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特許6382813施設における複数の電気車両ワイヤレス充電スタンドからの距離に基づく選択的通信
(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】6382813
(24)【登録日】2018年8月10日
(45)【発行日】2018年8月29日
(54)【発明の名称】施設における複数の電気車両ワイヤレス充電スタンドからの距離に基づく選択的通信
(51)【国際特許分類】
B60L 11/18 20060101AFI20180820BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20180820BHJP
G01S 13/74 20060101ALI20180820BHJP
【ＦＩ】
B60L11/18 C
H02J7/00 P
H02J7/00 301D
G01S13/74
【請求項の数】34
【全頁数】37
(21)【出願番号】特願2015-525452(P2015-525452)
(86)(22)【出願日】2013年7月22日
(65)【公表番号】特表2015-534425(P2015-534425A)
(43)【公表日】2015年11月26日
(86)【国際出願番号】US2013051509
(87)【国際公開番号】WO2014022136
(87)【国際公開日】20140206
【審査請求日】2016年7月4日
(31)【優先権主張番号】61/677,967
(32)【優先日】2012年7月31日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】61/696,012
(32)【優先日】2012年8月31日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】13/946,875
(32)【優先日】2013年7月19日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】507364838
【氏名又は名称】クアルコム，インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100163522
【弁理士】
【氏名又は名称】黒田 晋平
(72)【発明者】
【氏名】マニシュ・トリパティ
(72)【発明者】
【氏名】ナイドゥ・エス・ムラグル
(72)【発明者】
【氏名】ラオ・エス・イェナマンドラ
(72)【発明者】
【氏名】ラジャセカー・アルルプラカサム
【審査官】
笹岡 友陽
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１２−２０８６８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１１−２５２８１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００３−５０９９２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２０１２／０４２９０２（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ６０Ｌ １１／１８
Ｇ０１Ｓ １３／７４
Ｈ０２Ｊ ７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の駐車スペースおよび複数のワイヤレス充電スタンドを含む駐車充電システムを有する施設における車両を充電する方法であって、
前記車両と前記複数のワイヤレス充電スタンドの各ワイヤレス充電スタンドとの間の距離を判断するステップと、
前記距離に基づいて、前記複数のワイヤレス充電スタンドのうちの特定のワイヤレス充電スタンドと通信することを選ぶステップであって、前記特定のワイヤレス充電スタンドは、前記車両に最も近いワイヤレス充電スタンド、または前記距離がしきい値を下回るワイヤレス充電スタンドを含む、ステップと
を含む方法。
前記車両と前記複数のワイヤレス充電スタンドの各ワイヤレス充電スタンドとの間の距離を判断するステップと、
前記距離に基づいて、前記複数のワイヤレス充電スタンドのうちの特定のワイヤレス充電スタンドと通信することを選ぶステップであって、前記特定のワイヤレス充電スタンドは、前記車両に最も近いワイヤレス充電スタンド、または前記距離がしきい値を下回るワイヤレス充電スタンドを含む、ステップと
を含む方法。
【請求項2】
前記車両と前記特定のワイヤレス充電スタンドとの間の前記距離が前記しきい値を下回っているかどうかを判断するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記車両と前記特定のワイヤレス充電スタンドとの間の前記距離に基づいて、前記特定のワイヤレス充電スタンドに含まれる測距デバイスの識別情報を検出するステップと、
