(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電力伝達用のシステムの一次巻線構造（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）の一次側構成（１）であって、前記一次側構成（１）は、少なくとも３本の位相線を備え、位相線当たり少なくとも１つの巻線構造（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）を備え、各巻線構造（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）は少なくとも１つの部分巻線構造（ＳＷ１＿１、…、ＳＷ３＿３）を備え、前記巻線構造（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）は、前記一次側構成（１）の長手軸（ｘ）に沿って延在する、一次側構成において、
前記巻線構造（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）の対応する部分巻線構造（ＳＷ１＿１、…、ＳＷ３＿３）の間のピッチ（Ｐ１２＿１、…、Ｐ３２＿３）が前記長手軸（ｘ）に沿って変化する、および／または前記巻線構造（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）の前記部分巻線構造（ＳＷ１＿１、…、ＳＷ３＿３）の長さ（Ｌ＿ＳＷ１＿１、…、Ｌ＿ＳＷ１＿３）が前記長手軸（ｘ）に沿って変化することを特徴とする、一次側構成。
【請求項２】
前記第１巻線構造（Ｗ１）および前記第３巻線構造（Ｗ３）の対応する部分巻線構造（ＳＷ１＿１、…、ＳＷ３＿３）の間のピッチ（Ｐ１３）が前記第１巻線構造（Ｗ１）および前記第２巻線構造（Ｗ２）の対応する部分巻線構造（ＳＷ１＿１、…、ＳＷ３＿２）の間の前記ピッチ（Ｐ１２）より短いことを特徴とする、請求項１に記載の一次側構成。
【請求項３】
前記巻線構造（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）の前記部分巻線構造（ＳＷ１＿１、…、ＳＷ３＿３）の前記長手軸（ｘ）に沿った長さ（Ｌ＿ＳＷ１＿１、…、Ｌ＿ＳＷ１＿３）が標準長の５／１０〜１５／１０の範囲内で変化することを特徴とする、請求項１または２に記載の一次側構成。
【請求項４】
前記第１巻線構造（Ｗ１）および前記第２巻線構造（Ｗ２）の対応する部分巻線構造（ＳＷ１＿１、ＳＷ１＿２）が発生させた磁束の方向が等しくなるように、対応する部分巻線構造（ＳＷ１＿１、…、ＳＷ１＿３）が設計および／または配置され、正または負のどちらかの動作電流（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３）が前記対応する部分巻線構造（ＳＷ１＿１、…、ＳＷ１＿３）に流れると、前記方向は前記第３巻線構造（Ｗ３）の前記対応する部分巻線構造（ＳＷ１＿３）が発生させた磁束の方向とは逆の向きになることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の一次側構成。
【請求項５】
前記第１巻線構造（Ｗ１）の前記第１部分巻線構造（ＳＷ１＿１）の少なくとも１つの給電点（Ｔ１＿１）および前記第２巻線構造（Ｗ２）の前記第１部分巻線構造（ＳＷ１＿２）の少なくとも１つの給電点（Ｔ１＿２）が前記構成（１）の第１の横方向側部に配置され、前記第３巻線構造（Ｗ３）の前記第１部分巻線構造（ＳＷ１＿３）の少なくとも１つの給電点（Ｔ１＿３）が前記構成の第２の横方向側部に配置されることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の一次側構成。
【請求項６】
誘導電力伝達用のシステムであって、前記システム（２）は、請求項１〜５の何れか一項に記載の一次巻線構造（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）の一次側構成（１）と少なくとも１つの二次巻線構造（Ｗ２０）の二次側構成（３）とを備え、前記二次側構成（３）は少なくとも１つの位相線を備え、位相線当たり１つの二次巻線構造（Ｗ２０）を備える、システム。
【請求項７】
複数の一次巻線構造（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）の一次側構成（１）の製造方法であって、前記一次側構成（１）は少なくとも３つの位相線を備え、位相線当たり少なくとも１つの巻線構造（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）が設けられ、各巻線構造（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）は少なくとも１つの部分巻線構造（ＳＷ１＿１、…、ＳＷ３＿３）を備え、前記巻線構造（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）は、前記部分巻線構造（ＳＷ１＿１、…、ＳＷ３＿３）が前記一次側構成（１）の長手軸（ｘ）に沿って延在するように配置される、方法において、
前記巻線構造（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）の対応する部分巻線構造（ＳＷ１＿１、…、ＳＷ３＿３）の間のピッチ（Ｐ１２＿１、…、Ｐ３２＿３）および／または前記巻線構造（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）の前記部分巻線構造（ＳＷ１＿１、…、ＳＷ３＿３）の長さ（Ｌ＿ＳＷ１＿１、…、Ｌ＿ＳＷ３＿３）が前記長手軸（ｘ）に沿って変化することを特徴とする、方法。
【請求項８】
前記一次側構成（１）に対するさまざまな位置および／または向きにおいて所定の二次巻線構造（Ｗ２０）により供給される二次側出力電圧の変動が最小化されるように、前記ピッチ（Ｐ１２＿１、…、Ｐ３２＿３）および／または前記長さ（Ｌ＿ＳＷ１＿１、…、Ｌ＿ＳＷ３＿３）が変化させられることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
電力を車両に誘導的に供給する方法であって、動作電流（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３）が請求項１〜５の何れか一項に記載の一次側構成（１）の巻線構造（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）に供給され、第１の動作電流（Ｉ１）が第１巻線構造（Ｗ１）に供給され、第２の動作電流（Ｉ２）が第２巻線構造（Ｗ２）に供給され、第３の動作電流（Ｉ３）が第３巻線構造（Ｗ３）に供給される、方法。
【請求項１０】
標準動作モードにおいて前記第１の動作電流（Ｉ１）、前記第２の動作電流（Ｉ２）、および前記第３の動作電流（Ｉ３）は、３つ全ての動作電流（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３）の間に所定の位相シフトがもたらされるように制御されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
修正動作モードにおいて、前記第１の動作電流（Ｉ１）、前記第２の動作電流（Ｉ２）、および前記第３の動作電流（Ｉ３）は、一組の位相シフト値が最大２つの非ゼロ値を含み、全ての非ゼロ位相シフト値が等しいように、制御されることを特徴とする、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記動作電流（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３）のうちの１つがゼロに低減されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
残りの動作電流（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３）は、前記非ゼロ位相シフト値が１８０°の位相角になるように制御されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電力伝達用のシステムの複数の一次巻線構造の一次側構成に関する。更に、本発明は、このようなシステムの製造方法に関する。更に、本発明は、このような誘導電力伝達用のシステムと、電力を車両に誘導的に伝達する方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動車両、特に走路拘束型車両、および／または路面走行用自動車、は誘導電力伝達によって伝達された電気エネルギーによって作動させることができる。このような車両は、交流電磁場を受けて電磁誘導によって交流電流を発生させるべく適合化された受電装置を備えた回路構成を備え得る。この回路構成は、車両のき電システム、またはき電システムの一部、にすることができる。更に、このような車両は、交流（ＡＣ）を直流（ＤＣ）に変換するべく適合化された整流器を備えることができる。ＤＣは、走行用電池を充電するために、または電気機械を作動させるために、使用できる。後者の場合、ＤＣは、インバータによってＡＣに変換できる。
【０００３】
誘導電力伝達は、２セットの巻線構造を用いて行われる。第１のセットは、地上に据え付けられ（一次巻線構造）、路傍の電力変換器（ＷＰＣ）によって給電可能である。第２の巻線セット（二次巻線構造）は、車両に据え付けられる。例えば、第２の巻線セットは、車両の下に取り付け可能であり、路面電車の場合は、その複数の台車のうちのいくつかの下に取り付け可能である。自動車の場合は、車両の車台に取り付け可能である。二次巻線構造、または全般的に二次側、はピックアップ構成または受電機としばしば称される、またはその一部である。電気エネルギーを車両に伝達するために、一次巻線構造と二次巻線構造とは高周波変圧器を形成する。この電気エネルギーの伝達は、静止状態（車両の移動がないとき）および動的状態（車両が移動しているとき）において行うことができる。
【０００４】
特に路面走行用自動車の場合、定置式一次ユニットは複数の要素を備える。これら要素は、空間的に離して配置されることが多い。
【０００５】
特許文献１は、３つのループ状導体を有する三相トポロジを開示している。これら導体は、隣接する各導体における電流の位相が６０°異なり、走路の長さに沿って走行用電磁場を生じさせるように互いに部分的に重なり合う。特許文献１に開示されているトラックピッチは、第１位相線を提供する第１導体から第２位相線を提供する第２導体まで連続する複数のループ区間の間のピッチが１つのループの長さの２／３になり、第１導体および第３位相線を提供する第３導体の対応する複数のループ区間の間のピッチが当該長さの４／３になるように、設けられる。これは、位相間の均衡した相互結合によってもたらされる。これは、特許文献１に開示されている三相トラックトポロジの一特徴として述べられている。
【０００６】
特許文献２には、三相一次巻線構造を動作させる方法および一次ユニットが記載されている。
【０００７】
一次巻線構造と二次巻線構造との間の相対位置および／または向きの変動に対して電力伝達の効率が最大化される、誘導電力伝達用のシステムの複数の一次巻線構造の一次側構成、誘導電力伝達用のシステム、および電力を車両に誘導的に伝達する方法を提供するという技術的課題が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１４５９５３（Ａ１）号
【特許文献２】国際公開第２０１５／０７５０２６（Ａ１）号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記技術的課題に対する解決策は、請求項１、６、７、および９に記載の各特徴を有する主題によってもたらされる。本発明の更なる実施形態が従属請求項の各特徴を有する主題によってもたらされる。
