜなら、ワイヤレス充電ステーション１２から車両２２へのデータ通信は、ソースコイル１４によって発生される低出力磁界１８によって達成され、したがって、データを伝送するために車両２２およびワイヤレス充電ステーション１２Ａ〜Ｃの両方で送受信機を使用するよりも、システム製造コストが低減されるからである。
【００３５】
[0040]本明細書で提示される本発明の実施形態の例は、主に、電気自動車のワイヤレスバッテリ充電を対象としているが、他のワイヤレス電力伝送用途、例えば、多数の充電ステーションを有する公共充電システムとともに使用される携帯電話で使用可能なワイヤレス充電においてワイヤレス電力送信機とワイヤレス電力受信機とをペアリングするための他の実施形態も想定され得る。
【００３６】
[0041]本発明が、その好ましい実施形態に関して説明されたが、それは、そのように限定されることを意図するのではなく、次の特許請求の範囲において記載される範囲においてのみ限定される。さらに、第１、第２などの用語の使用は、重要性の順序を表すものではなく、第１，第２などの用語は１つの要素を他の要素と区別するために使用される。さらに、「a」、「an」などの用語の使用は、量の限定を表すものではなく、言及される物が１つ以上存在することを表している。
【符号の説明】
【００３７】
１０…ワイヤレス充電システム
１２Ａ〜１２Ｃ…ワイヤレス充電ステーション
１４Ａ〜１４Ｃ…ソースコイル
１６…駐車面
１８…磁界
２０…ワイヤレス電力受信機
２２…車両
２４…バッテリパック
２６…電力供給装置
２８…ステーションコントローラ
３０…ステーション受信機
３２…ワイヤレス通信リンク
３４Ａ〜３４Ｃ…ハウジング
３６Ａ〜３６Ｃ…柱
３８…キャプチャコイル
４０…整流回路
４２…車両コントローラ
４４…電圧検出回路
４６…車両送信機
４８…車両運転者
５０…切替回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
2018042446000001.pdf