(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力をワイヤレス伝達するための装置であって、
第１のカプラと、
第２のカプラと、
少なくとも前記第１のカプラに重なる第３のカプラと、
前記第１のカプラの下に配設された第１の部分と、前記第２のカプラの下に配設された第２の部分と、前記第１のカプラと前記第２のカプラとの間に画定されたギャップとを備えるフェリ磁性構造とを備え、前記ギャップが前記第２の部分から前記第１の部分を物理的に分離し、前記第１の部分および前記第２の部分のうちの一方または両方が、前記第１のカプラと前記第２のカプラとの間を通過する磁束を減衰させるように構成された第２の複数のフェリ磁性ストリップとインターリーブされた第１の複数のフェリ磁性ストリップを備える、装置。
【請求項２】
前記第１の複数のフェリ磁性ストリップの各ストリップが、前記第２の複数のフェリ磁性ストリップのうちのそれぞれのストリップと交互にインターリーブされている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の複数のフェリ磁性ストリップのうちの２つ以上のストリップが、前記第２の複数のフェリ磁性ストリップのうちの２つ以上のそれぞれのストリップと交互にインターリーブされている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の複数のフェリ磁性ストリップが、前記第３のカプラが重なる前記第１のカプラの少なくとも一部分の下で、前記第２の複数のフェリ磁性ストリップとインターリーブされている、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の部分の前記フェリ磁性ストリップと前記第２の部分の前記フェリ磁性ストリップとの間を通過する磁束を減衰させるように、前記第１の部分の前記フェリ磁性ストリップが、前記ギャップの幅と垂直な方向に、前記第２の部分の前記フェリ磁性ストリップからオフセットされている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第１のカプラと前記第２のカプラとの間の前記ギャップの中に配設され、前記第１のカプラと前記第２のカプラとの間を通過する磁束を減衰させるように構成された導電性プレートをさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項７】
ワイヤレス電力受電器の位置に基づいて、前記第１のカプラ、前記第２のカプラ、および前記第３のカプラのうちの少なくとも１つに駆動電流を供給するように構成された駆動回路をさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項８】
電力をワイヤレス伝達するための方法であって、
第１のカプラ、第２のカプラ、および少なくとも前記第１のカプラに重なる第３のカプラのうちの少なくとも１つを介して、前記第１のカプラの下に配設された第１の部分と、前記第２のカプラの下に配設された第２の部分と、前記第１のカプラと前記第２のカプラとの間に画定されたギャップとを備えるフェリ磁性構造と連携して、ワイヤレス電力受電器に電力をワイヤレス伝達するステップを備え、前記ギャップが前記第２の部分から前記第１の部分を物理的に分離し、
前記フェリ磁性構造の前記第１の部分および前記第２の部分のうちの一方または両方において第２の複数のフェリ磁性ストリップとインターリーブされた第１の複数のフェリ磁性ストリップを利用して、前記第１のカプラと前記第２のカプラとの間を通過する磁束を減衰させるステップをさらに備える方法。
【請求項９】
前記第１の複数のフェリ磁性ストリップの各ストリップが、前記第２の複数のフェリ磁性ストリップのうちのそれぞれのストリップと交互にインターリーブされている、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の複数のフェリ磁性ストリップのうちの２つ以上のストリップが、前記第２の複数のフェリ磁性ストリップのうちの２つ以上のそれぞれのストリップと交互にインターリーブされている、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の複数のフェリ磁性ストリップが、前記第３のカプラが重なる前記第１のカプラの少なくとも一部分の下で、前記第２の複数のフェリ磁性ストリップとインターリーブされている、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
実行されたとき、請求項１に記載の装置に請求項８に記載の方法を行わせるコードを備える非一時的コンピュータ可読媒体。
【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し、より詳細には、ベースアレイネットワーク内結合を低減するためのシステム、方法、および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体スイッチは、カプラをアクティブ化または非アクティブ化するために、ベースアレイネットワーク（ＢＡＮ）のカプラ（たとえば、カプラ）と直列に配置され得る。ＢＡＮにおいて重ならないカプラは、不要な、比較的大きい相互結合を有することがあり、そうした相互結合は、隣接するカプラが駆動されている間、非アクティブ化されたカプラのスイッチの両端に高い誘導電圧を発生させることがある。この高い誘導電圧は、スイッチを損傷することがある。したがって、損傷を防止するために、電圧定格がより高い、より高価なスイッチが必要とされ得る。したがって、ベースアレイネットワーク内結合を低減するためのシステム、方法、および装置が望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
いくつかの実装形態によれば、電力をワイヤレス伝達するための装置が提供される。装置は、第１のカプラを備える。装置は、第１のカプラに隣接し第１のカプラに重ならない第２のカプラを備える。装置は、少なくとも第１のカプラに重なる第３のカプラを備える。装置は、第１のカプラの下に配設された第１の部分、第２のカプラの下に配設された第２の部分、および第１のカプラと第２のカプラとの間に画定され、第２の部分から第１の部分を物理的に分離するギャップを備える、フェリ磁性構造を備える。
【０００４】
いくつかの他の実装形態では、電力をワイヤレス伝達するための方法が提供される。方法は、第１のカプラ、第２のカプラ、および少なくとも第１のカプラに重なる第３のカプラのうちの少なくとも１つを介して、第１のカプラの下に配設された第１の部分、第２のカプラの下に配設された第２の部分、および第１のカプラと第２のカプラとの間に画定されたギャップを備える、フェリ磁性構造と連携して、ワイヤレス電力受電器に電力をワイヤレス伝達することを備え、ギャップは、第２の部分から第１の部分を物理的に分離する。
【０００５】
またいくつかの他の実装形態では、非一時的コンピュータ可読媒体が提供される。媒体は、実行されたとき、装置に、第１のカプラ、第２のカプラ、および少なくとも第１のカプラに重なる第３のカプラのうちの少なくとも１つを介して、第１のカプラの下に配設された第１の部分、第２のカプラの下に配設された第２の部分、および第１のカプラと第２のカプラとの間に画定されたギャップを備える、フェリ磁性構造と連携して、ワイヤレス電力受電器に電力をワイヤレス伝達させるコードを備え、ギャップは、第２の部分から第１の部分を物理的に分離する。
【０００６】
またいくつかの他の実装形態では、電力をワイヤレス伝達するための装置が提供される。装置は、ワイヤレス電力受電器に電力をワイヤレス伝達するための第１の手段を備える。装置は、ワイヤレス電力受電器に電力をワイヤレス伝達するための第２の手段を備える。装置は、ワイヤレス電力受電器に電力をワイヤレス伝達するための第３の手段を備え、第３の手段は、少なくとも第１の手段に重なる。装置は、第１の手段の下に配設された第１の部分、第２の手段の下に配設された第２の部分、および第１の手段と第２の手段との間に画定されたギャップを備える、磁束を流すための手段を備え、ギャップは、第２の部分から第１の部分を物理的に分離する。
【０００７】
