(57)【要約】      （修正有）【課題】多様な大きさの二次コイルと密接に磁気的（ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ）結合ができ、単一の一次充電システムによって、多様なグラウンド間隔を有する自動車と相互運用できる標準一次システム充電方法及び充電システムを提供する。【解決手段】無線充電方法は、無線通信部を介して無線充電可能な自動車から自動車情報を受信する段階６０５と、無線で受信された自動車情報に基づいて、前記自動車を無線充電するように動作可能な無線充電システムの一次コイルと前記自動車の二次コイルとの間のエアギャップを計算する段階６１０と、電流を発生させると、一次コイルの一部を通してのみ流れるように電流を発生する段階６２０、６３０、６３５とを含む。電流が流れる一次コイルの一部の大きさは、一次コイルと二次コイルとの間の算出されたエアギャップに応じて算出される。【選択図】図６
2016167973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線充電可能な自動車を無線充電する方法であって、
無線充電システムが、無線通信部を介して、前記自動車から自動車情報を受信する段階と、
前記自動車情報に基づいて、前記無線充電システムの一次コイルと、前記自動車の二次コイルと、の間のエアギャップを計算する段階と、
前記一次コイルの全体以下の大きさを有する前記一次コイルの一部を通してのみ流れるように電流を発生する段階と、
を含み、
前記一次コイルの全体以下の大きさを有する一次コイルの一部大きさは、前記一次コイルと二次コイルとの間のエアギャップに対応して算出されることを特徴とする相互運用可能な電気自動車無線充電方法。
【請求項２】
前記一次コイルの一部は、前記一次コイルの複数の予め定義された部分の１部であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記一次コイルの複数の予め定義された部分は、複数のスイッチング素子を有し、電流が、前記一次コイルの複数の予め定義された部分を通して流れるか否かを制御するＬＣ回路によって定義されることを特徴とする請求項２に記載の相互運用可能な電気自動車無線充電方法。
【請求項４】
前記一次コイルと二次コイルとの間の算出されたエアギャップに応じて、前記複数のスイッチング素子のうちの１つ以上を選択する段階と、
電流が前記一次コイルの一部のみを通して流れるように、前記選択されたスイッチング素子を活性化する段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の相互運用可能な電気自動車無線充電方法。
【請求項５】
前記定義された部分の大きさを確定することによって、前記定義された部分を定義する段階を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項６】
１つ以上の評価基準に応じて、前記定義された部分の一部を評価する段階を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記定義された部分の評価に応じて、前記定義された部分の一部の大きさを調整する段階を更に含むことを特徴とする請求項６に記載の相互運用可能な電気自動車無線充電方法。
【請求項８】
前記一次コイルの複数の予め定義された部分の各々の大きさは、他の前記一次コイルの複数の予め定義された部分それぞれの大きさと相互に異なることを特徴とする請求項２に記載の相互運用可能な電気自動車無線充電方法。
【請求項９】
前記一次コイルの複数の予め定義された部分は、同心であることを特徴とする請求項２に記載の相互運用可能な電気自動車無線充電方法。
【請求項１０】
前記自動車が前記無線充電システムと整列される過程の間、前記一次コイルの複数の予め定義された部分の中から選択された一部のみを通して電流が流れるようにする段階を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の相互運用可能な電気自動車無線充電方法。
【請求項１１】
前記一次コイルの形状は、四角形、長方形、円形、又は楕円形であることを特徴とする請求項１に記載の相互運用可能な電気自動車無線充電方法。
【請求項１２】
前記一次コイルのコイル巻線パターンは、実質的に前記一次コイルの全体に均一に分散することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記一次コイルのコイル巻線パターンは、実質的に対数型（ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ−ｌｉｋｅ）分布パターンに従うことを特徴とする請求項１に記載の相互運用可能な電気自動車無線充電方法。
【請求項１４】
前記一次コイルと二次コイルとの間のエアギャップは、前記一次コイルと前記二次コイルとの間の複数の予め定義されたエアギャップ範囲のうちの何れか１つに相当することを特徴とする請求項１に記載の相互運用可能な電気自動車無線充電方法。
【請求項１５】
前記一次コイルと二次コイルとの間の複数の予め定義されたエアギャップ範囲のうちの何れが、前記一次コイルと二次コイルとの間の算出されたエアギャップに該当するかを判断する段階を更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の相互運用可能な電気自動車無線充電方法。
【請求項１６】
前記一次コイルと二次コイルとの間の複数の予め定義されたエアギャップ範囲は、少なくとも第１エアギャップ範囲と第２エアギャップ範囲とを含み、前記第２エアギャップ範囲は、前記第１エアギャップ範囲よりも大きいことを特徴とする請求項１４に記載の相互運用可能な電気自動車無線充電方法。
【請求項１７】
前記一次コイルの一部は、一次コイルの複数の予め定義された部分のうちの１つであり、前記一次コイルと二次コイルとの間の算出されたエアギャップは、前記一次コイルと前記二次コイルとの間の複数の予め定義されたエアギャップ範囲のうちの１つに対応することを特徴とする請求項１に記載の相互運用可能な電気自動車無線充電方法。
【請求項１８】
前記算出されたエアギャップに相当する前記一次コイルと二次コイルとの間の複数の予め定義されたエアギャップ範囲に応じて、前記一次コイルの複数の予め定義された部分の中から前記一次コイルの一部を判断する段階を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の相互運用可能な電気自動車無線充電方法。
【請求項１９】
前記一次コイルと二次コイルとの間の複数の予め定義されたエアギャップ範囲のそれぞれに対して、前記一次コイルの対応する予め定義された一部があることを特徴とする請求項１７に記載の相互運用可能な電気自動車無線充電方法。
【請求項２０】
前記自動車情報は、グラウンドから前記二次コイルまでの距離、前記グラウンドから自動車の車台部の距離、及び自動車の二次コイルの設置に関連する詳細情報のうちの１つ以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の相互運用可能な電気自動車無線充電方法。
