(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気車両を充電するためのデバイスであって、
前記電気車両を充電するように構成された複数の充電コイルと、
前記充電コイルのうちの1つに電力を選択的に分配するように構成された複数の制御ユニットと、
前記充電コイルのうちの1つを前記制御ユニットのうちの1つに選択的に結合するように構成された複数の充電コイルスイッチと
を備え、
前記複数の充電コイルのうちの任意の2つの充電コイル間の長さが、前記電気車両の少なくとも2つの車両パッド間のピッチよりも短く、
前記複数の制御ユニットが、前記複数の充電コイルに電力をインターリーブ方式で選択的に分配するように構成され、制御ユニットが隣接している充電コイルに電力を分配しないように、前記複数の充電コイルのうちの各充電コイルが、それがオーバーラップする前記充電コイルと異なる制御ユニットから電力を受け取る、
デバイス。
【請求項２】
前記充電コイルのうちのいくつかが、前記電気車両の車両パッドを形成する1つまたは複数のコイルに電力を供給するようにさらに構成され、前記車両パッドを形成する前記1つまたは複数のコイルが、同時に動作するように構成される、請求項1に記載のデバイス。
【請求項３】
前記充電コイルのうちのいくつかが、前記電気車両の前記車両パッドを形成する複数のコイルに電力を同時に供給する、請求項2に記載のデバイス。
【請求項４】
前記複数の充電コイルスイッチの各々が、前記複数の充電コイルのうちの特定の1つを、前記複数の制御ユニットのうちの1つに結合するように構成される、請求項1に記載のデバイス。
【請求項５】
前記デバイスの長さが2.5メートル未満である、請求項1に記載のデバイス。
【請求項６】
前記充電コイルが直線状のパターンで互いに隣接して設置されている場合、前記デバイスの前記長さが、前記複数の充電コイルの前記充電コイルの各々の長さの合計である、請求項1に記載のデバイス。
【請求項７】
前記複数の充電コイルのうちのいくつかが、前記デバイス内で先行する充電コイルおよび後続する充電コイルとオーバーラップするように構成され、
前記デバイスの前記長さが、前記複数の充電コイルの各々の長さの合計から、オーバーラップする充電コイルの複数のペアの各々の間のオーバーラップの長さを引いたものである、請求項1に記載のデバイス。
【請求項８】
前記複数の制御ユニットの各々が、分配コントローラから信号を受信し、前記受信された信号に基づいて、前記充電コイルスイッチのうちの1つを介して前記充電コイルのうちの1つに電力を選択的に分配するようにさらに構成され、
前記分配コントローラが、前記電気車両のロケーションおよび前記電気車両の移動のベクトルに基づいて、前記制御ユニットの第1のサブセット用の分配信号を生成し、制御ユニットの前記第1のサブセットに前記分配信号を通信するようにさらに構成される、請求項1に記載のデバイス。
【請求項９】
前記制御ユニットが、スイッチ信号を生成するようにさらに構成され、前記充電コイルスイッチが、前記スイッチ信号を受信し、前記スイッチ信号に基づいて、前記充電コイルを前記制御ユニットに結合するようにさらに構成される、請求項1に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記電気車両の少なくとも2つの車両パッド間の前記ピッチを、前記隣接している充電コイル間の前記ピッチの「自然数＋０．５」倍とする、請求項1に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記制御ユニットが、
前記複数の充電コイルから充電コイルの少なくとも第1のサブセットを選択し、
前記複数の充電コイルからの充電コイルの少なくとも第1のサブセットに電力を供給し、
充電コイルの前記第1のサブセットの中の前記充電コイルの各々を通る電流フローの方向を決定する
ように構成され、
充電コイルの少なくとも前記第1のサブセットの前記選択が、前記電気車両の位置に基づく、請求項1に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記制御ユニットが、前記電気車両の移動のベクトルに基づいて、
前記複数の充電コイルから充電コイルの少なくとも第2のサブセットを連続的に選択し、
充電コイルの前記第2のサブセットに電力を供給し、
充電コイルの前記第2のサブセットの前記充電コイルの各々を通る電流フローの方向を決定する
ようにさらに構成される、請求項11に記載のデバイス。
【請求項１３】
充電コイルの前記少なくとも第1のサブセットの前記選択、および電流フローの前記方向の前記決定が、前記電気車両上の少なくとも1つの車両パッドのタイプに基づく、請求項11に記載のデバイス。
【請求項１４】
アレイを生成するための方法であって、
電気車両を充電するように構成された複数の充電コイルを設けるステップと、
前記充電コイルのうちの1つに電力を選択的に分配するように構成された複数の制御ユニットを設けるステップと、
前記充電コイルを前記制御ユニットのうちの1つに選択的に結合するように構成された複数の充電コイルスイッチを設けるステップと
を備え、
前記複数の充電コイルのうちの任意の2つの充電コイル間の長さが、前記電気車両の少なくとも2つの車両パッド間のピッチよりも短く、
前記複数の制御ユニットが、前記複数の充電コイルに電力をインターリーブ方式で選択的に分配するように構成され、制御ユニットが隣接している充電コイルに電力を分配しないように、前記複数の充電コイルのうちの各充電コイルが、それがオーバーラップする前記充電コイルと異なる制御ユニットから電力を受け取る、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は一般に、電気車両などの充電可能デバイスのワイヤレス電力充電に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリーなどのエネルギー蓄積デバイスから受け取られる電気から導出される運動力を含む、車両などの充電可能システムが導入されている。たとえば、ハイブリッド電気車両は、車両を充電するために、車両の制動および従来のモータからの電力を使用するオンボード充電器を含む。完全に電気的である車両は一般に、他の電力源からバッテリーを充電するための電気を受け取る。バッテリー式電気車両を、家庭用または商用の交流(AC)電源などの何らかのタイプの有線ACを通して充電することがしばしば提案されている。有線充電接続は、電源に物理的に接続されるケーブルまたは他の類似のコネクタを必要とする。ケーブルおよび類似のコネクタは、場合によっては不便であること、または扱いにくいことがあり、他の欠点を有することがある。有線充電による解決策の欠点のうちのいくつかを克服するために、電気車両を充電するために使用されるべき自由空間において(たとえばワイヤレス場を介して)電力を伝達することが可能であるワイヤレス充電システムを提供することが望ましい。さらに、ワイヤレス充電システムは、実際的な方法で長い移動距離にわたって動いている受電器に対して継続的に電力の伝達を適切に調整するために、複数のベースパッドを調整することが可能であるべきである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本明細書で開示する実施形態はそれぞれ、いくつかの革新的な態様を有し、それらの態様はいずれも、本発明の所望の属性に単独で関与するものではない。以下で説明する特許請求の範囲によって表される範囲を限定することなく、そのより顕著な特徴をここで簡単に開示する。この説明を考察した後、どのようにして様々な実施形態の特徴が現在の動的ワイヤレス充電システムよりも優れた点をいくつかもたらすかが理解されよう。
【０００４】
本発明の一実施形態は、電気車両を充電するためのデバイスを備え、デバイスは、電気車両を充電するように構成された複数の充電コイルであって、複数の充電コイルのうちの任意の2つの充電コイル間の長さが、電気車両の少なくとも2つの車両パッド間のピッチよりも短い、充電コイルと、充電コイルのうちの1つに電力を選択的に分配するように構成された複数の制御ユニットと、充電コイルのうちの1つを制御ユニットのうちの1つに選択的に結合するように構成された複数の充電コイルスイッチとを備える。
【０００５】
本発明の別の実施形態は、アレイを生成するための方法を備えてよく、方法は、電気車両を充電するように構成された複数の充電コイルを設けることであって、複数の充電コイルのうちの任意の2つの充電コイル間の長さが、電気車両の少なくとも2つの車両パッド間のピッチよりも短いことと、充電コイルのうちの1つに電力を選択的に分配するように構成された複数の制御ユニットを設けることと、充電コイルを制御ユニットのうちの1つに選択的に結合するように構成された複数の充電コイルスイッチを設けることを備える。
【０００６】
さらなる実施形態は、電気車両を充電するためのデバイスを備えてよく、デバイスは、電気車両をワイヤレスに充電するための複数の手段であって、ワイヤレスに充電する複数の手段のうちの、ワイヤレスに充電する任意の2つの手段間の長さが、電気車両の少なくとも2つの車両パッド間のピッチよりも短い手段と、ワイヤレスに充電する手段のうちの1つに電力を選択的に分配するための複数の手段と、ワイヤレスに充電する手段のうちの1つを、分配する手段のうちの1つに選択的に結合するための複数の手段とを備える。
【０００７】
ここで、上述の態様、ならびに本技術の他の特徴、態様および利点について、添付の図面を参照しながら、様々な実施形態に関連して説明する。ただし、図示の実施形態は、例にすぎず、限定的であることは意図されていない。図面を通じて、文脈が別段に示す場合を除いて、同様の符号は通常、同様の構成要素を識別する。以下の図の相対寸法は、縮尺どおりに描かれていない場合があることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実装形態の一例による、ワイヤレス電力伝達システムの機能ブロック図である。
【図２】一実装形態の別の例による、ワイヤレス電力伝達システムの機能ブロック図である。
【図３】例示的な実装形態による、送電アンテナまたは受電アンテナを含む、図2の送電回路または受電回路の一部分の概略図である。
【図４】動的ワイヤレス充電システムの様々な構成要素が道路の下に設置されている場合に、道路に沿って移動する少なくとも1つの車両パッドを有する電気車両の概略図である。
【図５ａ】図4に示すベースアレイネットワーク(BAN)モジュールの概略図である。
【図５ｂ】モジュール式筐体の一例の中に含まれるときの、図4に示すベースアレイネットワーク(BAN)モジュールの一実施形態を示す図である。
【図６】電線管および筐体に接続されながら道路の中にある、図5からの複数のBANモジュールの設置の一例を示す図である。
【図７】車両パッドピッチおよびベースパッドピッチも示されている、電気車両が2つの車両パッドを備える図4の概略図である。
【図８】図4〜図7のBANモジュールの実施形態の2つの連続的な例の概略図および対応する透視図である。
【図９】例示的なベースパッドアクティブ化シーケンスの様々なベースパッドアクティブ化シーケンスステップの透視図である。
【図１０】車両パッドがベースパッドの上を移動する、道路に沿ったベースパッドのオーバーラップするレイアウトの一例の透視図である。
【図１１ａ】ベースパッドピッチおよび車両パッドピッチを有するベースパッドの上の車両パッド位置に対する、ベースパッドの各々と車両パッドとの間の合成された結合の一例のグラフである。
【図１１ｂ】別のベースパッドピッチおよび車両パッドピッチを有するベースパッドの上の車両パッド位置に対する、ベースパッドの各々と車両パッドとの間の合成された結合の別の例のグラフである。
【図１１ｃ】例示的なベースパッドピッチおよび車両パッドピッチを有するベースパッドの上の車両パッド位置に対する、ベースパッドおよび車両パッドの各々を介した電気車両への複合電力伝達の第3の例のグラフである。
【図１２】図4〜図8のベースアレイネットワーク(BAN)モジュールの製造の方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の詳細な説明では、本開示の一部を形成する添付の図面を参照する。詳細な説明、図面、および請求項に記述する例示的な実施形態は、限定的であることは意図されていない。本明細書で提示する主題の趣旨または範囲から離れることなく、他の実施形態が利用されてよく、他の変更が行われてよい。本明細書で概して説明し、図に示すような本開示の態様は、多種多様な構成で配置、置換、結合および設計されてよく、それらのすべては、明示的に企図され、本開示の一部を形成することが容易に理解されよう。
【００１０】
ワイヤレス電力伝達は、物理的な導電体を使用することなく、電場、磁場、電磁場などに関連する任意の形態のエネルギーを送電器から受電器に伝達する(たとえば、電力は、自由空間を通って伝達され得る)ことを指し得る。電力伝達を実現するために、ワイヤレス場(たとえば、磁場または電磁場)内に出力された電力は、「受電アンテナ」によって受け取られ、取り込まれ、または結合され得る。
【００１１】
本明細書では、遠隔システムについて説明するために電気車両が使用され、その一例は、その運動能力の一部として、充電可能なエネルギー蓄積デバイス(たとえば、1つまたは複数の再充電可能な電気化学セルまたは他のタイプのバッテリー)から導出された電力を含む車両である。非限定的な例として、いくつかの電気車両は、電気モータ以外に、直接の運動のための、または車両のバッテリーを充電するための従来型の内燃機関を含むハイブリッド電気車両であり得る。他の電気車両は、運動能力のすべてを電力から取り出してよい。電気車両は自動車に限定されず、オートバイ、カート、スクーターなどを含み得る。限定的でない例として、本明細書では、遠隔システムは電気車両(EV)の形で説明される。さらに、充電可能なエネルギー蓄積デバイスを使用して少なくとも部分的に給電され得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などの電子デバイス)も企図される。
【００１２】
本明細書で使用する用語は、具体的な実施形態について説明することのみを目的とするものであり、本開示を限定することは意図されない。特定の数の特許請求要素が意図されている場合、そのような意図は請求項に明示的に記載されることになり、そのような記載がなければ、そのような意図は存在しないことが、当業者によって理解されよう。たとえば、本明細書で使用する単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈がはっきりと別段に指示しない限り、複数形も含むことが意図される。本明細書で使用する「および/または」という用語は、関連する列挙される項目のうちの1つまたは複数の項目のあらゆる組合せを含む。さらに、本明細書で使用する「含む(comprises)」、「含んでいる(comprising)」、「含む(includes)」、および「含んでいる(including)」という用語は、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、および/または構成要素の存在を明示するが、1つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および/またはそれらのグループの存在または追加を排除しないことが理解されよう。「のうちの少なくとも1つ」などの表現は、要素の列挙の後に続くとき、要素の列挙全体を変更するものであり、リストの個別の要素を変更しない。
【００１３】
図1は、1つの例示的な実装形態による、ワイヤレス電力伝達システム100の機能ブロック図である。エネルギー伝達を実行するためのワイヤレス場(たとえば、磁場または電磁場)105を生成するために、電源(この図には示さず)から送電器104に入力電力102を供給することができる。受電器108は、ワイヤレス場105に結合し、出力電力110に結合されるデバイス(この図には示さず)が蓄積または消費するための出力電力110を生成することができる。送電器104と受電器108の両方は、距離112だけ分離される。
【００１４】
