(57)【要約】  本発明は、誘導コイル１０１、１０２を制御するように構成される装置１０４と、第１の誘導コイル１０１の電力伝送に関する情報から、第２の誘導コイル１０２に対する設定点ｔｅ２、ｔａ２を決定することを備える、誘導コイル１０１、１０２を制御するための各方法とに関する。
2016502833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導コイルを制御するための方法であって、第１の誘導コイル（１０１）の電力伝送に関する情報から、第２の誘導コイル（１０２）に対する設定点（ｔｅ２、ｔａ２）を決定することを備える、方法。
【請求項２】
第１の誘導コイル（１０１）を第１の所定の動作モードで動作させるための切替時間に対する第１の設定点（ｔｓ１、ｔｓ２）を決定すること（７０４）と、
第２の誘導コイル（１０２）を第２の所定の動作モードで動作させるための切替時間に対する第２の設定点（ｔｅ２、ｔａ２）を決定すること（７１５、７１６）と
を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１の設定点（ｔｓ１、ｔｓ２）およびオフセット（ｘ）に応じて、第２の設定点（ｔｅ２、ｔａ２）が決定される（７１５、７１６）、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
第１の設定点（ｔｓ１、ｔｓ２）と基準時間（ｔｅ１、ｔａ１）との間の差に応じて、オフセット（ｘ）が決定される（７０９、７１２）、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
第３の誘導コイル（１１１）に関する情報、特に、第１の誘導コイル（１０１）と第３の誘導コイル（１１１）との間の電力伝送の効率（ηｘ）から、オフセット（ｘ）が決定される（７０９、７１２）、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
第３の誘導コイル（１１１）が第１の誘導コイル（１０１）に対して移動する速度（ｖ）に関する情報から、第１の設定点（ｔｓ１、ｔｓ２）が決定される（７０４）、請求項２から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
第３の誘導コイル（１１１）と第１の誘導コイル（１０１）との間の距離に関する情報から、第１の設定点（ｔｓ１、ｔｓ２）が決定される（７０４）、請求項２から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
第１の効率（η１）と、第１の所定の動作モード内へ切り替えるための第１の基準時間（ｔｅ１）とを示す第１の値の対に応じて、オフセット（ｘ）が決定される（７０９）、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
第２の効率（η２）と、第１の所定の動作モード外へ切り替えるための第２の基準時間（ｔａ１）とを示す第２の値の対に応じて、オフセットが決定される（７１２）、請求項１から８にのいずれか一項記載の方法。
【請求項１０】
第１の誘導コイル（１０１）の電力伝送に関する情報から、第２の誘導コイル（１０２）に対する設定点（ｔｅ２、ｔａ２）を決定するように動作可能なプロセッサ（２０１）を備える、誘導コイルを制御するための装置（１０４）。
【請求項１１】
プロセッサ（２０１）が、第１の誘導コイル（１０１）を第１の所定の動作モードで動作させるための切替時間に対する第１の設定点（ｔｓ１、ｔｓ２）を決定する（７０４）ように動作可能であり、第２の誘導コイルを第２の所定の動作モードで動作させるための切替時間に対する第２の設定点（ｔｅ２、ｔａ２）を決定する（７１５、７１６）ように構成される、請求項１０に記載の装置（１０４）。
【請求項１２】
第１の設定点（ｔｓ１、ｔｓ２）とオフセット（ｘ）とに応じて第２の設定点（ｔｅ２、ｔａ２）が決定される（７１５、７１６）、請求項１１に記載の装置（１０４）。
【請求項１３】
第１の設定点（ｔｓ１、ｔｓ２）に応じた第１の誘導コイル（１０１）の切替（７１９）をトリガし、または、第２の設定点（ｔｅ２、ｔａ２）に応じた第２の誘導コイル（１０２）の切替をトリガするように構成されるアクチュエータ（２０２）を備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項１４】
第３の誘導コイル（１１１）に関する情報を受信するように構成される入力（２０３）を備え、第３の誘導コイル（１１１）に関する情報、特に、第１の誘導コイル（１０１）と第３の誘導コイル（１１１）との間の電力伝送の効率（ηｘ）から、オフセット（ｘ）が決定される（７０９、７１２）、請求項１３または１４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導コイルを制御するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導充電システムは、電気自動車を駐車時または走行中に再充電するための１つの選択肢である。誘導充電システムは、一次コイルとして誘導コイルを備える。一次コイルは、電気自動車の二次コイルを貫通するのに適した電磁場を、二次コイルが一次コイルの付近にあるときに、発生させるために用いられる。充電の最良効率は、一次コイルと二次コイルとの間の位置合わせがエネルギー伝送に関して最適である場合に実現される。車両が駐車されるとき、この位置合わせは、たとえば、二次コイルが一次コイルに重なるように電気自動車を駐車することにより実現される。移動車両の充電システムでは、典型的には、複数の一次コイルが道路の車線に次々に、一定の距離を一次コイルの間に設けて設置される。そのようなシステムでは、最適なエネルギー伝送のために、移動車両の二次コイルと一次コイルとの位置合わせを予測することが重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって本発明の目的は、移動車両に対する充電システムにおける誘導コイルに対する改良された制御を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の基本的な着想は、第１の誘導コイルの電力伝送に関する情報から、第２の誘導コイルに対する設定点を決定することにより、誘導コイルを制御することである。
