(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力伝達のためのデバイスであって、
フェライト要素の上方に配置された複数のコイル構造であって、高磁束領域および低磁束領域を生成するように構成された複数のコイル構造を備ており、
前記デバイスは、
前記低磁束領域が、前記複数のコイル構造の間に位置しており、
同調静電容量が前記低磁束領域において前記フェライト要素の真上に配置されていることを特徴とする、デバイス。
【請求項２】
前記複数のコイル構造が「Ｄ」型である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記複数のコイル構造が、垂直に積み重ねられた複数のコイルを備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記低磁束領域が、前記複数のコイル構造に存在する電流の量に依存する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記同調静電容量が、前記低磁束領域において前記フェライト要素の真上の前記複数のコイル構造の間に配置されたプリント回路板上に配置された複数の表面実装キャパシタを備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記高磁束領域の電気的特性が前記低磁束領域の電気的特性を規定する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
充電受信構造がない場合に、前記高磁束領域が複数の高磁束領域によって形成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
充電受信構造がある場合に、前記高磁束領域が複数の高磁束領域によって形成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
電力伝達のための方法であって、
複数のコイル構造をフェライト要素の上方に配置するステップと、
高磁束領域および低磁束領域を生成するステップであって、前記低磁束領域が、前記複数のコイル構造の間に位置する、ステップと、
前記低磁束領域において前記フェライト要素の真上に同調静電容量を配置するステップと
を備える方法。
【請求項１０】
前記複数のコイル構造を、「Ｄ」型または垂直に積み重ねられた複数のコイルとして形成するステップをさらに備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記低磁束領域が、前記複数のコイル構造に存在する電流の量に依存する、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記同調静電容量を、前記低磁束領域において前記フェライト要素の真上の前記複数のコイル構造の間に配置されたプリント回路板上に配置された複数の表面実装キャパシタとして形成するステップをさらに備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記低磁束領域の電気的特性を規定するために、前記高磁束領域の電気的特性を使用するステップをさらに備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
充電受信構造がない場合に、複数の高磁束領域を使用して前記高磁束領域を形成するステップをさらに備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
充電受信構造がある場合に、複数の高磁束領域を使用して前記高磁束領域を形成するステップをさらに備える、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、2014年11月5日に出願された「Systems, Methods and Apparatus Related To Wireless Electric Vehicle Charging Including Integrated Tuning Capacitors In Charging Coil Structure」と題する米国仮特許出願第62/075,300号の利益を主張し、その内容は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、一般に、ワイヤレス電力伝達に関し、より詳細には、同調キャパシタを充電コイル構造の中に統合するためのデバイス、システム、および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
バッテリなどのエネルギー蓄積デバイスから受信された電気から導出された運動力を含む、車両などのリモート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、車両のブレーキおよび従来型モータからの電力を使用するオンボード充電器を含む。電気のみの車両は、一般に、他の供給源からバッテリを充電するための電気を受信する。バッテリ式電気車両(電気車両)は、家庭用または商用の交流(AC)供給源などの何らかのタイプの有線ACを通して充電されるように提案されることが多い。有線充電接続は、電源に物理的に接続されているケーブルまたは他の同様のコネクタを必要とする。ケーブルおよび同様のコネクタは、時々不便であるか、または扱いにくく、かつ他の欠点を有する場合がある。電気車両を充電するために使用されるように(たとえば、ワイヤレス場を介して)自由空間内で電力を伝達することが可能なワイヤレス充電システムは、有線充電ソリューションの欠点の一部を克服することができる。
【０００４】
電気車両のためのワイヤレス充電システムは、送信カプラ(電荷発生要素)から受信カプラ(電荷受信要素)への許容量の電荷伝達を実現するために、送信カプラおよび受信カプラが、ある程度内に位置合わせされることを必要とし得る。送信カプラから受信カプラへの電荷伝達の効率を決定するファクタのうちの1つが、送信カプラと受信カプラとの間のインピーダンス整合である。送信カプラと受信カプラとの間のインピーダンス整合を実行する1つの方法は、送信カプラまたは受信カプラのいずれか、あるいは送信カプラと受信カプラの両方に、何らかの形態の同調静電容量(Tuning Capacitance)を組み込むことによるものである。
【０００５】
電荷発生要素と電荷受信要素との間で効果的な電荷伝達を行うための1つの構造は、直列-直列システムと呼ばれる。「直列-直列(Series-Series)」という用語は、互いとの特定の関係に位置するときにワイヤレス電力伝達を容易にする、電荷発生要素および電荷受信要素の各々の中の共振回路の回路構造を指す。直列-直列システムの場合、送信カプラと受信カプラとの間のインピーダンス整合をもたらす同調キャパシタは、一般に、送信カプラを収容する構造の中に統合される。しかしながら、送信カプラを収容する構造の中に同調キャパシタを統合することにより、送信カプラを収容する構造の厚さおよび全体的なサイズが増大する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
送信カプラを収容する構造の厚さおよび全体的なサイズを最小限に抑えながらインピーダンス整合をもたらすことに関する、システム、デバイス、および方法に対する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
添付の特許請求の範囲内のシステム、方法、およびデバイスの様々な実装形態は各々、いくつかの態様を有し、そのいずれの単一の態様も単独では、本明細書で説明される望ましい属性を担わない。添付の特許請求の範囲を限定することなく、本明細書においていくつかの顕著な特徴が説明される。
【０００８】
本明細書で説明される主題の1つまたは複数の実装形態の詳細が、下記の添付の図面および発明を実施するための形態において述べられる。他の特徴、態様、および利点は、発明を実施するための形態、図面、および特許請求の範囲から明らかになる。以下の図の相対的な寸法は、縮尺通りに描かれていない場合があることに留意されたい。
【０００９】
本開示で説明する主題の一態様は、フェライト要素の上方に配置された複数のコイル構造であって、複数のコイル構造が、高磁束領域および低磁束領域を生成するように構成され、低磁束領域が、複数のコイル構造の間に位置する、コイル構造と、低磁束領域の中でフェライト要素の真上に配置された同調静電容量とを備える、電力伝達のためのデバイスを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の例示的な実施形態による、電気車両を充電するための例示的なワイヤレス電力伝達システムを示す図である。
【図２】図1のワイヤレス電力伝達システムの例示的なコア構成要素の概略図である。
【図３】図1のワイヤレス電力伝達システムの例示的なコア構成要素および補助構成要素を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の例示的な実施形態による、電気車両の中に配置された交換可能非接触バッテリの概念を示す図である。
【図５Ａ】本発明の例示的な実施形態による、電気車両のワイヤレス充電のために使用され得る例示的な周波数を示す周波数スペクトルのチャートである。
【図５Ｂ】本発明の例示的な実施形態による、電気車両のワイヤレス充電のために、かつ磁気情報/ビーコン信号を提供するために使用され得る例示的な周波数を示す周波数スペクトルのチャートである。
【図６】本発明の例示的な実施形態による、電気車両のワイヤレス充電において有用であり得る例示的な周波数および送信距離を示すチャートである。
【図７】充電コイル構造の中に同調キャパシタを統合することの例示的な実施形態を示す概略図である。
【図８】図7のベースカプラの横断面図である。
【図９】統合された同調キャパシタの例示的な位置を示す、図7のベースカプラの横断面図である。
【図１０】充電コイル構造の中に同調キャパシタを統合することの代替の例示的な実施形態を示す概略図である。
【図１１】図7のベースカプラの別の横断面図である。
【図１２】充電コイル構造の中に同調キャパシタを統合するための方法の例示的な実施形態を示すフローチャートである。
