(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作周波数で、第1受信デバイスに無線で電力を送信するように構成された送信回路と、
第3周波数で第2受信デバイスに送信される情報信号との前記送信回路の干渉を低減するために、前記送信回路の動作周波数を第1周波数から第2周波数に調整するように構成されたコントローラであって、前記第2周波数が前記第1周波数および前記第3周波数とは異なる、コントローラと
を備える、無線電力送信装置。
【請求項２】
前記第3周波数が、実質的に前記情報信号と干渉しうる周波数の帯域幅内である、請求項1に記載の無線電力送信装置。
【請求項３】
通信送信機から前記情報信号の送信期間を示す命令を受信するように構成された受信回路をさらに備え、前記命令が、前記動作周波数を前記第2周波数に調整する期間に関する情報を備える、請求項2に記載の無線電力送信装置。
【請求項４】
前記通信送信機が、前記第2受信デバイスを備える、請求項3に記載の無線電力送信装置。
【請求項５】
前記期間が、前記第2受信デバイスへの情報信号送信のスケジュールによって決定される、請求項4に記載の無線電力送信装置。
【請求項６】
前記コントローラが、前記期間内に無線電力送信を休止するために前記送信回路を無効にするようにさらに構成される、請求項5に記載の無線電力送信装置。
【請求項７】
前記コントローラが、無線電力送信のレベルを低減するようにさらに構成される、請求項5に記載の無線電力送信装置。
【請求項８】
前記コントローラが、前記第2受信デバイスの干渉を示す情報に応じて、前記送信回路の前記動作周波数を調整するように構成される、請求項5に記載の無線電力送信装置。
【請求項９】
前記期間が1分より長い、請求項8に記載の無線電力送信装置。
【請求項１０】
前記コントローラが、前記期間内に、前記送信回路の前記動作周波数を前記第2周波数へ定期的に調整するようにさらに構成される、請求項9に記載の無線電力送信装置。
【請求項１１】
前記動作周波数を調整することの周期性が、少なくとも1日1度である、請求項10に記載の無線電力送信装置。
【請求項１２】
前記第2受信デバイスが電波時計を備える、請求項11に記載の無線電力送信装置。
【請求項１３】
前記動作周波数が10kHzから150kHzの範囲内である、請求項12に記載の無線電力送信装置。
【請求項１４】
前記第1受信デバイスが、電気自動車のバッテリを充電または電力供給するように構成される、請求項13に記載の無線電力送信装置。
【請求項１５】
前記第1受信デバイスが、電力配電ネットワークに電力をフィードバックするように構成される、請求項13に記載の無線電力送信装置。
【請求項１６】
動作周波数で、第1受信デバイスに無線で電力を送信するステップと、
第3周波数で第2受信デバイスに送信される情報信号との干渉を低減するために、前記動作周波数を第1周波数から第2周波数に調整するステップであって、前記第2周波数が前記第1周波数および前記第3周波数とは異なる、ステップと
を備える、情報信号送信の干渉を回避しながら無線で電力を送信するための方法。
【請求項１７】
前記第3周波数が、前記情報信号と干渉しうる周波数の実質的に帯域幅内である、請求項16に記載の方法。
【請求項１８】
通信送信機から命令を受信するステップをさらに備え、前記命令が、前記動作周波数を前記第2周波数に調整する期間に関する情報を備える、請求項17に記載の方法。
【請求項１９】
前記命令が、前記第2受信デバイスから受信される、請求項18に記載の方法。
【請求項２０】
前記期間が、前記第2受信デバイスへの情報信号送信のスケジュールによって決定される、請求項18に記載の方法。
【請求項２１】
前記期間内に無線電力送信を休止するまたはレベルを低減するステップをさらに備える、請求項19に記載の方法。
【請求項２２】
前記期間内に無線電力送信を無効にするステップを備える、請求項19に記載の方法。
【請求項２３】
前記動作周波数を調整するステップが、前記第2受信デバイスの干渉を示す情報に応じて前記動作周波数を調整するステップを備える、請求項19に記載の方法。
【請求項２４】
前記動作周波数を調整するステップが、前記第2受信デバイスの動作周波数を示す情報に応じて前記第1受信デバイスの動作周波数を調整するステップを備える、請求項16に記載の方法。
【請求項２５】
前記期間が1分より長い、請求項23に記載の方法。
【請求項２６】
前記期間内に、前記第1受信デバイスに電力を無線送信するための前記第1周波数を前記第2周波数へ定期的に調整するステップをさらに備える、請求項25に記載の方法。
【請求項２７】
前記第1周波数を定期的に調整するステップが、少なくとも1日1度、前記第1周波数を調整するステップを備える、請求項26に記載の方法。
【請求項２８】
前記第2受信デバイスが電波時計を備える、請求項27に記載の方法。
【請求項２９】
前記動作周波数が10kHzから150kHzの範囲内である、請求項28に記載の方法。
【請求項３０】
前記第1受信デバイスが、電気自動車のバッテリを充電または電力供給するように構成される、請求項29に記載の方法。
【請求項３１】
前記第1受信デバイスが、電力配電ネットワークに電力をフィードバックするように構成される、請求項29に記載の方法。
【請求項３２】
送信周波数で、第1受信デバイスに無線で電力を送信するための手段と、
第3周波数で第2受信デバイスに送信される情報信号との干渉を低減するために、前記送信周波数を第1周波数から第2周波数に調整するための手段であって、前記第2周波数が前記第1周波数および前記第3周波数とは異なる、手段と
を備える、無線電力送信装置。
【請求項３３】
前記第3周波数が、前記第2受信デバイスと干渉しうる周波数の実質的に帯域幅内である、請求項32に記載の無線電力送信装置。
【請求項３４】
通信送信機から命令を受信するための手段をさらに備え、前記命令が、前記送信周波数を前記第2周波数に調整する期間に関する情報を備える、請求項33に記載の無線電力送信装置。
【請求項３５】
前記通信送信機が、前記第2受信デバイスを備える、請求項34に記載の無線電力送信装置。
【請求項３６】
前記期間が、前記第2受信デバイスへの情報信号送信のスケジュールによって決定される、請求項34に記載の無線電力送信装置。
【請求項３７】
前記調整するための手段が、前記期間内に前記送信するための手段を無効にするようにさらに構成される、請求項34に記載の無線電力送信装置。
【請求項３８】
前記調整するための手段が、前記送信するための手段の無線電力送信を休止するまたはレベルを低減するようにさらに構成される、請求項34に記載の無線電力送信装置。
【請求項３９】
前記調整するための手段が、前記第2受信デバイスの干渉を示す前記情報に応じて前記送信周波数を調整するようにさらに構成される、請求項38に記載の無線電力送信装置。
【請求項４０】
前記調整するための手段が、前記第2受信デバイスの動作周波数を示す情報に応じて前記送信周波数を調整するようにさらに構成される、請求項38に記載の無線電力送信装置。
【請求項４１】
前記期間が1分より長い、請求項40に記載の無線電力送信装置。
【請求項４２】
前記調整するための手段が、前記期間内に、前記送信周波数を前記第2周波数へ定期的に調整するようにさらに構成される、請求項41に記載の無線電力送信装置。
【請求項４３】
前記送信周波数を調整することの周期性が少なくとも1日1度である、請求項42に記載の無線電力送信装置。
【請求項４４】
前記第2受信デバイスが電波時計を備える、請求項43に記載の無線電力送信装置。
【請求項４５】
前記第1周波数が10kHzから150kHzの範囲内である、請求項44に記載の無線電力送信装置。
【請求項４６】
前記第1受信デバイスが、電気自動車のバッテリを充電または電力供給するように構成される、請求項45に記載の無線電力送信装置。
【請求項４７】
前記第1受信デバイスが、電力配電ネットワークに電力をフィードバックするように構成される、請求項45に記載の無線電力送信装置。
【請求項４８】
前記送信するための手段が送信コイルを備える送信回路を備え、前記第1受信デバイスが受信コイルを備える受信回路を備える、請求項45に記載の無線電力送信装置。
【請求項４９】
前記調整するための手段が、コントローラ回路を備える、請求項48に記載の無線電力送信装置。
【請求項５０】
前記第3周波数が、前記第1周波数の基本周波数、高調波周波数、サイドバンド周波数、またはガードバンド周波数のうちの1つである、請求項1に記載の無線電力送信装置。
【請求項５１】
前記第3周波数が、前記第1周波数の基本周波数、高調波周波数、サイドバンド周波数、またはガードバンド周波数のうちの1つである、請求項16に記載の方法。
【請求項５２】
前記第3周波数が、前記第1周波数の基本周波数、高調波周波数、サイドバンド周波数、またはガードバンド周波数のうちの1つである、請求項32に記載の無線電力送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に無線電力伝達に関し、より詳細には、バッテリを含む自動車などの遠隔システムへの無線電力伝達に関連するデバイス、システム、および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリなどのエネルギー蓄積装置から受け取る電気から得た動力を含む、自動車などの遠隔システムが導入されている。たとえばハイブリッド電気自動車は、自動車を充電するために、自動車ブレーキおよび従来のモーターからの電力を使用する車載充電器を含む。電気のみで動く自動車は、一般的に、バッテリを充電するための電気を他のソースから受け取る。バッテリ電気自動車(電気自動車)は、しばしば家庭用または商用の交流電流(AC)供給源などの、何らかのタイプの有線ACを通じて充電するよう提案される。有線充電接続には、ケーブル、または電源に物理的に接続する他の類似のコネクタが必要である。ケーブルおよび類似のコネクタは時々不便で扱いにくい場合があり、他にも欠点がある。電気自動車を充電するために使用される、自由空間に電力を伝達できる(たとえば無線フィールドを介して)無線充電システムは、有線充電ソリューションの欠陥のうちのいくつかを克服しうる。したがって、電気自動車を充電するために効率的かつ安全に電力を供給する無線充電システムおよび方法が必要である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
添付の特許請求の範囲内のシステム、方法、およびデバイスの様々な実装形態は、それぞれいくつかの態様を有し、それらのいずれも、本明細書に記載の所望の属性に単独で関与しない。いくつかの顕著な特徴を、添付の特許請求の範囲を制限することなしに、本明細書に記載する。
【０００４】
本明細書に記載された対象の1つまたは複数の実装形態の詳細を、添付の図面および以下の記述において説明する。他の特徴、態様、および利点は、記述、図面、および特許請求の範囲から明らかになるだろう。以下の図面の相対寸法は、原寸に比例しない場合がある点に留意されたい。
【０００５】
