特許 5997846 無線電力伝達のための位置合わせシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5997846

(24)【登録日】2016年9月2日

(45)【発行日】2016年9月28日

(54)【発明の名称】無線電力伝達のための位置合わせシステム

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/12 20160101AFI20160915BHJP

   H02J 50/90 20160101ALI20160915BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20160915BHJP

   B60M 7/00 20060101ALI20160915BHJP

   B60L 11/18 20060101ALI20160915BHJP

   B60L 5/00 20060101ALI20160915BHJP

【ＦＩ】

   H02J50/12

   H02J50/90

   H02J7/00 P

   H02J7/00 301D

   B60M7/00 X

   B60L11/18 C

   B60L5/00 B

【請求項の数】13

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-543033(P2015-543033)

(86)(22)【出願日】2013年5月30日

(65)【公表番号】特表2016-503644(P2016-503644A)

(43)【公表日】2016年2月4日

(86)【国際出願番号】US2013043313

(87)【国際公開番号】WO2014077896

(87)【国際公開日】20140522

【審査請求日】2015年12月15日

(31)【優先権主張番号】13/677,362

(32)【優先日】2012年11月15日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】599023978

【氏名又は名称】デルファイ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100075270

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100101373

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 茂雄

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100137039

【弁理士】

【氏名又は名称】田上 靖子

(72)【発明者】

【氏名】フィッシャー，スコット・エフ

【審査官】 高野 誠治

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／１４２０４０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２２３５８９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２５４５０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００９８４８３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ５０／００ − ５０／９０

Ｂ６０Ｌ ５／００

Ｂ６０Ｌ １１／１８

Ｂ６０Ｍ ７／００

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

送電側共振器（２４）と受電側共振器（１８）との間の位置合わせを行うためのシステム（１０）であって、前記システム（１０）は、
充電信号（２８）およびビーコン信号（３８）から成る群から選択される磁気信号を出射するように構成された送電側共振器（２４）と、
前記充電信号（２８）を無線で受信し、前記充電信号（２８）に基づいて電力を提供するように構成された受電側共振器（１８）と、
前記ビーコン信号（３８）を無線で受信し、前記ビーコン信号（３８）に基づいて、前記送電側共振器（２４）と前記受電側共振器（１８）との間の相対位置を示す位置信号を提供するように構成された磁気センサ（４０）と、
前記磁気センサ（４０）と通信するコントローラ（４２）であって、前記コントローラ（４２）が、前記位置信号を受信し、前記送電側共振器（２４）と前記受電側共振器（１８）とを位置合わせするために必要な動きを示す位置合わせ信号を提供するように構成される、コントローラ（４２）と、
を備え、
前記送電側共振器（２４）が、前記送電側共振器（２４）に電流を提供する電源（２６）に結合され、前記電流の大きさが第１の電流閾値を超える場合、前記送電側共振器（２４）が、前記充電信号（２８）を出射し、前記電流の前記大きさが第２の電流閾値に満たない場合、前記送電側共振器（２４）が、前記ビーコン信号（３８）を出射し、
前記送電側共振器（２４）が前記ビーコン信号（３８）を出射する場合には、前記電流の前記大きさが一定であり、前記送電側共振器（２４）が前記充電信号（２８）を出射する場合には、前記電流の前記大きさが時変である、
システム（１０）。

【請求項2】

前記第１の電流閾値が、前記第２の電流閾値よりも実質的に高い、請求項１に記載のシステム（１０）。

【請求項3】

前記ビーコン信号（３８）がパルス変調される、請求項１に記載のシステム（１０）。

【請求項4】

前記受電側共振器（１８）および前記磁気センサ（４０）が、車両（１６）に配置される、請求項２に記載のシステム（１０）。

【請求項5】

前記システム（１０）が、前記車両（１６）に配置される磁気センサ（４０）のアレイをさらに備え、前記磁気センサ（４０）のアレイが、複数の出力信号を提供し、前記コントローラ（４２）が、前記複数の出力信号を処理することによって、前記送電側共振器（２４）と前記受電側共振器（１８）との間の相対位置を判定するようにさらに構成される、請求項４に記載のシステム（１０）。