【図１３】充電コイル構造の中に同調キャパシタを統合するための装置の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面に示された様々な特徴は、縮尺通りに描かれていないことがある。したがって、明確にするために、様々な特徴の寸法は任意に拡大または縮小されていることがある。加えて、図面のいくつかは、所与のシステム、方法、またはデバイスの構成要素のすべてを図示していないことがある。最後に、同様の参照番号が、明細書および図面全体を通じて同様の特徴を表すために使用され得る。
【００１２】
添付の図面に関連させて以下に記載される詳細な説明は、例示的な実施形態の説明を目的としたものであり、本発明を実践できる唯一の実施形態を表すことを意図したものではない。本説明全体にわたって使用される「例示的」という用語は、「例、実例、または例示として機能すること」を意味しており、必ずしも、他の例示的な実施態様よりも好ましい、または有利であると解釈されるべきではない。詳細な説明は、例示的な実施形態の完全な理解をもたらす目的で、具体的な詳細を含んでいる。場合によっては、いくつかのデバイスがブロック図の形式で示されている。
【００１３】
ワイヤレスに電力を伝達することは、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信機から受信機に伝達する(たとえば、電力は、自由空間を通って伝達され得る)ことを指す場合がある。電力伝達を実現するために、ワイヤレス場(たとえば、磁場)内に出力された電力は、「受信コイル」によって受信、捕捉、または結合することができる。
【００１４】
本明細書では、リモートシステムを記載するために電気車両が使用され、その一例は、その運動能力の部分として、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)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、直接運動のための、または車両のバッテリを充電するための従来型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すことができる。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む場合がある。限定ではなく例として、リモートシステムは、本明細書では電気車両(EV)の形態で記載される。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リモートシステム(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)も考えられる。
【００１５】
図1は、例示的な実施形態による、電気車両を充電するための例示的なワイヤレス電力伝達システム100の図である。電気車両112が効率的にベースワイヤレス充電システム102aに結合するように駐車している間に、ワイヤレス電力伝達システム100により電気車両112の充電が可能になる。2つの電気車両のためのスペースが、対応するベースワイヤレス充電システム102aおよび102bの上で駐車するべき駐車エリアの中に示される。いくつかの実施形態では、ローカル配電センタ130は、電力バックボーン132に接続され得、交流電流(AC)または直流電流(DC)の供給を、電力リンク110を介してベースワイヤレス充電システム102aおよび102bに提供するように構成され得る。ベースワイヤレス充電システム102aおよび102bの各々はまた、電力をワイヤレスに伝達(送信または受信)するためのベースカプラ104a、104bを含む。いくつかの他の実施形態では(図1に示さず)、ベースカプラ104aまたは104bは、スタンドアロンの物理ユニットであってよく、ベースワイヤレス充電システム102aまたは102bの部分でない。
【００１６】
電気車両112は、バッテリユニット118、電気車両カプラ116、および電気車両ワイヤレス充電ユニット114を含み得る。電気車両ワイヤレス充電ユニット114および電気車両カプラ116は、電気車両ワイヤレス充電システムを形成する。本明細書に示すいくつかの図では、電気車両ワイヤレス充電ユニット114は、車両充電ユニット(VCU)とも呼ばれる。電動車両カプラ116は、たとえば、ベースカプラ104aによって生成される電磁場の領域を介して、ベースカプラ104aと相互作用し得る。
【００１７】
いくつかの例示的な実施形態では、電気車両カプラ116がベースカプラ104aによって発生したエネルギー場の中に位置するとき、電気車両カプラ116は電力を受信し得る。この場は、ベースカプラ104aによって出力されるエネルギーが電動車両カプラ116によって捕捉され得る領域に対応し得る。たとえば、ベースカプラ104aによって出力されるエネルギーは、電気車両112を充電または給電するのに十分なレベルにあり得る。場合によっては、場は、ベースカプラ104aの「近距離場」に相当し得る。近距離場は、ベースカプラ104aから離れる電力を放射しない、ベースカプラ104a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。場合によっては、近距離場は、以下でさらに説明するように、ベースカプラ104aの波長の約1/2π以内にある領域(反対に電気車両カプラ116の場合も同様)に相当し得る。
【００１８】
ローカル配電センタ130は、通信バックホール134を介して外部ソース(たとえば、電力網)と、および通信リンク108を介してベースワイヤレス充電システム102aと通信するように構成され得る。本明細書でのいくつかの図に示されるベース共通通信ユニット(BCC)は、ローカル配電センタ130の部分であってよい。
【００１９】
いくつかの実施形態では、電気車両カプラ116がベースカプラ104aに対して十分な位置合わせの中に入るように電気車両のオペレータが単に電気車両112を位置決めすることによって、電気車両カプラ116は、ベースカプラ104aに位置合わせされ得、したがって、近距離場の領域内に配置され得る。位置合わせ誤差が許容できる値を下回ったとき、位置合わせが十分であると言われてよい。他の実施形態では、オペレータは、電気車両112がワイヤレス電力伝達のための許容エリア内に適切に配置されているときを決定するために、視覚的なフィードバック、音声のフィードバック、またはそれらの組合せを与えられ得る。また他の実施形態では、電気車両112は、オートパイロットシステムによって位置決めされ得、オートパイロットシステムは、十分な位置合わせが達成されるまで電気車両112を移動させ得る。これは、運転手の介入なく、または運転手の最小限の介入のみを伴って、電気車両112によって自動的かつ自律的に実行され得る。これは、サーボステアリング、レーダーセンサ(たとえば、超音波センサ)、および電気車両を安全に操作かつ調整するための知能が装備されている電気車両112に関して可能であり得る。さらに他の実施形態では、電気車両112、ベースワイヤレス充電システム102a、またはそれらの組合せは、カプラ116および104aを互いに対して機械的に変位および移動させてそれらをより正確に方向合わせおよび位置合わせし、それらの間に十分な、および/またはさもなければより効率的な結合を生じさせるための機能を有し得る。
【００２０】
ベースワイヤレス充電システム102aは、様々な場所に位置することができる。非限定的な例として、いくつかの適切な場所には、電気車両112の所有者の自宅の駐車エリア、従来のガソリンスタンドに倣った電気車両ワイヤレス充電用に確保された駐車エリア、ならびにショッピングセンタおよび職場などの他の場所の駐車場が含まれる。
【００２１】
ワイヤレスに電気車両を充電することは、数々の利点をもたらすことができる。たとえば、充電は、自動的に、実質的に運転手の介入および操作なしに実行することができ、それによって、ユーザの利便性が向上する。露出した電気接点、および機械的摩耗をなくすこともでき、それによって、ワイヤレス電力伝達システム100の信頼性が向上する。ケーブルおよびコネクタを用いる操作を不要にすることができ、戸外の環境において湿気および水分にさらされる場合がある、ケーブル、プラグ、またはソケットをなくすことができ、それによって、安全性が向上する。目に見えるまたはアクセス可能なソケット、ケーブル、およびプラグをなくすこともでき、それによって、電力充電デバイスへの潜在的な破壊行為が減少する。さらに、電力網を安定させるために、電気車両112を分散蓄積デバイスとして使用することができるので、便利なドッキングとグリッド間のソリューションは、車両とグリッド間(V2G)の動作のための車両の利用可能性を高める助けとなり得る。
【００２２】
図1を参照して記載されたワイヤレス電力伝達システム100は、美的で無害な利点をもたらすこともできる。たとえば、車両および/または歩行者の妨げになる場合がある、充電柱(charge column)および充電ケーブルをなくすことができる。
【００２３】
車両とグリッド間の機能のさらなる説明として、ワイヤレス電力の送信機能および受信機能は、ベースワイヤレス充電システム102aが電気車両112に電力を送信できるように、または電気車両112がベースワイヤレス充電システム102aに電力を送信できるように、互恵的に構成することができる。この機能は、再生可能エネルギー生産(たとえば、風または太陽)の過剰な需要または不足によって引き起こされるエネルギー不足の際に、電気車両112が配電システム全体に電力を寄与できるようにすることによって配電網を安定させるために、有用であり得る。
【００２４】
図2は、図1のワイヤレス電力伝達システム100で使用され得るワイヤレス電力伝達システム200の例示的な構成要素を示すことの概略図である。図2に示されるように、ワイヤレス電力伝達システム200は、インダクタンスがL1のベースカプラ204を含むベース共振回路206を含み得る。ワイヤレス電力伝達システム200は、インダクタンスがL2の電気車両カプラ216を含む電気車両共振回路222をさらに含む。本明細書で説明される実施形態は、一次側と二次側の両方が共通の共振周波数に合わされている場合に、磁気的または電磁気的な近距離場を介して一次側構造物(送信機)から二次側構造物(受信機)へとエネルギーを効率的に結合することが可能な共振構造を形成する、容量負荷導体ループ(すなわち、多巻コイル)を使用することができる。コイルは、電気車両カプラ216およびベースカプラ204に対して使用され得る。エネルギーを結合するために共振構造を使用することは、「磁気結合共振」、「電磁結合共振」、および/または「共振誘導」と呼ばれることがある。ワイヤレス電力伝達システム200の動作は、ベースカプラ204から電気車両112(図示せず)への電力伝達に基づいて説明されるが、それに限定されない。たとえば、上記で説明したように、エネルギーは逆方向でも伝達され得る。