ここで、上述の態様、ならびに本技術の他の特徴、態様、および利点が、添付の図面を参照しながら様々な実装形態に関して説明される。ただし、図示の実装形態は、例にすぎず、限定的であることは意図されていない。図面全体にわたって、特に断らない限り、同様の記号は通常、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】例示的な実装形態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】別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、送電カプラまたは受電カプラを含む、図２の送電回路機構または受電回路機構の一部分の概略図である。
【図４】例示的な実装形態による、ワイヤレス電力伝達システムの存在下の少なくとも１つの車両カプラを有する電気車両の機能ブロック図である。
【図５】例示的な実装形態による、電力をワイヤレスに送るためのベースアレイネットワーク（ＢＡＮ）を示す図である。
【図６】別の例示的な実装形態による、電力をワイヤレスに送るためのベースアレイネットワーク（ＢＡＮ）を示す図である。
【図７】また別の例示的な実装形態による、電力をワイヤレスに送るためのベースアレイネットワーク（ＢＡＮ）を示す図である。
【図８】また別の例示的な実装形態による、電力をワイヤレスに送るためのベースアレイネットワーク（ＢＡＮ）を示す図である。
【図９Ａ】電力をワイヤレスに送るための従来の２極式構成を示す図である。
【図９Ｂ】一実装形態による、電力をワイヤレスに送るための２極式構成を示す図である。
【図９Ｃ】別の実装形態による、電力をワイヤレスに送るための２極式構成を示す図である。
【図９Ｄ】また別の実装形態による、電力をワイヤレスに送るための２極式構成を示す図である。
【図９Ｅ】また別の実装形態による、電力をワイヤレスに送るための２極式構成を示す図である。
【図１０】所定量の電力をワイヤレスに送るための、図９Ａの２極式構成のアンペアターン数対ｙ軸オフセットを示すチャートである。
【図１１】例示的な実装形態による、電力をワイヤレス伝達するための方法を示すフローチャートである。
【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、および特許請求の範囲において説明される例示的な実装形態は、限定的であることを意味しない。本明細書で提示する主題の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の実装形態が利用されてよく、他の変更が加えられてよい。本明細書で概略的に説明し、図に示すような本開示の態様は、多種多様な異なる構成で配置、置換、結合、および設計されてよく、それらのすべてが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、物理的な電気導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、電力が自由空間を通じて伝達され得る）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）の中に出力された電力は、「受電カプラ」によって受けられ、取り込まれ、または結合され得る。
【００１１】
本明細書では、遠隔システムを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）から導出される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、電気モーターに加えて、直接の運動のために、または車両のバッテリーを充電するために、従来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、電力からすべての運動能力を引き出し得る。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。限定的ではなく例として、本明細書では、遠隔システムは電気車両（ＥＶ）の形態で説明される。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電力供給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、特定の実装形態を説明することのみを目的とするものであり、本開示の限定であることは意図されない。特定の数の請求項要素が意図される場合、そのような意図が特許請求の範囲において明示的に記載され、そのような記載がない場合、そのような意図が存在しないことが理解されよう。たとえば、本明細書で使用する単数形での表記は、特に断らない限り、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、関連する列挙された項目のうちの１つまたは複数のあらゆる組合せを含む。さらに、「備える」、「含む」という用語は、本明細書で使用されるとき、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、要素の列挙全体を修飾するものであり、列挙の個々の要素を修飾するのではない。
【００１３】
図１は、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。入力電力１０２は、エネルギー伝達を実行するための送電カプラ１１４の共振周波数に対応する周波数を有する時変的なワイヤレス場（たとえば、磁場または電磁場）１０５を生成するために、電力源（図示せず）から送電器１０４に供給され得る。受電器１０８は、ワイヤレス場１０５に結合し得、出力電力１１０に結合されたデバイス（この図に示さず）による蓄積または消費のための出力電力１１０を生成し得る。送電器１０４と受電器１０８の両方は、距離１１２だけ引き離されている。
【００１４】
例示的な一実装形態では、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の共振周波数および送電器１０４の共振周波数が実質的に同じであるか極めて近いとき、送電器１０４と受電器１０８との間の伝送損失は最小である。しかしながら、送電器１０４と受電器１０８との間の共振が整合されないときであっても、効率が影響を受けることがあるがエネルギーは伝達され得る。たとえば、共振が整合されないとき、効率はより低くなり得る。エネルギーの伝達は、送電カプラ１１４から自由空間にエネルギーを伝搬させるのではなく、ワイヤレス場１０５からの送電カプラ１１４のエネルギーを、ワイヤレス場１０５の近傍に存在する受電カプラ１１８に結合させることによって行われる。
【００１５】
したがって、極めて近く（たとえば、数ミリメートル内）にある大型のカプラを必要とすることがある、純粋に誘導性の解決策とは対照的に、ワイヤレス電力伝達はもっと長い距離にわたって提供され得る。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様々な誘導カプラ構成を用いる電力伝達とを可能にし得る。
【００１６】
送電器１０４によって生成されたワイヤレス場１０５に受電器１０８が位置するとき、受電器１０８は電力を受け得る。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相当する。ワイヤレス場１０５は、以下でさらに説明するように、送電器１０４の「近距離場」に相当し得る。送電器１０４は、エネルギーを受電器１０８に結合させるための送電カプラ１１４を含み得る。受電器１０８は、送電器１０４から送られたエネルギーを受けるかまたは取り込むための、受電カプラ１１８を含み得る。近距離場は、送電カプラ１１４から離れて最小限に電力を放射する送電カプラ１１４の中の電流および電荷からもたらされる強い反応場が存在する領域に相当し得る。近距離場は、送電カプラ１１４の約１波長（または、その数分の一）内にある領域に相当し得る。
【００１７】
上記で説明したように、効率的なエネルギー伝達は、電磁波におけるエネルギーのほとんどを遠距離場に伝搬させるのではなく、ワイヤレス場１０５の中のエネルギーの大部分を受電カプラ１１８に結合させることによって行われ得る。ワイヤレス場１０５内に位置決めされたとき、送電カプラ１１４と受電カプラ１１８との間に「結合モード」が発達し得る。この結合が起こり得る送電カプラ１１４および受電カプラ１１８の周囲のエリアは、本明細書では結合モード領域と呼ばれる。
