(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の層に１枚以上の強磁性体厚板と、
導体の少なくとも一巻きを有しており、１枚以上の前記強磁性体厚板の前記第１の層に実質的に平行な第２の層に配置されているコイルと、
第３の層を画定する背板とを備え、前記背板が前記コイルにより生じた電磁束を空気ギャップに向けて前記背板に対して垂直に案内するように配置されたシールド部材を含む誘導電力伝達パッドであって、
前記シールド部材が、当該誘導電力伝達パッドの周囲の側壁を形成している誘導電力伝達パッド。
【請求項２】
１枚以上の前記強磁性体厚板の各々が、その長さが共通の点から放射状に離れて延びるように配置されている請求項１に記載の誘導電力伝達パッド。
【請求項３】
前記コイルが、各強磁性体厚板を各強磁性体厚板の全長のほぼ中央において通過するように、前記共通の点の周囲を巡るように配置されている請求項２に記載の誘導電力伝達パッド。
【請求項４】
前記強磁性体厚板の部分集合が、共通の点から放射状に離れて延びており、前記強磁性体厚板のさらなる部分集合が、別の共通の点から放射状に離れて延びており、
前記強磁性体厚板のまたさらなる部分集合が、前記共通の点をつなぐ仮想の直線の方向に対して垂直に整列し、該仮想の線の各側において同じように、該仮想の線から同じ距離だけ離れて、該仮想の線の長さ方向において等間隔に位置している請求項１に記載の誘導電力伝達パッド。
【請求項５】
実質的に剛な背板を備えている請求項１に記載の誘導電力伝達パッド。
【請求項６】
前記背板の平面が、１枚以上の前記強磁性体厚板のそれぞれの平面および前記コイルの平面に実質的に平行であり、１枚以上の前記強磁性体厚板のそれぞれの平面が、前記背板の平面と前記コイルの平面との間に位置している請求項５に記載の誘導電力伝達パッド。
【請求項７】
１枚以上の前記強磁性体厚板の各々が、熱伝導性かつ機械的には絶縁性の材料によって、前記背板から離されている請求項５に記載の誘導電力伝達パッド。
【請求項８】
前記背板が、磁束の通過を実質的に妨げる材料から形成されている請求項５に記載の誘導電力伝達パッド。
【請求項９】
前記シールド部材が、前記背板から延びており、前記背板と一体に形成されている請求項１に記載の誘導電力伝達パッド。
【請求項１０】
前記１枚以上の強磁性体厚板が、フェライトである請求項１に記載の誘導電力伝達パッド。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の誘導電力伝達パッドを２つ備えており、該２つの誘導電力伝達パッドが組み合わせて使用され、一方のパッドがピックアップパッドとして使用され、他方のパッドが充電パッドとして使用される誘導電力伝達システム。
【請求項１２】
伝達パッドから電力を受ける誘導電力伝達パッドであって、
第１の層に１枚以上の強磁性体厚板と、
導体の少なくとも一巻きを有しており、１枚以上の前記強磁性体厚板の前記第１の層に実質的に平行な第２の層に配置されているコイルと、
第３の層を画定する背板とを備え、前記背板が、前記伝達パッドが生じた電磁束を空気ギャップに向けて前記背板に対して垂直に案内するように配置されたシールド部材を含む誘導電力伝達パッドにおいて、
前記シールド部材が、当該誘導電力伝達パッドの周囲の側壁を形成している誘導電力伝達パッド。
【請求項１３】
１枚以上の前記強磁性体厚板の各々が、その長さが共通の点から放射状に離れて延びるように配置されている請求項１２に記載の誘導電力伝達パッド。
【請求項１４】
前記コイルが、各強磁性体厚板を各強磁性体厚板の全長のほぼ中央において通過するように、前記共通の点の周囲を巡るように配置されている請求項１３に記載の誘導電力伝達パッド。
【請求項１５】
前記背板の平面が、１枚以上の前記強磁性体厚板のそれぞれの平面および前記コイルの平面に実質的に平行であり、１枚以上の前記強磁性体厚板のそれぞれの平面が、前記背板の平面と前記コイルの平面との間に位置している請求項１２〜１４の何れか１項に記載の誘導電力伝達パッド。
【請求項１６】
前記背板が、磁束の通過を実質的に妨げる材料から形成されている請求項１２〜１５の何れか１項に記載の誘導電力伝達パッド。
【請求項１７】
前記背板が、アルミニウムから形成されている請求項１２〜１６の何れか１項に記載の誘導電力伝達パッド。
【請求項１８】
前記背板が、前記コイル及び前記強磁性体厚板を超えて延びている請求項１２〜１７の何れか１項に記載の誘導電力伝達パッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電源を使用して電動車両の電池を充電するための誘導電力伝達（ＩＰ
Ｔ）パッド、システム、方法、および手段、ならびに該電池を動力とする電動車両に関す
る。さらに詳しくは、本発明は、高速での充電のための高出力の電源または低速での充電
のためのより低出力の電源を選択的に使用して、電動車両の電池を充電することに関する
。
【背景技術】
【０００２】