【００２５】
図2を参照すると、電源208(たとえば、ACまたはDC)が、ベースワイヤレス電力充電システム202の部分としてのベース電力コンバータ236に電力PSDCを供給して、エネルギーを電気車両(たとえば、図1の電気車両112)に伝達する。ベース電力コンバータ236は、標準的な電源のACからの電力を、適切な電圧レベルのDC電力へ変換するように構成されるAC/DCコンバータ、および、DC電力をワイヤレス大電力伝達に適した動作周波数の電力に変換するように構成されるDC/低周波(LF)コンバータなどの回路を含み得る。ベース電力コンバータ236は、電力P1をベースカプラ204と直列の同調キャパシタC1を含むベース共振回路206に供給して、動作周波数において電磁場を放出する。直列同調共振回路206は、例示的と解釈されるべきである。別の実施形態では、キャパシタC1は、ベースカプラ204と並列に結合されてもよい。また他の実施形態では、同調は、並列トポロジまたは直列トポロジの任意の組合せで、いくつかのリアクタンス要素から形成され得る。キャパシタC1は、実質的に動作周波数で共振するベースカプラ204とともに共振回路を形成するために設けられ得る。ベースカプラ204は、電力P1を受信し、電気車両を充電または給電するのに十分なレベルの電力をワイヤレスに送信する。たとえば、ベースカプラ204によってワイヤレスに供給される電力レベルは、数キロワット(kW)程度(たとえば、1kWから110kWまでの間、またはこれよりも高いkWまたは低いkW)にあり得る。
【００２６】
ベース共振回路206(ベースカプラ204および同調キャパシタC1を含む)および電気車両共振回路222(電気車両カプラ216および同調キャパシタC2を含む)は、実質的に同じ周波数に同調され得る。さらに以下で説明するように、電気車両カプラ216は、ベースカプラの近距離場結合モード領域内に位置決めされ得、その逆も同様である。この場合には、ベースカプラ204および電気車両カプラ216は、電力がベースカプラ204から電気車両カプラ216へ伝達され得るように互いに結合されるようになり得る。直列キャパシタC2は、実質的に動作周波数で共振する電気車両カプラ216とともに共振回路を形成するために設けられ得る。直列同調共振回路222は、例示的であるものと解釈されるべきである。別の実施形態では、キャパシタC2は、電気車両カプラ216と並列に結合されてもよい。また他の実施形態では、電気車両共振回路222は、並列トポロジまたは直列トポロジの任意の組合せで、いくつかのリアクタンス要素から形成され得る。要素k(d)は、コイル間隔dにおいて得られる相互結合係数を表す。等価抵抗Req,1およびReq,2は、それぞれ、ベースカプラ204および電気車両カプラ216ならびに同調(逆リアクタンス)キャパシタC1およびC2に固有であり得る損失を表す。電気車両カプラ216およびキャパシタC2を含む電気車両共振回路222は、電力P2を受信し、電力P2を電気車両充電システム214の電気車両電力コンバータ238に供給する。
【００２７】
電気車両電力コンバータ238は、とりわけ、動作周波数での電力を、電気車両バッテリユニットを表し得る電力シンク218の電圧レベルでのDC電力に戻す形で変換するように構成される、LF/DCコンバータを含み得る。電気車両電力コンバータ238は、変換された電力PLDCを電力シンク218に供給し得る。電源208、ベース電力コンバータ236、およびベースカプラ204は、上記で説明したような様々な場所に固定され、位置してよい。電気車両電力シンク218(たとえば、電気車両バッテリユニット)、電気車両電力コンバータ238、および電気車両カプラ216は、電気車両(たとえば、電気車両112)の部分、またはそれのバッテリパック(図示せず)の部分である電気車両充電システム214に含まれ得る。電気車両充電システム214はまた、電気車両カプラ216を通じてベースワイヤレス電力充電システム202に電力をワイヤレスに供給して、電力をグリッドに戻すように構成され得る。電気車両カプラ216およびベースカプラ204の各々は、動作モードに基づいて、送信カプラまたは受信カプラとしての働きをすることができる。
【００２８】
図示されていないが、ワイヤレス電力伝達システム200は、電気車両電力シンク218または電源208をワイヤレス電力伝達システム200から安全に切断するための、負荷切断ユニット(LDU)を含み得る。たとえば、緊急事態またはシステム障害の場合、LDUは、負荷をワイヤレス電力伝達システム200から切断するようにトリガされ得る。LDUは、バッテリへの充電を管理するためのバッテリ管理システムに加えて設けられてよく、または、バッテリ管理システムの部分であってもよい。
【００２９】
さらに、電気車両充電システム214は、電気車両カプラ216を電気車両電力コンバータ238と選択的に接続および切断するための、開閉回路(図示せず)を含み得る。電気車両カプラ216を切断することで、充電を中止することができ、(送信機としての働きをする)ベースワイヤレス電力充電システム202から「見える」「負荷」を変化させることもでき、このことは、(受信機としての働きをする)電気車両充電システム214をベースワイヤレス充電システム202から「クローキングする」ために使用され得る。送信機が負荷感知回路を含む場合、負荷の変化が検出され得る。したがって、以下でさらに説明するように、ベースワイヤレス充電システム202などの送信機は、電気車両充電システム214などの受信機がベースカプラ204の近距離場結合モード領域に存在するときを決定するための機構を有し得る。
【００３０】
上述されたように、動作において、電気車両(たとえば、図1の電気車両112)へのエネルギー伝達の間に、ベースカプラ204がエネルギー伝達を提供するための電磁場を生成するように、入力電力が電源208から供給される。電気車両カプラ216は、電磁場に結合し、電気車両112による蓄積または消費のための出力電力を生成する。上述されたように、いくつかの実施形態では、ベース共振回路206および電気車両共振回路222は、それらがほぼまたは実質的に動作周波数において共振するような、相互共振関係に従って構成および同調される。以下でさらに説明するように、電気車両カプラ216がベースカプラ204の近距離場結合モード領域の中に位置しているとき、ベースワイヤレス電力充電システム202と電気車両充電システム214との間の送信損失は最小である。
【００３１】
述べたように、効率的なエネルギー伝達は、空間への放射による大幅な損失を伴うことがある遠距離場での電磁波を介するよりも、電磁近距離場を介してエネルギーを伝達することによって行われる。近距離場の中にあるとき、送信カプラと受信カプラとの間に結合モードが確立され得る。この近距離場結合が発生し得るカプラの周りの空間は、本明細書では近距離場結合モード領域と呼ばれる。
【００３２】
図示されていないが、ベース電力コンバータ236および電気車両電力コンバータ238は双方向である場合、送信モードについて発振器、電力増幅器などの駆動回路、フィルタ、および整合回路を、また受信モードについて整流器回路を、ともに含み得る。発振器は、調整信号に応答して調整され得る所望の動作周波数を生成するように構成され得る。発振器信号は、電力増幅器によって、制御信号に応答する増幅量で増幅され得る。フィルタおよび整合回路は、高調波または他の不要な周波数を除去し、共振回路206および222によって与えられるようなインピーダンスを、ベース電力コンバータ236および電気車両電力コンバータ238にそれぞれ整合させるために含まれ得る。受信モードについて、ベース電力コンバータ236および電気車両電力コンバータ238はまた、整流器およびスイッチング回路を含み得る。
【００３３】
開示される実施形態全体で説明されるような電気車両カプラ216およびベースカプラ204は、「導体ループ」、より具体的には「多巻導体ループ」またはコイルと呼ばれることがあり、またはそのように構成され得る。ベースカプラ204および電気車両カプラ216はまた、「磁気」カプラと本明細書では呼ばれることがあり、またはそのように構成され得る。「カプラ」という用語は、別の「カプラ」に結合するために、エネルギーをワイヤレスに出力または受信することができる構成要素を指すことが意図される。
【００３４】
上記で説明したように、送信機と受信機との間のエネルギーの効率的な伝達は、送信機と受信機との間の整合された共振またはほぼ整合された共振中に行われる。しかしながら、送信機と受信機との間の共振が整合されていないときでも、効率を下げてエネルギーを伝達することができる。
【００３５】
共振周波数は、上述されたようなカプラ(たとえば、ベースカプラ204およびキャパシタC2)を含む共振回路(たとえば、共振回路206)のインダクタンスおよび静電容量に基づき得る。図2に示すように、インダクタンスは、一般にカプラのインダクタンスであり得るが、静電容量は、所望の共振周波数において共振構造を作成するようにカプラに追加され得る。したがって、大きいインダクタンスを示す大きい直径のコイルを使用する大きいサイズのカプラについて、共振を生み出すために必要となる静電容量の値は小さくてよい。インダクタンスはまた、コイルの巻数に依存し得る。さらに、カプラのサイズが増大するにつれて、結合効率は増大し得る。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増大する場合に当てはまる。さらに、カプラおよび同調キャパシタを含む共振回路は、エネルギー伝達効率を改善するために高い品質(Q)ファクタを有するように設計され得る。たとえば、Q値は300以上であり得る。
【００３６】
