(57)【要約】      （修正有）【課題】ワイヤレス充電システムにおいて、外乱に迅速に応答できる制御システムを提供する。【解決手段】ワイヤレス充電システム１０およびその作動方法において、システム１０の離れた部分からの動作パラメータが、交流電力供給装置１６の出力電圧を制御するシステムコントローラ４２にワイヤレスで送信される。システムコントローラ４２は、システム１０の離れた部分からの動作パラメータの伝送速度よりも大きい速度で出力電圧を更新することができるように、適応モデル制御アルゴリズムを実行する適応コントローラを有する。【選択図】図１
2019004687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー貯留装置をワイヤレスで充電するように構成された充電システム（１０）であって、
交流出力電流と交流出力電圧とを有する電力を供給するように構成された電力供給装置（１６）と、
出力電流に基づいて出力電流値（ｉｏ）を決定するように構成された出力電流センサ（３２）、および、前記出力電圧に基づいて出力電圧値（ｖｏ）を決定するように構成された出力電圧センサ（３４）と、
前記電力供給装置（１６）と電気的に通信するソースコイル（２０）であって、交流磁界（２４）を発生させるように構成されたソースコイル（２０）と、
前記ソースコイル（２０）に磁気的に接続されるように構成されたキャプチャコイル（２２）であって、それによって、該キャプチャコイル（２２）を誘導して前記電力を捕捉するキャプチャコイル（２２）と、
前記キャプチャコイル（２２）と前記エネルギー貯留装置とに電気的に接続される整流器（２６）であって、直流電圧と直流電流とを有する捕捉された電力を提供するように構成された整流器（２６）と、
電流指令値（ｉｃ）を決定するように構成されたバッテリ充電コントローラ（４０）と、
前記直流電流に基づいて直流電流値（ｉｄ）を決定するように構成された直流電流センサ（３６）、および、前記直流電圧に基づいて直流電圧値（ｖｄ）を決定するように構成された直流電圧センサ（３８）と、
サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）と、サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）と、サンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）と、を所定の伝送速度で送信するように構成された送信機（４４）と
を備え、
前記サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）、前記サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）、および、直流電流値（ｉｄｓ）は、前記電流指令値（ｉｃ）、前記直流電圧値（ｖｄ）および前記直流電流値（ｉｄ）からそれぞれサンプリングされ、
充電システム（１０）は、さらに、
前記サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）と、前記サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）と、前記サンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）と、を前記送信機（４４）からワイヤレスで受信するように構成された受信機（４６）と、
前記受信機（４６）および前記電力供給装置（１６）と電気的に通信するシステムコントローラ（４２）であって、前記出力電流値（ｉｏ）と、前記出力電圧値（ｖｏ）と、前記サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）と、前記サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）と、前記サンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）と、に基づいて電圧指令値（ｖｃ）を決定するように構成されたシステムコントローラ（４２）と
を備え、
前記電力供給装置（１６）は、前記電圧指令値（ｖｃ）に基づいて前記出力電圧値（ｖｏ）を調節するように構成され、
前記システムコントローラ（４２）によって前記電圧指令値（ｖｃ）が決定される速度は、前記送信機（４４）の前記伝送速度よりも大きく、
前記システムコントローラ（４２）は、前記サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）と、予測電流値（ｉｐ）と、の差に基づいて、ラプラス変換式ｖｃ＝（ｉｃｓ−ｉｐ）×（ＫＰ２＋ＫＩ２／Ｓ）にしたがって前記電圧指令値（ｖｃ）を決定し、
ＫＰ２の値は比例定数であり、ＫＩ２の値は積分定数であり、
前記予測電流値（ｉｐ）は、適応モデル式ｉｐ＝（（Ｋ１×ｖｏ×ｉｏ）−Ｋ０）／ｖｄｓにしたがって前記システムコントローラ（４２）によって決定され、
Ｋ０の値は、式Ｋ０＝（ｉｄｓ−ｉｐ）×（ＫＰ３＋ＫＩ３／Ｓ）に基づいて前記システムコントローラ（４２）によって決定され、
ＫＰ３の値は比例定数であり、ＫＩ３の値は積分定数であり、
Ｋ０は、第１の所定範囲内で可変であり、
Ｋ１の値は、式Ｋ１＝（ｉｄｓ−ｉｐ−１）×（ＫＰ１＋ＫＩ１／Ｓ）に基づいて前記システムコントローラ（４２）によって決定され、
ＫＰ１の値は比例定数であり、ＫＩ１の値は積分定数であり、
Ｋ１は、第２の所定範囲内で可変である
充電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の充電システム（１０）であって、
前記システムコントローラ（４２）は、前記Ｋ１の値を所定の初期値Ｋ１initから変化させつつ、前記Ｋ０の値を所定の初期値Ｋ０initに固定する
充電システム。
【請求項３】
請求項１に記載の充電システム（１０）であって、
前記システムコントローラ（４２）は、前記Ｋ０の値を前記初期値Ｋ０initから変化させつつ、前記Ｋ１の値を前記第２の所定範囲値の上限Ｋ１maxに固定する
充電システム。
【請求項４】
請求項１に記載の充電システム（１０）であって、
前記システムコントローラ（４２）は、前記Ｋ０の値を前記初期値Ｋ０initから変化させつつ、前記Ｋ１の値を前記第２の所定範囲値の下限Ｋ１minに固定する
充電システム。
【請求項５】
請求項１に記載の充電システム（１０）であって、
前記サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）、前記サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）および前記サンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）は、所定の伝送速度で前記送信機（４４）によって周期的に送信される
充電システム。
【請求項６】
請求項５に記載の充電システム（１０）であって、
前記予測電流値（ｉｐ）は、前記サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）が前記送信機（４４）によって周期的に送信される前記伝送速度よりも大きい速度で前記システムコントローラ（４２）によって決定される。
充電システム。
【請求項７】
請求項５に記載の充電システム（１０）であって、
前記電圧指令値（ｖｃ）は、前記サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）が前記送信機（４４）によって周期的に送信される前記伝送速度よりも大きい速度で前記システムコントローラ（４２）によって決定される
充電システム。
【請求項８】
請求項１に記載の充電システム（１０）であって、
前記サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）、前記サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）および前記サンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）の伝送は、前記送信機（４４）によって時間遅延される