【００１８】
図２は、別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り得る。しかしながら、システム２００は、図１と比較して、ワイヤレス電力伝達システム２００の構成要素に関する追加の詳細を提供する。システム２００は、送電器２０４および受電器２０８を含む。送電器２０４は、発振器２２２、ドライバ回路２２４、およびフィルタ／整合回路２２６を含み得る送電回路機構２０６を含み得る。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において、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に供給し得る。ドライバ回路２２４は、入力電圧信号（ＶＤ）２２５に基づいて、送電カプラ２１４の共振周波数において送電カプラ２１４を駆動するように構成され得る。
【００１９】
フィルタ／整合回路２２６、高調波または他の不要な周波数をフィルタで除去し得、送電器２０４のインピーダンスを送電カプラ２１４に整合させ得る。送電カプラ２１４を駆動する結果として、送電カプラ２１４は、たとえば、電気車両６０５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出力するために、ワイヤレス場２０５を生成し得る。
【００２０】
受電器２０８は、整合回路２３２および整流回路２３４を含み得る受電回路機構２１０を含み得る。整合回路２３２は、受電回路２１０のインピーダンスを受電カプラ２１８に整合させ得る。整流回路２３４は、図２に示すように、バッテリー２３６を充電するために、交流（ＡＣ）電力入力から直流（ＤＣ）電力出力を生成し得る。受電器２０８および送電器２０４は、追加として、別個の通信チャネル２１９（たとえば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、セルラーなど）上で通信し得る。受電器２０８および送電器２０４は、代替として、ワイヤレス場２０５の特性を使用するバンド内シグナリングを介して通信してもよい。いくつかの実装形態では、受電器２０８は、送電器２０４によって送られるとともに受電器２０８によって受け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決定するように構成され得る。
【００２１】
図３は、いくつかの例示的な実装形態による、図２の送電回路機構２０６または受電回路機構２１０の一部分の概略図である。図３に示すように、送電回路機構または受電回路機構３５０は、カプラ３５２を含み得る。カプラ３５２はまた、「導体ループ」３５２もしくは「磁気」カプラと呼ばれることがあり、または「導体ループ」３５２もしくは「磁気」カプラとして構成され得る。「カプラ」という用語は、概して、別の「カプラ」に結合するためのエネルギーをワイヤレスに出力し得るかまたは受け得る構成要素を指す。
【００２２】
ループカプラまたは磁気カプラの共振周波数は、ループカプラまたは磁気カプラの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、単にカプラ３５２によって作り出されたインダクタンスであり得るが、所望の共振周波数において共振構造を作成するために、カプラのインダクタンスにキャパシタンスが追加され得る。非限定的な例として、共振周波数において信号３５８を選択する共振回路を作成するために、送電回路機構または受電回路機構３５０にキャパシタ３５４およびキャパシタ３５６が追加され得る。したがって、もっと大きいインダクタンスを示す直径が大きいカプラを使用する、より大型サイズのカプラの場合、共振を生成するために必要とされるキャパシタンスの値はもっと小さくてよい。さらに、カプラのサイズが大きくなるにつれて、結合効率が高くなり得る。このことは、主にベースカプラと電気車両カプラの両方のサイズが大きくなる場合に当てはまる。送電カプラの場合、実質的にカプラ３５２の共振周波数に相当する周波数を有する信号３５８が、カプラ３５２への入力であり得る。
【００２３】
現在の多くのワイヤレス車両充電システムは、ベースカプラによって生成されるワイヤレス場内に電気車両が存在したままとなるように、充電中の電気車両が静止していること、すなわち、ベースカプラの近くまたはその上方に停止され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、電気車両は輸送のために使用され得ない。自由空間を横断して電力を伝達することができる動的ワイヤレス充電システムは、静止ワイヤレス充電ステーションの欠点のうちのいくつかを克服し得る。
【００２４】
たとえば、電気車両は、動的ワイヤレス充電システムを有する道路に沿って移動し得る。動的ワイヤレス充電システムは、移動経路に沿って直線的に配置された複数のベースカプラを備え得る。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カプラ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なまたは追加のモーターシステム（たとえば、ハイブリッド／電気車両の二次ガソリンエンジン）の必要性を低減または除去するのに役立ち得る。
【００２５】
図４は、例示的な実装形態による、ワイヤレス電力伝達システム４００の存在下の少なくとも１つの車両カプラ４０６を有する電気車両４０５の機能ブロック図を示す。図４に示すように、ワイヤレス電力伝達システム４００の配電ネットワークの様々な構成要素が、道路４１０の下に、道路４１０に沿って、または道路４１０の横に設置される。道路４１０は、図４の左側から図４の右側に延び、電気車両４０５の移動方向は、道路４１０と整合されている。電気車両４０５は、それぞれ、図１および図２に関して前に説明したように、受電器１０８／２０８と同様に少なくとも１つの車両カプラ４０６を備え得る。いくつかの実装形態では、少なくとも１つの車両カプラ４０６は、偏極結合システム（たとえば、ダブルＤカプラ）、直交カプラシステム、複合ダブルＤ直交カプラシステム、または任意の他のタイプもしくは形状のカプラ（たとえば、２極式、円形、矩形、またはソレノイド形状のカプラ）を利用する任意の他のシステムを備え得る。車両カプラ４０６（二次カプラ）は、線束を受けるために、一次カプラによって放射された磁場と結合し得る。いくつかの実装形態では、車両カプラ４０６（二次カプラ）は、受けた線束を最大化するために、磁場のうちの多くと結合するように一次カプラを補うように選択され得る。一次カプラが偏極（すなわち、水平）線束を生成している場合、偏極タイプの車両カプラ４０６が結合システムにおいて使用され得（たとえば、ダブルＤカプラまたはソレノイド）、代替として、一次カプラが垂直線束を生成している場合、円形カプラまたは直交カプラが使用され得る。一次カプラが水平線束と垂直線束の組合せを生成している場合、複合車両カプラ４０６、たとえば、ＤＤＱカプラが使用され得る。「ダブルＤ」は、カプラの全体的な形状が丸くなるように２つのＤ形カプラを背中合わせに配置することを指し得る。直交カプラは、２つだけでなく４つのカプラを様々な幾何形状で使用し得る。
【００２６】
動的ワイヤレス充電システム４００は、道路４１０の中に、道路４１０の上に、道路４１０の横に、または道路４１０と同一平面上に設置された、複数のベースカプラ４１５ａ〜４１５ｒを備え得る。複数のベースカプラ４１５ａ〜４１５ｒの各々は、アクティブ化されたとき、少なくとも１つの車両カプラ４０６を介して電気車両４０５に電力をワイヤレス伝達するためのワイヤレス場（図２のワイヤレス場２０５を参照）を生成するように構成され得る。複数のスイッチ４１８ａ〜４１８ｒの各々は、ベースカプラ４１５ａ〜４１５ｒのうちのそれぞれのベースカプラを、複数の配電回路４２１ａ〜４２１ｆのうちの１つを介して複数のローカルコントローラ４２５ａ〜４２５ｆのうちの１つに動作可能に接続するように構成され得る。ローカルコントローラ４２５ａ〜４２５ｆは、交流（ＡＣ）電力バックボーン４３０を介して電源／インバータ４３５から電力をワイヤレスに受けるとともに、スイッチ４１８ａ〜４１８ｒを介して複数のベースカプラ４１５ａ〜４１５ｆのうちの１つまたは複数に伝達される電力量を制御するように構成され得る。電源／インバータ４３５は、電力源４４０からその電力を受け得る。電力源４４０および／または電源／インバータ４３５は、電力供給するベースカプラ４１５の数、ローカルコントローラ４２５の数、ならびに／または充電されるべき電気車両４０５の数およびタイプに基づいて、サイズ決定され得る。電力源４４０および電源／インバータ４３５は、ベースカプラ４１５によって利用される周波数において、または代替として、いくらか高いもしくは低い周波数において、電流を供給し得る。ＡＣ電力バックボーン４３０は、高周波（ＨＦ）電力を配電するループ導体を備え得、互いに近くにあるベースカプラ４１５および／またはローカルコントローラ４２５を単一の位相に同期させることができる場合がある。したがって、ＡＣ電力バックボーン４３０は、電力も配電する位相基準と見なされ得る。