上述されたように、いくつかの実施形態によれば、互いの近距離場の中にある2つのカプラの間で電力を結合させることが開示される。上述されたように、近距離場は、主にリアクタンスを持つ電磁場が存在するカプラの周りの領域に相当し得る。カプラの物理的サイズが周波数に関係する波長よりもずっと小さい場合、波の伝搬またはカプラから離れる放射に起因する電力の大幅な損失はない。近距離場結合モード領域は、カプラの物理的ボリュームの近く、通常は波長のごく一部の中にあるボリュームに相当し得る。いくつかの実施形態によれば、外来物体、たとえば、誘電物体および人体との相互作用がより小さいために、実際に磁場を取り扱うことは電界よりも容易であるので、単巻または多巻の導体ループなどの磁気カプラが送信と受信の両方のために使用されることが好ましい。とはいえ、「電気」カプラ(たとえば、ダイポールおよびモノポール)または磁気カプラと電気カプラの組合せが使用されてもよい。
【００３７】
図3は、図1のワイヤレス電力伝達システム100で使用され得る、および/または図2のワイヤレス電力伝達システム200がその部分であり得る、ワイヤレス電力伝達システム300の例示的な構成要素を示す機能ブロック図である。ワイヤレス電力伝達システム300は、通信リンク376と、位置または方向を決定するための、たとえば磁場信号を使用する案内リンク366と、ベースカプラ304と電気車両カプラ316のうちの一方または両方を機械的に移動させることができる位置合わせ機構356とを示す。ベースカプラ304および電気車両カプラ316の機械的な(運動学的な)位置合わせは、ベース位置合わせシステム352および電気車両充電位置合わせシステム354によって、それぞれ制御され得る。案内リンク366は、案内信号がベース案内システムもしくは電気車両案内システムによって、またはそれらの両方によって放出され得ることを意味する、双方向シグナリングを可能にし得る。図1を参照して上記で説明したように、エネルギーが電気車両112の方へ流れるとき、図3において、ベース充電システム電力インターフェース348は、ベース電力コンバータ336にAC電源またはDC電源(図示せず)などの電源から電力を供給するように構成され得る。ベース電力コンバータ336は、ベース充電システム電力インターフェース348を介してAC電力またはDC電力を受信して、図2に関するベース共振回路206の共振周波数に近い周波数で、または共振周波数でベースカプラ304を駆動し得る。電気車両カプラ316は、近距離場結合モード領域の中にあるとき、エネルギーを電磁場から受信して、図2に関する電気車両共振回路222の共振周波数で、または共振周波数の近くで発振し得る。電気車両電力コンバータ338は、電気車両カプラ316からの発振信号を、電気車両電力インターフェースを介してバッテリを充電するための適した電力信号に変換する。
【００３８】
ベースワイヤレス充電システム302は、ベースコントローラ342を含み、電気車両充電システム314は、電気車両コントローラ344を含む。ベースコントローラ342は、たとえば、コンピュータ、ベース共通通信(BCC)、電力配電センタの通信エンティティ、またはスマート電力網の通信エンティティなどの他のシステム(図示せず)に、ベース充電システム通信インターフェースを提供し得る。電気車両コントローラ344は、たとえば、車両上のオンボードコンピュータ、バッテリ管理システム、車両内の他のシステム、およびリモートシステムなどの他のシステム(図示せず)に、電気車両通信インターフェースを提供し得る。
【００３９】
ベース通信システム372および電気車両通信システム374は、別個の通信チャネルを伴う特有の用途のための、また同様に図3の図に図示されない他の通信エンティティとワイヤレスに通信するための、サブシステムまたはモジュールを含み得る。これらの通信チャネルは、別個の物理チャネルまたは別個の論理チャネルであってよい。非限定的な例として、ベース位置合わせシステム352は、通信リンク376を通じて電気車両位置合わせシステム354と通信して、たとえば、電気車両位置合わせシステム354もしくはベース位置合わせシステム352のいずれか、またはそれらの両方による自律的かつ機械的(運動学的)な位置合わせを介して、または本明細書で説明されるようなオペレータ支援を用いて、ベースカプラ304および電気車両カプラ316をより密接に位置合わせするためのフィードバックメカニズムを提供し得る。同様に、ベース案内システム362は、充電スポットへオペレータを案内するために、またベースカプラ304および電気車両カプラ316を位置合わせする際に、必要とされるような位置または方向を決定するために、通信リンク376を通じて、また同様に案内リンク366を使用して電気車両案内システム364と通信し得る。いくつかの実施形態では、通信リンク376は、ベースワイヤレス充電システム302と電気車両充電システム314との間で他の情報を通信するために、ベース通信システム372および電気車両通信システム374によってサポートされる複数の別個の汎用通信チャネルを備え得る。この情報は、電気車両の特性、バッテリの特性、充電状態、およびベースワイヤレス充電システム302と電気車両充電システム314の両方の電力能力についての情報、および電気車両に関する保守および診断データを含み得る。これらの通信チャネルは、たとえば、WLAN、Bluetooth（登録商標）、zigbee、セルラーなどのような、別個の論理チャネルまたは別個の物理通信チャネルであり得る。
【００４０】
いくつかの実施形態では、電気車両コントローラ344はまた、電気車両の主要バッテリおよび/または補助バッテリの充電および放電を管理するバッテリ管理システム(BMS)(図示せず)を含み得る。本明細書で論じるように、ベース案内システム362および電気車両案内システム364は、たとえば、マイクロ波、超音波レーダー、磁気ベクタリング原理に基づいて位置または方向を決定するために必要とされるような機能およびセンサを含む。さらに、電気車両コントローラ344は、電気車両オンボードシステムと通信するように構成され得る。たとえば、電気車両コントローラ344は、たとえば、半自動の駐車操作を実行するように構成されたブレーキシステムのための、または、ベースカプラ304と電気車両カプラ316との間に十分な位置合わせをもたらすためにいくつかの応用例で必要となり得るような多くの便利さおよび/または高い駐車精度を提供する、大部分が自動化された駐車「パークバイワイヤ」とともに支援するように構成されたステアリングサーボシステムのための位置データを、電気車両通信インターフェースを介して提供し得る。その上、電気車両コントローラ344は、視覚的出力デバイス(たとえば、ダッシュボードのディスプレイ)、音響/オーディオ出力デバイス(たとえば、ブザー、スピーカー)、機械的入力デバイス(たとえば、キーボード、タッチスクリーン、および、ジョイスティック、トラックボールなどのポインティングデバイスなど)、およびオーディオ入力デバイス(たとえば、電子音声認識を伴うマイクロフォン)と通信するように構成され得る。
【００４１】
ワイヤレス電力伝達システム300は、検出およびセンサシステム(図示せず)などの他の補助システムを含み得る。たとえば、ワイヤレス電力伝達システム300は、案内システム(362、364)によって要求されるように位置を決定して運転手または車両を充電スポットへ適切に案内するためのシステムとともに使用するためのセンサ、要求される分離/結合を用いてカプラを相互に位置合わせするためのセンサ、電気車両カプラ316が結合を達成するために特定の高さおよび/または位置へ移動するのを妨げ得る物体を検出するためのセンサ、ならびにシステムの信頼できる無害かつ安全な動作を実行するためにシステムとともに使用するための安全センサを含み得る。たとえば、安全センサは、安全半径を越えてベースカプラ304および電気車両カプラ316に接近しつつある動物または子供の存在の検出、加熱(誘導加熱)されることがあるベースカプラまたは電気車両カプラ(304、316)の近くにまたは近傍に位置する金属物体の検出、およびベースカプラまたは電気車両カプラ(304、316)の近くの白熱物体などの有害な事象の検出のためのセンサを含み得る。
【００４２】
ワイヤレス電力伝達システム300はまた、たとえば、有線充電ポート(図示せず)を電気車両充電システム314に設けることによって、有線接続を介したプラグイン充電をサポートし得る。電気車両充電システム314は、電気車両との間で電力を伝達する前に、2つの異なる充電器の出力を統合し得る。スイッチング回路は、ワイヤレス充電と有線充電ポートを介した充電との両方をサポートするために必要とされるような機能を提供し得る。
【００４３】
ベースワイヤレス充電システム302と電気車両充電システム314との間で通信するために、ワイヤレス電力伝達システム300は、ベースカプラ304および電気車両カプラ316を介した帯域内シグナリング、および/または、通信システム(372、374)を介した、たとえば、RFデータモデム(たとえば、非ライセンス帯域の中での無線上のイーサーネット)を介した帯域外シグナリングを使用し得る。帯域外通信は、車両の使用者/所有者への付加価値サービスの割振りのために十分な帯域幅を提供し得る。ワイヤレス電力搬送波の低深度の振幅変調または位相変調が、干渉が最小限の帯域内シグナリングシステムとしての働きをし得る。
【００４４】
一部の通信(たとえば、帯域内シグナリング)は、特定の通信アンテナを使用することなく、ワイヤレス電力リンクを介して実行され得る。たとえば、ベースカプラ304および電気車両カプラ316はまた、ワイヤレス通信カプラまたはアンテナとしての働きをするように構成され得る。したがって、ベースワイヤレス充電システム302のいくつかの実施形態は、ワイヤレス電力経路におけるキーイングタイププロトコルを可能にするためのコントローラ(図示せず)を含み得る。既定のプロトコルを用いて既定の間隔で送信電力レベルをキーイング(振幅シフトキーイング)することによって、受信機は送信機からのシリアル通信を検出し得る。ベース電力コンバータ336は、ベースカプラ304の近距離場結合モード領域の中での動作中の電気車両電力受信機の存在または不在を検出するための負荷感知回路(図示せず)を含み得る。例として、負荷感知回路は、ベース電力コンバータ336の電力増幅器へ流れている電流を監視し、その電流は、ベースカプラ304の近距離場結合モード領域の中で動作中の電力受信機の存在または不在によって影響を及ぼされる。電力増幅器での負荷の変化の検出は、エネルギーを送信するためのベースワイヤレス充電システム302を有効にするのかどうか、受信機と通信するのかどうか、またはそれらの組合せを判定する際に使用するために、ベースコントローラ342によって監視され得る。