【００１０】
誘導電力伝達用のシステムの、またはそのための、複数の一次巻線構造の一次側構成が提案される。本システムは、車両への誘導電力伝達用のシステムとすることができる。複数の一次巻線構造の一次側構成は、所謂誘導電力伝達用パッドまたは充電パッドの一部とすることができる。このようなパッドは、ルートまたは駐車場の表面に設置することも、そのような表面の内部に組み込むこともできる。一次巻線構造に動作電流が通電または供給されると、一次巻線構造は、交流（電）磁場を発生させる。この電磁場は、１つ以上の二次巻線構造によって受電可能である。
【００１１】
以下においては、一次巻線構造は、巻線構造とも称され得る。一次側構成は、少なくとも３本の位相線を備え、位相線ごとに少なくとも１つの巻線構造を備える。一巻線構造は、１つ以上の導体によって設けられ得る。位相線は、巻線構造によって設けることも、またはこの逆も可能である。
【００１２】
各巻線構造は、少なくとも１つの部分巻線構造を備える。このような部分巻線構造は、一位相線の１つの磁極から成ることが好ましい。部分巻線構造は、当該巻線構造の少なくとも１つの区間によって設けられ得る。特に、部分巻線構造は、ループまたはコイルを提供できる。このループまたはコイルは、巻線構造の１つまたは複数の区間によって設けられる。
【００１３】
各巻線構造は、一次側構成の長手軸に沿って延在する。巻線構造は、一次側構成の長手軸に沿って延在する部分巻線構造を複数備えることが好ましい。一次側構成の長手軸は、１つの巻線構造の長手軸に平行にすることができる。この場合、巻線構造の複数の連続する部分巻線構造は、前記長手軸に沿って互いに隣接配置され得る。互いに隣接するとは、これら部分巻線のそれぞれの中心軸、特に対称軸、が相互に離間して、例えば長手軸に沿って所定の距離を置いて、配置されることを意味し得る。ループまたはコイルは、円形状、楕円形状、または矩形状にできる。勿論、他の幾何学的形状も可能である。一次側構成の長手軸は、例えば、一次巻線構造の上方を充電位置へと走行する車両の所望の移動方向に平行にできる。
【００１４】
隣り合う、または隣接する、部分巻線同士は逆向きにできる。これは、第１部分巻線における電流の流れが時計回りに向けられ、隣り合う、または隣接する、第２部分巻線における電流の流れが反時計回りに向けられることを意味し得る。時計回りの方向は、同じ方向に向いた平行な中心軸を基準に規定され得る。電流が前記複数の部分巻線に流れると、隣接し合う部分巻線は、同じ大きさの、しかし向きが反対方向の、磁場を発生させることになる。
【００１５】
巻線構造は、特に、平坦な複数の部分巻線構造、特に平坦な複数のループまたはコイル、によって設けることができる。これは、巻線構造が二次元平面内にほぼ配置されることを意味する。巻線構造に交流が通電されると、各部分巻線構造は、それぞれの位相線の磁極を１つもたらすことができる。
【００１６】
一次側構成の長手軸は、少なくとも３つの巻線構造の各々の少なくとも１つの部分巻線構造がそこに沿って延在する軸を示す。これは、少なくとも３つの巻線構造の各々が前記長手軸に沿って延在する区間を少なくとも１つ備えることを意味する。少なくとも３つの巻線構造の対応する部分巻線構造、例えば各巻線構造の第１部分巻線構造、は前記長手軸に沿って互いから所定距離変位させて配置される。この変位は、対応する部分巻線構造の間のピッチと称され得る。各巻線構造の対応する部分巻線構造とは、長手軸に沿った一連の部分巻線構造における位置が同じである部分巻線構造、すなわち、各巻線構造の第１部分巻線構造、各巻線構造の第２部分巻線構造、等々、を意味し得る。長手軸は、複数の磁極または複数の磁極対がそこに沿って位置付けられる軸としても定義され得る。
【００１７】
第１巻線構造、第２巻線構造、および少なくとも第３巻線構造はそれぞれ、長手軸に沿って延在する少なくとも１つの巻線区間と横軸に沿って延在する少なくとも１つの巻線区間とを備えることが可能である。横軸の向きは、長手軸に直交させ得る。横軸および長手軸は、巻線構造がそこにほぼ配置される上記平面に延びることができる。長手軸および横軸の向きはどちらも鉛直軸に対して垂直にできる。鉛直軸は、部分巻線構造の対称軸に平行に向けることができ、一次側構成から二次側構成に向けることができる。特に、鉛直軸は、電力の主伝達方向に平行にできる。「上方に」、「下に」、「前方へ」、「横に」などの方向を示す用語は、上記長手軸、横軸、および鉛直軸に関連付けることができる。
【００１８】
したがって、巻線構造、特に各部分巻線構造、は長手軸にほぼ、または完全に、平行に延在する区間と、横軸にほぼ、または完全に、平行に延在する区間とによって設けられ得る。特に、各部分巻線は、長手軸にほぼ、または完全に、平行に延在する２つの区間と、横軸にほぼ、または完全に、平行に延在する２つの区間とによって設けられ得る。横軸に平行に延在する区間は、活性区間とも称され得る。
【００１９】
本発明によると、これら巻線構造の対応する部分巻線構造の間のピッチが長手軸に沿って変化する。このピッチは、これら巻線構造の対応する部分巻線構造の間の長手軸に沿った距離を示し得る。このピッチは、例えば、前記部分巻線構造の幾何学的中心の間の長手軸に沿った距離とすることができる。また、このピッチは、例えば、前記部分巻線構造の後端活性区間の長手軸に沿った距離とすることができる。
【００２０】
対応する部分巻線構造の間のピッチが長手軸に沿って変化するという特徴は、２つの巻線構造のセットの少なくとも一対の対応する部分巻線構造の部分巻線構造の間のピッチが前記２つの巻線構造のセットのうちの対応する部分巻線構造の残りの対の部分巻線構造の間のピッチと異なることを意味し得る。対応する部分巻線構造の間のピッチが長手軸に沿って変化するという特徴は、対応する部分巻線構造の少なくとも一対のうちの部分巻線構造の間のピッチが全ての巻線構造のセットのうちの対応する部分巻線構造の残りの全ての対の部分巻線構造の間のピッチとは異なることを更に意味し得る。
【００２１】
例えば、第１巻線構造の第１部分巻線と第２巻線構造の第１部分巻線との間のピッチを第１巻線構造の第２部分巻線と第２巻線構造の第２部分巻線との間のピッチと違えることが可能である。
【００２２】
例えば、第１巻線構造の第１部分巻線と第２巻線構造の第１部分巻線との間のピッチを第２巻線構造の第１部分巻線と第３巻線構造の第１部分巻線との間のピッチと違えることも可能である。
【００２３】
対応する部分巻線構造間のピッチおよび動作電流間の位相シフトは、一次側構成の長手軸に沿って隣接し合う磁極対間の所謂磁極ピッチを規定し得る。特に、磁極ピッチは、１つの部分巻線構造の長さに等しくすることができる。
【００２４】
一般に、２つの対応する部分巻線構造の間のピッチは、一次側構成の製造方法における設計変数にすることができる。
【００２５】
代わりに、または加えて、これら巻線構造の部分巻線構造の長手軸に沿った長さは変化する。この長さは、部分巻線構造の長手軸に沿った寸法、特に最大寸法、として規定され得る。
【００２６】
これら部分巻線構造の長さが長手軸に沿って変化するという特徴は、特定の巻線構造の少なくとも１つの部分巻線構造の長さがこの特定の巻線構造の残りの部分巻線構造の長さと異なることを意味し得る。複数の部分巻線構造の長さが長さに沿って変化するという特徴は、全ての巻線構造のうちの少なくとも１つの部分巻線構造の長さが残りの部分巻線構造の長さと異なることも意味し得る。対応する部分巻線構造を同じ長さにすることも可能である。
【００２７】
一般に、各部分巻線構造の長さは、一次側構成の製造方法における設計変数にし得る。
【００２８】
平常運転条件下では、第１巻線構造に第１の動作電流が通電される、または通電可能であり、第２巻線構造に第２の動作電流が通電される、または通電可能である。第３巻線構造に第３の動作電流が通電される、または通電可能である。第１の動作電流および第２の動作電流間の位相シフトを１２０°にすることができ、第１の動作電流および第３の動作電流間の位相シフトを２４０°にすることができる。動作電流間の位相シフトをそれぞれの巻線構造の間のピッチに合わせることもできる。この場合、隣接する２つの部分巻線構造の合計長を３６０°に対応させることができる。
【００２９】
提案される一次側構成は、二次巻線構造が一次巻線構造に対してさまざまな位置および／または向きで配置され得る場合に、誘導電力伝達の効率を向上できるので好都合である。特に、さまざまな位置および／または向きの選択されたセットに対する最小効率は、部分巻線構造の長さおよび／またはピッチを適合化することによって、最大化可能である。
【００３０】
別の実施形態において、第１巻線構造および第３巻線構造の対応する部分巻線構造の間のピッチは、第１巻線構造および第２巻線構造の対応する部分巻線構造の間のピッチより短い。この場合、全ての巻線構造の各部分巻線は、対応する部分巻線構造とすることができる。
【００３１】
その結果、特許文献１の開示と異なり、第３巻線構造は長手軸に沿って引っ込んでいる。ただし、これにより、複数の異なる巻線構造間の非対称の相互結合がもたらされる。一利点として、一次側構成に必要とされる据え付け空間が減り、特に長手軸に沿った据え付け空間が減る。
【００３２】
第１巻線構造および第２巻線構造の対応する部分巻線構造の間のピッチは、第１または第２巻線構造のそれぞれの部分巻線構造の長さの０（含まず）〜１（含まず）の間隔から選択可能である。第１巻線構造および第３巻線構造の対応する部分巻線構造の間のピッチも第１または第３巻線構造のそれぞれの部分巻線構造の長さの０（含まず）〜１（含まず）の間隔から選択可能である。
【００３３】
第１巻線構造および第２巻線構造の対応する部分巻線構造の間のピッチは、第１または第２巻線構造のそれぞれの部分巻線構造の長さの１／２（含む）〜１（含まず）の間隔から選択されることが好ましい。この場合、第１巻線構造および第３巻線構造の対応する部分巻線構造の間のピッチは、第１または第３巻線構造のそれぞれの部分巻線構造の長さの０（含まず）〜１／２（含まず）の間隔から選択可能である。
【００３４】
より好ましくは、第１巻線構造および第２巻線構造の対応する部分巻線構造の間のピッチは、第１または第２巻線構造のそれぞれの部分巻線構造の長さの１／３（含む）〜１（含まず）の間隔から選択可能である。この場合、第１巻線構造および第３巻線構造の対応する部分巻線構造の間のピッチは、第１または第３巻線構造のそれぞれの部分巻線構造の長さの０（含まず）〜１／３（含まず）の間隔から選択可能である。
【００３５】
更に、第１巻線構造および第２巻線構造の対応する部分巻線構造の間のピッチは、第１巻線構造および第３巻線構造の対応する部分巻線構造の間の対応するピッチに等しくすることができる。
【００３６】
別の実施形態において、これら巻線構造の各部分巻線構造の長手軸に沿った長さは、標準長の１／２〜３／２の範囲内で変化する。標準長は、例えば、全ての長さのセットの平均長とすることができる。これは、長さの変動が制限されることを意味する。
【００３７】
２つの部分巻線構造の間の個々のピッチは、一次巻線構造と二次巻線構造との間の距離、特に一次および二次巻線構造の２つの中心の間の距離、に依存させ得ることが好ましい。これら中心は、一次および二次巻線構造の磁気、幾何学的、または密度中心でもよい。この距離は、一次および二次巻線構造の間の空隙のサイズ、すなわち高さ、に等しくし得る。距離に対するピッチの比は、３より大きく、特に５より大きく、することができる。ピッチと距離との間の比は、０．５〜６０の範囲内、特に０．５〜５０の範囲内、好ましくは０．５〜１０の範囲内、にすることができる。
【００３８】
