(57)【要約】  ワイヤレス電力伝達用途に関する車両パッドにおける部分的電子機器統合のためのシステム、方法、および装置が提供される。一態様では、充電電力をワイヤレスに受信するための装置が提供される。この装置は、第1のエンクロージャにおける交流磁場の作用によって交流電流を生成するように構成された少なくとも受信カプラを含む第1のエンクロージャを備える。第1のエンクロージャは、第1のエンクロージャから、異なる位置に配置された第2のエンクロージャ内のコントローラ回路に出力される直流電流を生成するように交流電流を修正するように構成された整流器回路をさらに含む。この装置は、整流器回路から直流電流を受信するように構成された少なくとも1つの直流電流インダクタをさらに備える。いくつかの実装形態では、この装置は第2のエンクロージャ内のコントローラ回路をさらに備える。コントローラ回路は、直流電流をバッテリーに選択的に供給するように構成される。
2018514174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電電力をワイヤレスに受信するための装置であって、
第1のエンクロージャであって、
交流磁場の作用によって交流電流を生成するように構成された受信カプラと、
前記第1のエンクロージャから、異なる位置に配置された第2のエンクロージャ内のコントローラ回路に出力される直流電流を生成するように前記交流電流を修正するように構成された整流器回路と
を少なくとも含む第1のエンクロージャを備える装置。
【請求項２】
前記整流器回路から前記直流電流を受信するように構成された少なくとも1つの直流電流インダクタをさらに備える、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも1つの直流電流インダクタは、前記第1のエンクロージャ内に位置する、請求項2に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも1つの直流電流インダクタは、前記第2のエンクロージャ内に位置する、請求項2に記載の装置。
【請求項５】
前記コントローラ回路を含む前記第2のエンクロージャをさらに備える、請求項1に記載の装置。
【請求項６】
前記コントローラ回路は、前記直流電流をバッテリーに選択的に供給するように構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項７】
前記第1のエンクロージャおよび前記第2のエンクロージャ内の電気的構成要素は、並列同調共振回路を含む、請求項1に記載の装置。
【請求項８】
前記第1のエンクロージャおよび前記第2のエンクロージャ内の電気的構成要素は、倍電流回路を含む、請求項1に記載の装置。
【請求項９】
前記第1のエンクロージャおよび前記第2のエンクロージャ内の電気的構成要素は、インターリーブ型倍電流回路を含む、請求項1に記載の装置。
【請求項１０】
充電電力をワイヤレスに受信するための方法であって、
第1のエンクロージャ内において、交流磁場の作用によって交流電流を生成するステップと、
前記第1のエンクロージャ内において、直流電流を生成するように前記交流電流を修正するステップと、
前記第1のエンクロージャから、異なる位置に配置された第2のエンクロージャ内のコントローラ回路に前記直流電流を出力するステップと
を含む方法。
【請求項１１】
前記直流電流を前記コントローラ回路を介してバッテリーに選択的に供給するステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
前記第1のエンクロージャおよび前記第2のエンクロージャ内の電気的構成要素は、並列同調共振回路を含む、請求項10に記載の方法。
【請求項１３】
前記第1のエンクロージャおよび前記第2のエンクロージャ内の電気的構成要素は、倍電流回路を含む、請求項10に記載の方法。
【請求項１４】
前記第1のエンクロージャおよび前記第2のエンクロージャ内の電気的構成要素は、インターリーブ型倍電流回路を含む、請求項10に記載の方法。
【請求項１５】
コードを含む非一時的コンピュータ可読記録媒体であって、前記コードは、実行されたときに、装置に、
第1のエンクロージャ内において、交流磁場の作用によって交流電流を生成することと、
前記第1のエンクロージャ内において、直流電流を生成するように前記交流電流を修正することと、
前記第1のエンクロージャから、異なる位置に配置された第2のエンクロージャ内のコントローラ回路に前記直流電流を出力することと
を行わせるコードを含む非一時的コンピュータ可読記録媒体。
【請求項１６】
前記コードは、実行されたときに、前記装置にさらに、前記直流電流を前記コントローラ回路を介してバッテリーに選択的に供給させる、請求項15に記載の媒体。
【請求項１７】
前記第1のエンクロージャおよび前記第2のエンクロージャ内の電気的構成要素は、並列同調共振回路を含む、請求項15に記載の媒体。
【請求項１８】
前記第1のエンクロージャおよび前記第2のエンクロージャ内の電気的構成要素は、倍電流回路を含む、請求項15に記載の媒体。
【請求項１９】
前記第1のエンクロージャおよび前記第2のエンクロージャ内の電気的構成要素は、インターリーブ型倍電流回路を含む、請求項15に記載の媒体。
【請求項２０】
充電電力をワイヤレスに受信するための装置であって、
第1の密閉手段であって、
交流磁場の作用によって交流電流を生成するための手段と、
前記第1の密閉手段から前記装置を制御するための手段に出力される直流電流を生成するように前記交流電流を修正するための手段であって、前記装置を制御するための前記手段が、異なる位置に配置された第2の密閉手段内に配設される、修正するための手段と
を少なくとも密閉する第1の密閉手段を備える装置。
【請求項２１】
前記交流電流を修正するための前記手段から前記直流電流を受信するための手段をさらに備える、請求項20に記載の装置。
【請求項２２】
前記直流電流を受信するための前記手段は、前記第1の密閉手段によって密閉される、請求項21に記載の装置。
【請求項２３】
前記直流電流を受信するための前記手段は、少なくとも1つの電気的構成要素を密閉するための前記第2の密閉手段によって密閉される、請求項21に記載の装置。
【請求項２４】
前記装置を制御するための前記手段をさらに備える、請求項20に記載の装置。
【請求項２５】
前記第1の密閉手段および前記第2の密閉手段内の電気的構成要素は、並列同調共振回路を含む、請求項20に記載の装置。
【請求項２６】
前記第1の密閉手段および前記第2の密閉手段内の電気的構成要素は、倍電流回路を含む、請求項20に記載の装置。
【請求項２７】
前記第1の密閉手段および前記第2の密閉手段内の電気的構成要素は、インターリーブ型倍電流回路を含む、請求項20に記載の装置。
【請求項２８】
交流電流を生成するための前記手段は受信カプラを備える、請求項20に記載の装置。
【請求項２９】
前記交流電流を修正するための前記手段は整流器回路を備える、請求項20に記載の装置。
【請求項３０】
前記装置を制御するための前記手段はコントローラ回路を備える、請求項20に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概してワイヤレス電力伝達に関し、より詳細には、ワイヤレス電力伝達用途に関する車両パッドにおける部分的電子機器統合(partial electronics integration)のためのシステム、方法、および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導電力伝達(IPT)システムは、エネルギーのワイヤレス伝達の一例を実現する。IPTシステムでは、1次電力デバイス(すなわち、「トランスミッタ」)は、電力をワイヤレスに2次電力デバイス(すなわち、「レシーバ」)に送信する。トランスミッタおよびレシーバの各々は、通常は、リッツワイヤなどの電流搬送材料を含むシングルコイル構成またはマルチコイル構成の巻線である、誘導型カプラを含む。1次カプラを通る交流電流(alternating current)は、交流磁場(alternating magnetic field)を生成する。2次カプラが1次カプラに近接して配置されるとき、交流磁場はファラデーの法則に従って2次カプラにおいて起電力(EMF)を誘起し、それによってレシーバにワイヤレスに電力を伝達する。
【０００３】
IPTシステムを組み込んだ電気的に充電可能な車両では、レシーバシステム用の必要な充電および制御回路を設置するための空間が非常に制限される場合がある。この回路のすべてを設置するための単一の位置が利用可能にならない場合が多い。したがって、ワイヤレス電力伝達用途に関する車両パッドにおける部分的電子機器統合のためのシステム、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】
【０００４】
いくつかの実装形態は、充電電力をワイヤレスに受信するための装置を提供する。この装置は、第1のエンクロージャ(enclosure)における交流磁場の作用によって交流電流を生成するように構成された少なくとも受信カプラ(receive coupler)を含む第1のエンクロージャを備える。第1のエンクロージャは、第1のエンクロージャから、異なる位置に配置された第2のエンクロージャ内のコントローラ回路に出力される直流電流を生成するように交流電流を修正するように構成された整流器回路(rectifier circuit)を含む。
【０００５】
他のいくつかの実装形態は、充電電力をワイヤレスに受信するための方法を提供する。この方法は、第1のエンクロージャ内において、交流磁場の作用によって交流電流を生成するステップを含む。この方法は、第1のエンクロージャ内において、直流電流を生成するように交流電流を修正するステップを含む。この方法は、第1のエンクロージャから、異なる位置に配置された第2のエンクロージャ内のコントローラ回路に直流電流を出力するステップを含む。
【０００６】
また他の実装形態は、実行されたときに、充電電力をワイヤレスに受信するための装置に、第1のエンクロージャ内において交流磁場の作用によって交流電流を生成させるコードを含む非一時的コンピュータ可読媒体を提供する。このコードは、実行されたときに、さらに、上記の装置に、第1のエンクロージャ内において、直流電流を生成するように交流電流を修正させる。このコードは、実行されたときに、さらに、上記の装置に、第1のエンクロージャから、異なる位置に配置された第2のエンクロージャ内のコントローラ回路に直流電流を出力させる。
【０００７】
また他の実装形態は、充電電力をワイヤレスに受信するための装置を提供する。この装置は、第1の密閉手段を備える。第1の密閉手段は、第1のエンクロージャにおいて交流磁場の作用によって交流電流を生成するための手段を密閉する。第1の密閉手段は、直流電流を生成するように交流電流を修正するための手段を密閉する。直流電流は、第1の密閉手段から装置を制御するための手段に出力されるためのものである。装置を制御するための手段は、異なる位置に配置された第2の密閉手段内に配設される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】いくつかの実装形態による、電気車両を充電するためのワイヤレス電力伝達システムを示す図である。
【図２】いくつかの実装形態による、図1に関連してすでに説明したシステムと同様なワイヤレス電力伝達システムの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】いくつかの実装形態による、車両パッドエンクロージャとコントローラエンクロージャとを含む車両の機能ブロック図である。