【０００５】
有利には、第１の誘導コイルを第１の所定の動作モードで動作させるための切替時間に対する第１の設定点が決定され、第２の誘導コイルを第２の所定の動作モードで動作させるための切替時間に対する第２の設定点が決定される。
【０００６】
有利には、第１の設定点およびオフセットに応じて、オフセットが決定される。
【０００７】
有利には、第１の設定点と基準時間との間の差に応じて、オフセットが決定される。これにより、オフセットの精度が向上する。
【０００８】
有利には、第３の誘導コイルに関する情報、特に、第１の誘導コイルと第３の誘導コイルとの間の電力伝送の効率から、オフセットが決定される。このように、オフセットは、特に、道路の車線を横断する車両の二次コイルに対して決定される。
【０００９】
好ましくは、基準時間は、効率に関する情報に応じて決定される。効率は、容易に測定可能であり、誘導充電システムの特性曲線において基準時間を参照するために用いられ得る。
【００１０】
有利には、第３の誘導コイルが第１の誘導コイルに対して移動する速度の情報から、第１の設定点が決定される。これにより、オフセットについて未知の状態で、第１の設定点についてのよい推定値が与えられる。
【００１１】
有利には、第３の誘導コイルと第１の誘導コイルとの間の距離に関する情報から、第１の設定点が決定される。これにより、推定がさらに改善する。
【００１２】
有利には、第１の効率と、第１の所定の動作モード内へ切り替えるための第１の基準時間とを示す第１の値の対に応じて、オフセットが決定される。第１の値の対を用いることにより、計算が簡素化され、処理速度が向上する。
【００１３】
有利には、第２の効率と、第１の所定の動作モード外へ切り替えるための第２の基準時間とを示す第２の値の対に応じて、オフセットが決定される。これにより、第１の所定の動作モード内へ切り替えるときだけでなく、第１の所定の動作モード外へ切り替えるときもオフセットが決定され得るので、計算のロバスト性が向上する。
【００１４】
好ましくは、第１の設定点に応じた第１の誘導コイルの切替をトリガする。
【００１５】
有利には、第２の設定点に応じた第２の誘導コイルの切替をトリガする。このように、誘導コイルを制御するのに必要な出力が生成される。
【００１６】
有利には、２つの第１の設定点または２つの第２の設定点が決定される。このように、第１の動作モード内へおよび第１の動作モード外へ切り替えるための、ならびに第２の動作モード内へ切り替えるためおよび第２の動作モード外へ切り替えるための、設定点がそれぞれ計算される。
【００１７】
好ましくは、２つの第１または第２の設定点の一方はスイッチオン時間を示し、他方はスイッチオフ時間を示す。スイッチオンおよびオフ時間を用いることにより、計算および処理時間が簡素化される。
【００１８】
本発明のさらなる発展は、従属請求項および以下の説明から得られる。
【００１９】
以下では、本発明を、添付の図面を参照してさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】誘導充電システムの一部の概略図である。
【図２】誘導コイルを制御するための装置の概略図である。
【図３】第１の効率特性の図である。
【図４】誘導充電システムの一部の図である。
【図５】第２の効率特性の図である。
【図６】第３の効率特性の図である。
【図７】誘導コイルを制御するための方法によるフローチャートの図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に、誘導充電システム１００の一部を示す。誘導充電システム１００は、一次コイルとして、第１の誘導コイル１０１および第２の誘導コイル１０２を備える。第１の誘導コイル１０１および第２の誘導コイル１０２は、道路１０３の舗装内に次々に、道路の車線の走行方向に内蔵される。取付位置は変化してもよく、特にコイルは舗装上または道路脇に設置されてもよい。一般に、取付位置は、一次コイルが発生する電磁場が舗装の上方の領域を貫通するような位置である。さらなる誘導コイルが、誘導充電システムの一部として道路１０３に連続に設置されてもよく、図１には図示しない。
【００２２】
誘導充電システム１００は、誘導コイルを制御するための装置１０４をさらに備える。本例によれば、装置１０４は、第１の誘導コイル１０１と第２の誘導コイル１０２とにそれぞれ接続される。装置１０４は、任意の連続した誘導コイルに接続されてもよい。いくつかの装置１０４が、誘導コイルを別々に制御するために道路１０３に沿って使用されてもよい。
【００２３】
誘導充電システム１００は、本例によれば、アンテナ１０５をさらに備える。アンテナ１０５は、装置１０４に接続される。さらに、アンテナ１０５は、道路１０３の付近に設置され、たとえば、道路１０３の表面付近の道路１０３の舗装に内蔵される。アンテナ１０５は、道路１０３の隣に設置されてもよい。
【００２４】
図１に、第３の誘導コイル１１１と送受信機１１２とを有する車両１１０を示す。好ましくは、第３の誘導コイル１１１および送受信機１１２は、車両１１０が道路１０３上を走行しているときに道路１０３に向かって下に面している車両１１０の車体底面の付近に設置される。
【００２５】
車両１１０が第１の誘導コイル１０１または第２の誘導コイル１０２それぞれの取付位置の上または付近で道路１０３上を走行しているときに、第１の誘導コイル１０１または第２の誘導コイル１０２が発生する好ましくは交流の電磁場が第３の誘導コイル１１１を貫通するように、第１の誘導コイル１０１および第２の誘導コイル１０２ならびに第３の誘導コイル１１１の取付位置が選択される。
【００２６】
