(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁を有し、前記壁の内表面から複数の突出部材が延在し、かつ前記壁の前記内表面を横切って分散し、前記突出部材は、圧縮力が第１のケーシング部分に加えられる場合に、前記圧縮力を吸収するように変形するように構成
されている、第１のケーシング部分と、
電力をワイヤレスに受信または送信するように構成されたコイルであって、前記突出部材の周りに延在するコイルと、
前記コイルが格納されるチャンバを形成するように前記第１のケーシング部分に接続される第２のケーシング部分と
を備え、
前記第１のケーシング部分は、ポッティング材を用いて埋め込まれ、ポッティング材と突出部材の組合せは、前記圧縮力の下における変形の程度を制限するよう構成されている、ワイヤレス電力伝送装置。
【請求項２】
前記第１のケーシング部分の前記壁は、外部圧縮力に耐えるように構成される、請求項１に記載のワイヤレス電力伝送装置。
【請求項３】
少なくとも１つの前記突出部材は、前記第２のケーシング部分の内表面に接しており、使用中に前記第１のケーシング部分の前記壁に加えられた外部圧縮力に耐えることが可能な材料を備える、請求項１または２に記載のワイヤレス電力伝送装置。
【請求項４】
少なくとも１つの前記突出部材および前記第２のケーシング部分の内表面は、前記第１のケーシング部分の前記壁が圧縮力の下で変形する場合に接触する、請求項１から３のいずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送装置。
【請求項５】
前記突出部材は、前記第１のケーシング部分の前記壁と一体的に形成される、請求項１から４のいずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送装置。
【請求項６】
前記コイルは、前記突出部材の周りに巻かれる、請求項１から５のいずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送装置。
【請求項７】
少なくとも１つの前記突出部材は柱を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送装置。
【請求項８】
前記チャンバ内に位置し、少なくとも１つの前記突出部材によって所定の位置に固定される構成要素をさらに備える、請求項１から７のいずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送装置。
【請求項９】
前記構成要素は、透磁性部材、電気絶縁部材、または物理的保護部材を含むグループから選択される、請求項８に記載のワイヤレス電力伝送装置。
【請求項１０】
ワイヤレス電力伝送装置を製造する方法であって、
壁を有し、前記壁の内表面から複数の突出部材が延在し、かつ前記壁の前記内表面を横切って分散し、前記突出部材は、圧縮力が第１のケーシング部分に加えられる場合に前記圧縮力を吸収するように変形するように構成されている、第１のケーシング部分を設けるステップと、
前記複数の突出部材の周りにコイルを位置付けるステップであって、前記コイルは、電力をワイヤレスに受信または送信するように構成され、前記壁は、外部圧縮力に耐えるように構成されている、ステップと、
前記コイルが格納されるチャンバを形成するように前記第１のケーシング部分に第２のケーシング部分を接続するステップと、
ポッティング材を用いて前記第１のケーシング部分を埋め込むステップと、前記圧縮力の下における変形の程度を制限するために、前記ポッティング材および前記突出部材の組合せを構成するステップとを備える方法。
【請求項１１】
前記複数の突出部材の周りに前記コイルを位置付けるステップは、１または複数の前記突出部材の周りに１本の導電性材料を巻くステップを備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のケーシング部分に前記第２のケーシング部分を接続する前に、少なくとも１つの前記突出部材によって所定の位置に構成要素が固定されるように、前記コイルの上に前記構成要素を位置付けるステップをさらに備える、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの前記突出部材は、前記第２のケーシング部分の内表面に接しており、使用中に前記第１のケーシング部分の前記壁に加えられた外部圧縮力に耐えることが可能な材料を備える、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
当技術分野は、一般にワイヤレス電力伝送に関し、より詳細には、バッテリー電源式車両などのリモートシステムへのワイヤレス電力伝送に関係するデバイス、システム、および方法に関する。具体的には、当分野は、ワイヤレス電力伝送システムにおいて使用するワイヤレス電力伝送装置の構成およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリーなどのエネルギー蓄積デバイスから受け取っ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、他のソースからバッテリーを充電するための電気を受信する。バッテリー式電気車両（電気車両）は、家庭用または商用交流（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ことを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接続部を必要とする。ケーブルおよび同様の接続部は、場合によっては、不便であるか、または扱いにくく、かつ他の欠点を有することがある。
【０００３】
電気車両を充電するの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送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可能性がある。したがって、電気車両を充電するために電力を効率的かつ安全に伝送するワイヤレス充電システムおよび方法が望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ワイヤレス電力伝送システムは、誘導電力伝送（ＩＰＴ）を利用することができる。ＩＰＴでは、電力は、基地電力デバイスまたは一次電力デバイスからピックアップ電力デバイスまたは二次電力デバイスに伝送される。通常、各デバイスは、一般にコイルと呼ばれる、ワイヤなどの電流伝送媒体の１つまたは複数の巻線を含む。電気車両にワイヤレス電力を供給するために使用される誘導電力デバイスは、衝撃および圧縮力の点と要素、特に水分にさらされる点の両方で厳しい状況に置かれ得る。これは特に、基地電力デバイスが地上に位置付けられて、その上を車両が頻繁に走行し得るワイヤレス電力伝送システムに当てはまる。車両の下面のピックアップコイルも、道路の表面などからの衝撃を受け得る。したがって、強く、頑丈で、置かれる状況に耐えることが可能なワイヤレス電力伝送デバイスが必要である。また、ワイヤレス電力伝送デバイスが、組立が容易で、それに関連して製造の複雑性およびコストが低減される構造を有することが一般的に望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
添付の請求項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の各々は、上記の目的のうちの少なくとも１つに対処するように意図されたいくつかの態様を有し、そのどの態様も単独で、本明細書で説明する望ましい属性に関与することはない。添付の請求項の範囲を限定することなく、いくつかの顕著な特徴が本明細書において説明される。