【図５】いくつかの実装形態による、車両パッドエンクロージャとコントローラエンクロージャとを含む車両の別の機能ブロック図である。
【図６Ａ】いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバ(wireless charging power receiver)の車両パッドエンクロージャおよび車両コントローラエンクロージャの各々における構成要素の配置の概略図である。
【図６Ｂ】いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバの車両パッドエンクロージャおよび車両コントローラエンクロージャの各々における構成要素の配置の概略図である。
【図６Ｃ】いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバの車両パッドエンクロージャおよび車両コントローラエンクロージャの各々における構成要素の配置の概略図である。
【図６Ｄ】いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバの車両パッドエンクロージャおよび車両コントローラエンクロージャの各々における構成要素の配置の概略図である。
【図７Ａ】いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバの車両パッドエンクロージャおよび車両コントローラエンクロージャの各々における構成要素の配置の概略図である。
【図７Ｂ】いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバの車両パッドエンクロージャおよび車両コントローラエンクロージャの各々における構成要素の配置の概略図である。
【図７Ｃ】いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバの車両パッドエンクロージャおよび車両コントローラエンクロージャの各々における構成要素の配置の概略図である。
【図７Ｄ】いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバの車両パッドエンクロージャおよび車両コントローラエンクロージャの各々における構成要素の配置の概略図である。
【図８Ａ】いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバの車両パッドエンクロージャおよび車両コントローラエンクロージャの各々における構成要素の配置の概略図である。
【図８Ｂ】いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバの車両パッドエンクロージャおよび車両コントローラエンクロージャの各々における構成要素の配置の概略図である。
【図８Ｃ】いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバの車両パッドエンクロージャおよび車両コントローラエンクロージャの各々における構成要素の配置の概略図である。
【図８Ｄ】いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバの車両パッドエンクロージャおよび車両コントローラエンクロージャの各々における構成要素の配置の概略図である。
【図９Ａ】いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバの車両パッドエンクロージャおよび車両コントローラエンクロージャの各々における構成要素の配置の概略図である。
【図９Ｂ】いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバの車両パッドエンクロージャおよび車両コントローラエンクロージャの各々における構成要素の配置の概略図である。
【図９Ｃ】いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバの車両パッドエンクロージャおよび車両コントローラエンクロージャの各々における構成要素の配置の概略図である。
【図９Ｄ】いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバの車両パッドエンクロージャおよび車両コントローラエンクロージャの各々における構成要素の配置の概略図である。
【図１０Ａ】いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバの車両パッドエンクロージャおよび車両コントローラエンクロージャの各々における構成要素の配置の概略図である。
【図１０Ｂ】いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバの車両パッドエンクロージャおよび車両コントローラエンクロージャの各々における構成要素の配置の概略図である。
【図１０Ｃ】いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバの車両パッドエンクロージャおよび車両コントローラエンクロージャの各々における構成要素の配置の概略図である。
【図１０Ｄ】いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバの車両パッドエンクロージャおよび車両コントローラエンクロージャの各々における構成要素の配置の概略図である。
【図１１Ａ】いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバの車両パッドエンクロージャおよび車両コントローラエンクロージャの各々における構成要素の配置の概略図である。
【図１１Ｂ】いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバの車両パッドエンクロージャおよび車両コントローラエンクロージャの各々における構成要素の配置の概略図である。
【図１１Ｃ】いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバの車両パッドエンクロージャおよび車両コントローラエンクロージャの各々における構成要素の配置の概略図である。
【図１１Ｄ】いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバの車両パッドエンクロージャおよび車両コントローラエンクロージャの各々における構成要素の配置の概略図である。
【図１２】いくつかの実装形態による、充電電力をワイヤレスに受信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】
添付の図面に関連して以下に記載される詳細な説明は、実装形態の説明であることが意図されており、唯一の実装形態を表すことは意図されていない。詳細な説明は、実装形態の完全な理解を与えるための具体的な詳細を含む。場合によっては、いくつかのデバイスはブロック図の形態で示される。
【００１０】
電力をワイヤレスに伝達することは、物理的な電気導体を使用せずに、電場、磁場、電磁場、またはその他に関連する任意の形態のエネルギーをトランスミッタからレシーバに伝達することを指す場合がある(たとえば、電力は、自由空間を通じて伝達される場合がある)。電力伝達を実現するために、ワイヤレス場(たとえば、磁場)に出力された電力は、「受信コイル」によって受信されるかまたは取り込まれるかまたは結合される場合がある。
【００１１】
本明細書では、遠隔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、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)から導か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、直接運動するかまたは車両のバッテリーを充電するための従来型の燃焼機関を含むハイブリッド電気車両であってもよい。他の電気車両は、運動能力のすべてを電力から取り出してもよい。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んでもよい。限定ではなく例として、遠隔システムについて本明細書では、電気車両(EV)の形態で説明する。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る場合があ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】
図1は、いくつかの実装形態による、電気車両を充電するためのワイヤレス電力伝達システム100の図である。ワイヤレス電力伝達システム100は、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電気車両112を充電するのを可能にする。駐車エリアには、対応するベースワイヤレス充電システム102aおよび102bの上に駐車する2台の電気車両用のスペースが示されている。いくつかの実装形態では、ローカル配電センター130は、電力バックボーン132に接続され、交流電流(AC)または直流電流(DC)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に供給するように構成されてもよい。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、それぞれ、電力をワイヤレスに伝達するためのベースカプラ104a、104bを含む。いくつかの他の実装形態では(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の一部ではない。
【００１３】
電気車両112は、バッテリーユニット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を含んでもよい。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構成する。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と相互作用してもよい。
【００１４】
いくつかの実装形態では、電気車両カプラ116は、ベースカプラ104aによって生成された電磁場内に位置するときに、電力を受信する場合がある。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によって捕捉される場合がある領域に相当してもよい。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であってもよい。場合によっては、この場は、ベースカプラ104aの「近距離場」に相当してもよい。近距離場は、ベースカプラ104aから離れる方向に電力を放射しない、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てもよい。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から、ベースカプラ104aによって生成される電磁場の周波数の波長の約1/2π以内離れた位置にある領域に相当してもよい。
【００１５】