純粋な電動車両（すなわち、ハイブリッド車と対照的に、電気のみを動力とする車両）
の開発においては、それらの車両が幅広く受け入られることができるようになる前に、解
決すべきいくつかの問題が存在している。それらには、より一般的な燃料による車両と比
べて限られた航続距離、車両の充電を忘れてはならないという不便（たとえユーザの施設
または自宅で充電を行うことができるにせよ）、および万が一に車両が充電されない場合
に生じるいくつかの制限が含まれる。これらの問題が、地球温暖化についての懸念の高ま
りゆえに、近年では大いに検討されている。純粋な電動車両は、あらゆる種類の車両の中
で最も環境を汚さないことが明らかであり、より普及している従来からの手段を動力とす
る車両に比べて、より少ない炭酸ガスの「足跡」にて動作することができるため、地球温
暖化の影響の軽減において果たすべき役割を有することができる。
【０００３】
電動車両における多くの問題は、車両を動かすためのエネルギを蓄えるために使用され
る電池から直接的に由来している。実質的にすべての種類の電池は、可能な放電速度より
も遅い速度で充電されなければならず、容量が限られており、サイクル寿命も長くない。
したがって、車両の充電にきわめて長い時間を要し、充電の間の時間が理想よりも短く、
電池の機能が時間とともに急速に低下する。
【０００４】
しかしながら、使用時には、電動車両はきわめて便利であり、理想的な買い物かごおよ
び短距離通勤通学車両をもたらす。子供らの学校への送迎および使い走りなどといった他
の任務も、同様によく適している。１日の累積の走行距離が車両の航続距離の範囲内であ
る場合、電池を夜の間に充電することができ、翌日に再び仕事につくことができる。これ
が、理想的な筋書きである。しかしながら、利用可能な航続距離を超え、あるいは電池が
充分に充電されない場合、運転者および乗客がその場で動けなくなることになりかねず、
おそらくは回収費用が必要になり、電池を通常の充電サイクルよりも長い時間をかけて完
全に充電する必要があり、従来からの電池が使用されている場合には、それらがほぼ間違
いなく劣化し、利用可能な容量がそれまでよりも恒久的に減少してしまう。機会充電が、
この問題をなくすうえで役立つことができ、機会が存在するときにいつでも、車両を部分
的に充電することを含む。
【０００５】
おそらくは、事情により車両が長距離を走行するように求められるより深刻な状況にお
いては、できることは限られている。ここでは、ハイブリッド車が、化石燃料にて長い距
離を走行でき、従来からのガソリンスタンドにおいて給油が可能であるため、良好な技術
的解決策となりうる。
【０００６】
これらの理由のため、従来からの純粋な電動車両は、現代の旅客輸送車両の要件のすべ
てを満たすものではない。
【０００７】
誘導電力伝達（ＩＰＴ）が、より一般的な充電に対する有用な代案を提供する。ＩＰＴ
を使用する充電器は、「Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ  ｆｏｒ
Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｏｗｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｓｙｓｔ
ｅｍｓ」という名称のニュージーランド特許出願第５４５６６４号に記載されており、こ
こでの言及によって本明細書に援用される。この充電器は、家庭において典型的に利用可
能な標準の単相の電源から動作し、優れた力率を有し、高調波がきわめて少ないという点
で、多数の利点を提供する。この結果として、供給の質を低下させることなく数千もの充
電器を配電ネットワークへと接続して動作させることができると考えられる。さらに、Ｉ
ＰＴを使用することで、ユーザが手作業でケーブルを電池へと接続する必要がなくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、改良された誘導電力伝達（ＩＰＴ）パッドを提供することにある。
【０００９】
本発明の目的は、車両を充電するための手段であって、従来からの電動車両に関する上
述の問題を軽減する手段を提供することにある。
【００１０】
本発明の別の目的は、電動車両を充電するためのシステムを提供することにある。
【００１１】
本発明の別の目的は、電動車両の充電方法を提供することにある。
【００１２】
あるいは、本発明の目的は、少なくとも有用な選択肢を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の態様によれば、第１の層に１枚以上の強磁性体厚板と、導体の少なくとも一巻きを有しており、前記強磁性体厚板の前記第１の層に実質的に平行な第２の層に配置されているコイルと、前記コイルにより生じた電磁束を案内するように配置され、かつ第３の層を画定する背板を備えたシールド部材を含む誘導電力伝達パッドが提供される。
【００１４】
好ましくは、各々の強磁性体厚板が、その長さが共通の点から放射状に離れて延びるように配置されている。