前記測距デバイスの前記識別情報に基づいて、前記特定のワイヤレス充電スタンドにおけるワイヤレス通信デバイスの識別情報を判断するステップと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
前記測距デバイスの前記識別情報に基づいて、前記特定のワイヤレス充電スタンドにおけるワイヤレス通信デバイスの識別情報を判断するステップと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項4】
前記測距デバイスの前記識別情報は、前記ワイヤレス通信デバイスの前記識別情報と実質的に同一である、請求項3に記載の方法。
【請求項5】
前記車両と前記複数のワイヤレス充電スタンドの各ワイヤレス充電スタンドとの間の前記距離を判断するステップは、
前記複数のワイヤレス充電スタンドの各ワイヤレス充電スタンドに信号を送信するステップと、
前記複数のワイヤレス充電スタンドの各ワイヤレス充電スタンドから応答信号を受信するステップと、
前記複数のワイヤレス充電スタンドの各ワイヤレス充電スタンドについて、前記送信と前記受信との間の遅延を測定するステップと
を含む、請求項1に記載の方法。
前記複数のワイヤレス充電スタンドの各ワイヤレス充電スタンドに信号を送信するステップと、
前記複数のワイヤレス充電スタンドの各ワイヤレス充電スタンドから応答信号を受信するステップと、
前記複数のワイヤレス充電スタンドの各ワイヤレス充電スタンドについて、前記送信と前記受信との間の遅延を測定するステップと
を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項6】
前記車両を前記特定のワイヤレス充電スタンドと位置合わせするための位置合わせ信号を前記特定のワイヤレス充電スタンドから受信するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項7】
前記車両を充電するのに十分な充電信号を前記特定のワイヤレス充電スタンドから受信するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項8】
前記複数のワイヤレス充電スタンドの前記特定のワイヤレス充電スタンドを使用してワイヤレスに前記車両を充電するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項9】
前記複数のワイヤレス充電スタンドは共通の駐車エリア内に位置する、請求項1に記載の方法。
【請求項10】
前記特定のワイヤレス充電スタンドと通信することを選ぶステップは、前記特定のワイヤレス充電スタンドとの間で第1の通信リンクを確立するステップを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項11】
前記特定のワイヤレス充電スタンドに第2の通信リンクを介して車両識別子を送信するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項12】
前記第2の通信リンクは無線周波識別(RFID)リンクを含む、請求項11に記載の方法。
【請求項13】
複数の駐車スペースおよび複数のワイヤレス充電スタンドを含む駐車充電システムを有する施設における車両を充電するための装置であって、
前記車両と前記複数のワイヤレス充電スタンドの各ワイヤレス充電スタンドとの間の距離を判断するように構成されたプロセッサと、
前記距離に基づいて、前記複数のワイヤレス充電スタンドのうちの特定のワイヤレス充電スタンドと選択的に通信するように構成されたトランシーバであって、前記特定のワイヤレス充電スタンドは前記車両によって選ばれ、前記特定のワイヤレス充電スタンドは、前記車両に最も近いワイヤレス充電スタンド、または前記距離がしきい値を下回るワイヤレス充電スタンドを含む、トランシーバと
を含む装置。
前記車両と前記複数のワイヤレス充電スタンドの各ワイヤレス充電スタンドとの間の距離を判断するように構成されたプロセッサと、
前記距離に基づいて、前記複数のワイヤレス充電スタンドのうちの特定のワイヤレス充電スタンドと選択的に通信するように構成されたトランシーバであって、前記特定のワイヤレス充電スタンドは前記車両によって選ばれ、前記特定のワイヤレス充電スタンドは、前記車両に最も近いワイヤレス充電スタンド、または前記距離がしきい値を下回るワイヤレス充電スタンドを含む、トランシーバと
を含む装置。
【請求項14】
前記プロセッサは、前記車両と前記特定のワイヤレス充電スタンドとの間の前記距離が前記しきい値を下回っているかどうかを判断するようにさらに構成される、請求項13に記載の装置。
【請求項15】
前記プロセッサは、
前記車両と前記特定のワイヤレス充電スタンドとの間の前記距離に基づいて、前記特定のワイヤレス充電スタンドに含まれる測距デバイスの識別情報を検出し、
前記測距デバイスの前記識別情報に基づいて、前記特定のワイヤレス充電スタンドにおけるワイヤレス通信デバイスの識別情報を判断する
ようにさらに構成される、請求項13に記載の装置。
前記車両と前記特定のワイヤレス充電スタンドとの間の前記距離に基づいて、前記特定のワイヤレス充電スタンドに含まれる測距デバイスの識別情報を検出し、