【０００６】
本明細書で説明する主題の１つまたは複数の実装形態の詳細について、以下の添付の図面および説明において述べる。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面、および請求項から明らかになるであろう。以下の図の相対的な寸法は、一定の縮尺で描かれていない可能性があることに留意されたい。
【０００７】
本開示の一態様は、ワイヤレス電力を送信または受信するように動作可能なワイヤレス電力伝送装置を提供する。いくつかの実施形態の装置は、たとえば、壁を有し、壁の内表面から突出部材が延在する第１のケーシング部分と、突出部材の周りに延在するコイルであって、電力をワイヤレスに受信および／または送信するように構成されたコイルと、コイルが格納されるチャンバを形成するように第１のケーシング部分に接続された第２のケーシング部分とを含む。いくつかの実施形態では、第１のケーシング部分の壁は、たとえば、第１のケーシング部分の壁の上を走行している自動車両によって加えられた力などの外部圧縮力に耐えるように構成される。いくつかの実施形態では、突出部材は、第２のケーシング部分の内側に接しており、使用中に第１のケーシング部分の壁に加えられ得る外部圧縮力に耐えることが可能な材料から形成されている。他の実施形態では、突出部材および第２のケーシング部分の内表面は、第１のケーシング部分の壁が外部圧縮力の下で変形するときに接触する。いくつかの実施形態では、突出部材は第１のケーシング部分と一体的に形成される。いくつかの実施形態では、コイルは突出部材の周りに巻かれる。いくつかの実施形態では、コイルは、第１のケーシング部分の壁の内表面から延在する複数の突出部材の周りに巻かれる。いくつかの実施形態では、突出部材は柱である。いくつかの実施形態の装置は、たとえば、チャンバ内に位置し、突出部材によって所定の位置に固定された構成要素であって、透磁性部材、電気絶縁部材、または物理的保護部材を含むグループから選択された構成要素をさらに含む。
【０００８】
別の態様では、本開示は、ワイヤレス電力を送信または受信するように動作可能なワイヤレス電力伝送装置を提供する。いくつかの実施形態の装置は、たとえば、内表面を有する、チャンバの部分を画定するための第１のケーシング手段と、第１のケーシング手段の内表面に位置し、第１のケーシング手段の内表面から突き出ている内部構造支持を提供するための手段と、内部構造支持を提供するための手段の周りに延在するように位置付けられ、電力をワイヤレスに受信および／または送信するように構成された、電流を伝送するための手段と、電流を伝送するための手段を格納するためのチャンバを形成するように第１のケーシング手段に固定された、チャンバのさらなる部分を画定するための第２のケーシング手段とを含む。いくつかの実施形態では、内部構造支持を提供するための手段は、少なくとも、第１のケーシング手段の外表面に加えられた外部圧縮力が第１のケーシング手段を変形させたときに、第２のケーシング手段の内表面に接する。そのような実施形態では、内部構造支持を提供するための手段は、第１のケーシング手段の外表面に加えられた外部圧縮力に耐えるように構成される。いくつかの実施形態では、内部構造支持を提供するための手段は、第１のケーシング手段と一体的に形成される。いくつかの実施形態では、電流を伝送するための手段は、内部構造支持を提供するための手段の周りに巻かれる。いくつかの実施形態の装置は、たとえば、内部構造支持を提供するための手段によって所定の位置に固定された構成要素をさらに含む。いくつかの実施形態では、構成要素は、電磁場の形成を強化するための手段、電流を伝送するための手段を電気的に絶縁するための手段、および電流を伝送するための手段を物理的に保護するための手段を含むグループから選択される。
【０００９】
様々な実施形態では、第１のケーシング手段および第２のケーシング手段は、ケーシング、筐体、外殻、または他の保護ユニットの２つの部分を含み得る。内部構造支持を提供するための手段は、たとえば、内部に位置する柱、カラム、壁、支持梁などを含み得る。電流を伝送するための手段は、たとえば、多巻きコイル、ループアンテナ、および他の誘導コイルを含み得る。いくつかの実施形態において存在する、電磁場の形成を強化するための手段は、たとえば、強磁性アンテナコアまたは透磁性部材を含み得る。様々な実施形態では、電気的に絶縁するための手段が、存在することがあり、たとえば、誘導コイルと他の磁気構成要素との間に位置付けられる絶縁材料の１つまたは複数の層を含み得る。追加または代替として、電気的に絶縁するための手段は、たとえば、他の磁気構成要素の１つまたは複数の側面をコーティングする絶縁材料の１つまたは複数の層を含み得る。いくつかの実施形態では、誘導コイルを物理的に保護するための手段が、追加または代替として追加され得る。誘導コイルを物理的に保護するための手段は、たとえば、他の磁気構成要素の潜在的に鋭い端からコイルを物理的に保護するために選択された材料の１つまたは複数の層を含み得る。
【００１０】
別の態様では、本開示は、ワイヤレス電力伝送装置を製造する方法を提供する。いくつかの実施形態では、本方法は、たとえば、第１のケーシング部分の壁の内表面から延在する突出部材の周りにコイルを位置付けるステップであって、コイルは、電力をワイヤレスに受信および／または送信するように構成され、壁は、外部圧縮力に耐えるように構成される、ステップと、コイルが格納されるチャンバを形成するように第１のケーシング部分に第２のケーシング部分を接続するステップとを含む。いくつかの実施形態では、突出部材の周りにコイルを位置付けるステップは、突出部材の周りに１本の導電性材料を巻くステップを備える。いくつかの実施形態では、本方法は、第１のケーシング部分に第２のケーシング部分を接続する前に、突出部材によって所定の位置に構成要素が固定されるように、コイルの上に構成要素を位置付けるステップをさらに含む。
【００１１】
これらの態様および／または他の態様は、以下の図面から明らかになり、より容易に諒解されると思われ、以下の図面は、本出願の明細書と併せて、本開示の原理を説明する働きをする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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送システムの斜視図である。
【図２】図１のワイヤレス電力伝送システムの例示的な構成要素の概略図である。
【図３ａ】一実施形態によるワイヤレス電力伝送装置の正面図である。
【図３ｂ】図３ａの線３ｂ−３ｂで切られた、図３ａのワイヤレス電力伝送装置の断面図である。
【図３ｃ】図３ａのワイヤレス電力伝送装置の側面図である。
【図３ｄ】断面の選択された視角が図３ｃの線３ｄ−３ｄによって識別される、図３ａのワイヤレス電力伝送装置の断面図である。
【図４】図３ａおよび図３ｂに示すワイヤレス電力伝送装置の実施形態の分解等角図である。
【図５】図３ａ、図３ｂおよび図４に示すワイヤレス電力伝送装置の実施形態の一部分の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面に示された様々な特徴は、縮尺どおりに描かれていない場合がある。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場合がある。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描写していない場合がある。
【００１４】