別の実施形態において、対応する部分巻線構造は、第１巻線構造の第１部分巻線構造および第２巻線構造の第１部分巻線構造が発生させた磁束の方向が同じ方向に向くように、設計および／または配置される。前記方向の向きは、正または負のどちらかの電流が対応する部分巻線に流れている場合、第３巻線構造の第１部分巻線構造が発生させる磁束の方向と逆になる。
【００３９】
特に、第３巻線構造の部分巻線構造は、第１巻線構造および第２巻線構造の対応する部分巻線構造に対して逆向きに配置可能である。これは、第１巻線構造の第１部分巻線および第２部分巻線における電流の流れの向きが時計回りになることを意味し得る。この場合、第３巻線構造の対応する第１部分巻線における電流の流れの向きは、対応する全ての部分巻線における電流が正または負のどちらかの電流である場合、反時計回りになる。
【００４０】
例えば、正電流の流れの方向は、それぞれの巻線構造の給電点から、全ての巻線構造が接続されているスターポイントに向かい得る。また、正電流の流れの方向は、例えば、それぞれの巻線構造の給電点から、全ての巻線構造の共通基準電位である基準電位を有する接続点に向かい得る。
【００４１】
給電点は、例えば、巻線構造の電気接続点を意味し得る。給電点は、例えば、コネクタによって設けられ得る。あるいは、一巻線構造を一給電線区間に電気的に接続できる。この場合、この給電線区間の一端が給電点をもたらす。一巻線構造の給電点は、例えば、動作電流を巻線構造に供給するインバータのスイッチングレグの中心点に接続され得る。この中心点は、スイッチングレグの２つのスイッチング素子間の接続の一点とすることができる。正電流の流れの方向は、例えば、中心点から給電点に向かい得る。
【００４２】
インバータは、提案される構成の一部とすることができる。特に、インバータは、３つのスイッチングレグを備える。各スイッチングレグは、２つのスイッチング素子の直列接続によって設けられる。各巻線構造の給電点は、これらスイッチングレグのうちの１つの中心点に電気的に接続される。
【００４３】
これにより、生成される漂遊電磁場と生成される電力伝達場との間の比を小さくできるので好都合である。更に、磁束密度の局所的最大値の位置を所望の位置に調整できる。これにより、生成される電力伝達場を一次巻線構造に対する二次巻線構造の複数の異なる位置に適合化できるので好都合である。したがって、一次巻線構造と二次巻線構造との間の磁気結合を最大化できる一方で、一次巻線構造と他の構造、例えば車両車台、との間の磁気結合を最小化できる。
【００４４】
前記設計および／または配置の一代替案として、正または負のどちらかの電流が対応する部分巻線を通って流れている場合に、第１巻線構造の第１部分巻線構造および第２巻線構造の第１部分巻線構造が発生させる磁束の方向が第３巻線構造の第１部分巻線構造が発生させる磁束の方向に等しくなるように、対応する部分巻線構造を設計および／または配置できる。部分巻線構造がこのように設計および／または配置されると、第３巻線構造のための動作電流の位相角を−１８０°または＋１８０°シフトまたは調整できる。これは、正電流が第１巻線構造の部分巻線構造および第２巻線構造の部分巻線構造に印加される、またはそこを流れる、場合は、負電流が第３巻線構造の部分巻線構造に印加される、またはそこを流れることを意味する。更に、負電流が第１巻線構造の部分巻線構造および第２巻線構造の部分巻線構造に印加される、またはそこを流れる、場合は、正電流が第３巻線構造の部分巻線構造に印加される、またはそこを流れる。
【００４５】
その結果、第１巻線構造の第１部分巻線構造および第２巻線構造の第１部分巻線構造が発生させる磁束の方向が同じ方向に向く。前記方向は、第３巻線構造の第１部分巻線構造が発生させる磁束の方向とは逆に向く。
【００４６】
別の実施形態において、第１巻線構造の第１部分巻線構造の少なくとも１つの給電点および第２巻線構造の第１部分巻線構造の少なくとも１つの給電点は、当該構成の第１の横方向側部に配置され、第３巻線構造の第１部分巻線構造の少なくとも１つの給電点は、当該構成の第２の横方向側部に配置される。これにより、これら巻線構造の対応する逆向きの部分巻線を設けるための単純な機械的設計が好都合に提供される。
【００４７】
提案される配置では、第１巻線構造および／または第２巻線構造および／または第３巻線構造の対応する部分巻線構造を少なくとも部分的に互いに重ね合わせることができる。この場合、各巻線構造を一平面に配置できる。それぞれの平面は、鉛直軸に沿ってそれぞれ異なる鉛直位置に配置される。これにより、据え付け空間要件が更に減るので好都合である。
【００４８】
更に、一次側構成は、少なくとも１つの導磁要素、または複数の導磁要素の構成、を備える。この導磁要素は、磁束案内要素とも称され得る。磁束案内要素は、一次側構成が発生させた電磁場の磁束を誘導するために使用される。導磁要素は、例えば、フェライト素子とすることも、１つまたは複数のフェライト素子を備えることもできる。
【００４９】
少なくとも１つの導磁要素は、巻線構造の下に配置可能である。代わりに、または加えて、少なくとも１つの導磁要素、または複数の要素の構成のうちの１つの要素、は、１つの巻線構造が配置される平面内に少なくとも部分的にまたは完全に配置可能である。特に、少なくとも１つの導磁要素は、１つの部分巻線構造によって囲まれた容積または領域内に配置または延在可能である。
【００５０】
少なくとも１つの導磁要素、または複数の要素の構成、は長手軸に沿って延在可能である。特に、少なくとも１つの導磁要素は、条片状または細長い要素とすることができる。換言すると、少なくとも１つの導磁要素は、バー要素、例えばフェライトバー、とすることができる。これにより、一次側構成から望ましくない方向に延びる磁束を減らすことができるので好都合である。
【００５１】
バー要素は、その長さに沿って一定の高さを有し得る。この場合、バー要素は、直方体の形状を有し得る。あるいは、バー要素は、その長さに沿って変化する高さを有し得る。特に、バー要素は、高さが一定の少なくとも１つの区間と、高さが増大する少なくとも１つの区間とを有し得る。この高さは、一次巻線構造の鉛直軸に沿って測定可能である。
【００５２】
更に、複数の導磁要素の構成は、複数のバー要素を備える。これらバー要素は、これらバー要素が長手軸に沿って延在するように配置され得る。複数のバー要素を長手軸に平行な直線に平行に、またはこの直線に沿って、配置できる。これら複数のバー要素は、これらバー要素の前端または後端区間において当接する、または部分的に重なり合う。このような構成は、バー要素列とも称され得る。
【００５３】
複数のバー要素の構成は、複数の列を備えることが可能である。この場合、各列は、１つまたは複数のバー要素を備える。
【００５４】
更に、複数の導磁要素の構成は、少なくとも１つの導磁性要素の列を複数備える。この場合、隣接または連続する２つの列間に非ゼロの間隙が横方向に沿って設けられる。各列は、長手軸に平行な線に沿って延在するバー要素を１つまたは複数備える。これら列は、横軸に沿って、または横軸に平行に、相互に離間して配置される。隣接する２つの列間の距離は、０ｍｍ（含まず）〜５０ｍｍ（含む）、好ましくは〜３０ｍｍ（含む）、の間隔から選択可能である。非ゼロの間隙は、部分巻線構造によって囲まれた領域または容積内に所望の磁束密度の調節または提供を可能にするので好都合である。
【００５５】
更に、少なくとも２つの導磁性要素が互いに部分的に重ね合わせることができる。特に、この少なくとも２つのバー要素は、これらバー要素の前端または後端区間において互いに部分的に重なり合うことができる。より具体的には、複数のバー要素の１つの列のうちの連続する２つのバー要素を部分的に重ね合わせることができる。これは、これら少なくとも２つのバー要素が上記鉛直軸に沿ってそれぞれ異なる鉛直位置に配置されることを意味し得る。
【００５６】
更に、少なくとも１つの導磁要素、または複数の導磁要素の構成、は凹部をもたらし得る。この凹部は、一巻線構造の、特に一部分巻線構造の、少なくとも一区間を収容できる。更に、特に、この凹部は、横軸に沿って、または横軸に平行に、延在する一巻線構造の一区間を収容するために、配置および／または設計できる。より具体的には、この凹部は、長手軸に沿った１つの部分巻線構造から後続の部分巻線構造への移行部における一巻線構造の一区間をこの凹部内に配置できるように、設計および／または配置できる。
【００５７】
複数の導磁性要素の構成が複数の導磁性要素の列を１つまたは複数備える場合は、凹部が設けられるように１つの列を構成する複数の導磁性要素を配置できる。例えば、この凹部は、列内の第２導磁性要素、特に細長い要素、の末端区間のみが当該列内の第１の導磁性要素の末端区間および第３の導磁性要素の末端区間にそれぞれ部分的に重なり合う場合に、設けられ得る。この場合、凹部は、第１の導磁性要素および第３の導磁性要素間に設けられ得る。凹部の幅は、一次巻線構造の収容対象区間の幅に適合化可能である。換言すると、複数の導磁性要素の構成の複数の導磁要素を一列に配置できる。この場合、複数の導磁性要素を一次巻線構造の長手軸に沿って次々と配置できる。更に、連続する少なくとも２つの導磁性要素を互いに鉛直に偏位させて位置合わせする。これは、連続する２つの導磁性要素のそれぞれの長手軸の間に、一次巻線構造の鉛直軸に沿って、非ゼロの距離が設けられることを意味し得る。更に、列内の１つ置きの導磁性要素を鉛直に偏位させないこともできる。鉛直方向に偏位させることによって、凹部を設けることができる。これにより、据え付け空間要件が更に減り、かつ一次および二次巻線構造の間の磁気結合が増大するので好都合である。
【００５８】
更に、少なくとも１つの導磁性要素の少なくとも１つの区間を１つの部分巻線構造内に延在させることができる。これは、部分巻線構造によって囲まれた領域または容積内に、少なくとも１つの区間が延在することを意味し得る。これにより、据え付け空間要件が更に減るので好都合である。
【００５９】
換言すると、少なくとも１つの導磁性要素の少なくとも１つの区間を一部分巻線構造によって囲まれた領域または容積内に配置できる。一部分巻線構造によって囲まれた容積内に配置される導磁性要素の高さは、当該部分巻線構造の高さに等しくすることも、より高く、またはより低く、することもできる。これにより、据え付け空間要件が更に減るので好都合である。更に、当該容積内に導磁性要素を配置すると、この導磁性要素が磁場収集器として働くため、前記容積を通って延在する交流電磁場の磁力線の量が増えるので好都合である。
【００６０】
部分巻線構造によって囲まれた容積の３０％〜７０％、好ましくは４５％〜５５％、に１つまたは複数の導磁性要素を充填することが可能である。
【００６１】
複数の導磁性要素の構成が複数の導磁性要素の列を１つまたは複数備える場合は、当該巻線構造の少なくとも１つの区間が当該列によって設けられた凹部内に配置されるように、１つの列を構成する複数の導磁性要素を配置できる。この場合、この列の一区間が部分巻線構造によって囲まれた領域または容積内に配置される。
【００６２】
例えば、１つの列は、複数の上側導磁性要素と少なくとも１つまたは複数の下側導磁性要素とを備えることが可能である。上側導磁性要素は、複数の部分巻線構造によって囲まれた領域または容積内に配置される。下側導磁性要素は、隣接する２つの部分巻線構造の容積間の巻線構造区間を跨ぐ。この場合、下側導磁性要素の第１末端区間を第１の上側導磁性要素の末端区間に部分的に重ね合わせることができる。この場合、下側導磁性要素の別の末端区間は、第２の上側導磁性要素の末端区間に部分的に重なり合う。凹部は、上側導磁性要素の間に設けられる。
【００６３】
列内の複数の導磁性要素をこのように配置すると、断面には帽子状の構造がもたらされる。
【００６４】