【００４５】
ワイヤレス大電力伝達を可能にするために、いくつかの実施形態は、10〜150kHzの範囲の周波数で電力を伝達するように構成され得る。この低周波数結合により、ソリッドステートスイッチングデバイスを使用して達成され得る高効率な電力変換が可能になり得る。いくつかの実施形態では、本明細書で説明されるワイヤレス電力伝達システム100、200、および300は、再充電可能または交換可能なバッテリを含む様々な電気車両112とともに使用され得る。
【００４６】
図4は、本発明の例示的な実施形態による、電気車両412の中に配置された交換可能な非接触式バッテリを示す機能ブロック図である。本実施形態では、ワイヤレス電力インターフェース(たとえば、充電器とバッテリ間のワイヤレスインターフェース426)を統合し、たとえば、地中に埋め込まれた地上ベースのワイヤレス充電ユニット(図示せず)から電力を受信し得る電気車両バッテリユニット(図示せず)にとって、低いバッテリ位置が有用であり得る。図4では、電気車両バッテリユニットは、再充電可能なバッテリユニットであってよく、バッテリコンパートメント424に収容され得る。電気車両バッテリユニットはまた、充電器とバッテリ間のワイヤレス電力インターフェース426を提供し、充電器とバッテリ間のワイヤレス電力インターフェース426は、カプラ、共振同調および電力変換回路、ならびに、地上ベースのワイヤレス充電ユニットと電気車両バッテリユニットとの間での効率的かつ安全なワイヤレスエネルギー伝達のために必要とされるような他の制御機能および通信機能を含む、電気車両ワイヤレス電力サブシステム全体を統合し得る。
【００４７】
電気車両のカプラ(たとえば、電気車両カプラ116)は、突出した部分がないように、かつ、地面と車体間の所定のすきまが保たれ得るように、電気車両バッテリユニットまたは車体の底面と面一に統合されることが有用であり得る。この構成は、電気車両ワイヤレス電力サブシステムに専用の電気車両バッテリユニットの中に、いくらかの空間を必要とし得る。図4に示すように、電気車両412と地上ベースのワイヤレス充電ユニットとの間にワイヤレス電力および通信を提供し得る充電器とバッテリ間のワイヤレス電力インターフェース426のそばに、電気車両バッテリユニット422はまた、バッテリとEV間の非接触インターフェース428を提供し得る。
【００４８】
いくつかの実施形態では、図1を参照すると、ベースカプラ104aおよび電気車両カプラ116は、固定された位置にあってよく、カプラは、たとえば、ベースワイヤレス充電システム102aに対する電気車両カプラ116の全体的な配置によって、近距離場結合モード領域内に持ち込まれる。しかしながら、エネルギー伝達を迅速、効率的かつ安全に実行するために、ベースカプラ104aと電気車両カプラ116との間の距離は、結合を改善するように短縮される必要があり得る。したがって、いくつかの実施形態では、ベースカプラ104aおよび/または電気車両カプラ116は、それらを互いにより近くに持ち込むために(空隙を短縮するために)、垂直方向で配置可能および/または移動可能であり得る。
【００４９】
図1を参照すると、上述された充電システムは、電気車両112を充電するために、または電力網に戻す形で電力を伝達するために、様々な場所で使用され得る。たとえば、電力の伝達は、駐車場環境で生じ得る。「駐車エリア」が本明細書で「駐車スペース」または「駐車区画」と呼ばれることもあることに留意されたい。ワイヤレス電力伝達システム100の効率を高めるために、電気車両112内の電気車両カプラ116が、関連する駐車エリア内のベースカプラ104aに対して適切に位置合わせされるのを可能にするように、電気車両112はX方向およびY方向に沿って位置合わせされ得る。
【００５０】
さらに、開示される実施形態は、1つまたは複数の駐車スペースまたは駐車エリアを有する駐車場に適用可能であり、駐車場内の少なくとも1つの駐車スペースは、以下で同様に充電ベース102が参照されるベースワイヤレス充電システム102aを備え得る。いくつかの実施形態では、充電ベース102は、単にベースカプラ104aだけを備えてもよく、ベースワイヤレス充電システムの残りの部分は他のどこかに設置される。たとえば、共通の駐車エリアは複数の充電ベースを、それぞれ共通の駐車エリアの対応する駐車スペースに収容することができる。電気車両112を駐車エリアの中に配置する際に車両のオペレータを支援して、電気車両112内の電気車両カプラ116をベースワイヤレス充電システム102aの部分としてのベースカプラ104aに対して位置合わせするために、案内システム(図1に示さず)が使用され得る。電気車両112を位置決めする際に電気車両のオペレータを支援して、電気車両112内の電気車両カプラ116がベースカプラ104aに十分に位置合わせされることを可能にするために、案内システムは、電子ベースの手法(たとえば、UWB信号、三角測量、磁場感知(たとえば、磁気ベクタリング)に基づく位置および/もしくは方向発見原理、ならびに/または光学的な、準光学的な、および/もしくは超音波の感知方法を使用する、たとえば、無線ベースの位置決め)、機械ベースの手法(たとえば、車輪ガイド、トラックまたはストップ)、またはそれらの任意の組合せを含み得る。
【００５１】
上記で説明したように、電力をベースワイヤレス充電システム102aへ/から送信/受信するために、電気車両充電ユニット114は電気車両112の底面に配置され得る。たとえば、電気車両カプラ116は、電磁場の曝露に関して最大限安全な距離をもたらし、電気車両の前向き駐車および後向き駐車を可能にする、好ましくは中心位置の近くで車体底面に統合され得る。
【００５２】
図5Aは、本発明の例示的な実施形態による、電気車両112をワイヤレス充電するために使用され得る例示的な周波数を示す周波数スペクトルのチャートである。図5Aに示すように、電気車両へのワイヤレス大電力伝達のための可能性のある周波数範囲は、3kHz〜30kHz帯域のVLF、いくつかの除外がある30kHz〜150kHz帯域の低LF(ISMなどの用途)、HFの6.78MHz(ITU-R ISMバンド6.765〜6.795MHz)、HFの13.56MHz(ITU-R ISMバンド13.553〜13.567)、およびHFの27.12MHz(ITU-R ISMバンド26.957〜27.283)を含み得る。
【００５３】
図5Bは、例示的な実施形態による、ワイヤレス電力伝達(WPT)のために使用され得る例示的な周波数と、電気車両のワイヤレス充電での付随的な目的のために、たとえば、電気車両通信エンティティをベース通信エンティティに位置決めすること(磁気ベクタリング)および電気車両通信エンティティをベース通信エンティティとペアリングすることのために使用され得る低レベル磁気情報信号、すなわちビーコン信号のための例示的な周波数を示す周波数スペクトルの一部分の図である。図5Bに示すように、WPTは、図5Bに示す周波数スペクトル部分の下端におけるWPT動作周波数帯域505内で行われ得る。図示のように、動作中の充電ベースは、たとえば、周波数の不安定性に起因して、または同調の理由で意図的に、WPT動作周波数帯域505内のわずかに異なる周波数で電力をワイヤレスに伝達し得る。いくつかの実施形態では、WPT動作周波数帯域505は、図5Aに示す可能性のある周波数範囲のうちの1つの中に位置し得る。いくつかの実施形態では、磁気シグナリング(ビーコニング)のための動作周波数帯域515は、干渉を避けるためにWPT動作周波数帯域505から周波数分離510だけオフセットされ得る。周波数分離510は、図5Bに示すように、WPT動作周波数帯域505の上方に位置し得る。いくつかの態様では、周波数分離は、10〜20kHz以上のオフセットを備え得る。いくつかの態様では、周波数分割方式を使用して、動作中の充電ベースは、いくらかのチャネル間隔を伴う異なる周波数において磁気ビーコンを放出し得る。いくつかの態様では、磁気シグナリング(ビーコニング)515のための動作周波数帯域内の周波数チャネル間隔は、1kHzのチャネル間隔を備え得る。
【００５４】
図6は、本発明の例示的な実施形態による、電気車両をワイヤレス充電するのに有用であり得る例示的な周波数および送信距離を示すチャートである。電気車両のワイヤレス充電に有用であり得るいくつかの例示的な送信距離は、約30mm、約75mm、および約150mmである。いくつかの例示的な周波数は、VLF帯域の約27kHzおよびLF帯域の約135kHzであり得る。
【００５５】
電気車両112の充電サイクル中に、図1に関するワイヤレス電力伝達システム100のベースワイヤレス充電システム102aは、様々な動作状態を通過し得る。ワイヤレス電力伝達システム100は、1つまたは複数のベースワイヤレス充電システム(たとえば、102aおよび102b)を含み得る。ベースワイヤレス充電システム102aは、図3に示すように、コントローラおよび電力変換ユニットのうちの少なくとも1つ、ならびにベースコントローラ342、ベース電力コンバータ336、およびベースカプラ304などのベースカプラを含み得る。ワイヤレス電力伝達システム100は、図1に示すローカル配電センタ130を含み得、中央制御装置、グラフィカルユーザインターフェース、ベース共通通信エンティティ、およびリモートサーバまたはサーバのグループへのネットワーク接続をさらに含み得る。
【００５６】
ワイヤレス電力伝達システム100の効率性を高めるために、電気車両112内の電気車両カプラ116が、関連する駐車エリア内のベースカプラ104と十分に位置合わせされるのを可能にするように、電気車両112はX方向およびY方向に沿って(たとえば、磁場を使用して)位置合わせされ得る。規制上の制約(たとえば、電磁場強度の制限)のもとでの最大電力、および最大伝達効率を達成するために、ベースカプラ104aと電気車両カプラ116との間の位置合わせ誤差は、できるだけ小さく設定され得る。
【００５７】