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。図面では、文脈が別段に示す場合を除いて、同様の符号は通常、同様の構成要素を識別する。詳細な説明、図面、および請求項に記述する例示的な実施形態は、限定的であることは意図されていない。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、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。本明細書全体にわたって使用される「例示的な」という用語は、「例、実例、または図例として役立つ」ことを意味しており、他の実施形態よりも好ましい、または有利であると必ずしも解釈すべきではない。本明細書で提示する主題の趣旨または範囲から離れることなく、他の実施形態が利用されてよく、他の変更が行われてよい。本明細書で概して説明し、図に示すような本開示の態様は、多種多様な構成で配置、置換、結合および設計されてよく、それらのすべては、明示的に企図され、本開示の一部を形成することが容易に理解されよう。
【００１５】
本明細書で用いられる用語は、具体的な実施形態について説明することのみを目的とするものであり、本開示を限定することは意図されない。特定の数の特許請求要素が意図されている場合、そのような意図は請求項に明示的に記載されることになり、そのような記載がなければ、そのような意図は存在しないことが、当業者によって理解されよう。たとえば、本明細書で使用する単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈がはっきりと別段に指示しない限り、複数形も含むものとする。本明細書で使用する「および／または」という用語は、関連する列挙される項目のうちの１つまたは複数の項目のあらゆる組合せを含む。さらに、本明細書で使用する「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、および「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を明示するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループの存在または追加を排除しないことが理解されよう。「のうちの少なくとも１つ」などの表現は、要素の列挙に先行するとき、要素の列挙全体を変更するものであり、リストの個別の要素を変更しない。
【００１６】
電力をワイヤレスに伝送することは、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信機から受信機に伝送することを指し得る（たとえば、電力は、自由空間を通して伝送され得る）。電力伝送を実現するために、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」によって受信され、捕捉され、または結合され得る。したがって、「ワイヤレス」および「ワイヤレスに」という用語は、充電スタンドとリモートシステムとの間の電力伝送が、それらの間のコードタイプの電気導体を使用せずに達成されることを示すために使用される。
【００１７】
本明細書において、リモートシステムについて説明するために電気車両が使用され、その一例は、運動能力の一部として、充電可能なエネルギー蓄積デバイス（たとえば、１つまたは複数の再充電可能な電気化学セルまたは他のタイプのバッテリー）から導出された電力を含む車両である。非限定的な例として、いくつかの電気車両は、電気モータ以外に、直接運動のための、または車両のバッテリーを充電するための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。限定ではなく例として、リモートシステムは本明細書において、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、モバイルフォンなどの電子デバイス）も企図される。
【００１８】
図１は、例示的な実施形態による、電気車両１１２を充電するための例示的なワイヤレス電力伝送システム１００の図である。ワイヤレス電力伝送システム１００は、電気車両１１２が基地ワイヤレス充電システム１０２ａの近くに駐車している間に、電気車両１１２の充電を可能にする。２つの電気車両の充電空間が駐車エリアに示されている。各充電空間は、電気車両が充電空間に入って、基地ワイヤレス充電システム１０２ａおよび１０２ｂなどの基地ワイヤレス充電システム上に駐車することができるように構成される。いくつかの実施形態では、ローカル分配センター１３０を電力バックボーン１３２に接続することができ、ローカル分配センター１３０は、交流（ＡＣ）または直流（ＤＣ）供給を、電力リンク１１０を介して、基地ワイヤレス充電システム１０２ｂに提供するように構成され得る。電力リンクは、電気ケーブル、コード、ワイヤ、または道程に沿って電力を移送するための他のデバイスであり得る。いくつかの実施形態では、電力バックボーン１３２は、電力リンク１１０を介して電力を１つの基地ワイヤレス充電システムに供給し、他の実施形態では、電力バックボーン１３２は、電力リンク１１０を介して電力を２つ以上の基地ワイヤレス充電システムに供給することができる。したがって、いくつかの実施形態では、電力リンク１１０は、基地ワイヤレス充電システム１０２ｂを越えて延在し、電力を基地ワイヤレス充電システム１０２ａなどの追加の基地ワイヤレス充電システムに与える。以下の説明は、基地ワイヤレス充電システム１０２ａおよびその様々な構成要素に言及するが、説明は、基地ワイヤレス充電システム１０２ｂおよびワイヤレス電力伝送システム１００内に含まれる任意の追加の基地ワイヤレス充電システムにも適用可能である。
【００１９】
ローカル分配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、通信リンク１０８を介して、たとえば基地ワイヤレス充電システム１０２ａなどのすべての基地ワイヤレス充電システムと通信するように構成され得る。通信リンク１０８は、１つまたは複数のケーブルまたは道程に沿って信号を移送するための他のデバイスを含むことができる。
【００２０】
様々な実施形態の基地ワイヤレス充電システム１０２ａは、電力をワイヤレスに伝送または受信するための基地システム誘導コイル１０４ａを含む。電気車両１１２が基地ワイヤレス充電システム１０２ａの範囲内にあるとき、基地ワイヤレス誘導コイル１０４ａと電気車両１１２内の電気車両誘導コイル１１６との間で電力が伝送され得る。いくつかの実施形態では、電力は基地ワイヤレス誘導コイル１０４ａから電気車両誘導コイル１１６に送信され得る。次いで、電気車両誘導コイル１１６によって受信された電力は、電気車両１１２に電力を提供するために電気車両１１２内の１つまたは複数の構成要素に移送され得る。電気車両１１２内のそのような構成要素は、たとえば、バッテリーユニット１１８および電気車両ワイヤレス充電システム１１４を含む。
【００２１】
いくつかの例示的な実施形態では、基地システム誘導コイル１０４ａによって生成される電磁場のターゲット領域内に電気車両誘導コイル１１６が位置するとき、電気車両誘導コイル１１６は、基地システム誘導コイル１０４ａの範囲内にあると言われ、かつ基地システム誘導コイル１０４ａから電力を受信することができる。ターゲット領域は、基地システム誘導コイル１０４ａによって出力されたエネルギーが電気車両誘導コイル１１６によって捕捉され得る領域の少なくとも一部に対応する。場合によっては、ターゲット領域は、基地システム誘導コイル１０４ａの「近距離場」に対応し得る。近距離場は、基地システム誘導コイル１０４ａによって生成される電磁場の少なくとも一部である。近距離場は、基地システム誘導コイル１０４ａから電力を放射しない、基地システム誘導コイル１０４ａ内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対応することができる。場合によっては、近距離場は、基地システム誘導コイル１０４ａの波長の約１／２πの範囲内にある領域に対応することができる。さらに、以下でより詳細に説明する様々な実施形態では、電力は電気車両誘導コイル１１６から基地システム誘導コイル１０４ａに伝送され得る。そのような実施形態では、近距離場は、電気車両誘導コイル１１６の波長の約１／２πの範囲内にある領域に対応することができる。