更に、複数の導磁性要素の構成の複数の導磁要素が一列に配置される。この場合、複数の導磁性要素は、一次巻線構造の長手軸に沿って次々と配置可能である。更に、連続する少なくとも２つの導磁性要素が互いに横方向に偏位されて位置合わせされる。これは、連続する２つの導磁性要素の長手軸間に、一次巻線構造の横軸に沿って、非ゼロの距離が設けられることを意味し得る。この横方向への偏位は、一次巻線構造の横軸に沿って、またはそこを基準に、行われ得る。更に、列内の１つ置きの導磁性要素を横方向に偏位させないこともできる。
【００６５】
この構成は、複数の列を有し得る。この場合、連続する２つの導磁性要素間の横方向への偏位は、全ての列には行われず、選択された列にのみ行われる。これは、当該構成は、複数の導磁性要素が横方向に偏位せずに一次巻線構造の長手軸に沿って配置される１つ以上の列と、連続する少なくとも２つの導磁性要素が前記横方向に偏位して長手軸に沿って配置される１つ以上の列とを備えることを意味する。
【００６６】
勿論、１つの列内の連続する２つの導磁性要素間に、横方向への偏位に加え、鉛直方向への偏位を設けることも可能である。
【００６７】
横方向への偏位を設けることによって、横方向に沿って隣接する２つの列間の間隙を変化、例えば拡大、させることが可能である。これにより、隣接する２つの列間に他の構成要素、例えば固定手段、の配置が可能になる。
【００６８】
更に、一次側構成は、少なくとも１つのケーブル支持要素を備える。ケーブル支持要素は、少なくとも１つの巻線構造またはその一部、好ましくは全ての巻線構造、を位置決めおよび／または保持するべく適合化された要素を意味し得る。特に、ケーブル支持要素は、一次側構成の位相線を提供できる１本以上の電線の複数の線区間を位置決めおよび／または保持するべく適合化可能である。
【００６９】
ケーブル支持要素は、一巻線構造の少なくとも一区間を収容するための空間を形成する凹部、および／または当該区間を収容するための空間を画定する突起、を備えることができる。一巻線構造の一区間は、１本の線の、または１つの導体の、一区間によって設けられ得る。巻線構造は、これら空間を通って延在できる。
【００７０】
更に、ケーブル支持要素は、少なくとも１つの導磁性要素、好ましくは、部分巻線構造によって囲まれた容積内に配置される導磁性要素、を位置決めおよび／または保持するべく適合化可能である。ケーブル支持要素は、注入成形によって設けることができる。ケーブル支持要素は、非導磁性材料、例えばプラスチック、によって設けられることが好ましい。
【００７１】
ケーブル支持要素は、例えば、英国特許出願公開第２４８５６１６（Ａ）号または英国特許出願公開第２５０５５１６（Ａ１）号に記載されている造形ブロックとして形成可能である。したがって、英国特許出願公開第２４８５６１６（Ａ）号および英国特許出願公開第２５０５５１６（Ａ１）号の開示、特に特許請求された実施形態、は参照により本願明細書に組み込まれるものとする。好ましくは、ケーブル支持要素の少なくとも１つの末端区間は、先細または錐台の形状を有し得る。ケーブル支持要素は、ハウジング内、特にＩＰＴパッドのハウジングの内容積内、に配置可能である。ケーブル支持要素は非導磁性材料製、例えばプラスチック製、またはコンクリート製、またはポリマー製、とすることができる。
【００７２】
更に、一次側構成の位置は、少なくとも鉛直方向に沿って調整可能にされ得る。例えば、一次側構成を一次ユニットの一部にすることが可能である。この場合、一次ユニットは静止部と可動部とを備える。可動部は、一次側構成を備えることができる。あるいは、一次側構成を可動部に取り付けることができる。更に、可動部は、収縮状態と伸長状態の間で移動可能にできる。
【００７３】
一次側構成を一次ユニットの一部にすることができる。一次ユニットは、例えば、誘導電力伝達パッドを備え得る、またはこのような伝達パッドによって設けられ得る。対応する電力伝達パッドが国際公開第２０１５／１２８４５０（Ａ１）号に開示されている。したがって、国際公開第２０１５／１２８４５０（Ａ１）号の開示、特に特許請求された実施形態、はその全体が参照により本開示に組み込まれるものとする。
【００７４】
一次ユニットは、インバータを更に備えることができる。インバータは、一次ユニットのハウジング内に配置可能である。インバータの入力側は、一次ユニットの接続端子に電気的に結合可能であり、インバータの出力側は、一次側構成の巻線構造に電気的に結合可能である。更に、一次ユニットは、整流器を備えることができる。この場合、インバータは、整流器を介して当該接続端子に結合可能である。一次ユニットの接続端子は、ＡＣ電流発生器に接続可能にできる、または接続できる。更に、一次ユニットは、別の接続端子を備えることができる。この場合、インバータをこの別の接続端子に直接結合できる。一次ユニットのこの別の接続端子は、ＤＣ電流発生器に接続可能にできる、または接続できる。この場合、所望の電圧は、このＤＣ電流発生器が発生させる。
【００７５】
更に、一次ユニットは、インバータの動作を制御するための制御ユニットを備えることができる。更に、一次ユニットは、車両検出システムを備えることができる。車両検出システムは、ＲＦＩＤユニットを備えることができる。
【００７６】
更に、一次ユニットは、一次巻線構造の自己インダクタンスを補償するための補償ユニットを備えることができる。更に、一次ユニットは、異物検出システムを備えることができる。更に、異物検出システムは、金属物体検出システムとすることができる。代わりに、または加えて、異物検出システムは、移動物体検出システムとすることができる。更に、一次ユニットは、ヒューマンマシンインタフェースおよび／または信号送信または受信手段を備えることができる。
【００７７】
このような一次ユニットは、例えば国際公開第２０１４／１６６９４２（Ａ２）号に開示されている。したがって、国際公開第２０１４／１６６９４２（Ａ２）号の開示、特に特許請求されている実施形態、はその全体が参照により本開示に組み込まれるものとする。
【００７８】
一次巻線構造は、更に、路傍の電力変換器（ＷＰＣ）によって作動または通電可能である。このような路傍の電力変換器は、例えば国際公開第２０１０／０００４９４（Ａ１）号に開示されている。したがって、国際公開第２０１０／０００４９４（Ａ１）号の開示は、その全体が参照により本開示に組み込まれるものとする。ＷＰＣは、上記インバータによって設けられ得る。
【００７９】
更に、誘導電力伝達用のシステムが提案される。本システムは、本発明に記載の実施形態のうちの１つによる複数の一次巻線構造の一次側構成を備える。更に、本システムは、少なくとも１つの二次巻線構造の二次側構成を備える。この二次構成は、少なくとも１つの位相線を備え、位相線当たり１つの巻線構造を備える。
【００８０】
二次巻線構造は、一次巻線構造と同様に設計可能である。二次構成の巻線構造は、例えば、１つ、または２つ、または２より多い数の部分巻線構造を備え得る。少なくとも１つの部分巻線は、ループまたはコイルを提供できる。部分巻線は、巻線構造の少なくとも１つの区間によって設けられ得る。また、部分巻線は、例えば所定数の巻きを有する、コイルまたはループを提供または形成できる。ループまたはコイルは、巻線構造の１つまたは複数の区間によって設けられる。
【００８１】
一巻線構造は、１つ以上の導体によって設けられ得る。位相線を巻線構造によって設けることも、またはこの逆も可能である。
【００８２】
二次巻線構造は、二次側構成の長手軸に沿って延在する。二次巻線構造は、二次側構成の長手軸に沿って延在する部分巻線構造を２つ以上備えることが好ましい。二次側構成の長手軸は、１つの巻線構造の長手軸に平行にすることができる。この場合、巻線構造の連続する部分巻線構造は、前記長手軸に沿って互いに隣接配置され得る。ループまたはコイルは、円形状、楕円形状、または矩形状にできる。勿論、他の幾何学的形状も可能である。
【００８３】
巻線構造は、特に、複数の平坦な部分巻線構造、特に複数の平坦なループまたはコイル、によって設けることができる。これは、二次巻線構造は、二次側の長手方向および横軸が延びる二次元平面内にほぼ配置されることを意味する。
【００８４】
二次側構成の長手軸とは、少なくとも１つの二次巻線構造の少なくとも１つの部分巻線構造がそこに沿って延在する軸を意味する。これは、二次巻線構造が、前記長手軸に沿って延在する区間を少なくとも１つ備えることを意味する。
【００８５】
二次側構成の巻線構造は、二次側の長手軸に沿って互いに隣接して配置される部分巻線を偶数または奇数個有し得る。この二次側の長手軸は、例えば、車両のロール軸に平行にできる。
【００８６】
一次側構成と二次側構成とが位置合わせされた状態では、一次側構成の長手軸と二次側構成の長手軸とを平行にできる。更に、二次側構成の少なくとも１つの巻線構造は、二次側の長手軸に垂直に向けられた二次側の横軸に沿って延在する巻線区間を少なくとも１つ備えることができる。位置合わせされた状態では、一次側の横軸と二次側の横軸も平行に向けることができる。二次側の横軸の向きは、車両のピッチ軸に平行にできる。
【００８７】
二次巻線構造は、隣接または連続する部分巻線を２つ備えることが好ましい。また、隣り合った、または隣接し合う、部分巻線は逆向きにできる。
【００８８】
二次側構成に関して、一次側構成の場合のように、前記巻線構造の対応する部分巻線構造の間のピッチは、特に二次側構成が複数の二次巻線構造を備える場合、二次側構成の長手軸に沿って変化し得る。代わりに、または加えて、１つの二次巻線構造の各部分巻線構造の長さは、二次側構成の長手軸に沿って変化し得る。
【００８９】
二次側構成は、ピックアップとも称され得る受電ユニットまたは二次ユニットの一部とすることができる。二次ユニットは、整流器、少なくとも１つの補償用キャパシタンス、二次ユニットの温度を監視する手段、少なくとも１つの制御ユニット、例えばマイクロコントローラ、および／または少なくとも１つの通信手段を更に備えることができる。少なくとも１つの通信手段は、対応する一次ユニットとの、例えばＷＬＡＮまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、または他の何れかの無線通信による、データ交換または送信に使用可能である。
【００９０】
本システムは、例えば３．６ｋＷの電力を車両に伝達できるように設計可能である。この車両は、特に自動車とすることができる。
【００９１】
二次側構成の巻線構造は、少なくとも１つの、２つの、または２より多い数の磁極をもたらすことができる。二次側構成は、正確に１つの二次巻線構造を備えることが好ましい。車両が前方に直進する場合は、二次側構成の長手軸を車両の移動方向に平行に向けることができる。
【００９２】
更に、二次側構成は、少なくとも１つの導磁要素、または複数の導磁要素の構成、を備え得る。
【００９３】
少なくとも１つの導磁要素、または複数の導磁要素の構成は、一次側構成の少なくとも１つの導磁要素、または複数の導磁要素の構成、と同様に設計および／または配置可能である。したがって、一次側導磁要素、または複数の導磁要素の構成、に関連するあらゆる詳細または側面は、二次側構成の構成にも同じように当てはまる。二次側構成の基準座標系は、上記の二次側長手軸および横軸によってもたらされる。この基準座標系の鉛直軸の向きは、前記長手軸および横軸に直交する。二次側構成の基準座標系の鉛直軸は、一次側構成の基準座標系の鉛直軸と同じ方向に向けることができる。ただし、一次側構成の少なくとも１つの導磁要素の構成、または複数の構成の構成、と異なり、二次側構成の少なくとも１つの導磁要素、または複数の導磁要素の構成、巻線構造の上方に配置可能である。
【００９４】
特に、二次側構成の少なくとも１つの導磁要素、または複数の導磁要素の構成、は凹部をもたらすことができる。この凹部は、一巻線構造の、特に一部分巻線構造の、少なくとも一区間を収容できる。更に、特に、この凹部は、横軸に沿って、または横軸に平行に、延在する一巻線構造の一区間を収容するために、配置および／または設計できる。より具体的には、この凹部は、長手軸に沿った、１つの部分巻線構造から後続の部分巻線構造への移行部における一巻線構造の一区間をこの凹部の内部に配置できるように、設計および／または配置できる。