【請求項6】

前記磁気センサ（４０）のアレイの第１の部分（５２）が、前記受電側共振器（１８）の前方で前記車両（１６）に配置される、請求項５に記載のシステム（１０）。

【請求項7】

前記磁気センサ（４０）のアレイの第２の部分（５４）が、前記受電側共振器（１８）の後方で前記車両（１６）に配置される、請求項５に記載のシステム（１０）。

【請求項8】

前記システム（１０）が、前記コントローラ（４２）と通信するディスプレイ（５６）をさらに備え、前記ディスプレイ（５６）が、前記位置合わせ信号に基づいて、前記受電側共振器（１８）と前記送電側共振器（２４）とを位置合わせするために前記車両（１６）によって必要とされる動きのグラフィックな表示を提供する、請求項４に記載のシステム（１０）。

【請求項9】

前記受電側共振器（１８）によって提供される前記電力が、前記車両（１６）内に配置される電池（１４）を充電する、請求項４に記載のシステム（１０）。

【請求項10】

受電側共振器（１８）に対する送電側共振器（２４）の位置を特定するための信号を提供するように構成された装置（１２）であって、前記装置（１２）は、
電流を提供する電源（２６）と、
前記電流を受信するために前記電源（２６）に結合される送電側共振器（２４）とを備え、前記送電側共振器（２４）が、磁気充電信号（２８）を無線で受信し、前記磁気充電信号（２８）に基づいて電力を提供する受電側共振器（１８）に、前記磁気充電信号（２８）を送信するように構成され、前記送電側共振器（２４）が、磁気ビーコン信号（３８）を無線で受信し、前記磁気ビーコン信号（３８）に基づいて、前記送電側共振器（２４）と前記受電側共振器（１８）との間の相対位置を示す位置信号を提供する磁気センサ（４０）に、前記磁気ビーコン信号（３８）を送信するように構成され、前記電流の大きさが第１の電流閾値を超える場合、前記送電側共振器（２４）が、前記磁気充電信号（２８）を出射し、前記電流の前記大きさが第２の電流閾値に満たない場合、前記送電側共振器（２４）が、前記磁気ビーコン信号（３８）を出射し、
前記送電側共振器（２４）が前記磁気ビーコン信号（３８）を出射する場合には、前記電流の前記大きさが一定であり、前記送電側共振器（２４）が前記磁気充電信号（２８）を出射する場合には、前記電流の前記大きさが時変である、
装置（１２）。

【請求項11】

前記第１の電流閾値が、前記第２の電流閾値よりも実質的に高い、請求項１０に記載の装置（１２）。

【請求項12】

前記磁気ビーコン信号（３８）がパルス変調される、請求項１０に記載の装置（１２）。

【請求項13】

前記装置（１２）が、車両（１６）に配置される受電側共振器（１８）に前記磁気充電信号（２８）を送信し、前記車両（１６）に配置される磁気センサ（４０）に前記磁気ビーコン信号（３８）を送信するように構成される、請求項１０に記載の装置（１２）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

[0001]本発明は、一般に、送電側共振器と受電側共振器との間の無線電力伝達に関し、より詳細には、送電側共振器によって出射される磁気ビーコン信号を使用して送電側共振器を受電側共振器に位置合わせするためのシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

[0002]電気自動車および電気ハイブリッド車は、消費者に人気を博しつつある。これらの車両における電動機は、典型的には、その車両の電池パックに配置される複数の蓄電池から動力を供給される。車両が駐車されている間に電池が再充電される必要がある場合、有線の連結装置は、典型的には、車両運転者によって車両に接続される。しかしながら、車両が駐車される度に運転者の車両を「プラグインし（ｐｌｕｇ−ｉｎ）」なければならないことを嫌う運転者もいる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

[0003]無線またはコネクタレスの充電器が提案されており、１９９６年３月１２日にＢｒｕｎｉらに発行された米国特許第５，４９８，９４８号、および２０１１年８月３０日にＯｙｏｂｅらに発行された米国特許第８，００８，８８８号を参照されたい。知られている無線充電器は、充電されている車両の下の駐車面に位置する送電側共振器または充電パッドと、その車両の下面に載置される対応する受電側共振器とを含む。そのような無線充電器は、送電側共振器と受電側共振器とが水平に（即ち、横方向および縦方向（換言すれば、長手方向）に）位置合わせされるように車両が駐車されている場合に、最も効率的である。しかしながら、送電側共振器および受電側共振器は、車両の真下および／または車両運転者の視野外に存在し得るため、車両をどこに駐車すれば送電側共振器と受電側共振器とが位置合わせされるのかを車両運転車が判断することは困難である。