ローカル配電センター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)と通信し、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てもよい。
【００１６】
いくつかの実装形態では、電気車両カプラ116は、電気車両のオペレータによって単に、電気車両カプラ116がベースカプラ104aと十分に位置合わせされるように電気車両112を位置決めすることによって、ベースカプラ104aと位置合わせされ、したがって、近距離場の領域内に配置されてもよい。位置合わせ誤差が許容できる値を下回ったときに位置合わせが十分であると見なされてもよい。他の実装形態では、オペレータに、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たときにそのことを判定するために、視覚的なフィードバックおよび/または音声のフィードバックが与えられてもよい。また他の実装形態では、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てもよく、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を移動させてもよい。これは、運転者の介入の有無とは無関係に電気車両112によって自動的かつ自律的に実行されてもよい。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の場合に可能であることがある。さらに他の実装形態では、電気車両112および/またはベースワイヤレス充電システム102aは、カプラ116および104aをそれぞれ互いに対して機械的に変位および移動させてそれらの向きまたは位置をより正確に合わせ、それらの間に十分な結合および/または場合によってはより効率的な結合を生じさせるための機能を有してもよい。
【００１７】
ベースワイヤレス充電システム102aは、様々なロケーションに位置してもよい。非限定的な例として、いくつかの適切なロケーションは、電気車両112の所有者の自宅における駐車エリア、従来型の石油ベースの給油所にならって作られた、電気車両のワイヤレス充電のために確保された駐車エリア、およびショッピングセンターや職場などの他のロケーションにおける駐車場を含む。
【００１８】
電気車両をワイヤレスに充電することは、数多くの利点をもたらす場合がある。たとえば、充電は、自動的に、ほとんど運転者の介入または操作を伴わずに実行されてもよく、それによって、ユーザの利便性を向上させる。また、露出した電気的接点および機械的な摩耗がなくなる場合があり、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が不要になる場合があり、屋外環境において水分にさらされるケーブル、プラグ、またはソケットがなくてもよいので、安全性が向上する場合がある。さらに、目に見えるかまたは手が届くソケット、ケーブル、またはプラグもなくてよく、それによって、電力充電デバイスへの潜在的な荒らしが抑制される。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してもよいので、好都合な電力網へのドッキングソリューション(docking-to-grid solution)は、車両から電力網への(V2G)の動作への車両の利用可能性を高める助けとなり得る。
【００１９】
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、見た目がよくかつ障害がないという利点をもたらし得る。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がなくなり得る。
【００２０】
車両から電力網へ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に電力を送信することができ、あるいは電気車両112がベースワイヤレス充電システム102aに電力を送信することができるように、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与えることが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。
【００２１】
図2は、いくつかの実装形態による、図1に関連してすでに説明したシステムと同様なワイヤレス電力伝達システム200のコア構成要素の概略図である。ワイヤレス電力伝達システム200は、インダクタンスL1を有するベースカプラ204を含むベース共振回路206を含んでもよい。ワイヤレス電力伝達システム200は、インダクタンスL2を有する電気車両カプラ216を含む電気車両共振回路222をさらに含む。本明細書において説明する実装形態は、1次側構造物(トランスミッタ)と2次側構造物(レシーバ)の両方が共通の共振周波数に同調されている場合に、磁気的または電磁気的な近距離場を介してトランスミッタからレシーバ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装荷型導体ループ(すなわち、多巻コイル)を使用してもよい。コイルは、電気車両カプラ216およびベースカプラ204に使用されてもよい。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」と呼ばれる場合がある。ワイヤレス電力伝達システム200の動作について、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するが、それに限定されない。たとえば、上記で説明したように、エネルギーはまた、逆方向に伝達されてもよい。
【００２２】
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んでもよい。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、例と解釈されるべきである。別の実装形態では、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。また他の実装形態では、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において、いくつかのリアクタンス要素から形成されてもよい。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てもよい。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までの任意のレベルであるが、実際のレベルはこれより高くてもあるいは低くてもよい)であってもよい。
【００２３】
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てもよい。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内に位置決めされてもよく、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へワイヤレスに伝達される場合があるように互いに結合されるようになってもよい。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ように設けられてもよい。直列同調共振回路222は、例であるものと解釈されるべきである。別の実装形態では、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。また他の実装形態では、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において、いくつかのリアクタンス要素から形成されてもよい。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。
【００２４】
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、電気車両バッテリーユニットを表す場合がある負荷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コンバータを含んでもよい。電気車両電力コンバータ238は、変換された電力PLDCを負荷218に供給してもよい。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ロケーションに固定され、位置してもよい。電気車両負荷218(たとえば、電気車両バッテリーユニット)、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)の一部、またはそのバッテリーパック(図示せず)の一部である電気車両充電システム214に含まれてもよい。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、電力を電力網に戻すように構成されてもよい。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。
【００２５】
図示されていないが、ワイヤレス電力伝達システム200は、電気車両負荷218または電源208をワイヤレス電力伝達システム200から安全に切り離すための、負荷切断ユニット(LDU)(図示せず)を含んでもよい。たとえば、緊急事態またはシステム障害の場合、LDUは、トリガされワイヤレス電力伝達システム200から負荷を切断してもよい。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設けられてよく、または、バッテリー管理システムの一部であってもよい。
【００２６】
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、スイッチング回路(図示せず)を含んでもよい。電気車両カプラ216を切断することによって、充電が中止する場合があり、(トランスミッタ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によって「見える」「負荷」を変化することもあり、このことが、(レシーバ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「覆い隠す」ために使用されてもよい。トランスミッタが負荷感知回路を含む場合、負荷の変化が検出されることがある。したがって、以下において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などのトランスミッタは、電気車両充電システム214などのレシーバがベースカプラ204の近距離場結合モード領域に存在するときにそのことを判定するための機構を有してもよい。
【００２７】
上述のように、動作時には、電気車両(たとえば、図1の電気車両112)にエネルギーが伝達される間に、ベースカプラ204がエネルギー伝達を実現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によって蓄積または消費される出力電力を生成する。上述のように、いくつかの実装形態では、ベース共振回路206および電気車両共振回路222は、それらがほぼ動作周波数においてあるい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され同調される。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内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。