【００２７】
配電コントローラ４４５は、電源／インバータ４３５およびローカルコントローラ４２５ａ〜４２５ｆと通信し得、ローカルコントローラ４２５ａ〜４２５ｆ間の電力制御の大域的な調整を行うように構成され得る。ベースカプラ４１５、スイッチ４１８、およびローカルコントローラ４２５のグループは、一連の個別のベースアレイネットワーク（ＢＡＮ）モジュール４５０ａ〜４５０ｃを備え得る。ＢＡＮモジュール４５０のそれぞれの構成要素は、それぞれの共通電流経路を示すために影が付けられている。
【００２８】
電気車両４０５が道路４１０に沿って移動するとき、配電コントローラ４４５は、ベースカプラ４１５ａ〜４１５ｒのうちの特定のベースカプラのアクティブ化および非アクティブ化を調整するために、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のうちの、１つまたは複数と通信し得る。たとえば、配電コントローラ４４５は、電流を生成するとともに電流をＡＣ電力バックボーン４３０に配電するように電源／インバータ４３５に命令し得る。ＡＣ電力バックボーン４３０は、ＡＣ電力バックボーン４３０からのエネルギーをワイヤレス結合するとともに、それぞれ接続されたローカルコントローラ４２５ａ−４２５ｆの各々にエネルギーをワイヤレス結合させる「二重結合変圧器」を介して、ローカルコントローラ４２５ａ〜４２５ｆに電力をワイヤレス供給するために、配電された電流を利用し得る。
【００２９】
ローカルコントローラ４２５ａ〜４２５ｆは、ＡＣ電力バックボーン４３０から電力を受け得、調整された量の電流をベースカプラ４１５ａ〜４１５ｒのうちの１つまたは複数に供給し得る。いくつかの実装形態では、各ＢＡＮモジュール４５０の中の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別個の制御ユニットを備え得る。代替的に、各ＢＡＮモジュール４５０のローカルコントローラ４２５は、単一の共有制御ユニットまたはプロセッサを備えてもよい。ベースカプラ４１５ａ〜４１５ｒは、ローカルコントローラ４２５ａ〜４２５ｆからそれぞれのスイッチ４１８ａ〜４１８ｒを介して受けた電流に従ってワイヤレス場を生成し得、電気車両４０５に電力をワイヤレス伝達するために、少なくとも１つの車両カプラ４０６に結合し得る。
【００３０】
特定の実装形態に応じて、ベースカプラ４１５のアクティブ化の制御は、配電コントローラ４４５とローカルコントローラ４２５ａ〜４２５ｆとの間で異なる程度まで共有され得る。たとえば、いくつかの実装形態では、配電コントローラ４４５は、ベースカプラ４１５ａ〜４１５ｒのアクティブ化および非アクティブ化を調整し得、複数のＢＡＮモジュール４５０ａ〜４５０ｃ間の任意の通信またはアクションを調整し得る。いくつかの他の実装形態では、配電コントローラ４４５は、単にＢＡＮモジュール４５０ａ〜４５０ｃ間またはローカルコントローラ４２５ａ〜４２５ｆ間の通信を調整してよく、ローカルコントローラ４２５ａ〜４２５ｆが、ベースカプラのシーケンシングを制御してよい。また他の実装形態では、配電コントローラ４４５は、特定のＢＡＮモジュール４５０ａ〜４５０ｃをアクティブ化してよく、ただしベースカプラのアクティブ化のタイミングを、関連するローカルコントローラ４２５ａ〜４２５ｆに任せてよい。また他の実装形態では、配電コントローラ４４５は、重要でない情報だけをローカルコントローラ４２５ａ〜４２５ｆに通信してよく、ベースカプラのアクティブ化情報を提供しなくてよい。
【００３１】
ローカルコントローラ４２５ａ〜４２５ｆにおいて、より局所化された電流の配電および調整と組み合わされた、配電コントローラ４４５による高レベルの調整により、ローカルコントローラ４２５ａ〜４２５ｆを介した分散制御を用いてより応答性の高い動的ワイヤレス充電システム４００が作成され得る。このことは、ローカルコントローラ４２５ａ〜４２５ｆが配電コントローラ４４５とは独立して電流フローを制御することを可能にし得、インピーダンス整合および無効電圧／アンペア数（ＶＡｒ）負荷の局所的な制御を可能にし得る。命令がローカルコントローラ４２５ａ〜４２５ｆから来るだけでよく配電コントローラ４４５から来る必要がないので、そのような局所的な制御は短縮されたＶＡｒ負荷補償応答時間をもたらし得る。
【００３２】
配電コントローラ４４５はまた、ベースカプラ４１５ａ〜４１５ｒのうちの特定のベースカプラのアクティブ化を制御するために、電気車両４０５の速度に関する情報を取得し得る。配電コントローラ４４５は、電気車両４０５から、またはベースカプラ４１５ａ〜４１５ｒの様々なセンサーもしくは負荷解析から、この情報を取得し得る。他の実装形態では、ＢＡＮモジュール４５０ａ〜４５０ｃの各々は、電気車両４０５の存在を感知し得、電気車両４０５の検出された存在またはロケーションに従って、適切なベースカプラ４１５ａ〜４１５ｒを自律的かつ選択的にアクティブ化し得る。また他の実装形態では、ＢＡＮモジュール４５０ａ〜４５０ｃは、電気車両４０５の速度および／もしくは位置に関する情報またはアクティブ化コマンドを備える信号を、隣接するＢＡＮモジュールから受信し得る。受信される信号は、隣接するＢＡＮモジュール（たとえば、対応するローカルコントローラ４２５）から直接、または配電コントローラ４４５を介して来てもよい。
【００３３】
特定のベースカプラ４１５をアクティブ化するための信号をそれぞれのローカルコントローラ４２５が配電コントローラ４４５から受信すると、それぞれのローカルコントローラ４２５は、特定のベースカプラ４１５に対応するスイッチ４１８をアクティブ化し得る。車両４０５が移動方向にあり続けるとき、ローカルコントローラ４２５ａ〜４２５ｆは、車両カプラ４０６の位置に基づいて特定のベースカプラ４１５ａ〜４１５ｒをアクティブ化または非アクティブ化するためのコマンドを、配電コントローラ４４５から受信し得る。ローカルコントローラ４２５ａ〜４２５ｆは、ＡＣ電力バックボーン４３０からの電流をさらに制御または調整し得る。
【００３４】
図示のように、連続するローカルコントローラ４２５からのベースカプラ４１５は、単一のローカルコントローラ４２５が交互のベースカプラ４１５に電力を供給し得るように、インターリーブまたはインターレースされ得る。したがって、２つのローカルコントローラ４２５が同じＢＡＮ４５０内にあるとき、第１のローカルコントローラ４２５からのベースカプラ４１５は、第２のローカルコントローラ４２５によって制御されるベースカプラ４１５によって近くでインターリーブされ得る。したがって、交互のベースカプラ４１５は、相異なるローカルコントローラ４２５によって電力供給され得、１つのローカルコントローラは互いに隣接する２つのベースカプラ４１５に同時に電力供給する必要がない。加えて、単一のローカルコントローラ４２５が、連続するかまたは隣接するベースカプラ４１５に電流を供給するのを防ぐことは、各構成要素が所与の時間において単一のベースカプラ４１５の電流負荷だけを処理できればよいので、個々の構成要素の電力定格要件を低減し得る。
【００３５】