【００１５】
好ましくは、前記コイルが、各強磁性体厚板を各強磁性体厚板の全長のほぼ中央において通過するように、前記共通の点の周囲を巡るように配置されている。
【００１６】
好ましくは、前記強磁性体厚板の部分集合が、共通の点から放射状に離れて延びており、前記強磁性体厚板のさらなる部分集合が、別の共通の点から放射状に離れて延びており、前記強磁性体厚板のまたさらなる部分集合が、前記共通の点をつなぐ仮想の直線の方向に対して垂直に整列し、該仮想の線の各側において同じように、該仮想の線から同じ距離だけ離れて、該仮想の線の長さ方向において等間隔に位置している。
【００１７】
好ましくは、実質的に剛な背板を備えている。
【００１８】
好ましくは、前記背板の平面が、前記強磁性体厚板のそれぞれの平面および前記コイルの平面に実質的に平行であり、前記強磁性体厚板のそれぞれの平面が、前記背板の平面と前記コイルの平面との間に位置している。
【００１９】
好ましくは、各々の強磁性体厚板が、熱伝導性かつ機械的には絶縁性の材料によって、前記背板から離されている。
【００２０】
好ましくは、前記背板が、磁束の通過を実質的に妨げる材料から形成されている。
【００２１】
好ましくは、前記シールド部材が、当該パッドの周囲の側壁を形成している。
【００２２】
好ましくは、前記シールド部材が、前記背板から延びており、前記背板と一体に形成されている。
【００２３】
好ましくは、前記１枚以上の強磁性体厚板が、フェライトである。
【００２４】
第２の態様によれば、２つの誘導電力伝達パッドを備える誘導電力伝達システムが提供され、２つの誘導電力伝達パッドが組み合わせて使用され、一方のパッドがピックアップパッドとして使用され、他方のパッドが充電パッドとして使用される。
【００２５】
第３の態様によれば、伝達パッドから電力を受ける誘導電力伝達パッドであって、第１の層に１枚以上の強磁性体厚板と、導体の少なくとも一巻きを有しており、前記強磁性体厚板の前記第１の層に実質的に平行な第２の層に配置されているコイルと、前記伝達パッドが生じた電磁束を案内するように配置され、かつ第３の層を画定する背板を備えたシールド部材を含む誘導電力伝達パッドが提供される。
【００２６】
好ましくは、各々の強磁性体厚板が、その長さが共通の点から放射状に離れて延びるように配置されている。
【００２７】
好ましくは、前記コイルが、各強磁性体厚板を各強磁性体厚板の全長のほぼ中央において通過するように、前記共通の点の周囲を巡るように配置されている。
【００２８】
好ましくは、前記背板の平面が、前記強磁性体厚板のそれぞれの平面および前記コイルの平面に実質的に平行であり、前記強磁性体厚板のそれぞれの平面が、前記背板の平面と前記コイルの平面との間に位置している。
【００２９】
好ましくは、前記背板が、磁束の通過を実質的に妨げる材料から形成されている。
【００３０】
好ましくは、前記背板が、アルミニウムから形成されている。
【００３１】
好ましくは、前記背板が、前記コイル及び前記強磁性体厚板を超えて延びている。
【００７９】
その新規な態様のすべてにおいて考慮されるべき本発明のさらなる態様が、本発明の実
際の応用の少なくとも１つの例を提示する以下の説明を検討することによって、当業者に
とって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
本発明の１つ以上の実施形態を、以下の図面を参照しつつ、あくまでも例として、本発
明を限定する意図はなく後述する。
【００８１】
【図１】充電時のＩＰＴ充電パッドおよび電動車両の好ましい相対位置を示す斜視図である。
【図２】ＩＰＴパッドの好ましい実施形態の斜視図である。
【図３】図２のＩＰＴパッドの内部の詳細を見せるために外側のハウジングの一部を切除して示す別の斜視図である。
【図４】図３に対応する図であって、構成要素の内部の詳細を示すために外側の造作が透視として示す斜視図である。
【図５】上部カバーを取り除いた状態のパッドを示す斜視図であり、ＡはＩＰＴパッドの構成の別の実施形態の斜視図であり、Ｂはその平面図である。
【図６】本発明の実施形態に従って充電されている電動車両の概略図である。
【図７】本発明によるシステムの実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００８２】
本発明の実施形態は、移動の種類、距離、および頻度に関して生じうる大部分の状況に
おいて機能することができるマルチソースの電動車両を提供する。「マルチソースの電動
車両」という表現は、車両を動かすために使用される電池および／またはセルをさまざま
な電力源を使用して充電することができるという本発明の実施形態を具現化し、あるいは
本発明の実施形態によって動作することができる電動車両を指して使用される。本発明の
実施形態は、「自宅」で夜のうちに充電できるという点で、プラグイン式の電動車両のす
べての利点を提供するが、好ましい実施形態によれば、ケーブルを差し込む必要があると