【００２８】
上述のように、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のではなく、磁気的な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。近距離場内に位置するとき、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る場合がある。この近距離場結合が発生する場合があ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。
【００２９】
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は双方向型である場合、どちらも、送信モードに関して発振器、電力増幅器などの駆動回路、フィルタ、および整合回路を含み、受信モードに関して整流器回路を含んでもよい。発振器は、調整信号に応答して調整される場合がある所望の動作周波数を生成するように構成されてもよい。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てもよい。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てもよい。受信モードに関して、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んでもよい。
【００３０】
開示される実装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てもよい。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てもよい。「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を意図される。
【００３１】
上記で説明したように、トランスミッタとレシーバとの間のエネルギーの効率的な伝達は、トランスミッタとレシーバとの間の共振が整合しているときまたはほぼ整合しているときに行われる。しかしながら、トランスミッタとレシーバとの間の共振が整合していないときでも、エネルギーはより低い効率で伝達される場合がある。
【００３２】
共振周波数は、上述のようなカプラ(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いてもよい。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る場合があり、一方、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付加される場合がある。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の場合、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する場合がある。さらに、カプラのサイズが増大するにつれて、結合効率が高くなる場合がある。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てもよい。たとえば、Qファクタは300以上であってもよい。
【００３３】
上述のように、いくつかの実装形態によれば、互いの近距離場内に位置する2つのカプラの間で電力を結合することが開示される。上述のように、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てもよい。カプラの物理的サイズが周波数に反比例する波長よりもずっと小さい場合、波がカプラから離れる方向に伝搬または放射することに起因する電力の損失はほとんどない。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に位置し、通常は波長のごく一部の中に位置するボリュームに相当してもよい。いくつかの実装形態によれば、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ので、実際に磁場を取り扱うことは電場よりも容易であるために、単巻および多巻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。
【００３４】
図3は、図1のワイヤレス電力伝達システム100において使用される場合があり、ならびに/あるいは図2のワイヤレス電力伝達システム200が一部であり得る、ワイヤレス電力伝達システム300の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、それぞれ制御されてもよい。案内リンク366は、双方向シグナリングを可能にすることがあり、すなわち、案内信号は、ベース案内システムによって放出されることもまたは電気車両案内システムによって放出されることもあり、あるいはその両方によって放出されることもある。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てもよい。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または共振周波数においてベースカプラ304を駆動してもよい。電気車両カプラ316は、近距離場結合モード領域内に位置するとき、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の共振周波数または共振周波数に近い周波数において発振する場合がある。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ーを充電するための適した電力信号に変換する。
【００３５】
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)、電力配電センター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てもよい。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、バッテリー管理システム、車両内の他のシステム、および遠隔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てもよい。
【００３６】
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サブシステムまたはモジュールであって、さらに図3の図に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んでもよい。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もよい。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352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、機械的(運動学的)な位置合わせを介して、または本明細書において説明する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をより綿密に位置合わせするためのフィードバック機構を供給してもよい。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と通信してもよい。いくつかの実装形態では、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てもよい。この情報は、電気車両の特性、バッテリーの特性、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んでもよい。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ってもよい。
【００３７】
いくつかの実装形態では、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ーおよび/または補助バッテリーの充電および放電を管理するバッテリー管理システム(BMS)(図示せず)を含んでもよい。本明細書で説明するように、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、または磁気ベクトル化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、電気車両搭載システムと通信するように構成されてもよい。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に関する位置データ、または、ベースカプラ304と電気車両カプラ316との間において十分な位置合わせを行うためにいくつかの応用例で必要となる場合があるより高い利便性および/またはより高い駐車精度を実現する場合がある、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に関する位置データを、電気車両通信インターフェースを介して供給してもよい。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てもよい。
【００３８】
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んでもよい。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)によって必要とされる位置を決定して運転者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されるセンサ、必要な分離/結合を用いてカプラ同士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ることがあ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される安全センサを含んでもよい。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(304)または電気車両カプラ(316)の近くにまたは近接して位置する金属物体の検出、およびベースカプラ(304)または電気車両カプラ(316)に近接する白熱物体などの有害な事象の検出のためのセンサを含んでもよい。
【００３９】
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てもよい。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てもよい。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機能を実現してもよい。
【００４０】
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てもよい。帯域外通信は、車両のユーザ/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実現する場合がある。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する場合がある。
【００４１】