【００９５】
二次側構成の複数の導磁性要素の構成が複数の導磁性要素の列を１つまたは複数備える場合は、１つの列の複数の導磁性要素を凹部が設けられるように配置できる。この凹部は、例えば、列内の第２導磁性要素、特に細長い要素、の両末端区間のみがその列内の第１導磁性要素の末端区間および第３導磁性要素の末端区間にそれぞれ部分的に重なる場合に設けられ得る。この場合、凹部は、第１導磁性要素および第３導磁性要素の間に設けられ得る。凹部の幅は、二次巻線構造の収容対象区間の幅に適合化可能である。
【００９６】
更に、連続する少なくとも２つの導磁性要素が互いに鉛直方向に偏位して位置合わせされる。これは、連続する２つの導磁性要素の長手軸の間に、一次巻線構造の鉛直軸に沿って、非ゼロの距離が設けられることを意味し得る。更に、列の１つ置きの導磁性要素を鉛直に偏位させないこともできる。この鉛直方向への偏位によって、凹部を設けることができる。これにより、据え付け空間要件が更に減り、かつ一次および二次巻線構造の間の磁気結合が増大するので好都合である。
【００９７】
更に、二次側構成の少なくとも１つの導磁要素、または複数の導磁要素の構成、は、一次側および二次側構成が位置合わせされた状態において、二次側構成の少なくとも１つの導磁要素が一次側長手軸に平行に、または一次側長手軸に向かって、延在するように、設計可能である。
【００９８】
特に、二次側構成の、および一次側構成の、導磁性要素の列は、位置合わせされた状態において、鉛直軸を基準として互いに対向配置可能である。
【００９９】
複数の一次巻線構造の一次側構成の製造方法が更に提案される。この一次側構成は、少なくとも３本の位相線を備える。更に、位相線当たり少なくとも１つの巻線構造が設けられる。各巻線構造は、少なくとも１つの部分巻線構造を備える。これら巻線構造は、各部分巻線構造が一次側構成の長手軸に沿って延在するように、配置される。
【０１００】
本発明によると、これら巻線構造の対応する部分巻線構造の間の長手軸に沿ったピッチ、および／またはこれら巻線構造の部分巻線構造の長手軸に沿った長さ、を変化させる。
【０１０１】
更に、一次側構成の所定の全長がもたらされるように、このピッチおよび／または長さを変化させることができる。これにより、所望される構築空間に合わせて一次側構成を調整できるので好都合である。
【０１０２】
この提案の方法は、本発明に記載されている実施形態のうちの１つによる一次側構成の製造または設計を可能にするので好都合である。この提案の方法は、このような一次側構成の製造に必要な全てのステップを含み得る。
【０１０３】
別の実施形態においては、一次側構成に対するさまざまな位置および／または向きにおいて少なくとも１つの所定の二次巻線構造によって供給される二次側出力電圧の変動が最小化されるように、ピッチおよび／または長さを変化させる。この所定の二次巻線構造は、公知の設計を有し得る。
【０１０４】
一次側構成に対するさまざまな位置および／または向きにおいて所定の複数の二次巻線構造のセットのうちの各二次巻線構造が供給する二次側出力電圧の変動が最小化されるように、ピッチおよび／または長さを変化させることも可能である。
【０１０５】
この二次側出力電圧は、一次側構成が発生させた電磁場の受電により二次巻線構造が供給する交流出力電圧とすることができる。あるいは、この二次側出力電圧は、二次巻線構造が供給する交流出力電圧を公知の整流器によって整流することによって供給される、二次巻線構造の整流出力電圧とすることができる。この二次側出力電圧は、シミュレーションによって、または現場試験によって、決定できる。
【０１０６】
二次側出力電圧は、一次巻線構造に対する二次巻線構造のさまざまな位置および／または向きによって変動することになる。この変動は、ピッチおよび／または長さを調整することによって、最小化可能である。
【０１０７】
ピッチおよび／または長さは、最適化の問題における設計変数にすることができる。この場合、コスト関数は二次側出力電圧に応じて決まる。すなわち、ピッチおよび／または長さは、最適化手順によって決定され得る。
【０１０８】
特に、ピッチおよび／または長さは、ミニマックス最適化手順によって決定され得る。この場合、最小の二次側整流出力電圧は、一次側構成に対する選択された、または全ての、位置および／または向きについて、最大化される。例えば、一次側構成の活性容積内の全ての可能な位置および／または向きのセットを位置および／または向きの複数の間隔に分割可能である。次に、位置および／または向きの特定の間隔における最小の二次側整流出力電圧を求めることができる。次に、全ての間隔の最小の二次側整流出力電圧が最大化されるように、ピッチおよび／または長さを決定できる。
【０１０９】
一次側構成の活性容積内の全ての可能な位置および／または向きのセットを位置および／または向きの複数の間隔に分割することも可能である。この場合、これら巻線構造の動作電流の間の位相シフト値のセットが位置および／または向きの各間隔に割り当てられる。この場合、二次側出力電圧は、動作電流間のそれぞれの位相シフト値に応じて位置および／または向きの各間隔について決定される。
【０１１０】
更に、電力を車両に誘導的に供給する方法が提案される。本方法は、本発明に記載されている複数の実施形態のうちの１つによる一次側構成によって、または本発明に記載されている複数の実施形態のうちの１つによるシステムによって、実施可能である。本方法においては、動作電流、特に上記第１の動作電流、第２の動作電流、および第３の動作電流、が一次側構成の位相線に供給される。第１の動作電流が第１巻線構造に供給され、第２の動作電流が第２巻線構造に供給され、第３の動作電流が第３巻線構造に供給される。更に、第１の動作電流および第３の動作電流間の位相シフトは、第１の動作電流および第２の動作電流間の位相シフトより大きくすることができる
【０１１１】
第１巻線構造の第１部分巻線構造および第２巻線構造の第１部分巻線構造が発生させた磁束の方向が等しくなるように対応する部分巻線構造が設計および／または配置される場合は、第１および第３の動作電流間の位相シフトは、第１の動作電流および第２の動作電流間の位相シフトより大きくなり得ることが好ましい。正または負のどちらかの電流が対応する部分巻線を通って流れているとき、前記方向は、第３巻線構造の第１部分巻線構造が発生させた磁束の方向とは逆の向きになる。
【０１１２】
第１の動作電流および第２の動作電流間の位相シフトは１２０°であり、第１の動作電流および第３の動作電流間の位相シフトは２４０°であることが好ましい。
【０１１３】
あるいは、正または負のどちらかの電流が対応する部分巻線を通って流れている場合に第１巻線構造の第１部分巻線構造および第２巻線構造の第１部分巻線構造が発生させる磁束の方向が第３巻線構造の第１部分巻線構造が発生させる磁束の方向に等しくなるように、対応する部分巻線構造が設計および／または配置される場合は、第１の動作電流および第３の動作電流間の位相シフトを第１の動作電流および第２の動作電流間の位相シフトより小さくできる。
【０１１４】
すなわち、一次巻線構造は電磁場を発生させる。この電磁場は、少なくとも１つの二次巻線構造によって受電される。更に、少なくとも１つの二次巻線構造は、電磁場を受電すると、ＡＣ電流を発生させる。
【０１１５】
別の実施形態では、標準動作モードにおいて、第１の動作電流、第２の動作電流、および第３の動作電流は、３つ全ての動作電流間に所定の位相シフトがもたらされるように、制御される。
【０１１６】
特に、第１の動作電流と第２の動作電流と間の位相シフトは、１２０°の位相角とすることができる。したがって、第２の動作電流と第３の動作電流の間の位相シフトは１２０°の位相角とすることができる。したがって、第１の動作電流と第３の動作電流と間の位相シフトは、２４０°の位相角とすることができる。したがって、標準動作モードでは、一組の非ゼロ位相シフト値は、２つの異なる非ゼロ位相シフト値、例えば１２０°と２４０°、を含む。
【０１１７】
換言すると、第１の動作電流と第２の動作電流との間の第１の差電流、特にこの差電流の経時推移は、第２の動作電流と第３の動作電流との間の第２の差電流とは異なる。第２の差電流も第１の動作電流と第３の動作電流との間の第３の差電流とは異なる。
【０１１８】
動作電流または動作電流の位相角の制御は、インバータのスイッチング素子のスイッチング時刻を適切に制御することによって可能である。動作電流の位相角を制御する代わりに、動作電流の制御に関して記載されているのと同じ側面により、巻線構造の動作電圧の位相角を制御することもできる。
【０１１９】
別の実施形態では、修正動作モードにおいて、第１の動作電流、第２の動作電流、および第３の動作電流は、一組の位相シフト値が最大２つの非ゼロ値を含み、全ての非ゼロ位相シフト値が等しいように、制御される。
【０１２０】
一組の位相シフト値は、３つの値、例えば第１の動作電流および第２の動作電流間の位相シフト値、第２の動作電流および第３の動作電流間の位相シフト値、および第１の動作電流および第３の動作電流間の位相シフト値、を含むことができる。
【０１２１】
存在する動作電流間の一組の位相シフト値は、単一の非ゼロ値を含むことができる。これは、例えば、非ゼロ位相シフトの数が１つに減ることを意味する。
【０１２２】
あるいは、存在する動作電流間の一組の位相シフト値は、２つの非ゼロ値を含むことができる。これらの値は等しい。この場合、残りの位相シフト値をゼロにできる。これは、一組の位相シフト値内の異なる非ゼロ位相シフト値の数が減ることを意味する。この場合、互いに異なる非ゼロ位相シフト値は存在しない。
【０１２３】
これは、動作電流間の全ての位相シフト値が特定の非ゼロ値またはゼロのどちらかに等しいことを意味する。
【０１２４】
換言すると、存在する位相差電流のうちの１つのみ、または２つのみ、が非ゼロである。第１の代替案において、修正動作モードでは、位相間に非ゼロの差電流が１つだけ存在する。これは、特に３本の位相線のうちの１本がオフにされる、ひいては位相差電流が１つだけ存在する、場合に該当する。あるいは、３つ全ての位相に対応する動作電流が供給される。この３つの差電流のうちの２つは等しく、これら差電流のうちの１つはゼロである。これは、特に、３つの動作電流のうちの２つの動作電流の電流推移が等しい場合に該当する。
【０１２５】
修正動作モードは、例えば、二次巻線構造への一次巻線構造の幾何学的位置合わせに応じて、有効化可能である。これについては後で説明する。
【０１２６】
これにより、特に一次および二次巻線構造間に位置ずれが存在する場合に、所望の電力伝達基準を満たすことができるので好都合である。
【０１２７】
一次巻線構造と二次巻線構造との間に基準相対位置および／または向きが存在するとの想定が可能である。標準動作モードにおいて、一次巻線構造と二次巻線構造とがこの基準相対位置および／または向きで配置される場合は、一次システムは特定の動作周波数、例えば２０ｋＨｚ、に同調される。
【０１２８】
この文脈において、同調されるとは、路傍の電源、例えばＷＰＣ、から無効電力を要求しない、または引き出さないことを意味し得る。本発明の文脈において、ＷＰＣは、一次側インバータとも称され得るインバータを意味し得る。特殊な場合、同調されるとは、各位相線の位相電流および位相電圧が、動作電流／電流の少なくとも第１の高調波において、同相であることを意味し得る。換言すると、動作周波数は、それぞれの位相線の入力端子に接続された電気回路の共振周波数に一致する。前記電気回路は、一次側素子ばかりでなく、一次側に移動される二次側素子も含む。
【０１２９】
一次巻線構造および二次巻線構造が、この基準相対位置および／または向きで配置される場合、一次ユニットと二次ユニットとは位置合わせされる。
【０１３０】