【0004】

[0004]現行の無線充電システムには、車両の下面に取り付けられた受電側共振器と、その対応する給電側共振器とを、給電側共振器に対する車両の試行錯誤による位置決めを使用して位置合わせするための方法に依存するものもある。このような方法は、時間がかかり、再現可能性の低い結果を招く。他の無線充電システムは、車両上の受電側共振器を給電側共振器と位置合わせするために車輪止めを利用する。これらのシステムは、１つの特定の車両構成には正確な位置合わせを提供し得る一方で、車輪と受電側共振器との間の空間関係が異なる幅広い種類の車両には適切な位置合わせを提供しそうにない。

【0005】

[0005]上記の節において議論された主題は、単に上記の節における主題の言及を受けて従来技術とみなされるべきではない。同様に、上記の節において言及され、または上記の節の主題と関連付けられる問題は、従来技術において以前に認識されてきたものとみなされるべきではない。上記の節における主題は、種々のアプローチを表すに過ぎず、種々のアプローチ自体も発明となり得る。

【課題を解決するための手段】

【0006】

[0006]本発明の一実施形態によれば、送電側共振器と受電側共振器との間の位置合わせを提供するためのシステムが提供される。本システムは、充電信号およびビーコン信号から成る群から選択される磁気信号を出射するように構成された送電側共振器と、充電信号を無線で受信し、充電信号に基づいて電力を提供するように構成された受電側共振器とを備える。本システムは、ビーコン信号を無線で受信し、ビーコン信号に基づいて、送電側共振器と受電側共振器との間の相対位置を示す位置信号を提供するように構成された磁気センサをさらに備える。本システムは、磁気センサと通信するコントローラであって、位置信号を受信し、送電側共振器と受電側共振器とを位置合わせするために必要な動きを示す位置合わせ信号を提供するように構成されるコントローラも備える。送電側共振器は、送電側共振器に電流を提供する電源に結合される。

【0007】

[0007]電流の大きさが第１の電流閾値を超える場合、送電側共振器は、充電信号を出射する。電流の大きさが第２の電流閾値に満たない場合、送電側共振器は、ビーコン信号を出射する。第１の電流閾値は、第２の電流閾値よりも実質的に高くなり得る。送電側共振器がビーコン信号を出射する場合には、電流の大きさが一定であり得、送電側共振器が充電信号を出射する場合には、電流の大きさが時変であり得る。ビーコン信号は、パルス変調されてもよい。あるいは、電流の大きさは、充電信号周波数がビーコン信号周波数よりも実質的に高く、充電信号およびビーコン信号が出射される場合に時変であってもよい。ビーコン信号周波数は、受電側共振器の共振周波数ではなくてもよい。ビーコン信号は、周波数変調されてもよい。

【0008】

[0008]受電側共振器および磁気センサは、車両に配置され得る。受電側共振器によって提供される電力は、車両内に配置される電池を充電し得る。本システムは、車両に配置される磁気センサのアレイをさらに備え得、磁気センサのアレイは、複数の出力信号を提供する。コントローラは、複数の出力信号を処理することによって、送電側共振器と受電側共振器との間の相対位置を判定するようにさらに構成され得る。磁気センサのアレイの第１の部分は、受電側共振器の前方で車両に配置され得、磁気センサのアレイの第２の部分は、受電側共振器の後方で車両に配置され得る。本システムは、コントローラと通信するディスプレイをさらに備え得る。ディスプレイは、位置合わせ信号に基づいて、受電側共振器と送電側共振器とを位置合わせするために車両によって必要とされる動きのグラフィックな表示を提供し得る。

【0009】

[0009]本発明の別の実施形態において、受電側共振器に対する送電側共振器の位置を特定するための信号を提供するように構成された装置が提供される。本装置は、電流を提供する電源と、電流を受信するために電源に結合される送電側共振器とを備える。送電側共振器は、磁気充電信号を無線で受信し、磁気充電信号に基づいて電力を提供する受電側共振器に、磁気充電信号を送信するように構成される。送電側共振器は、送電側共振器と受電側共振器との間の相対位置を示す磁気ビーコン信号を無線で受信し、磁気ビーコン信号に基づいて位置信号を提供する磁気センサに、磁気ビーコン信号を送信するようにも構成される。電流の大きさが第１の電流閾値を超える場合、送電側共振器は、磁気充電信号を出射し、電流の大きさが第２の電流閾値に満たない場合、送電側共振器は、磁気ビーコン信号を出射する。