充電システム。
【請求項９】
エネルギー貯留装置をワイヤレスで充電するように構成された充電システム（１０）の作動方法（１００）であって、
前記充電システム（１０）は、
交流出力電流と交流出力電圧とを有する電力を所望の周波数で供給するように構成された電力供給装置（１６）と、
前記電力供給装置（１６）と電気的に通信するソースコイル（２０）であって、交流磁界（２４）を生成するように構成されたソースコイル（２０）と、
前記ソースコイル（２０）に磁気的に接続されるように構成されたキャプチャコイル（２２）であって、それによって、該キャプチャコイル（２２）を誘導して前記電力を捕捉するキャプチャコイル（２２）と、
前記キャプチャコイル（２２）と前記エネルギー貯留装置とに電気的に接続される整流器（２６）であって、直流電圧と直流電流とを有する捕捉された電力を提供するように構成された整流器（２６）と、
前記電力供給装置（１６）と電気的に通信するシステムコントローラ（４２）であって、前記交流出力電圧を調節するように構成されたシステムコントローラ（４２）と
を備え、
前記方法（１００）は、
出力電流に基づいて出力電流値（ｉｏ）を決定するように構成された出力電流センサ（３２）を用意する工程と、
前記出力電圧に基づいて出力電圧値（ｖｏ）を決定するように構成された出力電圧センサ（３４）を用意する工程と、
電流指令値（ｉｃ）を決定するように構成されたバッテリ充電コントローラ（４０）を用意する工程と、
前記直流電流に基づいて直流電流値（ｉｄ）を決定するように構成された直流電流センサ（３６）を用意する工程と、
前記直流電圧に基づいて直流電圧値（ｖｄ）を決定するように構成された直流電圧センサ（３８）を用意する工程と、
前記電流指令値（ｉｃ）、前記直流電圧値（ｖｄ）および前記直流電流値（ｉｄ）の値をサンプリングする工程と、
サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）とサンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）とサンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）とを所定の伝送速度で送信するように構成された送信機（４４）を用意する工程と、
前記サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）、前記サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）および前記サンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）を前記送信機（４４）からワイヤレスで受信するように構成された受信機（４６）を用意する工程と、
前記サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）、前記サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）および前記サンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）を前記送信機（４４）から前記受信機（４６）へ送信する工程と、
前記出力電流値（ｉｏ）と前記出力電圧値（ｖｏ）と前記サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）と前記サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）と前記サンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）とに基づいて前記システムコントローラ（４２）によって電圧指令値（ｖｃ）を決定する工程と、
を備え、
前記システムコントローラ（４２）によって前記電圧指令値（ｖｃ）が決定される速度は、前記送信機（４４）の前記伝送速度よりも大きく、
前記方法（１００）は、さらに、前記電圧指令値（ｖｃ）に基づいて前記電力供給装置（１６）の前記出力電圧値（ｖｏ）を調節する工程を備え、
前記電圧指令値（ｖｃ）は、ラプラス変換式ｖｃ＝（ｉｃｓ−ｉｐ）×（ＫＰ２＋ＫＩ２／Ｓ）にしたがって、前記サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）と、予測電流値（ｉｐ）と、の差に基づいて前記システムコントローラ（４２）によって決定され、
Ｋｐ２の値は比例定数であり、ＫＩ２の値は積分定数であり、
前記予測電流値（ｉｐ）は、適応モデル式ｉｐ＝（（Ｋ１×Ｖｏ×ｉｏ）−Ｋ０）／ｖｄｓにしたがって前記システムコントローラ（４２）によって決定され、
Ｋ０の値は、式Ｋ０＝（ｉｄｓ−ｉｐ）×（ＫＰ３＋ＫＩ３／Ｓ）に基づいて前記システムコントローラ（４２）によって決定され、
ＫＰ３の値は比例定数であり、ＫＩ３の値は積分定数であり、
Ｋ０は、第１の所定範囲内で可変であり、
Ｋ１の値は、式Ｋ１＝（ｉｄｓ−ｉｐ−１）×（ＫＰ１＋ＫＩ１／Ｓ）に基づいて前記システムコントローラ（４２）によって決定され、
ＫＰ１の値は比例定数であり、ＫＩ１の値は積分定数であり、
Ｋ１は、第２の所定範囲内で可変である
方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法（１００）であって、
前記システムコントローラ（４２）は、前記Ｋ１の値を所定の初期値Ｋ１initから変化させつつ、前記Ｋ０の値を所定の初期値Ｋ０initに固定する
方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の方法（１００）であって、
前記システムコントローラ（４２）は、前記Ｋ０の値を前記初期値Ｋ０initから変化させつつ、前記Ｋ１の値を前記第２の所定範囲値の上限Ｋ１maxに固定する
方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の方法（１００）であって、
前記システムコントローラ（４２）は、前記Ｋ０の値を前記初期値Ｋ０initから変化させつつ、前記Ｋ１の値を前記第２の所定範囲値の下限Ｋ１minに固定する
方法。
【請求項１３】
請求項９に記載の方法（１００）であって、
前記サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）、前記サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）および前記サンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）は、前記伝送速度で前記送信機（４４）によって周期的に送信される
方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法（１００）であって、
前記予測電流値（ｉｐ）は、前記サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）が前記送信機（４４）によって周期的に送信される前記伝送速度よりも大きい速度で前記システムコントローラ（４２）によって決定される
方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の方法（１００）であって、
前記電圧指令値（ｖｃ）は、前記サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）が前記送信機（４４）によって周期的に送信される前記伝送速度よりも大きい速度で前記システムコントローラ（４２）によって決定される
方法。
【請求項１６】
請求項９に記載の方法（１００）であって、
前記サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）、前記サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）および前記サンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）の送信は、前記送信機（４４）によって時間遅延される