いう不便を必要とせずに、それを行う。さらに詳しくは、好ましい実施形態によれば、充
電パッドが、好ましくはユーザの車庫の床など、車両が通常駐車される床に設けられる。
車両が駐車されているとき、充電パッドが、車両の下面に設けられたピックアップを介し
て、誘導電力伝達（ＩＰＴ）によって車両の電池へとエネルギを伝達する。何も差し込む
必要がないため、忘れることがなく、電池が利用可能な時間にのみ依存して完全に充電さ
れる。
【００８３】
床に設けられた充電パッドが電源によって駆動され、それによって生み出される磁界が
、電力を車両に取り付けられたピックアップに結合させ、車載の電池を充電する。最大約
２．２ｋＷの電力伝達速度が、大部分の配電ネットワークの家庭の出力に適合する。この
電力の流れの制御は、ここでの言及によって本明細書に援用される米国特許第５，２９３
，３０８号に記載の技術を使用して実現することができる。他の方法も、本発明の技術的
範囲に含まれる。
【００８４】
図１が、充電時の充電パッド２０および車両１０の好ましい相対位置を示している。ピ
ックアップパッド（図示されていない）は、好ましくは充電パッド２０と同じ形状および
構成であり、車両１０が駐車されたときに充電パッド２０の実質的に直上に位置するよう
に、車両１０の下面に配置されている。充電パッド２０によって生成される磁束が、２つ
のパッドを結び付ける。機能的には、ピックアップパッドが車両の下部に位置する必要は
ないが、審美的な理由および車両への後付け設置の容易さゆえ、これが好ましい。
【００８５】
図２〜５が、本発明の好ましい実施形態による充電パッド２０の別の斜視図を示してい
る。さらに詳しくは、図２が、パッドの外側ハウジングを示しており、図３が、パッドを
内部の詳細を見せるために外側ハウジングの一部を切除して示しており、図４が、図３に
対応する図であって、構成要素の内部配置のさらなる詳細を提示するために外側の造作が
透視として示されており、図５は、上部カバーを取り除いた状態のパッドを示している。
ピックアップパッドが充電パッド２０と同じ構成であり、充電パッド２０の説明が、充電
パッド２０が電気の供給（例えば、送配電線からの電気の供給）へと接続され、ピックア
ップパッドが負荷（すなわち、充電対象である車両の電池）へと取り付けられる点を除き
、ピックアップパッドにも当てはまることに、注意すべきである。
【００８６】
パッド２０は、好ましくは、８本のフェライトバー２２をお互いに対して４５°ずつず
らして有している金属製の背板２１（好ましい実施形態においては、アルミニウムから形
成される）など、磁束の通過を実質的に制限する材料から形成される物体に配置される。
バー２２は、ゴム状の成形品２３によって所定の位置に保持される。リッツ線からなるコ
イル２７（図５を参照）が、フェライトバー２２を通過する磁束によって結び付けられる
。好ましくは、リッツ線からなるコイル２７が、コイルがバー２２の長さのほぼ中間まで
パッドのおおむね円形の本体を巡って巻かれるように、パッド２０の領域２４においてフ
ェライトバー２２上に位置している。アルミニウム小片２５が、生成される磁束のパター
ンの制御を助けるために、背板２１へと接続され、あるいは背板２１に一体に形成される
。カバー２８が、パッドの主たる円形の本体の上部へと接続される。カバー２８は、ＰＶ
Ｃまたは好ましくは毒性のないプラスチックなど、磁束の通過を妨げることのない材料か
ら形成される。ここに示した特定の構成によれば、パッドを比較的薄型にすることができ
、このことは、既存の車両へと後付けされる場合のピックアップパッドにとって、地面と
のすき間を保つためにとくに重要である。
【００８７】
さらに詳しくは、背板２１および小片２５が、充電パッドによって生成される磁束を背
板２１に実質的に垂直な方向にカバー２８を通って案内すべく協働し、磁束が背板２１に
おおむね平行な方向に広がることによって生じる漏れを少なくして、充電パッドとピック
アップパッドとの間の優れた結合をもたらすように、適切に組み合わせられる。背板２１
および小片２５は、本発明の一実施形態においては、電気的に接続される。
【００８８】
好ましくは発泡体またはゴムから形成される機械的な絶縁パッドまたは衝撃絶縁パッド
２６が、バー２２がパッド２０の他の構成部品に接触することがないようにするために設
けられる。バー２２は脆く、かつ熱に敏感であるため、パッド２６は、理想的には、バー
２２を低温に保つために熱伝導性でもある。機械的な絶縁パッド２６は、パッド２０への
打撃または衝撃によって引き起こされ、さらには振動（パッド２０が車両に取り付けられ
た場合に生じる振動など）にも起因するバー２２への機械的な応力の伝達も抑制する。
【００８９】
これらの図に示されているように構成され、４００ｍｍの直径および２２ｍｍの厚さを
有しているパッドを使用し、最大２ｋＷの速度での電力の伝達が、最大で＋／−５０ｍｍ
の横方向の整列ずれ、および２５ｍｍ〜７５ｍｍの垂直方向の隔たりにおいて、容易に達