【0010】

[0010]第１の電流閾値は、第２の電流閾値よりも実質的に高くなり得る。送電側共振器が磁気ビーコン信号を出射する場合には、電流の大きさが一定であり得、送電側共振器が磁気充電信号を出射する場合には、電流の大きさが時変であり得る。磁気ビーコン信号は、パルス変調されてもよく、磁気充電信号は、振幅変調されてもよい。あるいは、電流の大きさは、時変であってもよく、充電信号周波数は、ビーコン信号周波数よりも実質的に高くてもよい。磁気ビーコン信号は、周波数変調されてもよい。本装置は、車両に配置される受電側共振器に磁気充電信号を送信し、車両に配置される磁気センサに磁気ビーコン信号を送信するように構成され得る。

【0011】

[0011]本発明のさらなる特徴および利点は、非限定的な例として与えられるに過ぎない、本発明の好適な実施形態の以下の詳細な説明を読み、添付の図面を参照することで、より明確に現れるであろう。

【0012】

[0012]ここで、本発明は、添付の図面を参照しつつ、例として説明されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】[0013]一実施形態に係る、送電側共振器と受電側共振器とを位置合わせするためのシステムの側面図である。

【図2】[0014]一実施形態に係る、図１の送電側共振器と受電側共振器とを位置合わせするためのシステムのブロック図である。

【図3】[0015]一実施形態に係る、車両を駐車させるために使用される、図１の送電側共振器と受電側共振器とを位置合わせするためのシステムの斜視図である。

【図4】[0016]別の実施形態に係る、２つの異なる車両を駐車させるために使用される、送電側共振器と受電側共振器とを位置合わせするためのシステムの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

[0017]本明細書において説明されるものは、電気自動車充電システムにおいて使用されるシステムなどの、送電側共振器と受電側共振器との間の電力伝達の効率を最大化するために、送電側共振器と受電側共振器とを位置合わせするためのシステムである。送電側共振器は、送電側共振器および受電側共振器の共振周波数で振幅変調され得る磁気充電信号を出射する。電流を誘導する充電信号は、受電側共振器に送信される。このシステムは、ユーザに受電側共振器を送電側共振器に位置合わせするように指示するための磁気ビーコン信号を送信するために、送電側共振器も使用する。これは、比較的低い電流を送電側共振器に流して、磁場を生成することによって達成され得る。この電流は、磁場感知装置にとって最適な信号を生成するように、ビーコン信号の磁場が一定、パルス状、または充電信号よりもずっと低い周波数となるようなものであり得る。

【0015】

[0018]図１は、送電側共振器と受電側共振器とを位置合わせするためのシステム１０の非限定的な例を例示する。システム１０は、車両１６における電池１４を充電するための無線充電器１２の一部であり得る。システム１０は、車両１６に取り付けられた受電側共振器１８を備える。この非限定的な例における受電側共振器１８は、車両１６の下面２０に位置する。受電側共振器１８は、ほこり、泥、および湿度などの環境因子から受電側共振器１８を隔離するように設計される受容パッド２２の内部にパッケージングされ得る。

【0016】

[0019]図２の非限定的な例において例示されるように、システム１０は、送電側共振器２４に電流を提供する電源２６に結合される送電側共振器２４も備える。送電側共振器２４は、電源２６によって供給される電流に基づいて、磁気充電信号２８を出射するように構成される。

【0017】

[0020]図１を再度参照すると、送電側共振器２４は、ほこり、泥、および湿度などの環境因子から送電側共振器２４を分離するように設計される充電パッド３０の内部にパッケージングされ得る。充電パッド３０は、車両１６の下の駐車面３２上に常駐し得る。駐車面３２は、車両１６の所有者によって所有されるガレージの内部にあっても、または、電気自動車１６に再充電サービスを提供する公共駐車場にあってもよい。受電側共振器１８は、充電信号２８を無線で受信し、送電側共振器２４からの充電信号２８に基づいて電力を提供するように構成される。