一次巻線構造と二次巻線構造との間の位置合わせは、例えば、一次側基準点と二次側基準点とを基準として表すことができる。一次側基準点は、例えば、位相線のうちの１つ、例えば第１位相線、の幾何学的中心とすることができる。特に、この基準点は、第１位相線の第１部分巻線の幾何学的中心とすることができる。
【０１３１】
二次側基準点は、二次巻線構造の位相線、特に第１位相線、の幾何学的中心とすることができる。特に、この基準点は、二次巻線構造の第１位相線の第１部分巻線の中心点とすることができる。
【０１３２】
この位置合わせは、一次側の長手軸、横軸、および鉛直軸を備えた一次側座標系を基準として表すことができる。
【０１３３】
一次側座標系の原点は、例えば一次側基準点に位置付けることができる。このような一次側座標系を基準に、一次巻線構造と二次巻線構造との間の相対位置および／または向きを表すことができる。
【０１３４】
位置ずれ、例えば基準相対位置および／または向きからの逸脱、の場合、一次側および二次側によって設けられた変圧器が離調することになる。これにより、電力伝達性能が低下し、一次側の、特に一次側インバータ内の、損失が増えることになる。電力伝達性能の前記低下を補償するために、より高い電流が一次側に必要とされる。これにより、より高い損失が発生し、総電力伝達効率が低下することになる。
【０１３５】
この影響は、特に幾何学的寸法が小さい一次ユニットに当てはまり、小さい位置ずれが大きい電力伝達性能の低下をもたらすことになる。換言すると、小さい寸法の一次ユニットは、位置ずれに関して許容度がより低いという特徴がある。
【０１３６】
例えば、二次巻線構造の、例えばピックアップの、位置ずれの場合、一次巻線構造の大部分、特に一次巻線構造の位相線の一部、が二次巻線構造の一部によって覆われないことがあり得る。本発明の文脈において、覆われるとは、上記鉛直方向に垂直に向けられ得る共通の投影面において一次巻線構造と二次巻線構造とが重なり合うことを意味する。完全に覆われない場合、一次巻線構造に投入されたエネルギーが誘導エネルギー伝達プロセスに効果的に寄与しないことになる。
【０１３７】
位置ずれの場合に修正動作モードを有効化することによって、上記欠点、特に電力伝達性能の低下および一次巻線構造におけるより高い電流、を完全に、または少なくとも部分的に、補償できるので好都合である。
【０１３８】
別の実施形態において、これら動作電流のうちの１つはゼロに低減される。重要な点は、３つの動作電流のうちの１つのみがゼロに低減されることである。換言すると、３つの動作電流のうちの１つがオフにされる。したがって、対応する位相線は作動されない。したがって、３つの入力電圧のうちの２つのみが存在する。この場合、一組の位相シフト値は、１つの値のみを含む。前記値は非ゼロ値である。これは、実質的な単相システムを効果的にもたらす。この場合、作動された位相線の入力端子間に実質的な単相線がもたらされる。後で説明するように、このような実質的な単相システムは、例えば、前記実質的な単相線の共振周波数に一致させるために、実質的な単相線の端子にかかる電圧の動作周波数を変化させることができるので好都合である。これにより、無効電力が減り、誘導電力伝達性能が向上する。
【０１３９】
動作電流のうちの１つをゼロに低減することは、一次巻線構造と二次巻線構造との間の空隙に望ましくない減少が生じた場合に、特に効果的である。望ましい誘導電力伝達のために、鉛直変位としても示され得る所定幅の空隙を設ける必要がある。例えば空気の抜けたタイヤまたは車両内の重い荷重のために、前記空隙の幅が減少すると、誘導電力伝達の場合は、二次巻線構造内で余分な電圧が生成され得る。これら余分な電圧は、二次側素子、例えば整流器またはキャパシタ、を損傷し得る。
【０１４０】
１つの位相線をオフにすることによって、伝達されるエネルギー量が減少する。これにより、二次側における上記の余分な電圧が低減または除去されるので好都合である。別の利点は、標準動作モードに比べ、一次側のインバータへの入力ＤＣ電流を低減できることである。
【０１４１】
別の実施形態において、残りの動作電流は、非ゼロの位相シフト値が１８０°の位相角であるように制御される。例えば第２位相線がオフにされる場合、第３の動作電流の位相角を６０°増加させることができる。これにより、第１の動作電流および第３の動作電流間の位相シフトが１８０°になる。位相シフトを１８０°に調整することによって、残りの位相線の入力端子により高いＡＣ電圧がかかる。前記ＡＣ電圧を、例えば、一次側の電流整形フィルタに印加できる。これにより、より高い電流が一次巻線構造に発生する。このより高い電流は、二次側への誘導エネルギー伝達を好都合に増加させる。ただし、一次側インバータのためのＤＣ入力電圧は増加されない。
【０１４２】
一代替実施形態において、３つの動作電流のうちの２つは、それぞれの電流曲線が等しくなるように制御される。これは、これら動作電流の経時推移が等しいことを意味する。換言すると、これら２つの（制御された）動作電流の各々と残りの動作電流との間の位相角が等しい。
【０１４３】
この場合、一組の位相シフト値は、依然として３つの値を含むことができる。このうち、１つの値はゼロであり、残りの２つの値は等しく、非ゼロである。
【０１４４】
このような制御は、実質的な単相システムをもたらす。例えば、第２の動作電流および第３の動作電流の電圧曲線が等しい場合は、第１位相線の入力端子と、同じ電位を有する第３位相線の入力端子および第２位相線の入力端子との間に実質的な単相線がもたらされる。入力端子は、それぞれの巻線構造の給電点に対応させることができる。後で説明するように、このような実質的な単相システムは、例えば、前記実質的な単相線の共振周波数に一致させるために、実質的な単相線の端子にかかる電圧の動作周波数を変化させることができるので好都合である。これにより、無効電力が減り、誘導電力伝達性能が向上する。
【０１４５】
３つの動作電流のうちの２つの電流曲線が等しくなるようにこれら動作電流を制御すると、例えば、位相線内の電流を増大させて一次巻線構造の完全に覆われた区間をもたらすことができる。この場合、一次巻線構造の部分的に露出された区間をもたらす位相線内の電流が低減されることになる。一次側巻線構造の部分的に露出された区間をもたらす各位相線内の電流を減らすことによって、一次側巻線構造のこれら区間内の導通損失量が好都合に低減されることになる。完全に覆われた一次側巻線をもたらす位相線内のより高い電流によって、許容可能な位置ずれ範囲が好都合に拡大されることになる。
【０１４６】
全体として、修正動作モードを有効化することによって、最も有効な電力伝達がもたらされるように、伝達されるエネルギーの量が位相線間で分配される。特に、一次側巻線構造と二次側巻線構造との間の位置ずれの場合、一次側位相線は離調されることになる。これは、例えば、位置ずれによってもたらされる浮遊インダクタンスの増加に起因する。離調は、容量性または誘導性リアクタンスをもたらすことになる。これにより、位相電流と位相電圧とがもはや同相でなくなるという結果をもたらし得る。したがって、追加の無効電力をインバータによって供給する必要がある。ゼロ電流スイッチングまたはゼロ電圧スイッチングの可能性はもはや存在しない。このような位置ずれによる離調の場合は、離調の影響を補償し、かつ同調状態で動作させることができるシステムを提供する共通の周波数を動作電流のために見つけることができない。提案される修正動作モードは、上記の実質的な単相線を形成することによって、この問題を克服する。
【０１４７】
更に、２つの動作電流のうちの少なくとも１つの位相角を±６０°の倍数シフトさせることができる。
【０１４８】
特許文献２には、標準動作モードおよび修正動作モードにおける制御の更なる側面および詳細が記載されている。ただし、特許文献２の開示は、位相入力電圧の制御に関する。したがって、特許文献２の開示は、その全体が参照により組み込まれる。ここで、位相入力電圧に関する、特に制御に関する、側面および詳細は、動作電流にも、特に動作電流の制御にも、適用可能である。
【０１４９】
一次巻線構造が発生させた電磁場の受電により生成される二次巻線構造の所望の交流出力電圧、または整流出力電圧、がもたらされるように、動作電流間の位相シフト値を変化させることができる一実施形態が更に説明されている。この実施形態は、独立した一発明の主題を提供できる。すなわち、電力を車両に誘導的に供給する方法が説明されている。複数の動作電流が一次側構成の複数の巻線構造に供給される。第１の動作電流が第１巻線構造に供給され、第２の動作電流が第２巻線構造に供給され、第３の動作電流が第３巻線構造に供給される。更に、一次巻線構造が発生させた電磁場の受電によって生成された二次巻線構造の所望の交流出力電圧または整流出力電圧が供給されるように、位相シフト値を変化させることができる。
【０１５０】
特に、位相シフト値は、二次側蓄電素子の充電特性に応じて変化させることができる。特に、位相シフト値は、二次側蓄電素子の充電率に応じて変化させることができる。二次側蓄電素子は、誘導電力伝達用のシステムの二次巻線構造に電気的に接続される素子とすることができる。
【０１５１】
有効化された修正動作モードにおいては、複数の位相シフト値に基づき、複数の位相シフト値を変化させることが可能である。これは、柔軟な修正動作モードとも称され得る。換言すると、修正動作モードにおいては、複数の位相シフト値に基づき、１つ、２つ、または全ての動作電流の位相シフト値を変化させることができる。
【０１５２】
二次巻線構造の（一次巻線構造が発生させた電磁場の受電により生成された）交流出力電圧は、例えば整流器によって、整流可能である。整流出力電圧は、蓄電モジュールとも称され得る少なくとも１つの蓄電素子に供給可能である。整流出力電圧は、整流器によって供給された出力電圧を意味する。この整流器は車両側の素子である。更に、二次巻線構造の交流出力電流を整流して蓄電素子に供給することもできる。二次巻線構造の設計によっては、二次巻線構造は電圧源または電流源を提供できる。
【０１５３】
蓄電素子は、車両の電気網の電気素子、特に容量性素子、とすることができる。特に、蓄電素子は、車両側電気網のＤＣ部の素子とすることができる。
【０１５４】
蓄電素子は、例えば、電池または蓄電池、特に車両の走行用電池、とすることができる。代わりに、または加えて、蓄電素子は、車両側電気網の容量性素子、特に中間回路キャパシタ、例えば中間回路、とすることができる。中間回路は、車両側走行網の一部とすることができる。整流された電圧または中間回路の電圧は、例えば車両側変換器に供給可能である。この車両側変換器は、車両側電気機械および／または他の何れかの車両側機器を作動するためのＡＣ電圧を発生させる。したがって、整流出力電圧は、前記電池を充電するために、電力を車両側電気網、例えば車両の電池、特に走行用電池、に伝達するために使用可能である。代わりに、または加えて、整流出力電圧は、電気機械を作動させるために、電力を中間回路キャパシタ経由で電気機械に伝達するために使用可能である。これは、動的エネルギー伝達とも称され得る。勿論、走行用電池を中間回路キャパシタに電気的に接続することも可能である。
【０１５５】
二次巻線構造の整流出力電圧は、伝達電圧、整流された電圧、またはＤＣリンク電圧とも称され得る。二次巻線構造の整流出力電流は、伝達電流または整流された電流とも称され得る。
【０１５６】
整流出力電圧および／または出力電流は、位相シフト値を変化させることによって調整可能である。勿論、他の入力変数、例えば電磁場の強度、を調整することによって、整流出力電圧および／または整流出力電流を更に調整することも可能である。
【０１５７】