【請求項２１】
前記一次コイルと二次コイルとの間のエアギャップを算出する段階は、前記自動車情報に応じて、グラウンドから前記二次コイルの距離を判断する段階と、前記グラウンドから前記一次コイルの距離を判断する段階と、前記グラウンドから二次コイルの距離と、前記グラウンドから一次コイルの距離と、の間の差に応じて、前記一次コイルと二次コイルとの間のエアギャップを算出する段階と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の相互運用可能な電気自動車無線充電方法。
【請求項２２】
前記一次コイルの一部を通してのみ流れる電流は、無線で前記自動車を充電することを特徴とする請求項１に記載の相互運用可能な電気自動車無線充電方法。
【請求項２３】
無線充電システムにおいて、無線充電可能な自動車から自動車情報を無線で受信する無線通信部と、前記自動車情報に応じて、前記自動車を無線で充電するように動作可能な無線充電システムの一次コイルと前記自動車の二次コイルとの間のエアギャップを算出する制御部と、前記一次コイルの全体大きさ以下の大きさを有する前記一次コイルの一部のみを通して流れる電流を発生するＬＣ回路と、を含み、前記電流が流れる一次コイルの一部の大きさは、前記一次コイルと二次コイルとの間の算出されたエアギャップに応じて判断されることを特徴とする相互運用可能な電気自動車無線充電無線充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相互運用可能な電気自動車無線充電方法およびシステムに係り、より詳しくは、充電システム側の一次コイルと車両側の二次コイルとが多様な間隔を有する電気自動車又はハイブリッド自動車に対しても単一の充電システムによって相互運用可能な電気自動車無線充電方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車（ＥＶ）及びハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）関連技術が急速に進歩している。
電気自動車及びハイブリッド電気自動車には、少なくとも部分的に電力が供給され、これらの自動車は随時オフ車両ソース（ｏｆｆ−ｖｅｈｉｃｌｅ  ｓｏｕｒｃｅ）から電気を集めて貯蔵したり、つまり充電される。このように、電気自動車及びハイブリッド電気自動車を充電する多様な方法が研究されている。特に、有線充電に対比される無線充電技術及び誘導充電技術が重要な研究テーマとなっている。
【０００３】
無線充電は、充電部品の接点の露出を制限することで、充電部品の耐久性と寿命を改善することができ、危険性のあるワイヤと接続インタフェースを隠すことで、安全性を向上させることができるので、充電ステーションを、例えば、駐車場又は道路などに埋設された携帯用充電パッドのように多様な形態で実現することによって汎用性を向上させることができる。
【０００４】
このために、無線充電は、本発明の場合のように、例えば、無線充電アセンブリのような充電ステーションと、スマートフォン、ノートパソコン、又は電気自動車のような電気装置と、の間にエネルギーを伝達するために、電磁場に依存する。エネルギーは、前記無線充電アセンブリと、前記装置と、の間に形成される誘導結合を通して伝送される。
【０００５】
一般的に、例えば、一次コイルのような無線充電アセンブリの誘導コイルは、交流電磁場を生成するために、電力網から提供される電気を使用する。例えば、二次コイルのような電気装置の誘導コイルは、生成された電磁場から電力を受信して、バッテリを充電するために電流に再び変換することができる。したがって、一次及び二次誘導コイルが変圧器を形成するために結合されることによって、エネルギーが電磁誘導を通して前記２つのコイルの間を伝送される。
【０００６】
注目すべき点は、無線充電可能な自動車に設けられた二次コイルは、多様なグラウンド間隔（ｇｒｏｕｎｄ  ｃｌｅａｒａｎｃｅ）の大きさ、即ち二次コイルからグラウンドまでの距離に対応するために多様なサイズを有することが必要となり、特定の充電システムが多様な種類の二次コイルと互換性がないために、多くの困難が発生することである。
【０００７】
自動車を効率的に充電するためには、例えば、比較的高い下部構造を有する自動車の場合は、二次コイルとグラウンドとの間隔が増加し、そして、無線充電システムの一次コイルと自動車の二次コイルとの間の垂直距離である磁気エアギャップ（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ａｉｒ  ｇａｐ）が増加するに伴い、一次コイルによって放出されるエネルギーも増加させなければならない。
【０００８】
これは、高効率で磁気共鳴エネルギー伝送を実行するためには、一次コイルの大きさだけでなく、一次コイルの半径がエアギャップに正比例するからである。したがって、より大きな磁気エアギャップの場合（例えば、高いグラウンド間隔を有するピックアップトラックと多目的スポーツ自動車（ＳＵＶ）の場合）において、ある一次コイルは小さすぎて、自動車に必要なエネルギーを放出できない場合がある。
【０００９】
これと共に、より大きな一次コイルは、より小さな磁気エアギャップ（例えば、低いグラウンド間隔を有するスポーツカー）の場合に、不必要な量のエネルギーを放出して、結局エネルギーの浪費をもたらすことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平８−２３７８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、多様な大きさの二次コイルと密接に磁気的（ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ）結合ができ、その結果として、単一の一次充電システムによって、多様なグラウンド間隔を有する自動車と相互運用できる標準一次システム充電器を供給するための技術を提供する。
【００１２】
例えば、本明細書に開示した無線充電システム（即ち一次コイル）は、多様な充電システムと、磁気エアギャップクラス（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ａｉｒ  ｇａｐ  ｃｌａｓｓ）と、の間の互換を可能にする。この方法によれば、無線充電器の不適合による不都合が減少できる。例えば、エアギャップの互換性を理由として、無線充電駐車する場所が特別に指定されるという場合を排除することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の実施形態に係る相互運用可能な電気自動車無線充電方法は、無線充電可能な自動車を無線充電する方法であって、無線充電システムが、無線通信部を介して、自動車から自動車情報を受信する段階と、自動車情報に基づいて、無線充電システムの一次コイルと、自動車の二次コイルと、の間のエアギャップを計算する段階と、一次コイルの全体以下の大きさを有する一次コイルの一部を通してのみ流れるように電流を発生する段階と、を含む。