【００２２】
様々な実施形態では、電気車両誘導コイル１１６が基地システム誘導コイル１０４ａの近距離場領域内に配置されるように電気車両誘導コイル１１６を位置合わせすることで、電力伝送効率を有利に改善または最大化することができる。いくつかの実施形態では、単純に運転手が電気車両１１２を基地システム誘導コイル１０４ａに対して適切に位置合わせすることによって、電気車両誘導コイル１１６は、基地システム誘導コイル１０４ａと位置合わせすることができ、したがって、近距離場領域内に配置することができる。他の実施形態では、ワイヤレス電力伝送のために電気車両１１２が適切に配置されたときを判断するために、運転手には、視覚的フィードバック、聴覚的フィードバック、またはそれらの組合せを与えることができる。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付けることができ、オートパイロットシステムは、位置合わせ誤差が許容値に達するまで、電気車両１１２を（たとえば、ジグザグ運動で）前後に移動させることができる。これは、電気車両１１２が、車両を調整するためのサーボハンドル、超音波センサ、およびインテリジェンスを備える場合、運転手が介入することなく、または運転手が最低限の介入しか行わずに、電気車両１１２によって自動的、自律的に実行することができる。さらに他の実施形態では、電気車両誘導コイル１１６、基地システム誘導コイル１０４ａ、またはそれらの組合せは、誘導コイル１１６、１０４ａを互いに対して変位および移動させて、それらをより正確に方向合わせし、それらの間により効率的な結合を生じさせるための機能を有することができる。
【００２３】
基地ワイヤレス充電システム１０２ａは、様々な場所に配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ーおよび職場など、他の場所の駐車場を含む。
【００２４】
ワイヤレスに電気車両を充電することで、数々の利点が提供される。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、ユーザの利便性を向上させる。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、ワイヤレス電力伝送システム１００の信頼性を高める。ケーブルおよびコネクタを用いる操作を回避することができ、戸外の環境において湿気および水分にさらされることがある、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、安全性を向上させる。見えるまたは接近できるソケット、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を減らす。さらに、電力網を安定させるために、電気車両１１２を分散貯蔵デバイスとして使用することができるので、ビークルツーグリッド（Ｖ２Ｇ：Ｖｅｈｉｃｌｅ−ｔｏ−Ｇｒｉｄ）動作のための車両の利用可能性を高めるために、ドッキングツーグリッド（ｄｏｃｋｉｎｇ−ｔｏ−ｇｒｉｄ）ソリューションが使用されることがある。
【００２５】
図１に関して説明するワイヤレス電力伝送システム１００は、美的で無害の利点も提供し得る。たとえば、車両および／または歩行者の妨害となることがある、充電カラムおよびケーブルをなくすことができる。
【００２６】
ビークルツーグリッド機能のさらなる説明として、ワイヤレス電力送信および受信機能は、基地ワイヤレス充電システム１０２ａが電力を電気車両１１２に伝送し、たとえばエネルギー不足のときに電気車両１１２が電力を基地ワイヤレス充電システム１０２ａに伝送するように、相互的になるように構成され得る。この機能は、過剰な需要または再生可能エネルギー生産（たとえば、風または太陽）の不足によって引き起こされたエネルギー不足のときに電気車両が分配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電力分配網を安定させるのに役立ち得る。
【００２７】
図２は、図１のワイヤレス電力伝送システム１００の例示的な構成要素の概略図である。図２に示すように、ワイヤレス電力伝送システム２００は、基地ワイヤレス電力充電システム２０２を含むことができ、基地ワイヤレス電力充電システム２０２は、インダクタンスＬ１を伴う基地システム誘導コイル２０４を有する基地システム送信回路２０６を含む。ワイヤレス電力伝送システム２００は、電気車両充電システムをさらに含み、電気車両充電システムは、インダクタンスＬ２を伴う電気車両誘導コイル２１６を有する電気車両受信回路２２２を含む。
【００２８】
本明細書で説明するいくつかの実施形態は、一次構造（送信機）と二次構造（受信機）の両方が共通の共振周波数に合わせられている場合に、磁気または電磁気近距離場を介して一次構造から二次構造に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ために、容量装荷ワイヤループ（すなわち、多巻きコイル）を使用することができる。いくつかのそのような実施形態では、電気車両誘導コイル２１６および基地システム誘導コイル２０４は各々、多巻きコイルを備えることができる。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」と呼ばれ得る。ワイヤレス電力伝送システム２００の動作は、基地ワイヤレス電力充電システム２０２から電気車両１１２への電力伝送に基づいて説明されることになるが、これに限定されない。たとえば、上記で説明したように、電気車両１１２は、基地ワイヤレス電力充電システム１０２ａに電力を伝送し得る。
【００２９】
図２を参照すると、電源２０８（たとえば、ＡＣまたはＤＣ）は、電気車両１１２にエネルギーを伝送するために電力ＰＳＤＣを基地ワイヤレス電力充電システム２０２に供給する。
【００３０】
基地ワイヤレス電力充電システム２０２は、基地充電システム電力変換器２３６を含む。基地充電システム電力変換器２３６は、標準的なメインＡＣ電力から適切な電圧レベルのＤＣ電力に電力を変換するように構成されたＡＣ／ＤＣ変換器、およびＤＣ電力をワイヤレス高電力伝送に適した動作周波数の電力に変換するように構成されたＤＣ／低周波数（ＬＦ）変換器などの回路を含み得る。基地充電システム電力変換器２３６は、所望の周波数で電磁場を放出するために、直列構成または並列構成または両方の組合せによる反応性同調構成要素を含み得る基地充電システム同調回路２０５および基地システム誘導コイル２０４を含む、基地システム送信回路２０６に電力Ｐ１を供給する。一実施形態では、所望の周波数で共振する基地システム誘導コイル２０４との共振回路を形成するように、キャパシタが提供され得る。基地システム誘導コイル２０４は電力Ｐ１を受信し、電気車両１１２の充電または電気車両１１２への電力供給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、基地システム誘導コイル２０４によってワイヤレスに提供される電力レベルは、およそ数キロワット（ｋＷ）（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）であり得る。