さらに、アンテナ１０５および送受信機１１２の取付位置は、信号がその２つの間で送信可能なように選択される。たとえば、車両１１０がアンテナ１０５の取付位置の上または付近で道路１０３上を走行しているときに、アンテナ１０５により送信された信号は送受信機１１２により受信可能である。同様に、送受信機１１２は、アンテナ１０５により受信可能な信号を発するように構成される。
【００２７】
一例では、送受信機１１２は、アンテナ１０５からの要求を受信すると、車両１１０の識別と追加情報とを送信するように構成される。追加情報は、たとえば、第３の誘導コイル１１１に関する情報と、第３の誘導コイル１１１に伝送された電力に関する情報とを含む。第３の誘導コイル１１１に関する情報は、たとえば、その抵抗である。第３の誘導コイル１１１に伝送された電力に関する情報は、たとえば、アンペア値である第３の誘導コイル１１１を流れる電流である。あるいは、ワットで伝送された電力が用いられてもよい。加えて本例では、追加情報は車両１１０の速度に関する情報を含む。送受信機１１２およびアンテナ１０５の間のデータリンクは、本例では、たとえばＢｌｕｅｅｔｏｏｔｈまたはＩＥＥＥ８０２．１１規格に従う無線リンクである。この場合、アンテナ１０５は、適切な規格に従って送受信機１１２と通信するように構成される。
【００２８】
他の例では、送受信機１１２は、アクティブ無線送信機と、車両１１０に取り付けられた車両１１０の識別を含む無線周波数識別タグとを備える。無線周波数識別タグは、アクティブまたはパッシブでもよい。アクティブ無線送信機は、追加情報を送信するために前述の無線リンクを用いるように構成される。この場合、アンテナ１０５は、無線周波数識別タグから車両１１０の識別を含む応答をトリガするのに適した無線周波数信号を送信するように構成される第１の回路を備える。この信号はたとえば、送受信機１１２に格納された車両１１０に関する情報を、たとえば無線周波数識別タグの発振回路を介して返送するようにタグをトリガする。
【００２９】
送受信機１１２のアクティブ無線送信機は、本例では、追加情報を送信するために用いられる。たとえば、伝送された電力または車両１１０の速度に関する情報が送信されてもよい。この追加情報は、たとえば、車両１１０において、誘導充電システムおよびエンジンコントローラによりそれぞれ決定される。そのためには、送受信機１１２は、それぞれの情報を受信するための車両１１０のデータバスに接続可能であってよい。あるいは、追加情報は、送受信機１１２により決定され、応答内で返送されてもよい。
【００３０】
アンテナ１０５はたとえば、所定の時間間隔で、たとえば１０ミリ秒毎に、応答を要求する信号を送信するように構成される。さらに、アンテナ１０５は、送受信機１１２から受信した任意の応答を、装置１０４へ、その２つの間のデータリンクを介して送信するように構成される。
【００３１】
アンテナ１０５と第１の誘導コイル１０１との間の距離は、図１において「ｓ」とラベルされる。たとえば、距離はｓ＝１０ｍである。
【００３２】
第１の誘導コイル１０１と第２の誘導コイル１０２との間の距離は、図１において「ｄ」とラベルされる。たとえば、距離はｄ＝１ｍである。
【００３３】
図１において、第１の誘導コイル１０１および第２の誘導コイル１０２の長さは、「ｌ」とラベルされる。第１の誘導コイル１０１および第２の誘導コイル１０２の寸法は、たとえば、１ｍ×１ｍの正方形である。したがって、たとえば、長さはｌ＝１ｍである。
【００３４】
図２に、誘導コイルを制御するための装置１０４を示す。本例によれば、装置１０４は、第１の誘導コイル１０１を第１の所定の動作モードで動作させるための切替時間に対する第１の設定点ｔｓ１を決定するように構成され、第２の電気コイル１０２を第２の所定の動作モードで動作させるための切替時間に対する第２の設定点ｔｓ２を決定するように構成されるプロセッサ２０１を備え、第２の設定点ｔｓ２がオフセットｘに応じて決定される。第２の設定点ｔｓ２は、第１の設定点ｔｓ１に応じて決定されてもよい。
【００３５】
さらに、装置１０４は、第１の設定点ｔｓ１に応じた第１の誘導コイル１０１の切替をトリガさせ、または、第２の設定点ｔｓ２に応じた第２の誘導コイル１０２の切替をトリガするように構成されるアクチュエータ２０２を備える。
【００３６】
さらに、装置１０４は、アンテナ１０５による信号の送信をトリガし、第３の誘導コイル１１１に関する情報を受信するための入力２０３を備える。たとえば、入力２０３は、上述のデータリンクを介して、アンテナ１０５と接続可能である。あるいは、アンテナ１０５は、入力２０３の一部として、装置１０４に統合されてもよい。
【００３７】
入力２０３は、車両１１０の識別に関する情報と追加情報とを、送受信機１１２からアンテナ１０５を介して受信するように構成される。
【００３８】
たとえば、入力２０３は、１０ミリ秒毎に無線周波数の送信をトリガするように構成される。一例では、入力２０３は、車両１１０の識別を含む応答を受信すると、無線リンクを介して追加情報の要求をトリガするように構成される。このように、車両１１０の識別に関する情報は、無線周波数識別情報として無線周波数識別装置から受信され、追加情報、たとえば第３の誘導コイル１１１への電力伝送または車両１１０の速度に関する情報は、無線リンクを介して受信される。他の例では、両要求は、同時または単一の要求として送信される。
【００３９】
本例によれば、入力２０３は、第１の誘導コイル１０１と第３の誘導コイル１１１との間の電力伝送に関する情報を決定するように構成される。特に、入力２０３は、受信された追加情報と第１の誘導コイル１０１に関する情報とから、電力伝送の測定効率ηｘを決定するように構成される。たとえば、伝送された電力に関する受信された情報が用いられる。測定効率ηｘは、たとえば、第１の誘導コイル１０１において電磁場を発生させるために用いられた電力と現在伝送された電力との比として、受信された伝送された電力から計算される。第３の誘導コイル１１１と、第３の誘導コイル１１１を流れる電流とに関する情報を転送する場合、現在伝送された電力がその情報から決定され、比が計算される。
【００４０】
