(57)【要約】  本発明は、特に道路インフラストラクチャ１００に埋め込まれた一次コイル１０１、１１２を有する誘導充電システムの効率についての情報を求めるための方法に関し、前記道路インフラストラクチャに起因すると考えられる第１の誘導性結合効率成分が、前記一次コイル１０１、１１２に対する二次コイル１０２の位置に起因すると考えられる第２の誘導性結合効率成分、及び前記二次コイル１０２を含む電気回路に起因すると考えられる第３の誘導性結合効率成分に応じて、全体効率から求められる。
2015510746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路インフラストラクチャ（１００）に埋め込まれた一次コイル（１０１、１１２）を有する、特に誘導充電システムの効率についての情報を求めるための方法であって、道路インフラストラクチャ（１００）に起因すると考えられる第１の誘導性結合効率成分（η＿ＲＯＡＤ）が、一次コイル（１０１、１１２）に対する二次コイル（１０２）の位置に起因すると考えられる第２の誘導性結合効率成分（η＿ＧＥＯ）、及び前記二次コイル（１０２）を含む電気回路に起因すると考えられる第３の誘導性結合効率成分（η＿ＶＥＨＩＣＬＥ）に応じて、全体効率（η＿ＴＯＴ）から求められる（５１３）、方法。
【請求項２】
前記誘導充電システム、特に前記道路インフラストラクチャが第１の一次コイル（１０１）を備え、前記第３の誘導性結合効率成分（η＿ＶＥＨＩＣＬＥ）が、前記第１の一次コイル（１０１）又は前記二次コイル（１０２）のうちの一方によって生成された電磁界が少なくとも部分的に他方のコイルを貫通するときに求められる（５０３）前記全体効率（η＿ＴＯＴ）の第１の値と、前記第１の一次コイル（１０１）の場所における前記道路インフラストラクチャに起因すると考えられる前記第１の誘導性結合効率成分（η＿ＲＯＡＤ）の所定の第１の値とから求められる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記誘導充電システムが第２の一次コイル（１１２）を備え、前記第１の一次コイル（１０１）の場所における前記道路インフラストラクチャに起因すると考えられる前記第１の誘導性結合効率成分（η＿ＲＯＡＤ）の第２の値が、前記第２の一次コイル（１１２）又は前記二次コイル（１０２）のうちの一方によって生成された電磁界が少なくとも部分的に他方のコイルを貫通するときに求められる前記全体効率（η＿ＴＯＴ）の第２の値から求められる（５１０）、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
特に前記第１のコイル（１０１、１１２）の外形から、前記一次コイル（１０１、１１２）の場所に対する前記二次コイル（１０２）の位置の関数として、前記第２の誘導性結合効率成分（η＿ＧＥＯ）を求めるステップ（５０４）と、場所及びそれぞれの第２の誘導性結合効率成分（η＿ＧＥＯ）の少なくとも一対の値を、特に特性曲線において格納するステップ（５０４）と、特に前記特性曲線の前記一対の値の外挿又は補間によって、記憶装置から前記第２の誘導性結合効率成分（η＿ＧＥＯ）を求めるステップ（５０４）とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記全体効率（η＿ＴＯＴ）が、前記一次コイル（１０１、１１２）を通しての第１の電力伝達についての測定された情報と、前記二次コイル（１０２）を通しての第２の電力伝達についての測定された情報とに応じて求められる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記情報が、本質的に同時におこなわれた測定から求められる（５０１、５０２）、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
特に前記一次コイル（１０１、１１２）に対する前記二次コイル（１０２）の動きが検出されるときに、前記二次コイル（１０２）が前記一次コイル（１０１、１１２）の上方の軌道を通過している間、例えば、前記一次コイル（１０１、１１２）と少なくとも部分的に重なり合っている間に、前記全体効率（η＿ＴＯＴ）の少なくとも２つの値、特に特性曲線を求めるステップと、前記全体効率（η＿ＴＯＴ）の前記少なくとも２つの値に応じて、特に前記特性曲線の形状から、前記第２の誘導性結合効率成分（η＿ＧＥＯ）を求めるステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記一次コイル（１０１、１１２）が、前記一次コイル（１０１、１１２）によって生成された電磁界が前記道路インフラストラクチャ（１００）の上方の所定のエリアを貫通するように前記道路インフラストラクチャ（１００）付近に取り付けられる、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
道路インフラストラクチャ（１００）に埋め込まれた一次コイル（１０１、１１２）を有する、特に誘導充電システムの効率についての情報を求めるためのデバイス（１２０）であって、一次コイル（１０１）に対する二次コイル（１０２）の位置に起因すると考えられる第２の誘導性結合効率成分（η＿ＧＥＯ）、及び前記二次コイル（１０２）を含む電気回路に起因すると考えられる第３の誘導性結合効率成分（η＿ＶＥＨＩＣＬＥ）に応じて、全体効率（η＿ＴＯＴ）から、前記道路インフラストラクチャに起因すると考えられる第１の誘導性結合効率成分（η＿ＲＯＡＤ）を求めるように動作可能である、デバイス。
【請求項１０】
特に誘導充電システムの効率についての情報を求めるためのシステムであって、特に道路インフラストラクチャ（１００）に埋め込まれた一次コイル（１０１、１１２）と、前記一次コイル（１０１）に対する二次コイル（１０２）の位置に起因すると考えられる第２の誘導性結合効率成分（η＿ＧＥＯ）、及び前記二次コイル（１０２）を含む電気回路に起因すると考えられる第３の誘導性結合効率成分（η＿ＶＥＨＩＣＬＥ）に応じて、全体効率（η＿ＴＯＴ）から、道路インフラストラクチャ（１００）に起因すると考えられる第１の誘導性結合効率成分（η＿ＲＯＡＤ）を求める（５１３）ように構成されたデバイスとを備える、システム。