一実装形態の一例では、送電器104および受電器108は、相互共振関係に従って構成される。受電器108の共振周波数と送電器104の共振周波数とが、実質的に同じであるか、または非常に近いとき、送電器104と受電器108との間の送電損失は最小である。したがって、非常に近い(たとえば、場合によっては数ミリメートル以内の)大型アンテナコイルを必要とする場合がある純粋に誘導性の解決策とは対照的に、より長い距離にわたって、ワイヤレス電力伝達がもたらされ得る。したがって、共振誘導結合技法は、効率の改善と、様々な距離にわたる、種々の誘導コイル構成による電力伝達とを可能にする場合がある。
【００１５】
受電器108は、送電器104によって生成されるワイヤレス場105内に位置するときに電力を受け取ることができる。ワイヤレス場105は、送電器104によって出力されたエネルギーが受電器108によって取り込まれ得る領域に対応する。ワイヤレス場105は、以下にさらに説明するように、送電器104の「近接場」に対応することができる。送電器104は、エネルギーを受電器108に送るための送電アンテナまたは送電コイル114を含むことができる。受電器108は、送電器104から送られたエネルギーを受け取るか、または取り込むための受電アンテナまたは受電コイル118を含むことができる。近接場は、送電コイル114から電力を最小限に放射する送電コイル114内の電流および電荷から生じる強い反応場が存在する領域に対応することができる。近接場は、送電コイル114の約1波長(または波長の数分の一)内にある領域に対応することができる。
【００１６】
上述のように、効率的なエネルギー伝達は、電磁波のエネルギーの大部分を遠距離場に伝播するのではなく、ワイヤレス場105のエネルギーの大部分を受電コイル118に結合することによって行うことができる。ワイヤレス場105内に位置付けられるとき、送電コイル114と受電コイル118との間に、「結合モード」を発生させることができる。この結合が生じる場合がある、送電アンテナ114および受電アンテナ118の周囲のエリアは、本明細書において結合モード領域と呼ばれる。
【００１７】
図2は、一実装形態の別の例による、ワイヤレス電力伝達システム200の機能ブロック図である。システム200は、図1のシステム100と類似の動作および機能のワイヤレス電力伝達システムであってもよい。しかしながら、システム200は、図1と違ったワイヤレス電力伝達システム200の構成要素に関するさらなる詳細を提供する。図1のシステム100は、図2に示すものと同じ構成要素のうちの多くを含むことができる。システム200は、送電器204と受電器208とを含む。送電器204は、発振器222とドライバ回路224とフィルタおよび整合回路226とを含み得る送電回路206を含むことができる。発振器222は、周波数制御信号223に応答して調整され得る所望の周波数で信号を生成するように構成され得る。発振器222は、発振器信号をドライバ回路224に与えることができる。ドライバ回路224は、入力電圧信号(VD)225に基づいて、送電アンテナ214をたとえば送電アンテナ214の共振周波数で駆動するように構成されてもよい。ドライバ回路224は、発振器222から方形波を受け取り、正弦波を出力するように構成されたスイッチング増幅器であってもよい。たとえば、ドライバ回路224は、E級増幅器であってもよい。
【００１８】
フィルタおよび整合回路226は、高調波または他の不要な周波数をフィルタ除去し、送電器204のインピーダンスを送電アンテナ214に整合させてもよい。送電アンテナ214を駆動した結果として、送電アンテナ214は、ワイヤレス場205を生成し、たとえば、電気車両405のバッテリー236を充電するのに十分なレベルで電力をワイヤレスに出力してもよい。
【００１９】
受電器208は、整合回路232と整流器回路234とを含み得る受電回路210を含むことができる。整合回路232は、受電回路210のインピーダンスを受電アンテナ218に整合させてもよい。整流器回路234は、図2に示すように、交流(AC)電力入力から直流(DC)電力出力を生成してバッテリー236を充電してもよい。受電器208および送電器204はさらに、別々の通信チャネル219(たとえば、Bluetooth（登録商標）、Zigbee、セルラーなど)上で通信してもよい。代替的には、受電器208および送電器204は、ワイヤレス場205の特性を用いて帯域内シグナリングを介して通信することもできる。
【００２０】
受電器208は、送電器204によって送られ、受電器208によって受け取られる電力量がバッテリー236を充電するのに適しているかどうかを判断するように構成されてもよい。
【００２１】
図3は、例示的な実装形態による、図2の送電回路206または受電回路210の一部分の概略図である。図3に示すように、送電回路または受電回路350は、アンテナ352を含むことができる。アンテナ352は、「ループ」アンテナ352と呼ばれる場合もあるか、または「ループ」アンテナ352として構成される場合もある。また、アンテナ352は、本明細書では、「磁気」アンテナもしくは誘導コイルと呼ばれる場合もあるか、または「磁気」アンテナもしくは誘導コイルとして構成される場合もある。「アンテナ」という用語は、一般に、別の「アンテナ」に結合するためのエネルギーをワイヤレスに出力するか、または受け取ることができる構成要素を指す。アンテナは、電力をワイヤレスに出力するか、または受け取るように構成されるタイプのコイルと呼ばれる場合もある。本明細書で使用するアンテナ352は、電力をワイヤレスに出力し、かつ/または受け取るように構成されるタイプの「電力伝達構成要素」の一例である。
【００２２】
アンテナ352は、空芯、またはフェライトコア(この図には示さず)などの物理的コアを含むことができる。空芯ループアンテナは、コアの近傍に配置された配置された外部の物理デバイスに対してより耐性があり得る。さらに、空芯ループアンテナ352により、コアエリア内に他の構成要素を配置することが可能になる。加えて、空芯ループにより、送電アンテナ214(図2)の結合モード領域がより強力である可能性がある、送電アンテナ214(図2)の平面内に受電アンテナ218(図2)をより容易に配置することが可能になる場合がある。
【００２３】
上記のように、送電器104(図2において参照される送電器204)と受電器108(図2において参照される受電器208)との間の効率的なエネルギー伝達は、送電器104と受電器108との間で整合した共振またはほぼ整合した共振が生じている間に行うことができる。しかしながら、送電器104と受電器108との間の共振が整合しないときであっても、効率に影響が及ぶ場合があるものの、エネルギーを伝達することができる。たとえば、共振が整合しないとき、効率が低くなることがある。エネルギーの伝達は、送電コイル114(図2において参照される送電コイル214)から自由空間にエネルギーを伝搬させる代わりに、送電コイル114のワイヤレス場105(図2において参照されるワイヤレス場205)から、ワイヤレス場105の近傍に存在する受電コイル118(図2において参照される受電コイル218)にエネルギーを結合することによって行われる。
【００２４】
ループアンテナまたは磁気アンテナの共振周波数は、インダクタンスおよびキャパシタンスに基づく。インダクタンスは単にアンテナ352によって生成されたインダクタンスとすることができるのに対して、キャパシタンスは、所望の共振周波数で共振構造を作り出すために、アンテナのインダクタンスに加えられる場合がある。非限定的な例として、共振周波数で信号358を選択する共振回路を作り出すために、送電回路または受電回路350にキャパシタ354およびキャパシタ356が加えられてもよい。したがって、より大きい直径のアンテナでは、共振を持続させるのに必要なキャパシタンスのサイズは、ループの直径またはインダクタンスが大きくなるにつれて小さくなる場合がある。
【００２５】
さらに、アンテナの直径が大きくなるにつれて、近接場の効率的なエネルギー伝達面積が増加する場合がある。他の構成要素を用いて形成される他の共振回路も可能である。別の非限定的な例として、回路350の2つの端子間にキャパシタが並列に配置されてもよい。送電アンテナの場合、アンテナ352の共振周波数に実質的に対応する周波数を有する信号358をアンテナ352への入力とすることができる。
【００２６】
図1では、送電器104は、送電コイル114の共振周波数に対応する周波数を有する時変磁場(または電磁場)を出力することができる。受電器108がワイヤレス場105内にあるとき、時変磁場(または電磁場)は、受電コイル118内に電流を誘導することができる。上述のように、受電コイル118が送電コイル114の周波数で共振するように構成される場合、エネルギーを効率的に伝達することができる。受電コイル118内に誘導されたAC信号は、負荷を充電するかまたは負荷に給電するために供給される場合があるDC信号を生成するために上述のように整流されてもよい。
【００２７】
多くの現在のワイヤレス車両充電システムは、電気車両が充電される際に静止して、すなわちワイヤレス充電システムの近くまたは上に停止して、電荷を伝達するためにワイヤレス充電システムによって生成されたワイヤレス場内に電気車両が存在し続けることを必要とする。したがって、電気車両がそのようなワイヤレス充電システムによって充電されている間、電気車両は輸送に使用することができない。自由空間で電力を伝達することが可能である動的ワイヤレス充電システムは、静止したワイヤレス充電スタンドの欠点のうちのいくつかを克服することができる。
【００２８】
移動経路に沿って直線的に配置された複数のベースパッドを含む動的ワイヤレス充電システムを有する道路上では、電気車両は、道路上を移動している間に複数のベースパッドの近くを移動することがある。電気車両が移動中に電気車両に給電するためにそれのバッテリーまたはソースエネルギーの充電を望むとき、移動範囲を拡張するか、または後で充電する必要性を低減するために、電気車両は、動的ワイヤレス充電システムが電気車両の移動経路に沿ってベースバッドをアクティブ化することを要求し得る。そのような動的充電はまた、電気車両の電気運動システムに加えて補助的または補足的モータシステム(たとえば、ハイブリッド/電気車両の2次ガソリンエンジン)の必要性を低減または除去する役割を果たすことができる。したがって、電気車両の移動経路に沿ってベースバッドを効率的かつ効果的にアクティブ化する動的ワイヤレス充電システムおよび方法が必要とされる。
【００２９】
図4は、動的ワイヤレス充電システム400の様々な構成要素が道路410の下に、または道路410の脇に設置されている場合に、道路410に沿って移動する少なくとも1つの車両パッド406を有する電気車両405の概略図を示す。道路410は、ページの左側からページの右側に延び、移動方向で左から右に道路410に沿って電気車両405が移動しているものとして示されている。図4に示すように、電気車両405は、移動方向で道路410に設置されたベースパッド415a〜415rの上を通っている。代替実施形態では、ベースパッド415は、道路410の表面の上に、道路410の脇に、もしくは道路410の表面と同じ平面に、または道路410に沿って移動している電気車両405へのエネルギーのワイヤレス伝達を可能にする任意の実施形態において設置され得る。
【００３０】
ベースパッド415a〜415rは、アクティブ化されたときにワイヤレス場(この図には示さず)を放射し、少なくとも1つの車両パッド406を介して電気車両405に電力をワイヤレスに伝達することができる。図4のベースパッド415a〜415rは、互いに隣接しているものとして示され得る。別の実施形態では、ベースパッド415a〜415rは、(図8において参照されるように)オーバーラップ様式で設置され得る。いくつかの他の実施形態では、ベースパッド415は、いくつかのベースパッド415が他のベースパッド415とオーバーラップする一方で、いくつかのベースパッド415がオーバーラップすることなく他のベースパッド415に隣接し得る形で設置され得る。図示のように、ベースパッド415、スイッチ420、およびローカルコントローラ425のグループは、ベースアレイネットワーク(BAN:Base Array Network)モジュール450a〜450cの構成要素であり得る。図示のように、BANモジュール450のそれぞれの構成要素は、それぞれの電力経路を示すように陰影が付けられている(BANモジュール450の詳細な説明は図5a〜図6を参照しながら以下に提供される)。
【００３１】
ベースパッド415は、ワイヤレスに電力を伝達するためにワイヤレス場(ここでは図示せず)を生成することが可能なコイルを含むことができる。いくつかの実施形態では、ベースパッド415は、ワイヤレス電力を伝達するためにワイヤレス場を生成するように構成された装置を含むことができ、装置は、ワイヤレス場を生成することが可能な1つまたは複数の誘導コイルまたは他のデバイスを含むことができる。いくつかの他の実施形態では、ベースパッド415は、ワイヤレス電力分配のためにワイヤレス場を生成することが可能な個々の誘導コイルまたは同様のデバイスを指し得る。ワイヤレスに電力を伝達するためにワイヤレス場を生成することが可能な任意の構造は、本明細書で説明するシステムにおいてベースパッド415として機能することができる。同様に、車両パッドは、後述するように、少なくとも1つの誘導コイルもしくは同様のデバイスを含む装置を同様に表すことがあり、または誘導コイルもしくは同様のデバイスを直接示すことがある。
【００３２】
図4の電気車両405は、1つまたは複数の車両パッド406を含むことがある。ベースパッド415a〜415rの各々は、スイッチ420a〜420rに接続され得、スイッチ420a〜420rは、分配回路421a〜421fを介してローカルコントローラ425a〜425fにベースパッド415a〜415rの各々を結合し得る。ローカルコントローラ425a〜425fの各々は、バックボーン430に接続され得、バックボーン430自体は、電源/インバータ435に接続され得る。
【００３３】
電源/インバータ435は、電源440に接続され得る。さらに、ローカルコントローラ425a〜425fおよび電源/インバータ435は、通信および制御のための分配コントローラ445に接続され得る。別の実施形態では、分配コントローラ445が電気車両405に接続されることもある。いくつかの実施形態では、分配コントローラ445、ローカルコントローラ425、電源/インバータ435、および電気車両405(この図には示さず)の間の通信および制御接続はワイヤレスであり得、それにより分配コントローラ445および電気車両405は、物理的に接続または配線される必要はない。いくつかの追加の実施形態では、分配コントローラ445はローカルコントローラ425または発電デバイス(電源/インバータ435および電源440)のいずれかに組み込まれ得る。別の実施形態では、分配コントローラ445は単に、BANモジュール450またはローカルコントローラ425の間の通信を調整することがある。いくつかの他の実施形態では、分配コントローラ445は、BANモジュール450をアクティブ化するが、ベースパッド415のアクティブ化のタイミングをローカルコントローラ425に任せることがある。代替的に、分配コントローラ445は、重要でない情報のみをローカルコントローラ425に通信し、ベースパッド415のアクティブ化情報を提供しないことがある。
【００３４】
機能している間、電気車両405は、ベースパッド415から電力を受け取るようにそれの車両パッド406が位置付けられ構成されて、道路410に沿って移動することができる。ベースパッド415a〜415rの各々は、ワイヤレス場(この図には示さず)を生成することができる。ベースパッド415a〜415rは、ベースパッド415によって生成されたワイヤレス場を通過する車両パッド406と結合することができ、ベースパッド415から車両パッド406に電力をワイヤレスに伝達することができ、そのワイヤレス電力は、電気車両405のシステムによって使用され得る。一実施形態では、車両パッド406は、電気車両405に沿った1つまたは複数のロケーションに位置付けられた1つまたは複数の車両パッド406を含むことができる。一実施形態では、電気車両405上の車両パッド406の位置は、道路410に対するベースパッド415の位置付けおよび電気車両405の移動経路によって判断され得る。いくつかの実施形態では、車両パッド406は、偏光結合システム(polarized coupling system)(たとえば、ダブルDコイル)および直交コイルのうちの少なくとも1つを含むことができる。別の実施形態では、車両パッド406は、複合型ダブルD直交コイルを含むことができる。いくつかの他の実施形態では、車両パッド406は、別のタイプのコイルを含むことができる。いくつかの他の実施形態では、車両パッド406は、円形コイルおよびソレノイド巻きコイルのうちの1つ、または前述のコイルのいずれかの組合せを含むことができる。