位相シフト値は、エネルギー伝達プロセス、特に一次側から二次側電気網へのエネルギー伝達プロセス、を用意するために、調整されることが好ましい。伝達プロセスを用意するとは、伝達プロセスの開始前に位相シフト値を調整することを意味し得る。伝達プロセスは、エネルギーを上記車両側電気網、例えば電池、例えば走行用電池、および／または上記容量性素子、例えば中間回路キャパシタ、に伝達するプロセスを意味し得る。伝達プロセスが蓄電素子の充電のために使用される場合は、このプロセスは充電プロセスとも称され得る。この場合、伝達電圧は、充電電圧とも称され得る。伝達電流は、充電電流とも称され得る。
【０１５８】
代わりに、または加えて、エネルギー伝達プロセスを開始するために、位相シフト値を調整できる。この場合、位相シフト値は、所望の整流出力電圧が蓄電素子の実際の出力電圧より高くなるように、調整可能である。この場合、伝達電流は蓄電素子に供給される。伝達電流は、蓄電素子に流入する電流を意味し得る。
【０１５９】
代わりに、または加えて、位相シフト値は、エネルギー伝達プロセスを制御するために調整される。この場合、位相シフト値の調整は、エネルギー伝達プロセス中に行うことができる。
【０１６０】
通常、位相シフト値は、少なくとも１つの所望の伝達パラメータ、例えば二次巻線構造の所望の出力電力、出力電圧、および／または出力電流、がもたらされるように、調整可能である。例えば、所望の出力電力、出力電流、および／または出力電圧が維持される、または当該伝達パラメータの所望の経時推移に相当する、ように位相シフト値を調節可能である。
【０１６１】
少なくとも１つの蓄電素子の充電特性に応じて、位相シフト値を調整することもできる。特に、位相シフト値は、蓄電素子の充電率（ＳＯＣ）に応じて、調整可能である。ＳＯＣに応じて、蓄電素子の実際の総蓄電素子電圧、例えば開放電圧、を決定できる。エネルギー伝達プロセスを準備または開始または制御するために、所望の整流出力電圧を決定できる。所望の整流出力電圧が供給されるように、位相シフト値を調整できる。
【０１６２】
実際の充電特性、例えばＳＯＣ、および／または伝達電流、に関する情報を求め、二次側から一次側へ、例えば少なくとも１つの通信手段を介して、送信できる。送信された情報に基づき、一次側制御ユニットは、例えばＷＰＣを制御することによって、位相シフト値を調整できる。
【０１６３】
更に、一次側インバータのスイッチング素子の制御内のスイッチング時刻を変化させる一実施形態が説明されている。インバータのスイッチングレグのスイッチング素子のスイッチング時刻は、所望のパルス幅がもたらされるように、および動作電流間の所望の位相シフトがもたらされるように、およびスイッチング素子に並列に接続された還流ダイオードを通る電流が還流ダイオードの通電方向に向けられるように、決定される。この実施形態は、独立した一発明の主題を提供できる。すなわち、電力を車両に誘導的に供給する方法が説明されている。動作電流が一次側構成の各巻線構造に供給される。第１動作電流が第１巻線構造に供給され、第２動作電流が第２巻線構造に供給され、第３動作電流が第３巻線構造に供給される。更に、一次側インバータのスイッチング素子の制御内のスイッチング時刻を変化させる。インバータの一スイッチングレグの一スイッチング素子のスイッチング時刻は、所望のパルス幅がもたらされる（第１の条件）ように、および動作電流間に所望の位相シフトがもたらされる（第２の条件）ように、およびスイッチング素子に並列に接続された還流ダイオードを通る電流が還流ダイオードの通電方向に向けられる（第３の条件）ように、決定される。
【０１６４】
各巻線構造のための動作電流を供給するインバータは、３つのスイッチングレグを有することができる。各スイッチングレグは、直列に接続された２つのスイッチング素子を備えることができる。スイッチング素子は、例えば、ＩＧＢＴまたはＭＯＳＦＥＴとすることができる。３つのスイッチングレグは並列に接続可能である。
【０１６５】
各スイッチング素子に、還流ダイオードを並列に接続できる。還流ダイオードの通電方向は、スイッチング素子の通電方向とは逆に向けられる。更に、キャパシタンスを各スイッチング素子に並列に接続できる。
【０１６６】
インバータは、フィルタ素子によって巻線構造に接続可能である。したがって、一次側構成は、少なくとも１つの、好ましくは３つの、フィルタ素子を備えることができる。フィルタ素子は、例えば、共振回路フィルタとして設計可能である。共振回路フィルタは、少なくとも１つの誘導性素子と少なくとも１つの容量性素子とを備えることができる。フィルタ素子は、インバータの交流電圧または交流電流出力信号の望ましくない高調波を低減させるように設計される。例えば、２つのスイッチング素子の間のスイッチングレグの一区間を一フィルタ素子に、例えば、このフィルタ素子の一誘導性素子に、接続することが可能である。このフィルタ素子は、一巻線構造の給電点に接続される。
【０１６７】
インバータとフィルタ素子とを備えた電気網内の静電容量、抵抗、およびインダクタンスのために、スイッチング事象後、特にスイッチング素子がオフにされた場合、電流振動が発生し得る。特に、全てのフィルタ素子が星形結線されている場合は、スイッチング動作を行ったスイッチング素子を含むスイッチングレグに接続されたフィルタ素子における電流振動は、残りのフィルタ素子のうちの少なくとも１つに電流振動を引き起こす。ここで、残りのフィルタ素子のうちの１つに接続されたスイッチングレグ内のスイッチング素子におけるスイッチング時刻は、上記条件が満たされるように選択されるべきである。これは、実現可能なスイッチング時点の時間窓を好都合に延長する。この場合も、動作電流、特に動作電流の振幅、を調節するために、スイッチング時刻の柔軟な適合化が可能になる。換言すると、スイッチング時刻に基づく動作電流の制御が説明されている。
【０１６８】
位相シフト値の変化に関する説明に対応して、一次側インバータのスイッチング素子の制御内でスイッチング時刻を変化させることによって、整流出力電圧および／または出力電流を調整できる。勿論、整流出力電圧および／または整流出力電流は、他の入力変数、例えば電磁場の強度、を調整することによって、更に調整可能である。
【０１６９】
スイッチング時刻は、エネルギー伝達プロセスを用意するために、またはエネルギー伝達を開始するために、またはエネルギー伝達を制御するために、調整されることが好ましい。
【０１７０】
通常、スイッチング時刻は、少なくとも１つの所望の伝達パラメータ、例えば二次巻線構造の所望の出力電力、出力電圧、および／または出力電流、がもたらされるように、調整可能である。例えば、所望の出力電力、出力電流、および／または出力電圧が維持されるように、または当該伝達パラメータの所望の経時推移に対応するように、スイッチング時刻の調節が可能である。
【０１７１】
少なくとも１つの蓄電素子の充電特性に応じて、スイッチング時刻を調整することもできる。特に、スイッチング時刻は、蓄電素子の充電率（ＳＯＣ）に応じて、調整可能である。ＳＯＣに応じて、蓄電素子の実際の総蓄電素子電圧、例えば開放電圧、を決定できる。エネルギー伝達プロセスを用意、開始、または制御するために所望の整流出力電圧を決定できる。所望の整流出力電圧がもたらされるように、位相シフト値を調整できる。
【０１７２】
以下においては、添付図面に示されている本発明の複数の例示的実施形態を参照して本発明を説明する。添付図面には、以下の図が示されている。
【図面の簡単な説明】
【０１７３】
【図１】複数の一次巻線構造の一次側構成の略上面図である。
【図２】本発明の別の実施形態による複数の一次巻線構造の一次側構成の略斜視図である。
【図３】複数の巻線構造の図２の一次側構成および二次側構成である。
【図４】本発明の別の実施形態による一次側構成の略断面図である。
【図５】図４に示されている一次側構成の略上面図である。
【図６】複数の巻線構造の二次側構成の略斜視図である。
【図７】一次ユニットの略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０１７４】
以下において、同じ数字は、同じ、または同様の、技術的特徴を有する要素を示す。
【０１７５】
図１は、誘導電力伝達用のシステム２（図４を参照）の一次巻線構造Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の一次側構成１の略上面図を示す。一次側構成１は、３つの部分巻線構造ＳＷ１＿１、ＳＷ２＿１、ＳＷ３＿１を有する第１巻線構造Ｗ１を備える。更に、一次側構成１は、同じく３つの部分巻線構造ＳＷ１＿２、ＳＷ２＿２、ＳＷ３＿２、ＳＷ１＿３、ＳＷ２＿３、ＳＷ３＿３をそれぞれ有する第２巻線構造Ｗ２および第３巻線構造Ｗ３を備える。これら巻線構造Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３は、三相トポロジの位相線をそれぞれ提供する。図１に示されている例において、部分巻線ＳＷ１＿１、…、ＳＷ３＿３は、矩形ループの形状を有する。
【０１７６】
更に、一次側の長手軸ｘと一次側の横軸ｙとを有する一次側座標系が示されている。これら軸ｘ、ｙの方向は、矢印で示されている。これら軸ｘ、ｙは、一平面に延びる。巻線構造Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３は、前記平面に平行な平面にほぼ配置されている。一次側の鉛直軸ｚ（図３を参照）の向きは、前記平面に対して垂直である。巻線構造Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を互いに部分的に重ね合わせるために、巻線構造Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３をそれぞれ異なる平面に配置することも可能である。
【０１７７】
巻線構造Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３は、長手軸ｘに沿って延在する。各部分巻線ＳＷ１＿１、…、ＳＷ１＿３の長さＬ＿ＳＷ１＿１、Ｌ＿ＳＷ２＿１、Ｌ＿ＳＷ３＿１、Ｌ＿ＳＷ１＿２、Ｌ＿ＳＷ２＿２、Ｌ＿ＳＷ３＿２、Ｌ＿ＳＷ１＿３、Ｌ＿ＳＷ２＿３、Ｌ＿ＳＷ３＿３は長手軸に沿って変化する。例えば、第１巻線構造Ｗ１の第１部分巻線構造ＳＷ１＿１の長さＬ＿ＳＷ１＿１は、第１巻線構造Ｗ２の第２部分巻線構造ＳＷ２＿１の長さＬ＿ＳＷ２＿１より長いことが分かる。また、第１巻線構造Ｗ１の第１部分巻線構造ＳＷ１＿１の長さＬ＿ＳＷ１＿１は、第２巻線構造Ｗ２の第１部分巻線構造ＳＷ１＿２の長さＬ＿ＳＷ１＿２より長く、第３巻線構造Ｗ３の第１部分巻線構造ＳＷ１＿３の長さＬ＿ＳＷ１＿３より長い。
【０１７８】
長さＬ＿ＳＷ１＿１、…、Ｌ＿ＳＷ３＿３は、長手軸ｘに沿って測定される。巻線構造Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３が長手軸ｘに沿って延在するとは、各部分巻線ＳＷ１＿１、…、ＳＷ１＿３の幾何学的中心が長手軸ｘに平行な直線に沿って配置されることを意味し得る。
【０１７９】
各部分巻線ＳＷ１＿１、…、ＳＷ１＿３は、長手軸ｘに沿って延在する区間と横方向ｙに沿って延在する区間とを備える。長さＬ＿ＳＷ１＿１、…、Ｌ＿ＳＷ３＿３は、横軸ｙに平行に延在する部分巻線ＳＷ１＿１、…、ＳＷ１＿３の連続する２つの区間の間の距離を示し得る。
【０１８０】
更に、第１巻線構造Ｗ１および第２巻線構造Ｗ２の対応する部分巻線構造ＳＷ１＿１、ＳＷ１＿２、ＳＷ２＿１、ＳＷ２＿２、ＳＷ３＿１、ＳＷ３＿２の間のピッチＰ１２＿１、Ｐ１２＿２、Ｐ１２＿３が示されている。ピッチＰ１２＿１、Ｐ１２＿２、Ｐ１２＿３は、それぞれの部分巻線構造ＳＷ１＿１、ＳＷ１＿２、ＳＷ２＿１、ＳＷ２＿２、ＳＷ３＿１、ＳＷ３＿２の対応する横方向区間の長手軸ｘに沿った距離として示されている。ただし、ピッチＰ１２＿１、Ｐ１２＿２、Ｐ１２＿３は、部分巻線構造ＳＷ１＿１、ＳＷ１＿２、ＳＷ２＿１、ＳＷ２＿２、ＳＷ３＿１、ＳＷ３＿２の幾何学的中心の間の長手軸ｘに沿った距離も示し得る。
【０１８１】