本開示の一態様は、無線電力送信装置を提供する。無線電力送信装置は、送信周波数で、第1受信デバイスに無線で電力を送信するように構成された送信回路を含む。無線電力送信装置は、期間内に受信されるべき実質的に決定された周波数で第2受信デバイスに送信された情報信号についての情報に基づいて、期間内に、決定された周波数で送信回路の放射レベルを低減するように構成されたコントローラ回路をさらに含む。
【０００６】
本開示の他の態様は、情報信号送信との干渉を回避しながら、無線で電力を送信するための方法の実装形態を提供する。本方法は、送信周波数で、第1受信デバイスに無線で電力を送信するステップを含む。本方法は、期間内に受信されるべき、第2受信デバイスに送信された情報信号についての情報に基づいて、期間内に、決定された周波数で第1受信デバイスへの無線電力送信の放射レベルを低減するステップをさらに含む。
【０００７】
さらに本開示の他の態様は、無線電力送信装置を提供する。無線電力送信装置は、送信周波数で、受信するための第1手段に無線で電力を送信するための手段を含む。無線電力送信装置は、期間内に受信されるべき、受信するための第2手段に送信された情報信号についての情報に基づいて、期間内に、決定された周波数で、無線で送信するための手段によって生成された放射レベルを低減するように構成された、制御するための手段を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の例示的実施形態による、電気自動車を充電するための例示的無線電力伝達システムの図である。
【図２】図1の無線電力伝達システムの、例示的コアコンポーネントの機能ブロック図である。
【図３】図1の無線電力伝達システムの例示的コアおよび補助コンポーネントを示す他の機能ブロック図である。
【図４】本発明の例示的実施形態による、電気自動車に配置された交換可能な非接触型バッテリを示す機能ブロック図である。
【図５Ａ】本発明の例示的実施形態による、バッテリに対する誘導コイルとフェライト材料との配置の例示的構成の図である。
【図５Ｂ】本発明の例示的実施形態による、バッテリに対する誘導コイルとフェライト材料との配置の例示的構成の図である。
【図５Ｃ】本発明の例示的実施形態による、バッテリに対する誘導コイルとフェライト材料との配置の例示的構成の図である。
【図５Ｄ】本発明の例示的実施形態による、バッテリに対する誘導コイルとフェライト材料との配置の例示的構成の図である。
【図６】本発明の例示的実施形態による、電気自動車を無線で充電するために利用可能でありうる例示的周波数を示す周波数スペクトルの図である
【図７】本発明の例示的実施形態による、電気自動車を無線で充電する際に有用でありうる例示的周波数および送信距離を示す図である。
【図８】例示的な電波時計受信機の概略図である。
【図９Ａ】例示的な自動車キーレスエントリシステムの図である。
【図９Ｂ】図9Aに示される例示的な自動車キーレスエントリシステムの機能ブロック図である。
【図１０】本発明の例示的実施形態による、無線電力充電システムからの干渉を経験する可能性がある遠隔無線通信デバイスの存在下で電気自動車を無線で充電するための例示的方法の流れ図である。
【図１１】本発明の例示的実施形態による、無線電力送信機と遠隔無線通信デバイスとの間の干渉を防止するように構成された例示的無線電力充電システムの機能ブロック図である。
【図１２】本発明の例示的実施形態による、無線電力送信装置と遠隔無線通信デバイスとの間の干渉を防止するための例示的方法の流れ図である。
【図１３】本発明の例示的実施形態による、無線電力送信機の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面に示された様々な特徴は、原寸に比例しない場合がある。したがって、様々な特徴の寸法は、明確にするために適宜拡大または縮小されうる。さらに、図面のうちのいくつかは、所与のシステム、方法、またはデバイスの全てのコンポーネントを表していない場合がある。最後に、本明細書および図面を通じて、同様の参照番号は同様の特徴を示すために使用されうる。
【００１０】
添付の図面に関連して以下で説明される詳細な記述は、本発明の例示的実施形態を記述することを意図するものであり、本発明が実施されうる実施形態だけを表すことを意図するものではない。この記述を通じて使用される「例示的(exemplary)」という用語は、「例(example)、事例(instance)、または実例(illustration)として役立つこと」を意味しており、必ずしも他の例示的実施形態よりも好適または有利であるとして解釈されるべきでない。詳細な記述は、本発明の例示的実施形態の完全な理解を提供するための具体的な細目を含む。本発明の例示的実施形態がこれらの具体的な細目なしに実施されうることは、当業者には明らかとなるだろう。一部の事例において、本明細書において提示される例示的実施形態の新規性を曖昧にすることを回避するために、よく知られた構造およびデバイスがブロック図形式で示される。
【００１１】
無線で電力を伝達することは、電界、磁界、電磁界に関連付けられる、または物理的電導体を使用せずに送信機から受信機への、任意の形式のエネルギーを伝達することを指す場合がある(たとえば、電力は無線フィールドを介して自由空間を通じて伝達されうる)。無線フィールド(たとえば、磁界)としての出力は、電力伝達を達成するために「受信コイル」によって受信または取得されうる。伝達される電力の量は、デバイスに電力を供給する、または充電するために十分でありうる。無線で受信された電力は、電気化学的セルを再充電するために、1つまたは複数の電気化学的セル、または電気化学的セルを含むシステムに供給されうる。
【００１２】
本明細書では、電気自動車は遠隔システムを説明するために使用される。電気自動車の例は、動力機能の一部として、充電可能エネルギー蓄積装置(たとえば、1つまたは複数の再充電可能な電気化学的セルまたは他のタイプのバッテリ)から得た電力を含む自動車である。非限定的な例として、いくつかの電気自動車は、電気モーターに加えて、直接的動力のための、または自動車のバッテリを充電するための従来の燃焼機関を含む、ハイブリッド電気自動車でよい。他の電気自動車は、全ての移動能力を電力から引き出しうる。電気自動車は自動車に限定されず、オートバイ、カート、スクータ、および同等物を含みうる。限定ではなく例として、本明細書では遠隔システムを電気自動車(EV)の形式で説明する。さらに、充電可能エネルギー蓄積装置を使用して少なくとも部分的に電力を供給されうる他の遠隔システム(たとえば、パーソナルコンピューティングデバイスおよび同等物などの電気デバイス)も考えられる。
【００１３】
図1は、本発明の例示的実施形態による、電気自動車112を充電するための例示的無線電力伝達システム100の図である。電気自動車112がベース無線充電システム102aの近くに駐車される間、無線電力伝達システム100によって電気自動車112の充電が可能になる。対応するベース無線充電システム102aおよび102bの上に駐車されるべき、2台の電気自動車のためのスペースが駐車区域内に示されている。いくつかの実施形態では、ローカル配電センター130は、電力バックボーン132に接続でき、また電力リンク110を通じてベース無線充電システム102aに交流電流(AC)または直流電流(DC)電源を供給するように構成される。ベース無線充電システム102aは、無線で電力を送受信するためのベースシステム誘導コイル104aも含む。電気自動車112は、バッテリユニット118、電気自動車誘導コイル116、および電気自動車無線充電システム114を含みうる。電気自動車誘導コイル116は、たとえばベースシステム誘導コイル104aによって生成された電磁界の領域を介して、ベースシステム誘導コイル104aと相互に作用しうる。
【００１４】
いくつかの例示的実施形態では、電気自動車誘導コイル116は、電気自動車誘導コイル116がベースシステム誘導コイル104aによって生成された任意のエネルギー場に位置する時に電力を受信しうる。ベースシステム誘導コイル104aによってエネルギーが出力される領域に対応するエネルギー場が、電気自動車誘導コイル116によって取得されうる。場合によっては、エネルギー場はベースシステム誘導コイル104aの「近接場」に対応しうる。近接場は、ベースシステム誘導コイル104aから電力を放射しない、ベースシステム誘導コイル104a内の電流および電荷に起因する強い反応性の場がある領域に対応しうる。場合によっては、以下でさらに説明されるように、近接場はベースシステム誘導コイル104aの波長の約1/2π内の領域に対応しうる(電気自動車誘導コイル116については逆もまた同様である)。
【００１５】
ローカル配電センター130は、通信バックホール134を介して外部ソース(たとえば、送電網)と、また通信リンク108を介してベース無線充電システム102aと通信するように構成されうる。
【００１６】
いくつかの実施形態では、電気自動車誘導コイル116はベースシステム誘導コイル104aと位置合わせでき、したがって、電気自動車112を配置する運転手によって、ベースシステム誘導コイル104aに対して正確に、簡単に近接場領域内に配置されうる。他の実施形態では、運転手は、電気自動車112が無線電力伝達のために適切に駐車された時を決定するために、視覚フィードバック、聴覚フィードバック、またはそれらの組合せを与えられうる。さらに他の実施形態では、整列誤差が許容値に達するまで電気自動車112を前後に(たとえば、ジグザグの動きで)動かすことができるオートパイロットシステムによって電気自動車112を配置することができる。これは、電気自動車112が、自動車を調整するためのサーボステアリングホイール、超音波センサ、および知能を備えていれば、運転手の介在なしに、または最小限の介在で、電気自動車112によって自動的かつ自発的に実行されうる。他の実施形態では、電気自動車誘導コイル116、ベースシステム誘導コイル104a、またはそれらの組合せは、それらをより正確に方向付けて、それらの間により効率的な結合を展開させるために、相互に対して誘導コイル116および104aを外して移動する機能を有する場合がある。
【００１７】
ベース無線充電システム102aは様々な場所に配置されうる。非限定的な例として、いくつかの適切な場所には、電気自動車112の所有者の家の駐車区域、従来の石油系ガソリンスタンドをモデルにした、電気自動車を無線充電するために確保された駐車区域、ならびにショッピングセンターおよび職場などの他の場所の駐車場がある。
【００１８】
無線で電気自動車を充電することによって、多くの利点を提供できる。たとえば、事実上運転手の介在および操作なしに自動的に充電を実行できるので、ユーザにとって利便性が向上する。また、電気的接触にさらされず、機械的な摩耗がないので、無線電力伝達システム100の信頼性が向上する。ケーブルおよびコネクタによる操作は必要なく、屋外環境の湿気や水分にさらされうるケーブル、プラグ、またはソケットがなくてよいので、安全性が向上する。また、目に見える、または利用できるソケット、ケーブル、およびプラグがなくてよいので、電力充電デバイスの潜在的な破壊行為が減少する。さらに、電気自動車112を、送電網を安定させるために分散された貯蔵装置として使用できるので、ビークルツーグリッド(V2G)操作のための自動車の可用性を増大させるためにドッキングツーグリッド(docking-to-grid)ソリューションを使用できる。