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本願は、２０１７年５月５日に出願された米国特許出願第１５／５８７，５６６号の利益を要求する。当該出願の開示は、参照によってその全体が本願に組み込まれる。
【０００２】
[0002]本発明は、ワイヤレスバッテリ充電器に関し、特に、バッテリから充電器へバッテリ充電データをワイヤレスで送信してバッテリ充電プロセスを制御する制御システムを有するワイヤレスバッテリ充電器に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]ワイヤレス送電システム（例えば、ワイヤレス充電に使用されるもの）は、第１のコイル構造（以下、ソースコイルと呼ぶ）を備えることが知られている。第１のコイル構造は、電力供給装置からの交流電気エネルギーを磁界に変換して、当該磁界によって磁気エネルギーを離間した第２のコイル構造（以下、キャプチャコイルと呼ぶ）へ伝送するように構成された調整された共振回路を備えている。また、キャプチャコイルは、磁界を受け取って当該磁界を、電気負荷（例えば、バッテリパックまたはモータ）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た調整された共振回路を備えている。そのようなワイヤレス送電システムは、エネルギー貯留装置（例えば、電気車両またはハイブリッド電気車両のバッテリパック）を充電するのに使用され得る。そのようなシステムでは、ソースコイルは、車両の下の面（例えば、車庫の床、または、駐車場の表面）上に位置することができ、あるいは、その中に埋め込まれることができ、キャプチャコイルは、車両の下側に配置することができる。
【０００４】
[0004]キャプチャコイルによって供給される電力の電流および電圧は、電源によってソースコイルに供給される電力の電圧によって定まる。キャプチャコイルの電圧および電流のフィードバックが組み込まれた制御システムが、電力供給装置によって供給される電力の電圧を制御するのに使用されてもよい。電源とキャプチャコイルとの間の無線接続を維持するために、典型的には、ワイヤレス車両充電システムの動作は、主にフィードバックループに依存してきた。フィードバックループは、ワイヤレス通信チャネル、一般的には電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）仕様８０２．１１（「Ｗｉ−Ｆｉ」と呼ばれることが多い）に準拠するワイヤレスチャネルによって動作する。ワイヤレス通信によって、データフィードバックに「サンプリング」効果が生じる。ワイヤレスチャネルは、可変の遅延の影響を受けやすい。この遅延の効果（および、制御ループに作用するその撹乱効果）によって、閉ループ制御のための可能な制御帯域が制限される。その結果、制御システムは、信頼性のある動作を確保できるほど十分に迅速にはシステムにおける外乱に応答しない。
【０００５】
[0005]背景技術の欄に記載された主題は、背景技術の欄において記載されていることのみから先行技術であると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】
【０００６】
[0006]本発明の一実施形態によれば、エネルギー貯留装置をワイヤレスで充電するように構成された充電システムが提供される。この充電システムは、交流出力電流と交流出力電圧とを有する電力を供給するように構成された電力供給装置・インバータと、出力電流に基づいて出力電流値（ｉｏ）を決定するように構成された出力電流センサと、出力電圧に基づいて出力電圧値（ｖｏ）を決定するように構成された出力電圧センサと、を備えている。充電システムは、さらに、電力供給装置・インバータと電気的に通信するとともに、交流磁界を生成するように構成されたソースコイルと、ソースコイルに磁気的に接続されるように構成されたキャプチャコイルであって、それによって、キャプチャコイルを誘導して電力を捕捉するキャプチャコイルと、キャプチャコイルとエネルギー貯留装置とに電気的に接続され、直流電圧と直流電流とを有する捕捉された電力を提供するように構成された整流器と、を備えている。また、充電システムは、電流指令値（ｉｃ）を決定するように構成されたバッテリ充電コントローラと、直流電流に基づいて直流電流値（ｉｄ）を決定するように構成された直流電流センサと、直流電圧に基づいて直流電圧値（ｖｄ）を決定するように構成された直流電圧センサと、サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）とサンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）とサンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）とを所定の伝送速度で送信するように構成された送信機と、を備えている。この場合、サンプリングされる電流指令値（ｉｃｓ）、サンプリングされる直流電圧値（ｖｄｓ）および直流電流値（ｉｄｓ）は、電流指令値（ｉｃ）、直流電圧値（ｖｄ）および直流電流値（ｉｄ）からそれぞれサンプリングされる。充電システムは、さらに、サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）、サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）およびサンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）を送信機からワイヤレスで受信するように構成された受信機を備えている。充電システムは、さらに、受信機と電力供給装置とに電気的に通信するシステムコントローラを備えている。システムコントローラは、出力電流値（ｉｏ）と出力電圧値（ｖｏ）とサンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）とサンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）とサンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）とに基づいて電圧指令値（ｖｃ）を決定するように構成される。電力供給装置は、電圧指令値（ｖｃ）に基づいて出力電圧値（ｖｏ）を調節するように構成される。システムコントローラによって電圧指令値（ｖｃ）が決定される速度は、送信機の伝送速度よりも大きい。システムコントローラは、ラプラス変換式ｖｃ＝（ｉｃｓ−ｉｐ）×（ＫＰ２＋ＫＩ２／Ｓ）にしたがって、サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）と予測電流値（ｉｐ）との差に基づいて電圧指令値（ｖｃ）を決定する。Ｋｐ２の値は比例定数であり、ＫＩ２の値は積分定数である。予測電流値（ｉｐ）は、適応モデル式ｉｐ＝（（Ｋ１×Ｖｏ×ｉｏ）−Ｋ０）／ｖｄｓにしたがってシステムコントローラによって決定される。Ｋ０の値は、式Ｋ０＝（ｉｄｓ−ｉｐ）×（ＫＰ３＋ＫＩ３／Ｓ）に基づいてシステムコントローラによって決定される。ＫＰ３の値は比例定���であり、ＫＩ３の値は積分定数である。Ｋ０は、第１の所定範囲内で可変である。Ｋ１の値は、式Ｋ１＝（ｉｄｓ−ｉｐ−１）×（ＫＰ１＋ＫＩ１／Ｓ）に基づいてシステムコントローラによって決定される。ＫＰ１の値は比例定数であり、ＫＩ１の値は積分定数である。Ｋ１は、第２の所定範囲内で可変である。
【０００７】
[0007]システムコントローラは、Ｋ１の値を所定の初期値Ｋ１initから変化させつつ、Ｋ０の値を所定の初期値Ｋ０initに固定してもよい。
【０００８】
[0008]システムコントローラは、Ｋ０の値を初期値Ｋ０initから変化させつつ、Ｋ１の値を第２の所定範囲値の上限Ｋ１maxに固定してもよい。
【０００９】
[0009]システムコントローラは、Ｋ０の値を初期値Ｋ０initから変化させつつ、Ｋ１の値を第２の所定範囲値の下限Ｋ１minに固定してもよい。