【請求項１１】
道路インフラストラクチャ（１００）に埋め込まれた一次コイル（１０１、１１２）を有する、特に誘導充電システムの効率についての情報を求めるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータ上で実行されるときに、前記コンピュータに、前記一次コイル（１０１）に対する二次コイル（１０２）の位置に起因すると考えられる第２の誘導性結合効率成分（η＿ＧＥＯ）、及び前記二次コイル（１０２）を含む電気回路に起因すると考えられる第３の誘導性結合効率成分（η＿ＶＥＨＩＣＬＥ）に応じて、全体効率（η＿ＴＯＴ）から、前記道路インフラストラクチャ（１００）に起因すると考えられる第１の誘導性結合効率成分（η＿ＲＯＡＤ）を求めさせる（５１３）、コンピュータプログラム。
【請求項１２】
道路インフラストラクチャ（１００）に埋め込まれた一次コイル（１０１、１１２）を有する、特に誘導充電システムの効率についての情報を求めるためのコンピュータプログラム製品であって、コンピュータ可読プログラムを有するコンピュータ使用可能媒体を備え、前記コンピュータ可読プログラムは、コンピュータ上で実行されるときに、前記コンピュータに、前記一次コイル（１０１）に対する二次コイル（１０２）の位置に起因すると考えられる第２の誘導性結合効率成分（η＿ＧＥＯ）、及び前記二次コイル（１０２）を含む電気回路に起因すると考えられる第３の誘導性結合効率成分（η＿ＶＥＨＩＣＬＥ）に応じて、全体効率（η＿ＴＯＴ）から、前記道路インフラストラクチャ（１００）に起因すると考えられる第１の誘導性結合効率成分（η＿ＲＯＡＤ）を求めさせる（５１３）、コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路インフラストラクチャ内に埋め込まれた一次コイルを有する誘導充電システムの効率についての情報を求めるための方法、デバイス、システム、コンピュータプログラム及びコンピュータプログラム製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気車両用の動的誘導充電システムは、電気モビリティの概念に対する１つのオプションであり、数多くの研究活動及びパイロットプロジェクトの世界的な課題である。原理的には、それらのシステムは、路面下で送電するための複数の一連の個別の「一次」コイルと、電気車両の床下に取り付けられる二次「ピックアップ」コイルとを備える電化道路からなる。道路内のコイルは充電用インフラストラクチャに接続され、充電用インフラストラクチャは、両方のコイルが最適に位置決めされると直ちに、移動中の車両下のコイル素子を起動し、そのようなコイルは車両の観点から概ね静止した構成をもたらす。この文脈では、最適にとは、例えば、その位置が、コイルのうちの一方がコイルのうちの他方によって生成された電磁界によって完全に貫通される位置であること、又は両方のコイルが、電磁結合が最大値を有する位置にある位置であることを意味する。道路構造又は車両構成によっては、コイルが最適に位置決めされないときに、例えば、コイルがなんらかの電磁結合を可能にする位置にあるたびに、コイルを起動することもできる。
【０００３】
充電の制御を最適化するために、インフラストラクチャの性能を監視するために、又は車両充電システムの性能を監視するために、送電中の一次側に起因する効率と二次側に起因する効率とを区別することが望ましい。
【０００４】
しかしながら、送信電力及び受信電力の簡単な測定は、車両に起因する効率と、インフラストラクチャに起因する効率と、ピックアップコイル及び一次コイルの横方向の変位から生じる電力損に起因する効率値との数学的な積を明らかにするだけである。この測定から個々の電力損の寄与を区別する方法はない。
【０００５】
それゆえ、個々の効率を求めるために、較正された試験環境、例えば、較正道路を用いて、個々の車両の効率を測定する必要がある。また、道路インフラストラクチャの効率も、較正された車両及び較正された試験軌道を用いる測定から導出される必要がある。一次コイル及び二次コイルの横方向の位置合わせ不良の影響を特徴付けるために、較正試験軌道上の所定の経路又は軌道を車両で走行しなければならない。
【０００６】
この方法は大きな労力を伴い、コストがかかるうえに、道路インフラストラクチャ及び電気車両を絶えず監視することはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
それゆえ、本発明の目的は、現実世界環境において個々の効率項についての情報を与える安価で、信頼性のある方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
それゆえ、本発明の主な着想は、特に道路インフラストラクチャ内に埋め込まれた一次コイルを有する誘導充電システムの効率についての情報を求めることであり、特に前記一次コイルを含む道路インフラストラクチャに起因すると考えられる第１の誘導性結合効率成分は、前記一次コイルに対する二次コイルの位置に起因すると考えられる第２の誘導性結合効率成分、及び前記二次コイルを含む電気回路に起因すると考えられる第３の誘導性結合効率成分に応じて、全体効率から求められる。このようにして、道路インフラストラクチャに起因すると考えられ、特に前記一次コイルを含む結合効率が容易に求められる。
【０００９】