【0018】

[0021]受電側共振器１８が送電側共振器２４により接近して位置合わせされるほど、エネルギーは送電側共振器２４から受電側共振器１８へより効率的に伝達されることが認識されるべきである。さらに、受電側共振器１８および送電側共振器２４は車両１６の真下に存在し得るため、受電側共振器１８が送電側共振器２４と縦方向および横方向に位置合わせされる位置に運転者が車両１６を動かすことは困難となり得ることが認識されるべきである。本明細書において使用される場合、また、図３に例示される場合、米国自動車技術会（ＳＡＥ：Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）標準Ｊ６７０によって定義される座標系に従って、縦方向３４はＸ軸に沿い、横方向３６はＹ軸に沿う。限定としてではなく例として、受電側共振器１８と送電側共振器２４との間の垂直分離は、典型的には、約１５センチメートルから２０センチメートル（１５〜２０ｃｍ）である。

【0019】

[0022]図３の非限定的な例において例示されるように、送電側共振器２４は、磁気ビーコン信号３８も出射する。送電側共振器２４は、送電側共振器２４を流れる電流が高い場合、例えば、１０アンペアを上回る場合、充電信号２８を出射する。即ち、電流の大きさが第１の電流閾値を超える場合である。送電側共振器２４は、送電側共振器２４を流れる電流が低い場合、例えば、１アンペア未満である場合、ビーコン信号３８を出射する。即ち、電流の大きさが第２の電流閾値に満たない場合である。ビーコン信号３８は、送電側共振器２４が露出される場合、例えば、車両の真下にない場合に送信され得るため、送電側共振器２４を流れる電流は、ビーコン信号３８が適用可能な国際非電離放射線防護委員会（ＩＣＮＩＲＰ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｏｎ Ｎｏｎ−ｉｏｎｉｚｉｎｇ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）のガイドライン以下で出射されるように、十分に低くあるべきである。第１の電流閾値は、第２の電流閾値よりも実質的に高くなり得る。本明細書において使用される場合、実質的に高いとは、第１の電流閾値のピーク値が第２の電流閾値のピーク値を５アンペアより多く超えることを意味する。そのため、送電側共振器２４は、付加的な部品を備える必要なしに、充電信号２８およびビーコン信号３８の双方を出射する。送電側共振器２４に充電信号またはビーコン信号を出射させるために送電側共振器２４に供給される電流の値は、送電側共振器２４の設計および用途によって異なり得ることが理解されるべきである。

【0020】

[0023]その開示全体が参照によって本明細書に組み込まれる、Ｍａｒｔｉｎによる、２０１２年４月１９日に公開された米国特許出願公開第２０１２／００９５６１７号において示されるシステムなどの、受電側共振器と送電側共振器とを位置合わせするための他のシステムは、送電側共振器の位置から車両のＲＦ受信機へＲＦビーコン信号を送信するための、充電パッド内部に位置する付加的なＲＦ送信機を示している。

【0021】

[0024]送電側共振器２４のみを使用してビーコン信号３８を送信することは、ＲＦビーコン信号を送信するために充電パッド３０に付加的なＲＦ送信機を追加するコストを除去し、充電コントローラ４４とＲＦ送信機との間の回路のコストを除去する。送電側共振器２４を使用してビーコン信号３８を送信することは、充電パッド３０内部の環境（例えば、高い磁場、高／低温、湿度）に耐えることが可能なＲＦ送信機を設計する煩雑さも除去する。

【0022】

[0025]ビーコン信号３８は、ビーコン信号３８を無線で受信するように構成される磁気センサ４０に、無線で送信される。磁気センサ４０は、ビーコン信号３８に基づいて、位置信号を提供する。位置信号は、送電側共振器２４と受電側共振器１８との間の相対位置を示す。図１に例示されるように、磁気センサ４０も、車両１６に取り付けられ得る。磁気センサ４０は、カリフォルニア州マウンテンビューのＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ社から入手可能なモデル５３５などの三軸フラックスゲート磁力計であってもよい。あるいは、磁気センサ４０は、ミネソタ州プリマスのＨｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｃ．社から入手可能なモデルＨＭＣ１０５３などの磁気抵抗センサであってもよい。