あるいは、第３の誘導コイル１１１に関する情報を直接受信するために、入力２０３は、データベースなどのストレージ２０４において第３の誘導コイル１１１に関する情報を調べることを可能にする情報を受信するように構成されてもよい。その場合、たとえば、送受信機１１２に格納された車両１１０の識別子、たとえば、無線周波数識別タグの無線周波数識別が受信されてもよく、第３の誘導コイル１１１に関する情報が、その識別に割り当てられたストレージ２０４に格納されてもよい。
【００４１】
ストレージ２０４は、図２に示されるように装置１０４の内部にあってもよく、外部にあってもよい。後者の場合、図２に図示されない追加のデータリンクが、入力２０３によりストレージにアクセスするために用いられてもよい。
【００４２】
その情報は、たとえば、装置１０４を製造するときに初期設定に格納され、または、管理者により更新として随時格納される。
【００４３】
ストレージ２０４は、本例によれば、誘導充電システム１００の効率特性も格納するように構成される。効率特性を、図３および図４を参照して説明する。
【００４４】
図３に、時間を通じての、第１の誘導コイル１０１と第３の誘導コイル１０３との間の電力伝送の例示の効率特性を示す。本例によれば、効率特性は特性曲線である。この情報を格納する任意の他の形式、たとえば配列が用いられてもよい。
【００４５】
図４に、第１の誘導コイル１０１に対する第３の誘導コイル１１１の位置を示す。第１の誘導コイル１０１が設置された道路１０３の車線上の進行方向が、図４に矢印で描かれている。車両１１０、したがって第３の誘導コイル１１１が、進行方向に速度ｖで移動すると仮定する。
【００４６】
車両１１０、したがって第３の誘導コイル１１１が、第１の誘導コイル１０１の位置付近の車線を通過する間、電力伝送の効率は、第１の誘導コイル１０１および第３の誘導コイル１０３の相対位置に応じて変化する。図３を参照すると、第３の誘導コイル１１１が第１の誘導コイル１０１と重ならない間は、効率は０である。これは、第１の誘導コイル１０１が発生する電磁場が、その場合は第３の誘導コイル１１１を貫通しないためである。
【００４７】
時間ｔ＝０に開始するとき、第３の誘導コイル１１１と第１の誘導コイル１０１との間の距離は、アンテナ１０５と第１の誘導コイル１０１との間の距離ｓに等しい。車両１１０がこの距離ｓを進行する間、第３の誘導コイル１１１が第１の誘導コイル１０１に重なり始めるまで、効率は０のままである。重なりが始まる時間は、図３でｔ１とラベルされる。時間ｔ１において、電力伝送の効率は、図３に示されるように、最大効率ηｍに達するまで増加する。本例によれば、第３の誘導コイル１１１が完全に第１の誘導コイル１０１の上方にあるときに、最大効率ηｍに達する。対応する時間は、図３においてｔ２とラベルされる。第３の誘導コイル１１１が完全に第１の誘導コイル１０１の領域の上方にとどまる間、効率は図３に示すように最大効率η２のままである。第３の誘導コイル１１１が第１の誘導コイル１０１の上方の領域から離れ始めるとき、効率は最大効率ηｍから０へ低下し始める。対応する時間は、図３においてｔ３とラベルされる。第３の誘導コイル１１１が第１の誘導コイル１０１の上方の領域から完全に離れるとすぐに、効率は０になる。対応する時間は、図３においてｔ４とラベルされる。本例によれば、最大効率ηｍへの増加および最大効率ηｍからの減少は線形である。
【００４８】
図３による効率特性の形状は、第１の誘導コイル１０１または第３の誘導コイル１１１あるいはそれぞれの取付位置に応じて変化する。特に、効率特性を記述するために、非線形の形状が用いられてもよい。効率特性はたとえば、第３の誘導コイル１１１が第１の誘導コイル１０１の上方の領域を一定の速度ｖで横断する間に、第１の誘導コイル１０１から第３の誘導コイル１１１に伝送された電力を測定することで、較正において測定される。いくつかの異なる効率特性が、異なる一定速度ｖに対して測定および格納されてもよい。
【００４９】
図３に、第１の効率η１と、第１の所定の動作モード内へ切り替えるための第１の基準時間ｔｅ１とを示す第１の値の対を示す。
【００５０】
さらに図３に、第２の効率η２と、第１の所定の動作モード外へ切り替えるための第２の基準時間ｔａ１とを示す第２の値の対を示す。一例によれば、第１の効率η１および第２の効率η２は、必要最小限の効率または最適効率の８０％に選択される。最適効率は、たとえば、第１の誘導コイル１０１と第３の誘導コイル１１１との間の無損失電力伝送として定義される。必要最小限の効率は、たとえば、最適効率よりは低いがエネルギーを誘導的に伝送するのに十分な値として定義される。したがって、第１の基準時間ｔｅ１は、第３の誘導コイル１１１が第１の誘導コイル１０１の領域内に移動しているときに、効率が第１の効率η１に達する時間である。同様に、第２の基準時間ｔａ１は、第３の誘導コイル１１１が第１の誘導コイル１０１の上方の領域から離れるときに、効率が第２の効率η２に低下するまたは下回る時点を示す。本例によれば、第１の基準時間は、第３の誘導コイル１１１が進行方向において第１の誘導コイル１０１の上方の領域にすでに進入した距離ｂにより特徴付けられる領域の分だけ第３の誘導コイル１１１が第１の誘導コイル１０１に重なる、図４に示された状況に対応する。同様に、本例によれば、第２の基準時間ｔａ２は、第３の誘導コイル１１１が第１の誘導コイル１０１の上方の領域から距離ｂを除いて離れた状況に対応する。
【００５１】
第１の誘導コイル１０１が１×１ｍの寸法を有する例では、たとえば、第３の誘導コイル１１１は１×１ｍの寸法を有する。この場合、たとえば、第１の効率η１および第２の効率η２は、第３の誘導コイル１１１の領域の１／３だけの重なりに対応する８０％の効率として、較正において測定される。これは、ｂが１メートルの１／３に等しいことを意味する。
【００５２】
図３に示された効率特性は、たとえば、装置１０４のストレージ２０４に格納される。
【００５３】