前記測距デバイスの前記識別情報に基づいて、前記特定のワイヤレス充電スタンドにおけるワイヤレス通信デバイスの識別情報を判断する
ようにさらに構成される、請求項13に記載の装置。
【請求項16】
前記測距デバイスの前記識別情報は、前記ワイヤレス通信デバイスの前記識別情報と実質的に同一である、請求項15に記載の装置。
【請求項17】
前記プロセッサは、前記車両と前記複数のワイヤレス充電スタンドの各ワイヤレス充電スタンドとの間の前記距離を、前記複数のワイヤレス充電スタンドの各ワイヤレス充電スタンドについて、前記ワイヤレス充電スタンドに送信された信号の送信と前記ワイヤレス充電スタンドからの応答信号の受信との間の遅延を測定することによって判断するように構成される、請求項13に記載の装置。
【請求項18】
前記トランシーバは、前記車両を前記特定のワイヤレス充電スタンドと位置合わせするための位置合わせ信号を前記特定のワイヤレス充電スタンドから受信するようにさらに構成される、請求項13に記載の装置。
【請求項19】
前記トランシーバは、前記車両を充電するのに十分な充電信号を前記特定のワイヤレス充電スタンドから受信するようにさらに構成される、請求項13に記載の装置。
【請求項20】
前記複数のワイヤレス充電スタンドの前記特定のワイヤレス充電スタンドは、前記車両をワイヤレスに充電するように構成される、請求項13に記載の装置。
【請求項21】
前記複数のワイヤレス充電スタンドは共通の駐車エリア内に位置する、請求項13に記載の装置。
【請求項22】
前記トランシーバは、前記特定のワイヤレス充電スタンドと選択的に通信するための第1の通信リンクを前記特定のワイヤレス充電スタンドとの間で確立するようにさらに構成される、請求項13に記載の装置。
【請求項23】
前記トランシーバは、前記特定のワイヤレス充電スタンドに第2の通信リンクを介して車両識別子を送信するようにさらに構成される、請求項13に記載の装置。
【請求項24】
前記第2の通信リンクは無線周波識別(RFID)リンクを含む、請求項23に記載の装置。
【請求項25】
複数の駐車スペースおよび複数のワイヤレス充電スタンドを含む駐車充電システムを有する施設における車両を充電するための装置であって、
前記車両と前記複数のワイヤレス充電スタンドの各ワイヤレス充電スタンドとの間の距離を判断するための手段と、
前記距離に基づいて、前記複数のワイヤレス充電スタンドのうちの特定のワイヤレス充電スタンドと選択的に通信するための手段であって、前記特定のワイヤレス充電スタンドは前記車両によって選ばれ、前記特定のワイヤレス充電スタンドは、前記車両に最も近いワイヤレス充電スタンド、または前記距離がしきい値を下回るワイヤレス充電スタンドを含む、手段と
を含む装置。
前記車両と前記複数のワイヤレス充電スタンドの各ワイヤレス充電スタンドとの間の距離を判断するための手段と、
前記距離に基づいて、前記複数のワイヤレス充電スタンドのうちの特定のワイヤレス充電スタンドと選択的に通信するための手段であって、前記特定のワイヤレス充電スタンドは前記車両によって選ばれ、前記特定のワイヤレス充電スタンドは、前記車両に最も近いワイヤレス充電スタンド、または前記距離がしきい値を下回るワイヤレス充電スタンドを含む、手段と
を含む装置。
【請求項26】
前記車両と前記特定のワイヤレス充電スタンドとの間の前記距離が前記しきい値を下回っているかどうかを判断するための手段をさらに含む、請求項25に記載の装置。
【請求項27】
前記車両と前記特定のワイヤレス充電スタンドとの間の前記距離に基づいて、前記特定のワイヤレス充電スタンドに含まれる測距デバイスの識別情報を検出するための手段と、
前記測距デバイスの前記識別情報に基づいて、前記特定のワイヤレス充電スタンドにおけるワイヤレス通信デバイスの識別情報を判断するための手段と
をさらに含む、請求項25に記載の装置。
前記測距デバイスの前記識別情報に基づいて、前記特定のワイヤレス充電スタンドにおけるワイヤレス通信デバイスの識別情報を判断するための手段と
をさらに含む、請求項25に記載の装置。
【請求項28】
前記車両と前記複数のワイヤレス充電スタンドの各ワイヤレス充電スタンドとの間の前記距離を判断するための前記手段は、前記車両と前記複数のワイヤレス充電スタンドの各ワイヤレス充電スタンドとの間の前記距離を、前記複数のワイヤレス充電スタンドの各ワイヤレス充電スタンドについて、前記ワイヤレス充電スタンドに送信された信号の送信と前記ワイヤレス充電スタンドからの応答信号の受信との間の遅延を測定することによって判断するように構成される、請求項25に記載の装置。
【請求項29】
前記複数のワイヤレス充電スタンドの前記特定のワイヤレス充電スタンドは、前記車両をワイヤレスに充電するように構成される、請求項25に記載の装置。
【請求項30】
前記選択的に通信する手段は、前記特定のワイヤレス充電スタンドと選択的に通信するための第1の通信リンクを前記特定のワイヤレス充電スタンドとの間で確立するように構成される、請求項25に記載の装置。
【請求項31】
前記選択的に通信する手段は、前記特定のワイヤレス充電スタンドに第2の通信リンクを介して車両識別子を送信するように構成される、請求項25に記載の装置。