【００１９】
図1を参照して説明した無線電力伝達システム100は、審美的かつ非障害的(non-impedimental)利点も提供できる。たとえば、自動車および/または歩行者にとって障害となりうる充電コラム(charge columns)やケーブルがなくてよい。
【００２０】
ビークルツーグリッド機能のさらなる説明として、無線電力送受信機能は、たとえばエネルギー不足の際には、ベース無線充電システム102aが電気自動車112に電力を伝達して、電気自動車112がベース無線充電システム102aに電力を伝達できるように、互恵的に構成されうる。この機能は、再生可能エネルギー(たとえば、風力または太陽光)生成の需要過多または不足によって生じるエネルギー不足の際には、電気自動車が電力を配電システム全体に提供できるようにすることによって電力送電網を安定させるために有用である。
【００２１】
無線電力伝達システム100の近傍に、さらなる感応受信デバイスを配置することができる。これらの受信デバイスは、情報信号を無線で受信できる。たとえば、電気自動車112内、またはそれに近接して、電波時計122が配置されうる。以下でさらに説明されるように、電波時計122は、無線通信リンク128を介して無線送信局124から時間データ更新を受信しうる。場合によっては、無線電力伝達システム100によって生成された放射が、電波時計122などの第三者電子デバイスへの情報信号送信に干渉することがある。
【００２２】
図2は、図1の無線電力伝達システムの例示的コアコンポーネントの機能ブロック図である。本明細書に記載の実施形態は、第1構造(送信機)および第2構造(受信機)の両方が共通の共振周波数に同調される場合、磁気または電磁近接場を介して第1構造から第2構造へのエネルギーを効率的に結合することを可能にする共振構造を形成する、容量装荷型ワイヤループ(すなわち、マルチターンコイル)を使用しうる。コイルは、電気自動車誘導コイル216およびベースシステム誘導コイル204のために使用されうる。エネルギーを結合するために共振構造を使用することは、「磁気的結合共振」、「電磁気的結合共振」、および/または「共振誘導」と呼ばれうる。無線電力伝達システム200の操作は、ベース無線充電システム202から電気自動車112への電力伝達に基づいて説明されるが、これに限定されない。たとえば、上述のように、電気自動車112はベース無線充電システム102aに電力を転送できる。
【００２３】
図2を参照すると、電気自動車112にエネルギーを転送するために、電源208(たとえば、ACまたはDC)が電力をベース無線電力充電システム202に供給する。ベース無線電力充電システム202は、ベース充電システム電力変換器236を含む。ベース充電システム電力変換器236は、適切な電圧レベルで標準的な主AC電源からDC電力に電力を変換するように構成されたAC/DC変換器、および無線高電力電圧に適した動作周波数で電力を供給するためにDC電力から変換するように構成されたDC/低周波数(LF)変換器などの回路を含みうる。ベース充電システム電力変換器236は、ベースシステム誘導コイル204を駆動して、所望の周波数で電磁界を放射する。
【００２４】
ベースシステム誘導コイル204および電気自動車誘導コイル216を、ほぼ同じ周波数に同調することができ、またベースシステム誘導コイル204および電気自動車誘導コイル116のうちの1つによって送信された電磁界の近接場内に配置することができる。この場合、電力が電気自動車誘導コイル116に伝達されて、電気自動車充電システム214の電気自動車電力変換器238において抽出されうるように、ベースシステム誘導コイル204と電気自動車誘導コイル116とは相互に結合されてよい。
【００２５】
電気自動車電力変換器238は、動作周波数で、電気自動車バッテリユニット218の電圧レベルに整合する電圧レベルで電力をDC電力に変換して戻すように構成されたLF/DC変換器を特に含みうる。電気自動車電力変換器238は、電気自動車バッテリユニット218を充電するために、変換された電力を供給しうる。上述のように、電源208、ベース充電システム電力変換器236、およびベースシステム誘導コイル204は、固定されてもよく様々な位置に配置されてもよい。バッテリユニット218、電気自動車電力変換器238、および電気自動車誘導コイル216は、電気自動車112の一部、またはバッテリパック(図示せず)の一部である電気自動車充電システム214に含まれうる。また電気自動車充電システム214は、送電網に電力をフィードバックするために、電気自動車誘導コイル216を通じてベース無線電力充電システム202に無線で電力を供給するように構成されうる。それぞれの電気自動車誘導コイル216およびベースシステム誘導コイル204は、動作モードに基づいて、送信誘導コイルまたは受信誘導コイルとして機能しうる。
【００２６】
図示されていないが、無線電力伝達システム200は、無線電力伝達システム200から電気自動車バッテリユニット218または電源208を安全に切断するための負荷切断ユニット(LDU)を含みうる。たとえば、緊急時またはシステム障害の際に、無線電力伝達システム200から負荷を切断するためにLDUがトリガされうる。LDUは、バッテリへの充電を管理するためのバッテリ管理システムに加えて提供されてもよく、バッテリ管理システムの一部でもよい。
【００２７】
さらに、電気自動車充電システム214は、電気自動車誘導コイル216を電気自動車電力変換器238に選択的に接続および切断するための切替え回路を含みうる。電気自動車誘導コイル216の切断によって充電を中断することができ、またベース無線充電システム102a(送信機の機能を果たす)によって「見られる」ように「負荷」を調整することができ、電気自動車充電システム114(受信機の機能を果たす)をベース無線充電システム102aから「覆い隠す」ことができる。送信機が負荷検知回路を含む場合、負荷変更が検出されうる。したがって、ベース無線電力充電システム202などの送信機は、電気自動車充電システム114などの受信機がベースシステム誘導コイル204の近接場に存在する時を決定するためのメカニズムを有することができる。
【００２８】
動作中、エネルギーが自動車またはバッテリに向かって転送されると仮定すると、入力電力は、ベースシステム誘導コイル204がエネルギー転送を提供するための場を生成するため、電源208から供給される。電気自動車誘導コイル216は放射状に広げられる場に結合して、電気自動車112によって蓄えられまたは消費される出力を生成する。いくつかの実施形態では、ベースシステム誘導コイル204および電気自動車誘導コイル116は、電気自動車誘導コイル116の共振周波数およびベースシステム誘導コイル204の共振周波数は非常に近いかほぼ同じであるときのような相互共振関係に従って構成される。電気自動車誘導コイル216がベースシステム誘導コイル204の近接場に配置されている場合、ベース無線電力充電システム202と電気自動車充電システム214との間の送信損失は最小となる。
【００２９】
上述のように、効率的なエネルギー転送は、エネルギーの多くを電磁波で遠距離場に伝搬させることよりも、むしろ送信誘導コイルの近接場のエネルギーの大部分を受信誘導コイルに結合することによって生じる。近接場では、送信誘導コイルと受信誘導コイルとの間に結合モードが確立されうる。この近接場結合が生じうる誘導コイル周囲の領域は、本明細書では近接場結合モード領域と呼ばれる。
【００３０】
図示されていないが、ベース充電システム電力変換器236および電気自動車電力変換器238の両方は、発振器、電力増幅器などの駆動回路、フィルタ、および無線電力誘導コイルと効率的に結合するための整合回路を含みうる。発振器は所望の周波数を生成するように構成され、これは調整信号に応じて調整されうる。発振器信号は、制御信号に応じた増幅量で、電力増幅器によって増幅されうる。フィルタおよび整合回路は、高調波またはその他の無用な周波数を除去し、そして電力変換モジュールのインピーダンスを無線電力誘導コイルに整合させるために含まれうる。電力変換器236および238は、バッテリを充電するための適切な出力を生成するために、整流器および切替え回路も含みうる。
【００３１】
開示された実施形態を通じて記述される電気自動車誘導コイル216およびベースシステム誘導コイル204は、「ループ」アンテナ、およびより具体的にはマルチターンループアンテナと呼ばれてもよく、そのように構成されてもよい。本明細書では、誘導コイル204および216は「磁気」アンテナとも呼ばれてもよく、そのように構成されてもよい。「コイル」という用語は、別の「コイル」に結合するためのエネルギーを無線で出力または受信できるコンポーネントを指すことを意図する。コイルは、無線で電力を出力または受信するように構成されたタイプの「アンテナ」とも呼ばれうる。ループ(たとえば、マルチターンループ)アンテナは、空洞のコア、またはフェライトコアのような物理的なコアを含むように構成されうる。空洞のコアのループアンテナは、コア領域内に他のコンポーネントを配置することを可能にしうる。強磁性体または強磁性物質を含む物理的なコアアンテナは、より強い電磁場および向上された結合の展開を可能にする。
【００３２】
上述のように、送信機と受信機との間の効率的なエネルギー転送は、送信機と受信機との間の整合された、またはほぼ整合された共振時に生じる。しかしながら、送信機と受信機との間の共振が整合されていなくても、エネルギーは低効率で転送されうる。エネルギーの転送は、送信誘導コイルから自由空間へエネルギーを伝播することよりもむしろ、送信誘導コイルの近接場から、この近接場が確立される領域内(たとえば、共振周波数のあらかじめ定められた周波数範囲内、または近接場領域のあらかじめ定められた距離内)に常駐する受信誘導コイルにエネルギーを結合することによって生じる。
【００３３】
共振周波数は、誘導コイル(たとえば、ベースシステム誘導コイル204)を含む送信回路のインダクタンスおよび容量に基づくことができる。インダクタンスは、一般的に誘導コイルのインダクタンスであり、一方容量は、一般的に所望の共振周波数で共振構造を生成するために、誘導コイルに付加される。非限定的な例として、電磁場を生成する共振回路を生成するために、キャパシタが誘導コイルと直列に付加されうる。したがって、より大きい直径の誘導コイルでは、コイルの直径またはインダクタンスが増加すれば、共振を引き起こすのに必要な容量の値は小さくなる。インダクタンスは、また、誘導コイルのターン数に依存しうる。さらに、誘導コイルの直径が増加すれば、近接場の効率的なエネルギー転送領域は増大しうる。その他の共振回路も可能である。別の非限定的な例として、キャパシタは、誘導コイル(たとえば、並列共振回路)の2つの端子間に並列に配置されてもよい。さらに、誘導コイルの共振を向上させるために、高い品質(Q)ファクタを有するように誘導コイルを設計することができる。
【００３４】