不平衡無効電力負荷を有するワイヤレス電力伝達システムは、電力源（たとえば、ＡＣ電力バックボーン４３０）と負荷または受電器（たとえば、ベースカプラ４１５）との間に平衡無効電力負荷を有するシステムよりも少ない電力を伝達できる場合がある。たとえば、不平衡無効電力は、とりわけ、熱損失、ソースとシンクとの間の電圧差、および電圧安定性の低下をもたらし得る。したがって、いくつかの実装形態では、ローカルコントローラ４２５ａ〜４２５ｆはそれぞれ、現在アクティブ化されているベースカプラ４１５にとって利用可能な電流、したがって電力を、同調させるための同調回路または同調ネットワークを備え得る。そのような同調回路は、設計された電力同調値としての小さい範囲内（たとえば、±５％）に、ワイヤレス充電システム４００の最適または平衡なＶＡｒを維持することを可能にし得る。
【００３６】
例示的な動的ワイヤレス充電システムでは、電源同調ネットワークに影響を及ぼすいくつかの要因があり得る。いくつかのシステムは、同調キャパシタの経年変化という問題があり得る。キャパシタが経年変化するにつれて、構成要素の容量特性が落ちることがある。一実装形態では、ＡＣ電力バックボーン４３０は長さが変化することがあり、システムの全体的なＶＡｒ負荷に影響を及ぼす。一実装形態では、様々な車両同調トポロジーがＡＣ電力バックボーン４３０のＶＡｒ負荷に、異なって影響を及ぼし得、異なる量の無効電力負荷がＡＣ電力バックボーン４３０に戻ることを反映する（たとえば、車両充電システム設計に基づく）。
【００３７】
一実装形態では、同調回路または同調ネットワークは、アクティブ化された１つのベースカプラ４１５だけを用いて機能するように構成され得る。別の実装形態では、同調回路または同調ネットワークは、アクティブ化されているか、またはＢＡＮ４５０ａ〜４５０ｃのうちの１つもしくは複数に適用されている、複数のベースカプラ４１５を用いて機能するように構成され得る。別の実装形態では、同調回路または同調ネットワークは、単一のベースカプラ４１５を用いて、またはアクティブ化されておりそれぞれのローカルコントローラ４２５から電流を受けている複数のベースカプラ４１５を用いて、機能するように構成され得る。
【００３８】
図５は、例示的な実装形態による、電力をワイヤレスに送るためのベースアレイネットワーク（ＢＡＮ）５００を示す。ＢＡＮ５００は、図４に関して前に説明したようなＢＡＮ４５０ａ〜４５０ｃのいずれかに相当し得る。ＢＡＮ５００は、第１のカプラ５０２と、第１のカプラ５０２に隣接するが、第１のカプラ５０２に重ならない第２のカプラ５０４とを備え得る。いくつかの実装形態では、前に説明したように、第１のカプラ５０２および第２のカプラ５０４は、「ダブルＤ」構成を備え得る。ＢＡＮ５００は、追加として、第１のカプラ５０２の少なくとも一部分に重なる第３のカプラ５０６を備えるが、図５は、第２のカプラ５０４の少なくとも一部分にも重なる第３のカプラ５０６を示す。いくつかの実装形態では、第３のカプラ５０６は、第１および第２のカプラ５０２／５０４の各々から相互に減結合されるように位置決めされ得る。したがって、いくつかの実装形態では、図５における矢印によって示されるように、第１、第２、および第３のカプラ５０２／５０４／５０６の各々の中で、適切なそれぞれの時間において相対的な極性を伴って電流が駆動され得る。加えて、いくつかの実装形態では、第１および第２のカプラ５０２／５０４が必ずしも同時に駆動されるとは限らず、駆動されるカプラによる駆動されないカプラへの任意の結合が、駆動されないカプラの端子の両端に接続された任意のスイッチの開放端子にわたって電圧を誘導し得るので、第１および第２のカプラ５０２／５０４の間のいかなる相互結合も、さらに減衰させ、減少させ、または実質的に除去することが望ましい。
【００３９】
しかしながら、第１および第２のカプラ５０２／５０４の間の任意の相互結合をさらに低減するために、特別に設計されたフェリ磁性構造５２０が、フェリ磁性構造５２０の第１の部分５０８と第２の部分５１０との間の磁束の流れを低減するために、第１および第２のカプラ５０２／５０４の下方に、またはそれらに隣接して配設され得る。言い換えれば、フェリ磁性構造５２０は、第１のカプラ５０２と第２のカプラ５０４との間の相互結合を調整、操作、または制御するために、磁束を流すように構成される。フェリ磁性構造５２０は、実質的に第１のカプラ５０２の下に配設された第１の部分５０８、および実質的に第２のカプラ５０４の下に配設された第２の部分５１０を含み得る。図５に示すように、フェリ磁性構造５２０において第１のカプラ５０２と第２のカプラ５０４との間に、ギャップ５２２が画定され得る（たとえば、フェリ磁性構造５２０の第２の部分５１０から第１の部分５０８を物理的に分離する）。ギャップ５２２は、幅「ｗ」であり得る。
【００４０】
図５に示すように、フェリ磁性構造５２０の第１の部分５０８および第２の部分５１０の各々は、第２の複数のフェリ磁性ストリップ（たとえば、第１の部分５０８内の第２の複数５１４、および第２の部分５１０内の第２の複数５１８）とインターリーブされた、第１の複数のフェリ磁性ストリップ（たとえば、第１の部分５０８内の第１の複数５１２、および第２の部分５１０内の第１の複数５１６）を備え得る。第１の複数のフェリ磁性ストリップ５１２は、第３のカプラ５０６が重なる第１のカプラ５０２の少なくとも一部分の下で、第２の複数のフェリ磁性ストリップ５１４とインターリーブされている。同様に、図５は、第１の複数のフェリ磁性ストリップ５１６が、第３のカプラ５０６が重なる第２のカプラ５０４の少なくとも一部分の下で、第２の複数のフェリ磁性ストリップ５１８とインターリーブされていることを示す。したがって、磁束は、第１の部分５０８の第１および第２の複数のフェリ磁性ストリップ５１２／５１４を通って、かつ第２の部分５１０の第１および第２の複数のフェリ磁性ストリップ５１６／５１８を通って、自由に移動し得る。
【００４１】
加えて、第１の部分のフェリ磁性ストリップ（たとえば、フェリ磁性ストリップ５１４）は、第２の部分のフェリ磁性ストリップ（たとえば、フェリ磁性ストリップ５１６）から、実質的にギャップ５２２の幅「ｗ」と垂直な方向にオフセットされ得る。このことは、第１の部分５０８の任意のフェリ磁性ストリップと第２の部分５１０の任意のフェリ磁性ストリップとの間の距離を最大化する効果を有し、ギャップ５２２においてフェライトストリップの間で線束が移動しなければならない距離を最大化する。このメカニズムによって、フェリ磁性構造５２０におけるギャップ５２２は、第１の部分５０８と第２の部分５１０との間を通過する磁束の量を低減し、そのため、第１のカプラ５０２と第２のカプラ５０４との間の相互結合のレベルを低減する。たとえば、第１のカプラ５０２と第２のカプラ５０４との間の例示的な測定された相互結合係数（「ｋ」）は、ほぼ０．１８（フェリ磁性構造５２０においてギャップを有しない固体フェライトストリップが利用される場合）から、ほぼ０．１０（上記で説明したように、ギャップ５２２を有するインターリーブ型フェライトストリップが利用される場合）に低減され得、たとえば、相互結合がほぼ４４％低減する。その上、第１および第２の部分５０８および５１０の間の磁束の流れを低減することに加えて、第１および第２の部分５０８および５１０のインターリーブ型フェライトストリップは、フェライトストリップが、単一の、ギャップのない、緊密に集められた構造に形成される場合よりも、フェリ磁性構造５２０全体にわたってより均一な磁束密度をもたらし得る。このインターリーブ型フェライトストリップ構造は、フェリ磁性構造５２０の磁気飽和があまり起こりにくく、かつ／または第１、第２、もしくは第３のカプラ５０２／５０４／５０６のうちのいずれかの中で循環する所与の電流にとって実現することがより困難であるという利点をさらにもたらす。フェリ磁性構造５２０においてインターリーブ型フェライトストリップを利用する追加の利点は、フェリ磁性構造５２０のフェライトを割る（ｃｒａｃｋ）こと、または砕く（ｆｒａｃｔｕｒｅ）ことなく、フェリ磁性構造５２０（たとえば、ＢＡＮ５００）をわずかに曲げることを可能にし得ることである。
【００４２】
しかしながら、提案されるフェリ磁性構造５２０は、固体の、インターリーブされない、ギャップのないフェリ磁性構造と比較されるよりも、わずかに低い結合を第１、第２、および第３のカプラ５０２／５０４／５０６と車両カプラ（たとえば、図４の車両カプラ４０６）との間に有し得る。この理由のため、同じ出力電力を維持するために、所与の設定に対してほぼ２０％大きいアンペアターンが必要とされ得る（下の表１を参照）。しかしながら、第１および第２のカプラ５０２／５０４の間の相互結合において近似的に４４％の低減があるので、第１および第２のカプラ５０２／５０４と車両カプラ４０６との間の結合の２０％の低減は、やはりＢＡＮシステム５００の性能の全体的な改善（たとえば、正味利得）をもたらす。