成可能である。さらに大きな許容範囲での電力の伝達も可能であるが、それには、より大
きなパッドが必要であり、コストが高くなる。充電パッドが、車両の下面のピックアップ
パッドと結合するように床に設けられる場合、これらの許容範囲は、車両の駐車位置の許
容範囲と言い換えられる。運転者を補助して正しい位置に駐車させるために、比較的簡単
な方法を使用することができる。例えば、ひもに取り付けたボールを天井からぶら下げ、
車両が正しい位置にあるときのフロントガラス上の点に整列させることができる。
【００９０】
あるいは、電池が充電中であるとき、すなわち車両が正しい位置にあるときに点灯する
充電表示器を、車両に設けることができる。他の代案も、当業者にとって容易に明らかで
あり、そのような代案はすべて、本発明の技術的範囲に包含される。
【００９１】
最大約２ｋＷの伝達速度を必要とする好ましい実施形態によれば、バー２２が、好まし
くは１０ｍｍの高さ、３０ｍｍの幅、および１２０ｍｍの長さを有しており、コイル２７
が、好ましくは１２０本の素線を持つ０．２ｍｍ径の個々に絶縁されたワイヤを３．７７
ｍｍ２以上に有しているリッツ線を備えている。小片２５は、好ましくは約４ｍｍの厚さ
を有し、カバー２８は、好ましくは約５ｍｍの厚さを有する。本発明が、これらの特定の
値に限定されないことに注意すべきであり、当業者であれば、所望の動作特性に応じて他
の値を選択できることに、気が付くであろう。
【００９２】
本発明の実施形態によれば、車両の下方の床の電力パッドが、より伝統的なＩＰＴシス
テムの「トラック」の代わりとなり、車両の下方に付けられる電力パッドが、ピックアッ
プコイルである。上述のニュージーランド特許出願第５４５６６４号に記載の技法を使用
し、このコイルの配置構成によって、車両の電池を一晩で充電できるよう、電力を高い効
率で床の電力パッドから車両の電力パッドへと渡すことができる。
【００９３】
ＩＰＴシステムの実施形態は、家庭におけるただ１台の車両についてだけでなく、例え
ば配送用車両の一団などについても電動車両の機会充電を可能にし、仕事のスケジュール
が、車両を床に取り付けられた電力パッド上に駐車しておくことができる比較的長い時間
を含むことに鑑みれば、一日中かつ毎日の連続動作を可能にする。しかしながら、２ｋＷ
という典型的な充電速度では、エネルギの総需要が利用可能な貯蔵済みエネルギを超える
場合の電動車両の限られた航続距離という問題を、克服できない。
【００９４】
この問題に対処するために、大電力の差し込み式の充電器を、電池の急速充電をもたら
すために、別途の高電力プラグを使用して車両へと接続することができる。すべての電池
が、想定される大きさの電力を受け付けることができるわけではないが、リチウム電池が
、これをますます行うことができる。
【００９５】
上述のように、電力パッド式の手間いらずの充電器は、従来からの家庭の配線の定格に
とどまる約２ｋＷの充電電力をもたらす自宅用のＩＰＴ充電システムである。電動車両の
典型的な電池は、５０ｋＷＨのエネルギまたは３００Ｖで１７０ＡＨ（アンペアアワー）
を貯蔵することができ、したがって公称の充電速度は０．０４Ｃである（Ｃは、電池の容
量（単位はＡＨ）を表わす）。これは、慎重かつ安全な見積もりである。１回の１２時間
の充電で、２４ｋＷＨのエネルギを伝達することができ、車両が１０ｋＷの平均電力需要
にて動作する場合には、約２時間の走行または１日当たり約１６０ｋｍという航続距離を
有することになる。より長い充電時間によって、この航続距離を、車両を完全に充電する
ことによって２倍にすることができる。他方で、高出力の充電器の実施形態は、６分間に
わたって１０ｋＷ〜５００ｋＷの速度で電力をもたらすことができ、これは１０Ｃという
充電速度に相当する。したがって、６分間で電池が完全に充電され、車両は、再充電を必
要とする前にさらなる３００ｋｍを予定することができる。５００ｋＷという電力の流れ
は大きいが、ガソリンまたはディーゼル燃料をタンクへと送り込むときのエネルギの流れ
の速度に比べると、依然として小さい。
【００９６】
この急速充電は、ガソリンの給油に必要な監視と同様の注意深い監視が必要であり、い
くつかの理由で、家庭用としては適していない。５００ｋＷの配電ネットワークへのアク
セスを有する家庭はわずかであり、この電力レベルにおいては、供給源は、通常の配電ネ
ットワークの電圧よりも高い電圧であると考えられる。さらに、或る程度の危険も伴うた
め、商業的な格付けの施設が必要である。対照的に、ＩＰＴシステムは、使用が安全かつ
容易であり、家庭あるいは公共駐車場などの車両を駐車することができる他の場所への設
置に適したものとなっている。
【００９７】
これらの技術の組み合わせが、車両に優秀な特性を提供する。日常的には、短距離の移
動、通勤通学、および買い物に理想的であり、最小限の保守で、燃料の順番待ちをするこ
となく、典型的には１６０ｋｍ／日の比較的低コストな移動を可能にする。約３００ｋｍ
ごとの充電を必要としつつ、より長い移動にも使用することができる。