一次コイルの全体以下の大きさを有する一次コイルの一部の大きさは、一次コイルと二次コイルとの間のエアギャップに対応して算出される。
【００１４】
前記一次コイルの一部は、一次コイルの複数の予め定義された部分の１部であってよい。
前記一次コイルの複数の予め定義された部分は、複数のスイッチング素子を有し、電流が一次コイルの複数の予め定義された部分を通して流れるか否かを制御するＬＣ回路によって定義されてよい。
【００１５】
本発明の実施形態に係る方法は、一次コイルと二次コイルとの間の算出されたエアギャップに応じて、複数のスイッチング素子のうちの１つ以上を選択する段階と、電流が一次コイルの一部のみを通して流れるように、選択されたスイッチング素子を活性化する段階と、を更に含んでよい。
【００１６】
本発明の実施形態に係る方法は、定義された部分の大きさを確定することによって、定義された部分を定義する段階を更に含んでよい。
本発明の実施形態に係る方法は、１つ以上の評価基準に応じて、定義された部分の一部を評価する段階を更に含んでよい。
【００１７】
本発明の実施形態に係る方法は、定義された部分の評価に応じて、定義された一部の大きさを調整する段階を更に含んでよい。
一次コイルの複数の予め定義された部分の各々の大きさは、他の一次コイルの複数の予め定義された部分それぞれの大きさと相互に異なっていてよい。
一次コイルの複数の予め定義された部分は、同心部分であってよい。
【００１８】
本発明の実施形態に係る方法は、自動車が無線充電システムと整列される過程の間、一次コイルの複数の予め定義された部分の中から選択された一部のみを通して電流が流れるようにする段階を更に含んでよい。
【００１９】
前記一次コイルの形状は、四角形、長方形、円形、又は楕円形であってよい。
前記一次コイルのコイル巻線パターンは、実質的に一次コイルの全体に均一に分散する。
前記一次コイルのコイル巻線パターンは、実質的に対数型（ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ−ｌｉｋｅ）分布パターンに従えばよい。
【００２０】
前記一次コイルと二次コイルとの間のエアギャップは、一次コイルと二次コイルとの間の複数の予め定義されたエアギャップ範囲のうちの１つに相当すればよい。
【００２１】
本発明の実施形態に係る方法は、一次コイルと二次コイルとの間の複数の予め定義されたエアギャップ範囲のうちの何れが、一次コイルと二次コイルとの間の算出されたエアギャップに該当するかを判断する段階を更に含んでよい。
【００２２】
前記一次コイルと二次コイルとの間の複数の予め定義されたエアギャップ範囲は、少なくとも第１エアギャップ範囲と第２エアギャップ範囲とを含み、第２エアギャップ範囲は、第１エアギャップ範囲よりも大きい。
【００２３】
前記一次コイルの一部は、一次コイルの複数の予め定義された部分のうちの１つであり、一次コイルと二次コイルとの間の算出されたエアギャップは、一次コイルと二次コイルとの間の複数の予め定義されたエアギャップ範囲のうちの１つに対応すればよい。
【００２４】
本発明の実施形態に係る方法は、算出されたエアギャップに相当する一次コイルと二次コイルとの間の複数の予め定義されたエアギャップ範囲に応じて、一次コイルの複数の予め定義された部分の中から一次コイルの一部を判断する段階を含んでよい。
【００２５】
前記一次コイルと二次コイルとの間の複数の予め定義されたエアギャップ範囲のそれぞれに対して、一次コイルの対応する予め定義された一部があってよい。
前記自動車情報は、グラウンドから二次コイルまでの距離、グラウンドから自動車の車台部の距離、及び自動車の二次コイルの設置に関連する詳細情報のうちの１つ以上を含んでよい。
【００２６】
一次コイルと二次コイルとの間のエアギャップを算出する段階は、自動車情報に応じて、グラウンドから二次コイルの距離を判断する段階と、グラウンドから一次コイルの距離を判断する段階と、グラウンドから二次コイルの距離と、グラウンドから一次コイルの距離との間の差に応じて、一次コイルと二次コイルとの間のエアギャップを算出する段階とを含んでよい。
一次コイルの一部をのみを通して流れる電流は、無線で自動車を充電してよい。
【００２７】
また、本発明の実施形態に係る無線充電システムは、無線充電可能な自動車から自動車情報を無線で受信する無線通信部と、自動車情報に応じて、自動車を無線で充電するように動作可能な無線充電システムの一次コイルと自動車の二次コイルとの間のエアギャップを算出する制御部と、一次コイルの全体大きさ以下の大きさを有する一次コイルの一部のみを通して流れる電流を発生するＬＣ回路とを含む。
【００２８】
電流が流れる一次コイルの一部の大きさは、一次コイルと二次コイルとの間の算出されたエアギャップに応じて判断される。
【発明の効果】
【００２９】
本明細書に開示された無線充電システムは、充電システムと多様な磁気エアギャップクラスを有する自動車との間の相互運用性を可能にする。このように、無線充電器の互換性がないことによる不都合を低減することができる。また、既存の無線充電システムに追加される費用が単に固体スイッチ及び分散キャパシタの値であるため、開示された技術は安価な費用のシステムを具体化する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
以下、添付した図面を参照して、本明細書に開示された実施形態を詳細に説明し、同一又は類似の構成要素には同一、類似の図面符号を付し、これに関する重複した説明は省略する。
【図１】本発明の無線充電システムに関連する無線充電が可能な自動車の例示的な概念図である。
【図２】磁気エアギャップクラスの例示的な概念図である。
【図３】無線充電システム及び受信機の例示的な概念図である。
【図４】相互運用可能な電気自動車の円形コイルの例示的な概念図である。
【図５】本発明に係る適応及び相互運用可能なＬＣ回路の例示的な回路図である。
【図６】算出されたエアギャップに応じてＬＣ回路を制御する例示的な単純手順フローチャートである。
【００３１】
参照された図面は必ずしも縮尺の必要があるわけではなく、本発明の主要原理を多様な望ましい特徴で単純に表現したものと理解されなければならない。特定の寸法、方向、位置、及び形状を含む本発明の特定の設計的特徴は、特別に意図された適用及び使用環境によって部分的に判断される。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本明細書で使われる用語は、特定の実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限すると意図されたものではない。本明細書において、単数の表現は、文脈上明らかに異なって意味しない限り、複数の表現を含む。本明細書において、「含む」又は「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであり、１つ又はそれ以上の他の特徴や、数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものの存在又は付加の可能性を予め排除しないことが理解されなければならない。本明細書で使われる用語「及び／又は」関連のリスト項目の１つ以上のいずれ及び全ての組み合わせを含む。用語「結合（された）」は、２つの構成部品の間の物理的な関係を示すもので、２つの構成部品は、１つ以上の中間構成部品を介して直接的に互いに連結されるか、又は間接的に連結される。