【００３１】
基地システム誘導コイル２０４を含む基地システム送信回路２０６および電気車両誘導コイル２１６を含む電気車両受信回路２２２は、実質的に同じ周波数に合わせられてよく、基地システム誘導コイル２０４および電気車両誘導コイル２１６のうちの１つによって送出された電磁場の近距離場内に位置付けられ得る。この場合、電気車両充電システム同調回路２２１および電気車両誘導コイル２１６を含む電気車両受信回路２２２に電力が伝送され得るように、基地システム誘導コイル２０４および電気車両誘導コイル２１６は、それらの間の電磁場を通して互いに結合され得る。所望の周波数で電気車両誘導コイル２１６が共振するように、電気車両充電システム同調回路２２１は、電気車両誘導コイル２１６との共振回路を形成するように提供され得る。コイル分離で生じる相互結合係数は、要素ｋ（ｄ）によって表される。等価抵抗Ｒｅｑ，１およびＲｅｑ，２は、誘導コイル２０４および２１６ならびにいくつかの実施形態では、それぞれ基地充電システム同調回路２０５および電気車両充電システム同調回路２２１において提供され得る逆リアクタンスキャパシタに固有であり得る損失を表す。電気車両誘導コイル２１６および電気車両充電システム同調回路２２１を含む電気車両受信回路２２２は、誘導コイル２０４と誘導コイル２１６との間の電磁場を介して基地ワイヤレス電力充電システム２０２から電力Ｐ２を受信する。次いで電気車両受信回路２２２は、電気車両１１２による電力の使用を可能にするために、電気車両充電システム２１４の電気車両電力変換器２３８に電力Ｐ２を提供する。
【００３２】
電気車両電力変換器２３８は、とりわけ、電気車両バッテリーユニット２１８の電圧レベルに整合する電圧レベルのＤＣ電力に戻す形で動作周波数の電力を変換するように構成されたＬＦ／ＤＣ変換器を含み得る。電気車両電力変換器２３８は、電気車両バッテリーユニット２１８を充電するために、変換された電力ＰＬＤＣを提供することができる。電源２０８、基地充電システム電力変換器２３６、および基地システム誘導コイル２０４は、静止し、上述した様々な場所に位置してよい。バッテリーユニット２１８、電気車両電力変換器２３８、および電気車両誘導コイル２１６は、電気車両１１２の一部またはバッテリーパック（図示せず）の一部である電気車両充電システム２１４中に含まれ得る。電気車両充電システム２１４はまた、電力網に電力を戻すために、電気車両誘導コイル２１６を通して基地ワイヤレス電力充電システム２０２にワイヤレスに電力を提供するように構成され得る。電気車両誘導コイル２１６および基地システム誘導コイル２０４の各々は、動作モードに基づいて送信誘導コイルまたは受信誘導コイルとしての働きをすることができる。
【００３３】
図示されていないが、ワイヤレス電力伝送システム２００は、電気車両バッテリーユニット２１８または電源２０８をワイヤレス電力伝送システム２００から安全に切断する負荷切断ユニット（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、ワイヤレス電力伝送システム２００から負荷を切断するようにトリガされ得る。ＬＤＵは、バッテリーへの充電を管理するためのバッテリー管理システムに加えて提供されてよく、またはバッテリー管理システムの一部であってもよい。
【００３４】
さらに、電気車両充電システム２１４は、電気車両誘導コイル２１６を電気車両電力変換器２３８との間で選択的に接続および切断するための切替回路（図示せず）を含むことができる。電気車両誘導コイル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）基地ワイヤレス充電システム２０２によって「見られる」ように「負荷」を調整することもでき、これを利用して、（受信機としての働きをする）電気車両充電システム２１４を基地ワイヤレス充電システム２０２から分離することができる。送信機が負荷感知回路を含む場合、負荷変動が検出され得る。したがって、基地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などの受信機が基地システム誘導コイル２０４の近距離場に存在するときを判断するための機構を有し得る。
【００３５】
上記で説明したように、動作中、車両またはバッテリーへのエネルギー伝送を仮定すると、基地システム誘導コイル２０４がエネルギー伝送を提供するための場を生成するように、電源２０８から入力電力が提供される。電気車両誘導コイル２１６は放射場に結合し、電気車両１１２による貯蔵または消費のために出力電力を生成する。上記のように、いくつかの実施形態では、電気車両誘導コイル２１６の共振周波数および基地システム誘導コイル２０４の共振周波数が非常に近くなるか、または実質的に同じになるように相互共振関係に従って、基地システム誘導コイル２０４および電気車両誘導コイル２１６は構成される。電気車両誘導コイル２１６が基地システム誘導コイル２０４の近距離場に位置するとき、基地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との間の送電損失は最小である。
【００３６】
上述のように、効率的なエネルギー伝送は、電磁波内のエネルギーの大部分を近距離場を越えて伝播するのではなく、送信誘導コイルの近距離場内のエネルギーの大部分を受信誘導コイルに結合することによって生じる。この近距離場にあるとき、送信誘導コイルと受信誘導コイル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誘導コイルの周りのエリアを、本明細書では近距離場結合モード領域と呼ぶ。
【００３７】
図示されていないが、基地充電システム電力変換器２３６および電気車両電力変換器２３８はいずれも、発振器、電力増幅器などのドライバ回路、フィルタ、およびワイヤレス電力誘導コイルと効率的に結合するための整合回路を含み得る。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フィルタ除去し、電力変換モジュールのインピーダンスをワイヤレス電力誘導コイルに整合させるために含まれ得る。電力変換器２３６および２３８はまた、バッテリーを充電するために適切な電力出力を生成するための整流器および切替回路を含み得る。
【００３８】
開示する実施形態を通じて説明する電気車両誘導コイル２１６および基地システム誘導コイル２０４は、「ループ」アンテナ、より具体的には、多巻きループアンテナと呼ばれるか、またはそのようなものとして構成され得る。誘導コイル２０４および２１６はまた、本明細書において「磁気」アンテナと呼ばれるか、またはそのようなものとして構成され得る。「コイル」という用語は、別の「コイル」に結合するための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。コイルは、電力をワイヤレスに出力または受信するように構成されるタイプの「アンテナ」と呼ぶこともできる。本明細書で使用する場合、コイル２０４および２１６は、電力をワイヤレスに出力、ワイヤレスに受信、および／またはワイヤレスに中継するように構成されるタイプの「電力伝送構成要素」の例である。ループ（たとえば、多巻きループ）アンテナは、空芯、またはフェライトコアなどの物理的コアを含むように構成され得る。空芯ループアンテナにより、コアエリア内に他の構成要素を配置することが可能になり得る。強磁性材料またはフェリ磁性材料を含む物理的コアアンテナにより、より強い電磁場の生成および結合の改善が可能になり得る。
【００３９】