上述のように、いくつかの実施形態によれば、互いの近接場内の2つの誘導コイル間の電力の結合が開示される。上述のように、近接場は、電磁場がある誘導コイルの周囲の領域に対応しうるが、誘導コイルから伝搬または放出できない。近接場結合モード領域は、一般的に波長のごく一部内である、誘導コイルの物理的な量に近い量に対応しうる。いくつかの実施形態によれば、実際の実施形態における磁気近接場の振幅は、電気式アンテナ(たとえば、小さい双極子)の電気近接場と比較して磁気式コイルがより高い傾向があるので、単一およびマルチターンループアンテナなどの電磁誘導コイルが、送信および受信の両方に使用される。これにより、ペア間のより高い結合が可能になる可能性がある。さらに、「電気式」アンテナ(たとえば、双極子および単極子)または磁気アンテナと電気式アンテナとの組合せが使用されうる。
【００３５】
図3は、図1の無線電力伝達システム300の例示的コアおよび補助コンポーネントを示す他の機能ブロック図である。無線電力伝達システム300は、通信リンク376、ガイダンスリンク366、およびベースシステム誘導コイル304と電気自動車誘導コイル316との位置合わせシステム352、354を示している。図2を参照して上述した通り、およびエネルギーが電気自動車112に向かって流れると仮定すると、図3では、ベース充電システム電力インターフェース354は、ACまたはDC電源126などの電源から充電システム電力変換器336に電力を供給するように構成されうる。ベース充電システム電力変換器336は、ベース充電システム電力インターフェース354からACまたはDC電力を受信して、共振周波数で、またはその近くで、ベースシステム誘導コイル304を励起できる。電気自動車誘導コイル316は、近接場結合モード領域内にある時、近接場結合モード領域からエネルギーを受信して、共振周波数で、またはその近くで発振できる。電気自動車電力変換器338は、発振信号を電気自動車誘導コイル316から電気自動車電力インターフェースを介するバッテリの充電に適した電力信号に変換する。
【００３６】
ベース無線充電システム302はベース充電システムコントローラ342を含み、電気自動車充電システム314は電気自動車コントローラ344を含む。ベース充電システムコントローラ342は、たとえば、コンピュータ、および電力配電センター、またはスマートパワーグリッドなどの他のシステム(図示せず)へのベース充電システム通信インターフェース162を含みうる。電気自動車コントローラ344は、たとえば、自動車搭載コンピュータ、他のバッテリ充電コントローラ、自動車内の他の電子システム、および遠隔電子システムなどの他のシステム(図示せず)への電気自動車通信インターフェースを含みうる。
【００３７】
ベース充電システムコントローラ342および電気自動車コントローラ344は、別の通信チャネルを備えた特定用途のためのサブシステムまたはモジュールを含みうる。これらの通信チャネルは、別の物理チャネルでもよく、別の論理チャネルでもよい。非限定的な例として、ベース充電位置合わせシステム352は、通信リンク376を通じて電気自動車位置合わせシステム354と通信して、自発的に、またはオペレータの支援によって、ベースシステム誘導コイル304と電気自動車誘導コイル316とを密接に位置合わせするためのフィードバックメカニズムを提供できる。同様に、ベース充電ガイダンスシステム362は、ガイダンスリンクを通じて電気自動車ガイダンスシステム364と通信して、ベースシステム誘導コイル304と電気自動車誘導コイル316とを位置合わせする際にオペレータを導くためのフィードバックメカニズムを提供できる。さらに、ベース無線電力充電システム302と電気自動車充電システム314との間で他の情報を伝達するために、ベース充電通信システム372および電気自動車通信システム374によってサポートされる別の汎用通信リンク(たとえば、チャネル)があってよい。この情報は、電気自動車の特徴、バッテリの特徴、充電状態、およびベース無線電力充電システム302と電気自動車充電システム314との両方の電源能力についての情報、ならびに電気自動車112のメンテナンスおよび診断データを含みうる。これらの通信チャネルは、たとえばブルートゥース、zigbee、セルラーなどの別の物理的通信チャネルでもよい。
【００３８】
電気自動車コントローラ344は、電気自動車の主要バッテリの充電および放電を管理するバッテリ管理システム(BMS)(図示せず)、マイクロ波または超音波レーダーの原理に基づく駐車支援システム、半自動駐車動作を実行するように構成されたブレーキシステム、および、より精度の高い駐車を提供しうる、ほとんど自動の駐車「park by wire」で支援するように構成されたステアリングホイールサーボシステムも含むことができ、したがって、ベース無線充電システム102aおよび電気自動車充電システム114のいずれかにおける機械的な水平方向の誘導コイル位置合わせの必要性を減少させる。さらに、電気自動車コントローラ344は電気自動車112の電子機器と通信するように構成されうる。たとえば、電気自動車コントローラ344は、視覚出力デバイス(たとえば、ダッシュボードディスプレイ)、聴覚/音声出力デバイス(たとえば、ブザー、スピーカ)、機械的入力デバイス(たとえば、キーボード、タッチスクリーン、およびジョイスティック、トラックボールなどのポインティングデバイス)、ならびに音声入力デバイス(たとえば、電子音声認識を備えたマイク)と通信するように構成されうる。
【００３９】
さらに、無線電力伝達システム300は、検出およびセンサシステムを含みうる。たとえば、無線電力伝達システム300は、運転手または自動車を充電スポットに適切に導くためにシステムで使用するためのセンサ、必要な分離/結合で誘導コイルを相互に位置合わせするためのセンサ、電気自動車誘導コイル316が結合を達成するために特定の高さおよび/または位置に移動することを妨げうる物体を検出するためのセンサ、ならびに信頼できる、損傷のない、および安全なシステム動作を実行するためにシステムで使用するための安全センサを含みうる。たとえば、安全センサは、安全半径を超えて無線電力誘導コイル104a、116に接近してくる動物または子供の存在を検出するための、加熱する場合がある(誘導加熱)ベースシステム誘導コイル304の近くの金属性の物体を検出するための、ベースシステム誘導コイル304上の白熱オブジェクトなどの危険事象を検出するための、ならびにベース無線電力充電システム302および電気自動車充電システム314コンポーネントの温度を監視するためのセンサを含みうる。
【００４０】
無線電力伝達システム300は、有線接続を介するプラグイン充電もサポートしうる。有線充電ポートは、電力を電気自動車112に、またはそこから転送する前に、2つの異なる充電器の出力を統合しうる。切替え回路は、必要に応じて、無線充電および有線充電ポートを介する充電の両方をサポートするための機能を提供しうる。
【００４１】
ベース無線充電システム302と電気自動車充電システム314との間で通信するために、無線電力伝達システム300は帯域内信号方式とRFデータモデム(たとえば、無許可の帯域内の無線を介するイーサネット（登録商標）)との両方を使用しうる。帯域外通信は、自動車のユーザ/所有者に付加価値サービスを割り当てるために十分な帯域幅を提供しうる。無線電力キャリアの深度の低い振幅または位相変調は、干渉が最小限の帯域内信号方式システムとして機能することができる。
【００４２】
さらに、いくつかの通信は、特定の通信アンテナを使用せずに無線電力リンクを介して実行されうる。たとえば、無線電力誘導コイル304および316は、無線通信送信機として機能するようにも構成されうる。したがって、ベース無線電力充電システム302のいくつかの実施形態は、無線電力パス上のキーイング型プロトコルを可能にするためのコントローラ(図示せず)を含みうる。あらかじめ定められた間隔で、あらかじめ定められたプロトコルで送信電力レベルをキーイングすること(振幅シフトキーイング)によって、受信機は送信機からシリアル通信を検出できる。ベース充電システム電力変換器336は、ベースシステム誘導コイル304によって生成された近接場の近傍の、アクティブな電気自動車受信機の存在または不在を検出するための負荷検出回路(図示せず)を含みうる。例として、負荷検出回路は、ベースシステム誘導コイル104aによって生成された近接場の近傍の、アクティブな受信機の存在または不在によって影響を受ける、電力増幅器に流れる電流を監視する。エネルギーを送信するための発振器を有効にするかどうか、アクティブな受信機と通信するかどうか、またはそれらの組合せを決定する際に使用するために、電力増幅器の負荷への変化の検出をベース充電システムコントローラ342によって監視できる。
【００４３】
無線高電力伝達を可能にするために、いくつかの実施形態は、10〜60kHzの範囲の周波数で電力を転送するように構成されうる。この低周波数結合によって、ソリッドステートデバイスを使用して達成しうる非常に効率的な電力変換が可能になりうる。さらに、他の帯域に比べて無線システムとの共存問題が少なくてよい。
【００４４】
記述した無線電力伝達システム100は、再充電可能または交換可能バッテリを含む様々な電気自動車102で使用されうる。図4は、本発明の例示的実施形態による、電気自動車412に配置された交換可能な非接触型バッテリを示す機能ブロック図である。この実施形態では、無線電力インターフェース(たとえば、充電器からバッテリへのコードレスインターフェース426)を統合する、および地面に埋め込まれた充電器(図示せず)から電力を受信しうる電気自動車バッテリユニットにとって、低いバッテリ位置が便利な場合がある。図4では、電気自動車バッテリユニットは再充電可能バッテリユニットでよく、バッテリコンパートメント424に収容されてよい。電気自動車バッテリユニットは、地上無線充電ユニットと電気自動車バッテリユニットとの間の効率的で安全な無線エネルギー転送のために、必要に応じて共振誘導コイル、電力変換回路、ならびに他の制御および通信機能を含む電気自動車無線電力サブシステム全体を統合しうる無線電力インターフェース426も提供する。
【００４５】
電気自動車誘導コイルは、凸部分が存在しないように、また指定された地上から自動車への車体クリアランスを維持できるように、電気自動車のバッテリユニットまたは車体の底面と平坦に統合されることが有用でありうる。この構成は、電気自動車無線電力サブシステム専用の電気自動車バッテリユニット内にいくらかの余裕が必要な場合がある。電気自動車バッテリユニット422は、図1に示されるように、電気自動車412とベース無線充電システム102aとの間の非接触電力および通信を提供する、バッテリから電気自動車(EV)へのコードレスインターフェース422、および充電器からバッテリへのコードレスインターフェース426も含みうる。
【００４６】
いくつかの実施形態では、また図1を参照すると、ベースシステム誘導コイル104aおよび電気自動車誘導コイル116は固定位置にあってよく、誘導コイルは、ベース無線充電システム102aに対する電気自動車誘導コイル116の全体的な配置によって、近接場結合領域内にもたらされる。しかし、エネルギー転送を迅速に、効率的に、および安全に実行するために、ベースシステム誘導コイル104aと電気自動車誘導コイル116との間の距離を短縮して結合を改善する必要がある。したがって、いくつかの実施形態では、ベースシステム誘導コイル104aおよび/または電気自動車誘導コイル116は、よりよい位置合わせに導くために配置可能および/または移動可能である。