【００３３】
本明細書で使われる「車両」、「車」、「車両の」、「自動車」、「自動車の」又は他の類似の用語は、スポーツユーティリティビークル（ｓｐｏｒｔｓ  ｕｔｉｌｉｔｙ  ｖｅｈｉｃｌｅｓ；ＳＵＶ）、バス、トラック、多様な商用車を含む乗用車、多様な種類のボートや船舶を含む船、航空機及びこれと類似のものを含む自動車を含み、ハイブリッド車両、電気車両、プラグインハイブリッド電気車両、水素燃料車両及び他の代替燃料（例えば、石油以外の資源から得られる燃料）車両（自動車）を含むことが理解されなければならない。
【００３４】
本明細書で言及される電気自動車（ＥＶ）は、移動手段の一部として、充電式エネルギー貯蔵装置、例えば、１以上の再充電用電気化学セル又は他のタイプのバッテリ由来の電力供給源を備えた自動車である。電気自動車は、自動車に限定されず、バイク、カート、スクーターなどを含むことができる。また、ハイブリッド自動車は、例として、ガソリンベース電力及び電気ベース電力の２つ以上の電力を備えた自動車（例えば、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ））である。
【００３５】
無線充電電力、無線伝送電力などは、物理的な電気伝導体を用いず、電場、磁場、又は電磁場などに関連するエネルギー伝送形態で、送信機から受信機に伝送するもの、例えば、空間を通して伝送可能な電力として言及される。第１コイル（例：一次コイル）から無線フィールド（例：磁場）に出力された電力は、第２コイル（例：二次コイル又は受信コイル）によって受信されるか、又はキャプチャ（ｃａｐｔｕｒｅｄ）されることによって電力伝送を達成することができる。
【００３６】
以下、方法の１つ以上又はそれら方法の形態は、少なくとも１つの制御機によって実行できることが理解されなければならない。用語「コントローラ」、「制御機」は、メモリとプロセッサとを含むハードウェア装置として参照される。メモリは、プログラム命令を記憶するように構成され、プロセッサは、後述する１つ以上のプロセスを実行するためのプログラム命令を実行するように具体的にプログラムされる。また、以下の方法は、詳細に後述する制御機を含む無線充電システムによって実行できることが理解されなければならない。
【００３７】
本発明の実施形態を参照すれば、開示された技術は、１つの標準一次システム充電器が、多様な大きさの二次コイルと、密接に磁気的結合できるようにする。したがって、単一の一次充電システムは、多様なグラウンド間隔を有する自動車と相互運用できる。換言すれば、本明細書に開示された無線充電システムの一次コイルは、無線充電システムと多様な磁気エアギャップクラスを有する自動車との間の互換運用を可能にする。
【００３８】
本発明の相互運用が可能な充電システムは、複数の一次コイルの部分を有し、各部分の一次コイルに独立に通電して活性化可能な一次コイルによって達成できる。複数の一次コイルの部分は、同心又は同軸であってよく、異なる大きさを有してもよい。即ち、一次コイルの各部分は、各部分が固有の半径を有してもよい。このような方法によれば、１以上の一次コイルの部分は、活性化された複数の一次コイル部分が、同一又は近似する大きさの二次コイルに結合するように活性化できるため、二次コイルが多様な大きさ及び磁気エアギャップを有していても、効率的な磁気エアギャップ伝送を可能にすることができる。
【００３９】
図１は、本発明の無線充電システムに関連する無線充電が可能な自動車の例示的な概念図である。
図１に示すように、自動車１００は、無線充電可能なＥＶ、ＨＥＶなどであってよい。例えば、二次コイルのような誘導コイルが自動車１００に設けられ、二次コイルのような誘導コイルは、例えば、コイル間の誘導結合によって発生した電磁場を通して、無線充電システムの誘導コイルから無線で伝送されたエネルギーを受信するように動作することができる。
図１に示しているように、自動車１００は、無線充電システム１１０（前述したプロセス）からエネルギーを受信するために、無線充電システム１１０に結合される。
【００４０】
無線充電システム１１０は、電磁場を生成するために電気を使用する、例えば一次コイルのような誘導コイルを含み、近接する自動車１００を無線充電可能である。無線充電システム１１０は、電力網のようなローカル分配センター、又は他の適切なエネルギーソースに連結されて電流を受信することができる。
【００４１】
無線充電システム１１０は、例えば駐車場の駐車地点、車庫、道路などのような適切な領域に配置され、例えば携帯用充電パッドのような適切な手段で実現されるか、又は地面（ｇｒｏｕｎｄ）に埋設されてもよい。具体的には、無線充電システム１１０は、自動車１００が無線充電システム１１０に十分に近接して駆動されたり駐車されたりし、無線充電システム１１０から伝送された電気を無線で受信できるように配置実現されてもよい。
【００４２】
一例として、無線充電システム１１０は、ローカル電力分配センターに連結された携帯用充電パッドとして具体化され、これによって、自動車１００は、充電パッド上で駆動されたり駐車されたりしてもよい。他の例として、無線充電システム１１０は、部分的に又は全体が地下に埋められるように地面に埋設されてローカル電力分配センターに連結されても良く、この場合自動車１００は、無線充電システム１１０の埋められている領域で駆動されたり駐車されたりしてもよい。両方の場合とも、或いはは他のある適切な場合においても、自動車１００は、自動車１００に設けられた受信コイルのような二次コイルが、充電システム１１０の一次巻線と十分に近接して整列するように、無線充電システム１１０に移動及び／又は駐車される。
【００４３】
エネルギーの無線伝送中、充電システム１１０の一次コイルと自動車１００の二次コイルとの間の垂直方向に、磁気エアギャップとして知られた空間が存在する。これらは、択一的に「エアギャップ」または「Ｚギャップ」と称される。
【００４４】
図２は、磁気エアギャップクラスの例示的な概念図を示す。図２に示すように、無線充電システム１１０の一次コイル２００は、例示的な第１二次コイル２０２又は例示的な第２二次コイル２０４と誘導結合される。
二次コイル２０２又は２０４は、自動車１００のような無線充電可能な自動車に設けられる。代替自動車の自然な状態におけるグラウンド間隔、及び二次コイル設置に関する詳細情報は、磁気エアギャップを決定する。例えば、スポーツカーは低いグラウンド間隔を有するため、小さい磁気エアギャップを有し、ピックアップトラックやＳＵＶは高いグラウンド間隔を有するため、大きい磁気エアギャップを有し、そして、セダンはスポーツカーとＳＵＶと中の間のグラウンド間隔を有するため、中間の磁気エアギャップを有してもよい。