有利には、走行方向に沿って考慮するとき、前記誘導充電システム、特に前記道路インフラストラクチャは第１の一次コイルを備え、前記第３の誘導性結合効率成分は、前記第１の一次コイル又は前記二次コイルのうちの一方によって生成された電磁界が他方のコイルを少なくとも部分的に貫通するとき、特に前記二次コイル及び前記第１の一次コイルが少なくとも部分的に、例えば、個々のコイルの中心を結ぶ軸に対して垂直に重なり合うときに求められる前記全体効率の第１の値と、前記第１の一次コイルの場所における前記道路インフラストラクチャに起因すると考えられる、前記第１の誘導性結合効率成分の所定の第１の値とから求められる。前記二次コイルを含む前記電気回路に起因すると考えられる第３の誘導性結合効率成分は、記憶装置から読み出すことができるか、又はデータリンクを介して受信することができる。このようにして、あらかじめ求められなければならないのは効率の前記第１の値だけであり、他の全ての値は容易に求めることができ、充電システムを含む道路全体の各一次コイルをあらかじめ個々に較正する必要はない。
【００１０】
有利には、前記道路インフラストラクチャは前記第２の一次コイルを備え、第２の一次コイルの場所における前記道路インフラストラクチャに起因すると考えられる、前記第１の誘導性結合効率成分の第２の値は、前記第２の一次コイル又は前記二次コイルのうちの一方によって生成された電磁界が他方のコイルを貫通するとき、特に前記二次コイル及び前記第２の一次コイルが少なくとも部分的に、例えば、個々のコイルの中心を結ぶ軸に対して垂直に重なり合うときに求められる、前記全体効率の第２の値から求められる。このようにして、充電システムを含む、道路の連続した区域のための連続した効率値が容易に求められる。
【００１１】
有利には、前記方法は、特に前記第１のコイルの外形から第２の誘導性結合効率成分を前記第１の一次コイルの場所に対する位置の関数として求めるステップと、場所及びそれぞれの第２の誘導性結合効率成分の少なくとも一対の値を、特に特性曲線において格納するステップと、記憶装置から前記第２の誘導性結合効率成分を求め、それにより、特に前記特性曲線の前記一対の値の外挿又は補間によって、格納された特性に基づいて誘導性結合効率寄与を求められるようにするステップとを含む。これは、効率項を計算する容易な方法を提供する。
【００１２】
有利には、前記全体効率は、前記一次コイルを通しての第１の電力伝達についての測定された情報と、前記二次コイルを通しての第２の電力伝達についての測定された情報とに応じて求められる。このようにして、全体効率についての情報は、測定値から容易に入手される。
【００１３】
有利には、電力伝達についての前記情報は、本質的に同時におこなわれた測定から求められる。このようにして、対になる電力伝達値を用いて、より正確な効率値を求める。
【００１４】
有利には、前記方法は、特に前記一次コイルに対する前記二次コイルの動きが検出されるときに、前記二次コイルが前記一次コイル（１０１、１１２）の上方の軌道を通過している、例えば、前記一次コイルと少なくとも部分的に重なり合っている間に前記全体効率の少なくとも２つの値、特に特性曲線を求めるステップと、前記全体効率の前記少なくとも２つの値に応じて、特に前記特性曲線の形状から、前記第２の誘導性結合効率成分を求めるステップとを含む。このようにして、前記一次コイル及び前記二次コイルの相対的な場所に起因すると考えられる効率項が全体効率値から容易に求められる。
【００１５】
有利には、前記一次コイルは、前記一次コイルによって生成された電磁界が前記道路インフラストラクチャ上方の所定のエリアを貫通するように前記道路インフラストラクチャ付近に取り付けられる。
【００１６】
本発明の更なる発展形態は、従属請求項及び以下の説明から得ることができる。
【００１７】
以下において、本発明は、添付の図面を参照しながら、更に説明されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】道路インフラストラクチャの第１の部分を示す概略図である。
【図２】一次コイル及び二次コイルの第１の図を示す概略図である。
【図３】効率図を示す概略図である。
【図４】効率図を示す概略図である。
【図５】本発明の一部の概略的な流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、第１の一次コイル１０１及び第２の一次コイル１１２を含む、道路インフラストラクチャ１００の第１の部分を示す。前記第１の一次コイル１０１は、第１の電力計１２１及び送電線１２３を介して、電源、例えば送電網に、取り付けられる。前記第２の一次コイル１１２は、第２の電力計１２２及び前記送電線１２３を介して前記電源に取り付けられる。前記第１の電力計１２１は、前記第１の一次コイル１０１を通って伝達される電力を測定するように構成される。前記第２の電力計１２２は、前記第２の一次コイル１１２を通って伝達される電力を測定するように構成される。前記電力計１２１及び１２２は、データリンク１２５を介してデバイス１２０に接続される。前記デバイス１２０は、データリンク１２７を介してアンテナ１２６に接続される。
【００２０】
前記第２の電力計１２２を用いる代わりに、前記第２の一次コイル１１２は、前記第１の電力計１２１に取り付けることができる。この場合、前記第１の電力計１２１は、前記第２の一次コイル１１２を通って伝達される電力も測定するように構成される。
【００２１】
前記デバイス１２０は、例えば、データインターフェース及びプロセッサを有するコンピュータである。前記デバイス１２０は、例えば、データ、及び前記デバイス１２０上で実行することができるプログラムコードを格納する記憶装置を備える。
【００２２】