【請求項32】
前記第2の通信リンクは無線周波識別(RFID)リンクを含む、請求項31に記載の装置。
【請求項33】
コードを含むコンピュータ可読記録媒体であって、前記コードが、1つまたは複数のプロセッサによって実行されると、装置に、
複数の駐車スペースおよび複数のワイヤレス充電スタンドを含む駐車充電システムを有する施設における車両と前記複数のワイヤレス充電スタンドの各ワイヤレス充電スタンドとの間の距離を判断させ、
前記車両を使用して、前記距離に基づいて、前記複数のワイヤレス充電スタンドのうちの特定のワイヤレス充電スタンドと通信することを選ばせ、
前記特定のワイヤレス充電スタンドは、前記車両に最も近いワイヤレス充電スタンド、または前記距離がしきい値を下回るワイヤレス充電スタンドを含む、コンピュータ可読記録媒体。
複数の駐車スペースおよび複数のワイヤレス充電スタンドを含む駐車充電システムを有する施設における車両と前記複数のワイヤレス充電スタンドの各ワイヤレス充電スタンドとの間の距離を判断させ、
前記車両を使用して、前記距離に基づいて、前記複数のワイヤレス充電スタンドのうちの特定のワイヤレス充電スタンドと通信することを選ばせ、
前記特定のワイヤレス充電スタンドは、前記車両に最も近いワイヤレス充電スタンド、または前記距離がしきい値を下回るワイヤレス充電スタンドを含む、コンピュータ可読記録媒体。
【請求項34】
前記1つまたは複数のプロセッサによって実行されると、前記装置に、前記車両と前記特定のワイヤレス充電スタンドとの間の前記距離がしきい値を下回っているかどうかを判断させるコードをさらに含む、請求項33に記載のコンピュータ可読記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、一般にワイヤレス電力伝達に関し、より詳細には、駐車施設における電気車両などのリモートシステムへのワイヤレス電力伝達および駐車施設における所望の充電スタンドの効果的な識別に関係するシステム、方法、および装置に関する。
【背景技術】
【0002】
バッテリーなどのエネルギー蓄積デバイスから受信された電気から導出された運動力を含む車両などのリモートシステムが導入されている。たとえば、ハイブリッド電気車両は、車両を充電するために、車両のブレーキおよび従来型モータからの電力を使用するオンボード充電器を含む。電気のみの車両は一般に、他のソースからバッテリーを充電するための電気を受信する。バッテリー式電気車両(電気車両)は、家庭用または商用交流(AC)供給源などの何らかのタイプの有線ACを通して充電されることが提案されることが多い。有線充電接続は、電源に物理的に接続されるケーブルまたは他の同様のコネクタを必要とする。ケーブルおよび同様のコネクタは、場合によっては、不便であるか、または扱いにくく、かつ他の欠点を有することがある。電気車両を充電するのに使用されるように(たとえば、ワイヤレス場を介して)自由空間内で電力を伝達することが可能なワイヤレス充電システムは、有線充電ソリューションの欠点の一部を克服する可能性がある。
【0003】
利用可能な複数の充電スタンドを有する駐車施設では、対応する車両は駐車施設内でナビゲートして、その中にある充電スタンドから充電を受けるのに適した駐車スペースを発見しなければならない。複数の充電パッドを有するワイヤレス電力充電施設を運転手が使用しようとするとき、車両は、その通信レンジ内にあるあらゆる充電スタンドとペアになろうとすることがある。したがって、車両のために充電スタンドの識別を効率的かつ効果的に促進するワイヤレス充電システムおよび方法が必要とされる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
添付の特許請求の範囲内のシステム、方法、およびデバイスの様々な実装形態の各々は、いくつかの態様を有し、そのどの態様も単独で、本明細書で説明する望ましい属性に関与することはない。添付の特許請求の範囲を限定することなく、本明細書においていくつかの顕著な特徴について説明する。
【0005】
本明細書で説明する主題の1つまたは複数の実装形態の詳細について、以下の添付の図面および説明において述べる。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。以下の図の相対的な寸法は、一定の縮尺で描かれていない可能性があることに留意されたい。
【0006】
本開示で説明する主題の一態様は、車両を充電する方法を提供する。本方法は、車両と複数の充電スタンドの各充電スタンドとの間の距離を判断するステップを含む。本方法は、距離に基づいて、複数の充電スタンドの第1の充電スタンドと選択的に通信するステップをさらに含む。
【0007】
本開示で説明する主題の別の態様は、車両を充電するための装置を提供する。本装置は、車両と複数の充電スタンドの各充電スタンドとの間の距離を判断するように構成されたプロセッサを含む。本装置は、距離に基づいて、複数の充電スタンドの第1の充電スタンドと選択的に通信するように構成されたトランシーバをさらに含む。
【0008】