【００３５】
スイッチ420a〜420rは、分配回路421a〜421fおよびローカルコントローラ425a〜425fから、スイッチ420a〜420rのダウンストリームに接続されたそれぞれのベースパッド415a〜415rへの電流フローを制御することができる。スイッチ420a〜420rは、ローカルコントローラ425からの信号に基づいて、ローカルコントローラ425からの電流を、スイッチ420が接続されるそれぞれのベースパッド415a〜415rに渡すことを可能にするデバイスまたは回路を含むことができる。別の実施形態では、スイッチ420は、分配コントローラ445からの信号に応答して、接続されたベースパッド415に電流を渡すことができる。いくつかの実施形態では、スイッチ420は、別のデバイスから信号を受け取ることなく、デフォルトでベースパッド415に電流を渡すことができる。一実施形態では、ローカルコントローラ425が、接続されたベースパッド415のうちの1つに電流を分配するためにバックボーン430から電流を引き出したとき、ローカルコントローラ425は、分配回路421全体に電流を分配することができる。その実施形態では、スイッチ420は、信号またはデフォルト条件に基づいて、分配回路421の電流に特定のベースパッド415を結合するために使用され得る。別の実施形態では、分配回路421は、どのベースパッド415が電流を受け取るべきかに基づいて、個々のスイッチ420をローカルコントローラ425に接続するために必要な配線または他の回路を含むことができる。分配回路421は、ローカルコントローラ425a〜425fをスイッチ420a〜420rおよびベースパッド415a〜415rに物理的に接続し、電気車両405に充電電力を供給するために必要に応じてローカルコントローラ425がベースパッド415a〜415rに電流を分配することを可能にする必要な配線および/または回路を含むことができる。
【００３６】
一実施形態では、ローカルコントローラ425a〜425fは、ベースパッド415a〜415rへの電流フローを制御することができ、ベースパッド415a〜415rを通る電流フローの方向を制御することができる。代替実施形態では、スイッチ420a〜420rは、ベースパッド415a〜415rを通る電流フローの方向を制御することができる。上記で説明した分配回路421、ローカルコントローラ425、またはスイッチ420による電流の制御は、ベースパッド415へ送られている電流の大きさおよび/または電流の位相のうちの少なくとも1つを制御することを備えてもよい。分配回路421、ローカルコントローラ425またはスイッチ420によるそのような制御により、ベースパッド415によって生成されるワイヤレス場の操作を行うことができる。いくつかの実施形態では、接続されたベースパッド415を通る電流フローの位相は、ゼロまたは180度のうちの1つに限定され得る。いくつかの他の実施形態では、電流フローの位相は、ゼロから360度の間の任意の値であり得る。いくつかの実施形態では、各BANモジュール450におけるローカルコントローラ425は、互いから独立した制御が可能な個々の制御ユニットを含むことができる。いくつかの他の実施形態では、各BANモジュール450におけるローカルコントローラ425は、ローカルコントローラ425の両方を制御する単一の共有制御ユニットまたはプロセッサを含むことができ、各ローカルコントローラは、独立した電力分配構成要素、およびバックボーン430からの電力入力、および単一のプロセッサを共有するが他方のローカルコントローラ425の動作から独立して動作し機能する能力を維持する。ローカルコントローラ425a〜425fは、バックボーン430から電流を受け取ることができ、バックボーン430は、ローカルコントローラを電源/インバータ435および電源440に接続することができる。バックボーン430からベースパッド415に電流を分配することに加えて、ローカルコントローラ425は、分配回路421および接続されたベースパッド415への対応する出力電流をチューニングすることができる。
【００３７】
各BANモジュール450a〜450cにおける2つのローカルコントローラ425、それぞれペア425aおよび425b、425cおよび425d、ならびに425eおよび425fは、BANモジュール450a、450bおよび450c内への並列電力分配経路をもたらすことができ、それにより、各BANモジュール450内の2つのローカルコントローラ425によって制御される2つのベースパッド415は、単一のローカルコントローラ425が所与の瞬間に2つ以上のベースパッド415に電力を供給する必要なく、同時にアクティブ化され得る。
【００３８】
バックボーン430は、複数のローカルコントローラ425に1本の道路410に沿って電源/インバータ435からの電流を分配することができる。分配コントローラ445は、動的ワイヤレス充電システム400を使用する道路410に沿って電気車両405が移動しているときに、個々のベースパッド415のアクティブ化を制御するように動作することができる。分配コントローラ445は、ベースパッド415の需要および所与の瞬間に電力の伝達をもたらす必要性に基づいて、電源440および電源/インバータ435に対する制御を行うことができる。
【００３９】
動作中、電気車両405またはそれの操作者は、動的ワイヤレス充電システム400を利用することが有益であると判断し得る。いくつかの実施形態では、動的ワイヤレス充電システム400を利用することは、電気車両405と充電システム400との間の予備通信を必要とし得る。これらの初期通信は、分配コントローラ445を関与させ得る。これらの通信は、電気車両405と動的ワイヤレス充電システム400の両方のための充電手順を開始し、電気車両405が動的ワイヤレス充電システム400を使用できることを確認し得る。さらに、予備通信は、電気車両405の車両パッド406をアクティブ化すること、および電気車両405またはそれの操作者に、ベースパッド415a〜415rの上を移動することができるように電気車両405の移動経路の適切な位置合わせを指示することを伴い得る。代替実施形態では、分配コントローラ445は、初期通信に関与しないことがあり、代わりに電気車両405との通信にのみ関与して、電気車両405がベースパッド415a〜415rの上を移動するときに動的ワイヤレス充電システム400内の電気車両405の位置を判断することがある。電気車両405が各ベースパッド415a〜415rの上を通るとき、電気車両405の車両パッド406は、ベースパッド415a〜415rによって生成されたワイヤレス場(この図には示さず)を通過し得る。
【００４０】
ワイヤレス場を通過する間、車両パッド406は、車両パッド406によって受け取られたエネルギーを使用して蓄積デバイス(この図には示さず)を充電するように構成された充電回路(この図には示さず)に選択的に接続されて、または電気車両405に直接接続されて、選択的に電気車両405の電子機器に給電し、運動のための電力を供給することがある。これらの選択は、電気車両405の操作者によって、電気車両405によって、または動的ワイヤレス充電システム400によって行われ得る。したがって、車両パッド406によって受け取られたワイヤレス電力は、電気車両405がそれの移動範囲を拡張し、後続充電サイクルの必要性を最小化することを可能にし得る。ベースパッド415と車両パッド406との間の結合のレベルは、伝達される電力の量または電力がワイヤレス場を介して電気車両405に伝達される際の効率性に影響を与え得る。
【００４１】
電気車両405および車両パッド406が動的ワイヤレス充電システム400を通って、個々のベースパッド415a〜415rの上を移動するとき、分配コントローラ445は、電気車両405、電源/インバータ435、およびローカルコントローラ425a〜425fと通信することができる。動的ワイヤレス充電システム400に対する電気車両405の位置に応じて、分配コントローラ445は電源/インバータ435に、電流を生成し、それをバックボーン430に分配するよう命令することができる。バックボーン430は、すべての接続されたローカルコントローラ425a〜425fに電流を供給する役割を果たすことができ、その電流がベースパッド415a〜415rにさらに分配されて、電力が電気車両405にワイヤレスに伝達され得る。いくつかの実施形態では、バックボーン430は、高周波(HF)電力を分配するループ導体であり得、単相に対して互いに近くにあるベースパッド415を同期化することが可能であり得る。一実施形態では、バックボーン430は、ローカルコントローラ425およびバックボーン430から電力を調達する任意の他のデバイスがバックボーン430とワイヤレスに結合するように構成され得る。このワイヤレス結合は、トランスフォーマまたはワイヤレス充電において見られる結合と同様であり得る。バックボーン430とローカルコントローラ425との間のワイヤレス接続は、バックボーン430に沿ってあらゆる場所でローカルコントローラ425を位置特定するか、またはいずれかの構成要素の物理的変更を必要とすることなくローカルコントローラ425を容易に移動させる能力をもたらすことができる。別の実施形態では、バックボーン430は、ローカルコントローラ425およびバックボーン430から電力を調達する任意の他のデバイスが電気接続を介してバックボーンに物理的に接続するように構成され得る。代替実施形態は、バックボーン430とローカルコントローラ425との間のワイヤレス接続および物理的接続の組合せを利用することができる。バックボーン430の長さは、接続されたBANモジュール450/ローカルコントローラ425の電流需要および電源440の出力によってのみ限定され得る。
【００４２】
電源/インバータ435をアクティブ化した後、分配コントローラ445は、電気車両405のベクトルまたは経路および電気車両405の速さに関する情報を取得することができる。分配コントローラ445は、この情報を電気車両405自体から、またはベースパッド415の様々なセンサーもしくは負荷分析から取得することができる。電気車両405および車両パッド406のロケーションに関係して、分配コントローラ445は、ある時点における電気車両405のロケーションに応じて特定のベースパッド415をアクティブ化するための信号を、電気車両405の近傍にあるローカルコントローラ425に送ることができる。たとえば、図4において捕捉された瞬間によって示されているように、分配コントローラ445は、車両パッド406に電力をワイヤレスに伝達するためにベースパッド415jおよび415kをアクティブ化するようローカルコントローラ425cおよび425dに命令するために、動的ワイヤレス充電システム400、ローカルコントローラ425cおよび425dに対する車両パッド406の位置を判断するために電気車両405と通信していることがある。電気車両405がページの右側に向かって道路410を走り続けているとき、分配コントローラ445は電気車両405と通信し続け、いつ電気車両405がそれぞれのベースパッド415の上にあるかに従って適切な時間にベースパッド415l〜415rをアクティブ化するようローカルコントローラ425c〜425fにコマンドを連続的に送る。代替実施形態では、分配コントローラ445は、電気車両405への電力伝達を調整するために、道路410にわたってローカルコントローラ425と通信することができる。別の代替として、BAN450の各々は、電気車両405の存在を感知し、電気車両405の検出された存在に基づいて、ベースパッド415のうちの1つを自律的かつ選択的にアクティブ化することができる。
【００４３】
ローカルコントローラ425a〜425fが特定のベースパッド415をアクティブ化するための信号を分配コントローラ445から受け取ったとき、アクティブ化されるべきベースパッド415に接続されたそれぞれのローカルコントローラ425は、アクティブ化されるべきベースパッド415とローカルコントローラ425との間にあるスイッチ420への信号を生成することができる。たとえば、図4に示される瞬間に、ローカルコントローラ425cは、ベースパッド415iをアクティブ化するための信号を分配コントローラ445から受け取ることがある。一実施形態では、応答して、ローカルコントローラ425cは、分配回路421cにベースパッド415iを接続するようスイッチ420iに命令するためのスイッチ420iへの信号を生成するように構成され得る。別の実施形態では、ローカルコントローラ425は、受け取られた信号をスイッチ420に送ることができる。いくつかの他の実施形態では、分配コントローラ445は、スイッチ420およびローカルコントローラ425と直接通信することができる。同時に、ローカルコントローラ425dは分配コントローラ445から、分配回路421dにベースパッド415jを接続するようスイッチ420jに命令するためのスイッチ420jへの信号をローカルコントローラ425dに生成させ得る信号を受け取っていることがある。車両405が移動方向で走り続けるとき、ローカルコントローラ425d〜425fは分配コントローラ445から、特定のベースパッド415k〜415rをアクティブ化するためのコマンドを受け取ることができる。コマンドに応答して、示されたベースパッド415に電力を分配する特定のローカルコントローラ425は、ベースパッド415に対応するスイッチ420に、それぞれの分配回路421d〜421fにベースパッド415を接続するよう命令することができる。ローカルコントローラ425a〜425fは、バックボーン430からの電流をさらに制御することができ、またはバックボーン430からの電流を調節することができる。
【００４４】
上記で説明したような設置および接続のパターンは、2つの連続的なベースパッド415が同時にアクティブである場合でも、各ローカルコントローラ425が所与の瞬間に1つのベースパッド415のみに電流を供給することを可能にし得る。ローカルコントローラのペアから電力を受け取るベースパッド415は、どのローカルコントローラ425も任意の2つの連続的なベースパッド415に電力を分配することのないように、インターリーブされ得る。これは、より低い定格の(rated)構成要素を使用して複数のベースパッド415にわたって円滑な電力伝達をもたらす上で有益であり得る。ベースパッド415のインターリービングは、交互のベースパッド415が異なるローカルコントローラ425によって給電され、1つのローカルコントローラが2つのベースパッド415に給電する必要が決してないことを意味する。複数のベースパッド415に給電し得る複数のローカルコントローラ425を提供することは、ローカルコントローラ425が複数のベースパッド415に電流を供給していて使用中である場合に、ローカルコントローラ425がより効率的な方法で利用され得る、よりコスト効果的なシステムを実現し得る。さらに、単一のローカルコントローラ425が連続的なベースパッド415に電流を供給するのを防ぐことで、バックボーン430とベースパッド415との間のすべての構成要素の電力定格要件は、中にある各構成要素が単一のベースパッド415の電流負荷に対処することが可能であることだけを必要とするので、緩和が促される。並列ではなくインターリーブされない分配システムでは、2つ以上のベースパッド415に電流を供給することができる任意のデバイスは、複数のベースパッド415にわたる円滑な電力伝達をもたらすために必要な、同時に2つ以上のベースパッド415に給電するために求められるより高い電流で定格される必要があり得る。
【００４５】