前記道路インフラストラクチャ１００は、道路１５０と、前記道路インフラストラクチャ１００付近、例えば、前記道路１５０の路面下に取り付けられる１つ又は複数の一次コイル１０１、１１２とを備え、前記一次コイル１０１、１１２に電力を供給することによって生成された電磁界が、車両が走行する方向に向かって前記道路１５０の上方のエリアを貫通するようにする。更には、又は代替的には、前記一次コイル１０１、１１２は、前記道路インフラストラクチャ１００付近、例えば、車両が走行する前記道路１５０の上方のエリアにおいて生成された電磁界が、前記一次コイル１０１、１１２を貫通できるように取り付けることができる。前記一次コイル１０１、１１２は通常、道路の道筋又は道路１５０の車線に従って隣り合うように取り付けられる。前記道路１５０の路面下に取り付ける代わりに、前記一次コイル１０１、１１２は、前記道路１５０の上方に、又は道路１５０の路肩に取り付けることができる。
【００２３】
図１を簡略化するために、２つの一次コイル１０１、１１２のみが示されている。しかしながら、図１には示されない複数の一次コイルが用いられる場合がある。
【００２４】
前記データリンク１２５は、イーサネット（登録商標）のような、データバス又はネットワーク接続とすることができる。前記データリンクは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ、８０２．１１ｎ）又はワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）の一部とすることができる。前記データリンクを介しての接続は、例えば、よく知られているインターネットプロトコル（ＩＰ）、ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）又はストリーム制御伝送プロトコル（ＳＣＴＰ）に従う。シグナリングは、例えば、よく知られているシンプルオブジェクトアクセスプロトコル（ＳＯＡＰ）、表現状態転送（ＲＥＳＴ）又はセッション開始プロトコル（ＳＩ）又はインターネットプロトコルマルチメディアサブシステム（ＩＭＳ）に従う。アドレッシングは、よく知られているユニフォームリソースロケータ（ＵＲＬ）、ユニフォームリソース識別子（ＵＲＩ）を用いて行うことができる。
【００２５】
その接続は、デバイス間で直接的にすることができるが、そうする必要はない。ワイドエリアネットワークでは、複数の中間デバイスが用いられる場合がある。
【００２６】
前記一次コイル１０１、１１２、前記電力計１２１及び１２２、前記デバイス１２０、前記データリンク１２５及び１２７、並びに前記アンテナ１２６は、電気車両が前記道路１５０の特定の区域又は前記道路１５０の車線において前記一次コイル１０１、１１２の上方を通過しつつある間に、移動している電気車両を充電するために用いられる充電システムの一部を形成する。
【００２７】
図１に示される車両１３０は、二次コイル１０２、第３の電力計１３２及び送信機１３１を備える。前記二次コイル１０２は、前記第３の電力計１３２を介して、車載電気システム、例えば、図１には示されないバッテリに接続される。
【００２８】
前記第３の電力計１３２は、前記二次コイル１０２を通って伝達される電力を測定するように構成される。前記送信機１３１は、前記二次コイル１０２を通しての前記電力伝達についての前記情報を、前記アンテナ１２６を介して、特に前記充電システムに送信するように構成される。前記送信機１３１及び前記アンテナ１２６は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１標準規格に従って、ワイヤレス接続を介してデータを転送するように構成される。代替的には、前記データは、ワイヤレス通信の任意の他の手段によって、例えば、長期発展型（ＬＴＥとして知られている）又は汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳとして知られている）接続によって、転送することができる。
【００２９】
前記デバイス１２０は、前記第１の電力計１２１、前記第２の電力計１２２及び前記第３の電力計１３２から送電値を受信するように構成される。さらに、前記デバイス１２０は、前記一次コイル１０１に対する前記二次コイル１０２の位置に起因すると考えられる第２の誘導性結合効率成分η＿ＧＥＯと、前記二次コイル１０２を含む電気回路に起因すると考えられる第３の誘導性結合効率成分η＿ＶＥＨＩＣＬＥとに応じて、全体効率η＿ＴＯＴから、前記道路インフラストラクチャに起因すると考えられる第１の誘導性結合効率成分η＿ＲＯＡＤを求めるように構成される。前記電気回路は、前記二次コイル１０２、及び前記二次コイル１０２から前記車載電気システム、例えば、前記バッテリへの送電線とすることができる。
【００３０】
前記一次コイル１０１、１１２は、前記一次コイル１０１、１１２によって生成された電磁界が前記道路インフラストラクチャ１００の上方の所定のエリアを貫通するように前記道路インフラストラクチャ１００付近に取り付けられる。前記車両１３０が前記二次コイル１０２を有する場合、これは、前記車両１３０が前記道路１６０にわたって走行しているときに、電磁界の所定のエリアが前記二次コイル１０２を少なくとも部分的に貫通するほど十分遠くに延在するように、車両１３０、道路インフラストラクチャ１００並びに一次コイル及び二次コイルの構成が選択されることを意味する。
【００３１】
さらに、その構成は、前記車両１３０が前記道路１５０上を移動するときに、前記二次コイル１０２によって生成された電磁界が前記一次コイル１０１、１１２を貫通するほど十分遠くに延在できるように選択することができる。これは、前記一次コイル１０１、１１２又は前記二次コイル１０２のうちの一方によって生成された電磁界が、他方を貫通することを意味する。それゆえ、前記車両１３０が前記道路１５０上を移動する間に、前記一次コイル１０１、１１２から前記二次コイル１０２に、又はその逆に電力を伝達することができる。
【００３２】
例によれば、前記全体効率η＿ＴＯＴ及び前記第２の誘導性結合効率成分η＿ＧＥＯは、前記二次コイル１０２及び前記一次コイル１０１又は１１２の相対的な位置の関数である。前記相対的な位置は、例えば、Ｘ軸及びＹ軸によるデカルト座標系を用いて、図２に表されるように示される。
【００３３】