駐車エリアの中で電気車両112を位置決めする際に、電気車両112内の電気車両カプラ116をベースワイヤレス充電システム102aのベースカプラ104aに位置合わせするように車両オペレータを支援するために、案内システム(図3に関して上記で説明した案内システム362および364などの)が使用され得る。電気車両カプラ116とベースカプラ104aとの間の結合効率がいくらかのしきい値を越えるように電気車両カプラ116およびベースカプラ104が位置合わせされたとき、それら2つはワイヤレス充電のための「スイートスポット」(許容エリア)内にあると言われる。この「スイートスポット」エリアは、放出に換算して定義されることもあり、たとえば、車両がこの許容エリアの中に駐車される場合、車両の周囲で測定されるような漏れ磁場は、規定された制限、たとえば、人体曝露の制限を常に下回る。
【００５８】
案内システムは、様々な手法を含み得る。ある手法では、案内は、電気車両を「スイートスポット」の上に位置決めする際に、電気車両カプラのベースカプラに対する位置および/または方向を決定することに基づく表示または他の光学もしくは音響フィードバックを使用して電気車両のオペレータを支援することを含み得る。別の手法では、案内は、電気車両カプラ116のベースカプラ104に対する位置および/または方向を決定することに基づく、車両の直接かつ自動の案内を含み得る。
【００５９】
位置および/または方向を決定するために、電磁波ベースの手法(たとえば、伝搬時間測定および三角測量のためにマイクロ波広帯域信号を使用する無線ベースの方法)、音響波ベースの手法(たとえば、伝搬時間測定および三角測量のために超音波を使用する)、光学または準光学の手法(たとえば、光学センサおよび電子カメラを使用する)、慣性ベースの手法(たとえば、加速度計および/またはジャイロメータを使用する)、空気圧力ベースの手法(たとえば、多層式駐車場においてフロアレベルを決定するため)、誘導ベースの手法(たとえば、WPTベースカプラまたは他の専用の誘導ループによって生成される磁場を感知することによる)などの、様々な手法が適用され得る。
【００６０】
さらなる手法では、案内は、機械ベースの手法(たとえば、車輪ガイド、トラックまたはストップ)を含み得る。また別の手法では、案内は、案内ならびに位置および/または方向を決定するための上の手法および方法の組合せを含み得る。上の案内手法はまた、拡張されたエリア、たとえば、駐車場の内側、またはローカルエリア位置決めシステム(たとえば、屋内の位置決め)を必要とする駐車場での案内のために適用され得、ここで、位置決めは位置および/または方向を決定することを指す。
【００６１】
屋内(GPSなどのグローバル衛星ベースナビゲーションシステムの受信がない)または屋外での自動車の環境において、異なる季節ごとの天候条件(雪、氷、水、群葉)において、異なる日中(日光照射、暗闇)において、信号源およびセンサが汚されて(汚れ、泥、ほこりなど)、異なる地上特性(アスファルト、鉄筋コンクリート)を伴って、車両および他の反射もしくは遮蔽している物体(その車両自体の車輪、隣接して駐車されている車両など)の存在において遭遇するような、すべての状態において確実に機能する場合、位置決めまたは位置特定の方法は実際的かつ有用であると見なされてよい。その上、インフラストラクチャ設置の複雑さおよびコストを最小限に抑えるために、ベースワイヤレス充電システム302(図3に関する)の物理ユニットの外部に追加のコンポーネント(信号源、アンテナ、センサなど)を取り付ける必要がない方法が好ましくあり得る。本態様は、車両側にも適用され得る。好ましい実施形態では、アンテナおよびセンサを含む案内システム364のすべての車両側構成要素は、電気車両ワイヤレス充電システム314の物理ユニットに完全に統合される。同様に、好ましい実施形態では、アンテナおよびセンサを含む案内システム362のすべてのベース側構成要素は、ベースワイヤレス充電システム302の物理ユニットに完全に統合される。
【００６２】
誘導ベースの手法の一実施形態では、図3を参照すると、ベースカプラ304もしくは電気車両カプラ316のいずれか、またはベースワイヤレス充電システム302もしくは電気車両充電システム314に含まれる任意の他の専用の誘導ループは、それぞれ、電気車両充電システム314に含まれてよく、またはベースワイヤレス充電システム302に含まれてもよいセンサシステムまたはセンサ回路によって感知され得る、「磁場ビーコン信号」または「磁気感知場」とも呼ばれる交番磁場を生成し得る。磁場ビーコン信号用の周波数は、案内および位置合わせ(位置決め)の目的ならびに通信エンティティのペアリングのために使用され得、WPTの動作周波数と同一であってよく、またはWPTの周波数と異なるが位置決めのための感知が近距離場において行われるように十分低くてもよい。ある適当な周波数の一例は、低周波(LF)(たとえば、20〜150kHzからの範囲内で)におけるものであってよい。低周波(LF)磁場ビーコン信号の近距離場特性(場の強さ対距離である3次べき乗則減衰)および磁気ベクトル場パターンの特性は、多くの場合にとって十分な精度で位置を決定するために有用であり得る。さらに、この誘導ベースの手法は、上記に記載したような環境影響に比較的無反応であり得る。磁場ビーコン信号は、WPTのために使用されるものと同じコイルまたは同じコイル構成を使用して生成され得る。いくつかの実施形態では、特に磁場ビーコン信号を生成または感知するための1つまたは複数の別個のコイルが使用されてよく、いくつかの潜在的な問題点を解決する場合があり、確実かつ正確なソリューションをもたらし得る。
【００６３】
一態様では、磁場ビーコン信号を感知することは、単にWPT結合の代表である位置合わせスコアのみを提供し得るが、より多くの情報(たとえば、実際の位置合わせ誤差、および駐車の試みに失敗した場合の修正のやり方)を車両オペレータに提供することができない場合がある。本態様では、ベースカプラおよび電気車両カプラのWPTコイルは、磁場を生成および感知するために使用され得、ベースカプラと電気車両カプラとの間の結合効率は、場が電流を生成することを知っている感知WPTコイルの短絡回路電流または開回路電圧を測定することによって決定され得る。この位置合わせ(すなわち、測定)モードにおいて必要とされる電流は、通常のWPTのために一般に使用される電流よりも小さくてよく、周波数は同じであってよい。
【００６４】
別の態様では、図1を参照すると、磁場を感知することは、電気車両112をワイヤレス充電スタンドの「スイートスポット」の中に正確に駐車する際に運転手を支援するために使用され得る、拡張された範囲にわたる位置情報を提供し得る。そのようなシステムは、周波数選択的でありWPTシステムで使用される通常の電流または電圧トランスデューサよりも感度のよい、専用の能動フィールドセンサを含み得る。人体曝露の規格に準拠するために、磁気感知場は、上述されたように結合効率を測定するために使用されるものよりも、低いレベルに低減されなければならないことがある。ベースカプラ104が磁気感知場を生成し、ベースカプラ104の活性面が常に電気車両112によって覆われているとは限らない場合、このことは特に当てはまることがある。
【００６５】
異なる態様では、磁気近距離場を感知することはまた、拡張されたエリア、たとえば、駐車場の内側の中の駐車区画の外側で位置決め(案内)するために適用され得る。本態様では、磁場の発生源は、進入路すなわち車路において道路に埋め込まれ得る。
【００６６】
電磁ベースの手法の一実施形態では、案内システムは、ウルトラワイドバンド(UWB)技術を使用し得る。マイクロ波、たとえば、Kバンド(24GHz)またはEバンド(77GHz)の周波数範囲(自動車の使用のための)で動作するUWB技術に基づく技法は、十分な時間分解能をもたらすこと、正確な測距を可能にすること、およびマルチパスの影響の緩和の可能性を有する。UWBに基づく位置決め方法は、遮断(たとえば、車輪による遮断)、反射(たとえば、隣接して駐車されている車両からの反射)、ベースワイヤレス充電システム102の物理ユニット、電気車両ワイヤレス充電ユニット114の物理ユニット、および図1に示すように車両の車台の底部に取り付けられている車両カプラ116のうちの少なくとも1つに統合されているアンテナを想定する実環境で予期される回折などの、波の伝搬の影響に対処するのに十分頑強であり得る。狭帯域無線周波数(RF)技術(たとえば、極超短波(UHF)帯域で動作する)に基づき、単に無線信号強度(距離を示す)を測定するだけの方法は、そのような環境において十分な精度および信頼性をもたらし得ない。磁気近距離場の場の強さではなく、自由空間における電波の場の強さのみが、距離と線形に低下する。その上、信号強度は、マルチパスの受信および経路の遮断によって引き起こされるようなフェージングに起因して大幅に変動することがあり、信号強度対距離の関係に基づく正確な測距を困難にする。
【００６７】
一実施形態では、ベースワイヤレス充電システム102または電気車両112のいずれかは、正確な三角測量を可能にするために十分に離間した複数の統合されたアンテナから、UWB信号を放出および受信し得る。例示的な一態様では、1つまたは複数のUWBトランスポンダは、それぞれ、電気車両112に搭載されて、またはベースワイヤレス充電システム102の中で使用される。相対位置は、信号の往復遅延を測定することによって、かつ三角測量を実行することによって、決定され得る。
【００６８】
別の態様では、ベースワイヤレス充電システム102または電気車両112のいずれかは、正確な三角測量を可能にするために十分に離間した複数の統合されたアンテナから、UWB信号を放出し得る。複数のUWB受信機は、それぞれ、電気車両112に取り付けられるか、またはベースワイヤレス充電システム102に統合される。位置決めは、衛星ベースの位置決めシステム(GPS)と同様に、すべての受信された信号の相対的な到達時間(ToA: Time of Arrival)を測定すること、および三角測量によって実行される。
【００６９】
一態様では、ベースワイヤレス充電システム102、または電気車両112のオンボードシステムの部分としてのUWBトランシーバはまた、危険な空間における外来物体の検出、たとえば、ベースワイヤレス充電システム102によって生成されるような磁場がいくらかの安全レベルを越える場所を検出するために、使用(再使用)され得る。これらの物体は、生命のない物体、たとえば、渦電流加熱を受けやすい金属物体、または過度の磁場曝露を受けやすい人や動物などの生命のある物体であり得る。
【００７０】