図4は、いくつかの実装形態による、車両パッドエンクロージャ404とコントローラエンクロージャ442とを含む車両412の機能ブロック図400である。図4において、車両412は、車両パッドエンクロージャ404がベースパッド402エンクロージャの実質的に上方に位置するようにワイヤレス充電電力を伝達するように位置決めされる。本出願では、「エンクロージャ」という用語は、任意の閉じ込め構造であって、少なくとも1つの電気的構成要素を別のそのような閉じ込め構造内の電気的構成要素とは別の(たとえば、異なる)位置に保持するように構成可能な任意の閉じ込め構造を意味すると見なされてもよい。たとえば、電気的構成要素を完全にまたは少なくとも部分的に囲むボックス、容器、またはコンパートメントはエンクロージャと見なされてもよい。しかし、プリント回路板などの構造自体は、この場合、閉じ込め構造を有するにもかかわらずエンクロージャと見なされない場合がある。同様に、集積回路、リレースイッチなどのプラスチックケーシングなどの、電気的構成要素自体の外部コンパートメントまたは容器も、本出願ではエンクロージャと見なされない。しかし、コイルおよび整流器回路を、他の関連する電気的構成要素を車両内に保持する別の容器とは実質的に異なる位置に保持する容器はエンクロージャと見なされる場合がある。たとえば、電気的構成要素を別個のエンクロージャに分割することの1つのそのような利点は、エンクロージャ間において熱負荷が分割されることである。
【００４２】
車両パッドエンクロージャ404は、図1〜図3のうちのいずれかに関連してすでに説明した車両カプラと同様の車両カプラ(たとえば、インダクタ)を含む。しかし、車両ワイヤレス電力レシーバシステムの実質的にすべての他の図示された電子的構成要素は、車両パッドエンクロージャ404からある距離だけ離して配置されたコントローラエンクロージャ442内に位置する。そのような実装形態では、車両パッドエンクロージャ404をコントローラエンクロージャ442に接続する電気導体は、コントローラエンクロージャ442に交流電流(AC)出力を供給するように構成され、コントローラエンクロージャ442は、車両412のバッテリー418に直流(DC)出力を供給するように構成される。したがって、コントローラエンクロージャ442は、車両パッドエンクロージャ404内に位置する、車両カプラ自体(またはカプラおよび同調キャパシタ)を除くすべてのレシーバ電子機器を含む場合がある。この場合、車両カプラ自体を除く実質的にすべての発熱構成要素がコントローラエンクロージャ442内に位置するので、コントローラエンクロージャ442に対する高い熱負荷が生じる。
【００４３】
図5は、いくつかの実装形態による、車両パッドエンクロージャ504とコントローラエンクロージャ542とを含む車両512の別の機能ブロック図500である。図5において、車両512は、車両パッドエンクロージャ504がベースパッド502エンクロージャの実質的に上方に位置するようにワイヤレス充電電力を伝達するように位置決めされる。車両パッドエンクロージャ504は、図1〜図3のうちのいずれかに関連してすでに説明した車両カプラと同様の車両カプラ(たとえば、インダクタ)、ならびにワイヤレス充電電力レシーバシステムの少なくとも1つの追加の構成要素(たとえば、整流器回路)を含む。しかし、車両ワイヤレス電力レシーバシステムの実質的にすべての他の図示された電子的構成要素は、車両パッドエンクロージャ504からある距離だけ離して配置されたコントローラエンクロージャ542内に位置する。そのような実装形態では、車両パッドエンクロージャ504がワイヤレス充電電力レシーバシステムの少なくとも1つの追加の構成要素、たとえば、整流器回路を含むので、車両パッドエンクロージャ504をコントローラエンクロージャ542に接続する電気導体は、コントローラエンクロージャ542にDC出力を供給するように構成されてもよい。コントローラエンクロージャ542は、車両512のバッテリー518に制御または修正されたDC出力を供給するように構成されてもよい。したがって、コントローラエンクロージャ542は、車両カプラ自体を除く実質的にすべての図示されたレシーバ電子機器と、車両パッドエンクロージャ504がAC信号ではなくDC信号を出力するように車両パッドエンクロージャ504内に位置するワイヤレス充電電力レシーバシステムの少なくとも1つの追加の構成要素とを含んでもよい。図5による実装形態は、数ある利点の中でも、車両パッドエンクロージャ504とコントローラエンクロージャ542との間のDC接続を可能にするとともに、車両パッドエンクロージャ504とコントローラエンクロージャ542との間で主要な発熱構成要素が分散されているので、車両パッドエンクロージャ504とコントローラエンクロージャ542との間のシステムの熱負荷の分割を可能にする。さらに、車両パッドエンクロージャ504がコントローラエンクロージャ542にDC出力を供給するので、車両パッドエ
ンクロージャ504とコントローラエンクロージャ542との間の距離は重大ではなく、図4に示す同様の構成要素と比較してより広い範囲で変更されてもよい。
【００４４】
図6Aは、いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバ600Aの車両パッドエンクロージャ604およびコントローラエンクロージャ642の各々における構成要素の配置の概略図である。レシーバ600Aは、並列同調IPTレシーバを備えてもよい(たとえば、カプラ616が並列同調共振回路を備えてもよい)。車両パッドエンクロージャ604は車両カプラ616(たとえば、インダクタ)を含み、一方、レシーバ600Aの図示された構成要素のうちの残りの構成要素は、車両パッドエンクロージャ604から離れたコントローラエンクロージャ642内に位置する。車両パッドエンクロージャ604は、コントローラエンクロージャ642にAC出力を供給する。図6A〜図6D、図7A〜図7D、図8A〜図8D、図9A〜図9D、図10A〜図10D、および図11A〜図11Dのいずれの場合も、それぞれのコントローラエンクロージャ内に位置する任意の回路がコントローラ回路を備えてもよい。
【００４５】
コントローラエンクロージャは、AC出力を受信し、車両カプラ616と並列に接続された共振キャパシタ620を含んでもよい。コントローラエンクロージャ642は、各ダイオードのアノードが接地ノード628に接続され、各ダイオードのカソードが共振キャパシタ620を介して並列に接続されるように、第2のダイオード626と直列に接続された第1のダイオード624を備える整流器回路をさらに含む。第3のダイオード630のアノードは、第1のダイオード624のカソードに接続され、第4のダイオード632のアノードは、第2のダイオード626のカソードに接続される。第3のダイオード630および第4のダイオード632の各々のカソードは、DCインダクタ634の第1の端子に接続される。DCインダクタ634の第2の端子は、平滑キャパシタ636およびバッテリー618の各々の第1の端子に接続される。平滑キャパシタ636およびバッテリー618の各々の第2の端子は、接地に接続される。バッテリー618は、コントローラエンクロージャ642から離れた位置に配置されてもよい。
【００４６】
図6Bは、いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバ600Bの車両パッドエンクロージャ604およびコントローラエンクロージャ642の各々における、図6Aに示す構成要素の別の配置の概略図である。車両パッドエンクロージャ604は、車両カプラ616(たとえば、インダクタ)と、共振キャパシタ620と、図6Aに関連してすでに説明したように接続された第1〜第4のダイオード624、626、630、632の各々を備える整流器回路とを含む。その場合、コントローラエンクロージャ642は、レシーバ600Bのすべての残りの図示された構成要素を含む。車両パッドエンクロージャ604からの出力はDC出力である。バッテリー618は、コントローラエンクロージャ642から離れた位置に配置されてもよい。
【００４７】
図6Cは、いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバ600Cの車両パッドエンクロージャ604およびコントローラエンクロージャ642の各々における、図6Aに示す構成要素の別の配置の概略図である。車両パッドエンクロージャ604は、車両カプラ616(たとえば、インダクタ)と、共振キャパシタ620と、図6Aに関連してすでに説明したように接続された第1〜第4のダイオード624、626、630、632の各々を備える整流器回路と、DCインダクタ634とを含む。その場合、コントローラエンクロージャ642は、レシーバ600Bのすべての残りの図示された構成要素を含む。車両パッドエンクロージャ604からの出力はDC出力である。バッテリー618は、コントローラエンクロージャ642から離れた位置に配置されてもよい。
【００４８】
図6Dは、いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバ600Dの車両パッドエンクロージャ604およびコントローラエンクロージャ642の各々における、図6Aに示す構成要素の別の配置の概略図である。図6Cに関連してすでに説明したように、すべての図示された構成要素が図6Dに存在する。ただし、DCインダクタ634は、直列に接続された2つの物理的に異なるDCインダクタ634A、634Bに分割されてもよく、DCインダクタ634Aは、車両パッドエンクロージャ604内に配置され、DCインダクタ634Bは、コントローラエンクロージャ642内に配置される。そのような実装形態では、DCインダクタ634A、634Bのインダクタンスの和は、図6A〜図6Cの各々に示すDCインダクタ634のインダクタンスに実質的に等しくてもよい。
【００４９】
図7Aは、いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバ700Aの車両パッドエンクロージャ704およびコントローラエンクロージャ742の各々における構成要素の配置の概略図である。レシーバ700Aは、図6Aに関連してすでに説明した配置と実質的に同じ配置を有してもよいが、制御スイッチ746と第5のダイオード744とをさらに含む。したがって、構成要素716、720、724、726、728、730、732、734、736、および718の各々は、それぞれ、図6Aの構成要素616、620、624、626、628、630、632、634、636、および618に対応する。しかし、DCインダクタ734の第2の端子は、平滑キャパシタ736およびバッテリー718の各々の第1の端子に直接接続されるのではなく、DCインダクタ734の第2の端子は、第5のダイオード744のアノードおよびスイッチ746の第1の端子(たとえば、ドレイン端子)に接続される。第5のダイオード744のカソードは、平滑キャパシタ736およびバッテリー718の各々の第1の端子に接続される。平滑キャパシタ736およびバッテリー718の各々の第2の端子は、接地に接続される。スイッチ746の第2の端子(たとえば、ドレイン端子)も接地接続に接続される。スイッチ746は、有効化されたときに、バッテリー718へのDC充電電力の供給を中断するように構成される。したがって、レシーバ700Aは、図6Aのレシーバ600Aと比較して、スイッチ746および第5のダイオード744によって形成される追加された制御態様を有する。
【００５０】