【００１０】
[0010]サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）、サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）およびサンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）は、所定の伝送速度で送信機によって周期的に送信されてもよい。予測電流値（ｉｐ）は、サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）が送信機によって周期的に送信される伝送速度よりも大きい速度でシステムコントローラによって決定される。電圧指令値（ｖｃ）は、サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）が送信機によって周期的に送信される伝送速度よりも大きい速度でシステムコントローラによって決定される。
【００１１】
[0011]サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）、サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）およびサンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）の伝送は、送信機によって時間遅延されてもよい。
【００１２】
[0012]他の実施形態によれば、エネルギー貯留装置をワイヤレスで充電するように構成された充電システムの作動方法が提供される。この充電システムは、交流出力電流と交流出力電圧とを有する電力を所望の周波数で提供するように構成された電力供給装置・インバータを備えている。このシステムは、電力供給装置と電気的に通信するとともに交流磁界を生成するように構成されたソースコイルと、ソースコイルに磁気的に接続されるように構成されたキャプチャコイルであって、それによって、キャプチャコイルを誘導して電力を捕捉するキャプチャコイルと、を備えている。このシステムは、さらに、キャプチャコイルとバッテリとに電気的に接続され、直流電圧と直流電流とを有する捕捉された電力を提供するように構成された整流器を備えている。また、このシステムは、電力供給装置と電気的に通信するとともに交流出力電圧を調節するように構成されたシステムコントローラを有している。この方法は、出力電流に基づいて出力電流値（ｉｏ）を決定するように構成された出力電流センサを用意する工程と、出力電圧に基づいて出力電圧値（ｖｏ）を決定するように構成された出力電圧センサを用意する工程と、電流指令値（ｉｃ）を決定するように構成されたバッテリ充電コントローラを用意する工程と、直流電流に基づいて直流電流値（ｉｄ）を決定するように構成された直流電流センサを用意する工程と、直流電圧に基づいて直流電圧値（ｖｄ）を決定するように構成された直流電圧センサを用意する工程と、電流指令値（ｉｃ）、直流電圧値（ｖｄ）および直流電流値（ｉｄ）の値をサンプリングする工程と、サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）とサンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）とサンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）とを所定の伝送速度で送信するように構成された送信機を用意する工程と、サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）とサンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）とサンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）とを送信機からワイヤレスで受信するように構成された受信機を用意する工程と、サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）とサンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）とサンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）とを送信機から受信機へ送信する工程と、出力電流値（ｉｏ）と出力電圧値（ｖｏ）とサンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）とサンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）とサンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）とに基づいてシステムコントローラによって電圧指令値（ｖｃ）を決定する工程と、を備えている。システムコントローラによって電圧指令値（ｖｃ）が決定される速度は、送信機の伝送速度よりも大きい。この方法は、さらに、電圧指令値（ｖｃ）に基づいて電力供給装置の出力電圧値（ｖｏ）を調節する工程を備えている。電圧指令値（ｖｃ）は、ラプラス変換式ｖｃ＝（ｉｃｓ−ｉｐ）×（ＫＰ２＋ＫＩ２／Ｓ）にしたがって、サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）と予測電流値（ｉｐ）との差に基づいてシステムコントローラによって決定される。Ｋｐ２の値は比例定数であり、ＫＩ２の値は積分定数である。予測電流値（ｉｐ）は、適応モデル式ｉｐ＝（（Ｋ１×Ｖｏ×ｉｏ）−Ｋ０）／ｖｄｓにしたがってシステムコントローラによって決定される。Ｋ０の値は、式Ｋ０＝（ｉｄｓ−ｉｐ）×（ＫＰ３＋ＫＩ３／Ｓ）に基づいている。ＫＰ３の値は比例定数であり、ＫＩ３の値は積分定数である。Ｋ０は、第１の所定範囲内で可変である。Ｋ１の値は、式Ｋ１＝（ｉｄｓ−ｉｐ−１）×（ＫＰ１＋ＫＩ１／Ｓ）に基づいている。ＫＰ１の値は比例定数であり、ＫＩ１の値は積分定数である。Ｋ１は、第２の所定範囲内で可変である。
【００１３】
[0013]システムコントローラは、Ｋ１の値を所定の初期値Ｋ１initから変化させつつ、Ｋ０の値を所定の初期値Ｋ０initに固定してもよい。
【００１４】
[0014]システムコントローラは、Ｋ０の値を初期値Ｋ０initから変化させつつ、Ｋ１の値を第２の所定範囲値の上限Ｋ１maxに固定してもよい。
【００１５】
[0015]システムコントローラは、Ｋ０の値を初期値Ｋ０initから変化させつつ、Ｋ１の値を第２の所定範囲値の下限Ｋ１minに固定してもよい。
【００１６】
[0016]サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）、サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）およびサンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）は、所定の伝送速度で送信機によって周期的に送信されてもよい。予測電流値（ｉｐ）は、サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）が送信機によって周期的に送信される伝送速度よりも大きい速度でシステムコントローラによって決定される。電圧指令値（ｖｃ）は、サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）が送信機によって周期的に送信される伝送速度よりも大きい速度でシステムコントローラによって決定される。
【００１７】
[0017]サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）、サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）およびサンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）の送信は、送信機によって時間遅延されてもよい。