【００４７】
図5A、5B、5C、および5Dは、本発明の例示的実施形態による、バッテリに対する誘導コイルとフェライト材料との配置の例示的構成の図である。図5Aは、完全なフェライト組込み誘導コイル536aを示している。無線電力誘導コイルは、フェライト材料538a、およびフェライト材料538aの周囲に巻かれたコイル536aを含みうる。コイル536a自体は、より合わせたリッツ線でできている。自動車の乗客を過度のEMF送信から保護するために導電性シールド532aが提供されうる。導電性シールドは、プラスチックまたは複合材料で作られた自動車内で特に有用でありうる。
【００４８】
図5Bは、結合を強化して、導電性シールド532b内の渦電流(熱放散)を減少させるために、最適な大きさにされたフェライトプレート(すなわち、フェライトバッキング)を示している。コイル536bは、非導電非磁性(たとえば、プラスチック)材料に完全に埋め込まれうる。たとえば、図5A〜5Dに示されるように、コイル536bは保護ハウジング534bに埋め込まれうる。磁気結合とフェライトヒステリシス損失との間のトレードオフの結果として、コイル536bとフェライト材料538bとの間に分離があってよい。
【００４９】
図5Cは、コイル536c(たとえば、銅リッツ線マルチターンコイル)が横(「X」)方向に移動可能である、他の実施形態を示している。図5Dは、誘導コイルモジュールが下方向に配置される他の実施形態を示している。いくつかの実施形態では、バッテリユニットは、無線電力インターフェースの一部として、配置可能および配置不可能な電気自動車誘導コイルモジュール540dのうちの1つを含む。磁界がバッテリ空間530dおよび車両の内部に侵入するのを防止するために、バッテリ空間530dと自動車との間に導電性シールド532d(たとえば銅板)があってもよい。さらに、非導電性(たとえば、プラスチック)保護層533dは、導電性シールド532d、コイル536d、およびフェライト材料538dを環境影響(たとえば、機械的損傷、酸化等)から保護するために使用されうる。さらに、コイル536dはXおよび/またはY方向に横に移動可能である。図5Dは、電気自動車誘導コイルモジュール540dが、バッテリユニット本体に対して下方のZ方向に配置される実施形態を示している。
【００５０】
この配置可能な電気自動車誘導コイルモジュール542bの設計は、電気自動車誘導コイルモジュール542dに導電性シールディングがないこと以外は図5Bの設計と類似している。導電性シールド532dはバッテリユニット本体に留まる。保護層533d(たとえば、プラスチック層)は、電気自動車誘導コイルモジュール542dが配置された状態にない場合、導電性シールド432dと電気自動車誘導コイルモジュール542dとの間に提供される。電気自動車誘導コイルモジュール542dのバッテリユニット本体からの物理的分離は、誘導コイルの性能に好影響を及ぼす場合がある。
【００５１】
上述のように、配置される電気自動車誘導コイルモジュール542dは、コイル536d(たとえば、リッツ線)およびフェライト材料538dだけを含みうる。フェライトバッキングは、結合を強化するために、および自動車の底面、または導電性シールド532d内の過度の渦電流損失から保護するために提供されうる。さらに、電気自動車誘導コイルモジュール542dは、電力変換エレクトロニクスおよびセンサエレクトロニクスへの柔軟な有線接続を含みうる。この配線束は、電気自動車誘導コイルモジュール542dを配置するために機械的ギア内に統合されうる。
【００５２】
図1を参照すると、上述の充電システムは、電気自動車112を充電するために、または送電網に電力を返送するために、様々な位置で使用されうる。たとえば、電力の転送は駐車場環境で発生しうる。本明細書では、「駐車区域(parking area)」は「駐車スペース(parking space)」とも呼ばれうる点に留意されたい。自動車無線電力伝達システム100の効率を向上するために、電気自動車112は、電気自動車112内の電気自動車誘導コイル116が、関連する駐車区域内のベース無線充電システム102aと的確に位置合わせできるようにするためにX方向およびY方向に沿って位置合わせされうる。
【００５３】
さらに、開示された実施形態は、1つまたは複数の駐車スペースまたは駐車区域を有し、駐車場内の少なくとも1つの駐車スペースがベース無線充電システム102aを備えうる駐車場に適用可能である。電気自動車112内の電気自動車誘導コイル116とベース無線充電システム102aとを位置合わせするように電気自動車112を駐車区域に置く際に自動車のオペレータを支援するために、ガイダンスシステム(図示せず)が使用されうる。ガイダンスシステムは、電気自動車112内の誘導コイル116が充電ベース(たとえば、ベース無線充電システム102a)内の充電誘導コイルと的確に位置合わせできるようにするために、電気自動車112を置く際に電気自動車のオペレータを支援するために、電子ベースの手法(たとえば、無線配置、方向探知原理、ならびに/あるいは光学、準光学、および/または超音波検出方法)、または機械ベースの手法(たとえば、車輪ガイド、トラック、または車止め)、あるいはそれらの任意の組合せを含みうる。
【００５４】
上述のように、電気自動車充電システム114は、ベース無線充電システム102aから電力を送受信するために電気自動車112の底面に配置されうる。たとえば、電気自動車誘導コイル116は、EM露出に関する最大安全距離を提供して、電気自動車の前向きおよび後向き駐車を可能にする、好ましくは中央位置の近くの自動車の底面に統合されうる。
【００５５】
図6は、本発明の例示的実施形態による、電気自動車を無線で充電するために使用されうる例示的周波数を示す周波数スペクトルの図である。図6に示されるように、電気自動車への無線高電力伝達の潜在的な周波数の範囲は、3kHzから30kHz帯のVLF、いくつかの除外はあるが30kHzから150kHz帯のより低いLF(ISMのようなアプリケーション用)、HF6.78MHz(ITU-R ISM帯6.765〜6.795MHz)、HF13.56MHz(ITU-R ISM帯13.553〜13.567)、およびHF27.12MHz(ITU-R ISM帯26.957〜27.283)を含みうる。
【００５６】
図7は、本発明の例示的実施形態による、電気自動車を無線で充電する際に有用でありうる例示的周波数および送信距離を示す図である。電気自動車無線充電にとって有用でありうるいくつかの例示的送信距離は、約30ミリメートル、約75ミリメートル、および約150ミリメートルである。いくつかの例示的周波数は、VLF帯における約27kHz、およびLF帯における約135kHzである。
【００５７】
無線電力伝達システム100にとって適切な周波数を決定する際に、多くの点が考慮されうる。たとえば、共振特性、および送受信誘導コイルの結合モード領域が、適切な周波数を選択する際の要因でありうる。さらに、無線電力周波数は、他のアプリケーションに使用される周波数に干渉する場合がある。非限定的な例として、電力線周波数、可聴周波数、および通信周波数にVLF/LF共存問題がある場合がある。VLFおよびLFにとって共存が問題でありうる非限定的な例には、電波時計122の周波数、長波AM放送および他の無線サービスの周波数、ISDN/ADSLおよびISDN/xDSL通信チャネルへのクロスカップリング、電気自動車イモビライザシステム、RFID(無線自動識別)システム、EAS(電子式商品監視)システム、オンサイトページング、低電圧PLCシステム、医療用インプラント(心臓ペースメーカー等)、音声システム、および人間や動物によって知覚可能な音響放射がある。長波AM放送は、149kHzから284kHzの間の範囲の周波数を使用でき、高出力送信機から、500キロメートル未満の範囲内のモバイルおよび固定受信機に放送されうる。
【００５８】
さらに、HF(高周波数)にとって共存が問題でありうる非限定的な例には、連続的なエネルギー転送を有する全二重(FDX)または半二重(HDX)モードにおける遠隔制御アプリケーションおよびRFID用の6.78MHz、連続的なエネルギー転送に加えてポータブルデバイス無線電力を有するFDXまたはHDXモードにおけるRFID用の13.56MHz、ならびに鉄道アプリケーション(たとえば、ユーロバリーズ(Eurobalise)27.095MHz)、市民バンドラジオ、および遠隔制御(たとえば、モデル、おもちゃ、ガレージドア、コンピュータマウス等)用の27.12MHzなどの、産業、科学、医療(ISM)無線バンドがある。
【００５９】
ベース無線充電システム102aおよびそのコントローラ342は、無線電力送信の磁気近接場を生成するために、ベース充電システム電力変換器336を選択的に調整するためのデューティーサイクルを調節することを含む、電力変換の様々な態様を制御するように構成されうる。また、ベース充電システムコントローラ342は、無線電力送信休止間隔中に磁気近接場の生成を減少または休止してもよく、動作周波数を調整してもよい。送信休止間隔は、たとえば、電波時計122などの無線通信デバイスが所望の無線局信号を受信することを抑制する、任意の妨害信号の生成の休止をもたらす場合がある。さらに、ビークルツーグリッド構成の間に、電気自動車コントローラ344は、無線電力送信のための磁気近接場を生成するために、電気自動車電力変換器を選択的に調整するためのデューティーサイクルを同様に調節して、無線電力送信休止間隔中に磁気近接場の生成を減少または休止してもよく、動作周波数を調整してもよい。
【００６０】
いくつかの例示的実施形態では、20〜60kHzの範囲内の周波数は、ソリッドステートデバイスを使用して非常に効率的な電力変換を達成するための様々な利点を提供しうる。さらに、この周波数範囲は、他の周波数帯域と比較して無線システムとの共存問題が少ない場合がある。しかし、無線電力送信バンドと他の無線システムとの共存が、単に重複しない周波数を選択することによって達成できない場合、例示的実施形態はそれぞれの協同動作オプションを提供する。たとえば、たとえばヨーロッパにおけるDCF77または北アメリカにおけるWWVBなどの、LF周波数で時間信号を受信する電波時計122は、VLFまたはLFで動作する高出力無線エネルギー転送システム100の潜在的な犠牲となりうる。動作周波数の選択および共存シナリオによって、電波時計122などの無線局信号の受信機は、基本的信号を含む妨害信号(たとえば、無線電力)の受信によって、または無線電力送信バンドの任意の高調波周波数によって抑止されうる。
【００６１】