【００４３】
いくつかの実装形態では、第１のカプラ５０２と第２のカプラ５０４との間の磁束を、そのため、相互結合を、さらに低減するために、導電性プレート５２４（たとえば、アルミニウム）がギャップ５２２の中に配設されてもよい。いくつかの実装形態では、導電性プレート５２４は、実質的にインターリーブ型フェライトストリップが延在する方向と垂直に配設され得る。いくつかの実装形態では、第１および第２のカプラ５０２／５０４の間の相互結合の係数は、ギャップを有するインターリーブ型フェライトストリップが利用されるが導電性プレート５２４が利用されない場合の、前に説明したほぼ０．１０３という値から、導電性プレート５２４が利用される場合の０．０８０という値に低減され得る（ほぼ２２％の低減）。しかしながら、ギャップ５２２の中の磁束のレベルがすでに比較的低いので、導電性プレート５２４を通過する磁束によって誘導される渦電流に起因して、導電性プレート５２４においてほぼ５ワットの電力しか放散され得ないと推定される。表１は、固体の、インターリーブされない、ギャップのないフェライトストリップを利用する構成、上記で説明したようなインターリーブされた、ギャップのあるフェライトストリップを利用する構成、および導電性プレート５２４をさらに含む構成の各々に対する、第１および第２のカプラ５０２／５０４の間の相互結合係数、１０キロワットの電力を伝達するのに必要とされるアンペアターン数、フェリ磁性構造５２０におけるピーク束密度、および利用されるフェライトのボリュームを要約する。
【００４４】
【表１】
0006691122.tif 000002
【００４５】
図５の実装形態は、企図される実装形態だけではない。たとえば、図６〜図８は、少なくともいくつかの追加の実装形態を開示する。図６は、別の例示的な実装形態による、電力をワイヤレスに送るためのベースアレイネットワーク（ＢＡＮ）６００を示す。ＢＡＮ６００は、図４に関して前に説明したようなＢＡＮ４６０ａ〜４６０ｃのいずれかに相当し得る。ＢＡＮ６００は、第１のカプラ６０２、および第１のカプラ６０２に隣接するが重ならない第２のカプラ６０４を備え得る。ＢＡＮ６００は、追加として、第１のカプラ６０２の少なくとも一部分に重なる第３のカプラ６０６を備えるが、図６は、第３のカプラ６０６が、第２のカプラ６０４の少なくとも一部分にも重なることを示す。第３のカプラ６０６は、第１および第２のカプラ６０２／６０４の各々から相互に減結合されるように位置決めされ得る。第１および第２のカプラ６０２／６０４の間の任意の相互結合をさらに低減するために、特別に設計されたフェリ磁性構造６２０が、フェリ磁性構造６２０の第１の部分６０８と第２の部分６１０との間の磁束の流れを低減するために、第１および第２のカプラ６０２／６０４の下方に、またはそれらに隣接して配設され得る。
【００４６】
フェリ磁性構造６２０は、実質的に第１のカプラ６０２の下に配設された第１の部分６０８、および実質的に第２のカプラ６０４の下に配設された第２の部分６１０を含み得る。図６に示すように、フェリ磁性構造６２０において第１のカプラ６０２と第２のカプラ６０４との間に、ギャップ６２２が画定され得る（たとえば、フェリ磁性構造６２０の第２の部分６１０から第１の部分６０８を物理的に分離する）。ギャップ６２２は、幅「ｗ」であり得る。ただし、図５に示した実装形態とは異なり、第１および第２の部分６０８／６１０を備えるフェライトストリップは、インターリーブされていない。代わりに、フェライトストリップは、ギャップ６２２、ならびにフェライトストリップが延在する方向と垂直な方向に、隣接するフェライトストリップから所定の距離だけ離間され得る。
【００４７】
図７は、別の例示的な実装形態による、電力をワイヤレスに送るためのベースアレイネットワーク（ＢＡＮ）７００を示す。ＢＡＮ７００は、図４に関して前に説明したようなＢＡＮ４６０ａ〜４６０ｃのいずれかに相当し得る。ＢＡＮ７００は、第１のカプラ７０２、および第１のカプラ７０２に隣接するが重ならない第２のカプラ７０４を備え得る。ＢＡＮ７００は、追加として、第１のカプラ７０２の少なくとも一部分に重なる第３のカプラ７０６を備えるが、図７は、第３のカプラ７０６が、第２のカプラ７０４の少なくとも一部分にも重なることを示す。第３のカプラ７０６は、第１および第２のカプラ７０２／７０４の各々から相互に減結合されるように位置決めされ得る。第１および第２のカプラ７０２／７０４の間の任意の相互結合をさらに低減するために、特別に設計されたフェリ磁性構造７２０が、フェリ磁性構造７２０の第１の部分７０８と第２の部分７１０との間の磁束の流れを低減するために、第１および第２のカプラ７０２／７０４の下方に、またはそれらに隣接して配設され得る。
【００４８】
フェリ磁性構造７２０は、実質的に第１のカプラ７０２の下に配設された第１の部分７０８、および実質的に第２のカプラ７０４の下に配設された第２の部分７１０を含み得る。図７に示すように、フェリ磁性構造７２０において第１のカプラ７０２と第２のカプラ７０４との間に、ギャップ７２２が画定され得る（たとえば、フェリ磁性構造７２０の第２の部分７１０から第１の部分７０８を物理的に分離する）。ギャップ７２２は、幅「ｗ」であり得る。図５に示した実装形態のように、第１および第２の部分７０８／７１０は内部的にインターリーブされている。たとえば、第１の部分７０８の第１の複数のフェライトストリップ７１２は、第１の部分７０８の第２の複数のフェライトストリップ７１４と、すなわち、図５に示すような各複数からの一度に１本のストリップと対照的に各複数から一度に２本のストリップとインターリーブされている。同様に、第２の部分７１０の第１の複数のフェライトストリップ７１６は、第２の部分７１０の第２の複数のフェライトストリップ７１８と、すなわち、各複数から一度に２本のストリップとインターリーブされている。
【００４９】
図８は、別の例示的な実装形態による、電力をワイヤレスに送るためのベースアレイネットワーク（ＢＡＮ）８００を示す。ＢＡＮ８００は、図４に関して前に説明したようなＢＡＮ４６０ａ〜４６０ｃのいずれかに相当し得る。ＢＡＮ８００は、第１のカプラ８０２、および第１のカプラ８０２に隣接するが重ならない第２のカプラ８０４を備え得る。ＢＡＮ８００は、追加として、第１のカプラ８０２の少なくとも一部分に重なる第３のカプラ８０６を備えるが、図８は、第３のカプラ８０６が、第２のカプラ８０４の少なくとも一部分にも重なることを示す。第３のカプラ８０６は、第１および第２のカプラ８０２／８０４の各々から相互に減結合されるように位置決めされ得る。第１および第２のカプラ８０２／８０４の間の任意の相互結合をさらに低減するために、特別に設計されたフェリ磁性構造８２０が、第１および第２のカプラ８０２／８０４の下方に、またはそれらに隣接して配設され得る。
【００５０】
フェリ磁性構造８２０は、複数のフェライトストリップを備え得る。フェライトストリップは、第１および第２のカプラ８０２／８０６の少なくともいくつかの部分の下でインターリーブされ得、第１および第２のカプラ８０２／８０４の間に配設されたフェリ磁性構造の少なくとも一部分においてインターリーブされ得ない。しかしながら、図８に示す実装形態は、複数のフェライトストリップの各々にわたって図８の垂直方向に下方へ完全に延在するいかなるギャップも有しなくてよい。
【００５１】
下の図９Ａ〜図９Ｅに関して説明するように、図５〜図８に関して前に説明したものと類似のフェリ磁性構造が、追加として、２極式パッド構成に対して利用されてよい。図９Ａは、電力をワイヤレスに送るための従来の２極式構成を示す。図９Ａに示すように、第１のカプラ９０２は、第２のカプラ９０４に隣接して配設され得、第２のカプラ９０４によって重畳され得る。第１および第２のカプラ９０２／９０４の間の重なりの量は、従来はカプラが減結合されることを確実にするように厳密に画定される。しかしながら、そのような制約は、第１および第２のカプラ９０２／９０４の上で中央に置かれていない車両カプラ（たとえば、図４の車両カプラ４０６）に電力を伝達するための、理想的な幾何形状をもたらさないことがある。概して、第１および第２のカプラ９０２／９０４が互いにもっと近くに配置されること（たとえば、もっと多量の重なり）により、適切に中央に置かれた車両カプラに伝達される電力が増大するが、車両カプラが中央からますます遠くにオフセットされるにつれて電力伝達は急速に減少する。このことは、車両カプラが２極式カプラ構成に対して移動するとき、ベースパッド駆動電流の大きい変動を引き起こす。