【００９８】
図５Ａおよび５Ｂは、本発明による充電パッドの構成２０の別の実施形態を示している
。図５Ａおよび５Ｂにおいて、パッド２０は、平面図において長円形である。長円形の電
力パッドを、円形の電力パッドを引き伸ばし、同一の矩形部分を中央に追加することによ
って構成できる。両方の電力パッドの構成は、やはり好ましくは同一である。図５Ｂに、
コイル２７が長くされ、フェライトバーまたは強磁性体バー２２Ａの小集団が、上述した
円形の電力パッドのバーと同等のバーの小集団の間隔と同様の間隔で追加されている旨が
、示されている。
【００９９】
この長円形の構成の利点は、横方向（すなわち、図５Ａに示されているｘ方向）の移動
に対するパッドの許容範囲が、円形のパッドに比べて改善される点にある。これは、車両
の横移動に相当するｘ方向について車両の位置を調節することが比較的困難であるため、
好都合である。パッド上に位置するときの車両の前進および後退方向に対応するｙ方向に
おけるパッドのピックアップに対する移動の許容範囲は、円形パッドにおけるｙ方向の許
容範囲よりも小さい。しかしながら、これは、車両を駐車するとき、ｙ方向についてパッ
ド上に最適に位置させるべくこの方向に調節を行うことは比較的はるかに容易であるため
、あまり問題にならない。
【０１００】
充電パッドと車両に取り付けられたピックアップパッドとの間の間隔を制御できること
も、好都合である。これは、さまざまな方法を用いて実現可能である。例えば、床の充電
パッドが、ジャッキなど、床からの昇降のための手段を備えることができる。ジャッキは
、手動または電動であってよい。あるいは、車両の下面のピックアップパッドが、車両の
下面からの距離を増減させるための手段を備えてもよい。やはり、これは、ジャッキまた
は他の公知の機構であってよい。
【０１０１】
本明細書に記載のシステムの主たる利点の１つは、安全性という利点である。誘導式の
充電器ということは、他の電動車両充電システムと異なり、充電器と車両との間にプラグ
接続が存在しないことを意味する。ユーザが誤ってプラグ式のシステムにつながったまま
の車両を発進させた場合、装置が壊れる可能性があり、電流を運ぶ機器が破損することに
よって危険な状況が生じる可能性がある。対照的に、最初にプラグを安全に切り離す必要
がないＩＰＴシステムを用いることで、機器を破損させる恐れも、電気的な危険の恐れも
なく、車両を安全に発進させることができる。さらに、浸水の場合に、ＩＰＴシステムは
、別のプラグ式のシステムの明らかな危険と無縁に、きわめて安全に機能することができ
る。
【０１０２】
図６は、ケーブル５３を介して高出力の電源５２によって充電されている電動車両１０
の電池５１の概略図である。機会充電の際には、電池５１への供給が、ピックアップ２０
から配線５４を介して行われる。高出力の電源５２は、高出力の発電機を備えることがで
き、あるいは単純に、高出力の配電ネットワークとケーブル５３との間のインターフェイ
スまたは導管を提供するだけでもよい。ケーブル５３に、車両１０に設けられたソケット
（図示されていない）と対をなすプラグ（図示されていない）が設けられる。ソケットと
電池５１との間の配線が、電気を電池５１へと伝達する。好ましくは、プラグに、電気接
点へのアクセスを防止するための安全ハウジングが備えられる。ソケットは、ソケットと
電池５１との間に配線を設けつつ、車両１０の任意の場所に設けることができる。したが
って、本発明は、図６に示したソケットの位置に限定されない。
【０１０３】
図７は、本発明の実施形態によるシステム（全体が６０で指し示されている）の概略図
である。発電機６１が、図６の大電力の電源５２を含む施設６３へと高出力の電気を供給
する。大電力の電源５２が、２つ図示されている。しかしながら、当業者にとって明らか
であるとおり、本発明はこれに限られず、施設６３が、１つまたは任意の数（利用可能な
空間および発電機６１の容量によってのみ制限される）の電源５２を備えてもよい。大電
力のケーブル６２が、大電力の電気を施設６３へと伝達するとともに、変圧器６４（この
供給を、家庭において一般的に見られるようなより小電力の供給へと降圧する）へも伝達
するための導管として機能する。次いで、より小電力のケーブル６５が、より小電力の電
気を、好ましくはユーザの車庫の床に設けられる充電パッド２０へと伝達する。発電機６
１が１つだけ図示されているが、システム６０は、複数の発電機を備えることができ、大
電力の供給および小電力の供給のための別々の発電機を備えることができる。
【０１０４】
電動車両の重要な側面は、それらの初期コストである。電動車両は、典型的には、電池
のコストが高いがゆえに、従来からの自動車よりも高価である。しかしながら、本発明の
実施形態によれば、電池と車両を異なる者が所有してもよい。さらに詳しくは、本発明に
よるシステムおよび方法の一実施形態によれば、電池を電力会社が保有して、車両の所有
者へと賃貸することができる。そのような実施形態によれば、電動車両のユーザに、車両