さらに、本例によれば、アンテナ１０５と第１の誘導コイル１０１との間の距離ｓ、ならびに第１の誘導コイル１０１の寸法、特に長さｌ、および第３の誘導コイル１１１の寸法、または距離ｂ、がストレージ２０４に格納される。あるいは、距離ｂをストレージ２０４に格納するために、送受信機１１２は、第３の誘導コイル１１１の寸法または距離ｂを、装置１０４へアンテナ１０５を介して要求に応じて提供するように構成されてもよい。いずれの場合でも、第３の誘導コイル１１１および第１の誘導コイル１０１に関する情報は、較正において決定されてもよい。
【００５４】
さらに、プロセッサ２０１は、第１の誘導コイル１０１を第１の所定の動作モードで動作させるための切替時間に対する第１の設定点ｔｓ１を決定するように構成される。第１の設定点ｔｓ１は、たとえば、第１の基準時間ｔｅ１を計算することにより：
ｔｓ１＝ｔｅ１＝（ｓ＋ｂ）／ｖ
と決定される。
【００５５】
車両速度ｖは、たとえば、測定により決定され、または、送受信機１１２からアンテナ１０５を介して受信される。第１の場合では、たとえば、アンテナ１０５は、アンテナ１０５の領域上を移動している間の車両１１０の速度を決定するセンサを備えてもよい。第２の場合では、送受信機１１２は、車両の速度計から情報を提供するインターフェースを備えてもよい。
【００５６】
加えて、プロセッサ２０１は、２つの第１の設定点ｔｓ１、ｔｓ２を決定するように構成されてもよい。その場合、設定点の一方は、上述の設定点ｔｓ１＝ｔｅ１である。その場合の他方の第１の設定点ｔｓ２は、たとえば、ｔｓ２＝ｔａ１である。他方の第１の設定点は、たとえば、第２の基準時間ｔａ１から：
ｔｓ２＝ｔａ１＝（ｓ＋ｌ＋ｂ）／ｖ
として計算される。
【００５７】
本例では、第１の所定の動作モードは、第１の誘導コイル１０１が、第３の誘導コイル１１１を介して車両１１０を充電するのに適した電磁場を発生させるモードである。第１の誘導コイル１０１は、第１の所定の動作モードにない間は、この電磁場を発生させていないと仮定する。
【００５８】
アクチュエータ２０２は、上述の２つの第１の設定点ｔｓ１、ｔｓ２に応じて、第１の誘導コイル１０１の切替をトリガするように構成される。たとえば、アクチュエータ２０２は、車両１１０が第１のアンテナ１０５を通過してから走行した時間が、第１の設定点ｔｓ１に等しい時間に達したとき、第１の誘導コイル１０１を第１の所定の動作モード内へ切り替える。これは、第３の誘導コイル１１１が第１の誘導コイル１０１に３分の１だけ重なる位置に車両１１０がおおよそ存在するときに、電磁場が装置１０４によりスイッチオンされることを意味する。
【００５９】
一例で、距離がｂ＝０．３３ｍであり、アンテナ１０５の位置で測定される車両１１０の速度がｖ＝５０ｋｍ／ｈであり、アンテナ１０５の取付位置と第１の誘導コイル１０１との間の距離がｓ＝１０ｍであると仮定すると、第１の設定点は、第１の基準時間ｔｓ１＝ｔｅ１＝７４４ｍｓとなる。
【００６０】
同様に、この例によれば、第１の誘導コイル１０１の寸法は１×１ｍであり、第３の誘導コイル１１１の寸法は１×１ｍであると仮定する。そして、第１の誘導コイル１０１を第１の所定の動作モード外へ切り替えるための、すなわち、この電磁場の発生をスイッチオフするための、他方の第１の設定点ｔｓ２は、第２の基準時間ｔｓ２＝ｔａ１＝８１６ｍｓである。
【００６１】
上述の計算を用いると、車両１１０が速度ｖとして決定された同じ一定速度で距離ｓ＋ｌ＋ｄを進行するときに必要最小限または最適な充電効率となる。その場合、計算された設定点ｔｓ１、ｔｓ２により、第１の誘導コイル１０１が、第１の基準時間ｔｅ１に第１の所定の動作モード内へ、また、第２の基準時間ｔｅ２に第１の所定の動作モード外へ切り替えられる。しかしながら、効率特性は、実際の車両速度に依存する。したがって、第１の設定点ｔｓ１およびｔｓ２が決定された後に実際の車両速度が変化する場合、第１の誘導コイル１０１の切替は、参照値ｔｅ１、ｔｅ２と実際の切替時間ｔｘとの間のオフセットを生じることになる。これを、図３、５および６を参照して説明する。
【００６２】
図５に、図３の効率特性を示す。同じ速度ｖが先のように決定され、距離ｓ、ｌ、ｂおよびコイルの寸法も同じであると仮定して、図５に測定効率ηｘが第１の効率η１と異なる状況を示す。図５によれば、測定効率ηｘは第１の効率η１より高い。図５によれば、測定効率ηｘは、図５に示された第１の基準時間ｔｅ１より後の実際の切替時間ｔｘに対応する。実際の切替時間ｔｘは、この場合、測定された車両速度ｖで計算された第１の設定点ｔｓ１を表す。車両速度が変化したために、第１の設定点ｔｓ１は、効率特性においてオフセットｘをもたらす。これを考慮すると、第１の基準時間ｔｅ１と実際の切替時間ｔｘとの間のオフセットｘは：
ｘ＝ｔｘ−ｔｅ１
と計算され得る。
【００６３】
一例で、測定効率ηｘが９０％であり、第１の効率η１が８０％であると仮定すると、本例によるオフセットｘはｘ＝６ｍｓに等しい。これは、車両１１０が、アンテナ１０５の位置で測定された速度ｖより速い速度で実際に進行したことを意味する。
【００６４】
異なる速度ｖに対する１つより多い効率特性が格納される場合、決定された車両速度ｖに最も近い特性が、基準時間とオフセットとを決定するために選択される。
【００６５】
このオフセットｘは、第１の誘導コイル１０１を第１の所定の動作モード内外へ切り替えるための上記で計算された第１の設定点ｔｓ１、ｔｓ２を用いると、電力伝送の効率が低下し、環境へより多く放出されることを意味し、というのは、第１の誘導コイル１０１が、誘導コイルの必要最小限の位置合わせまたは最適な位置合わせに対してあまりに遅くスイッチオンおよびオフされるためである。
【００６６】
本例では、第２の所定の動作モードは、第３の誘導コイル１１１を介して車両１１０を充電するのに適した電磁場を第２の誘導コイル１０２が発生させるモードである。第２の誘導コイル１０２は、第２の所定の動作モードにない間は、この電磁場を発生させていないと仮定する。
【００６７】
したがって、プロセッサ２０１は、オフセットｘに応じて、第２の誘導コイル１０２を第２の所定の動作モードで動作させるための切替時間に対する第２の設定点を決定するように構成される。アンテナ１０５と第１の誘導コイル１０１との間の距離ｓ、第１の誘導コイル１０１と第２の誘導コイル１０２との間の距離ｄ、ならびに第１の誘導コイル１０１の寸法、特に距離ｌを考慮すると、第２の設定点は、たとえば：