ある例示的実施形態では、LF無線局から受信する時間信号は、高い長期精度で現地時間基準を提供しうる。短期精度は、信号帯域幅が非常に低いので、達成が困難な場合がある。信号対ノイズ比も、送信機から受信機への距離によって低い場合がある。送信遅延は、伝搬モード(地上波、電離層空波、または混合受信)によってある程度異なる場合がある。時間基準として使用されうるLバンドにおけるGPSナビゲーション信号とは逆に、LF信号はより容易に建物および家庭内に侵入でき、通常は屋外アンテナが不要である。LF信号は、電波の経路が、電気導電性材料(たとえば、鉄筋コンクリート)に遮られない場合、地下でも受信されうる。さらに、これらの長波は、小型フェライトロッドアンテナを用いて、低複雑度、低コスト、および小型化された受信機によって容易に受信されうる。
【００６２】
LFでの信号受信は、サマータイムに高レベルの大気騒音によって頻繁に影響を受けて、主に夜間にフェージング(空波と地上波の相互干渉)する。LFでの信号受信も、長期間にわたって時間ベース(水晶)に依存するために電波時計122を必要とする他のローカル干渉によって影響を受けることがある。LF電波時計は広範な受入れを見つけて、時間信号はいくつかの国で放送される(例えば、以下のTable 1(表1)参照)。たとえば、ヨーロッパでは、ドイツ内のDCF77に合わせられた受信機が、2000年から2008年までに約1億個販売されたと推定される。実際、DCF77は、ブラウンシュワイクで「Physikalisch Technische Bundesanstalt」によってドイツで実現した「法定時」を広める主要な手段のうちの1つである。
【００６３】
【表１】
0005739011.tif 000002
【００６４】
WWVB受信デバイスを使用する電波時計は、北アメリカで見られる。これらの時計は、卓上型時計、壁掛け式時計、および腕時計タイプの電波時計を含みうる。
【００６５】
図8は、例示的な電波時計受信機822の概略図である。大きさ、およびQファクタに影響を及ぼす周辺材料に応じて、フェライトアンテナ802は、通常、受信機入力帯域幅を1kHzなどの目標周波数に狭める事前選択フィルタとして機能しうる。電波時計822は、自動利得制御(AGC)増幅器804、復調器および比較器808、ならびに電力供給バイアス回路810を含みうる。主要な選択性は、前置増幅器段階の後に挿入された10Hzの水晶フィルタを介して提供されうる。この高いQフィルタは、受信搬送波周波数の中心にあってもよい。受信周波数は十分に低く、また固定されているので、中間周波数を使用する周波数変換は必要ない場合があり、したがって受信周波数で直接増幅が可能である。非常に選択的であるが、受信バンドに近い強い干渉信号は、前置増幅を一杯にすることにより、あるいは限られた水晶フィルタの帯域外減衰により、受信機を遮断できる。
【００６６】
電波時計822によって受信される無線局信号は、様々な場の強度を有する場合がある。場の強度は、いくつかの設計制約に依存しうる。一態様では、DCF77送信機の場合の1000kmの距離に対応する、屋外55dBμV/m(560μV/m)の最小場強度を提供することが有益でありうる。さらに、受信した時間信号と同期するために10dBの最小信号対ノイズ比が必要な場合がある。さらに、電波時計822受信機は10Hzの帯域幅を有しうる。また、非最適なアンテナ配向(たとえば、受信機がランダムに配向されている場合)および屋内侵入損失を考慮するために、20dBのさらなるマージンが必要な場合がある。これらの例示的条件があれば、ベースシステム誘導コイル104aによって出力される磁界の強度は、たとえば以下を超えないように設計されうる。
H = 55dBμV/m - 52dB(Ω) -10dB - 20dB = -27dBμA/m
【００６７】
上式で、Hはベースシステム誘導コイル104aによって出力された場の磁界強度である。これによって、磁界強度Hが、上述の電波時計822の場の強度の条件下で電波時計822によって受信されるべき無線局信号との干渉を回避することが確実になりうる。ベース無線充電システム102aのこの例示的磁界強度レベルは、電気自動車無線充電システムの予期される望まない放射に対して非常に低い場合がある。
【００６８】
無線充電システム信号出力によって生成されるレベル干渉も、ベースシステム誘導コイル104aからの距離に関連する。電気的に小さいアンテナ/コイル(半径r<<波長λ)から生成された磁界の距離関係は、近接場において10倍ごとに60dBとなりうる。77.5kHzの周波数で、近接場は、およそ以下の半径に拡張する。
【００６９】
【数１】
0005739011.tif 000003
【００７０】
上式で、c0は光の速度である。電波時計の同期は、時計が典型的に信号のない長時間を埋めるために十分なフリーラン精度を提供できるように一時的な信号の停止に対して回復力があるように構成されうる。さらに、時間コードは毎秒反復でき、インテリジェント時計は送信されたパリティビットおよびカレンダ/日付情報の固有の冗長性を使用して、信号から時間情報を抽出または復旧できる。したがって、インテリジェント受信機によって利用される可能性がある冗長性が極めて大きい場合がある。たとえば、1日当たり数分の干渉のない時間が電波時計を完全に同期させるのに十分な場合がある。
【００７１】
しかし、依然として干渉が重大な問題を引き起こす場合がある。たとえば、電波時計122のバッテリが交換される時は、完全な時計再同期、および時間情報取得、ならびに時間信号が必要になりうる。電波時計822への無線信号を長期間利用できない時に、干渉が問題を引き起こす場合がある。さらに、通常時間から夏時間へ、またはその逆へ時間が変更される時、および時間信号を長期間(たとえば、1時間以上)利用できない時に、さらなる状況が発生する場合がある。このような条件により、時間が不正確なために、約束を逃したり、他の一刻を争う状況がもたらされたりする場合がある。さらに、公共の建物内の時計、およびコンピュータネットワークサーバに正確な時間情報を提供するために使用されるマスタクロックには、高い信頼性が期待される。
【００７２】
電波時計822は、無線電力伝達システム100からの干渉を経験する可能性があるデバイスのほんの一例である。電気自動車112の状況において、共存システムの別の例は、自動車のキーレスエントリシステムでよい。図9Aは、例示的な自動車キーレスエントリシステム900の図である。キーレスエントリシステム900は、近接結合(非接触)に低周波数を使用するスマートキーシステム(低周波数/超高周波数(LF/UHF))を含みうる。キーレスエントリシステム(LF/UHF)は、近傍結合(0.5メートル未満)低周波数を使用するものでも使用される。干渉は、電気自動車の充電と放射された高調波とを備えるコロケーションの産物でありうる。自動車のオペレータ910は、電気自動車912を施錠/開錠するための、またはエンジンの始動などの他の機能を実行するための制御信号を自動的かつ無線で送信するために使用されうるトランスポンダデバイス902(たとえば、フォブ(fob)または他の小型電子デバイス)を持ち運ぶことができる。トランスポンダデバイス902は、電気自動車912の開錠または施錠などの様々な機能を実行するための入力メカニズム(たとえば、ボタン)を含みうる。また、トランスポンダデバイス902は、トランスポンダデバイス902が電気自動車の周囲のある領域内に入ると、電気自動車内の機能を自動的にトリガしうる。システム900は、LFとUHFとの組合せを使用しうる。たとえば、トランスポンダデバイス902は自動車と433MHzで通信でき、自動車はトランスポンダデバイス902と125kHzなどの低周波数で通信できる。
【００７３】
図9Bは、図9Aに示される例示的な自動車キーレスエントリシステムの機能ブロック図である。キーレスエントリシステム900は、UHF送信機922を含むトランスポンダ902を含みうる。UHF送信機922は、キーレスエントリ基地局904でトランスポンダ902を認証するために433MHzなどの高周波数で暗号化コードを送信するために使用されうる。トランスポンダは、LF送信機/受信機926(すなわち、トランシーバ)をさらに含む。送信機/受信機926は、基地局904からの命令を送受信するために複数のアンテナ928a、928b、および928cを使用しうる。LF送信機/受信機926は、キーレスエントリシステムの基地局904へLF命令を送信でき、またそこから情報を受信できる。信号は125kHzで送信されうる。トランスポンダ902は、トランスポンダ902の様々な動作を制御するためのコントローラ924をさらに含みうる。
【００７４】
キーレスエントリシステム900は、キーレスエントリシステム基地局904をさらに含む。基地局904は、トランスポンダ902内のUHF送信機922から暗号化コードを受信しうるUHF受信機932を含む。基地局904は、基地局アンテナ938を介して低周波数通信を送受信しうるLF送信機/受信機936をさらに含む。信号は125kHzで送信されうる。基地局904は、基地局904の様々な動作を制御するためのベースコントローラ934をさらに含む。無線電力伝達システム100は、信号が無線電力伝達システム100に近い、またはそれによって使用される周波数で近くの無線で充電される電気自動車912に送信されるとき、これらのシステムとの干渉を引き起こす可能性がある。
【００７５】
例示的実施形態の一態様によれば、無線電力伝達システム100の動作周波数は、基本波または任意の高調波が、Table 1(表1)にリストアップされた時間信号放送周波数などの放送局信号のいずれかなどの他の通信信号に干渉しないように選択されうる。この場合、干渉は最小の影響を与えうる(たとえば、電波時計822内の非常に狭い水晶フィルタ(たとえば10Hz)の使用を通じて)。しかし、(1)電波時計送信機822の10Hz水晶フィルタの限られた帯域外減衰、(2)電力変換の駆動波形内のジッタによって引き起こされる高電力転送の放射のノイズサイドバンド、または(3)たとえばAC供給周波数(フィルタリングされないDCからLFへの電力変換)によって電力転送が変調される場合の変調サイドバンドのため、たとえ周波数の一致がなくても干渉は発生しうる。
【００７６】
したがって、ある実施形態の一態様は、時間信号受信を十分に保護するために、無線信号周波数(たとえば、キャリア周波数から+/-2kHz)の中心の周囲のより広い(ガード)バンドの中で不可欠な放射を回避するために含みうる。無線電力伝達システム100が固定周波数に依存する場合、基本周波数も高調波周波数も、電波時計822などの遠隔デバイスへのデータ信号放送周波数のガードバンド内に入らない。
【００７７】
様々な例示的実施形態によれば、無線電力伝達システム100が、たとえば電力制御のために異なる周波数に依存する場合、通常の電力レベルでエネルギー転送に(ほとんど常に)使用される基本周波数も高調波周波数も、時間信号放送周波数のガードバンド内に入らない。さらに、たとえば電力を調節するための他の任意の周波数の使用は、たとえば電波時計822が時々同期できるようにするために、送信休止間隔間の時間内に制限されうる。一実施形態では、42〜50kHzの範囲は、電波時計受信機822との共存に関して無線電力伝達システム100の基本動作周波数にとって有益な選択と見なされうる。
【００７８】
さらに、上記の措置が十分な保護を提供しない場合、例示的実施形態のある態様は、たとえば電波時計822が夏時間に変更するために再同期できるようにするために、またはうるう秒を取得するなどのために、電力送信を送信休止間隔中(たとえば、夜間)に、数分間休止するよう指示される。これは、電気自動車コントローラ346ユニット内のベース充電システムコントローラ342の一部としてプログラム可能時計によって実行されうる。