【００１８】
[0018]本発明が、例示目的で、添付の図面を参照して以下に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】[0019]一実施形態によるワイヤレス送電システムの概略図である。
【図２】[0020]一実施形態による図１のワイヤレス送電システムの透視側面図である。
【図３】[0021]一実施形態による様々なＫ０値を使用して図１のワイヤレス送電システムの入力電力と出力電力とを比較するグラフである。
【図４】[0022]他の実施形態によるワイヤレス送電システムの制御方法のためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
[0023]本明細書で提示されるワイヤレス送電システムは、キャプチャコイルによって電気負荷に供給される電流を予測し、電力供給装置によって供給される電力の出力電圧を適宜調節する助けとなるフィードバックループにおける適応モデルが組み込まれている。これによって、閉ループ制御のための制御帯域幅を増大させることができる。例えば、電力供給装置についての出力電圧は、２０ミリ秒ごとに調節されてもよく、一方、キャプチャコイルの電流および電圧のデータは、５０または１００ミリ秒ごとに更新されてもよい。
【００２１】
[0024]図１は、ワイヤレス送電システム１０（以下、システム１０と呼ぶ）の非限定的な例を示している。この例では、システム１０は、エネルギー貯留装置（例えば、電気車両またはハイブリッド電気車両１４のバッテリ１２）をワイヤレスで充電するように構成された充電システムとして機能する。
【００２２】
[0025]システム１０は、電力源１８に接続された電力供給装置１６、この例では、電力供給装置１６に２４０ＶＡＣ、５０〜６０Ｈｚで電力を提供するユーティリティメインを備えている。電力供給装置１６は、ソースコイル２０とキャプチャコイル２２との間の磁気的接続を提供するために、１０キロヘルツ（ｋＨｚ）から４５０ｋＨｚの周波数範囲内での交流（ＡＣ）電圧を生成するインバータ１７へ直流（ＤＣ）電圧を供給する。電力供給装置１６の出力電圧（ｖｏ）は、外部装置（例えば、コントローラ）からの入力信号に基づいて調節されてもよい。いくつかの用途では、インバータ１７から出力される電力の周波数は、ソースコイル２０とキャプチャコイル２２との間の磁気的接続を改善するために制御されてもよい。
【００２３】
[0026]電力供給装置１６は、電源１８に電気的に接続される。本明細書で使用される場合、電気的に接続されるとは、電力供給装置１６が導線によって電源１８、例えばユーティリティメインに接続されることを意味する。インバータ１７によってソースコイル２０に供給される交流電力によって、ソースコイル２０は磁界２４を生成する。キャプチャコイル２２は、磁界２４内に配置され、磁界２４は、キャプチャコイル２２に交流電流を誘導し、したがって、磁界２４の磁気エネルギーを電気エネルギーに変換する。キャプチャコイル２２によって捕捉された電力をバッテリ１２へ供給するために、システム１０は、キャプチャコイル２２からの交流電流を、バッテリ１２を充電するのに使用することができる非時変電流および電圧（以下、直流電流および直流電圧と呼ぶ）に変換するためのフィルタ２６と整流器２６とを備えている。図２に示されるように、キャプチャコイル２２は、車両１４の底面２８に配置され、ソースコイル２０は、車両１４の下の車両１４から離れた面３０（例えば、駐車場または車庫の床）に配置される。
【００２４】
[0027]図１に戻ると、システム１０は、多数の電圧センサおよび電流センサを備えている。一対のセンサが、電力供給装置１６の出力電流に基づいて出力電流値（ｉｏ）を決定するように構成された出力電流センサ３２と、電力供給装置１６の出力電圧に基づいて出力電圧値（ｖｏ）を決定するように構成された出力電圧センサ３４と、を備えている。出力電流センサ３２および出力電圧センサ３４は、バッテリ１２に実際に届く電力を予測するインバータ１７に供給されるＤＣ電力を一緒に測定する。インバータ１７によって出力された交流電圧ＡＣの「実際の電力」を測定することは非常に困難である。なぜなら、決定される必要がある実際の電力および無効電力（ソースコイル２０／キャプチャコイル２２のシステムにおいて循環するエネルギー）の両方が存在するからである。インバータ１７に供給されるＤＣ電力を測定することは、より簡単であり、より正確である。このため、出力電圧値（ｖｏ）および出力電流値（ｉｏ）は、ＤＣ値であり、インバータ１７に供給される電力は、出力電圧値（ｖｏ）と出力電流値（ｉｏ）との積である（出力電圧値（ｖｏ）が非常に一定に留まり、したがって、出力電流値（ｉｏ）がちょうど平均になり得る場合）。
【００２５】
[0028]他の一対のセンサは、整流器２６によって出力される直流電流に基づいて直流電流値（ｉｄ）を決定するように構成された直流電流センサ３６と、整流器２６によって出力される直流電圧に基づいて直流電圧値（ｖｄ）を決定するように構成された直流電圧センサ３８と、を備えている。これらの電流センサおよび電圧センサの設計、構成および実装は、当業者には周知である。
【００２６】
[0029]図１に示されるように、システム１０は、一対のコントローラも備えている。バッテリ充電コントローラ４０が、車両１４内に配置されており、バッテリ１２に電気的に接続され、バッテリ電圧を監視して、バッテリ１２を効率的に充電するために整流器２６によって供給される必要がある電流に基づいて電流指令値（ｉｃ）を決定する。バッテリ充電コントローラ４０は、中央演算処理装置（図示せず）を備えている。中央演算処理装置は、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であってもよく、または、個別論理タイミング回路（図示せず）から構築されてもよい。バッテリ充電コントローラ４０をプログラミングするソフトウェア指令が不揮発性（ＮＶ）記憶装置（図示せず）に格納されていてもよい。ＮＶ記憶装置は、マイクロプロセッサもしくはＡＳＩＣ内に収容されていてもよく、または、別体の装置であってもよい。使用され得るＮＶ記憶装置の種類の非限定的な例には、電気的消去可能読取専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、マスク読取専用メモリ（ＲＯＭ）およびフラッシュメモリが含まれる。バッテリ充電コントローラ４０は、バッテリ充電コントローラ４０が車両１４内の他の装置と電気的な通信を確立することができるようにするために、有線送受信機（図示せず）（例えば、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）送受信機）も備えている。
【００２７】
[0030]他方のコントローラは、システムコントローラ４２である。システムコントローラ４２は、電力供給装置１６と電気的に通信し、また、出力電流値（ｉｏ）と出力電圧値（ｖｏ）と電流指令値（ｉｃ）とサンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）とサンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）とに基づいて電圧指令値（ｖｃ）を決定するように構成される。電力供給装置１６は、電圧指令値（ｖｃ）に基づいて出力電圧値（ｖｏ）を調節するように構成される。
【００２８】
[0031]システムコントローラ４２は、中央演算処理装置（図示せず）を備えている。この中央演算処理装置は、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であってもよく、または、個別論理タイミング回路（図示せず）から構築されてもよい。電圧指令値（ｖｃ）を決定するようにシステムコントローラ４２をプログラミングするソフトウェア指令が不揮発性（ＮＶ）記憶装置（図示せず）に格納されていてもよい。ＮＶ記憶装置は、マイクロプロセッサもしくはＡＳＩＣ内に収容されていてもよく、または、別体の装置であってもよい。使用され得るＮＶ記憶装置の種類の非限定的な例には、電気的消去可能読取専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、マスク読取専用メモリ（ＲＯＭ）およびフラッシュメモリが含まれる。システムコントローラ４２は、システムコントローラ４２が電力供給装置１６および他の装置と電気的な通信を確立することができるようにするために、有線送受信機（図示せず）（例えば、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）送受信機）も備えている。電圧指令値（ｖｃ）は、システムコントローラ４２から電力供給装置１６へデジタルで送信されてもよい。代替的には、電圧指令値（ｖｃ）を表すアナログ電圧がシステムコントローラ４２によって生成され、電力供給装置１６に送信されてもよい。