ｔｅ２＝（（ｓ＋ｌ＋ｄ＋ｂ）／ｖ）−ｘ
として計算される。
【００６８】
本例によれば、これは、第１の誘導コイル１０１と第３の誘導コイル１１１との間の電力伝送の効率から決定されたオフセットｘを第２の設定点に対して用いることで、車両速度の差が補償されることを意味する。本例では、ｘ＝６ｍｓであり、ｔｅ２＝８８２ｍｓである。これにより、車両速度を再度測定する、または他のセンサで車両１１０の第２の誘導コイル１０２からの距離を決定する必要なしに、第２の誘導コイル１０２の実際の切替時間の精度が向上する。
【００６９】
加えて、プロセッサ２０１は、２つの第２の設定点、たとえば第２の設定点ｔｅ２を、第２の誘導コイル１０２を第２の所定の動作モード内へ切り替えるための上述の計算に従って決定するように構成されてもよい。さらに、他方の第２の設定点は、第２の誘導コイル１０２を第２の所定の動作モード外へ切り替えるために計算されてもよい。この他方の第２の設定点は、たとえば、上述と同じ寸法を考慮して：
ｔａ２＝（（ｓ＋２ｌ＋ｄ＋ｂ）／ｖ）−ｘ
により計算される。
【００７０】
ｘ＝６ｍｓの例では、これは、ｔａ２＝９５４ｍｓを意味する。これは、両方の設定点が、プロセッサ２０１により第１の設定点とオフセットとに応じて計算されることも意味する。第１の設定点への依存は、上述の公式に（ｓ＋ｂ）／ｖの項により含まれる。これを考慮して、プロセッサ２０１は、第１の計算の後に第１の設定点ｔｓ１、ｔｓ２を格納し、その値を第２の設定点ｔｅ２、ｔａ２を決定するために再利用するように構成されてもよい。この場合、オフセットｘのみが、第２の誘導コイル１０２に対して、および、道路１０３上で以降続く任意の他の数の誘導コイルに対して、計算される。
【００７１】
図６に、測定効率ηｘが第１の効率η１より低い状況を示す。図６によれば、図３および図５に示されたのと同じ効率特性が用いられる。図６によれば、測定効率ηｘは、第１の基準時間ｔｅ１より早い実際の切替時間ｔｘに対応する。オフセットｘは、上述の公式に従って：
ｘ＝ｔｘ−ｔｅ１
と計算される。
【００７２】
一例によれば、測定効率ηｘ＝４０％である。これにより、本例によれば、オフセットｘ＝−１２ｍｓとなる。
【００７３】
これは、アンテナ１０５の位置における測定された車両速度ｖ＝５０ｋｍ／ｈが、第１の誘導コイル１０１における実際の車両速度と異なることを意味する。
【００７４】
第２の設定点ｔｅ２および他方の第２の設定点ｔａ２は、上述の公式を用いて：
ｔｅ２＝（（ｓ＋ｌ＋ｄ＋ｂ）／ｖ）−ｘ
ｔａ２＝（（ｓ＋２ｌ＋ｄ＋ｂ）／ｖ）−ｘ
と決定される。
【００７５】
上述のように、プロセッサ２０１は、第１の設定点、すなわち（ｓ＋ｂ）／ｖの項を決定し、後で用いるために格納するように構成されてもよい。両方の場合において、第２の設定点は、オフセットまたは第１の設定点およびオフセットに応じて決定される。
【００７６】
いずれの場合でも、オフセットｘは、第１の設定点と基準時間との差に応じて決定される。これは、図５および図６による測定効率ηｘに対応する実際の切替時間ｔｘが、第１の設定点ｔｓ１であることを意味する。図３の理想的な場合では、第１の設定点ｔｓ１および第１の基準時間ｔｅ１は同じであり、すなわち、ｔｘ＝ｔｓ１＝ｔｅ１である。
【００７７】
さらに、これは、第３の誘導コイル１１１に関する情報、特に第１の誘導コイル１０１と第３の誘導コイル１１１との間の電力伝送の効率から、オフセットｘが決定されることを意味する。
【００７８】
これは、第１の効率η１と、第１の所定の動作モード内へ切り替えるための第１の基準時間ｔｅ１とを示す第１の値の対に応じて、オフセットｘが決定されることも意味する。同様に、これは、第２の効率η２と、第１の所定の動作モード外へ切り替えるための第２の基準時間ｔａ１とを示す第２の値の対に応じて、オフセットｘが決定されることを意味する。
【００７９】
図３、５、および６によれば、第２の効率η２は第１の効率η１と同じである。これは、エネルギー伝送効率特性の形状が対称なためである。しかしながら、用いられる誘導コイル次第で、この第２の効率η２は第１の効率η１と異なり得る。
【００８０】
誘導コイルを制御する方法を、以下、図７を参照して説明する。本方法は、たとえば、アンテナ１０５で接近車両１１０が検出されたときに開始する。
【００８１】
その検出は、アンテナ１０５を介した入力２０３と送受信機１１２との間の接続のためのハンドシェイクに基づいてもよい。
【００８２】
あるいは、車両１１０の速度ｖが測定されてもよい。その速度は、たとえば、アンテナ１０５に統合されたレーダー速度センサにより測定される。最初は、時間カウンタｔはｔ＝０で開始される。一旦開始された時間カウンタは、たとえば、実時間をミリ秒などで計測するように構成される。任意の他のタイマー、たとえば、プロセッサ２０１のサイクル時間が用いられてもよい。
【００８３】
開始後、ステップ７０１が実行される。
【００８４】
ステップ７０１では、たとえば車両１１０の識別に関する情報および追加情報が、車両１１０に要求される。任意選択で、第３の充電コイル１１０に関するいくらかの情報が、データベースに要求されてもよい。たとえば、車両１１０の識別が、無線周波数識別タグに要求される。そのために、たとえば、アンテナ１０５は、車両１１０の無線周波数識別タグへ無線周波数識別信号を送信して、タグに無線周波数識別を要求する。追加情報は、たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従う無線リンクを介して、送信機に要求される。この例では、送受信機１１２は、アンテナ１０５を介した要求信号があれば、車両１１０に関する情報と、車両１１０に関する追加情報とを提供する。したがって、第３の誘導コイル１１１に関する情報と、伝送された電力と、車両１１０の速度ｖとが提供される。その後、ステップ７０２が実行される。
【００８５】