図３及び図４は、破線矢印として図２において表される軌道Ｔ１に沿った前記第２の誘導性結合効率成分η＿ＧＥＯ及び前記全体効率η＿ＴＯＴの特性曲線の動きを概略的に示す。
【００３４】
前記一次コイル１０１に対する前記二次コイル１０２の動きが前記デカルト座標系内の前記二次コイル１０２の位置に影響を及ぼすという事実に起因して、時間に応じて、個々の効率値を求めることができる。
【００３５】
図３及び図４において表されるように、いずれの効率特性も、前記二次コイル１０２が前記一次コイル１０１に重なり始めるときに、境界Ｃ１付近において０で開始し、前記二次コイル１０２が移動中に前記一次コイル１０１と重ならなくなるときに、境界Ｃ２付近の０の効率において終了する。この例では、軌道Ｔ１の方向に移動しているときに、二次コイル１０２の側面Ｓ１がｘ軸上の位置Ｃ１にあるときに、二次コイル１０２は一次コイル１０１と重なり始める。軌道Ｔ１の方向に移動しているときに、二次コイル１０２の側面Ｓ１がｘ軸上の位置Ｃ２にあるときに、二次コイル１０２は一次コイル１０１と重ならなくなる。
【００３６】
第２の誘導性結合効率成分η＿ＧＥＯは、一次コイル１０１又は１１２それぞれに対する二次コイル１０２の位置の関数である。それゆえ、全体効率η＿ＴＯＴも、一次コイル１０１又は１１２それぞれに対する二次コイル１０２のこの相対的位置の関数である。
【００３７】
例示的な曲線において、図３及び図４に示されるように、前記一次コイル１０１及び１１２に対する二次コイル１０２の位置に起因すると考えられる全体効率η＿ＴＯＴ及び第２の誘導性結合効率成分η＿ＧＥＯの商が短い時間スケールでは変化せず、一次コイル１０１又は１１２それぞれに対する二次コイル１０２の位置に依存しないと仮定される。これは、特定の車両の場合に、第３の誘導性結合効率成分η＿ＶＥＨＩＣＬＥが一定のままであり、車両の位置に依存しないことを意味する。さらに、これは、前記第１の誘導性結合効率成分η＿ＲＯＡＤが、個々の一次コイル１０１又は１１２が取り付けられる道路１５０の区域にわたって短い時間スケールにおいて時不変であることを意味する。その値は、異なる一次コイル１０１又は１１２の道路区域間で異なる場合がある。
【００３８】
例によれば、値η＿ＲＯＡＤは、前記第１の一次コイル１０１が取り付けられる前記道路１５０の区域に対してあらかじめ求められる。前記η＿ＲＯＡＤ値は、例えば、前記デバイス１２０内にη＿ＲＯＡＤ１として格納される。他の一次コイルの取付け位置における前記道路１５０の区域に対するη＿ＲＯＡＤ値は、その例では最初は未知であり、例えば、摩耗に起因して、長い時間スケールにおいて変化する場合がある。
【００３９】
この仮定の根拠は、効率値のこの短時間の時不変性を与えるようにして、道路１５０及び車両１３０が製造されることである。その値自体は、時間の経過とともに、例えば、道路の摩耗又は車両１３０の経年劣化とともに変化する場合がある。
【００４０】
全体効率η＿ＴＯＴは以下のように分解することができる。
【００４１】
η＿ＴＯＴ＝η＿ＲＯＡＤ×η＿ＶＥＨＩＣＬＥ×η＿ＧＥＯ
【００４２】
デカルト座標系を用いて、前記二次コイル１０２及び前記一次コイル１０１の相対的な位置を記述する代わりに、ベクトル記述を用いて、コイルの位置ずれを記述することができる。例えば、デカルト座標系の原点から二次コイル１０２の中心までのベクトルｒを用いて、図２に表されるように位置を記述することができる。例えば、前記ベクトルｒは、ｘ軸、ｙ軸に関する前記二次コイル１０２の中心の位置と、時間との関数として記述される。
【００４３】
ｒ＝（ｘ，ｙ，ｔ）
【００４４】
好ましくは、前記第２の誘導性結合効率成分η＿ＧＥＯは、前記一次コイル１０１及び１１２に対する前記二次コイル１０２の全ての相対的な位置に対して一度だけ求められ、前記デバイス１２０に格納される。
【００４５】
代替的には、前記第２の誘導性結合効率成分η＿ＧＥＯが求められ、前記デバイス１２０に格納された離散的なサンプル値を用いて、特性曲線を外挿又は補間することができる。そのために、例えば、前記一次コイル１０１、１１２及び前記二次コイル１０２の外形が知られており、例えば、センチメートル単位の所定の辺の長さを有する長方形である。前記第２のコイル１０２の前記外形は、前記送信機１３１から前記デバイス１２０に転送される場合があるか、又は前記デバイス１２０は、前記送信機１３１によって前記デバイス１２０に送信される前記車両情報１３１についての情報から、前記外形情報を探索するように構成される場合がある。
【００４６】
前記誘導充電システムの効率についての情報を求めるための方法が、図５を参照しながら、説明される。その方法は、前記第１の一次コイル１０１及び前記第２の一次コイル１１２を用いて説明される。前記方法は、前記道路１５０の特定の区域内の全ての他の一次コイルにも同様に当てはまる。前記方法は、例えば、前記第１の一次コイル（１０１）又は前記二次コイル（１０２）のうちの一方によって生成された電磁界が他方のコイルを貫通するとき、例えば、前記二次コイル１０２が前記第１の一次コイル１０１と少なくとも部分的に重なり始めるのを検出されたときに開始する。その検出は、情報を含み、前記車両１３０にあらかじめ取り付けられていた無線周波数識別デバイス（ＲＦＩＤとしてよく知られている）、例えば、ＲＦＩＤタグに関するリーダからの情報に基づくことができる。代替的には、その検出は、電磁界の貫通の開始を指示する前記第３の電力計１３２からの情報に基づくことができる。
【００４７】
開始後、ステップ５０１が実行される。
【００４８】
前記ステップ５０１において、前記第１の一次コイル１０１を通って伝達される電力についての情報が求められる。例えば、前記第１の電力計１２１の電力計読み値から前記デバイス１２０によって、第１の電力測定値Ｐ１が求められる。その後、ステップ５０２が実行される。
【００４９】