の購入時の投下資本が少なくて済むという利益がもたらされることが明らかである。しか
しながら、電力会社にとっても、電気の供給に関する課金だけでない利益を実現できる。
詳しくは、ＩＰＴ充電パッドへと供給される電力を適切に制御することによって、電力会
社は、とくには多数の電動車両の電池が充電される可能性がある夜間に、自身の電気負荷
を平準化することができる。
【０１０５】
電子機器システムの多少の変更によって、電力を電池から配電ネットワークへと反対に
伝達することも可能である。このやり方で、配電ネットワークのピーク電力の時間に、電
力を車両の電池から取り出して、ピークへの供給に使用することができる。より多数の車
両によって、この逆電力をきわめて大きくすることができ、電力不足を回避することがで
きる。逆電力の流れが生じる時間はおそらくは短いため、総エネルギは少なくてよい。
【０１０６】
電力会社にとって、１という負荷率を有することができることに大きな経済的利益が存
在し、この需要側の負荷の供給側での制御が、この理想へと到達はできないかもしれない
が、少なくとも近づくことを可能にすると考えられる。
【０１０７】
ネットワークのコントローラ（典型的には、電力会社）と充電対象の車両との間に、そ
れらの車両の充電の監視を可能にするために、通信チャネルを設けてもよい。単純な携帯
電話チャネルを、この目的に使用することができる。利用可能な電力が変化するとき、ネ
ットワークコントローラが、それに合致するように電池の充電の需要を変化させることが
できる。これは、電動車両の負荷は素速い変化が可能であるため、電力会社が安全に最大
電力の付近で運転することを可能にすると考えられる。これは、温水暖房の制御に一般的
に使用されているリップル制御システムに似ているが、より洗練されている。基本的な相
違は、部分負荷が可能な点にあり、負荷をより迅速かつ精密に変化させることができる点
にある。
【０１０８】
需要を操作できる能力は、高度に変動性の「再生可能な」エネルギ源を電力ネットワー
クに取り入れることを、より容易に可能にする。あるいはこの操作を、変動性の供給元の
変化に応じた配電ネットワークまたは系統の周波数の変化を可能にすることによって、行
うこともできる。すなわち、風力発電基地全体における強力な突風において、電力サージ
が、幹線の周波数が１Ｈｚの何分の一かだけ増加するような電力サージである可能性があ
る。これらの周波数変動が、ＩＰＴ充電パッドへの電力供給によって測定され、電力パッ
ドまたはトラックの電流を制御するために使用される。原理的には、伝達される電力が、
パッド電流を変化させることによって充電の負荷を利用可能な電力に一致させることがで
きるよう、パッド電流に比例させられる。変化は、幹線の電力の１サイクルという短い期
間で生じることができる。
【０１０９】
例えば１００，０００台など、多数の充電器において、パッド電流を、例えば４９．５
Ｈｚにおいてパッド電流がゼロであり、これよりも１Ｈｚだけ高い周波数において、パッ
ド電流が完全な定格電流であるように、プログラムすることができる。すべての充電器が
最大需要にあるならば、充電負荷は、５０．５Ｈｚという周波数における１００，０００
×２ｋＷ＝２００ＭＷから、４９．５Ｈｚという周波数におけるゼロまで変化すると考え
られる。４９．５Ｈｚという設定点も、当然ながら、最大電力が必要とされる任意の周波
数で生じるように変更可能である。例えば、設定点が４９Ｈｚならば、最大電力が、５０
Ｈｚ以上で取られると考えられる。このやり方で、広い風力発電基地における強力な突風
によって引き超される電力の大きなサージを、補償することが可能である。
【０１１０】
他方で、風力の電力ネットワークへの取り入れにおいては、風が完全に「止んで」いる
期間も一般的に存在する。実務において、これらの期間は、待機中の同じ発電能力の別の
回転している発電機を有することによって補われなければならない。したがって、２００
ＭＷの風力発電基地が使用される場合、２００ＭＷの回転している予備機が系統へと接続
されなければならず、理想的な状況のもとでは、それが実際の電力をまったくもたらさな
い。この保護は、きわめて高価につき、多くの場合に、風力を非経済的にしている。本発
明によれば、この予防措置が不要である。風が「止む」場合に、すべての電池充電負荷が
、幹線の周波数が所与の設定点（例えば、４９．５Ｈｚまたは５０Ｈｚ）に達するとすぐ
に撤回される。車両の充電時、車両は自身の電池が完全に充電されるとすぐに個々に切り
離されるため、実際の負荷は不定であり、単に接続されている車両の総数というわけでは
ない。負荷を、上述のとおりの各車両との通信チャネルを使用して割り出すことができる
が、これには時間がかかると考えられ、より簡単な選択肢が利用可能である。設定点が４
９．５Ｈｚにある場合、周波数が５０Ｈｚであるならば、依然として充電中である被接続
車両のすべてが５０％の電力にあると考えられる。その後、設定点が４９．６Ｈｚへと変