【0023】

[0026]図２に例示されるように、システム１０は、前記磁気センサ４０と通信するコントローラ４２をさらに備え、以下、位置コントローラ４２と称される。位置コントローラ４２は、位置信号を受信し、送電側共振器２４と受電側共振器１８とを位置合わせするために車両１６が必要とする側方移動、前後動、またはこの２つの組合せを示す位置合わせ信号を提供するように構成される。位置コントローラ４２は、当業者には明らかであるように、マイクロプロセッサまたは他の制御回路などのプロセッサ（図示せず）を含み得る。位置コントローラ４２は、磁気センサ４０とシステム１０に備えられ得る他のセンサまたは回路（図示せず）と通信可能であるように、アナログ／デジタル変換器回路およびデジタル／アナログ変換器回路（図示せず）も含み得る。位置コントローラ４２は、１つまたは複数のルーチン、閾値およびキャプチャされたデータを記憶するための電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ：ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｅｒａｓａｂｌｅ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）などの、不揮発性メモリを含むメモリ（図示せず）も含み得る。１つまたは複数のルーチンは、送電側共振器２４に対する受電側共振器１８の位置を判定するためのステップを実行するために、プロセッサによって実行され得る。位置コントローラ４２は、車両１６の型とモデルを車両１６の下面２０に載置される受電側共振器１８のその相関無線充電器位置に較正すること、安定的で信頼可能なユーザーインターフェイス出力を配信するために位置信号をフィルタリングすること、および磁気センサ４０の出力精度を確認するためにシステム冗長検査を実行することを含むが、これらに限定されない機能を実行するようにさらに構成され得る。

【0024】

[0027]ここで図１に戻ると、システム１０は、送電側共振器２４によってどのくらいのエネルギーが出射されるかを判定する充電信号２８を制御するためのコントローラ４４も備え得、以下、充電コントローラ４４と称される。充電コントローラ４４は、ビーコン信号３８も制御する。充電コントローラ４４は、当業者には明らかであるように、マイクロプロセッサまたは他の制御回路などのプロセッサ（図示せず）を含み得る。充電コントローラ４４は、電池１４の充電状態を判定し、充電プロセスに関する他の情報を送信するために、車両１６と通信することが可能な無線周波数（ＲＦ：ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）送受信機４６も含み得る。充電コントローラ４４は、１つまたは複数のルーチン、閾値およびキャプチャされたデータを記憶するための電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）などの、不揮発性メモリを含むメモリ（図示せず）も含み得る。１つまたは複数のルーチンは、電池１４が充電を必要とすることを充電コントローラ４４によって受信されるＲＦ信号が示すかを判定するためのステップを実行するためにプロセッサによって実行され得る。充電コントローラ４４は、センサ（図示せず）とも通信し得、車両１６が送電側共振器２４の範囲内にあるかを判定するためのルーチンを実行し得る。充電コントローラ４４は、電源２６によって送電側共振器２４に送られる電流を制御するためのルーチンも実行し得る。充電コントローラ４４は、車両１６が送電側共振器２４の近接内で検出される場合、即ち、車両１６が距離閾値未満の距離にある場合に、送電側共振器２４がビーコン信号３８を出射するのに十分な電流を提供するように電源２６に命令するようにプログラムされ得る。この距離閾値は、例えば、６メートル（１９．６８フィート）であり得る。送電側共振器２４に近接する車両１６を検出するために使用される近接センサは、超音波センサ、磁気ループセンサ、空気圧センサ、または当業者によく知られている他の近接センサを含み得る。

【0025】

[0028]充電コントローラ４４は、ＲＦ通信リンクを介して位置コントローラ４２と通信し得、充電コントローラ４４は、位置コントローラ４２が送電側共振器２４と受電側共振器１８とが十分に位置合わせされていると判定する場合に、充電信号２８を出射するのに十分な電流を提供するように電源２６に命令するようにプログラムされ得る。充電コントローラ４４は、充電プロセスを開始するための入力を充電コントローラ４４がユーザから受信する場合に、充電信号２８を出射するのに十分な電流を提供するように電源２６に命令するようにもプログラムされ得る。