【００７９】
ある共存シナリオでは、複数のベース無線充電システム102aおよび102bによって、たとえば駐車ガレージ内で干渉が引き起こされうる。したがって、他の例示的実施形態では、ユーティリティまたはグリッドオペレータによって制御される共通の送信休止間隔などの共通の沈黙時間が、オペレータが定めた時間に導入されうる。これらの送信休止間隔では、ある領域内の複数の無線充電システムの電力転送は低減されてもよく、完全に電源を切られてもよい。このような実施形態では、それぞれのベース無線充電システム102aは、たとえば電力転送を低減する、または電源を切るために、グリッドオペレータによって個々におよび遠隔に管理されうる。
【００８０】
時間信号がより頻繁に、およびより高品質で、またおそらくより広い帯域幅で受信されることを必要とする、専門時間受信サイト(たとえば、コンピュータネットワーク同期のための)との干渉問題は、より堅牢なスキームを必要とする場合がある。他の例示的実施形態では、グリッドオペレータは、出力レベルを制御して他の特定の干渉シナリオを克服するために、いくつかの無線充電システム102a、102bを管理しうる。グリッドオペレータによって無線充電システム102a、102bをスマートに管理すること、および干渉苦情に応じた干渉軽減は、電気自動車の無線充電から発する放出物の潜在的な犠牲である任意の無線受信、または非無線受信システムに適用できる。
【００８１】
図10は、本発明の例示的実施形態による、無線電力充電システム102aからの干渉を経験する可能性がある遠隔無線通信デバイスの存在下で電気自動車を無線で充電するための例示的方法の流れ図である。ブロック1002で、ベース無線充電システム102aが充電周波数を選択しうる。決定ブロック1004で、ベース無線充電システム102aが、選択された周波数、周波数のサイドバンド、または選択された周波数の高調波が他の無線信号と競合する(たとえば、無線電力伝達システム100から離れた何らかの第三者デバイスを対象とする)可能性があるかどうかを決定する。競合がない場合(たとえば、選択された無線電力送信周波数が、無線局受信機(たとえば、電波時計)の知られている配置に干渉しないか、無線電力送信周波数の任意の基本、サイドバンド、またはガードバンドが無線局信号と重複しない)、無線電力充電システム102aは無線で連続した電力を生成しうる。
【００８２】
無線電力送信信号の基本、高調波、サイドバンド、またはガードバンド周波数が、他の無線信号と重複するか、他の無線信号に干渉する場合、決定ブロック1008で、ベース無線充電システム102aが他の非干渉無線電力送信周波数が利用可能かどうか決定しうる。他の周波数が利用可能な場合、ベース無線充電システム102aが無線電力送信周波数を再選択して、本方法はブロック1002から再び開始しうる。
【００８３】
干渉を回避する他の無線充電周波数が利用可能ではない場合、重複または干渉する信号を使用する共存方法が必要な場合がある。そして、ベース無線充電システム102aが、無線電力送信間隔および送信休止間隔を含むデューティーサイクルで無線電力送信サイクルを生成しうる。上述のように、無線電力送信サイクルは、ベース充電システムコントローラ342にプログラムされてもよく、グリッドオペレータによって外部から命令されてもよい。そして、決定ブロック1010で、ベース無線充電システム102aが、現在の時間値が送信休止間隔と等しいかどうかを決定しうる。現在の時間が送信休止間隔と等しくない場合、ブロック1012に示されるように、ベース無線充電システム102aが、別の時に時間が検査されるまで無線電力を生成しうる。現在の時間が送信休止間隔と等しい場合、ベース無線充電システム102aが無線電力生成を休止しうる。
【００８４】
図10を参照した上述の方法はベース無線充電システム102aの使用を記述しているが、電気自動車充電システム114は、特に電気自動車充電システム114が無線で電力をベース無線充電システム102aに転送する場合、さらに図10で記述した動作のうちの1つまたは複数を実行しうることを理解されたい。
【００８５】
従って、本明細書に記載の原理によれば、一実施形態は、他の無線通信デバイス、または干渉する可能性がある無線信号に関連付けられる他の任意のデバイスと協力的に共存するように構成された無線電力伝達システム100を提供する。図11は、本発明の例示的実施形態による、無線電力送信機1102と遠隔無線通信デバイス1124との間の干渉を防止するように構成された例示的無線電力充電システム1100の機能ブロック図である。無線電力充電システムは、無線電力送信装置1102を含む。一実施形態では、無線電力送信装置1102は、図1〜3に示されるベース無線充電システム102aでよい。他の実施形態では、無線電力送信装置1102は、図1〜3に示される電気自動車充電システム114でよい。
【００８６】
無線電力送信装置1102は、図1〜3を参照して上述したように、無線電磁界1106を介して送信周波数で、無線で電力を無線電力受信デバイス1104(すなわち、第1受信デバイス)に送信するように構成された送信誘導コイルを含みうる送信回路1108を含む。いくつかの実施形態では、周波数は10kHzから150kHzの範囲内でよい。送信周波数は、送信回路1108の共振周波数に対応しうる。無線電力受信デバイス1104は、受信誘導コイルを含みうる受信回路1110を介して無線で電力を受信するように構成されうる。受信回路1110は、送信周波数で共振するように構成されうる。無線電力受信デバイス1104は、図3を参照して記述したコンポーネントなどのコンポーネントをさらに含みうる。無線電力受信デバイスは、遠隔デバイス1130を充電または電力供給するために、無線で受信した電力を供給するように構成されうる。たとえば、遠隔デバイスは、充電されうるバッテリ1132を含む電気自動車112でよい。
【００８７】
無線電力送信装置1102は、期間にわたって、決定された周波数(たとえば、送信周波数、高調波、または何らかのサイドバンド)で送信回路1108の放射レベルを低減するように構成されたコントローラ回路1112(たとえば、ベース充電システムコントローラ342)をさらに含む。その期間は、期間内に受信されるべき、無線通信デバイス1124(すなわち、第2受信デバイス)に送信された情報信号についての情報に基づきうる。無線通信デバイス1124は、無線電力送信装置1102に関連付けられない外部デバイスでよい(たとえば、無線電力送信装置1102から電力を受信しないか、干渉回避以外の目的で無線電力送信装置1102と定期的に通信しない)。たとえば、第2受信デバイスは、無線電力送信装置1102の近くに位置しうる第三者無線通信デバイス1124でよい。上述のように、無線通信デバイスの例には、電波時計122または自動車キーレスエントリシステム900がありうる。無線通信デバイス1124は、RF信号を介して通信して、基地局1124から通信を受信できる。無線通信デバイス1124は、無線電力送信装置1124によって使用される周波数に近い、またはほぼ同じ周波数を使用して通信できる。実施形態は、無線通信デバイス1124に限定されないことを理解されたい。本明細書に記載の原理は、無線エネルギー出力を生成する、またはそれに関連付けられるいくつかの遠隔デバイスに適用できる。
【００８８】
コントローラ回路1112は、多くの方法で放射レベルを低減するように構成されうる。たとえば、特定の決定された周波数で送信回路1108によって出力される電磁界1106の強度が低減されうる。他の実施形態では、無線電力送信装置1102が無効になるか、無線送信が休止される。他の実施形態では、コントローラ回路1112は、電磁界1106の強度を完全強度の約10%に低減するように構成されうる。他の実施形態では、コントローラ回路1112は、干渉周波数から離れて(たとえば、ある周波数で電磁界1106の強度が低減されるが、別の周波数で電磁界1106の強度が増強する)動作周波数を調整するように構成されうる。無線電力送信装置1202は、図1〜3を参照して上述したように、電力変換器回路(図示せず)をさらに含みうる。コントローラ回路1112は、期間(たとえば、送信休止間隔)に応じて電力変換器を調整するように構成されうる。
【００８９】
放射量の低減は一時的なものでもよく、定期的に実行されてもよい。期間は送信休止間隔に対応してよい。たとえば、いくつかの実施形態では、時間信号は、無線放送局124によって電波時計122に毎分送信されうる。電波時計122のために、無線電力伝達における低減が毎分数秒間にわたって行われうる。他の実施形態では(たとえば、電波時計122が1日に1度だけ更新される必要がある場合)、無線電力伝達における低減は毎日一度スケジューリングされた時間に、または無線通信に関する情報ごとに他の定期的な時間間隔で生じうる。この場合、電波時計122が、たとえば時間送信を毎分受信できる場合、電波時計122が確実に通信を受信できるようにするために(たとえば、無線局信号のサイクルにとって十分)、出力のレベルにおける低減は1分より長くてよい。そして、コントローラ1102は、休止間隔に応じてAC出力を選択的に調整するように構成されうる。
【００９０】
コントローラ回路1112は、無線通信デバイス1124への情報信号の周波数は、無線電力送信周波数のサイドバンド、または無線電力送信周波数の高調波では、無線電力送信の周波数と同じであるという情報に応じて周波数で出力レベルを低減するように構成されうる。たとえば、干渉を発生させる可能性がある無線電力送信周波数は、40kHz、60kHz、66.66kHz、68.5kHz、75kHz、77.5kHz、および162kHzのうちの1つを含みうる。送信周波数は、さらに約20kHzから60kHzの範囲内でありうる。送信周波数は、約42kHzから50kHzの範囲である場合もある。
【００９１】
無線電力送信装置1102は、通信受信機1116も含みうる。通信受信機1116は、通信送信機から命令を受信するように構成されうる。命令は、出力を低減する期間に関する情報を含みうる。たとえば、命令は、出力が低減されるべき時、期間、程度を示しうる。さらに、命令は無線通信デバイス1124が使用しうる周波数を含みうる。命令は、送電網、または無線電力送信装置のオペレータを介して送信されうる。干渉を低減するための命令は、無線通信デバイス1124から来る場合がある。命令は、また、潜在的な干渉シナリオに関する情報でよい。この場合、無線電力送信装置1102は、その情報に基づいて干渉を低減するように動作することが必要であると分かると、それに応じて応答しうる。無線電力送信装置1102は、無線通信デバイス1124の無線通信との干渉を回避するために電力レベルを低減する期間を示すスケジュールまた他の情報をさらに格納しうる。そして、無線電力送信装置1102は、無線通信デバイス1124への出力とデータ通信との間の干渉を回避するために、出力を低減するように構成されうる。したがって、無線送信装置1102は、無線電力システムが増加した放射レベルで動作できるようにするアクティブな干渉回避メカニズムを実装しうる。