上述のように、送信機と受信機との間のエネルギーの効率的な伝送は、送信機と受信機との間に整合した共振またはほぼ整合した共振が生じている間に行われる。しかしながら、送信機と受信機との間の共振が整合しないときでも、効率性を下げてエネルギーを伝送することができる。エネルギーの伝送は、送信誘導コイルからのエネルギーを自由空間に伝播するのではなく、送信誘導コイルの近距離場からのエネルギーを、この近距離場が確立された領域内（たとえば、共振周波数の所定の周波数範囲内または近距離場領域の所定の距離内）に存在する受信誘導コイルに結合することによって生じる。
【００４０】
共振周波数は、上述した誘導コイル（たとえば、基地システム誘導コイル２０４）を含む送信回路のインダクタンスおよびキャパシタンスに基づき得る。図２に示すように、インダクタンスは概して、誘導コイルのインダクタンスであってよく、一方でキャパシタンスは、所望の共振周波数で共振構造を形成するために誘導コイルに追加され得る。非限定的な例として、キャパシタ（図示せず）が、電磁場を生成する共振回路（たとえば、基地システム送信回路２０６）を形成するために誘導コイル（たとえば、誘導コイル２０４）と直列に追加され得る。したがって、より大きい直径の誘導コイルでは、共振を誘起するためのキャパシタンスの値は、コイルの直径またはインダクタンスが増加するにつれて減少してよい。インダクタンスはまた、誘導コイルの巻数に左右され得る。さらに、誘導コイルの直径が増加するにつれて、近距離場の効率的なエネルギー伝送面積が増加してよい。他の共振回路も考えられる。別の非限定的な例として、誘導コイル（たとえば、並列共振回路）の２つの端子間に並列にキャパシタを配置してよい。さらに、誘導コイルは、誘導コイルの共振を改善するための高品質（Ｑ）係数を有するように設計され得る。
【００４１】
上述のように、いくつかの実施形態によれば、互いの近距離場にある２つの誘導コイルの間の電力結合が開示されている。上述のように、近距離場は、電磁場が存在する誘導コイルの周りの領域に対応し得るが、誘導コイルから伝播または放射することはない。近距離場結合モード領域は、通常は波長のごく一部の中にある、誘導コイルの物理容積に近い容積に対応し得る。いくつかの実施形態によれば、１回巻きまたは多巻きループアンテナなどの電磁誘導コイルは、送信と受信の両方に使用され、その理由は、実際の実施形態における磁気近距離場振幅は、電気タイプアンテナ（たとえば、小さいダイポール）の電気近距離場と比較して、磁気タイプコイルの場合により高い傾向があることにある。これにより、ペア間の潜在的により高い結合が可能になる。さらに、「電気」アンテナ（たとえば、ダイポールおよびモノポール）または磁気アンテナと電気アンテナとの組合せが使用され得る。
【００４２】
図１のそれぞれの誘導コイル１１６および１０４ａまたは図２の基地システム送信回路２０６もしくは電気車両受信回路２２２を含むモジュールの例示的な構成の正面図を図３ａが示し、側面図を図３ｃが示し、断面図を図３ｂおよび図３ｄが示している。これらのモジュールは本明細書において、全般的にワイヤレス電力伝送デバイスとして説明され得る。
【００４３】
図３ａ〜図３ｄのワイヤレス電力伝送デバイス３００は、第１のケーシング部分３０１および第２のケーシング部分３０５から形成されたケーシングを備え、第２のケーシング部分３０５は別名としてバッキングプレートと呼ばれることがある。第１のケーシング部分３０１は、任意の適切な耐久材料から作られ得るが、いくつかの実施形態では、ケーシングは硬質プラスチック材料もしくは半硬質プラスチック材料または他のプラスチック材料もしくは複合材料、たとえば、ポリエチレンから作られ得る。ポリエチレンは、化学抵抗および防水とともに衝撃抵抗特性をもたらすことができ、これは、ワイヤレス電力伝送デバイス３００が直面する可能性が高い様々な状況にさらされたときに、ケーシングの完全性を維持するのに適したものであり得る。ポリエチレンはまた、ゆがむことなく比較的高い温度に耐えることができ、これは、高温に直面する環境内での製造中と使用中の両方でケーシングの形状を維持するのに有用であり得る。中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）は、ケーシングに比較的安価な材料を提供することができ、容易に機械処理することもできる。高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、より容易に機械処理することができるが、デバイス３００のコストを増大させることがある。ケーシングに適した材料となる特性を有するものとしてポリエチレンについて論じられているが、これは限定的であることが意図されていないことを諒解されたい。当業者は、プラスチックであるか、それ以外であるかを問わず、他の材料を使用してよいことを諒解されよう。
【００４４】
構成要素を格納するチャンバを形成し、さらなる機械的強度をデバイス３００にもたらすように、第２のケーシング部分またはバッキングプレート３０５が第１のケーシング部分３０１に接続され得る。たとえば、ワイヤレス電力伝送デバイス３００が電気車両のピックアップである場合（たとえば図１の誘導コイル１１６参照）、バッキングプレート３０５は取付け表面としての働きをし得る。バッキングプレート３０５は、電磁シールドとしての働きをするために、ひいてはワイヤレス電力伝送システムにおける他方の誘導コイルの方向にいっそう多くの磁束を向ける（ｃｈａｎｎｅｌ）ために、たとえば、アルミニウム、銅、または他の導電金属もしくは導電複合材料などの導電材料から作られ得る。
【００４５】
図３ｂおよび図３ｄに示すように、ワイヤレス電力伝送デバイス３００は、第１のケーシング部分３０１内に位置付けられた誘導コイル３０２をさらに備える。一実施形態では、コイル３０２は１本または複数本の導電性材料、たとえばリッツワイヤから形成され得る。
【００４６】
図３ｂおよび図３ｄにおいて強磁性ブロック３０３によって提供される強磁性アンテナコアまたは透磁性部材は、ワイヤレス電力伝送デバイス３００内で並列に位置合わせされて位置付けられ得る。強磁性ブロック３０３は、たとえばフェライトなど、それ自体の中で磁場の形成を支えることが可能な材料から作られる。強磁性ブロック３０３は、電磁場の形成を強化するためにワイヤレス電力伝送デバイス３００内に含まれ得る。強磁性ブロック３０３は、コイル３０２と強磁性ブロック３０３との間の電気的分離をもたらす絶縁層３０４によって、誘導コイル３０２から分離され得る。絶縁層３０４は、たとえば、エナメル質、ポリウレタン、ゴム、シリコーン、他の絶縁複合材料、または当業者に知られている任意の他の適切な絶縁材料から形成され得る。いくつかの実施形態では、強磁性ブロック３０３の潜在的に鋭い端からコイルを物理的に保護するために、材料の層が追加または代替として追加され得る。たとえば、可鍛性材料、変形可能材料、ジェル状の材料、またはゼラチン状の材料など、物理的に保護するために任意の適切な材料が使用され得る。いくつかの実施形態では、ポリウレタン、ゴム、シリコーン、または他の柔らかい複合材料が使用される。
【００４７】
第１のケーシング部分３０１は、エポキシ樹脂３０６の形態の固定可能な流動性媒体で充填されるか、またはそのような媒体が埋め込まれ得る。例示的な一実施形態では、エポキシ樹脂３０６は、約７２５センチポアズの使用粘度を有する海洋等級エポキシ（ｍａｒｉｎｅ  ｇｒａｄｅ  ｅｐｏｘｙ）である。この例は、限定的であることが意図されておらず、いくつかの様々な実施形態では、当業者に知られている他の適切な固定可能な流動性媒体が組み込まれてよいことを諒解されたい。固定可能な流動性媒体への言及は、固体を形成する固定化プロセスを経る前に流動的に拡散され得る任意の材料を意味することを理解されたい。固定されていない流動性媒体は、固体成分と液体成分の両方、たとえば、液状樹脂内の固形繊維または固形微粒子を含み得ることを諒解されたい。
【００４８】