図7Bは、いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバ700Bの車両パッドエンクロージャおよびコントローラエンクロージャの各々における、図7Aに示す構成要素の別の配置の概略図である。車両パッドエンクロージャ704は、車両カプラ716(たとえば、インダクタ)と、共振キャパシタ720と、図7Aに関連してすでに説明したように接続された第1〜第4のダイオード724、726、730、732の各々を備える整流器回路とを含む。その場合、コントローラエンクロージャ742は、レシーバ700Bのすべての残りの図示された構成要素を含む。車両パッドエンクロージャ704からの出力はDC出力である。バッテリー718は、コントローラエンクロージャ742から離れた位置に配置されてもよい。
【００５１】
図7Cは、いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバ700Cの車両パッドエンクロージャおよびコントローラエンクロージャの各々における、図7Aに示す構成要素の別の配置の概略図である。車両パッドエンクロージャ704は、車両カプラ716(たとえば、インダクタ)と、共振キャパシタ720と、図7Aに関連してすでに説明したように接続された第1〜第4のダイオード724、726、730、732の各々を備える整流器回路と、DCインダクタ734とを含む。その場合、コントローラエンクロージャ742は、レシーバ700Bのすべての残りの図示された構成要素を含む。車両パッドエンクロージャ704からの出力はDC出力である。バッテリー718は、コントローラエンクロージャ742から離れた位置に配置されてもよい。
【００５２】
図7Dは、いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバ700Dの車両パッドエンクロージャ704およびコントローラエンクロージャ742の各々における、図7Aに示す構成要素の別の配置の概略図である。図7Cに関連してすでに説明したように、すべての図示された構成要素が図7Dに存在する。ただし、DCインダクタ734は、直列に接続された2つの物理的に異なるDCインダクタ734A、734Bに分割されてもよく、DCインダクタ734Aは、車両パッドエンクロージャ704内に配置され、DCインダクタ734Bは、コントローラエンクロージャ742内に配置される。そのような実装形態では、DCインダクタ734A、734Bのインダクタンスの和は、図7A〜図7Cの各々に示すDCインダクタ734のインダクタンスに実質的に等しくてもよい。
【００５３】
図8Aは、いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバ800Aの車両パッドエンクロージャ804およびコントローラエンクロージャ842の各々における構成要素の配置の概略図である。レシーバ800Aは倍電流回路を備えてもよい。車両パッドエンクロージャ804は車両カプラ816(たとえば、インダクタ)を含み、一方、レシーバ800Aの図示された構成要素のうちの残りの構成要素は、車両パッドエンクロージャ804から離れたコントローラエンクロージャ842内に位置する。車両パッドエンクロージャ804は、コントローラエンクロージャ842にAC出力を供給する。
【００５４】
コントローラエンクロージャは、AC出力を受信し、車両カプラ816と並列に接続された共振キャパシタ820を含んでもよい。コントローラエンクロージャ842は、各ダイオードのアノードが接地ノード828に接続され、各ダイオードのカソードが共振キャパシタ820に並列に接続されるように、第2のダイオード826と直列に接続された第1のダイオード824を備える整流器回路をさらに含む。第1のダイオード824のアノードは第1のDCインダクタ834の第1の端子に接続される。第2のダイオード826のアノードは第2のDCインダクタ848の第1の端子に接続される。第1のDCインダクタ834および第2のDCインダクタ848の各々の第2の端子は、第3のダイオード844のアノードに接続される。第3のダイオード844のカソードは、平滑キャパシタ836およびバッテリー818の各々の第1の端子に接続される。平滑キャパシタ836およびバッテリー818の各々の第2の端子は、接地に接続される。バッテリー818は、コントローラエンクロージャ842から離れた位置に配置されてもよい。
【００５５】
図8Bは、いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバ800Bの車両パッドエンクロージャ804およびコントローラエンクロージャ842の各々における、図8Aに示す構成要素の別の配置の概略図である。車両パッドエンクロージャ804は、車両カプラ816(たとえば、インダクタ)と、共振キャパシタ820と、図8Aに関連してすでに説明したように接続された第1および第2のダイオード824、826を備える整流器回路とを含む。その場合、コントローラエンクロージャ842は、レシーバ800Bのすべての残りの図示された構成要素を含む。車両パッドエンクロージャ804からの出力はDC出力である。バッテリー818は、コントローラエンクロージャ842から離れた位置に配置されてもよい。図6A〜図6Cおよび図7A〜図7Cに示す実装形態と比較して、図8Bおよび図8Cに示す実装形態は、ダイオードの数が少ないのでダイオード損失が低減し、車両パッドエンクロージャ804における熱負荷も低減する。
【００５６】
図8Cは、いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバ800Cの車両パッドエンクロージャ804およびコントローラエンクロージャ842の各々における、図8Aに示す構成要素の別の配置の概略図である。車両パッドエンクロージャ804は、車両カプラ816(たとえば、インダクタ)と、共振キャパシタ820と、図8Aに関連してすでに説明したように接続された第1および第2のダイオード824、826を備える整流器回路と、DCインダクタ834、848とを含む。その場合、コントローラエンクロージャ842は、レシーバ800Cのすべての残りの図示された構成要素を含む。車両パッドエンクロージャ804からの出力はDC出力である。バッテリー818は、コントローラエンクロージャ842から離れた位置に配置されてもよい。
【００５７】
図8Dは、いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバ800Dの車両パッドエンクロージャ804およびコントローラエンクロージャ842の各々における、図8Aに示す構成要素の別の配置の概略図である。図8Cに関連してすでに説明したように、すべての図示された構成要素が図8Dに存在する。ただし、DCインダクタ834、848は、それぞれ、直列に接続された2つの物理的に異なるDCインダクタ834A、834Bおよび848A、848Bに分割されてもよい。DCインダクタ834A、848Aは、車両パッドエンクロージャ804内に位置し、DCインダクタ834B、848Bは、コントローラエンクロージャ842内に位置する。そのような実装形態では、図8A〜図8Cの各々に示すように、DCインダクタ834A、834Bのインダクタンスの和は、DCインダクタ834のインダクタンスに実質的に等しくてもよく、一方、DCインダクタ848A、848Bのインダクタンスの和は、DCインダクタ848のインダクタンスに実質的に等しくてもよい。
【００５８】
図9Aは、いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバ900Aの車両パッドエンクロージャ904およびコントローラエンクロージャ942の各々における構成要素の配置の概略図である。レシーバ900Aは、図8Aに関連してすでに説明した構成と実質的に同じ構成を有してもよいが、制御スイッチ946をさらに含む。したがって、構成要素916、920、924、926、928、934、936、944、948、および918の各々は、図8Aの構成要素816、820、824、826、828、834、836、844、848、および818に対応する。さらに、スイッチ946の第1の端子は、第1のDCインダクタ934および第2のDCインダクタ948の各々の第2の端子と接地との間に接続される。スイッチ946は、有効化されたときに、バッテリー918へのDC充電電力の供給を中断するように構成される。したがって、レシーバ900Aは、図8Aのレシーバ800Aと比較して、スイッチ946によって形成される追加された制御態様を有する。
【００５９】
図9Bは、いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバ900Bの車両パッドエンクロージャ904およびコントローラエンクロージャ942の各々における、図9Aに示す構成要素の別の配置の概略図である。車両パッドエンクロージャ904は、車両カプラ916(たとえば、インダクタ)と、共振キャパシタ920と、図9Aに関連してすでに説明したように接続された第1および第2のダイオード924、926の各々を備える整流器回路とを含む。その場合、コントローラエンクロージャ942は、レシーバ900Bのすべての残りの図示された構成要素を含む。車両パッドエンクロージャ904からの出力はDC出力である。バッテリー918は、コントローラエンクロージャ942から離れた位置に配置されてもよい。
【００６０】
図9Cは、いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバ900Cの車両パッドエンクロージャ904およびコントローラエンクロージャ942の各々における、図9Aに示す構成要素の別の配置の概略図である。車両パッドエンクロージャ904は、車両カプラ916(たとえば、インダクタ)と、共振キャパシタ920と、図9Aに関連してすでに説明したように接続された第1および第2のダイオード924、926の各々を備える整流器回路と、DCインダクタ934とを含む。その場合、コントローラエンクロージャ942は、レシーバ900Bのすべての残りの図示された構成要素を含む。車両パッドエンクロージャ904からの出力はDC出力である。バッテリー918は、コントローラエンクロージャ942から離れた位置に配置されてもよい。
【００６１】
図9Dは、いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバ900Dの車両パッドエンクロージャ904およびコントローラエンクロージャ942の各々における、図9Aに示す構成要素の別の配置の概略図である。図9Cに関連してすでに説明したように、すべての図示された構成要素が図9Dに存在する。ただし、DCインダクタ934、948は、それぞれ、直列に接続された2つの物理的に異なるDCインダクタ934A、934Bおよび948A、948Bに分割されてもよい。DCインダクタ934A、948Aは、車両パッドエンクロージャ904内に位置し、DCインダクタ934B、948Bは、コントローラエンクロージャ942内に位置する。そのような実装形態では、図9A〜図9Cの各々に示すように、DCインダクタ934A、934Bのインダクタンスの和は、DCインダクタ934のインダクタンスに実質的に等しくてもよく、一方、DCインダクタ948A、948Bのインダクタンスの和は、DCインダクタ948のインダクタンスに実質的に等しくてもよい。
【００６２】