前記ステップ５０２において、前記二次コイル１０２を通しての電力伝達についての情報が受信されたか否かを判断する試験が実行される。例えば、前記送信機１３１から第２の電力値Ｐ２が受信されたか否かを判断する試験が実行される。電力伝達についての情報が受信された場合、ステップ５０３が実行される。そうでない場合には、ステップ５００が実行される。
【００５０】
前記ステップ５００において、タイムアウト条件が監視される。前記タイムアウト条件が満たされた場合、前記方法は終了する。その方法を終了する代わりに、前記第２の電力値Ｐ２を受信できなかった場合、記憶装置からデフォルト値又は代替値を読み出すことができ、その値を用いて、次の一次コイルにおいて前記方法を継続することができる。そうでない場合には、前記ステップ５０２が実行される。
【００５１】
前記ステップ５０３において、前記全体効率η＿ＴＯＴが求められる。例えば、前記全体効率η＿ＴＯＴは、以下の式に従って求められる。
【００５２】
η＿ＴＯＴ（ｔ）＝Ｐ２（Ｔ）÷Ｐ１（ｔ）
【００５３】
異なる時刻において測定された電力値を区別するために、現在時刻ｔを用いることができる。更には、又は代替的には、現在時刻ｔを用いて、本質的に同時に測定された電力値が全体効率η＿ＴＯＴを計算するために用いられるのを確実にすることができる。これは、本発明の方法の頑健性及び信頼性を改善する。前記値η＿ＴＯＴ（ｔ）は更なる処理のために記憶装置に格納される。その後、ステップ５０４が実行される。
【００５４】
前記ステップ５０４において、第２の誘導性結合効率成分η＿ＧＥＯを特定するのに効率的な程度まで全体効率η＿ＴＯＴの特性の形状を求めるために、η＿ＴＯＴ（ｔ）の十分な値が計算されたか否かを判断する試験が実行される。例えば、所定の数より多くの値η＿ＴＯＴ（ｔ）が格納される場合には、十分な値が求められる。前記所定の数の値η＿ＴＯＴ（ｔ）は例えば１０である。代替的には、必要とされる値η＿ＴＯＴ（ｔ）の数は、例えば、図４に示されるような、特性曲線前記全体効率η＿ＴＯＴの形状と、前記第２の誘導性結合効率成分η＿ＧＥＯの以前に格納された一群の特性曲線の形状との照合の結果に応じて、動的に調整することができる。
【００５５】
上記のように、前記第２の誘導性結合効率成分η＿ＧＥＯ及び前記全体効率η＿ＴＯＴの格納された特性からの商は短時間の時不変値であり、それゆえ、格納された値からの一致する第２の誘導性結合効率成分η＿ＧＥＯを特定できるようになる。ただ１つの特性η＿ＧＥＯが見つけられると直ちに、全体効率η＿ＴＯＴの十分な値がサンプリングされる。例えば、最小二乗アルゴリズムを用いて、測定された前記全体効率値と前記第２の誘導性結合効率成分η＿ＧＥＯとの間の類似性を判定することができる。η＿ＴＯＴ（ｔ）のための十分な値が求められた場合、前記第２の誘導性結合効率成分η＿ＧＥＯが求められ、その後、ステップ５０５が実行される。そうでない場合には、前記ステップ５０１が実行される。
【００５６】
前記ステップ５０５において、前記第３の誘導性結合効率成分η＿ＶＥＨＩＣＬＥが求められる。例えば、前記第３の誘導性結合効率成分η＿ＶＥＨＩＣＬＥは以下のように求められる。
【００５７】
η＿ＶＥＨＩＣＬＥ＝η＿ＴＯＴ（ｔ）÷（η＿ＧＥＯ×η＿ＲＯＡＤ）
【００５８】
この式において、η＿ＲＯＡＤは、前記デバイス１２０内の記憶装置から前記第１の一次コイルに関して知られている。このようにして、前記充電システム内の前記第１の一次コイル１０１の場所における前記第１の誘導性結合効率成分η＿ＲＯＡＤを用いて、前記車両１３０の以前に未知であった効率成分、すなわち、前記第３の誘導性結合効率成分η＿ＶＥＨＩＣＬＥを求める。
【００５９】
オプションでは、前記第３の誘導性結合効率成分η＿ＶＥＨＩＣＬＥは、車両識別子を割り当てられた記憶装置に格納することができる。このオプションによれば、本方法の拡張において、誤った測定値を補正するか、車両充電システム内の劣化又は摩耗を検出するために、現在値を同じ車両の以前に格納された値と比較することができる。
【００６０】
そのために、前記第３の誘導性結合効率成分η＿ＶＥＨＩＣＬＥのオプションで入手可能な以前に格納された値を記憶装置から読み出し、現在値と比較することができる。その差がある所定のしきい値を超える場合には、オプションで、現在値の代わりに、前記第３の誘導性結合効率成分η＿ＶＥＨＩＣＬＥの以前に格納された値の平均値、又は前記以前に格納された値の最新値が用いられる。さらに、その差についての情報、例えば、状態報告を、例えば、テキストメッセージとして、車両１３０又は中央管理センターに送信することができる。
【００６１】
その後、ステップ５０６が実行される。
【００６２】
前記ステップ５０６において、前記車両１３０が前記第２の一次コイル１１２に移動したか否かを判断する試験が実行される。例えば、前記二次コイル１０２が前記第２の一次コイル１１２と少なくとも部分的に重なり合うか否かを判断する試験が実行される。例えば、前記ＲＦＩＤリーダ情報を用いて、前記車両１３０の位置を判断する。
【００６３】
前記二次コイル１０２が前記第２の一次コイル１１２と少なくとも部分的に重なり合う場合、ステップ５０７が実行される。そうでない場合には、ステップ５０８が実行される。
【００６４】
前記ステップ５０８において、タイムアウト条件が監視される。前記タイムアウト条件が満たされる場合、前記車両１３０はこの一次コイルの上方を通過しないと見なされ、この方法は終了する。代替的には、前記方法は、次の利用可能な一次コイルにおいて継続する。そうでない場合には、前記ステップ５０６が実行される。
【００６５】
前記ステップ５０７において、例えば、前記第２の電力計１２２の電力計読み値から前記デバイス１２０によって、前記第２の一次コイル１１２を通って伝達される電力の値が求められる。例えば、ステップ５０３において示されるように、前記電力伝達値Ｐ１（ｔ）が求められる。
【００６６】
その後、ステップ５０９が実行される。
【００６７】
前記ステップ５０９において、前記二次コイル１０２を通しての電力伝達についての情報が受信されたか否かを判断する試験が実行される。前記試験は、例えば、前記ステップ５０２において記述される試験と同じように実行される。