【００５２】
さらに図９Ａに示すように、フェリ磁性構造９２０は、互いから所定の距離だけ離間するとともに長さが第１および第２のカプラ９０２／９０４の幅以上である、複数のフェライトストリップを備え得る。しかしながら、第２のカプラ９０４の下のフェリ磁性構造９２０の部分から第１のカプラ９０２の下のフェリ磁性構造９２０の部分を分離するように画定されたギャップはない。
【００５３】
図９Ｂは、一実装形態による、電力をワイヤレスに送るための２極式構成を示す。図９Ｂに示すように、第１のカプラ９０２は、第２のカプラ９０４（ギャップ９２２が見やすいように図示せず）に隣接して配設され得、第２のカプラ９０４によって所定の距離だけ重畳され得る。フェリ磁性構造９２２は、実質的に第１のカプラ９０２の下に位置する第１の部分９０８、および実質的に第２のカプラ９０４の下に位置する第２の部分９１０を備え得る。第１および第２の部分９０８および９１０の各々は、互いから所定の距離だけ離間した複数のフェライトストリップを備える。幅「ｗ」を有し、フェリ磁性構造９２２にとって図５〜図７に関して前に説明したものと類似の、または実質的に同じ機能を有するギャップ９２２によって、第１の部分９０８は第２の部分９１０から分離される。
【００５４】
図９Ｃは、別の実装形態による、電力をワイヤレスに送るための２極式構成を示す。図９Ｃに示すように、第１のカプラ９０２は、第２のカプラ９０４に隣接して配設され得、図９Ｂに示す距離よりも長い所定の距離だけ第２のカプラ９０４によって重畳され得る。フェリ磁性構造９２２は、図９Ｂに関して前に説明したようなものであり得る。
【００５５】
図９Ｄは、別の実装形態による、電力をワイヤレスに送るための２極式構成を示す。図９Ｄに示すように、第１のカプラ９０２は、第２のカプラ９０４に隣接して配設され得、図９Ｃに示す距離よりも長い所定の距離だけ第２のカプラ９０４によって重畳され得る。フェリ磁性構造９２２は、図９Ｂに関して前に説明したようなものであり得る。
【００５６】
図９Ｅは、別の実装形態による、電力をワイヤレスに送るための２極式構成を示す。図９Ｅに示すように、第１のカプラ９０２は、第２のカプラ９０４に隣接して配設され得、所定の距離だけ第２のカプラ９０４によって重畳され得る。図９Ｅは、複数のフェライトストリップの各々が短縮され、第１のカプラ９０２の外側縁部から第２のカプラ９０４の反対側の外側縁部まで延在しないように、複数のフェライトストリップの各々が図９Ａのものに対して短縮されていることを除いて、図９Ａに示すものと類似のフェリ磁性構造９２４をさらに示す。
【００５７】
いくつかの実装形態では、図９Ｂ〜図９Ｅのいずれかに示すような第１および第２のカプラ９０２／９０４は、第１および第２のカプラ９０２／９０４のうちの一方または両方への駆動電流の任意の変動を最小化するように位置決めされ得る。いくつかの実装形態では、第１および第２のカプラ９０２／９０４の重なりを増大させると、カプラと、実質的に位置合わせされた車両カプラとの間の結合が低減され得る。フェリ磁性構造９２２／９２４は、次いで、第１および第２のカプラ９０２／９０４が実質的に相互に減結合されることを確実にするように調整され得る。
【００５８】
表２は、図９Ａ〜図９Ｅに示す実装形態の各々に対する、それぞれのカプラ実装から０の横方向（たとえば、ｙ軸）オフセットにおいて１０キロワットの電力を供給するために必要とされるアンペアターン数、任意の横方向オフセットにおいて１０キロワットの電力を供給するためのアンペアターンの最大数、およびこれらの値の間の変化百分率を含む、いくつかの特性に対する例示的な測定値を示す。
【００５９】
【表２】
0006691122.tif 000003
【００６０】
図１０は、所定量の電力をワイヤレスに送るための、図９Ａの２極式構成のアンペアターン数対ｙ軸オフセットを示すチャート１０００である。図１０に示すように、チャート１０００は、第１のカプラ９０２のみが駆動されるとき（１００２）、第２のカプラ９０４のみが駆動されるとき（１００４）、第１および第２のカプラ９０２／９０４の両方が互いに同位相で駆動されるとき（１００６）、ならびに第１および第２のカプラ９０２／９０４の両方が互いに逆位相で駆動されるとき（１００８）の、図９Ａの２極式構成の中央からオフセットした車両カプラに１０キロワットの電力を伝達するために必要とされるアンペアターン数をｙ軸に、ミリメートル単位での距離をｘ軸に示すグラフを含む。構成の中央は、図１０の水平方向における第１および第２のカプラ９０２／９０４の重なる部分の間の中間の位置と見なされてよい。もちろん、より小さいアンペアターン数が望まれるが、範囲（たとえば、アンペアターン数がそれに対して比較的小さいままであるオフセット）は、実世界の実現可能性および有用性に著しい影響を有する。したがって、アンペアターンのいくつかのピーク数は、構成を駆動するその特定のカプラにとって適切な最大ｙオフセットを決定する。たとえば、図示のように、グラフ１００２は、０オフセットにおける約４２０アンペアターンにおいて始まり、約１２０ミリメートルのオフセットにおける約３００アンペアターンまで減少し、ほぼ２２０ミリメートルのオフセットの外側で５００アンペアターンを上回って増大する。グラフ１００４は、０オフセットにおける約４２０アンペアターンにおいて始まり、任意のオフセットに対して増大する。グラフ１００６は、０オフセットにおける約２１０アンペアターンにおいて始まり、ほぼ１７０ミリメートルのオフセットとしてのオフセットによって５００を超えるまで増大する。グラフ１００８は、６０ミリメートルとしてのオフセットまで５００アンペアターンを下回らず、約２００ミリメートルのオフセットにおける２６０アンペアターンまで減少し、約３２０ミリメートルのオフセットによって約３８０アンペアターンまで戻って増大する。
【００６１】
いくつかの実装形態では、所与のｙオフセット範囲にとって最小数のアンペアターンを必要とするカプラの組合せが、電力をワイヤレスに伝達するために利用され得る。たとえば、本例では、カプラ９０２／９０４の両方が、０オフセットから約１２０ミリメートルとしてのオフセットまで同位相で駆動され得（グラフ１００６参照）、次いで、カプラ９０２／９０４の両方が、１２０ミリメートルよりも大きいオフセットに対して逆位相で駆動され得る（グラフ１００８参照）。もちろん、この例の正確な数は、オフセットの程度および２つのカプラ９０２／９０４の寸法によって決まる。
【００６２】
図１１は、例示的な実装形態による、電力をワイヤレス伝達するための方法を示すフローチャート１１００である。フローチャート１１００の方法は、図５〜図９Ｅに関して前に説明したようなワイヤレス電力伝達装置を参照しながら本明細書で説明される。一実装形態では、フローチャート１１００におけるブロックのうちの１つまたは複数は、たとえば、図４に関して前に説明したような、ローカルコントローラ４２５ａ〜４２５ｆのうちの１つなどのコントローラによって実行され得る。フローチャート１１００の方法は特定の順序に関して本明細書で説明されるが、様々な実装形態では、本明細書のブロックは、異なる順序で実行されてよく、または削除されてよく、追加のブロックが加えられてもよい。いくつかの実装形態では、フローチャート１１００は、その中に設置されたワイヤレス電力伝達システム４００を有する道路４１１に沿って車両（たとえば、図４の車両４０５）が移動するときに適用され得る。
【００６３】
フローチャート１１００は、ブロック１１０２とともに始まり得、ブロック１１０２は、第１のカプラ、第２のカプラ、および少なくとも第１のカプラに重なる第３のカプラのうちの少なくとも１つを介して、第１のカプラの下に配設された第１の部分、第２のカプラの下に配設された第２の部分、および第１のカプラと第２のカプラとの間に画定されたギャップを備える、フェリ磁性構造と連携して、ワイヤレス電力受電器に電力をワイヤレス伝達することを含み、ギャップは、第２の部分から第１の部分を物理的に分離する。