ステップ７０２では、車両１１０を充電するか否かを判定するためにテストが行われる。たとえば、課金および請求が正常に完了する必要があり、または、車両１１０の識別がデータベース内で見つかる必要がある。充電が許可された場合、ステップ７０３が実行され、そうでなければ本方法は終了する。課金および請求は、課金および請求情報、特に車両１１０から受信した無線周波数識別を、課金および請求サーバーに送信する任意選択のステップを含んでもよい。課金および請求は任意選択であり、省略されてもよい。
【００８６】
ステップ７０３は、アンテナ１０５と第１の誘導コイル１０１との間の距離ｓ、第１の誘導コイル１０１と第２の誘導コイル１０２との間の距離ｄ、長さｌが決定され、たとえば、ストレージから読み出される。さらに、距離ｂおよび車両速度ｖが決定される。距離ｂは、車両１１０の識別を用いて、ストレージにおいて検索されてもよい。車両速度ｖは、たとえば、アンテナ１０５の位置で行われた測定から決定される。あるいは、車両速度ｖおよび任意選択で距離ｂもまた、ステップ７０１において、車両１１１の送受信機１１２から受信された情報から決定される。パラメータのいずれかもまた、ストレージ２０４から読み出されてもよい。
【００８７】
その後、ステップ７０４が実行される。
【００８８】
ステップ７０４では、第１の設定点ｔｓ１、ｔｓ２は、上述のように、格納された効率特性から決定される。たとえば、第１の誘導コイル１０１を第１の所定の動作モード内外へ切り替えるための、たとえば電磁場をそれぞれスイッチオンおよびオフするための、第１の設定点ｔｓ１＝ｔｅ１および他方の第１の設定点ｔｓ２＝ｔａ１が決定される。その後、ステップ７０５が実行される。
【００８９】
ステップ７０５では、時間カウンタｔが第１の設定点ｔｓ１に達したかのテストが行われる。時間カウンタがその値に達した場合、ステップ７０６が実行される。そうでなければ、ステップ７０５が実行される。
【００９０】
ステップ７０６では、第１の誘導コイル１０１が、たとえば第１の誘導コイル１０１が電磁場を発生させる第１の所定の動作モードへ切り替えられる。その後、ステップ７０７が実行される。
【００９１】
ステップ７０７では、測定効率ηｘおよび実際の切替時間ｔｘが決定される。たとえば、効率ηｘは、第１の誘導コイル１０１と第３の誘導コイル１１１との間の測定された電力フローから計算される。実際の切替時間ｔｘは、効率特性における測定された効率ηｘに対応する時間として決定される。その後、ステップ７０８が実行される。
【００９２】
ステップ７０８では、測定効率ηｘが最大効率ηｍより低いかを判定するためにテストが行われる。測定効率ηｘが最大効率ηｍより低い場合、ステップ７０９が実行される。そうでなければ、ステップ７１０が実行される。
【００９３】
ステップ７０９では、オフセットｘが決定される。たとえば、オフセットｘは、ｘ＝ｔｘ−ｔｅ１として決定される。
【００９４】
これを説明するために、図５を参照すると、測定効率ηｘが第１の効率η１より高く最大効率ηｍより低い例では、ステップ７０９が実行され、オフセットｘが上記のように計算される。
【００９５】
この例が意味するのは、第１の誘導コイル１０１があまりに遅く電磁場を発生するようにトリガされたことを測定効率ηｘが示していたということであり、なぜなら、第１の誘導コイル１０１が電磁場を発生し始めたとき、第１の効率η１と第１の基準時間ｔｅ１とを示す値の対により示されるエネルギー伝送を開始するための必要最小限の効率値または最適効率値よりも、効率がすでに高かったためである。これは、切替時間がより早ければ、より高い効率が提供されたであろうことを意味する。
【００９６】
図６を参照して例示される他の例によれば、測定効率ηｘが第１の効率η１より低い場合、ステップ７０９が実行され、オフセットｘが上述のように計算される。
【００９７】
この例によれば、測定効率ηｘは、第１の効率η１と第１の基準時間ｔｅ１とを示す値の対より低い。これは、第１の誘導コイル１０１があまりに早くスイッチオンされ、効率が必要値より低くまたは最適値より低くなったことを示す。
【００９８】
その後、ステップ７１３が実行される。
【００９９】
ステップ７１３では、第１の誘導コイル１０１を第１の所定の動作モード外へ切り替えるための、たとえば、第１の誘導コイル１０１における電磁場の発生をスイッチオフするための、他方の第１の設定点ｔｓ２に、時間カウンタｔが達したかを判定するテストが行われる。特に、このテストは、他方の第１の設定点ｔｓ２を用いて行われる。時間カウンタｔが他方の第１の設定点ｔｓ２に達した場合、ステップ７１４が実行される。そうでなければ、ステップ７１３が実行される。
【０１００】
ステップ７１４では、第１の誘導コイル１０１が、第１の所定の動作モード外へ切り替わるように、たとえば、電磁場のトリガをスイッチオフするように、トリガされる。その後、ステップ７１５が実行される。
【０１０１】
ステップ７１０では、測定効率ηｘおよび実際の切替時間ｔｘが、ステップ７０７で説明されたように決定される。その後、ステップ７１１が実行される。
【０１０２】
ステップ７１１では、測定効率ηｘが第２の効率η２以下であるか判定するためのテストが行われる。測定効率ηｘが第２の効率η２以下である場合、ステップ７１２が実行される。そうでなければ、ステップ７１０が実行される。これが考慮するのは、第１の誘導コイル１０１を第１の所定の動作モード内へ切り替えるときに、測定効率ηｘが最大値ηｍにすでに達していた場合である。この場合、オフセットｘを決定するために、車両１６０が第１の誘導コイル１０１の上方の領域から離れるときに、測定効率ηｘが第２の効率η２に達する必要がある。この場合、第１の誘導コイル１０１のスイッチオンの遅延があまりに大きかったので、測定効率ηｘが、図３、５または６の効率特性におけるηｍの平坦線として描かれた飽和にすでに存在する。さらに、これが意味するのは、測定効率ηｘが複数の実際の切替時間ｔｘに対応し、したがって一度の測定において、基準時間ｔｅ１またはｔａ１と実際の切替時間ｔｘとの間のずれが任意であるので、対応するオフセットｘが決定不可能であるということである。効率が低下するのを待つことにより、効率特性の下降する側面から正しいオフセットｘが決定可能となる。