【0026】

[0029]一実施形態によれば、充電コントローラ４４は、送電側共振器２４がビーコン信号３８を出射する場合には、電源２６によって供給される電流の大きさが一定になるように命令し、送電側共振器２４が充電信号２８を出射する場合には、電源２６によって供給される電流の大きさが時変となるように命令し得るルーチンを実行し得る。即ち、電源２６は、送電側共振器２４が充電信号２８を出射する場合には、交流電流（ＡＣ：ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ）を送電側共振器２４に供給し、送電側共振器２４がビーコン信号３８を出射する場合には、送電側共振器２４に直流電流（ＤＣ：ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）を供給する。したがって、磁気ビーコン信号３８は、充電信号２８が電流の大きさにおける変化に比例して時間と共に変動する磁場を送電側共振器２４の周囲に生成する一方で、一定の磁場を送電側共振器２４の周囲に生成する。送電側共振器２４によって生成される一定の磁場は、永久磁石によって生成される磁場と同様であるため、フラックスゲート磁力計と共に使用することによく適している。永久磁石およびフラックスゲート磁気センサの使用に基づく車両誘導システムは、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ＰＡＴＨ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｒｅｐｏｒｔ ＵＣＢ−ＩＴＳ−ＰＲＲ−２００５−２３、「Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｈｅａｖｙ−Ｄｕｔｙ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ（自動重車両の実演）」、Ｓｈａｌｄｏｖｅｒら著、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ発行、Ｂｅｒｋｌｅｙ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ、２００５年６月において説明されており、この開示全体が参照によって本明細書に組み込まれる。

【0027】

[0030]別の実施形態において、充電コントローラ４４は、充電信号２８またはビーコン信号３８のどちらかが送信される場合に、指定された周波数において時間と共に電流の大きさを変動させるように電源２６に命令するルーチンを実行し得る。即ち、電源２６は、送電側共振器２４が充電信号２８を出射する場合、および送電側共振器２４がビーコン信号３８を出射する場合、交流電流（ＡＣ）を送電側共振器２４に供給する。電源２６の交流電流の周波数が充電信号２８およびビーコン信号３８の周波数を決定することは、容易に明らかとなるべきである。そのため、充電信号２８の周波数およびビーコン信号３８の周波数は、電流の周波数に依存する。充電信号２８の周波数は、好適には、受電側共振器１８の共振周波数またはその近くである。充電信号２８の周波数は、ビーコン信号３８の周波数よりも実質的に高くなり得る。本実施形態において、ビーコン信号３８の周波数は、受電側共振器１８の共振周波数範囲外であり得る。低周波磁気信号および磁気抵抗センサの使用に基づく車両誘導システムは、論文「Ａ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ Ｎｏ Ｌｉｎｅ−Ｏｆ−Ｓｉｇｈｔ Ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｃｌｕｔｔｅｒｅｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ（クラッタ環境のための見通し線制限なしの位置決めシステム）」、Ｅｒｉｃ Ｐｒｉｇｇｅ著、Ｓｔａｎｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ発行、Ｐａｌｏ Ａｌｔｏ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ、２００４年８月において説明されており、この開示全体が参照によって本明細書に組み込まれる。

【0028】

[0031]図４に例示される別の非限定的な例によれば、充電コントローラ４４は、ある送電側共振器４８からのビーコン信号３８と、異なる送電側共振器５０からのビーコン信号３８とを位置コントローラ４２が区別できるようにビーコン信号３８を符号化するように、送電側共振器２４へ送られる電流を変動させるように電源２６に命令するルーチンを実行し得る。これは、複数の送電側共振器４８、５０を有する複数の充電所が存在する場所において有益となり得る。第１の送電側共振器４８のビーコン信号３８は、第２の送電側共振器５０のビーコン信号３８とは異なるパルスパターンを使用してパルス変調され得る。充電コントローラ４４は、充電コントローラ４４が第１の送電側共振器２４の近接内に車両１６を検出する場合に、期待されるパルスパターンをＲＦ送受信機４６で車両１６へ送信し得る。

【0029】

[0032]あるいは、第１の送電側共振器４８のビーコン信号３８は、第２の送電側共振器５０のビーコン信号３８とは異なる周波数変調信号を用いて周波数変調されてもよい。同様に、充電コントローラ４４は、充電コントローラ４４が第１の送電側共振器２４の近接内に車両１６を検出する場合に、期待される信号をＲＦ送受信機４６で車両１６へ送信し得る。位置コントローラ４２が２つの信号を区別できるように第１および第２のビーコン信号３８を変調する他の方法も想定され得る。