【００６８】
前記二次コイル１０２を通しての電力伝達についての情報が受信された場合、ステップ５１０が実行される。そうでない場合には、ステップ５１１が実行される。
【００６９】
前記ステップ５１１において、タイムアウト条件が監視される。タイムアウト条件が満たされた場合、前記方法は終了する。代替的には、前記方法は次に利用可能な一次コイルにおいて継続する。そうでない場合には、前記ステップ５０９が実行される。
【００７０】
前記ステップ５１０において、例えば、前記ステップ５０３において記述されるように、全体効率η＿ＴＯＴ（ｔ）が求められる。
【００７１】
その後、ステップ５１２が実行される。
【００７２】
前記ステップ５１２において、前記第２の誘導性結合効率成分η＿ＧＥＯを求めるだけの十分な値の前記全体効率η＿ＴＯＴ（ｔ）が入手可能であるか否かが判断される。
【００７３】
前記試験は、例えば、試験５０４において記述された試験と同じように実行される。十分な値が入手可能である場合、ステップ５１３が実行される。そうでない場合には、前記ステップ５０７は実行される。
【００７４】
前記ステップ５１３において、例えば、以下の式に従って、前記第１の誘導性結合効率成分η＿ＲＯＡＤが求められる。
【００７５】
η＿ＲＯＡＤ＝η＿ＴＯＴ÷（η＿ＧＥＯ×η＿ＶＥＨＩＣＬＥ）
【００７６】
その後、前記方法は終了する。代替的には、前記方法は、次に利用可能な一次コイルに対して継続するか、又は道路１５０の最後の一次コイルが処理されたときに終了する。
【００７７】
更には、又はオプションでは、前記求められた値は、将来に使用するために、前記デバイス１２０の記憶装置に格納することができる。好ましくは、前記η＿ＲＯＡＤ値は、データベース内で、更なる計算のために用いられることになるそれぞれの一次コイル１０１、１１２の位置に割り当てられる。
【００７８】
前記方法は複数の車両に対して繰り返すことができる。この場合、個々の車両から求められたデータセットを区別するために、求められた値にそれぞれ固有の車両識別子又は乱数を割り当てることができる。さらに、個々の車両から計算された効率項を用いて、例えば、値を平均することによって、前記充電システムの個々の区域のための第１の誘導性結合効率値η＿ＲＯＡＤを精緻化することができる。その後、以前に計算された値の代わりに、前記第１の誘導性結合効率成分の新たな値を格納することができる。記憶装置は、個々の車両の代わりに、車両タイプにマッピングすることができる。同じ型式及びタイプの車両は同じ成分を含む場合があり、同じ効率成分η＿ＶＥＨＩＣＬＥを有する場合がある。このようにして、個々の車両を追跡することなく、又は余分なデータを格納することなく、必要とされる情報を入手することができる。
【００７９】
オプションで、前記第３の誘導性結合効率成分η＿ＶＥＨＩＣＬＥの計算値を、例えば、前記ワイヤレスデータリングを介して、前記車両１３０に送信することができる。この場合、前記車両は、前記情報を受信するように構成された受信機を備える。さらに、複数の車両によって横切られる多くのコイルの測定値を平均することによって、誤差低減又は故障検出を実行することができる。それゆえ、最終的な実際の車両効率値成分η＿ＶＥＨＩＣＬＥを互いに更新できるようにするために、精緻化された測定値を車両に返送することができる。
【００８０】
情報を格納する例示的な方法は以下の表に与えられる。
【００８１】
【表１】
2015510746.tif 000003
【００８２】
第１の一次コイル１の第１の誘導性結合効率成分η＿ＲＯＡＤ１は知られており、前記データベースに既に格納されている。個々の車両の第３の誘導性結合効率成分η＿ＶＥＨＩＣＬＥ１、η＿ＶＥＨＩＣＬＥ２、η＿ＶＥＨＩＣＬＥ３、．．．は、第１の一次コイル１０１の位置における第１の誘導性結合効率成分η＿ＲＯＡＤ１から、第１の反復時に車両ごとに求められ、格納される。その後、その計算は、コイルごとに何度も繰り返される。結果として生成された第３の誘導性結合効率成分η＿ＶＥＨＩＣＬＥ１、η＿ＶＥＨＩＣＬＥ２、η＿ＶＥＨＩＣＬＥ３、．．．は格納され、反復するたびにアスタリスク（＊）を増やしてインデックス表示される。η＿ＲＯＡＤ及びη＿ＶＥＨＩＣＬＥ値は、例えば、以下の例に従って計算される。
【００８３】
第１の反復時：
第１の車両タイプの計算された第３の誘導性結合効率成分
η＿ＶＥＨＩＣＬＥ１＊＝η＿ＴＯＴ１÷（η＿ＧＥＯ１ｘη＿ＲＯＡＤ１）
ただし、η＿ＴＯＴ１及びη＿ＧＥＯ１は、車両１が第１の一次コイル１０１を通過している間に求められる。
【００８４】
第２の一次コイル１１２の計算された第１の誘導性結合効率成分
η＿ＲＯＡＤ２＊＝η＿ΤΟΤ２÷（η＿ＧＥＯ２ｘη＿ＶＥＨＩＣＬＥ１＊）
ただし、η＿ＴＯＴ２及びη＿ＧＥＯ２は、車両１が第２の一次コイル１１２を通過している間に求められる。
【００８５】
第２の車両タイプの計算された第３の誘導性結合効率成分
η＿ＶＥＨＩＣＬＥ２＊＝η＿ＴＯＴ１÷（η＿ＧＥＯ１ｘη＿ＲＯＡＤ１）
ただし、η＿ＴＯＴ１及びη＿ＧＥＯ１は、車両２が第１の一次コイル１０１を通過している間に求められる。
【００８６】
第２の反復時：
第２の一次コイル１１２の計算された第１の誘導性結合効率成分
η＿ＲＯＡＤ２＊＊＝（η＿ＴＯＴ２÷（η＿ＧＥＯ２ｘη＿ＶＥＨＩＣＬＥ２＊）＋η＿ＲＯＡＤ２＊）÷２
ただし、η＿ＴＯＴ２及びη＿ＧＥＯ２は、車両２が第２の一次コイル１１２を通過している間に求められる。
【００８７】
第１の車両タイプの計算された第３の誘導性結合効率成分
η＿ＶＥＨＩＣＬＥ１＊＊＝（η＿ＶＥＨＩＣＬＥ１＊＋η＿ＴＯＴ２÷（η＿ＧＥＯ２ｘη＿ＲＯＡＤ２））÷２
ただし、η＿ＴＯＴ２及びη＿ＧＥＯ２は、車両１が第２の一次コイル１１２を通過している間に求められる。
【００８８】