【００２９】
[0032]図１および図２は、システム１０が、さらに、車両１４内に配置された送信機４４と、車両１４から離れて配置され、送信機４４に無線接続される受信機４６と、を備えていることを示している。送信機４４は、送信機４４がバッテリ充電コントローラ４０と電気的な通信を確立することができるようにするために、有線送受信機（図示せず）（例えば、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）送受信機）を備えている。送信機４４は、直流電流センサ３６とも電気的に通信し、また、直流電流センサ３６から直流電流値（ｉｄ）を受け取るように構成される。送信機４４は、さらに、直流電圧センサ３８と電気的に通信し、また、直流電圧センサ３８から直流電圧値（ｖｄ）を受け取るように構成される。同様に、受信機４６は、送信機４４がシステムコントローラ４２と電気的な通信を確立することができるようにするために、有線送受信機（図示せず）（例えば、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）送受信機）を備えている。
【００３０】
[0033]送信機４４は、電流指令値（ｉｃｓ）をバッテリ充電コントローラ４０から、直流電圧値（ｖｄｓ）を直流電圧センサ３８から、直流電流値（ｉｄｓ）を直流電流センサ３６から周期的に送信するように構成される。本明細書で使用される場合、「周期的に送信される」とは、規則的な時間間隔で送信されることと、不規則な時間間隔で送信されることと、のいずれかを意味し得る。周期的な送信は、サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）、サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）、および、受信機４６によって受信されたサンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）を生成する。次いで、サンプリングされたこれらの値の各々は、受信機４６からシステムコントローラ４２へ、それらを相互接続する送受信機を介して方向付けられる。伝送速度は、値（ｉｃｓ，ｖｄｓ，ｉｄｓ）が単位時間当たりに送信機４４から受信機４６へ送信される回数（例えば、これらの値が１００ミリ秒ごとに送信される場合には１０／秒）である。これは、これらの値が不規則な時間間隔で送信される場合の平均的な速度であってもよい。
【００３１】
[0034]電圧指令値（ｖｃ）は、バッテリ１２に供給される電流の直流電流値（ｉｄ）を制御するために調節される。バッテリ１２の充電状態は、直流電圧値（ｖｄ）の主要決定要因である。インバータ１７に供給される電力の出力電圧値（ｖｏ）が増大すると、より多くの電流がバッテリ１２に流入する。したがって、システム１０は、直流電流値（ｉｄ）を調節するために、電圧指令値（ｖｃ）を基本的に制御している。任意の特定の動作理論にしたがうことなく、これは有効となる。なぜなら、ソースコイル２０／キャプチャコイル２２のシステムは、非常に高いインピーダンスを有しているからである。したがって、バッテリ１２に対する出力インピーダンスは、電力供給装置において典型的であるようには、それほど低くはない。バッテリ１４によって整流器／フィルタ２６からより大きな電流（ｉｄ）が引き出されるほど、大きい電圧「降下」が存在する。
【００３２】
[0035]特定の実施形態によれば、サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）、サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）、および、サンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）は、所定の周期的な速度（例えば、１００ミリ秒）で送信機４４から受信機４６へ送信される。システムコントローラ４２は、ラプラス変換として表される次式ｖｃ＝ｉｅ×（ＫＰ２＋ＫＩ２／Ｓ）に基づいて電圧指令値（ｖｃ）を計算する。ここで、電流誤差（ｉｅ）の値は、サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）と予測電流値（ｉｐ）との差である。電圧指令値（ｖｃ）の計算は、比例積分（ＰＩ）コントローラを使用して実施されてもよい。ｉｅの値は、比例倍率ＫＰ２によって増減され、積分倍率ＫＩ２によって増減されるｉｅの積分に加えられて、電圧指令値が決定される。この特定の実施形態では、システムコントローラ４２は、例えば５０／秒で、すなわち、２０ミリ秒ごとに電圧指令値を周期的に計算し、当該電圧指令値を含む指令を電力供給装置１６に送信して、出力電圧値（ｖｏ）を調節する。ＫＰ２およびＫＩ２の値は、電力供給装置１６の応答時間に基づいていてもよく、ソースコイル２０とキャプチャコイル２２との間の電力伝送効率は、経験的に決定されてもよい。この特定の実施形態では、ＫＰ２の値はゼロである。
【００３３】
[0036]また、予測電流値（ｉｐ）は、システムコントローラ４２によって計算され、次の適応モデル式ｉｐ＝（（Ｋ１×ｖｏ×ｉｏ）−Ｋ０）／ｖｄｓに基づく。ここで、ｖｏは、出力電圧センサ３４によって決定される電力供給装置１６の出力電圧値であり、ｉｏは、出力電流センサ３２によって決定される電力供給装置１６の出力電流値であり、ｖｄｓは、送信機４４によって受信機４６へ送信される、サンプリングされた直流電圧値（Ｖｄｓ）である。Ｋ０の値は、可変のオフセット値であり、低電力動作での主要適応補正項である。Ｋ０の値は、ラプラス変換として表される式Ｋ０＝（ｉｄｓ−ｉｐ）×（ＫＰ３＋ＫＩ３／Ｓ）に基づいている。ここで、Ｋｐ３の値は比例定数であり、ＫＩ３の値は積分定数である。Ｋ０の値は、第１の所定範囲に限定される。Ｋ１は、高電力動作での主要適応補正項である。Ｋ１は、ラプラス変換として表される式Ｋ１＝（ｉｄｓ−ｉｐ−１）×（ＫＰ１＋ＫＩ１／Ｓ）に基づいてシステムコントローラ４２によって計算される。ここで、ｉｄｓ、すなわち、送信機４４によって受信機４６へ送信されたサンプリングされた直流電流値と、予測電流値の以前に計算された値（ｉｐ−１）と、の差は、比例倍率ＫＰ１によって増減され、積分倍率ＫＩ１によって増減されるｉｄｓとｉｐ−１とのこの差に加えられる。Ｋ１の値は、第２の所定範囲（例えば、０．８〜０．９５）に限定される。Ｋ０およびＫ１の値の計算は、比例積分（ＰＩ）コントローラを使用することによって実施されてもよい。この例示的な実施形態では、システムコントローラ４２は、予測電流値および倍率Ｋ０およびＫ１を１０回／秒で、すなわち、１００ミリ秒ごとに計算する。
【００３４】
[0037]システム１０のシステム充電コントローラ４２の作動シーケンスの非限定的な例は次の通りである。
・システムコントローラ４２を設置して保持モードで電圧指令値（ｖｃ）と倍率Ｋ0，Ｋ１とを計算して、Ｋ0，Ｋ１を初期値Ｋ0init，Ｋ１initに初期化する。
・電圧指令値（ｖｃ）を初期化して、出力電圧値（ｖｏ）を低起動値に調節する。
・電圧指令値（ｖｃ）を増大させ、電圧指令値（ｖｃ）を計算する際に積分器をオーバーライドすることによって予測電流値（ｉｐ）を電流指令値（ｉｃ）と等しくする。これは、電流指令値（ｉｃ）をオーバーライドすることによって達成され得る。