この時間中、分配コントローラ445は、ワイヤレス場を生成し、電力をワイヤレスに送るためにベースパッド415によって使用可能な高周波電流を生成し得る、電源/インバータ435および/または電源440への信号を継続的に送っていることがある。別の実施形態では、電源/インバータ435は、オン/オフ信号を必要とするだけであることがあり、その結果、分配コントローラ445は、電気車両405が動的ワイヤレス充電システム400の近傍にある時間全体で継続的信号を送る必要がない。
【００４６】
ベースパッド415は、少なくとも1つのローカルコントローラ425に接続され得る。ローカルコントローラ425は、ベースパッド415への電流フローおよび/またはベースパッド415を通る電流フローを制御することができる。ローカルコントローラ425は、任意の所与の瞬間に単一のベースパッド415にのみ電流フローを提供するように構成され得る。各ベースパッド415は、それとローカルコントローラ425との間に少なくとも1つのスイッチ420を有することができ、スイッチ420は、ワイヤレス場を生成するために、それぞれのスイッチ420に接続されたベースパッド415が電流を受け取るべきであるとローカルコントローラ425が判断したときにアクティブ化され得る。さらに、ローカルコントローラ425、スイッチ420、ベースパッド415または分配回路421のうちの少なくとも1つは、接続されたベースパッド415を通る電流フローの方向を制御するように構成され得る。ベースパッド415を通る電流フロー方向の制御により、同時にアクティブ化されたベースパッド415および隣接ベースパッド415の間の相互結合および交差結合を最小限に抑えることができる。
【００４７】
図5aは、図4に示すベースアレイネットワーク(BAN)モジュール450の概略図を示す。モジュール式デバイスとして、BANモジュール450は、複数のベースパッド415a〜415f、複数のスイッチ420a〜420f、ならびに複数のローカルコントローラ425aおよび425bをモジュール式筐体(この図には示さず)内に備えてもよい。上記で説明したように、ローカルコントローラ425aおよび425bの各々は、分配回路421aおよび421bを介してベースパッド415a〜415fのサブセットに電流を分配し得る。図示のように、ローカルコントローラ425aは分配回路421aに接続され得、分配回路421aはスイッチ420a、420c、および420eに給電し、スイッチ420a、420c、および420eはベースパッド415a、415c、および415eにつながり得る。同様に、ローカルコントローラ425bは、分配回路421b、スイッチ420b、420d、および420f、ならびにベースパッド415b、415d、および415fに接続され得る。図示のように、BANモジュール450のそれぞれの構成要素は、電力分配経路を示すように陰影が付けられている。
【００４８】
ローカルコントローラ425aおよび425bは、BANモジュール450の残りの構成要素に電力を並行して分配するとともにそれらを制御するように機能し得る。上記で説明したように、ローカルコントローラ425aは、BANモジュール450の外側のソースから電力および制御を受け取ってよく、分配回路421a、スイッチ420a、420c、および420e、ならびに、引き続きベースパッド415a、415c、および415eなどの、BANモジュール450の構成要素のうちの1つまたは複数に、その電力および制御を分配し得る。たとえば、ローカルコントローラ425aは、バックボーン430(この図には示さず)からの電流、および分配コントローラ445(この図には示さず)からの分配信号を受け取ってよい。分配信号は、動的ワイヤレス充電システム400において適切に機能するために、所与の瞬間においてどの構成要素を電源投入すべきであるかを示す信号を表し得る。いくつかの実施形態では、ローカルコントローラ425aおよび425bは、分配信号を受け取らないことがあり、代わりに、ダウンストリーム構成要素に電流を分配すべきであるときに電流のみを受け取ることがある。いくつかの他の実施形態では、ローカルコントローラ425aおよび425bは、電流を受け取らず、分配信号に応答して、または供給されている入力電力に応答して、入力電力から電流を生成するように構成され得る。いくつかの他の実施形態では、ローカルコントローラ425は、電源/インバータおよび電流分配機器の組合せであり得、いつベースパッド415をアクティブ化すべきかのローカルコントローラ425自体の判断に基づいてベースパッド415に電力を供給するように構成され得る。追加の実施形態では、ローカルコントローラ425は、電気車両405からの信号に応答して、ベースパッド415に電力を供給するように構成され得る。電気車両405からの信号は、ワイヤレス通信(たとえば、Bluetooth（登録商標）、Wi-Fiなど)を介した電気車両405からローカルコントローラ425への直接通信を含むことができる。別の実施形態では、ローカルコントローラ425は、負荷監視通信または信号に応答してベースパッド415に電力を供給するように構成され得、ベースパッド415は、ベースパッド415における車両パッド406を介した電気車両405の負荷に基づいて、電気車両405の存在または位置を判断することができる。いくつかの他の実施形態では、ローカルコントローラ425は、現在のローカルコントローラ425に通信される先行BANモジュール450の構成要素(たとえば、先行BANモジュール450のベースパッド415またはローカルコントローラ425)によって生成され得る電力をベースパッド415に供給するための信号を受け取ることができる。この通信は、任意の有線通信またはワイヤレス通信の方法を用いることができる。この通信は、いつ電力を供給し始めるべきかを現在のローカルコントローラ425に知らせる情報を含むことができ、または電気車両405の位置、速さおよび/もしくは方向に関する情報を含むことができる。これらの通信は、同じもしくは異なるBANモジュール450のローカルコントローラ425の間でダイレクトすることができ、または分配コントローラ445を通して、次いで他のローカルコントローラ425にダイレクトされ得る。たとえば、一実施形態では、BANモジュール450a内のローカルコントローラ425aは、充電を開始するために、BANモジュール450a内のローカルコント��ーラ425bまたはBANモジュール450b内のローカルコントローラ425cに通信することができる。別の実施形態では、同じローカルコントローラ425aは、ローカルコントローラ425bまたはローカルコントローラ425cに、電気車両405の速さ、位置または方向に関する情報を通信することができる。
【００４９】
電流および分配信号を受け取ると、ローカルコントローラ425aは、バックボーンから受け取られた電流を分配回路421aに伝送することができる。同様に、分配コントローラから受け取られた分配信号は、所与の瞬間にどのベースパッド415a〜415fがアクティブ化されるべきかを示す信号を含むことができる。
【００５０】
次いで分配回路421aは、図4を参照しながら説明するように、分配回路421aが接続されるすべてのスイッチ420、たとえば、スイッチ420a、420cおよび420eに電流を伝送することができる。いくつかの実施形態では、分配回路421a自体は、内部制御部を含まないことがあり、または所定の経路もしくはベースパッドアクティブ化シーケンス以外で電流をダイレクトすることが不可能なことがある。別の実施形態では、分配回路421aは、分配回路421aが制御し得る動的経路に沿って電流を選択的に分配することを可能にするための制御部および構成要素を含むことができる。スイッチ420a、420cおよび420eは、受け取られた電流をそれぞれのベースパッド415a、415cおよび415eに分配することができる。スイッチ420は、スイッチ420が接続されるベースパッド415をアクティブ化するための分配コントローラ445のローカルコントローラ425からの信号に応答することができる。
【００５１】
使用中、モジュール式デバイスBANモジュール450は、動的ワイヤレス充電システム400の中に設置され得る独立型構成要素であってもよい。コストおよび困難を最小限にするためにBANモジュール450モジュールが設置および/または撤去され得るように、BANモジュール450および動的ワイヤレス充電システム400が設計されてもよい。たとえば、単純化した動的ワイヤレス充電システム400において、BANモジュール450は、すべての外部構成要素(たとえば、バックボーン430、分配コントローラ445、および電気車両405)とワイヤレスに接続するように構成された「ドロップイン」モジュールであってもよい。すべての外部構成要素とのワイヤレス接続を維持することは、設置または撤去を簡略化することができ、物理的接続が最小限に抑えられ得る場合に設置およびメンテナンス費用を低減することができる。いくつかの他の実施形態では、BANモジュール450は、必要とされるか、または予期される入力ごとに個々の接続を備えてもよい。たとえば、一実施形態では、BANモジュール450は、その中のローカルコントローラ425ごとに入力電流を受け取るための電力接続、および各ローカルコントローラ425が分配コントローラ445および/または電気車両405から通信を受信するための通信信号を備えてもよい。
【００５２】
図5bは、モジュール式筐体内に含められるときの、BANモジュール450モジュールの一実施形態の一例を示す。図示のように、BANモジュール450は、ベースパッド415a〜415f、スイッチ420a〜420f(この図には示さず)、分配回路421aおよび421b(この図には示さず)、ならびにローカルコントローラ425aおよび425(この図には示さず)を含む、図5aの構成要素をその中に含む長方形筐体505を備えてもよい。図示のように、6個のベースパッド415a〜415fは、電気車両405の移動方向での順序でBANモジュール450の上面455に沿って目に見えることがある。別の実施形態では、BANモジュール450は、用途によって決定されるような任意の形状のモジュール構成要素とともに含まれてもよい。
【００５３】
標準的な動的ワイヤレス充電システム400の中に容易に差し込まれることができ、上記で説明したように、設置、撤去、保守を簡略化し得るとともに関連するコストを低減し得るモジュール式構成要素を作り出すために、BAN筐体505が使用され得る。設置および撤去は簡略化され得、そのように関連するコストは、モジュール式構成要素が標準的な形状であり物理的接続が最小限に抑えられる場合に低減される。一実施形態では、BAN筐体505は、筐体505の上面510が道路410の上面と同じ平面を成すように道路410の中に設置される。そのような実施形態では、BAN筐体505の上面510は、図示のようにベースパッド415a〜415fの上面を露出させてもよく、またはベースパッド415a〜415fの上面を覆ってもよい。ベースパッド415の上面を露出したままにすることは、妨害または他の問題点をもたらすことがある任意の中間的な要素を削減することによって、ベースパッド415によって可能となる電力伝達を増大させ得る。しかしながら、ベースパッド415の上面を露出したままにすることは、ベースパッド415への損傷の危険を増大させることがある。別の実施形態では、BANモジュール450およびBAN筐体505の部分が道路410において露出されないように、BAN筐体505は道路410の下方に設置されてもよい。
【００５４】
図6は、電線管610および筐体605に接続されている、道路410の中の複数のBANモジュール450モジュールの設置の一例を示す。図6は、ページを横切る道路410を示す。BANモジュール450aおよび450bがその中に位置する帯状のものが、道路410の中央にある。図示のように、BANモジュール450aおよび450bはすでに道路410の中に設置されており、BANモジュール450bの傍らでの設置を示してBANモジュール450cが道路410の上に示される。いくつかの実施形態では、接続615は、BANモジュール450cの下方に見られるように、BANモジュール450の下に位置してもよい。別の実施形態では、接続615は、BANモジュール450の側部に位置してよく、または設置の助けになるかもしくは設置にとって実現可能なBANモジュール450に対する任意の他のロケーションに位置してもよい。バックボーン接続615は、BANモジュール450が道路410に設置され得る場所の下方の電線管610において示される。いくつかの実施形態では、バックボーン430とBANモジュール450との間の接続がワイヤレス(たとえば、誘導性など)である場合、バックボーン接続615は存在しなくてもよい。電線管610は、BANモジュール450の下の道路410の縦に沿って伸びている。BANモジュール450a〜450cの縦の端部において、電線管610は、道路を横切って道路の側部へ、次いで、垂直に筐体605の中へ伸びている。
【００５５】
図6に示す構成要素は、道路410の広がりに沿って、動的ワイヤレス充電システム400の構成要素がどのように設置され得るかという一例である。道路410の側部に沿った筐体605は、電源/インバータ435、電源440、および分配コントローラ445のうちの少なくとも1つを含むことができる。上記で説明したように、電線管610は、筐体605から道路410の表面の下方へと下に、また道路410の中央へ伸びており、その点において向きを変え、道路410の縦にわたって所与の距離だけ伸びている。電線管610は、筐体605の中の電源/インバータ435および電源440から設置されたBANモジュール450の各々へそれによって電流が運ばれ得る、バックボーン430を備えてもよい。あるいは、電線管610は、筐体605内の分配コントローラ445と他の動的ワイヤレス充電システム400構成要素との間の通信がそれによって通信する、通信経路を表し得る。代替実施形態では、電線管610は、バックボーン430と通信経路の両方を提供してもよい。
【００５６】
図6は、モジュール式BANモジュール450モジュールを使用することが関与される設置の簡単さの表示を与える。動的ワイヤレス充電システム400の設置は、3つの個々の構成要素、すなわち、分配コントローラ445、電源440、および電源/インバータ435を含む筐体605、バックボーン430および潜在的に通信配線を備える電線管610、ならびにBANモジュール450を設置することだけを伴い得る。分配コントローラ445、電源440、および電源/インバータ435を道路410の下ではなく道路410の傍らの筐体605の中に保有することは、整備または保守の必要に際してこれらの構成要素をより近づきやすくさせることによって、保守のしやすさを維持し得る。道路410の下に電線管610を設置することは、偶発的な露出が限られるはずである道路410の下でシステムの全体に電力を流すことによって、BANモジュール450への接続性の簡単さおよびさらなる安全性をもたらし得る。接続が最小限に抑えられる場合、BANモジュール450の保守および設置コストは低減され得、BANモジュール450の構成要素の接続は、モジュール450が組み立てられるか、または構築されるときに完了する。
【００５７】
車両パッド406は、電気車両405がベースパッド415からワイヤレス電力を受け取ることを可能にする電気車両405の装置を指し得る。いくつかの実施形態では、車両パッド406は、電気車両405の特定の位置において同じ場所に位置する1つまたは複数のコイルを指し得る。たとえば、車両パッド406は、電気車両405上の実質的に同じ位置に位置するダブルDコイルおよび直交コイルを備えてもよい。各個々のコイルは別のコイルとともに位置するが、同じ場所に位置する他のコイルとともに、依然として独立かつ同時に動作することができる場合がある。いくつかの実施形態では、車両パッド406を形成する1つまたは複数のコイルは、同じ場所に位置しなくてよく、むしろ互いの近傍に位置してよい。したがって、車両パッド406は、個々のコイル(ダブルDおよび直交)の各々が互いに独立かつ同時に同じBANモジュール450のベースパッド415からワイヤレス電力を受け取ることができるような、したがって、一緒に電気車両405に協働的に電力を供給するような、DDQ車両パッドであってよい。他の実施形態では、車両パッド406は、電気車両405へのワイヤレス電力伝達を可能にするためにベースパッド415と結合する1つまたは複数のコイルを特に指すことがある。
【００５８】