上記の値を反復的に求める任意の他の方法も適用できる。例えば、第３の誘導性結合効率成分η＿ＶＥＨＩＣＬＥは、前記第１の一次コイル１０１を通過する車両ごとに一度だけ求めることができる。この場合、第１の誘導性結合効率成分η＿ＲＯＡＤは、前記第２の一次コイル１１２の上方を通過する全ての車両の移動平均値として、前記第２の一次コイル１１２を通過する複数の車両から第２の一次コイル１１２に対して反復的に求めることができる。
【００８９】
さらに、前記方法の更なるステップにおいて故障検出を実行することができる。そのために、多数の車両によって、一次コイル効率成分η＿ＲＯＡＤの、平均値から非常に大きくかつ一貫して異常な逸脱が、繰り返し求められることで、道路内のこのコイル素子の劣化又は故障を示しうる。この情報は、データリンクを介して前記デバイス１２０に接続される監視サーバに送信されるメッセージのように、グラフィカルユーザインターフェース又は他の通信手段を介してシステムオペレータに通信することができる（データリンク及び監視サーバはいずれも図１には示されない）。
【００９０】
一方、多数の充電コイルによって車両効率成分η＿ＶＥＨＩＣＬＥを繰返し検出することによって、車両側の充電システムの故障を指示することができる。この情報は、前記データリンクを介して前記デバイス１２０に接続される前記車両１３０内のディスプレイユニットに送信されるメッセージのように、グラフィカルユーザインターフェース又は他の通信手段を介してシステムオペレータ又は車両運転者に通信することができる。
【００９１】
いずれの場合でも、前記更なるステップは、それぞれの効率成分の平均値を求めることを含む。さらに、計算された効率成分値ごとに、その値が所定のしきい値より大きく平均値から逸脱しているか否かの試験が実行される。逸脱している場合には、メッセージ、例えば、「コイルの故障」が、前記グラフィカルユーザインターフェース上に表示されるか、又はそれぞれの監視センター又はディスプレイユニットに送信される。代替的には、前記所定のしきい値を直接用いて、現在計算された効率成分値があまりにも大きく逸脱しているか否かを判断することができる。その場合、車両タイプ又はコイルタイプを用いて、しきい値を決定することができる。
【００９２】
いずれの場合でも、所定のしきい値は、例えば、前記デバイス１２０に格納される。
【００９３】
説明及び図面は本発明の原理を例示するにすぎない。それゆえ、本明細書において明確に説明及び図示されないが、本発明の原理を具現し、本発明の趣旨及び範囲内に含まれる種々の構成を当業者が考案できることは理解されよう。さらに、本明細書において記載される全ての例は主に、本発明の原理、及び当該技術分野を促進するために本発明人によって貢献される概念を理解する際に読者を助けるという教育的な目的のみを明確に意図しており、そのように具体的に記載された例及び条件に限定されないように解釈されるべきである。さらに、本発明の原理、態様及び実施形態を記載する本明細書における全ての記述、並びにその具体例は、その均等物を含むことを意図している。
【００９４】
「プロセッサ」と呼ばれる任意の機能ブロックを含む、図示される種々の要素の機能は、専用ハードウェア、及び適切なソフトウェアに関連するソフトウェアを実行することができるハードウェアを使用して与えることができる。プロセッサによって与えられるとき、それらの機能は、単一の専用プロセッサによって、単一の共用プロセッサによって、又はそのうちの幾つかが共用される場合がある、複数の個別のプロセッサによって与えることができる。さらに、用語「プロセッサ」を明示的に使用することは、ソフトウェアを実行することができるハードウェアだけを指していると解釈されるべきではなく、限定はしないが、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ネットワークプロセッサ、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）、ソフトウェアを記憶するためのリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び不揮発性記憶装置を暗に含む場合がある。他のハードウェア、すなわち、従来のハードウェア及び／又はカスタムハードウェアも含まれる場合がある。
【００９５】
本明細書における任意のブロック図は、本発明の原理を具現する例示的な回路の概念的視点を表すことは当業者には理解されたい。同様に、任意の流れ図などは、コンピュータ可読媒体内で実質的に表現することができ、したがって、コンピュータ又はプロセッサが明示されても、されなくても、そのようなコンピュータ又はプロセッサによって実行することができる種々のプロセスを表すことは理解されよう。
【００９６】
種々の上記の方法のステップを、プログラミングされたコンピュータによって実行できることは当業者であれば容易に認識されよう。本明細書において、幾つかの実施形態は、機械可読又はコンピュータ可読であり、機械実行可能又はコンピュータ実行可能な命令プログラムを符号化するプログラム記憶デバイス、例えば、デジタルデータ記憶媒体を含むことも意図しており、その命令が前記上記の方法のステップのうちの幾つか又は全てを実行する。プログラム記憶デバイスは、例えば、デジタルメモリ、磁気ディスク及び磁気テープのような磁気記憶媒体、ハードドライブ、又は光学的に読取り可能なデジタルデータ記憶媒体とすることができる。また、それらの実施形態は、上記の方法の前記ステップを実行するようにプログラミングされたコンピュータを含むことも意図している。
【図１】
2015510746.tif 000004
【図２】
2015510746.tif 000005
【図３】
2015510746.tif 000006
【図４】
2015510746.tif 000007
【図５】
2015510746.tif 000008
【国際調査報告】
2015510746.tif 000009
2015510746.tif 000010