化した場合、充電中の車両は、それらの定格電力の４０％へと低下したと考えられ、全国
にわたる電力の変化が、接続された（合計の）電力シンクの１０％であると考えられる。
この特定の例において、取り出される実際の電力を、この変化の６倍だけ増加させること
ができ、あるいは４倍だけ減少させることができる。要約すると、制御可能な電池充電負
荷が精密に割り出されている。
【０１１１】
これらの状況において、今や風が止んだ場合にどれだけの電力を利用できるかを知り、
サージが存在する場合にどれだけの予備のシンク容量を使用できるかを知って、風力およ
び／または他の変動性のエネルギ源を、待機の発電機を必要とすることなく、きわめて高
い割合で発電の構成に含めることができる。これは、風力発電基地を取り入れる大部分の
仕組みに対して、大きな利点であり、風力の割合を、待機の発電機の必要性をゼロまたは
最小限にしつつ、例えばアイルランドおよびドイツにおいて一般的な現在使用されている
６％を超えて高めることを可能にする。この柔軟性を実現するための他の仕組みは、余剰
電力を蓄えるために風力発電基地の現場に巨大な電池を使用するが、エネルギがその目的
地へと直接伝達され、すなわち車両の電池へと直接伝達されるならば、１回の電池充電作
業しか必要としないため、より効率的である。すなわち、風力発電基地の電池は、エネル
ギの最終的な用途が電動車両にある場合、大幅に非効率的である。
【０１１２】
本発明の経済的な正当化は、興味深い。典型的な電池のコストが１０，０００ドルであ
る場合、それを４０ドル／週で車両の所有者に賃貸することができ、これに使用量にもと
づいて課金される１２セント／ｋＷＨの電気料金が加わる。毎週３００ｋｍを走行するユ
ーザは、４５ｋＷＨを５．４０ドルというコストで使用し、４０ドルという電池の賃貸料
が加わり、総コストは４５．４０ドルまたは１５セント／ｋｍである。何らかのかたちの
道路使用料も必要になり、あるいは電気のコストに再び加えられると考えられる。このｋ
ｍ当たりのコストは、おそらくは高いが、きわめて控えめな使用についてのものであり、
走行距離が２倍であるならば、このｋｍ当たりのコストは、６００ｋｍにつき５０．８０
ドル、または８．５セント／ｋｍへと大幅に低くなる。
【０１１３】
風力以外の再生可能な供給源（例えば、太陽、潮、など）から生成される電気も、本発
明の実施形態へと適用可能である。これらのすべては、とくに安定ではなく、風と同様に
、比較的短い時間軸において大きく変動しうる。例えば、ニュージーランドにおける風力
について測定される変化の速度は、２００ＭＷという公称の定格を有する風力発電基地か
らで、５分間に最大２００ＭＷにもなっている。したがって、このような高度に変動性の
供給源を電力ネットワークに取り入れることは、巨大な利点である。概説した供給側制御
によって、充電負荷が、供給の周波数の小さな変化を使用して、ほぼサイクルごとの様相
で、変動可能な電力に釣り合うために充分な速度で変化し、そのようでなければ単に浪費
されるエネルギの使用を可能にする。このエネルギは、より伝統的な供給元からの電気よ
りも大幅に低いコストで生成されると考えられる。
【０１１４】
このように、本発明によれば、オフピークの電力を電動車両の充電に効果的かつ安全に
使用することができる。また、再生可能な供給元から生成されるエネルギを、電動車両を
充電するために好都合に利用することができる。さらに、本発明によれば、負荷の需要を
制御することができる。
【０１１５】
文脈からそのようでないことが明らかでない限り、本明細書の全体を通して、用語「・
・・からなる（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「・・・からなっている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ
）」、などは、排他的またはすべてを述べ尽くす意味ではなくて、含むという意味に解釈
すべきであり、すなわち「・・・を含むが、それ（それら）に限られるわけではない」と
いう意味に解釈すべきである。
【０１１６】
本明細書に記載した現時点における好ましい実施形態について、さまざまな変更および
変形が、当業者にとって明らかであることに、注意すべきである。そのような変更および
変形を、本発明の技術的思想および技術的範囲から離れることなく、かつ付随の利点を弱
めることなく、行うことが可能である。したがって、そのような変更および変形は、本発
明に包含される。
【符号の説明】
【０１１７】
１０        車両
２０        充電パッド
２１        背板
２２        フェライトバー
２２Ａ      強磁性体バー
２７        コイル
５１        電池
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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