複数の車両パッド406を備える実施形態では、各車両パッド406は、それぞれ、すべての他の車両パッド406とは独立に動作し得、さらに、各車両パッド406は、1つまたは複数の他の車両パッド406とともに同時に動作することができる場合がある。いくつかの実施形態では、電気車両405は、それぞれ別個のBANモジュール450の上に複数の車両パッド406を有してよい。たとえば、電気車両405の第1の車両パッド406は、電気車両405の前輪の近くに設置されてよく、したがって、BANモジュール450aの上にあってもよく、電気車両405の第2の車両パッド406は、後輪の近くに設置されてよく、BANモジュール450bの上にあってもよい。そのような実施形態では、各車両パッド406は、それぞれの車両パッド406の個々のロケーションまたは電流フローにかかわらず、電気車両405によって必要と見なされるような車両パッド406の一方または両方から、電気車両405が電力を受け取り得るように動作するように構成され得る。単一の車両パッド406の中の個々のコイルに関して上記で説明したように、1つまたは複数の車両パッド406は、その両方が必要に応じて電気車両405に電荷を与えるように協調的に働く。
【００５９】
図7は、車両パッドピッチ705およびベースパッドピッチ710も示されている、電気車両405が2つの車両パッド406aおよび406bを備える図4の概略図を示す。電気車両405は、コントローラ407およびエネルギー蓄積デバイス408をさらに含む。コントローラ407は、車両パッド406aと406bの両方に接続され、さらにエネルギー蓄積デバイス408に接続されているものとして示されている。車両パッドピッチ705は、車両パッド406aと406bとの間の中心間の距離を表す。ベースパッドピッチ710は、ベースパッド415の間の中心間の距離を表す。図7に示すように、ベースパッドピッチ710は、連続的なベースパッド415の各ペア間で均一に現れる。図7に示す残りの個々の構成要素は、図4におけるものと同じであり、再び説明される必要はない。図4と同じく、移動方向はページを横切って左から右である。
【００６０】
図7のシステムの機能は、図4に関して記載される機能と類似であってよい。車両パッド406aおよび406bとコントローラ407およびエネルギー蓄積デバイス408との間の接続は、同様に、図4において上記で説明したものと類似であってよい。さらに、複数の車両パッド406を有するシステムでは、各個々の車両パッド406は、異なる方式で電気車両405の様々な構成要素およびシステムに電力を選択的に供給するように構成され得る。たとえば、一実施形態では、1つまたは複数の車両パッド406の各々は、動的ワイヤレス充電システム400からエネルギー蓄積デバイス408を再充電するための能力を最大にするように、エネルギー蓄積デバイス408(たとえば、バッテリー)に電力を選択的に供給し得る。代替実施形態では、電気車両405の電子機器システムがワイヤレスに受け取られる電力からエネルギーを引き出し得るとともに、車両パッド406bからの電力が容易に利用可能でないことがある時間にわたってバッテリー電力を節約できるように、1つまたは複数の車両パッド406の第1の車両パッド406aがエネルギー蓄積デバイス408(たとえば、バッテリー)に電力を選択的に供給してもよく、車両パッド406の第2の車両パッド406bは、電気車両405の電子機器(この図には示さず)に電力を選択的に供給してもよい。たとえば、エネルギー蓄積デバイス408が最高限度にあり、車両パッド406からワイヤレスに受け取られる電力から電荷を受け取らないことがあるとき、このことは起こり得る。そのような事例では、車両パッド406は、エネルギー蓄積デバイス408を完全充電に維持するとともに、受け取られた電力を消耗しないように、受け取られた電力を動作中の電気システムに供給するように指示され得る。代替実施形態では、他の車両パッド406がアクティブでありワイヤレス電力を受け取りながら、複数の車両パッド406のうちの1つまたは複数が選択的に非アクティブ化されてもよい。上記で説明したように、上記のオプション(たとえば、車両パッド406を介して受け取られた電力を使用してエネルギー蓄積デバイス408を充電するか、もしくは電気車両の電子機器システムに電力を供給すること、または1つもしくは複数の車両パッド406を非アクティブ化すること)の間で選択することは、操作者、電気車両405、動的ワイヤレス充電システム400、および電気車両405または動的ワイヤレス充電システム400のいずれかに関与する任意の他のデバイスまたはエンティティのうちの少なくとも1つによって実行されてもよい。
【００６１】
図7は、BANモジュール450のサイズに対する車両パッドピッチ705の一実施形態を示す。上記で説明したように、BANモジュール450は、各ローカルコントローラ425が任意の所与の瞬間において単一のベースパッド415だけに電力を供給し得るように設計され得る。したがって、全体的な動的ワイヤレス充電システム400、ならびに電気車両405およびそれらの車両パッド406との相互運用性を設計するとき、BANモジュール450のサイズ決定は車両パッドピッチ705に基づいて決定され得る。一実施形態では、ローカルコントローラ425が、1個を越えるベースパッド415に一度に電流を供給しなければならないことを防ぐことは、構成要素の定格およびコストを低減し、したがって、BANモジュール450のコストを低減するために必要であり得る。したがって、BANモジュール450は、2つの車両パッド406が常に単一のBANモジュール450の上にないようにサイズ決定され得る。したがって、BANモジュール長は、車両パッドピッチ705よりも短くてよい。いくつかの実施形態では、このことは、BANモジュール450の第1のベースパッド415とBANモジュール450の最後のベースパッド415との間の距離が、連続的な車両パッド406の間のピッチよりも短いことを意味し得る。したがって、電気車両405の連続的な車両パッド406はそれぞれ、異なるBANモジュール450によって充電され得る。他の実施形態では、BANモジュール450の任意の2つのベースパッド415の間の距離は、電気車両405の2つの車両パッド406の間のピッチよりも短くてもよい。BANモジュール450の最初のベースパッド415と最後のベースパッド415との間の最大距離のそのようなサイズ決定は、同じ車両405の上の2つの車両パッド406が同じBANブロックから同時に電力を受け取らないことを確実にし得る。したがって、ベースパッドピッチ710およびベースパッドサイズが重要であり得る。図示の例示的なBANモジュール450では、ベースパッドサイズおよびベースパッドピッチ710は、6個のベースパッド415を含むBANモジュール450が車両パッドピッチ705よりも短い全長を有することになるように決定され得る。
【００６２】
より大量の電力を電気車両405に伝達しようと試みるとき、2つの車両パッド406が有益であり得る。単一の車両パッド406を用いると、ベースパッド415と車両パッド406との間の垂直の距離にわたって高い電力伝達を可能にすることが、伝達ロケーションにおいてより大きい磁束密度のより大きいエネルギーまたは電力集中を必要とすることがあり、そのことが放射問題および効率問題につながる場合がある。さらに、電力伝達中の高いエネルギーまたは電力集中は、ベースパッド415、スイッチ420、分配回路421、ローカルコントローラ425、およびベース車両パッド406などの関係する構成要素が、より高く定格されることを必要とし得る。少なくとも第2の車両パッド406を追加することは、磁束密度および結果として生じる電力要件が、少なくとも2つのロケーションにおいて均等かつ同時に低減され適用されることを可能にし得る。さらに、各ベースパッド415がより多くの車両パッド406に電荷を与えることを求められ得るとき、より多くのベースパッド415がアクティブであり、そのようにBANモジュール450内の構成要素をより頻繁に利用することを複数の車両パッド406が必要とし得るので、より多くの車両パッド406を追加することは、BANモジュール450構成要素のより良好な利用を可能にし得る。別の実施形態では、動的ワイヤレス充電システム400および/または分配コントローラ445は、車両パッド406aおよび406bの各々に分配される電力の比を選択的に分配し得る。このことは、ベースパッド415の少なくとも2つの組合せに全出力を分配して、少なくとも2つの車両パッドに全電力を供給するために必要な磁束出力および放射を実効的に半分だけ低減し得る。
【００６３】
図7に示す例示的な実施形態では、車両パッド406は、電気車両405の前車軸および後車軸の近くか、またはそれらに設置される。これらの設置ポイントは、車両パッド406の物理的空間要件および車両パッド406が互いに干渉しないように離れて電力放出を分配したいという望みのために実際的であり得る。いくつかの実施形態では、車両パッドピッチ705は、約2.5メートルであり得る。他の実施形態では、車両パッドピッチ705は、電気車両405に応じて、わずか1.75メートルであるか、または4メートルもあることがある。
【００６４】
上記で説明したように、BANモジュール450内の説明した並列電力分配構造は、BANモジュール450内のローカルコントローラ425が同時に少なくとも2つの車両パッド406に電力を供給することを、単一のローカルコントローラ425が2つ以上のベースパッド415に電力を供給することができないので、制限することができる。したがって、BANモジュール450の長さは、車両パッドピッチ705の長さよりも短くなり得る。さらに、BANモジュール450の設計は、システムをコスト効果的かつ効率的にすることにさらに依存し得る。BANモジュール450は、ベースパッド415に給電する電力分配構成要素のコストおよび投資を最適化するために最小数のベースパッド415を含み得る。たとえば、1つのスイッチ420、1つの分配回路421および1つのローカルコントローラ425と単一のベースパッド415のみ、または場合によっては2つのベースパッド415を有するBANモジュール450を構成することは、コスト効果的ではないことになる(並列分配構造のために、2つのベースパッドは依然として2つのスイッチ420、2つの分配回路421、および2つのローカルコントローラ425を必要とし得る)。各ローカルコントローラ425がそれぞれBANモジュール450あたり1つまたは2つのベースパッド415を制御するにすぎない場合、BANモジュール450あたり最低3つまたは4つのベースパッド415は、構成要素のコストを大幅には最適化しないことがあるが、この設計は、ベースパッド415のサイズに応じて、車両パッドピッチ705未満となる可能性が高い、合理的なBANモジュール450の長さをもたらすことがある。他方で、BANモジュール450あたり8個のベースパッド415は、電力を制御および分配するために各ローカルコントローラ425に4個のベースパッド415を提供し、各BANモジュール450をよりコスト効率的にし得る一方、2.5メートルの車両パッドピッチ705を上回り得るほどBANモジュール450の長さを大幅に増大させ得る。代替的に、車両パッドピッチ705を下回る長さのBANモジュール450あたり8個のベースパッド415に対応するようにベースパッド415のサイズを縮小することは、電力を伝達する際のベースパッド415の効果を低下させ、したがって、ベースパッド415およびBANモジュールの効率性およびコスト効果を低下させることがある。したがって、一実施形態の一例では、6個のベースパッド415が、各BANモジュール450に設置するのに理想的な数のベースパッド415であり得、構成要素のコストおよび定格、電流要件、相互インダクタンス、および1メートルあたりのパッドの間の最適な比較をもたらす一方、車両パッドピッチ705の制限内で合理的なBANモジュール450の長さを維持することができる。別の実施形態では、車両パッドピッチ705が2.5mを上回るか、または下回る場合、車両パッドピッチ705の制約を満たすように、より多い量またはより少ない量のベースパッド415がBANモジュール450に設置され得る。
【００６５】
2つ以上の車両パッド406を位置付けるとき、車両パッド406間のピッチは、所与の瞬間または位置におけるベースパッド415と車両パッド406との間の複合電力伝達全体の効果に影響を与え得る。いくつかの実施形態では、車両パッド406が、ベースパッドピッチ710の倍数に等しい車両パッドピッチ705により離間され、たとえば、車両パッドピッチ705はベースパッドピッチ710の4倍であり得る。ベースパッドピッチ710に対する車両パッドピッチ705のこの比率により、車両パッド406は、ベースパッド415の上のそれらのロケーションに関して常に調整される。たとえば、第1の車両パッド406bがベースパッド415aの上にあり、車両パッドピッチ705がベースパッドピッチ710の4倍であるとき、車両パッド406aは、4ベースパッド離れたベースパッド415eの上の同じポイントにある。したがって、2つの車両パッド406は、同時にベースパッド415の同じポイントの上にあるとき、低電力伝達および高電力伝達の同じポイントを有することになる。したがって、車両パッド406からの両方の複合電力伝達は、それらが各々同時に最大電力伝達をもたらす場合(たとえば、両方の車両パッド406が、それらのそれぞれのベースパッド415の端の上にある場合)、および同時に最小電力伝達をもたらす場合(たとえば、両方の車両パッド406が、それらのそれぞれのベースパッド415の中心の上にある場合)があり、大きく変動する。したがって、複合車両パッド406の電力伝達カーブは、両方の車両パッド406がそれらの最大値をもたらす場合に高値を有し、両方の車両パッド406がそれらの最小値をもたらす場合に低値を有し、円滑な電力伝達をもたらさないことがある。
【００６６】
別の実施形態では、車両パッドピッチ705間の比率は、ベースパッドピッチ710の倍数とベースパッドピッチの半分との和(たとえば、ベースパッドピッチ710の4.5倍)に等しくなるように変えられることがあり、それにより、車両パッド406は、所与の瞬間に電力を受け取るときにベースパッドの異なるポイントの上にあるので、相補的に動作する、すなわち、一方が最大結合位置にあるとき、他方は最小結合位置にある。したがって、車両パッド406aが(それのベースパッド415の端の上で)それの最大電力伝達をもたらしている場合、車両パッド406bは、(それのベースパッド415の中心の上で)それの最小電力伝達をもたらしていることがあり、車両パッド406aが(今度は、ベースパッド415の中心の上で)最小電力伝達をもたらしているとき、車両パッド406bは、(ベースパッド415の端の上で)それの最大電力伝達をもたらしていることがある。したがって、この実施形態の最大電力伝達は、達成可能な最高値ではないことがあるが、電力伝達は円滑であることがあり、その場合に車両パッド406は、最大電力寄与と最小電力寄与とを互い違いにし、ベースパッドピッチ710の整数の比率に等しい車両パッドピッチ705により離間された車両パッド406で発生し得るのと同じ電力伝達の山および谷を経験しない。したがって、理想的な車両パッドピッチ705およびベースパッドピッチ710の比率は以下のようになり得る。
[車両パッドピッチ=(N+0.5)*ベースパッドピッチ]
【００６７】
BANモジュール450間の中断および移行なしに、BANモジュール450におけるベースパッド415がオーバーラップ可能であるのが理想である。しかしながら、車両パッド406は、BANモジュール450間で移行しなければならず、したがって、ベースパッド415と車両パッド406との間の電力伝達が移行を通して維持されなければならない。BANモジュール450のいくつかの実施形態では、BANモジュール450の端部にあるベースパッド415は、BANモジュール450の端部にないベースパッド415とは異なる設計を有し得る。いくつかの実施形態では、BANモジュール450の端部に位置するベースパッド415は、複合車両パッド406からの電力出力全体が、車両パッド406のうちの少なくとも1つがBANモジュール450間で移行しているときに、十分に高くなるように設計され得る。BAN移行時の複合車両パッド406からの十分に高い電力出力は、BANモジュール450間で移行していないときに取得される電力出力全体の80%の複合電力伝達を含むことができる。代替的に、十分に高い電力出力は、50%以上の複合電力伝達を含むことができる。いくつかの実施形態では、BANモジュール450の端部のベースパッド415は、BANモジュール450の中央にあるベースパッド415よりも小さいサイズを有するように設計され得る。