【0030】

[0033]図１に例示されるように、受電側共振器１８および磁気センサ４０は、車両１６に取り付けられ得る。位置コントローラ４２も、車両１６内に位置し得る。あるいは、位置コントローラ４２は、充電コントローラ４４の内部に組み込まれてもよく、磁気センサ４０は、ＲＦ通信リンクを介して位置コントローラ４２と通信してもよい。

【0031】

[0034]図２に例示されるように、システム１０は、車両１６に取り付けられる磁気センサ４０のアレイを備え得る。磁気センサ４０のアレイは、複数の出力信号を位置コントローラ４２に提供する。位置コントローラ４２は、指向性の三角測量、到着時間、または当業者によく知られている他の信号位置処理技法などの信号位置技法を使用して複数の出力信号を処理することによって、送電側共振器２４と受電側共振器１８との間の相対位置を判定するようにさらに構成され得る。磁気センサ４０のアレイの第１の部分５２は、受電側共振器１８の前方で車両１６に取り付けられ得る。センサのアレイの第１の部分５２は、車両１６の横軸に沿って対称的に配置され得る。このセンサの配置は、複数のセンサからの複数の出力間におけるより高度の差異を位置コントローラ４２が受け取ることを確実にする。また、車両１６はまず前端部から駐車位置に入ると思われるため、磁場は、車両１６の前部において最も強く、かつ、最も検出しやすい。磁気センサ４０は、磁気センサ４０の各々についての受信ビーコン信号間に最大の差を提供するために車両１６に実装制約が与えられる場合、互いにできる限り離れて配置されてもよい。加えて、磁気センサ４０のアレイの第２の部分５４は、受電側共振器１８の後方で車両１６に取り付けられ得る。これは、一旦車両１６が送電側共振器２４の上に存在すると、受電側共振器１８に対する送電側共振器２４の位置を判定する精度を改善し得る。第２の部分５４も、付加的なセンサ冗長性および信号濾過能力を提供し得る。

【0032】

[0035]システム１０は、位置コントローラ４２と通信するディスプレイ５６をさらに備え得る。ディスプレイ５６は、位置合わせ信号に基づいて、受電側共振器１８と送電側共振器２４とを位置合わせするために車両１６によって必要とされる動きのグラフィックな表示を提供し得る。ディスプレイ５６は、車両の中央スタックなどの、車両運転者に見える位置において車両１６の内部に位置し得る。ディスプレイ５６は、別のディスプレイシステム、例えば、車両ナビゲーションディスプレイの一部であってもよい。あるいは、ディスプレイ５６は、車両１６の外部に、おそらくは、車両１６の運転者に見える、駐車場の前方の位置に、位置してもよい。

【0033】

[0036]例示された実施形態は、送電側共振器２４を車両１６に取り付けられた受電側共振器１８と位置合わせするためのシステム１０に適用されるが、このシステム１０は、例示された用途に限定されず、受電側共振器を有する携帯電話を充電パッド内の送電側共振器と位置合わせするなどの他の用途に適用されてもよい。

【0034】

[0037]こうして、送電側共振器２４と受電側共振器１８とを位置合わせするためのシステム１０が提供される。システム１０は、共振器１８、２４間の電力伝達を最大化するために、受電側共振器１８を送電側共振器２４と位置合わせするようにユーザを誘導すべく、磁気センサ４０と共に使用されることができるビーコン信号３８を出射する。システム１０は、送電側共振器２４、送電側共振器２４を収容する充電パッド３０、または無線充電器１２に付加的な部品を追加することなく、磁気ビーコン信号３８を提供する利益をもたらす。

【0035】

[0038]本発明は、その好適な実施形態の観点から説明されてきたが、本発明は、そのように限定されることは意図されず、むしろ、後続の特許請求の範囲において記載される範囲にのみ限定されることを意図される。そのうえ、第１（ｆｉｒｓｔ）、第２（ｓｅｃｏｎｄ）等の用語の使用は、重要度の順序を意味するものではなく、むしろ、第１、第２等の用語は、ある要素を別の要素と区別するために使用される。さらに、ある（ａ、ａｎ）等の用語の使用は、量の限定を意味するものではなく、むしろ、言及される項目の少なくとも１つの存在を意味する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】