図7は、充電コイル構造の中に同調キャパシタを統合することの例示的な実施形態を示す概略図である。ベースカプラ704は、1つまたは複数の「導体ループ」、より詳細には、「多巻導体ループ」またはコイルを備え得る。例示的な実施形態では、ベースカプラ704は、フェライト要素716の上方に配置されたコイル710および712を備える。フェライト要素716は、フェライト材料のシートまたはパネルを備え得る。フェライト要素716は、ベースカプラ704用の筐体の一部を形成する取付けプレート718の上方に配置され得る。ベースカプラ704はまた、ベースカプラ704が環境条件から保護され得るように上蓋(図示せず)を備え得る。インピーダンス整合をもたらしコイル710および712を用いて共振回路を作成するために、(図2におけるキャパシタC1によって具現化されるものなどの)1つまたは複数の容量性要素が、通常、コイル710および712に接続される。例示的な実施形態では、単に例として、表面実装セラミックキャパシタなどの、同調静電容量または同調キャパシタとも呼ばれる1つまたは複数の容量性要素が、フェライト要素716の真上かつコイル710と712との間のエリアまたは領域720の中に配置され得る。例示的な実施形態では、コイル710および712は、概して、「D」型または楕円形であり、コイル710および712は、D-Dコイル構造と呼ばれる。例示的な実施形態では、コイル710および712に存在する電流があるとき、領域720は比較的「低磁束」のエリアまたは領域を占有する。コイル710および712が電気車両カプラ(図7に示さず)に電力を伝達しているかどうかにかかわらず、電流はコイル710および712に存在し得る。インピーダンス整合容量性要素を領域720の中に配置することにより、インピーダンス整合容量性要素が、以前に使用されなかったエリアの中でベースカプラ704内に統合されることが可能になり、したがって、ベースカプラ704の全体的な面積および厚さを最小限に抑える。その上、キャパシタを低磁束領域の中に配置することにより、渦電流効果が低減され、発熱が低減される。
【００７１】
インピーダンス整合容量性要素を充電コイル構造におけるコイル710と712との間の領域720の中に配置するものとして説明するが、コイルの間に配置されたインピーダンス整合容量性要素を有する類似の構造が、電荷受信構造にインピーダンス整合をもたらすための、電気車両に関連する電気車両カプラにおいて提供され得る。
【００７２】
図8は、図7のベースカプラの横断面図である。ベースカプラ704は取付けプレート718を備え、取付けプレート718の上方にフェライト要素716が配置される。コイル710および712は、フェライト要素716の上方に配置される。コイル710は、例示的な高磁束領域810を発生させ、コイル712は、例示的な高磁束領域812を発生させる。電気車両カプラなどの電荷受信構造がない場合に、高磁束領域810および高磁束領域812は、互いに向かう最短経路をとり、コイル710と712との間で遭遇し、単一の高磁束領域815を形成する。高磁束領域810および812ならびに単一の高磁束領域815の性質により、低磁束領域820がコイル710と720との間に形成されることも可能になる。さらに、以下で説明するように、電荷受信構造がある場合にも、高磁束領域810および高磁束領域812が単一の高磁束領域815を形成し、概して、コイル710と712との間に位置する低磁束領域820をもたらす。例示的な実施形態では、電荷受信構造が存在する場合、電荷受信構造がコイル710および712から電力を受信しているかどうかにかかわらず、低磁束領域820の正確な位置、サイズ、および形状は、電荷受信構造の存在または不在によって影響を及ぼされる。通常、単一の高磁束領域815によるベースカプラ704から電気車両カプラへの電力の伝達に作用するようにベースカプラ704が電気車両カプラ(図示せず)に近接して位置するとき、コイル710および712が高磁束領域810および812を発生させる。例示的な実施形態では、領域720は、低磁束領域820に位置する。例示的な実施形態では、領域720は、フェライト要素716上に直接かつ低磁束領域820内で容量性要素を配置すべき、コイル710と712との間のエリアを提供する。
【００７３】
図9は、統合された同調キャパシタの例示的な位置を示す、図7のベースカプラの横断面図である。ベースカプラ704は取付けプレート718を備え、取付けプレート718の上方にフェライト要素716が配置される。コイル710および712は、フェライト要素716の上方に配置される。例示的な実施形態では、同調キャパシタ907を有するプリント回路板(PCB)905が、コイル710と712との間の低磁束領域820(図8)の中かつフェライト要素716上に直接配置される。
【００７４】
例示的な実施形態によれば、同調キャパシタ907を有するPCB905をコイル710と712との間に配置することはまた、コイル710および712とPCB905との間の電気接続を簡略化し、外部のケーブリングおよびワイヤリングを排除し得る。たとえば、コイル710は、比較的短い相互接続部911を使用してPCB905に電気的に接続され得、コイル712は、比較的短い相互接続部913を使用してPCB905に電気的に接続され得る。その上、同調キャパシタ907を有するPCB905を、取付けプレート718によって画定されるエリア内のコイル710と712との間に配置することはまた、ベースカプラ704の外部接続を簡略化し、ベースカプラ704へのより単純な環境の接続を可能にする。PCB905内部の電気接続(図示せず)が、同調キャパシタ907とコイル710および712との間の電気接続を完全なものにする。
【００７５】
図10は、充電コイル構造の中に同調キャパシタを統合することの代替の例示的な実施形態を示す概略図である。例示的な実施形態では、ベースカプラ1004は、コイル1010および1012、ならびにコイル1011および1013を備える。例示的な実施形態では、コイル1010および1011は、一方が他方の上方に垂直に積み重ねられ得、コイル1012および1013は、一方が他方の上方に垂直に積み重ねられ得る。コイル1010および1012ならびにコイル1011および1013は、フェライト要素1016の上方に配置される。フェライト要素1016は、シートまたはパネルを備え得る。フェライト要素1016は、ベースカプラ1004用の筐体の一部を形成する取付けプレート1018の上方に配置され得る。ベースカプラ1004はまた、ベースカプラ1004が環境条件から保護され得るように上蓋(図示せず)を備え得る。インピーダンス整合をもたらし、コイル1010、1011、1012、および1013を用いて共振回路を作成するために、(図2におけるキャパシタC1によって具現化されるものなどの)1つまたは複数の容量性要素が、通常、コイル1010、1011、1012、および1013に接続される。
【００７６】
コイル1010および1011は、例示的な高磁束領域1030を発生させ、コイル1012および1013は、例示的な高磁束領域1031を発生させる。電気車両カプラなどの電荷受信構造がない場合に、高磁束領域1030および高磁束領域1031は、互いに向かう最短経路をとり、積み重ねられたコイル1010および1011と積み重ねられたコイル1012および1013との間で遭遇し、単一の高磁束領域1035を形成する。通常、コイル1010、1011、1012、および1013に存在する電流があるとき、コイル1010および1011が高磁束領域1030を発生させ、コイル1012および1013が高磁束領域1031を発生させる。電気車両カプラ(図示せず)に近接して位置するベースカプラ1004は、単一の高磁束領域1035によるベースカプラ1004から電気車両カプラへの電力の伝達に影響を及ぼす。高磁束領域1030および高磁束領域1031、ならびに形成されるとき、単一の高磁束領域1035は、概して、コイル710と712との間に低磁束領域1032をもたらす。
【００７７】
例示的な実施形態では、1つまたは複数の容量性要素は、フェライト要素1016の真上かつ積み重ねられたコイル1010および1011と積み重ねられたコイル1012および1013との間のエリアまたは領域1020の中に配置され得る。例示的な実施形態では、コイル1010および1011ならびにコイル1012および1013は、概して「D」型であり、その結果、コイル1010、1011、1012、および1013が電気車両カプラ(図10に示さず)に電力を伝達しているかどうかにかかわらず、コイル1010および1011ならびにコイル1012および1013に電流があるときに領域1020が比較的「低磁束」の領域1032を占有する。インピーダンス整合容量性要素を領域1020の中に配置することにより、インピーダンス整合容量性要素がベースカプラ1004内に統合されることが可能になり、したがって、ベースカプラ1004によって占有される面積および厚さを最小限に抑える。その上、キャパシタを低磁束領域の中に配置することにより、渦電流効果が低減され、発熱が低減される。
【００７８】
図11は、図7のベースカプラの別の横断面図である。ベースカプラ704は取付けプレート718を備え、取付けプレート718の上方にフェライト要素716が配置される。コイル710および712は、フェライト要素716の上方に配置される。電気車両カプラ1102は、コイル710およびコイル712に近接して配置される。コイル710およびコイル712に対する電気車両カプラ1102の位置に応じて、例示的な実施形態では、コイル710および電気車両カプラ1102が例示的な高磁束領域810を発生させ、コイル712および電気車両カプラ1102が例示的な高磁束領域812を発生させ、それらを通ってコイル710およびコイル712から電気車両カプラ1102への電力伝達が行われる。この例示的な実施形態では、高磁束領域810および812は、コイル710および712と電気車両カプラ1102との間の同じ結合によって発生する。2つの別個の領域810および812として概略的に示すが、高磁束領域810および812は互いに結びつき、コイル710および712から電気車両カプラ1102へ電力を一緒に伝達する。高磁束領域810および812は、概して円形または細長い形の低磁束領域1120が領域720の中のキャパシタ位置の周囲に形成されることをもたらし得る、単一の高磁束の磁束領域815を形成する。例示的な実施形態では、電荷受信構造の存在にかかわらず、コイル710およびコイル712を有するベースカプラ704に電流があるときはいつでも、高磁束領域810および812ならびに低磁束領域1120が存在する。電荷受信構造がない場合に単一の高磁束領域815および低磁束領域820がコイル710と712との間に形成される図8において上記で示したような電流が、電力または電荷が伝達されることなくベースパッドに存在し得る。さらに、電荷受信構造がベースパッドに近接して配置されることがあっても、電力または電荷が電荷受信構造に伝達されることなく電流がベースパッドに存在し得る。1つまたは複数の高磁束領域の1つまたは複数の電気的特性が、低磁束領域の1つまたは複数の電気的特性を規定するために使用され得る。たとえば、電気車両カプラ1102がある場合に、例示的な高磁束領域810および812は、概して円形または細長い形の低磁束領域1120が領域720の中のキャパシタ位置の周囲に形成されることをもたらし得る、単一の高磁束の磁束領域815を形成する。