・システムコントローラ４２を有効化して、電圧指令値（ｖｃ）を計算し、ひいては、適応電圧コントローラ４８を確立する。すなわち、リモートバッテリ充電コントローラ４０、または、直流電流センサ３６および直流電圧センサ３８から送信される値に依存しない、
・システムコントローラ４２を有効化して、Ｋ0，Ｋ１の値を計算し、ひいては、適応電圧コントローラ５０を確立する。
・第１すなわち「通常」制御モードにおいて、ｉｐを「微調整」してｉｄｓに一致させるために、Ｋ0の値は、式Ｋ１＝（ｉｄｓ−ｉｐ−１）×（ＫＰ１＋ＫＩ１／Ｓ）に基づいて初期値Ｋ１initからＫ１を変化させつつ、初期値Ｋ0initに維持される。この通常動作モードは、Ｋ１が所定の最大値Ｋ１ｍａｘまたは所定の最小値Ｋ１ｍｉｎに到達しない場合にのみ、維持される。Ｋ１についてのいずれかの制限値に到達すれば、Ｋ１の値は、当該制限値に「保持」され、制御は、Ｋ0の値が調節される第２の制御モードに移行する。
・この第２の制御モードでは、Ｋ0の値は、制限値Ｋ１ｍａｘまたはＫ１ｍｉｎを維持しつつ、式Ｋ０＝（ｉｄｓ−ｉｐ）×（ＫＰ３＋ＫＩ３／Ｓ）に基づいて変化される。
・Ｋ１の値がＫ１ｍａｘに維持される場合、Ｋ0の値は、Ｋ０initから低減すべきである。Ｋ0の値がＫ０init未満である限り、Ｋ１の値はＫ１ｍａｘに保持され、Ｋ0の値は調節され続けるであろう。Ｋ0の値がＫ０init以上になるまで増加すると、Ｋ0の値は、再びＫ０initに保持され、制御モードは、Ｋ１の調節に、すなわち、上述の通常制御モードに再び移行するであろう。Ｋ0の値は、所定の最小値Ｋ０ｍｉｎ未満になることを許容されないが、Ｋ0がこの制限値に到達するとき、制御モードには他の変化は生じない。
・Ｋ１の値がＫ１ｍｉｎに維持される場合、Ｋ0の値は、Ｋ０initから増加すべきである。Ｋ0の値がＫ０initよりも大きい限り、Ｋ１の値はＫ１ｍｉｎに保持され、Ｋ0の値は調節され続けるであろう。Ｋ0の値がＫ０init以下になるまで減少すると、Ｋ0の値は、再びＫ０initに保持され、制御モードは、Ｋ１の調節に、すなわち、上述の通常制御モードに再び移行するであろう。Ｋ0の値は、所定の最大値Ｋ０ｍａｘよりも大きくなることを許容されないが、Ｋ0がこの制限値に到達するとき、制御モードには他の変化は生じない。
【００３５】
[0038]このようにして、システム１０は、システム１０のソースコイル２０側に「高帯域幅」電圧コントローラ４８を提供する。そのように呼ばれる理由は、電圧指令値（ｖｃ）が２０ミリ秒ごとに１回計算されるからである。電力供給装置１６の電力出力は、キャプチャコイル２２の出力電力の主要予測因子として使用され、システム１０のソースコイル２０側で調節される。システム１０は、さらに、無線リンクの間で動作する「低帯域幅」電圧コントローラ５０を提供する。そのように呼ばれる理由は、予測電流値（ｉｐ）および倍率Ｋ０，Ｋ１の値が例えば２０ミリ秒ごとに１回、周期的に計算され、無線リンクの伝送速度によって制限されるからである。倍率Ｋ０，Ｋ１の値に対する予測変化が遅くなることによって、予測電流値（ｉｐ）における長期誤差が低減される。任意の特定の動作理論にしたがうことなく、システム１０は、サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）、サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）、および、サンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）、ならびに、電圧コントローラ５０の低帯域幅に起因する無線リンクの間での送信遅延に対する耐性を有する。
【００３６】
[0039]システム１０を制御するための全ての重要な情報は、無線リンクの受信機側で利用可能である。システム１０の適切な制御は、無線リンクの両側からの情報、例えば、出力電流値（ｉｏ）、出力電圧値（ｖｏ）および電流指令値（ｉｃ）、直流電圧値（ｖｄ）、直流電流値（ｉｄ）を必要とする。システム１０は、制御パラメータの一貫性のあるセットを確保する。例えば、キャプチャコイル側は、ほとんど入力／出力値である。
【００３７】
[0040]図３は、Ｋｏについての様々な値を使用した、電力供給装置からの入力電力と、整流器／フィルタからバッテリへの出力電力と、の比較の例を示している。
【００３８】
[0041]図４は、エネルギー貯留装置をワイヤレスで充電するように構成された充電システム１０の作動方法１００の非限定的な例を示している。充電システム１０は、交流出力電流と交流出力電圧とを有する電力を所望の周波数で供給するように構成された電力供給装置１６およびインバータ１７と、インバータ１７と電気的に通信するソースコイル２０であって、交流磁界２４を生成するように構成されたソースコイル２０と、ソースコイル２０に磁気的に接続され、それによって、キャプチャコイル２２に電力を捕捉させるように構成されたキャプチャコイル２２と、キャプチャコイル２２とバッテリ１２とに電気的に接続される整流器２６であって、直流電圧と直流電流とを有する捕捉された電力を提供するように構成された整流器２６と、電力供給装置１６と電気的に通信するシステムコントローラ４２であって、交流出力電圧を調節するように構成されたシステムコントローラ４２と、を備えている。方法１００は、次の工程を備えている。
【００３９】
[0042]ステップ１１０、すなわち、出力電流値を出力する出力電流センサと、出力電圧値を出力する出力電圧センサと、直流電流値を出力する直流電流センサと、直流電圧値を出力する直流電圧センサと、を用意する工程は、出力電流に基づいて出力電流値（ｉｏ）を決定するように構成された出力電流センサ３２を用意する工程と、出力電圧に基づいて出力電圧値（ｖｏ）を決定するように構成された出力電圧センサ３４を用意する工程と、直流電流に基づいて直流電流値（ｉｄ）を決定するように構成された直流電流センサ３６を用意する工程と、直流電圧に基づいて直流電圧値（ｖｄ）を決定するように構成された直流電圧センサ３８を用意する工程と、を備えている。
【００４０】
[0043]ステップ１１２、すなわち、電流指令値を出力するバッテリ充電コントローラを用意する工程は、電流指令値（ｉｃ）を決定するように構成されたバッテリ充電コントローラ４０を用意する工程を備えている。
【００４１】
[0044]ステップ１１４、すなわち、電流指令値と直流電圧値と直流電流値とをサンプリングする工程は、電流指令値（ｉｃ）と直流電圧値（ｖｄ）と直流電流値（ｉｄ）との値をサンプリングする工程を備えている。
【００４２】
[0045]ステップ１１６、すなわち、サンプリングされた値を送受信するように構成された送信機および受信機を用意する工程は、サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）と、サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）と、サンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）と、を所定の伝送速度で送信するように構成された送信機４４を用意する工程と、サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）と、サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）と、サンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）と、を送信機４４からワイヤレスで受信するように構成された受信機４６を用意する工程と、を備えている。
【００４３】