固定されたとき、エポキシ３０６は、ケーシングの内部の中に強化をもたらし得る。これにより、特に衝撃（地上ベースのデバイス上を車両が走行することによるか、車両に搭載されたデバイスに岩および他の屑がぶつかることによるかを問わない）への抵抗の点で、ワイヤレス電力伝送装置３００に対する機械的強度が向上し得る。第１のケーシング部分３０１（その外表面は、使用中、外部圧縮力に最初にさらされるワイヤレス電力伝送装置の一部である）のみによる場合とは反対に、これらの圧縮力は、固定されたエポキシ３０６により均等に分散され、固定されたエポキシ３０６の抵抗に直面し得る。
【００４９】
さらに、誘導コイル３０２および強磁性ブロック３０３を包むことによって、エポキシ３０６は防水効果をもたらすことができ、これは、ワイヤレス電力伝送デバイス３００を湿った状態で安全に使用することを可能にするのを支援するために非常に望ましい。
【００５０】
また、エポキシ３０６内に強磁性ブロック３０３を入れることによって、強磁性ブロック３０３のうちの１つまたは複数が破損した場合におけるワイヤレス電力伝送デバイス３００の電気的特性に対する影響が最小化され得る。これは、地中または地上に配置されたデバイスにとって、それらの上を車両が通過する場合、不可避であり得る。エポキシ３０６は、ワイヤレス電力伝送デバイス３００の動作の目的上、ブロック３０３の特性が維持されるように、ブロック３０３の形態を実質的に保持する役目を果たすことができる。
【００５１】
エポキシ３０６は、ケーシング内の構成要素間の電気絶縁体としての働きをし得る。さらに、エポキシ３０６はまた、動作中のワイヤレス電力伝送デバイス３００の加熱を低減するのを支援するために、デバイス３００の熱伝導率を改善することができる。
【００５２】
図４は、図３ａ〜図３ｄに示す例示的なワイヤレス電力伝送装置３００の分解等角図である。図４の装置の方位は、図３ａ〜図３ｄの装置の方位と比較して逆さまである。図４は全般的に、一実施形態によるワイヤレス電力伝送装置を組み立てる方法を示しており、以下で説明するように、装置の構成要素が第１のケーシング部分３０１の内部に位置付けられ、その後に第２のケーシング部分３０５が第１のケーシング部分３０１に接続されて、ケーシングの内部に構成要素を格納する。図５は、図３ａ〜図４に示す第１のケーシング部分３０１の平面図である。
【００５３】
図４に示すように、第１のケーシング部分３０１は、それに対する内側および外側を有する表面を備える。第１のケーシング部分３０１はまた、この表面の内側から外へ突き出ている少なくとも１つの突出部材を備える。図４に示す実施形態では、第１のケーシング部分３０１は、柱４０１の形態による複数の突出部材を備える。図４の柱４０１は、四角柱として形成されている。他の実施形態では、他の柱の形状、たとえば円柱または三角柱が使用され得る。いくつかの実施形態の柱は、柱の縦に沿って均一の厚さを有し、他の実施形態では、柱は、底が最も広くなるように次第に細くなり得る。他の実施形態では、他の突出部材の設計、たとえば、突出壁などが使用され得る。
【００５４】
いくつかの実施形態では、柱４０１は第１のケーシング部分３０１と一体的に形成される。一例では、第１のケーシング部分３０１は、成形用プラスチックまたは複合材料、たとえばポリエチレンなどから形成され、柱４０１は、第１のケーシング部分の成形中に形成される。代替実施形態では、突出部材は、任意の適切な接続方法によって第１のケーシング部分３０１の表面の内側に接続されることがあり、使用中、たとえば大型車両が上を走行しているときにワイヤレス電力伝送装置に加えられる可能性が高い圧縮力に柱が耐えられるようにする任意の材料から形成され得る。
【００５５】
点荷重を無視すると、大型トラックはその車輪を通して地上に約１００ｐｓｉまたは６９０ｋＰａの圧力を加え得る。様々な実施形態では、ワイヤレス電力伝送装置は、許容誤差または予想外に大きい荷重を考慮して、そのような圧力、さらにはより大きい圧力に耐えるように設計される。したがって、柱およびケーシングの適切な材料が適宜に選択され得る。ポリエチレンなどのプラスチック材料は、圧縮の下で弾力的に変形可能であり、それにより大量の衝撃エネルギーを吸収するので、特に有利である。
【００５６】
柱４０１は、荷重の下に置かれたとき、装置内の他の構成要素が耐えることの不可能な荷重の下に置かれる限り、変形してはならない。したがって、柱材料の適切な選択は、装置内の他の材料の強度およびサイズに左右され得る。
【００５７】
装置に害をもたらすことなく許容される変形の程度は、ケーシングを充填するために、またはケーシングに埋め込むために使用される材料に左右されることもある。たとえば、一実施形態は、シリカビーズを含めるエポキシ樹脂充填材を含み得る。別の実施形態は、繊維強化エポキシ樹脂充填材を含み得る。シリカビーズを伴う実施形態は、繊維強化エポキシ樹脂充填材を伴う実施形態よりも小さい変形に耐えることが可能である。
【００５８】
柱４０１は、概して、著しい有害なゆがみなしに第１のケーシング部分３０１の表面から装置を通してバックプレート３０５へ圧縮力を効果的に分散するのに十分な数および十分な幅を有する。柱４０１の分散および配置も重要であり、柱４０１は、装置を通して広いエリアに分散され得る。一実施形態では、装置は２８個の柱を備え、各々は約２０〜１００ｍｍの幅および／または長さならびに同程度の高さを有する。柱４０１の数、配置およびサイズは、使用される材料および装置が耐える必要がある荷重に応じて変わることが理解されよう。
【００５９】
圧縮荷重がワイヤレス電力伝送装置３００に加えられるとき、側壁に対する第１のケーシング部分における最大曲げモーメントは、第１のケーシング部分３０１の表面の中央において与えられる。したがって、柱４０１のいくつかは、第１のケーシング部分３０１の中央に位置付けられ得る。一方、図４および図５に示すようないくつかの実施形態では、二重コイルを使用することで、第１のケーシング部分の中心に柱を位置付けることが回避される。そのような実施形態では、柱４０１は、中心にできるだけ近く、または少なくとも、使用中に第１のケーシング部分３０１の表面上の所与の点に加えられる可能性が高い最大曲げモーメントに耐えることができるような柱間の距離で離間されて位置付けられるべきである。
【００６０】
ワイヤレス電力伝送装置３００を組み立てるために、少なくとも１つの誘導コイル３０２が、第１のケーシング部分３０１内の所望の位置に配置される。誘導コイル３０２は、数本の導電性材料の任意の構成を備え得る。図４に示す実施形態では、リッツワイヤから形成された２つの誘導コイル３０２がケーシングに入れられる。
【００６１】
柱４０１は、ワイヤレス電力伝送デバイスのケーシング内の他の構成要素の位置付けを支援するように構成され得る。たとえば、誘導コイル３０２は、使用中に誘導コイル３０２の形状を維持するのを支援する柱４０１の周りに位置付けられ得る。数本の導電性材料が（コイルがケーシング内に位置付けられる前にぐるぐる巻かれるのではなく）第１のケーシング部分３０１の所望のコイル構成で置かれる場合、数本の導電性材料は、柱４０１の周りに物理的に巻かれ得る。これは、導電性材料のコイルを配置するタスクを容易にし、コイルが形成されたときの所望の形状を維持するようにし得る。柱のうちの１つまたは複数は、誘導コイル３０２を形成するのに使用される繊細なリッツワイヤに害を与えるリスクを低減するために、丸い端を有し得る。たとえば、図４および図５の実施形態では、丸い側面を有する柱４０２が、リッツワイヤが隅の周りに巻かれる柱の各列の終わりに位置付けられる。
【００６２】
第１のケーシング部分３０１の内側は、誘導コイル３０２を備えるリッツワイヤの個別のストランドを受け取るように位置付けられた複数の溝４０３を備えることができる。これは、コイルを配置するのを助け、巻線が正しく離間されるようにする。