【００６４】
いくつかの実装形態では、フローチャート１１００は、次いで、ブロック１１０４に進んでよく、ブロック１１０４は、フェリ磁性構造の第１の部分および第２の部分のうちの一方または両方において第２の複数のフェリ磁性ストリップとインターリーブされた第１の複数のフェリ磁性ストリップを利用して、第１のカプラと第２のカプラとの間を通過する磁束を減衰させることを含む。
【００６５】
上記で説明した方法の様々な動作は、様々なハードウェアおよび／もしくはソフトウェア構成要素、回路、ならびに／またはモジュールなどの、動作を実行することができる任意の適切な手段によって実行され得る。概して、動作を実行することができる対応する機能的手段によって、図に示された任意の動作が実行され得る。
【００６６】
様々な異なる技術および技法のうち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参照され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは磁性粒子、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。
【００６７】
本明細書で開示する実装形態に関して説明した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、または両方の組合せとして実装され得る。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、それらの機能に関して概略的に上記で説明された。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全体的なシステムに課される設計制約によって決まる。説明した機能は、特定の適用例ごとに様々な方法で実装され得るが、そのような実装決定が実装形態の範囲からの逸脱を生じさせると解釈されるべきではない。
【００６８】
本明細書で開示する実装形態に関して説明した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ロジック、個別ハードウェア構成要素、または本明細書で説明した機能を実行するように設計されるそれらの任意の組合せを用いて、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り得るが、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。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携した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てよい。
【００６９】
本明細書で開示する実装形態に関して説明した方法またはアルゴリズムのステップおよび機能は、ハードウェアにおいて直接、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールにおいて、またはその２つの組合せにおいて具現され得る。ソフトウェアで実装される場合、機能は、１つもしくは複数の命令もしく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てよく、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てもよい。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知られている任意の他の形態の記憶媒体内に存在してよい。記憶媒体は、プロセッサが情報を記憶媒体から読み取り、記憶媒体に情報を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、プロセッサと一体化されてもよい。本明細書で使用するディスク（ｄｉｓｋ）およびディスク（ｄｉｓｃ）は、コンパクトディスク（ｄｉｓｃ）（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）（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（登録商標）（ｄｉｓｋ）、およびブルーレイディスク（登録商標）（ｄｉｓｃ）を含み、ディスク（ｄｉｓｋ）は通常、データを磁気的に再生し、ディスク（ｄｉｓｃ）は、レーザーを用いてデータを光学的に再生する。上記の組合せも、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の中に存在してよい。ＡＳＩＣは、ユーザ端末の中に存在してよい。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の中に存在してもよい。
【００７０】
本開示を要約する目的で、いくつかの態様、利点、および新規の特徴が本明細書で説明されてきた。必ずしもすべてのそのような利点が任意の特定の実装形態に従って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、１つまたは複数の実装形態は、本明細書で教示または示唆され得るような他の利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示されるような１つの利点または利点のグループを達成または最適化する。
【００７１】
上記で説明した実装形態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、本出願の趣旨または範囲を逸脱することなく他の実装形態に適用され得る。したがって、本出願は、本明細書で示す実装形態に限定されることは意図されず、本明細書で開示する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べきである。
【符号の説明】
【００７２】
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
１１４  送電カプラ
１１８  受電カプラ
２０４  送電器
２０５  ワイヤレス場
２０６  送電回路機構
２０８  受電器
２１０  受電回路機構
２１４  送電カプラ
２１８  受電カプラ
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
２２６  フィルタ／整合回路
２３２  整合回路
２３４  整流回路
２３６  バッテリー
３５２  カプラ
３５４  キャパシタ
３５６  キャパシタ
４０５  電気車両
４０６  車両カプラ
４１０  道路
４１５ａ〜４１５ｒ  ベースカプラ
４１８ａ〜４１８ｒ  スイッチ
４２１ａ〜４２１ｆ  配電回路
４２５ａ〜４２５ｆ  ローカルコントローラ
４３０  交流電力バックボーン
４３５  電源／インバータ
４４０  電力源
４４５  配電コントローラ
４５０ａ〜４５０ｃ  ベースアレイネットワークモジュール
５００  ベースアレイネットワーク（ＢＡＮ）
５０２  第１のカプラ
５０４  第２のカプラ
５０６  第３のカプラ
５０８  フェリ磁性構造の第１の部分
５１０  フェリ磁性構造の第２の部分
５１２  フェリ磁性構造の第１の部分の第１の複数のフェリ磁性ストリップ
５１４  フェリ磁性構造の第１の部分の第２の複数のフェリ磁性ストリップ
５１６  フェリ磁性構造の第２の部分の第１の複数のフェリ磁性ストリップ
５１８  フェリ磁性構造の第２の部分の第２の複数のフェリ磁性ストリップ
５２０  フェリ磁性構造
５２２  ギャップ
５２４  導電性プレート
【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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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０】
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【図１１】
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