同様に、第１巻線構造Ｗ１および第３巻線構造Ｗ３の対応する部分巻線構造ＳＷ１＿１、ＳＷ１＿３、ＳＷ２＿１、ＳＷ２＿３、ＳＷ３＿１、ＳＷ３＿３の間のピッチＰ１３＿１、Ｐ１３＿２、Ｐ１３＿３ならびに第３巻線構造Ｗ３および第２巻線構造Ｗ２の対応する部分巻線構造ＳＷ１＿３、ＳＷ１＿２、ＳＷ２＿３、ＳＷ２＿２、ＳＷ３＿３、ＳＷ３＿２の間のピッチＰ３２＿１、Ｐ３２＿２、Ｐ３２＿３が示されている。
【０１８２】
第１巻線構造Ｗ１および第２巻線構造Ｗ２の対応する部分巻線構造ＳＷ１＿１、ＳＷ１＿２、ＳＷ２＿１、ＳＷ２＿２、ＳＷ３＿１、ＳＷ３＿２の間のピッチＰ１２＿１、Ｐ１２＿２、Ｐ１２＿３は、長手軸ｘに沿って変化する。例えば、第１部分巻線構造ＳＷ１＿１、ＳＷ１＿２の間のピッチＰ１２＿１は、第２部分巻線構造ＳＷ１＿１、ＳＷ１＿２の間のピッチＰ１２＿２より長い。また、第１巻線構造Ｗ１および第３巻線構造Ｗ３の対応する部分巻線構造ＳＷ１＿１、ＳＷ１＿３、ＳＷ２＿１、ＳＷ２＿３、ＳＷ３＿１、ＳＷ３＿３の間のピッチＰ１３＿１、Ｐ１３＿２、Ｐ１３＿３および第３巻線構造Ｗ３および第２巻線構造Ｗ２の対応する部分巻線構造ＳＷ１＿３、ＳＷ１＿２、ＳＷ２＿３、ＳＷ２＿２、ＳＷ３＿３、ＳＷ３＿２のピッチＰ３２＿１、Ｐ３２＿２、Ｐ３２＿３は長手軸ｘに沿って変化する。
【０１８３】
更に、一次側構成の全長Ｌが示されている。長さＬ＿ＳＷ１＿１、…、Ｌ＿ＳＷ３＿３およびピッチＰ１２＿１、…、Ｐ３２＿３は、所望の全長Ｌがもたらされるように選択される。
【０１８４】
第１巻線構造Ｗ１および第３巻線構造Ｗ３の対応する部分巻線構造ＳＷ１＿１、ＳＷ１＿３、ＳＷ２＿１、ＳＷ２＿３、ＳＷ３＿１、ＳＷ３＿３の間のピッチＰ１３＿１、Ｐ１３＿２、Ｐ１３＿３は、第１巻線構造Ｗ１および第２巻線構造Ｗ２の対応する部分巻線構造ＳＷ１＿１、ＳＷ１＿２、ＳＷ２＿１、ＳＷ２＿２、ＳＷ３＿１、ＳＷ３＿２の間の対応するピッチＰ１２＿１、Ｐ１２＿２、Ｐ１２＿３よりそれぞれ短い。
【０１８５】
更に、各巻線構造Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３への動作電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の供給を可能にする巻線構造Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の給電点Ｔ１＿１、Ｔ１＿２、Ｔ１＿３が示されている。巻線構造Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の定常動作においては、誘導電力伝達のための電磁場を発生させるために、第１の動作電流Ｉ１が第１巻線構造Ｗ１に供給され、第２の動作電流Ｉ２が第２巻線構造Ｗ２に供給され、第３の動作電流Ｉ３が第３巻線構造Ｗ３に供給される。図１において、矢印は、正電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の流れの方向を示す。正電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の流れの方向は、それぞれの給電点Ｔ１＿１、Ｔ１＿２、Ｔ１＿３から共通のスターポイントＳＰに向けられている。
【０１８６】
図１に示されているように、第１巻線構造Ｗ１および第２巻線構造Ｗ２の第１部分巻線構造ＳＷ１＿１、ＳＷ１＿２が発生させた磁束は、鉛直方向ｚ（図３を参照）に対して向けられ、第３巻線構造Ｗ３の第１部分巻線構造ＳＷ１＿３が発生させた磁束は、鉛直方向ｚに向けられる。更に、第１巻線構造Ｗ１および第２巻線構造Ｗ２の第１部分巻線構造ＳＷ１＿１、ＳＷ１＿２の給電点Ｔ１＿１、Ｔ１＿２と第３巻線構造Ｗ３の第１部分巻線構造ＳＷ１＿３の給電点Ｔ１＿３とは、横軸ｙの横方向を基準に一次巻線構造Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の一次側構成１の反対側に配置されることが示されている。
【０１８７】
第１の動作電流Ｉ１および第２の動作電流Ｉ２間の位相シフトは１２０°に等しくでき、第１の動作電流Ｉ１および第３の動作電流Ｉ３間の位相シフトは２４０°に等しくできる。
【０１８８】
図２は、一次巻線構造Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の一次側構成１の略斜視図を示す。各巻線構造Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３は、いずれも長手軸ｘに沿って延在する３つの部分巻線構造ＳＷ１＿１、ＳＷ２＿１、ＳＷ３＿１、ＳＷ１＿２、ＳＷ２＿２、ＳＷ２＿３、ＳＷ１＿３、ＳＷ２＿３、ＳＷ３＿３を備えることが示されている。説明のために、部分巻線構造ＳＷ１＿１、…、ＳＷ３＿３の長さおよびピッチの参照符号は省かれている。１つの巻線構造Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の部分巻線構造ＳＷ１＿１、…、ＳＷ３＿３は、長手軸ｘに沿って互いに隣接して配置され、重なり合わない。ただし、図３は、巻線構造Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３がそれぞれ異なる平面に配置されていることを示している。これら平面は、互いに平行な向きではあるが、鉛直軸ｚに沿った鉛直位置がそれぞれ異なる。更に、各巻線構造Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の動作電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３が示されている。これについては、前に説明した。
【０１８９】
図３は、誘導電力伝達用のシステム２の斜視図を示す。このシステムは、図２に示されているような一次巻線構造Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を有する一次側構成１を備える。このシステムは、１つの二次側巻線構造Ｗ２０の二次側構成３を更に備える。二次巻線構造Ｗ２０は、二次側の長手軸ｘｓに沿って互いに隣接配置された隣接する２つの部分巻線構造ＳＷ１＿２０、ＳＷ２＿２０を備える。更に、二次巻線構造Ｗ２０は、二次側の長手軸ｘｓとこの二次側の長手軸ｘｓに垂直に向いた二次側の横軸ｙｓとが延びる一平面にほぼ配置される。二次側の両軸線ｘｓ、ｙｓの向きは、二次側の鉛直軸ｚｓに垂直である。二次側構成３は、車両、特に自動車、に取り付けられた受電ユニットの一部とすることができる。この場合は、二次側の長手軸ｘｓの向きを車両のロール軸に平行にでき、二次側の横軸ｙｓの向きを車両のピッチ軸に平行にでき、二次側の鉛直軸ｚｓの向きを車両のヨー軸に平行にできる。
【０１９０】
一次側構成１と二次側構成３とが位置合わせされた状態において、対応する軸ｘと軸ｘｓ、軸ｙと軸ｙｓ、軸ｚと軸ｚｓの向きは互いに平行である。更に、二次巻線構造Ｗ２０の幾何学的中心を一次側構成１の巻線構造Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３によって囲まれた活性領域の上方、または前記活性領域の所定の一部分領域の上方、または前記活性領域を含む所定の一領域の上方、に配置できる。
【０１９１】
二次巻線構造Ｗ２０の部分巻線ＳＷ１＿２０、ＳＷ２＿２０も矩形ループとして形成できる。
【０１９２】
図４は、一次側構成１の略断面図を示す。一次側構成１の巻線構造Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３が模式的に示されている。これら巻線構造Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３は、ケーブル支持要素４に配置される。ケーブル支持要素４は、例えば図２に示されている巻線構造Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の巻線区間を位置決めおよび／または保持するべく適合化される。
【０１９３】
更に、一次側鉛直軸ｚを基準として巻線構造Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の下に配置されているフェライト構成の複数のフェライト素子５が示されている。
【０１９４】
更に、絶縁層６および磁気遮蔽層７が示されている。磁気遮蔽層７は、例えばアルミニウム板として設計可能である。更に、カバー要素８が示されている。カバー要素８は、巻線構造Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を有するケーブル支持要素４を覆う。絶縁層６および磁気遮蔽層７は、フェライト素子５の下に配置される。
【０１９５】
図５は、図４に示されている一次側構成１の略上面図を示す。第１巻線構造Ｗ１とその部分巻線構造ＳＷ１＿１、ＳＷ２＿１、ＳＷ３＿１とが示されている。第２巻線構造Ｗ２および第３巻線構造Ｗ３は図示されていない。更に、絶縁層６および磁気遮蔽層７が示されている。
【０１９６】
更に、複数のフェライト素子５の構成が示されている。この構成は、少なくとも１つのフェライト素子５の列を複数備える。これらフェライト素子５は、例えば、フェライトバーとして、または長手軸ｘに沿って延在する複数のフェライトバーの構成として、設計される。さまざまな列が横軸ｙに沿って配置され、隣接する２つの列の間に横軸ｙに沿って非ゼロの間隙が設けられる。
【０１９７】
図６は、図３に示されている二次巻線構造Ｗ２０を有する二次側構成３の略斜視図を示す。二次側構成３も複数のフェライト素子列によって設けられたフェライト構成の複数のフェライト素子５を備える。１つのフェライト素子列は、複数のフェライトバー９を含み得る。図６に示されている二次側構成３および一次側構成１は、隣接し合うフェライト素子５列の間の距離が同じであることが示されている。一次側構成１および二次側構成３は、同数の列、および／または１つの列内に同数のフェライト素子、を有することが更に可能である。
【０１９８】
更に、一次側フェライトバー９またはフェライト素子５の隣接する２つの列の間の横軸ｙに沿った距離は、一次側フェライトバー９またはフェライト素子５の隣接する２つの列の間の横軸ｙｓに沿った距離に等しくすることができる。
【０１９９】
特に、一次側構成１と二次側構成３とが前に説明した位置合わせされた状態で配置されている場合、二次側構成３のフェライト構成５は、鉛直軸ｚ、ｚｓを基準に、一次側構成１のフェライト構成５に対向配置される。
【０２００】
図６は、各フェライト素子５、ひいてはフェライト構成、が二次側巻線構造Ｗ２０の一区間、特に二次側横軸ｙｓに沿って延在する部分巻線構造ＳＷ１＿２０、ＳＷ２＿２０の隣接区間、を収容するための凹部を提供することを示す。１つのフェライト素子５、特に１番目のフェライトバー９、の後端区間が第１部分巻線構造ＳＷ１＿２０の内容積内に延在する。この内容積とは、第１部分巻線構造ＳＷ１＿２０をもたらす矩形ループによって囲まれた容積を意味する。フェライト素子５、特に前記フェライト素子５の３番目のフェライトバー９、の前端区間が第２部分巻線構造ＳＷ２＿２０の内容積内に延在する。フェライト素子、特に前記フェライト素子５の２番目のフェライトバー９、の中心区間の両末端区間は、１番目フェライトバー９および３番目フェライトバー９にそれぞれ部分的に重なる。
【０２０１】
図７は、静止部１１と可動部１２とを備えた一次ユニット１０の略側面図を示す。一次側構成１は、可動部１２の上または内部に配置可能である。可動部１２は、位置決め手段１３によって鉛直軸ｚに沿って移動させることができる。特に、可動部１２は、収縮状態から伸長状態に、およびこの逆に、移動可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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