【００６８】
端部のベースパッド415は、BANモジュール450の端部のベースパッド415と車両パッド406との間の結合が、BANモジュール450のフルサイズのベースパッド415と同様の電力伝達をもたらすことを保証するように設計され得る。いくつかの実施形態では、端部のベースパッド415の設計は、ベースパッドピッチの2倍であるフルサイズのベースパッド415の間の距離に基づき得、これは、BANモジュール450aの最後のフルサイズのベースパッド415とBANモジュール450bの最初のフルサイズのベースパッド415との間の距離が、2つのフルサイズのベースパッドピッチに等しいことを意味する。したがって、端部のベースパッド415を、それと他のベースパッド415との間の交差結合および他の潜在的に有害な影響を最小限に抑えるように設計する場合、端部のベースパッド415は、フルサイズのベースパッド415と比較して十分な結合を有しないほど非実用的に小さくなり得る。
【００６９】
いくつかの他の実施形態では、端部のベースパッド415の設計は、ベースパッドピッチの3倍であるフルサイズのベースパッド415の間の距離に基づき得、これは、BANモジュール450aの最後のフルサイズのベースパッド415とBANモジュール450bの最初のフルサイズのベースパッド415との間の距離が、3つのフルサイズのベースパッドピッチに等しいことを意味する。ここでは、交差結合および他のベースパッド415に対する他の潜在的に有害な影響を最小限に抑えるように設計された端部のベースパッド415は、BANモジュール450間での移行を通じてフルサイズのベースパッド415と比較して十分な結合を維持するようにサイズ決定され、離間され得る。
【００７０】
いくつかの他の実施形態では、端部のベースパッド415の設計は、ベースパッドピッチの4倍であるフルサイズのベースパッド415の間の距離に基づき得、これは、BANモジュール450aの最後のフルサイズのベースパッド415とBANモジュール450bの最初のフルサイズのベースパッド415との間の距離が、4つのフルサイズのベースパッドピッチに等しいことを意味する。ここでは、交差結合および他のベースパッド415に対する他の潜在的に有害な影響を最小限に抑えるように設計された端部のベースパッド415は、BANモジュール450の移行を通じて不十分な結合を有するようにサイズ決定され、離間され得、移行の近くで端部のベースパッド415がオーバーラップしない空白領域が存在し得る。
【００７１】
図8は、BANモジュール450の2つの連続的な例示的な実施形態の概略図および対応する透視図を示す。上記で説明したように、BANモジュール450の各々は、複数のベースパッド415、複数のスイッチ420、分配回路421、および複数のローカルコントローラ425を備える。詳細には、BANモジュール450aは、ベースパッド415a〜415f、スイッチ420a〜420f、分配回路421aおよび421b、ならびにローカルコントローラ425aおよび425bを備える。BANモジュール450bは、ベースパッド415g〜415l、スイッチ420g〜420l、分配回路421cおよび421d、ならびにローカルコントローラ425cおよび425dを備える。各ローカルコントローラ425aおよび425bは、それぞれ、分配回路421aおよび421bに接続され、分配回路421aおよび421bは、BANモジュール450aの各ローカルコントローラ425aおよび425bをベースパッド415のうちの半分に(ベースパッド415a、415c、および415eをローカルコントローラ425aに、ベースパッド415b、415d、および415fをローカルコントローラ425bに)、スイッチ420を介して(スイッチ420a、420c、および420eを介してローカルコントローラ425aに、スイッチ420b、420d、および420fを介してローカルコントローラ425bに)接続する。類似の接続構造がBANモジュール450bについて適用される。BANモジュール450は、オーバーラップする方位でベースパッド415を示すことによって、他の図における描写と相違する。この変形形態は、BANモジュール450内のベースパッド415のレイアウトのさらなる実施形態を提示することだけが意図され、限定的であることは意図されない。BANモジュール450の端部上にない各ベースパッド415は、他の2つのベースパッド415とオーバーラップしてよく、BANモジュール450の端部上にある2つのベースパッドは、他の1つのベースパッド415とだけオーバーラップしてもよい。ベースパッド415のオーバーラップするレイアウトは、ベースパッド415、スイッチ420、分配回路421、またはローカルコントローラ425の電気接続またはレイアウトに影響を及ぼすことがない。概略図は、各ベースパッド415が後続するベースパッド415によって少なくとも部分的にオーバーラップされていることを示す。たとえば、ベースパッド415a、すなわち、BANモジュール450aの中の移動方向における最初のベースパッド415は、ベースパッド415bによってオーバーラップされているものとして示されており、415bは、ベースパッド415aをオーバーラップするとともに415cによってオーバーラップされて示されている。ベースパッド415fがBANモジュール450aの最後のベースパッド415であるという理由によりベースパッド415fがベースパッド415eにオーバーラップして示されるが別のベースパッド415によってオーバーラップされなくなるまで、このことがBANモジュール450aを通して継続する。類似のレイアウトがBANモジュール450bおよびそのベースパッド415g〜415lに適用される。いくつかの実施形態では、隣接するBANモジュール450の端部にあるベースパッド415は、互いにオーバーラップしないことがあり、代わりに、端と端を接して設置されてもよい。そのような実施形態では、上記で説明したように、BANモジュール450の端部上のベースパッド415は、他の1つのベースパッド415だけとオーバーラップしてもよい。別の実施形態では、BANモジュール450が別のBANモジュール450とオーバーラップし得るように、隣接するBANモジュール450の端部にあるベースパッド415が互���にオーバーラップしてもよい。この実施形態では、BANモジュール450の端部にあるベースパッド415は、1つを越える他のベースパッド415、すなわち、端部ベースパッド415と同じBANモジュール450からのベースパッド415、および隣接するBANモジュール450の端部ベースパッド415とオーバーラップすることがある。図示のように、BANモジュール450のそれぞれの構成要素は、分配経路を示すために陰影が付けられ得る(たとえば、ローカルコントローラ425、ローカルコントローラ425によって制御されるか、またはそれに結合されるスイッチ420、およびスイッチ420に結合されるベースパッド415は、共通の接続および共有の電力経路を示すために同様に陰影が付けられ得る)。
【００７２】
上記に示したBANモジュール450aおよび450bの概略図は、設置を見下ろすベースパッド415の上から見られ得るような、ベースパッド415a〜415lのレイアウトの透視図の一例である。上記で説明したように、BANモジュール450の各々は、6個のベースパッド415(BANモジュール450a用の415a〜415fおよびBANモジュール450b用の415g〜415l)を備える。透視図は、オーバーラップするベースパッド415の別の図を示す。この図は、先行するベースパッド415にオーバーラップし後続するベースパッド415の、オーバーラップするパターン/性質をより明瞭に示す。図示の実施形態は、端部ベースパッド415が端と端を接しているような隣接するBANモジュール450aおよび450bを有する。いくつかの実施形態では、本明細書に示すように、BANモジュール450の端部にあるベースパッド415は、2つ以上のベースパッド415をオーバーラップするベースパッド415よりもサイズが小さくてよい。別の実施形態では、BANモジュール450のすべてのベースパッド415が同じサイズであってもよい。いくつかの他の実施形態では、BANモジュール450のベースパッド415が、異なる形状、寸法、またはサイズであってもよい。上記で説明したように、BANモジュール450のそれぞれのベースパッド415は、分配経路を示すように陰影が付けられ得る。
【００７３】
いくつかの実施形態では、図8においてここで示すように、BANモジュール450の両端上のベースパッド415は、2つの他のベースパッド415とオーバーラップする、BANモジュール450内の残りのベースパッド415よりもサイズが小さくてよい。いくつかの実施形態では、これらの端部のベースパッド415は、BANモジュール450間の円滑な遷移をもたらすように、中間ベースパッド415の半分のサイズであってもよい。別の実施形態では、端部のベースパッド415は、中央のベースパッド415の任意の分数の長さであってもよい。
【００７４】
図9は、ベースパッドアクティブ化シーケンス900の一例の様々なベースパッドアクティブ化シーケンスステップ905〜909の透視図を示す。各シーケンスステップ905〜909は、同じベースパッドレイアウトおよび構成を使用するが、アクティブなベースパッド415の異なる組合せを示す。ここで示すBANモジュール450の実施形態は、他の図に示す6個のベースパッド415の代わりに8個のベースパッド415を含むことによって、他の図におけるBANモジュール450から変化し得る。この実施形態は、代替オプションを提示することが意味され、BANモジュール450のいずれの図も限定的であることは意図されない。
【００７５】
各シーケンスステップ905〜909のベースパッドレイアウトは、ページを横切って左から右へ移動する道路410に沿って設置された1つのBANモジュール450からのベースパッド415を表し得る。8個のベースパッド415a〜415hが、移動方向において連続的に配列されて示される。各ベースパッド415は、可能であれば、先行および後続するベースパッド415にオーバーラップする。同じローカルコントローラ425および分配回路421に接続され得るか、またはそれらによって制御され得る共有の電力分配経路を有するベースパッド415を、したがって、ベースパッド415のどのセットが1つのベースパッドだけを一度にアクティブ化させてよいのかを示すように、交互に並ぶベースパッド415は交互に陰影が付けられ得る。さらに、各ステップ905〜909は、ベースパッド415の異なる組合せの上に、2つの方向、すなわち、時計回りまたは反時計回りのうちの1つに向いている矢印を示し得る。シーケンスステップ906〜909はまた、2つのボックス910aおよび910bを示し、各ボックス910は、複数の車両パッド406のうちの1つに電力伝達を提供することが意図された異なるステップ906〜909ごとの、ベースパッド415の異なる組合せを取り囲む。
【００７６】
シーケンス900は、複数のBANモジュール450のベースパッド415と車両パッド406との間の電力伝達を調整する際に有益であり得る。ベースパッド415をアクティブ化するシーケンス900に従うことによって、動的ワイヤレス充電システム400は、単一の車両パッドに最大電力を付与し得る。実効的なシーケンス900に従うことは、最も円滑な電力伝達を可能にすることを確実にするように様々な車両パッド406への電力伝達を調整することを伴い得る。シーケンス900は、上記で説明したような車両パッドピッチ705とベースパッドピッチ710との間の理想的な比と組み合わせて、最も安定した効率のよい電力伝達を可能にすることができる。
【００７７】
シーケンス900は、個々のステップ(たとえば、906〜909)の組合せであり得、所与の瞬間に車両パッド406への効率的な電力伝達が可能なベースパッド415をアクティブ化するだけによって、電力の効果的かつ効率的な伝達をもたらすように、ベースパッド415の様々な組合せがアクティブ化され得る。個々のステップは、異なる時間と相関することができ、シーケンスは、経過した時間または車両位置に基づいて、ステップ間で反復することができる。一実施形態では、シーケンス900および/またはシーケンス900のステップは、分配コントローラ445のうちの1つによって制御され得る。たとえば、分配コントローラ445は、車両パッド406を有する電気車両405と通信することができ、電気車両405の方向および速さを判断することができる。これらの構成要素を使用して、分配コントローラ445は、所定のシーケンス900をアクティブ化してもよく、または電気車両405から受信されるパラメータに基づいて新しいシーケンス900を作成することができる。これらのパラメータは、少なくとも、車両パッド406の数、車両パッドピッチ705、車両の速さ、車両の方向、車両の現在の電荷、車両の電流負荷、または車両の電流需要のうちの少なくとも1つであり得る。分配コントローラ445は、電気車両405の要件およびパラメータ向けにカスタマイズされたシーケンス900を作成することができ、電気車両405のパラメータに基づいてシーケンス900を通して反復することができる。別の実施形態では、分配コントローラ445は、複数の所定のシーケンス900のうちの1つを選択し、電気車両405のパラメータに基づいてシーケンス900を通して反復することができる。
【００７８】
図9は、複数の車両パッド406を有して通る電気車両405に対して、一定の電流フロー方向を伴う(たとえば、ベースパッド415を通る電流フロー方向が、ともにアクティブ化される他のベースパッドの組合せに関係なく、アクティブ化の異なる段階において一定に維持される)、オーバーラップするベースパッド415を連続的にアクティブ化するための(たとえば、各ベースパッド415が、移動方向で連続的に次々にアクティブ化される)シーケンス900の一実施形態を示す。ステップ906〜909は、車両パッド406の各々に対して所与の瞬間にアクティブな2つのベースパッド415を示すだけであるが、他の実施形態は、任意の方向での電流フローを有し所与の瞬間にアクティブな任意の数のベースパッド415を有してもよい。シーケンスステップ906〜909の各々は、アクティブ化シーケンス900の中の単一の段階またはステップを表し得、その段階においてベースパッド415のどの組合せがアクティブであるのか、および2つの車両パッド406を有する電気車両405が図のベースパッド415a〜415hの上を移動するような時間においてアクティブなベースパッド415の各々を通って、電流がどの方向に流れ得るのかを示す。シーケンスステップ906〜909においてベースパッド415の組合せの上に示される矢印は、矢印の方向がベースパッド415を通る電流フローの方向を示して、矢印を有するベースパッド415がアクティブであることを示し得る。ボックス910は、電流フロー方向の矢印と同様に、所与の瞬間においてベースパッド415のどの組合せがアクティブであるのかを示し得る。ボックス910はまた、車両パッド406aおよび406bが、BANモジュール450の上を通っており、円滑で安定した電気車両405への電力伝達をもたらすためにベースパッド415がシーケンス900においてアクティブであることを必要とすることを示し得る。
【００７９】
ステップ905は、アクティブであるとともに反時計回りの方向に電流フローを有するすべてのベースパッド415a〜415hを示すレイアウトの一例であり得る。シーケンスステップ906〜909は、通っている電気車両405にワイヤレス電力を供給することが意図されたベースパッドアクティブ化シーケンス900の一例の、実際のステップまたは段階を示し得る。シーケンスステップ906〜909の各々に対して、ベースパッド415の異なる組合せは、それらの上に描かれた矢印を有することがある。ステップ906〜909は、電気車両405が道路410にわたって前進しているときの、シーケンス900の連続的な反復を提示し得る。
【００８０】