図10Aは、いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバ1000Aの車両パッドエンクロージャ1004およびコントローラエンクロージャ1042の各々における構成要素の配置の概略図である。レシーバ1000Aは、部分的直列同調倍電流回路を備えてもよい。車両パッドエンクロージャ1004は車両カプラ1016(たとえば、インダクタ)を含み、一方、レシーバ1000Aの図示された構成要素のうちの残りの構成要素は、車両パッドエンクロージャ1004から離れたコントローラエンクロージャ1042内に位置する。車両パッドエンクロージャ1004は、コントローラエンクロージャ1042にAC出力を供給する。
【００６３】
コントローラエンクロージャは、AC出力を受信し、カプラ1016の第1の端子に接続された第1の端子と、スイッチ1054、第2の共振キャパシタ1020、および第1のDCインダクタ1034の各々の第1の端子に接続された第2の端子とを有する第1の共振キャパシタ1050を含んでもよい。カプラ1016の第2の端子は、スイッチ1054の第2の端子、第2の共振キャパシタ1020の第2の端子、および第2のDCインダクタ1048の第1の端子の各々に接続されてもよい。コントローラエンクロージャ1042は、各ダイオードのアノードが接地ノード1028に接続され、各ダイオードのカソードが第2の共振キャパシタ1020に並列に接続されるように、第2のダイオード1026と直列に接続された第1のダイオード1024を備える整流器回路をさらに含む。第1のDCインダクタ1034および第2のDCインダクタ1048の各々の第2の端子は、第3のダイオード1044のアノードに接続される。第3のダイオード1044のカソードは、平滑キャパシタ1036およびバッテリー1018の各々の第1の端子に接続される。平滑キャパシタ1036およびバッテリー1018の各々の第2の端子は、接地に接続される。バッテリー1018は、コントローラエンクロージャ1042から離れた位置に配置されてもよい。したがって、スイッチ1054を閉じるかまたは開くことによって、バッテリー1018へのDC充電電力の供給をそれぞれ、無効化または有効化してもよい。
【００６４】
図10Bは、いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバ1000Bの車両パッドエンクロージャ1004およびコントローラエンクロージャ1042の各々における、図10Aに示す構成要素の別の配置の概略図である。車両パッドエンクロージャ1004は、車両カプラ1016(たとえば、インダクタ)と、第1の共振キャパシタ1050と、第2の共振キャパシタ1020と、スイッチ1054と、図10Aに関連してすでに説明したように接続された第1および第2のダイオード1024、1026を備える整流器回路とを含む。その場合、コントローラエンクロージャ1042は、レシーバ1000Bのすべての残りの図示された構成要素を含む。車両パッドエンクロージャ1004からの出力はDC出力である。バッテリー1018は、コントローラエンクロージャ1042から離れた位置に配置されてもよい。
【００６５】
図10Cは、いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバ1000Cの車両パッドエンクロージャ1004およびコントローラエンクロージャ1042の各々における、図10Aに示す構成要素の別の配置の概略図である。車両パッドエンクロージャ1004は、車両カプラ1016(たとえば、インダクタ)と、第1の共振キャパシタ1050と、第2の共振キャパシタ1020と、スイッチ1054と、図10Aに関連してすでに説明したように接続された第1および第2のダイオード1024、1026を備える整流器回路と、第1および第2のDCインダクタ1034、1048とを含む。その場合、コントローラエンクロージャ1042は、レシーバ1000Cのすべての残りの図示された構成要素を含む。車両パッドエンクロージャ1004からの出力はDC出力である。バッテリー1018は、コントローラエンクロージャ1042から離れた位置に配置されてもよい。2つの導体が車両パッドエンクロージャ1004とコントローラエンクロージャ1042を接続するように示されているが、第1のDCインダクタ1034および第2のDCインダクタ1048の各々の第2の端子が車両パッドエンクロージャ1004内で互いに接続されてもよく、単一の導体のみが車両パッドエンクロージャ1004とコントローラエンクロージャ1042との間を延びてもよい。
【００６６】
図10Dは、いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバ1000Dの車両パッドエンクロージャ1004およびコントローラエンクロージャ1042の各々における、図10Aに示す構成要素の別の配置の概略図である。図10Cに関連してすでに説明したように、すべての図示された構成要素が図10Dに存在する。ただし、DCインダクタ1034、1048は、それぞれ、直列に接続された2つの物理的に異なるDCインダクタ1034A、1034Bおよび1048A、1048Bに分割されてもよい。DCインダクタ1034A、1048Aは、車両パッドエンクロージャ1004内に位置し、DCインダクタ1034B、1048Bは、コントローラエンクロージャ1042内に位置する。そのような実装形態では、図10A〜図10Cの各々に示すように、DCインダクタ1034A、1034Bのインダクタンスの和は、DCインダクタ1034のインダクタンスに実質的に等しくてもよく、一方、DCインダクタ1048A、1048Bのインダクタンスの和は、DCインダクタ1048のインダクタンスに実質的に等しくてもよい。
【００６７】
図11Aは、いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバ1100Aの車両パッドエンクロージャ1104およびコントローラエンクロージャ1142の各々における構成要素の別の配置の概略図である。レシーバ1100Aは、インターリーブ型倍電流回路を備えてもよい。車両パッドエンクロージャ1104は車両カプラ1116(たとえば、インダクタ)を含み、一方、図示されたレシーバ1100Aの構成要素のうちの残りの構成要素は、車両パッドエンクロージャ1104から離れたコントローラエンクロージャ1142内に位置する。車両パッドエンクロージャ1104は、コントローラエンクロージャ1142にAC出力を供給する。
【００６８】
コントローラエンクロージャ1142は、AC出力を受信し、車両カプラ1116と並列に接続された共振キャパシタ1120を含んでもよい。コントローラエンクロージャ1142は、各ダイオードのアノードが接地ノード1128に接続され、各ダイオードのカソードが共振キャパシタ1120を介して並列に接続されるように、第2のダイオード1126と直列に接続された第1のダイオード1124を備える整流器回路をさらに含む。第1のダイオード1124のカソードは第1のDCインダクタ1134の第1の端子に接続される。第2のダイオード1126のカソードは第2のDCインダクタ1148の第2の端子に接続される。第1のDCインダクタ1134の第2の端子は、第3のダイオード1144および第1のスイッチ1146の各々の第1の端子(たとえば、ドレイン端子)に接続される。第2のDCインダクタ1148の第2の端子は、第4のダイオード1152のアノードおよび第2のスイッチ1150の第1の端子(たとえば、ドレイン端子)に接続される。第1のスイッチ1146および第2のスイッチ1150の各々の第2の端子(たとえば、ソース端子)は、接地に接続される。第3のダイオード1144および第4のダイオード1152の各々のカソードは、平滑キャパシタ1136およびバッテリー1118の各々の第1の端子に接続される。平滑キャパシタ1136およびバッテリー1118の各々の第2の端子は、接地に接続される。バッテリー1118は、コントローラエンクロージャ1142から離れた位置に配置されてもよい。
【００６９】
図11Bは、いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバ1100Bの車両パッドエンクロージャ1104およびコントローラエンクロージャ1142の各々における、図11Aに示す構成要素の別の配置の概略図である。車両パッドエンクロージャ1104は、車両カプラ1116(たとえば、インダクタ)と、共振キャパシタ1120と、図11Aに関連してすでに説明したように接続された第1および第2のダイオード1124、1126を備える整流器回路とを含む。その場合、コントローラエンクロージャ1142は、レシーバ1100Bのすべての残りの図示された構成要素を含む。車両パッドエンクロージャ1104からの出力はDC出力である。バッテリー1118は、コントローラエンクロージャ1142から離れた位置に配置されてもよい。
【００７０】
図11Cは、いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバ1100Cの車両パッドエンクロージャ1104およびコントローラエンクロージャ1142の各々における、図11Aに示す構成要素の別の配置の概略図である。車両パッドエンクロージャ1104は、車両カプラ1116(たとえば、インダクタ)と、共振キャパシタ1120と、図11Aに関連してすでに説明したように接続された第1および第2のダイオード1124、1126を備える整流器回路と、第1のDCインダクタ1134および第2のDCインダクタ1148とを含む。その場合、コントローラエンクロージャ1142は、レシーバ1100Cのすべての残りの図示された構成要素を含む。車両パッドエンクロージャ1104からの出力はDC出力である。バッテリー1118は、コントローラエンクロージャ1142から離れた位置に配置されてもよい。図8A〜図8C、図9A〜図9C、および図10A〜図10Cに示す実装形態と比較して、図11A〜図11Cに示す実装形態は、スイッチング周波数および効率を向上させる場合がある。
【００７１】
図11Dは、いくつかの実装形態による、ワイヤレス充電電力レシーバ1100Dの車両パッドエンクロージャ1104およびコントローラエンクロージャ1142の各々における、図11Aに示す構成要素の別の配置の概略図である。図11Cに関連してすでに説明したように、すべての図示された構成要素が図11Dに存在する。ただし、DCインダクタ1134、1148は、それぞれ、直列に接続された2つの物理的に異なるDCインダクタ1134A、1134Bおよび1148A、1148Bに分割されてもよい。DCインダクタ1134A、1148Aは、車両パッドエンクロージャ1104内に位置し、DCインダクタ1134B、1148Bは、コントローラエンクロージャ1142内に位置する。そのような実装形態では、図11A〜図11Cの各々に示すように、DCインダクタ1134A、1134Bのインダクタンスの和は、DCインダクタ1134のインダクタンスに実質的に等しくてもよく、一方、DCインダクタ1148A、1148Bのインダクタンスの和は、DCインダクタ1148のインダクタンスに実質的に等しくてもよい。
【００７２】