[0046]ステップ１１８、すなわち、送信機から受信機へサンプリングされた値を送信する工程は、サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）と、サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）と、サンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）と、を送信機４４から受信機４６へ送信する工程を備えている。伝送速度は、周期的、例えば、１００ミリ秒ごとに約１回である。サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）、サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）、および、サンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）は、送信機４４によって周期的に上記伝送速度で送信される。サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）、サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）、および、サンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）の送信は、送信機４４によって時間遅延される。
【００４４】
[0047]ステップ１２０、すなわち、出力電流値と、出力電圧値と、サンプリングされた電流指令値と、サンプリングされた直流電圧値と、サンプリングされた直流電流値と、に基づいて電圧指令値を決定する工程は、出力電流値（ｉｏ）と、出力電圧値（ｖｏ）と、サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）と、サンプリングされた直流電圧値（ｖｄｓ）と、サンプリングされた直流電流値（ｉｄｓ）と、に基づいてシステムコントローラ４２によって電圧指令値（ｖｃ）を決定する工程を備えている。システムコントローラ４２によって電圧指令値（ｖｃ）が決定される速度は、送信機４４の伝送速度よりも大きい。電圧指令値（ｖｃ）は、サンプリングされた電流指令値（ｉｃｓ）と、予測電流値（ｉｐ）と、の差に基づいて、ラプラス変換式ｖｃ＝（ｉｃｓ−ｉｐ）×（ＫＰ２＋ＫＩ２／Ｓ）にしたがって、システムコントローラ４２によって決定される。ＫＰ２の値は比例定数であり、ＫＩ２の値は積分定数である。予測電流値（ｉｐ）は、適応モデル式ｉｐ＝（（Ｋ１×ｖｏ×ｉｏ）−Ｋ０）／ｖｄｓにしたがってシステムコントローラによって決定される。Ｋ０の値は、式Ｋ０＝（ｉｄｓ−ｉｐ）×（ＫＰ３＋ＫＩ３／Ｓ）に基づいてシステムコントローラ４２によって決定される。ＫＰ３の値は比例定数であり、ＫＩ３の値は積分定数である。Ｋ０は、第１の所定範囲内で可変である。Ｋ１の値は、式Ｋ１＝（ｉｄｓ−ｉｐ−１）×（ＫＰ１＋ＫＩ１／Ｓ）に基づいてシステムコントローラ４２によって決定される。ＫＰ１の値は比例定数であり、ＫＩ１の値は積分定数である。Ｋ１は、第２の所定範囲内で可変である。
【００４５】
[0048]Ｋ０の値は、ｉｐを「微調整」してｉｄｓに一致させるために、通常、式Ｋ１＝（ｉｄｓ−ｉｐ−１）×（ＫＰ１＋ＫＩ１／Ｓ）に基づいてＫ１を初期値Ｋ１initから変化させつつ、初期値Ｋ０initに維持されてもよい。この通常動作モードは、Ｋ１が所定の最大値Ｋ１ｍａｘまたは所定の最小値Ｋ１ｍｉｎに到達しない場合にのみ維持される。Ｋ１についてのいずれかの制限値に到達すれば、Ｋ１の値は、当該制限値に「保持」され、制御は、Ｋ0の値が調節される第２の制御モードに移行する。
【００４６】
[0049]この第２の制御モードでは、Ｋ0の値は、制限値Ｋ１ｍａｘまたはＫ１ｍｉｎを維持しつつ、式Ｋ０＝（ｉｄｓ−ｉｐ）×（ＫＰ３＋ＫＩ３／Ｓ）に基づいて変化される。
【００４７】
[0050]Ｋ１の値がＫ１ｍａｘに維持される場合、Ｋ0の値は、Ｋ０initから低減すべきである。Ｋ0の値がＫ０init未満である限り、Ｋ１の値はＫ１ｍａｘに保持され、Ｋ0の値は調節され続けるであろう。Ｋ0の値がＫ０init以上になるまで増加すると、Ｋ0の値は、再びＫ０initに保持され、制御モードはＫ１の調節に、すなわち、上述の通常制御モードに再び移行するであろう。Ｋ0の値は、所定の最小値Ｋ０ｍｉｎ未満になることを許容されないが、Ｋ0がこの制限値に到達するとき、制御モードには他の変化は生じない。
【００４８】
[0051]Ｋ１の値がＫ１ｍｉｎに維持される場合、Ｋ0の値は、Ｋ０initから増加すべきである。Ｋ0の値がＫ０initよりも大きい限り、Ｋ１の値はＫ１ｍｉｎに保持され、Ｋ0の値は調節され続けるであろう。Ｋ0の値がＫ０init以下になるまで減少すると、Ｋ0の値は、再びＫ０initに保持され、制御モードは、Ｋ１の調節に、すなわち、上述の通常制御モードに再び移行するであろう。Ｋ0の値は、所定の最大値Ｋ０ｍａｘよりも大きくなることを許容されないが、Ｋ0がこの制限値に到達するとき、制御モードには他の変化は生じない。
【００４９】
[0052]ステップ１２２、すなわち、電圧指令値に基づいて電力供給装置の出力電圧値を調節する工程は、電圧指令値（ｖｃ）に基づいて電力供給装置１６の出力電圧値（ｖｏ）を調節する工程を備えている。
【００５０】
[0053]このようにして、ワイヤレス充電システム１０、および、そのようなシステム１０を制御する方法１００が提供される。システム１０および方法１００は、システム１０の離れた部分から制御パラメータ、例えば、電流指令、直流電圧値および直流電流値をワイヤレスで受信するシステムコントローラ４２を提供し、一方で、電力供給装置１６の出力電圧を、制御パラメータがワイヤレスで受信される速度よりも高速で調節する利点を提供する。これは、値電流指令信号を予測するシステムコントローラ４２によって実行される適応制御モデルを使用することによって達成される。このシステム１０および方法１００は、システム１０の離れた部分からの制御パラメータのサンプリングおよび遅延を補償することができる。
【００５１】
[0054]本明細書に含まれる例は、予測出力電流（ｉｐ）を計算するが、他の実施形態は、バッテリの影響に起因する直流電圧値（ｖｄ）の短期安定性（すなわち、遅い変化速度）と、一定電圧での電力と電流との間の既知の線形関係と、に基づいて予測出力電力（Ｐoutp）を計算してもよい。
【００５２】
[0055]本明細書に含まれる例は、予測出力電流（ｉｐ）を計算するが、他の実施形態は、バッテリの影響に起因する直流電圧値（ｖｄ）の短期安定性（すなわち、遅い変化速度）と、一定電圧での電力と電流との間の既知の線形関係と、に基づいて予測出力電力（Ｐoutp）を計算してもよい。
【００５３】
[0056]本明細書に含まれる例は、電気車両１４のバッテリ１２を充電するためにワイヤレス充電システム１０の使用に言及してきたが、本明細書に記載されたシステム１０および方法１００は、バッテリまたは他のエネルギー貯留装置を充電するための他の任意のワイヤレス電力伝送（例えば、携帯電話、タブレットコンピュータなどの携帯式電子装置のバッテリをワイヤレスで充電すること）に適用されてもよい。さらに、システム１０は、本明細書に列挙された計算速度、伝送速度および／または特定の制御式に限定されない。
【００５４】
[0057]本発明が、その好ましい実施形態について説明されたが、それは、そのように限定されることを目的としておらず、次の特許請求の範囲で提示される範囲によってのみ限定されることを意図している。さらに、第１、第２などの用語の使用は、重要性の順序を示すものではなく、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、量の限定を示すものではなく、言及される物の少なくとも１つの存在を示している。
【符号の説明】
【００５５】
１０…ワイヤレス充電システム
１２…バッテリ
１４…車両
１６…電力供給装置
１７…インバータ
１８…電源
２０…ソースコイル
２２…キャプチャコイル
２４…交流磁界
２６…整流器／フィルタ
２８…底面
３０…面
３２…出力電流センサ
３４…出力電圧センサ
３６…直流電流センサ
３８…直流電圧センサ
４０…バッテリ充電コントローラ
４２…システム充電コントローラ
４４…送信機
４６…受信機
４８…電圧コントローラ
５０…電圧コントローラ
【図１】
2019004687.tif 000003
【図２】
2019004687.tif 000004
【図３】
2019004687.tif 000005
【図４】
2019004687.tif 000006
【外国語明細書】
2019004687000001.pdf