【００４５】
図２には、大きいエアギャップが一次コイル２００と第１二次コイル２０２との間に図示され、また小さいエアギャップが一次コイル２００と第２二次コイル２０４との間に示されている。一次コイル２００から第１二次コイル２０２までの距離は、一次コイル２００から第２二次コイル２０４までの距離より大きいため、二次コイル２０２にエネルギーを効率的に伝送するために、一次コイル２００からより大きな伝送電力が必要であり、二次コイル２０４にエネルギーを効率的に伝送するためには、一次コイル２００からより少ない伝送電力ですむ。
【００４６】
したがって、従来のの無線充電システムでは、大きいエアギャップと小さいエアギャップの場合それぞれに、第１二次コイル２０２と第２二次コイル２０４とにエネルギーを無線伝送するためには、別途の充電アセンブリが必要であった。しかし、以下に詳細に説明されるように、本発明の実施形態の単一の無線充電システム、例えば充電システム１１０によれば、複数の磁気エアギャップクラスのエアギャップの二次コイル２０２、２０４の何れの二次コイルとでも、相互動作することができる。
【００４７】
図３は、無線充電システム及び受信機の例示的な概念図である。
図３に示すように、例えば、「充電器」のような無線充電システム１１０は、例えば、「受信機」のような無線受信機３１０と無線通信し、エネルギーを無線受信機３１０に伝送することができる。具体的に説明すると、充電システム１１０は、ＡＣ／ＤＣフロントエンド（ｆｒｏｎｔ  ｅｎｄ）１１２と、ＬＣ共振インバータ１１４と、例えば「送信（Ｔｘ）コイルのような一次コイル１１６と、例えば「ＷｉＦｉ  Ｃｏｍｍ．」のような無線通信部１１８と、を含んでよい。
【００４８】
無線受信機３１０は、電気負荷３１２と、マイクロコントローラ３１４と、例えば「受信（Ｒｘ）コイル」のような二次コイル３１６と、例えば「ＷｉＦｉ  Ｃｏｍｍ．」のような無線通信部３１８と、を含んでよい。図３に示す無線充電システム１１０及び受信機３１０の構成は、単に例示を目的としたものであり、図示の構成と同一のものに限定すると見なしてはならない。むしろ、無線充電システム１１０及び受信機３１０は、本発明の特許請求の範囲により適切な方法で構成できる。
【００４９】
無線充電可能な自動車、例えば、自動車１００に含まれる無線受信機３１０において、磁気エアギャップに比例する半径を有する二次コイル３１６は、一次コイル１１６を通して流れる電流によって生成される磁場によって誘導された電圧を有してもよい。無線電力伝送約８０ｋＨｚ〜９０ｋＨｚで発生し得る。マイクロコントローラ３１４は、受信機３１０の動作を制御することができる。
【００５０】
本発明の目的のために、マイクロコントローラ３１４は、例えば電子負荷３１２（例えばバッテリ）を充電するために、交流を直流に変換するための整流器、及び／又は、例えば受信された電流をフィルタリングするためのフィルタを含んでよい。
無線通信部３１８は、以下に追加的に説明するように、無線受信機３１０が設けられた自動車に関連する例えば「自動車情報」のような情報を、無線通信部１１８に無線で伝送することができる。
【００５１】
無線充電システム１１０において、ＡＣ／ＤＣフロントエンド１１２は、例えば発電所のような電力源から電流を受信し、受信した交流電流（ＡＣ）を高圧の直流電流（ＤＣ）に変換することができる。例えば、ＡＣ／ＤＣフロントエンド１１２は、６０Ｈｚの交流電流を５２５Ｖの直流電流に変換することができる。
【００５２】
変換された直流電流は、ＡＣ／ＤＣフロントエンド１１２からＬＣ共振インバータ１１４に出力される。ＬＣ共振インバータ１１４の回路は多様に構成され、例えば、以下により詳細に説明されるように、ＬＣ（インダクタ−キャパシタ）回路と、直列又は並列に連結されたキャパシタと、ブリッジ回路と、を含んでよい。また、ＬＣ共振インバータ１１４は、適切な周波数、例えばＳＡＥ標準周波数８５ｋＨｚで、例えば、キャパシタ及び一次コイルを駆動するための駆動電子機器を含んでよい。
【００５３】
ＬＣ共振インバータ１１４の動作は、電流が負荷を通して単方向に流れるようにするために、隣接したローサイドスイッチ（ＭＯＳＦＥＴ）で１つのハイサイドスイッチ（ＭＯＳＦＥＴ）をターンオンするように行われてもよい。
負荷は、インダクタとして機能する円形コイルの導体に直列接続されたキャパシタ、又は並列のキャパシタバンク（ｂａｎｋ）を含むＬＣ回路を備えてよい。
対向するスイッチがターンオンされている間は、ＡＣ電流が負荷を通して流れるようにするために、元のスイッチはターンオフされる。
従って、図５に図示し、以下に詳細に説明するように、ＬＣ共振インバータ１１４は、ＬＣ回路を通して磁気共鳴を達成することができる。
【００５４】
充電システム１１０は、無線通信部１１８、３１８を介して、例えば自動車１００の受信機３１０と無線通信可能である。具体的に説明すると、無線通信部３１８は、無線受信機３１０が設置された自動車に関連する、例えば「自動車情報」のような情報を、無線通信部１１８に無線で伝送することができる。
無線通信部１１８、３１８の間に無線通信が設定された時、例えば、自動車１００の充電開始前において、無線通信部３１８から充電システム１１０の無線通信部１１８に「自動車情報」が伝送される。
【００５５】
「自動車情報」は、一次コイル１１６と二次コイル３１６との間のエアギャップを算出するために、充電システム１１０で使用される情報を含んでよい。「自動車情報」は、例えば、グラウンドから二次コイル３１６までの距離、グラウンドから自動車の車台までの距離、及び／又は二次コイル３１６の自動車１００の設置に関連する詳細情報を示してもよい。
【００５６】
充電システム１１０は、受信された「自動車情報」を用いて、一次コイル１１６と二次コイル３１６との間の磁気エアギャップを判断することができる。
磁気エアギャップは、択一的に、一次コイル１１６と自動車１００の車台との間の距離であってよい。
【００５７】
充電システム１１０内の制御機（図示せず）は、エアギャップの判断を行ってもよい。
充電システム１１０は、受信した「自動車情報」がグラウンドから、例えば二次コイル３１６のＺ軸方向における二次コイル３１６までの距離の表示を含んでいる場合は、２つの装置の間のエアギャップを判断するために、グラウンドから測定された自体の一次コイル１１６のＺ軸座標距離を減算する。仮に、充電システム１１０が地下にある場合、一次コイル１１６のＺ軸座標は負の数であってよい。
【００５８】
磁気エアギャップの測定値は、多重クラス（範囲）に分割される。エアギャップ範囲は、下記表１に表示されているように、予め定義され、前記範囲は、第１範囲と、第１範囲より大きな第２範囲とを含んでよい。例えば、磁気エアギャップクラスは、下記表１により定義される。
【表１】
2016167973.tif 000003
【００５９】