【０１０３】
ステップ７１２において、オフセットｘは、測定効率ηｘに対応する実際の切替時間ｔｘから、ｘ＝ｔｘ−ｔａ１として決定される。任意選択で、他方の第１の設定点ｔｓ２が、このときｔｓ２＝ｔｘに補正される。その後、ステップ７１３が実行される。
【０１０４】
ステップ７１５において、第２の誘導コイル１０２を第２の動作モード内へ切り替えるための第２の設定点が決定される。たとえば、第２の設定点は、
ｔｅ２＝（（ｓ＋ｌ＋ｄ＋ｂ）／ｖ）−ｘ
として決定される。
【０１０５】
あるいは、第２の設定点ｔｅ２は、第１の設定点ｔｓ１およびオフセットｘから、
ｔｅ２＝ｔｓ１＋（ｌ＋ｄ）／ｖ−ｘ
として決定される。
【０１０６】
その後、ステップ７１６が実行される。
【０１０７】
ステップ７１６において、第２の誘導コイル１０２を第２の動作モード外へ切り替えるための他方の第２の設定点が決定される。たとえば、他方の第２の設定点は、
ｔａ２＝（（ｓ＋２ｌ＋ｄ＋ｂ）／ｖ）−ｘ
として決定される。
【０１０８】
あるいは、他方の第２の設定点ｔａ２は、他方の第１の設定点ｔｓ２およびオフセットｘから、
ｔａ２＝ｔｓ２＋（２ｌ＋ｄ）／ｖ−ｘ
として決定される。
【０１０９】
その後、ステップ７１７が実行される。
【０１１０】
ステップ７１７において、第２の設定点ｔｅ２、ｔａ２は、上述のような第２の誘導コイル１０２の第２の動作モード内外へ切替をトリガするために用いられる。
【０１１１】
その後、本方法は終了する。
【０１１２】
上述の方法のステップは、順番が変わってもよく、本方法が用いられるたびに全て実行されなくてもよい。さらに、本方法はステップ７１７の後に終了しなくてもよく、道路１０３の連続する一次コイルに対する設定点を決定するために、車両１１０が道路１０３の全ての一次コイルを通過するまで、本方法が繰り返されてもよい。
【０１１３】
上述の方法によれば、１つのアンテナ１０５が用いられる。そうではなく、数個のアンテナ１０５、すなわち、個々の第１の誘導コイル１０１または第２の誘導コイル１０２に対して１つまたは複数個が用いられてもよい。同様に、さらにいくつかの誘導コイルが、単一のアンテナ１０５と共に用いられてもよい。上述の方法の原理は、同一のままである。オフセットおよび設定点は、車両１１０がアンテナのいずれかを通過したときに測定された車両速度から計算されてもよい。
【０１１４】
説明および図面は、単に、本発明の原理を例示するにすぎない。したがって、本明細書では明示的に説明したり示したりしないが、本発明の原理を具現化し、その趣旨および範囲に含まれる様々な配置を当業者が考案できるであろうことは理解されよう。さらに、本明細書で列挙された全ての実施例は、主に、本発明の原理および本発明者らにより当技術の促進へ捧げられた概念を理解する際に読者を補助する教育上の目的のためだけのものであるよう明らかに意図され、そのような具体的に列挙された実施例や条件に限定されないよう解釈されたい。その上、本発明の原理、態様、および実施形態、ならびにその特定の実施例を列挙した本明細書の全ての記述は、それらの均等物を含むものとする。
【０１１５】
「プロセッサ」とラベルされた任意の機能ブロックを含む、図面に示された様々な要素の機能は、専用のハードウェア、ならびに、適切なソフトウェアと関連してソフトウェアを実行可能なハードウェアを用いて、提供され得る。機能は、プロセッサにより提供されるとき、単一の専用プロセッサにより、単一の共有プロセッサにより、または、一部が共有され得る複数の個別プロセッサにより、提供され得る。その上、「プロセッサ」という用語の明示的な使用は、ソフトウェアを実行可能なハードウェアを排他的に参照するよう解釈されるべきではく、デジタル信号プロセッサ（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読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および不揮発ストレージを非限定的に暗黙に含み得る。従来の、および／または、カスタムの、他のハードウェアもまた含み得る。同様に、図面に示された任意のスイッチは、概念的なものにすぎない。それらの機能は、プログラムロジックの動作を通して、専用ロジックを通して、プログラム制御と専用ロジックとの相互作用を通して、または手動でも実行され得、特定の技術は、文脈からより具体的に理解されるように、実装者により選択可能である。
【０１１６】
本明細書の任意のブロック図が、本発明の原理を具現化する例示の回路の概念図を表すことは、当業者に理解されたい。同様に、フローチャートは、コンピュータ可読媒体内に実質的に表され、したがってコンピュータまたはプロセッサにより、そのようなコンピュータまたはプロセッサが明示的に図示されようとなかろうと、実行され得る、様々な処理を表すことは理解されよう。
【０１１７】
様々な上記の方法のステップが、プログラムされたコンピュータにより実施され得ることを当業者は容易に理解するだろう。本明細書では、一部の実施形態は、機械可読またはコンピュータ可読であって、機械実行可能また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、デジタルデータ記憶媒体などのプログラム記憶デバイスを含むことも意図され、前記命令は前記上述の方法のステップの一部または全部を実行する。プログラム記憶デバイスは、たとえば、デジタルメモリ、磁気ディスクおよび磁気テープなどの磁気記憶媒体、ハードドライブ、または光学的可読なデジタルデータ記憶媒体でもよい。実施形態は、上述の方法の前記ステップを実行するようプログラムされたコンピュータを含むことも意図されている。
【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６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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