すべてのレシーバ制御回路が完全に同じエンクロージャ内に統合される実装形態と比較して、受信カプラ自体がある場合、またはそれがない場合、図5、図6B〜図6D、図7B〜図7D、図8B〜図8D、図9B〜図9D、図10B〜図10D、および図11B〜図11Dのうちのいずれかに関連してすでに説明した実装形態では、構成要素の位置がより融通性に富んだものになり、それぞれの車両パッドエンクロージャとコントローラエンクロージャとの間の熱損失分散が改善される場合がある。車両パッドエンクロージャの出力は交流電流ではなく直流電流であるので、より安価な配線が利用される場合がある。それは、AC定格配線は、DC定格配線と比較してずっと高価であり、かつずっと利用しづらいからである。さらに、(たとえば、リッツワイヤに代わる)より安価なケーブルおよびより好都合なケーブル入口/出口位置が利用される場合がある。さらに、直流電流は、交流電流と比較して電磁干渉および電磁放射を実質的に低減させている。さらに、DCインダクタなどの構成要素の物理的寸法は、電力定格に応じて変わる傾向があり、そのような構成要素をコントローラエンクロージャとは別個のエンクロージャに含めると、広範囲の定格ワイヤレス電力受信用途に汎用コントローラを使用することが可能になる場合がある。
【００７３】
しかし、いくつかの追加の制御機構がない場合、図7A〜図7D、図9A〜図9D、図10A〜図10D、および図11A〜図11Dに示す実装形態では、トランスミッタが、それぞれのスイッチがバッテリー(たとえば、バッテリー718)を分離したときに生じるように無負荷の車両カプラ(たとえば、カプラ716)に磁気的に結合されつつ駆動されるときに過電圧障害が生じる確率が高くなる。さらに、図8A〜図8D、図9A〜図9D、図10A〜図10D、および図11A〜図11Dの倍電流実装形態では、DC出力上のあらゆるACリップルが、図6A〜図6Dおよび図7A〜図7Dと比較して2倍の周波数を有する。
【００７４】
図12は、いくつかの実装形態による、充電電力をワイヤレスに受信するための方法を示すフローチャート1200である。フローチャート1200の方法について、本明細書では図4、図5、図6B〜図6D、図7B〜図7D、図8B〜図8D、図9B〜図9D、図10B〜図10D、および図11B〜図11Dに関連してすでに説明したレシーバ実装形態のうちのいずれかを参照して説明する。いくつかの実装形態では、フローチャート1200におけるブロックのうちの1つまたは複数が、図4、図5、図6B〜図6D、図7B〜図7D、図8B〜図8D、図9B〜図9D、図10B〜図10D、および図11B〜図11Dのうちのいずれかにおいてすでに説明したカプラ、整流器回路、および/またはコントローラ回路のうちの1つまたは複数によって実行されてもよい。フローチャート1200の方法について、本明細書では特定の順序を参照して説明するが、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もよく、または省略されてもよく、かつさらなるブロックが追加されてもよい。
【００７５】
フローチャート1200は、第1のエンクロージャ内において、交流磁場の作用によって交流電流を生成することを含むブロック1202から開始してもよい。たとえば、図6B〜図6D、図7B〜図7D、図8B〜図8D、図9B〜図9D、図10B〜図10D、および図11B〜図11Dのうちのいずれかに関連してすでに説明したように、カプラ616、716、816、916、1016、および1116は、送信カプラによって生成された交流磁場の作用によって交流電流を生成してもよい。このカプラは、第1のエンクロージャ604、704、804、904、1004、1104内に位置してもよい。
【００７６】
フローチャート1200は次いで、第1のエンクロージャ内において、直流電流を生成するように交流電流を修正することを含むブロック1204に進んでもよい。たとえば、図6B〜図6D、図7B〜図7D、図8B〜図8D、図9B〜図9D、図10B〜図10D、および図11B〜図11Dのうちのいずれかに関連してすでに説明したように、整流器回路は、カプラ616、716、816、916、1016、および1116から受信された交流電流を修正してもよい。
【００７７】
フローチャート1200は次いで、第1のエンクロージャから、異なる位置に配置された第2のエンクロージャ内のコントローラ回路に直流電流を出力することを含むブロック1206に進んでもよい。たとえば、図6B〜図6D、図7B〜図7D、図8B〜図8D、図9B〜図9D、図10B〜図10D、および図11B〜図11Dのうちのいずれかに関連してすでに説明したように、整流器回路からの直流電流は、第1のエンクロージャ604、704、804、904、1004、1104から、第2のエンクロージャ642、742、842、942、1042、1142内に位置するコントローラ回路に出力されてもよい。
【００７８】
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、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てもよい。一般に、それらの動作を実行することができる相当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てもよい。たとえば、第1の密閉手段は、図6B〜図6D、図7B〜図7D、図8B〜図8D、図9B〜図9D、図10B〜図10D、および図11B〜図11Dのうちのいずれかに関連してすでに説明したように、エンクロージャ504、604、704、804、904、1004、および1104を備えてもよい。第2の密閉手段は、図6B〜図6D、図7B〜図7D、図8B〜図8D、図9B〜図9D、図10B〜図10D、および図11B〜図11Dのうちのいずれかに関連してすでに説明したように、エンクロージャ542、642、742、842、942、1042、および1142を備えてもよい。交流電流を生成するための手段は、図6B〜図6D、図7B〜図7D、図8B〜図8D、図9B〜図9D、図10B〜図10D、および図11B〜図11Dのうちのいずれかに関連してすでに説明したように、少なくともカプラを備えてもよい。交流電流を修正するための手段は、図6B〜図6D、図7B〜図7D、図8B〜図8D、図9B〜図9D、図10B〜図10D、および図11B〜図11Dのうちのいずれかに関連してすでに説明したように、少なくとも整流器回路を備えてもよい。装置を制御するための手段は、図6B〜図6D、図7B〜図7D、図8B〜図8D、図9B〜図9D、図10B〜図10D、および図11B〜図11Dのうちのいずれかに関連してすでに説明したように、少なくともコントローラ回路を備えてもよい。直流電流を受信するための手段は、図6B〜図6D、図7B〜図7D、図8B〜図8D、図9B〜図9D、図10B〜図10D、および図11B〜図11Dのうちのいずれかに関連してすでに説明したように、少なくとも1つの直流電流インダクタを備えてもよい。
【００７９】
様々な異なる技術および技法のいずれかを使用して、情報および信号が表されてもよい。たとえば、上記の説明全体にわたって参照される場合があるデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、記号、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てもよい。
【００８０】
本明細書において開示される実装形態に関連して説明した種々の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てもよい。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、およびステップについて、それらの機能に関して上記において概略的に説明した。そのような機能がハードウェアとして実装されるか、またはソフトウェアとして実装されるかは、特定の用途およびシステム全体に課せられる設計制約によって決まる。説明した機能は特定の用途ごとに様々な方法において実装される場合があるが、そのような実装形態の決定は、実装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。
【００８１】
本明細書において開示される実装形態に関連した説明した種々の例示的なブロック、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、本明細書において説明される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てもよい。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)として実装されてもよい。
【００８２】
本明細書において開示される実装形態に関連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、直接ハードウェアにおいて具現化されても、あるいは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具現化されても、あるいはその2つの組合せにおいて具現化されてもよい。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もよく、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、リードオンリーメモリ(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既知の他の任意の形の記憶媒体内に存在する場合がある。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(CD)、レーザーディスク(登録商標)、光ディスク、デジタル多用途ディスク(DVD)、フロッピーディスクおよびブルーレイディスクを含み、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同じく含まれるものとする。
【００８３】
本開示を要約する目的のために、本明細書では、本実装形態の特定の態様、利点、および新規な特徴について説明した。任意の特定の実装形態に従って、そのような利点の必ずしもすべてが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、本実装形態は、本明細書で教示または示唆される場合があ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1つの利点または一群の利点を達成または最適化するように具現化または実行されてもよい。
【００８４】
上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、本明細書で定義される一般原理は、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てもよい。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】
【００８５】
100  ワイヤレス電力伝達システム
102a  ベースワイヤレス充電システム
102b  ベースワイヤレス充電システム
104a  ベースカプラ
104b  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  バッテリーユニット
130  ローカル配電センター
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  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  負荷
222  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
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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