表１に示したエアギャップクラスは、単に例示の目的であり、その表示されたクラスと同一のものに限定すると見なしてはならない。むしろ、一次コイル１１６及び二次コイル３１６は、本発明の特許請求の範囲により適切な方法で定義できる。
充電システム１１０が一次コイル１１６と二次コイル３１６との間のエアギャップを通じ自動車１００を効率的に充電するために、一次コイル１１６の大きさは、エアギャップ上で電力を伝送するために十分に大きくなければならない。
【００６０】
従来の特定の一次コイルは、特定のエアギャップクラスにおいてのみ効率的であり、例えば、ピックアップトラック又は高いグラウンド間隔を有するＳＵＶにのように、より大きな磁気エアギャップの場合に、ある一次コイルは小さすぎて、自動車に必要なエネルギーを放出することができないという問題点があった。
【００６１】
逆に、より大きな一次コイルは、例えば低いグラウンド間隔を有するスポーツカーのように、より小さな磁気エアギャップの二次コイルの場合に、不必要な量のエネルギーを放出することがあり、これによって、エネルギーの浪費をもたらすという問題点があった。
従って、多様な二次コイルは、ある特定の充電システムでは互換できないという問題が発生することがあった。
【００６２】
例えば、二次コイル３１６のグラウンド間隔が増加し、これによってエアギャップが増加するに伴い、効率的に自動車を充電するためには、一次コイル１１６によって放出されるエネルギーも増加する。これは、高効率で磁気共鳴エネルギー伝送を実行するためには、一次コイル１１６の大きさだけでなく、一次コイル１１６の半径がエアギャップに正比例するからである。
【００６３】
従って、本発明の実施形態によれば、一次コイル１１６の特定部分は、一次コイル１１６と二次コイル３１６との間で算出されたエアギャップに対応して活性化されて電流が流れ、これによって、一次コイル１１６の活性化された部分を通して流れる電流によって生成された電磁場が、電力を二次コイル３１６との誘導結合を通して受信機３１０に効率的に伝送することができる。
【００６４】
活性化される部分のコイルのターン数（ｔｈｅ  ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ  ｃｏｉｌ  ｔｕｒｎｓ）は、活性化される一次コイルの部分の大きさによって判断され、電流を運ぶ伝導体の円形コイルのターン数を増加させることによって、より大きなインダクタンスが回路に自然に誘導される。したがって、充電システム１１０は、一次コイル１１６の一部のみを通して電流が流れるようにすることができ、それによって、電流が流れる一次コイル１１６の一部の大きさは、一次コイル１１６と二次コイル３１６の間の算出されたエアギャップに応じて判断される。
【００６５】
このように、一次コイル１１６から伝送される電力は、自動車１００の二次コイル３１６と通信可能であり、特に一次コイル１１６と二次コイル３１６との間のエアギャップと通信可能である。
【００６６】
図４は、相互運用可能な電気自動車の円形コイルの例示的な概念図を示す。
特に、一次コイル１１６に電流が流されて活性化される半径は、算出されたエアギャップの大きさに正比例することができる。
【００６７】
図４に示すように、一次コイル１１６は、エアギャップを中心に一次コイル１１６が二次コイル３１６に固く結合させる複数の予め定義された部分を含み、これによって、効率的な磁気エアギャップ伝送を達成することができる。予め定義された各部分は、固有の大きさ／半径及びコイルのターン数の固有番号を有する。例えば、一次コイル１１６の第１部分は、「コイル半径１」の半径を有し、一次コイル１１６の第２部分は、「コイル半径２」の半径を有し、一次コイル１１６の第３部分は、「コイル半径３」の半径を有する。
【００６８】
一次コイル１１６の予め定義されたある部分は、他の（つまり、より小さな）一次コイルの部分を囲む。例示的に、一次コイル１１６の第２部分は、一次コイル１１６の第１部分を囲み、一次コイル１１６の第３部分は、一次コイル１１６の第１部分と第２部分とを囲む。このため、一次コイル１１６の第１部分は、コイル半径１のみを活性化することによって達成され、一次コイル１１６の第２部分は、コイル半径１及び２を締結することによって達成され、一次コイル１１６の第３部分は、コイル半径１、２及び３を締結することによって達成される。
【００６９】
図４は、相互運用可能な電気自動車の円形コイルの例示的な概念図である。
図４に示した一次コイル１１６の構成は、単に例示的な目的のためのものであり、その表示された構成と同一のものに限定すると見なしてはならない。むしろ、一次コイル１１６の部分は、所定の適切な方法で、例えば、与えられた部分の大きさ／半径又はコイルのターン数によって定義できる。一次コイル１１６の予め定義された部分は、図４に示すように、同心又は同軸であってよく、又は所定の適切な方法で構成できる。
【００７０】
択一的に、一次コイル１１６の形状は、正方形、長方形、円形、又は楕円形であってよい。これと共に、一次コイルの巻線パターンは、一次コイルの全体にわたって実質的に均一に分散するか、実質的に対数（ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ−ｌｉｋｅ）分布パターンに従えばよい。また、一次コイルの部分のうちのいずれかは、例えば、全体効率、充電率などのような１つ以上の評価基準に応じて評価される。
【００７１】
前記評価は、試行錯誤を基にして行われてもよい。更に、無線充電システム１１０は、自動車１００が充電システム１１０に結合されている間、電流が一次コイル１１６の１つ以上の部分を通して流れるようにすることができる。このように、多様なコイル半径のコイルの活性化は、コイル１１６の中心を表示するために、電磁場を放出するようにトリガされ、これによって、自動車の整列過程を補助することができる。
【００７２】
一次コイル１１６と二次コイル３１６との間のエアギャップの予め定義された範囲は、それぞれの二次コイルが、一次コイル１１６の予め定義された部分に対応するようにしてよい。従って、電流が流れる一次コイル１１６の一部は、例えば一次コイル１１６と二次コイル３１６との間の距離から算出されたエアギャップに相当するエアギャップの、予め定義された範囲に基づいて、例えば小（ｓｍａｌｌ）、中（ｍｅｄｉｕｍ）、大（ｌａｒｇｅ）などに判断されても良い。
【００７３】
例えば、一次コイル１１６の第１部分（例えば、図４のコイル半径１）は、「小」エアギャップのために活性化され、一次コイル１１６の第２部分（例えば、図４のコイル半径１及び２）は、「中」エアギャップのために活性化され、そして、一次コイル１１６の第３部分（例えば、図４のコイル半径１、２、及び３）は、「大」エアギャップのために活性化されてもよい。このように、単一の一次コイルのみを用いても、小さい磁場は、小さいエアギャップで生成され、逆に大きい磁場は、大きいエアギャップで生成される。つまり、一次コイル１１６は、どのタイプの二次コイルとも相互動作することができる。
【００７４】