たとえば、ステップ906は、電気車両405がある位置にあるときにアクティブ化されるベースパッド415を示し得、電気車両405は少なくとも2つの車両パッド406を有する。したがって、906は、それぞれ反時計回りに向いている矢印を有するベースパッド415aおよび415gを示し、ベースパッド415bおよび415fはそれぞれ、時計回りに向いている矢印を有する。ベースパッド415aおよび415bは、車両パッド406b(この図には示さず)と結合して電力を伝達し得、ベースパッド415fおよび415gは、車両パッド406a(この図には示さず)と結合して電力を伝達し得る。ステップ906におけるボックス910bおよび910aは、それぞれ、ベースパッド415aおよび415bならびにベースパッド415fおよび415gの周囲に形成され得る。ステップ907は、ベースパッド415bおよび415fがそれぞれ時計回りに向いている矢印を有し得、ベースパッド415cおよび415gがそれぞれ反時計回りに向いている矢印を有し得ることを示し、ここで、ベースパッド415bおよび415cは車両パッド406bと結合し得、ベースパッド415fおよび415gは車両パッド406aと結合し得る。ステップ907において、ボックス910bはベースパッド415bおよび415cの周囲にあってよく、ボックス910aはベースパッド415fおよび415gの周囲にあってよい。シーケンスステップ908は、時計回りに向いている矢印をそれぞれ有するベースパッド415bおよび415hを有し、ベースパッド415cおよび415gはそれぞれ、時計回りに向いている矢印を有する。ベースパッド415bおよび415cは、それらを取り囲むボックス910bによって示される車両パッド406bと結合することが意図されてもよく、415gおよび415hは、ボックス910aがそれらを取り囲んで、車両パッド406aと結合することが意図されてもよい。最後に、ステップ909は、反時計回りの矢印を有するベースパッド415c、および時計回りの矢印を有するベースパッド415dを示し得、その両方が車両パッド406bと結合してもよく、反時計回りの矢印を有するベースパッド415g、および時計回りの矢印を有するベースパッド415hは、車両パッド406aと結合してもよい。ボックス910bは、ベースパッド415cおよび415dの周囲に示され得、ボックス910aは、ベースパッド415gおよび415hを取り囲んでもよい。いくつかの実施形態では、シーケンス900全体に追加ステップが含まれてもよい。他の実施形態では、図9によって表されるシーケンス900に、より少ないステップが含まれてもよい。図9に示すステップ/段階の数は、一例であることが意図されており、限定的であることは意図されていない。
【００８１】
図10は、道路410に沿ったベースパッド415のオーバーラップするレイアウトの一例の透視図を示す。道路410は、道路410の移動方向におけるx軸に対応してもよく、道路410の幅は、y軸に沿っていてもよく、車両パッド406aおよび406b(電気車両405に取り付けられており、この図には示さない)は、それらが動的ワイヤレス充電システム400の一実施形態において存在し得るとき、z軸におけるベースパッド415の上の距離zとして示され得る。車両パッド406bは、大部分がベースパッド415aの上に示されてもよく、車両パッド406aは、大部分がベースパッド415eの上に示されてもよい。車両ベースパッド406aおよび406bは、車両パッドピッチ705によって表されるいくらかの距離だけ互いに離れていてもよい。ベースパッド415a〜415hは、オーバーラップするものとして示され得る。ベースパッドピッチ710はまた、ベースパッド中心点間の距離を参照するものとして示され得る。
【００８２】
上記のベースパッド415のレイアウトに関して説明したように、ベースパッド415a〜415hの各々は、動的ワイヤレス充電システム400の端部における2つのベースパッド415aおよび415hを除いて、2つの他のベースパッド415とオーバーラップし得る。オーバーラップするベースパッド415は、同時にアクティブ化され得るオーバーラップする連続的なベースパッド415の間の交差結合の低減をもたらし得る。交差結合(相互結合)は、1つのベースパッド415を通る電流フローが別のベースパッド415を通る電流フローに影響を与えるときに発生し得る。たとえば、いずれもアクティブ化されている互いに隣接して設置された2つのベースパッド415は、交差結合することがあり、それらの電流フローが互いに影響を与えることになる。そのような交差結合は、ビアローディング(via loading)または反射性インダクタンスを生成することがあり、ベースパッド415の回路のチューニングを難しくし得る。オーバーラップするベースパッド415のベースパッドピッチ710は、直面する交差結合の量を決定し得、影響を及ぼす。ただし、上記で説明したように、オーバーラップしないベースパッド415が同時にアクティブ化された場合、間隔に関係なく2つのベースパッド415間に交差結合が存在し得る。交差結合するベースパッド415をアクティブ化することは、ビアローディングおよび反射性インダクタンスを生成することがあり、ベースパッド415および電力分配回路のチューニングをより難しくし得る。
【００８３】
図11aは、ベースパッド415a〜415hの上の車両パッド406位置に対する、図10のベースパッド415a〜415hの各々と車両パッド406aおよび406b(図10において参照される)との間の複合電力伝達の一例のグラフを示す。このグラフの場合、車両パッド406aおよび406bは、ベースパッド415のピッチの4倍に等しいピッチを有し得る。
【００８４】
x軸は、車両パッド406の位置を示し得、y軸は、車両パッドの結果として生じる複合電力出力を示し得る。したがって、グラフは、車両パッドがベースパッド415a〜415hの上を移動するときの、車両パッドにおいて生み出される複合電力出力を表示し得る。さらに、x軸はまた、ベースパッド415a〜415hの設置ロケーションの一実施形態の一例を示し得る。
【００８５】
図11aは、図9のシーケンス900のステップ906〜909の各々において車両パッドがベースパッド415a〜415hの上を移動するときの、車両パッド406とベースパッド415a〜415hの各々との間の電力伝達に対応する5つの線を示す。たとえば、線1110は、ステップ906のベースパッド415a、415b、415f、および415gがアクティブ化され車両パッド406aおよび406bに電力をワイヤレスに伝達するときの、車両パッド406とベースパッド415との間の電力伝達を表し得る。同様に、線1111は、シーケンス900におけるステップ907中の、車両パッド406とベースパッド415b、415c、415f、および415gとの間の電力伝達を表し得る。線1112は、図9のステップ908によって表される時間においてアクティブ化されているベースパッド415b、415c、415g、および415hからの、車両パッド406aおよび406bへの電力伝達を示し得る。最後に、線1113は、ベースパッド415b、415c、415g、および415hが図9におけるシーケンス900のステップ909に従ってアクティブ化されているときに伝達されるような、車両パッド406とベースパッド415との間の電力伝達を示し得る。線1114は、車両パッド406がベースパッド415a〜415hの上を移動方向において移動するときの、906〜909のステップを通じたシーケンシングによって得られる複合最大電力伝達を表し得る。したがって、車両パッド406がベースパッド415a〜415hの上を移動するとき、線1114は、すべての所与のロケーションにおける車両パッド406とベースパッド415a〜415hとの間の最大電力伝達を追跡し得る。
【００８６】
線1110によって示されるように、車両パッド406bがアクティブなベースパッド415aの上を通り続けアクティブなベースパッド415bの上を通り始めるとき、ステップ906の車両パッド406とアクティブなベースパッド415との間の複合電力伝達は増大し始める。この同じ時において、車両パッド406bは、アクティブなベースパッド415fの上を通り始めていることがある。したがって、線1110の第1の頂部は、車両パッド406によって受け取られている複合電力が3つのベースパッド(415a、415b、および415f)から来る点に対応する。車両パッド406が道路410に沿って移動し続けるにつれて、線1110は、車両パッド406bがベースパッド415aを離れてベースパッド415bの中心の上を通っているときに生じる、それらの最小電力点に到達する。移動のこの同じ期間中、車両パッド406aは、ベースパッド415fの中心の上を通っており、ベースパッド415gに接近している。第2の頂部において、車両パッド406は、ベースパッド415b、415f、および415gから複合電力を受け取っている。
【００８７】
線1111は、ステップ907の車両パッド406とアクティブなベースパッド415との間の複合電力伝達を示し得る。車両パッド406bがアクティブなベースパッド415bに接近するとき、かつ車両パッド406aがアクティブなベースパッド415fに接近しているとき、線1111は増大し始め得る。車両パッド406がベースパッド415bおよび415fから電力を受け取っているとき、線1111の第1の頂部が生じ得る。車両パッド406が道路410に沿って移動し続けるにつれて、線1111は、車両パッド406aがベースパッド415fの中心の上を通っており依然としてベースパッド415gに接近していながら、車両パッド406bがベースパッド415bの中心の上を通っており依然としてベースパッド415cに接近しているときに生じる、第1の最小電力点に到達し得る。車両パッド406が4個のベースパッド415b、415c、415f、および415gから電力を受け取っているとき、線1111の第2の頂部が生じ得る。406aがベースパッド415fを離れておりベースパッド415gの中間を通過していながら、車両パッド406bが415bを離れ415cの中心の上を通っているとき、線1111の後続する最小値が生じ得る。車両パッド406がベースパッド415cおよび415gから電力を受け取るとき、第3の頂部が始まる。
【００８８】
車両パッド406bがアクティブなベースパッド415bに接近するとき、かつ車両パッド406aがアクティブなベースパッド415に接近していないとき、線1112は、ステップ908の車両パッド406とアクティブなベースパッド415との間の複合電力伝達が増大し始めることを示し得る。したがって、車両パッド406がベースパッド415bから電力を受け取っているとき、線1112の第1の頂部が生じ得る。車両パッド406が道路410に沿って移動し続けるにつれて、線1112は、車両パッド406aが依然としてベースパッド415gと415hの両方に接近していながら、車両パッド406bがベースパッド415bの中心の上を通っており依然としてベースパッド415cに接近しているときに生じ得る、第1の最小電力点に到達し得る。車両パッド406が3個のベースパッド415b、415c、および415gから電力を受け取っているとき、線1112の第2の頂部が生じ得る。車両パッド406が道路410に沿って移動し続けるにつれて、線1112は、車両パッド406bがベースパッド415bを離れベースパッド415cの中心の上を通っているときに生じ得る、それらの次の最小電力点に到達し得る。移動のこの同じ期間中、車両パッド406aは、ベースパッド415gの中心の上を通っており、ベースパッド415hに接近していることがある。車両パッド406がベースパッド415c、415g、および415hから電力を受け取るとき、第3の頂部が始まる。
【００８９】
車両パッド406aがアクティブなベースパッド415dから離れて移動するとき、かつ車両パッド406bがアクティブなベースパッド415cから離れたある距離にあるとき、線1113は、ステップ909の車両パッド406とアクティブなベースパッド415との間の複合電力伝達が減少し始めることを示し得る。車両パッド406が道路410に沿って移動し続けるにつれて、線1113は、車両パッド406aがベースパッド415gの上を通っていることがありながら、車両パッド406bがベースパッド415cの上を通っていることがあるときに生じる、第1の最大電力点に到達し得る。車両パッド406bがベースパッド415cの中心の上を通り始め依然としてベースパッド415dに接近しており、車両パッド406aがベースパッド415gの中心の上を通り始め依然としてベースパッド415hに接近しているとき、線1113の第2の最小値が生じ得る。車両パッド406がベースパッド415c、415d、415g、および415hから電力を受け取っているとき、線1113の最大値が生じる。
【００９０】
線1114は、上に記載された線の各々の最大値を追跡し得る。したがって、線1114は、線1110が車両パッド460において最大電力伝達をもたらしているときに線1110を追跡してもよく、次いで、線1111がベースパッド415b、415c、415f、および415gからの最大電力伝達を与えるときに線1111を追跡してもよい。線1111が減少するにつれて、車両パッド406がベースパッド415c、415d、415g、および415hから電力を受け取るとき、線1114は線1113を追跡し始めてよい。
【００９１】
図11bは、ベースパッド415a〜415hの上の車両パッド位置に対する、図10のベースパッド415a〜415hの各々と車両パッド406aおよび406b(図10において参照されるような)との間の複合電力伝達の別の例のグラフを示す。このグラフの場合、車両パッド406aおよび406bは、ベースパッド415のピッチの4.5倍のピッチを有する。図11aを用いて説明したように、x軸は、ベースパッド415a〜415hの例示的な設置ロケーションとともに車両パッドの位置を示し得、y軸は、車両パッドの複合電力出力を示し得る。
【００９２】
図11bは、図9のシーケンス900のステップ906〜909の各々において車両パッド406がベースパッド415a〜415hの上を移動するときの、車両パッド406とベースパッド415a〜415hの各々との間の電力伝達に対応する5つの線を示す。たとえば、線1120は、ステップ906のベースパッド415、ベースパッド415a、415b、415f、および415gがアクティブ化されているときの、車両パッド406とベースパッド415との間の電力伝達を表す。同様に、線1121は、ステップ907によって表されるシーケンス900における点のベースパッド415b、415c、415f、および415gがアクティブであるときの、車両パッド406とベースパッド415との間の電力伝達を表し得る。線1122は、ステップ908によって表される時間においてアクティブ化されているベースパッド415b、415c、415g、および415hからの、車両パッド406への電力伝達を表す。最後に、線1123は、ベースパッド415b、415c、415g、および415hがステップ909に従ってアクティブ化されているときに伝達されることになるときの、車両パッド406とベースパッド415との間の電力伝達を表す。線1124は、車両パッド406がベースパッド415a〜415hの上を移動方向において移動するときの、906〜909のステップを通じたシーケンシングによって得られる複合最大電力伝達を表す。車両パッド406がベースパッド415a〜415hの上を移動するとき、線1124は、すべての所与の期間において車両パッド406とベースパッド415a〜415hとの間の最大電力伝達を追跡する。
【００９３】