【００９２】
図12は、本発明の例示的実施形態による、無線電力送信装置1102と遠隔無線通信デバイス1124との間の干渉を防止するための例示的方法の流れ図である。ブロック1202で、無線電力送信装置1102が、送信周波数で第1受信デバイス(たとえば、無線電力受信デバイス1104)に無線で電力を送信しうる。第1受信デバイスは、電気自動車充電システム114でよい。ブロック1204で、無線電力送信装置1102が、期間内に受信されるべき第2受信デバイス(たとえば、無線通信デバイス1124)に送信された情報信号についての情報に基づいて、期間内に、決定された周波数で第1受信デバイス1104への無線電力送信の放射レベルを低減できる。第2受信デバイスは無線電力送信装置1102の外部にあってもよい。第2受信デバイスは遠隔にあってもよく、無線電力システム100とは関連がない第三者デバイスでもよい。第2受信デバイスは、上述のように電波時計122でもよい。また、第2受信デバイスは、無線信号を受信しうる、および無線電力伝達のために使用される信号から干渉を経験しうる、他の任意の電子デバイスでもよい。上述のように、電気自動車充電システム114は無線電力送信機として機能しうることをさらに理解されたい。そして、電気自動車充電システム114は、ブロック1202および1204において動作を実行しうる。
【００９３】
図13は、本発明の例示的実施形態による、送信機の機能ブロック図である。デバイス1300は、図1〜12に関して説明される様々な動作のための手段1302および1304を備える。
【００９４】
上述の方法の様々な動作は、様々なハードウェアならびに/あるいはソフトウェアコンポーネント、回路、および/またはモジュールなどの、動作を実行できる任意の適切な手段によって実行されうる。一般に、図1〜13に示される任意の動作は、その動作を実行できる対応する機能手段によって実行されうる。
【００９５】
当業者は、情報および信号が任意の様々な異なる技術および技法を使用して表されうることを理解するであろう。たとえば、上述の至る所で参照されうるデータ、指示、命令、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場または粒子、光学場または粒子、あるいはそれらの任意の組合せによって表されうる。
【００９６】
当業者は、本明細書に開示された例示的実施形態に関連して述べられた様々な例示的論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップが、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはその両方の組合せとして実施されうることをさらに理解するであろう。ハードウェアおよびソフトウェアのこの互換性を明確に例証するために、様々な例示的コンポーネント、ブロック、モジュール、回路、およびステップは、一般にそれらの機能に関して上記で述べられてきた。そのような機能がハードウェアまたはソフトウェアとして実施されるか否かは、特定のアプリケーションおよびシステム全体に課せられた設計制約に依存する。当業者は、記述した機能を特定のアプリケーションごとに様々な方法で実施しうるが、そのような実施決定は本発明の例示的実施形態の範囲からの逸脱を生じさせるものと解釈されるべきでない。
【００９７】
本明細書に開示された実施形態に関連して述べた様々な例示的論理ブロック、モジュール、および回路は、本明細書に記載の機能を実行するために設計された汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、またはその他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートまたはトランジスタ論理、ディスクリートハードウェアコンポーネント、あるいはそれらの任意の組合せによって実装または実行されうる。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってよいが、代替では、プロセッサは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシンでありうる。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、DSPとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連係した1つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは他の任意のそのような構成として実装されうる。
【００９８】
本明細書に開示された例示的実施形態に関連して述べた方法またはアルゴリズムのステップは、直接、ハードウェアにおいて、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールにおいて、またはその2つの組合せにおいて具体化されうる。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ(RAM)、フラッシュメモリ、読出し専用メモリ(ROM)、電気的書込み可能ROM(EPROM)、電気的消去可能書込み可能ROM(EEPROM)、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、CD-ROM、または当技術分野で知られている他の形式の任意の記録媒体に存在しうる。例示的記録媒体は、プロセッサが記録媒体から情報を読み出し、そして記録媒体へ情報を書込むことができるように、プロセッサへ結合される。あるいは、記録媒体はプロセッサへ一体化されてもよい。プロセッサおよび記録媒体は、ASIC内にあってもよい。ASICは、ユーザ端末内にあってもよい。あるいは、プロセッサおよび記録媒体は、ユーザ端末においてディスクリートコンポーネントとしてあってもよい。
【００９９】
1つまたは複数の例示的実施形態では、記述された機能はハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せに実装されうる。ソフトウェアに実装される場合、それらの機能は1つまたは複数の命令またはコードとして、コンピュータ可読媒体に格納され、あるいは伝送されうる。コンピュータ可読媒体は、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの移動を容易にする任意の媒体を含むコンピュータ記憶メディアおよび通信メディアの両方を含む。記録媒体は、コンピュータによってアクセスできる任意の利用可能な媒体でよい。例として、これに限定されないが、このようなコンピュータ可読媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROMまたは他の光ディスク媒体、磁気ディスク媒体または他の磁気記録デバイス、あるいは命令またはデータ構造の形式で所望のプログラムコードを移動または格納するために使用され、コンピュータによってアクセスされうる他の任意の媒体を備えうる。また、あらゆる接続が、適切にコンピュータ可読媒体と呼ばれる。たとえば、ソフトウェアが同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア線、デジタル加入者回線(DSL)、あるいは赤外線、無線、およびマイクロ波といった無線技術を使用してウェブサイト、サーバ、または他の遠隔ソースから送信されるならば、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア線、DSL、あるいは赤外線、無線、およびマイクロ波といった無線技術は、媒体の定義に含まれる。本明細書で使用されるディスク(disk)およびディスク(disc)は、コンパクトディスク(CD)、レーザーディスク（登録商標）、光学式ディスク、デジタル多用途ディスク(DVD)、フロッピー（登録商標）ディスク、およびブルーレイディスクを含み、ディスク(disk)は、一般的に磁気によってデータを再生し、ディスク(disc)はレーザによって光学的にデータを再生する。上記の組合せもまたコンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。
【０１００】
本明細書で使用されるように、「決定すること(determining)」という用語は広範な種類の動作を包含する。たとえば、「決定すること」は、計算すること(calculating)、コンピュータで計算すること(computing)、処理すること(processing)、得ること(deriving)、詳しく調べること(investigating)、調べること(looking up)(たとえば、表、データベース、または他のデータ構造を調べること)、突き止めること(ascertaining)、および同類のことを含みうる。また、「決定すること」は、受信すること(receiving)(たとえば、情報を受信すること)、アクセスすること(accessing)(たとえば、メモリ中のデータにアクセスすること)、および同類のことを含みうる。また、「決定すること」は、解決すること(resolving)、選択すること(selecting)、選ぶこと(choosing)、確立すること(establishing)、および同類のことを含みうる。
【０１０１】
本明細書に開示された方法は、記述された方法を達成するための1つまたは複数のステップあるいは動作を備える。方法ステップおよび/または動作は、特許請求の範囲から逸脱することなしに相互に交換されうる。言い換えれば、ステップまたは動作の特定の順序が指定されていない限り、特定のステップおよび/または動作の順序および/または使用は、特許請求の範囲から逸脱することなしに修正されうる。
【０１０２】
本明細書に開示された例示的実施形態の上の記述は、当業者の誰もが本発明を製造または使用することを可能にするために提供される。これらの例示的実施形態への種々の変形は当業者にとって容易に明らかとなるだろうし、本明細書に定められる総括的原理は本発明の趣旨または範囲から逸脱することなしに他の実施形態に適用されてよい。したがって、本発明は、本明細書に示される例示的実施形態に限定されることを意図されておらず、本明細書に開示された原理および新規な特徴に一致する最も広い範囲が与えられるべきである。
【符号の説明】
【０１０３】
100  無線電力伝達システム
102a  ベース無線充電システム
102b  ベース無線充電システム
104a  ベースシステム誘導コイル
108  通信リンク
110  電力リンク
112  電気自動車
114  電気自動車充電システム
116  電気自動車誘導コイル
118  バッテリユニット
114  電気自動車無線充電システム
【図１】
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【図９Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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