無線充電システム１００のＬＣ回路のため、電流は、一次コイル１１６の特定部分のみを流れる。前記のように、ＬＣ共振インバータ１１４は、相互間に連結された複数のインダクタとキャパシタとから構成される、例えばタンク回路又は共振回路のようなＬＣ回路を含んでよい。ＬＣ回路は、共振周波数で発振する電気エネルギーを貯蔵することができる。具体的には、複数のキャパシタが、それらを通して流れる電流に応じて、それら各々のローカル電場（つまり、板間の）を使用するエネルギーを貯蔵し、複数のインダクタは、生成された磁場でエネルギーを貯蔵することができる。
【００７５】
ＬＣ回路において、充電されたキャパシタがインダクタを経て連結される時、電荷がインダクタを通して流れ始め、これによって、インダクタの周辺に磁場を生成すると共に、キャパシタの電圧を減少させる。
一定時間後、キャパシタの電荷の全てが消尽されると、キャパシタの両端の電圧がゼロ（０）となる。しかし、インダクタが電流変化に抵抗するため、電流の流れは持続される。即ち、電流の流れを維持するためのエネルギーは、生成された磁場から抽出される。インダクタ周囲の磁場が消滅した時、電流が中断され、前と反対極性の電荷がキャパシタに再び貯蔵される。したがって、電流は、ＬＣ回路を通して反対方向に流れ始める。
【００７６】
結局、電荷がキャパシタのプレート（ｐｌａｔｅｓ）、及びインダクタの間を通して前後に流れ、内部抵抗によって振動が止まる時（外部ソースから追加の電力がない時）までエネルギーが前後に振動する。誘導性及び容量性リアクタンスの大きさが等価である時に、共鳴効果が発生する。与えられた回路に対して等価が達成される周波数が共振周波数である。
【００７７】
ＬＣ回路は、下記公式１及び２により定義された値の関係によって決定される自然な電気共振周波数を有する。ＬＣ回路の角（ａｎｇｕｌａｒ）共振周波数は、下記公式１により算出される。
【数１】
2016167973.tif 000004
【００７８】
ＬＣ回路の角共振周波数は、下記公式２によりＨｚとして算出される。
【数２】
2016167973.tif 000005
【００７９】
図５は、本発明に係る適応及び相互運用可能なＬＣ回路の例示的な回路図である。
図５に示すように、共振ＬＣ回路５００は、充電システム１１０をインタフェーシングする特定の自動車に応じて、例えば小、中、大などのように変化するエアギャップクラスに対応して、多重化するように適応することが可能である。一貫した共振周波数を維持するために、ＬＣ回路５００は、複数のインダクタ（例：Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３）に連結される複数のキャパシタ（例：Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３など）を含むように構成される。
ＬＣ回路５００のインダクタは、図４に示すように、一次コイル１１６の予め定義された部分に相当すればよい。
【００８０】
図５は、本発明に係る適応及び相互運用可能なＬＣ回路の例示的な回路図である。
具体的には、図５に示すように、インダクタＬ１は、前述した一次コイル１１６の第１部分（例：コイル半径１）に相当し、インダクタＬ２は、前述した一次コイル１１６の第２部分（例：コイル半径２）に相当し、そして、インダクタＬ３は、前述した一次コイル１１６の第３部分（例：コイル半径３）に相当すればよい。
【００８１】
特に、図５に示したＬＣ回路５００の構成は、単に例示を目的としたものであり、図示の構成と同一のものに限定すると見なしてはならない。むしろ、ＬＣ回路５００は、本発明の特許請求の範囲により適切な方法で構成できる。
【００８２】
電流は、例えばＳＷＣ１、ＳＷＣ２、ＳＷＣ３、ＳＷＬ１、ＳＷＬ２、ＳＷＬ３、ＳＷＬ１２などのように、複数のスイッチング素子によって設定された経路に沿って、ＬＣ回路５００を通して流れる。
静電容量は、より大きなインダクタンスがＬＣ回路５００に自然に導入されるようにするために、電流−運搬伝導体の（円形コイルの）ターン数が増加するに伴い、一貫した共振周波数を維持するために回路に追加されなければならない。
例えば、並列により多くのキャパシタを追加して静電容量を追加することによって、回路５００のスイッチング素子を操作しても、インダクタンスに対する静電容量の一貫した比率を維持することができる。
【００８３】
ＬＣ回路５００の電流流れ経路は、開又は閉状態のスイッチング要素の特定構成に応じて決定される。つまり、電流流れ経路は、開又は閉状態の回路５００のスイッチング要素のいずれか１つに応じて変更される。スイッチング要素は、一次コイル１１６と二次コイル３１６との間の算出されたエアギャップに応じて、例えば、充電システム１１０の制御機によって操作される（つまり、オープン又は閉状態となる）。このように、電流は、算出された磁気エアギャップに相応しい方法でＬＣ回路５００を通して、特にインダクタＬ１、Ｌ２、及び／又はＬ３を通して流れる。
【００８４】
ＬＣ回路５００のスイッチング要素は、例えば、図５に示すように、小さいエアギャップの場合、電流がキャパシタＣ１とインダクタＬ１のみを通して流れるように操作される。従って、電流は、前述した一次コイル１１６の第１部分（つまり、コイル半径１）のみを通して流れる。
更に、図５に示すように、中間エアギャップの場合、ＬＣ回路５００のスイッチング要素は、電流がキャパシタＣ１、Ｃ２、及びインダクタＬ１、Ｌ２のみを通して流れるように操作される。したがって、電流は、前述した一次コイル１１６の第２部分（つまり、コイル半径１、２）のみを通して流れる。
【００８５】
更に、図５に示すように、大きいエアギャップの場合、ＬＣ回路５００のスイッチング要素は、電流がキャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３、及びインダクタＬ１、Ｌ２、Ｌ３を通して流れるように操作される。したがって、電流は、前述した一次コイル１１６の第３部分（つまり、コイル半径１、２、３）を通して流れる。
【００８６】
図６は、算出されたエアギャップに応じてＬＣ回路を制御する例示的な単純手順フローチャートである。
図６に示すように、手順６００は、段階６０５から始まって段階６１０に続き、より詳細に説明すれば、ここで、ＬＣ回路５００のスイッチング素子は、適切なコイルの半径（つまり、部分）と回路の静電容量を活性化するために操作される。
【００８７】
段階６０５で、二次コイルの高さ（例えばグラウンドから二次コイル３１６までの距離）が判断される。二次コイルの高さは、充電システム１１０に無線で伝送された「自動車情報」に基づいて判断される。具体的には、「自動車情報」は、自動車１００の無線通信部３１８から伝送され、無線充電システムの無線通信部１１８で受信される。「自動車情報」は、例えば、グラウンドから二次コイル３１６までの距離、グラウンドから自動車の車台までの距離、及び／又は二次コイル３１６の自動車１００の設置に関連する詳細情報を示してよい。
【００８８】