線1120によって示されるように、ステップ906の車両パッド406とアクティブなベースパッド415との間の最大複合電力伝達は、ベースパッド415aおよび415bならびに415fおよび415gから来る。車両パッド406が移動方向において先へ進むにつれて、複合電力は、ベースパッド415b、415f、および415gによって生み出されるときに低下する。線1121は、ベースパッド415b、415c、415f、および415gによって伝達される、ステップ907の車両パッド406とアクティブなベースパッド415との間の最大複合電力伝達を示す。再び、線1120と同じく、線1121の最大電力は、次いで低下する。線1122は、ステップ908に対する複合電力伝達が、ベースパッド415b、415c、415g、および415hによって車両パッド406において生成されることを示す。線1120および1121と同様に、車両パッドにおける電力は、次いで低下する。線1123は、ベースパッド415c、415d、415g、および415hによって生成されている、ステップ909の車両パッド406とアクティブなベースパッド415との間の最大複合電力伝達を示す。最大値の後、線1120、1121、および1122と同じく、生成される電力は低下する。最後に、線1124は、上に記載された線の各々の最大値を追跡する。したがって、線1120が車両パッド406におけるその最大電力伝達を最大にしているとき、線1124は線1120を追跡する。線1124は、次いで、線1120を下へ追跡し、ここで、線1124は線1121を追跡し始め、線1121はまた、その最大値に接近してから低下する。この点において、線1124は線1122を追跡し始め、線1122はその最大電力伝達に接近する。線1124は、線1122が線1123と交わるまで線1122を追跡する。次いで、線1124は線1123を追跡し、線1123はその最大電力伝達に接近する。したがって、線1124は、最大電力伝達と最小電力伝達との間で幅の狭い範囲を維持する。
【００９４】
図11cは、ベースパッド415a〜415hの上の車両パッド406位置に対する、図10のベースパッド415a〜415hの各々ならびに車両パッド406aおよび406b(図10において参照される)を介した電気車両405への複合電力伝達の第3の例のグラフを示す。このグラフの場合、車両パッド406aおよび406bは、ベースパッド415のピッチの5倍に等しいピッチを有する。図11aを用いて説明したように、x軸は、ベースパッド415a〜415hの例示的な設置ロケーションとともに車両パッドの位置を示し得、y軸は、車両パッドの複合電力出力を示し得る。
【００９５】
図11cは、図9のシーケンスのステップの各々において車両パッド406がベースパッド415a〜415hの上を移動するときの、車両パッド406aおよび406bとベースパッド415a〜415hの各々との間の電力伝達に対応する5つの線を示す。たとえば、線1130は、ステップ906のベースパッド415、ベースパッド415a、415b、415f、および415gがアクティブ化され、車両パッド406がベースパッド415の上を移動しているときの、車両パッド406とベースパッド415との間の電力伝達を表す。同様に、線1131は、図9に表されるシーケンスのステップ907のベースパッド415b、415c、415f、および415gがアクティブ化されているときの、車両パッド406とベースパッド415との間の電力伝達を表し得る。線1132は、シーケンス900のステップ908においてアクティブ化されているベースパッド415b、415c、415g、および415hからの、車両パッド406への電力伝達を表す。最後に、線1133は、ベースパッド415b、415c、415g、および415hが図9に表されるようなシーケンス900のステップ909に従ってアクティブ化されているときの、ベースパッド415から車両パッド406への複合電力伝達を表す。線1134は、車両パッド406がベースパッド415a〜415hの上を移動方向において移動するときの、906〜909のステップを通じたシーケンシングによって得られる複合最大電力伝達を表す。車両パッド406がベースパッド415a〜415hの上を移動するとき、線1134は、すべての所与のロケーションおよび期間における車両パッド406とベースパッド415a〜415hとの間の最大電力伝達を追跡する。
【００９６】
線1130によって示されるように、ステップ906の車両パッド406とアクティブなベースパッド415との間の最大複合電力伝達は、ベースパッド415aおよび415bならびに415fおよび415gから来る。車両パッド406が移動方向において先へ進むにつれて、複合電力は、低下してからベースパッド415b、415c、および415gによって生み出される電力へ上昇する。この後、線1130は再び低下する。線1131は、ベースパッド415b、415f、および415gによって伝達される最大電力を有する、ステップ907の車両パッド406とアクティブなベースパッド415との間の複合電力伝達を示す。線1131は、今回はベースパッド415b、415c、および415gによって生成される安定した伝達へ低下してから再び上昇し、その後低下する。線1132は、車両パッド406aおよび406bにおけるベースパッド415bおよび415gからの複合伝達とともに始まってから低下する。次いで、線1132は、ベースパッド415b、415c、415g、および415hによって生成される、車両パッド406aおよび406bへの伝達へ上昇する。次いで、線1132は、再び低下し、ベースパッド415cおよび415hから車両パッド406に伝達されている電力へ上昇する。線1133は、ベースパッド415c、415g、および415hから両方の車両パッド406に伝達されている電力へ上昇してから、低下および再び上昇し、今回は、電力がベースパッド415c、415d、および415hから車両パッド406aおよび406bに伝達されている。最後に、線1134は、上に記載された線の各々の最大値を追跡する。したがって、線1130がその最大電力伝達を車両パッド406にもたらしているとき、線1134は線1130を追跡する。線1134は、次いで、線1134が線1132を追跡し始めるところまで線1130を下へ追跡し、線1132はまた、その最大値に接近してから低下する。線1130は、次いで、高い電力伝達へ再び上昇する。したがって、線1134は、線1130および1132だけを追跡し、グラフに見られるように相当な範囲の間で大きさを変える。
【００９７】
図12は、ワイヤレス電力を電気車両に供給するためのベースアレイネットワーク(BAN)を製造する方法のフローチャートを示す。
【００９８】
方法1200のブロック1205において、電気車両405を充電するように構成された複数のベースパッド415が設けられ、複数のベースパッド415の任意の2つのベースパッド415の間の長さが、電気車両405の任意の2つの車両パッド406の間のピッチよりも短くてもよい。ベースパッド415は直線的に設けられてもよく、複数のベースパッド415は直線を形成する。いくつかの実施形態では、ベースパッド415は端と端を接して設けられてもよく、各ベースパッド415は、両端上のベースパッド415を除く各ベースパッド415が2つの他のベースパッド415と境界を成すように互いに隣接してもよい。別の実施形態では、ベースパッド415は、レイアウトの両端上の2つのベースパッド415を除いて、複数のうちの各ベースパッド415が少なくとも2つの他のベースパッド415とオーバーラップするように設けられてもよい。複数のベースパッド415は、図5a〜図6において参照されるものなどのモジュール式筐体の中に設けられてもよい。
【００９９】
ブロック1210において、ベースパッドのうちの1つに電力を選択的に分配するように構成された複数のローカルコントローラ425(制御ユニット)が設けられる。制御ユニット425は、上記で説明したように、各制御ユニットが同時に1つのベースパッド415だけに電力を分配するように構成されるように設けられてもよい。さらに、複数の制御ユニット425は、上記で説明した複数のベースパッド415と同じモジュール式筐体内に設けられてもよい。
【０１００】
ブロック1215において、ローカルコントローラ425のうちの1つにベースパッド415を選択的に結合するように構成された複数のスイッチ420が設けられる。複数のスイッチ420の各々は、電気車両405を充電するためにベースパッド415に電力を供給するそれぞれの制御ユニット425に、複数のベースパッド415の各々を選択的に結合し得る。いくつかの実施形態では、上記で説明したように、スイッチ420が、接続されたベースパッドの中の電流フローの方向を制御するための能力を提供してもよい。
【０１０１】
上で説明された方法の様々な動作は、様々なハードウェア構成要素および/もしくはソフトウェア構成要素、回路、ならびに/またはモジュールのような、動作を実行することが可能な任意の適切な手段によって実行され得る。一般に、図に示される任意の動作は、動作を実行することが可能な対応する機能的手段によって実行され得る。
【０１０２】
様々な異なる技術および技法のいずれかを使用して、情報および信号が表され得る。たとえば、上記の説明全体にわたって言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、記号、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは磁性粒子、光場もしくは光学粒子、またはそれらの任意の組合せによって表され得る。
【０１０３】
本明細書で開示する実施形態に関して説明する様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、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装される場合がある。ハードウェアとソフトウェアのこの互換性を明確に示すために、様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップが、一般にそれらの機能に関して上述された。そのような機能が、ハードウェアとして実装されるのか、それともソフトウェアとして実装されるのかは、特定の適用例およびシステム全体に課された設計制約によって決まる。説明された機能は特定の適用例ごとに様々な方法で実装され得るが、そのような実装の決定は、本発明の実施形態の範囲からの逸脱を生じるものと解釈されるべきではない。
【０１０４】
本明細書で開示する実施形態に関して説明する様々な例示的なブロック、モジュール、および回路は、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)もしくは他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートもしくはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、または、本明細書に説明された機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せで、実装または実行され得る。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであってもよいが、代替として、プロセッサは、任意の従来型プロセッサ、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ってもよい。プロセッサは、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の組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連結した1つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実装される場合もある。
【０１０５】
本明細書で開示する実施形態に関して説明する方法またはアルゴリズムおよび機能のステップは、直接ハードウェアで具現化されても、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で具現化されても、またはその2つの組合せで具現化されてもよい。ソフトウェアで実装される場合、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有形の非一時的コンピュータ可読媒体上に記憶されるか、または有形の非一時的コンピュータ可読媒体を介して送信され得る。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、読取り専用メモリ(ROM)、電気的プログラマブルROM(EPROM)、電気的消去可能プログラマブル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、または当技術分野において既知の任意の他の形の記憶媒体内に存在する場合がある。記憶媒体は、プロセッサが情報を記憶媒体から読み取り、記憶媒体に書き込むことができるようにプロセッサに結合される。代替として、記憶媒体はプロセッサと一体であり得る。ディスク(disk)およびディスク(disc)は、本明細書において使用されるときに、コンパクトディスク(disc)(CD)、レーザディスク(disc)、光ディスク(disc)、デジタル多用途ディスク(disc)(DVD)、フロッピーディスク(disk)およびブルーレイディスク(disc)を含み、ディスク(disk)は通常、データを磁気的に再生するが、ディスク(disc)は、レーザを用いてデータを光学的に再生する。上記のものの組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。プロセッサおよび記憶媒体は、ASICに存在し得る。ASICは、ユーザ端末に存在し得る。代替として、プロセッサおよび記憶媒体は、個別構成要素としてユーザ端末に存在し得る。
【０１０６】
本開示の概要を示すために、本発明のいくつかの態様、利点、および新規の特徴が本明細書において説明されてきた。本発明の任意の特定の実施形態に従って、そのような利点の必ずしもすべてが実現され得るとは限らないことを理解されたい。したがって、本発明は、本明細書に教示された1つの利点または利点のグループを、本明細書で教示または示唆され得る他の利点を必ずしも実現することなく、実現または最適化するように具現化または実行することができる。
【０１０７】
上記で説明した実施形態への様々な修正が容易に明らかになり、本明細書で定義する一般原理は、本発明の趣旨または範囲を逸脱することなく他の実施形態に適用され得る。したがって、本発明は、本明細書に示された実施形態に限定されることを意図したものではなく、本明細書に開示された原理および新規の特徴に一致する最も広い範囲を与えられるものである。
【符号の説明】
【０１０８】
100  ワイヤレス電力伝達システム
102  入力電力
104  送電器
105  ワイヤレス場
108  受電器
110  出力電力
112  距離
114  送電アンテナ、送電コイル
118  受電アンテナ、受電コイル
200  ワイヤレス電力伝達システム、システム
204  送電器
205  ワイヤレス場
206  送電回路
208  受電器
210  受電回路
214  送電アンテナ、送電コイル
218  受電アンテナ、受電コイル
219  通信チャネル
222  発振器
223  周波数制御信号
224  ドライバ回路
225  入力電圧信号(VD)
226  フィルタおよび整合回路
232  整合回路
234  整流器回路
236  バッテリー
350  送電回路または受電回路、回路
352  アンテナ、「ループ」アンテナ、空芯ループアンテナ
354  キャパシタ
356  キャパシタ
358  信号
400  動的ワイヤレス充電システム
404  グラフ
405  電気車両、車両
406  車両パッド
406a  車両パッド
406b  車両パッド
407  コントローラ
408  エネルギー蓄積デバイス
410  道路
415  ベースパッド
415a〜415r  ベースパッド
420  スイッチ
420a〜420r  スイッチ
421  分配回路
421a〜421f  分配回路
425  ローカルコントローラ
425a〜425f  ローカルコントローラ
430  バックボーン
435  電源/インバータ
440  電源
445  分配コントローラ
450  BANモジュール
450a〜450c  ベースアレイネットワーク(BAN)モジュール
505  BAN筐体
605  筐体
610  電線管
615  バックボーン接続
705  車両パッドピッチ
710  ベースパッドピッチ
900  シーケンス
906  ステップ
907  ステップ
908  ステップ
909  ステップ
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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