【００６３】
この例において、第１のケーシング部分３０１の表面が誘導コイル３０２の下に位置付けられる方位と仮定すると、絶縁層３０４は、誘導コイル３０２の上に、第１のケーシング部分３０１の内側に位置付けられる。絶縁層３０４は、１つまたは複数の別個の構成要素から形成され得るが、構成要素が少なくなれば、概して組立は容易になる。絶縁層３０４は、絶縁層３０４がコイル３０２の上に置かれたときに柱４０１が通過できるように配置された複数の穴を備え得る。そのような構成では、絶縁層３０４は、柱４０１によって所定の位置に固定される。
【００６４】
次に、前段落と同じ方位を仮定すると、強磁性ブロック３０３は、絶縁層３０４の上に、かつ柱４０１の列の間に位置付けられる。柱４０１は、強磁性ブロック３０３が互いに並列に位置合わせされるようにし、さらに、強磁性ブロック３０３が絶縁層３０４に対して所定の位置に固定されるようにし、それにより、誘導コイル３０２を強磁性ブロック３０３から電気的かつ物理的に離れた状態に維持する。
【００６５】
エポキシ樹脂３０６は、第１のケーシング部分３０１に入れられ、第２のケーシング部分またはバッキングプレート３０５が第１のケーシング部分３０１に接続される前に硬化させることが許容される。
【００６６】
いくつかの実施形態では、柱４０１のうちの少なくとも１つ（およびいくつかの実施形態ではすべての柱４０１）は、第２のケーシング部分３０５が第１のケーシング部分３０１に接続されたときに第２のケーシング部分３０５に接するのに十分な高さを有する。結果として、第１のケーシング部分３０１の外表面に加えられた圧縮力は、柱４０１を通してバッキングプレート３０５に伝えられる。使用される材料に応じて、柱が若干圧縮されることがあるか、または第１のケーシング部分および第２のケーシング部分の外表面の相対間隔が維持されることがある。これにより、装置は圧縮力に対して高い強度を有するようになり、ケーシングが、その中に格納された構成要素を破損または破壊し、要素にさらす確率は低くなる。
【００６７】
柱４０１が第２のケーシング部分３０５に接するのに十分な長さを有しない実施形態では、ケーシングは相当な圧縮力に依然として抵抗することが可能であることが諒解されよう。第１のケーシング部分３０１の表面に加えられた圧縮力により、第１のケーシング部分３０１は、特に中央において、第２のケーシング部分３０５の方向に変形することになる。十分な力が加えられたとき、第１のケーシング部分３０１は、柱４０１が第２のケーシング部分３０５の内側に接する程度に変形し得る。さらなる力により、柱４０１は圧縮されて変形することになる。第１のケーシング部分３０１は、この程度の変形では破損または破壊に対する抵抗力を有するとすれば、柱４０１の利益の強化は依然として実現される。さらに、柱４０１は、第１のケーシング部分３０１と一体的に形成され、柱４０１は、第１のケーシング部分３０１のうち、第１のケーシング部分の残りと比較して厚さが増したエリアに対応する。したがって、第１のケーシング部分３０１は、柱４０１が存在しなかった場合と比較して、平均的厚さが厚く、ケーシングの強度を高める。
【００６８】
ワイヤレス電力伝送システムにおける基地誘導コイルモジュールまたは送信誘導コイルモジュールは、そのようなモジュールが大きい圧縮力を受けやすい地上に置かれ得るので、図３ａ、図３ｂ、図３ｃ、図３ｄ、図４および図５に示す実施形態の利点は、そのようなモジュールに関して特に説明されているが、電気車両または受信コイルモジュールは同様に構築され得ることが理解されよう。電気車両上に取り付けられた誘導コイルモジュールも、地上の段差、疎な粒子または他の車両による衝撃を受けるときなど、圧縮力を受けることがあり、車両上の誘導コイルモジュールがそのような衝撃に耐えることが可能であるのが望ましい。
【００６９】
上記の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できる任意の適切な手段によって実行することができる。概して、図に示された任意の動作は、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実行される可能性がある。
【００７０】
本開示の概要を述べるために、いくつかの態様、利点、および特徴について本明細書で説明してきた。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を実現でき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、本明細書で教示された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が、本明細書で教示または提案された可能性のある他の利点を必ずしも達成するとは限らない方法で、具体化または実施することができる。
【００７１】
本発明は、現実的な実施形態であると現在考えられる内容に関して説明してきたが、当業者は、本開示の範囲から離れることなく様々な修正および変更がなされ得ることを諒解されよう。当業者は、一実施形態と組み合わされた部分は他の実施形態との互換性があり、１つの示された実施形態からの１つまたは複数の部分は、任意の組合せで他の示された実施形態とともに含まれ得ることも諒解されよう。たとえば、本明細書で説明し、かつ／または図で示した様々な構成要素のいずれかは、結合され、交換され、または他の実施形態から除外され得る。本明細書における実質的に任意の複数および／または単数の用語の使用に関して、当業者は、文脈および／または用途に適したものになるように、複数から単数に、かつ／または単数から複数に変換することができる。様々な単数／複数の置換は、明快にするために本明細書に明示され得る。したがって、本開示は、説明したいくつかの例示的な実施形態を有するが、本発明は、開示した実施形態に限定されず、むしろ、添付の請求項の範囲内に含まれる様々な修正および同等の構成、ならびにその同等物をカバーするように意図されていることを理解されたい。
【符号の説明】
【００７２】
１００  ワイヤレス電力伝送システム
１０２ａ，１０２ｂ  基地ワイヤレス充電システム
１０４ａ  基地システム誘導コイル
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システム
１１６  電気車両誘導コイル
１１８  バッテリーユニット
１３０  ローカル分配センター
１３２  電力バックボーン
１３４  通信バックホール
２００  ワイヤレス電力伝送システム
２０２  基地ワイヤレス電力充電システム
２０４  基地システム誘導コイル
２０５  基地充電システム同調回路
２０６  基地システム送信回路
２０８  電源
２１４  電気車両充電システム
２１６  電気車両誘導コイル
２１８  電気車両バッテリーユニット
２２１  電気車両充電システム同調回路
２２２  電気車両受信回路
２３６  基地充電システム電力変換器
２３８  電気車両電力変換器
３００  ワイヤレス電力伝送デバイス
３０１  第１のケーシング部分
３０２  誘導コイル
３０３  強磁性ブロック
３０４  絶縁層
３０５  第２のケーシング部分、バッキングプレート
３０６  エポキシ樹脂
４０１，４０２  柱
４０３  溝
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４】
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【図５】
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