段階６１０で、一次コイル１１６と二次コイル３１６との間のエアギャップ（例えば「無線伝送Ｚギャップ」）が、受信された「自動車情報」、特に判断された二次コイルの高さに応じて、例えば充電システム１１０の制御機によって算出される。一次コイル１１６がグラウンドと同じ高さにあれば、エアギャップは、グラウンドから二次コイル３１６の高さと同一であってよい。
【００８９】
しかし、一次コイル１１６の高さがグラウンドからがゼロでなければ、エアギャップは、二次コイルの高さから一次コイルの高さを減算することによって計算することができる。車両１００から充電システム１１０に無線で提供される他の情報は、グラウンドから自動車１００の車台までの距離、及び／又は自動車１００の二次コイル３１６の設置に関連する詳細情報のようなエアギャップクラスだけでなく、磁気エアギャップを判断するのに使用できる。
【００９０】
ＬＣ回路５００のスイッチング素子を操作する方式は、一次コイル１１６と二次コイル３１６との間のエアギャップを算出した後、図６に示すような論理ベースのプロセスを用いて決定される。しかし、段階６１５から段階６３５の手順の順序は、単に例示を目的としたものであり、図示の順序と同一のものに限定すると見なしてはならない。つまり、し算出されたエアギャップに基づいて、一次コイル１１６の適切な部分を活性化するために、ＬＣ回路５００のスイッチング要素の状態を判断するための所定の手順を実行する。
【００９１】
図６の目的のために、例えば、小、中、大のような３つのエアギャップクラス、及び例えばコイル半径１、２、３のような、３つの対応する一次コイルの部分を定義することが、想定されなければならない。各エアギャップクラスは、表１に表示されているような上限及び下限を有するエアギャップ範囲に関連し得る。従って、段階６１５では、例えば「無線伝送Ｚギャップ」のような、一次コイル１１６と二次コイル３１６との間の算出されたエアギャップは、小さいエアギャップクラスの上限以下であるか否かが判断される。換言すれば、算出されたエアギャップは、小さいエアギャップクラスに相当するか否かが判断される。
【００９２】
仮に算出されたエアギャップが、小さいエアギャップクラスに相当すれば、手順６００が段階６２０に続き、スイッチング要素ＳＷＣ１、ＳＷＬ１、ＳＷＬ１２は、閉状態となり、残りのスイッチング要素は、開状態となる。従って、電流は、キャパシタＣ１及びインダクタＬ１（例：一次コイル１１６のコイル半径１）を通して流れる。逆に、電流は、キャパシタＣ２、Ｃ３、及びインダクタＬ２、Ｌ３をには流れない。
【００９３】
算出されたエアギャップが小さいエアギャップクラスに相当せず、算出されたエアギャップが小さいエアギャップクラス以下であれば、手順６００は、段階６２５に続く。
段階６２５では、算出されたエアギャップがエアギャップクラスの上限以下であり、中間エアギャップクラスに相当するか否かが判断される。仮に中間エアギャップクラスに相当すれば、手順６００は、段階６３０に続き、ここで、スイッチング要素ＳＷＣ２、ＳＷＬ２、ＳＷＬ１２は閉状態となる（残りのスイッチング要素は開状態である）。
【００９４】
また、スイッチング要素ＳＷＣ１は、閉状態となり、これによって、電流は、（電流がインダクタＬ１、Ｌ２を流れた後から）インダクタンスに対する静電容量の一貫した比率を維持するためにキャパシタＣ１、Ｃ２を流れる。したがって、電流は、キャパシタＣ１、Ｃ２、及びインダクタＬ１、Ｌ２（例：一次コイル１１６のコイル半径１、２）を流れる。したがって、電流は、キャパシタＣ３インダクタＬ３を流れない。
【００９５】
一次コイル１１６と二次コイル３１６との間の算出されたエアギャップが、中間エアギャップクラスの上限以下であれり、算出されたエアギャップが小さい及び中間エアギャップクラスに相当しなければ、手順６００は段階６３５に続く。この時、算出されたエアギャップが中間エアギャップクラスの上限よりも大きく、したがって、大きいエアギャップクラスに相当するか否かが判断される。
【００９６】
したがって、段階６３５で、スイッチング要素ＳＷＣ３、ＳＷＬ２、ＳＷＬ３は閉状態となり、また、スイッチング要素ＳＷＣ１、ＳＷＣ２は閉状態となり、残りのスイッチング要素は開状態となる。これによって、電流は、（電流がインダクタＬ１、Ｌ２、Ｌ３を流れた後から）インダクタンスに対する静電容量の一貫した比率を維持するためにキャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３を流れる。したがって、電流は、キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３、及びインダクタＬ１、Ｌ２、Ｌ３（例：一次コイル１１６のコイル半径１、２、３）を流れる。この時、電流は、一次コイル１１６の全体に流れる。
【００９７】
手順６００は、例示的に、算出されたエアギャップに応じて、段階６２０、６３０、６３５のうちのいずれか１つで終了する。補助的な手順及び媒介変数だけでなく、手順６００の段階が行われる技術が詳述された。
【００９８】
図６に示された段階は単に例示的なものであり、ある他の段階が必要に応じて含まれたり排除され得ることに留意しなければならない。また、段階の特定順序が示されたが、これらの順序は単に例示的なものであり、前記段階のある適切な配列は、本明細書の実施形態の範囲を逸脱しない範囲で利用できる。更に、前記図示の段階は、特許請求の範囲により適切な方法で変更できる。
したがって、グラウンド間隔が変わる自動車と相互運用が可能な単一の充電システムを提供する技術が開示された。
【００９９】
相互運用可能な電気自動車無線充電方法及びシステムを提供する例示的な実施形態が図示及び説明されたが、多様な他の適用及び変更が本明細書の実施形態の思想及び範囲内で実施できることが理解されなければならない。例えば、ＬＣ回路の構成、一次コイルの構成、無線充電器と受信機の構成、磁気エアギャップ、磁気エアギャップクラスなどを算出するための手順を含む特定の構成、手順などに関連する実施形態が基本的に本明細書で図示及び開示された。しかし、広い意味で実施形態が限定されるものではない。
【０１００】
むしろ、実施形態は、本特許請求の範囲により適切な方法で変形できる。
上述した説明は、本発明の実施形態に特定する。しかし、他の変形及び修正が利点の一部又は全部を達成するように開示された実施形態で実施できることは明らかであろう。したがって、本説明は、例としてのみ解釈されなければならず、本明細書の実施形態の範囲を限定するものではない。したがって、添付した特許請求の範囲の目的は、本明細書の実施形態の真の精神及び範囲内の全ての変形及び変更を含む。
【符号の説明】
【０１０１】
１１０    無線充電システム
２００    一次コイル
２０２    例示的な第１二次コイル
２０４    例示的な第２二次コイル
【図１】
2016167973.tif 000006
【図２】
2016167973.tif 000007
【図３】
2016167973.tif 000008
【図４】
2016167973.tif 000009
【図５】
2016167973.tif 000010
【図６】
2016167973.tif 000011