【００７９】
電気車両カプラ1102などの電荷受信構造に電荷が伝達されている例示的な実施形態では、低磁束領域1120のサイズおよび形状は、電気車両カプラ1102の存在、ならびにコイル710および712から電気車両カプラ1102への電荷伝達または電力伝達の量に依存する。
【００８０】
例示的な実施形態では、領域720は、フェライト要素716上に直接かつコイル710と712との間の低磁束領域1120内で容量性要素を配置すべきエリアを提供する。例示的な実施形態では、コイル710と712との間の距離は、50mm〜100mm程度であり得る。ただし、コイル710と712との間の距離は、用途に応じて他の寸法であってもよい。
【００８１】
図12は、充電コイル構造の中に同調キャパシタを統合するための方法の例示的な実施形態を示すフローチャートである。フローチャート1200におけるブロックは、図示の順序で、または図示の順序から外れて、実行され得る。
【００８２】
ブロック1202において、低磁束領域が作成される。例示的な実施形態では、1つまたは複数の高磁束領域および低磁束領域を生成するように設計および運用された電力伝達コイルを使用した、1つまたは複数の高磁束領域の生成の結果として低磁束領域が作成される。
【００８３】
ブロック1204において、同調キャパシタが、低磁束領域の中に配置される。
【００８４】
図13は、充電コイル構造の中に同調キャパシタを統合するための装置1300の機能ブロック図である。装置1300は、低磁束領域を作成するための手段1302を備える。いくつかの実施形態では、低磁束領域を作成するための手段1302は、方法1200(図12)の動作ブロック1202において説明された機能のうちの1つまたは複数を実行するように構成され得る。装置1300は、同調キャパシタを低磁束領域の中に配置するための手段1304をさらに備える。いくつかの実施形態では、同調キャパシタを低磁束領域の中に配置するための手段1304は、方法1200(図12)の動作ブロック1204において説明された機能のうちの1つまたは複数を実行するように構成され得る。
【００８５】
上述された方法の様々な動作は、様々なハードウェアおよび/またはソフトウェアの構成要素、回路、および/またはモジュールなどの、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、図に示す任意の動作は、その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。
【００８６】
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言及され得るデータ、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、光学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。
【００８７】
本明細書で開示された実施形態に関して説明され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、またはその両方の組合せとして実装することができる。ハードウェアおよびソフトウェアのこの互換性を明確に示すために、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、概してそれらの機能に関して上述されている。そのような機能がハードウェアとして実現されるか、またはソフトウェアとして実現されるかは、具体的な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。説明された機能は特定の適用例ごとに様々な方法で実装できるが、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。
【００８８】
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、代替ではプロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラまたはステートマシンであってもよい。プロセッサを、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえばDSPおよび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コアに関連する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することもできる。
【００８９】
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、当技術分野で既知である任意の、他の形態の記憶媒体中に存在することができる。記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、かつ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であり得る。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（登録商標）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し、ディスク(disc)は、データをレーザで光学的に再生する。上述したものの組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲内に含められるべきである。プロセッサおよび記憶媒体はASIC内に存在し得る。ASICは、ユーザ端末内に存在してもよい。代替として、プロセッサおよび記憶媒体は、ユーザ端末の中に個別構成要素として存在することができる。
【００９０】
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説明されている。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達成されない場合がある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、本明細書に教示または示唆され得る他の利点を必ずしも達成することなく、達成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。
【００９１】
上で説明された実施形態の様々な修正が容易に明らかになり、本明細書に定義された一般原理は、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】
【００９２】
100  ワイヤレス電力伝達システム
102  ベースワイヤレス充電システム
104  ベースカプラ
108  通信リンク
110  電力リンク
112  電気車両
114  電気車両ワイヤレス充電ユニット
116  電気車両カプラ
118  バッテリユニット
130  ローカル配電センタ
132  電力バックボーン
134  通信バックホール
200  ワイヤレス電力伝達システム
202  ベースワイヤレス電力充電システム
204  ベースカプラ
206  ベース共振回路
208  電源
214  電気車両充電システム
216  電気車両カプラ
218  電気車両電力シンク
222  電気車両共振回路
236  ベース電力コンバータ
238  電気車両電力コンバータ
300  ワイヤレス電力伝達システム
302  ベースワイヤレス充電システム
304  ベースカプラ
314  電気車両充電システム
316  電気車両カプラ
336  ベース電力コンバータ
338  電気車両電力コンバータ
342  ベースコントローラ
344  電気車両コントローラ
348  ベース充電システム電力インターフェース
352  ベース位置合わせシステム
354  電気車両充電位置合わせシステム
356  位置合わせ機構
362  ベース案内システム
364  電気車両案内システム
366  案内リンク
372  ベース通信システム
374  電気車両通信システム
376  通信リンク
412  電気車両
422  電気車両バッテリユニット
424  バッテリコンパートメント
426  充電器とバッテリ間のワイヤレスインターフェース
428  バッテリとEV間の非接触インターフェース
704  ベースカプラ
710  コイル
712  コイル
716  フェライト要素
718  取付けプレート
810  高磁束領域
812  高磁束領域
815  高磁束領域
820  低磁束領域
905  プリント回路板
907  同調キャパシタ
911  相互接続部
913  相互接続部
1004  ベースカプラ
1010  コイル
1011  コイル
1012  コイル
1013  コイル
1016  フェライト要素
1018  取付けプレート
1030  高磁束領域
1031  高磁束領域
1032  低磁束領域
1035  高磁束領域
1102  電気車両カプラ
1120  低磁束領域
【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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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