本開示で説明する主題のさらに別の態様は、車両を充電するための装置を提供する。本装置は、車両と複数の充電スタンドの各充電スタンドとの間の距離を判断するための手段を含む。本装置は、距離に基づいて、複数の充電スタンドの第1の充電スタンドと選択的に通信するための手段をさらに含む。
【0009】
本開示で説明する別の態様は、コードを含む非一時的コンピュータ可読媒体を提供し、コードが、1つまたは複数のプロセッサによって実行されると、装置に、車両と複数の充電スタンドの各充電スタンドとの間の距離を判断させ、距離に基づいて、複数の充電スタンドの第1の充電スタンドと選択的に通信させる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の例示的な実施形態による、電気車両を充電するための例示的なワイヤレス電力伝達システムの図である。
【図4A】例示的な実施形態による、電気車両に配置された交換可能非接触バッテリーを示す機能ブロック図である。
【図4B】本発明の例示的な実施形態による、電気車両をワイヤレス充電するために使用され得る例示的な周波数を示す周波数スペクトルのチャートである。
【図4C】本発明の例示的な実施形態による、電気車両をワイヤレス充電するのに有用であり得る例示的な周波数および送信距離を示すチャートである。
【図5】例示的な実施形態による、ワイヤレス電力伝達システムの機能ブロック図である。
【図6】様々な実施形態による、例示的な複数車両/複数駐車場システムの機能ブロック図である。
【図7A】車両を充電する例示的な方法のフローチャートである。
【図7B】車両を充電するための例示的な装置の機能図である。
【図8】様々な実装形態による、RFID通信リンクを利用する例示的な複数車両/複数駐車の駐車充電システムの機能ブロック図である。
【図9】電気車両にワイヤレス電力を提供する例示的な方法のフローチャートである。
【図10】本発明の例示的な実施形態による、ワイヤレス電力装置の機能ブロック図である。
【図11】電気車両でワイヤレス電力を受信する別の例示的な方法のフローチャートである。
【図12】本発明の別の例示的な実施形態による、ワイヤレス電力装置の機能ブロック図である。
【図13】電気車両でワイヤレス電力を受信する別の例示的な方法のフローチャートである。
【図14】本発明の別の例示的な実施形態による、ワイヤレス電力装置の機能ブロック図である。
【図15】電気車両にワイヤレス電力を提供する別の例示的な方法のフローチャートである。
【図16】本発明の別の例示的な実施形態による、ワイヤレス電力装置の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
図面に示された様々な特徴は、縮尺どおりに描かれていない場合がある。したがって、明確にするために、様々な特徴の寸法は任意に拡大または縮小されている場合がある。加えて、図面のいくつかは、所与のシステム、方法、またはデバイスの構成要素のすべてを描写していない場合がある。最後に、本明細書および図の全体を通して、同様の特徴を示すために同様の参照番号が使用される場合がある。
【0012】
添付の図面に関連させて以下に記載される詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態の説明を目的としたものであり、本発明を実践できる唯一の実施形態を表すことを意図したものではない。本明細書全体にわたって使用される「例示的な」という用語は、「例、実例、または図例として役立つ」ことを意味しており、他の例示的な実施形態よりも好ましい、または有利であると必ずしも解釈すべきではない。詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態の完全な理解をもたらす目的で、具体的な詳細を含んでいる。場合によっては、いくつかのデバイスがブロック図の形式で示されている。
【0013】
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することなく、電場、磁場、電磁場などに関連する任意の形態のエネルギーを送信機から受信機に伝達する(たとえば、電力は、自由空間を通して伝達され得る)ことを指し得る。電力伝達を実現するために、ワイヤレス場(たとえば、磁場)内に出力された電力は、「受信コイル」によって受信、捕捉、または結合され得る。
【0014】
本明細書において、リモート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、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)から導出さ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、直接運動のための、または車両のバッテリーを充電するための従来型内燃機関に加えて電気モータを含むハイブリッド電気車両であり得る。他の電気車両は、電力からすべての運動能力を引き出し得る。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み得る。限定ではなく例として、リモートシステムは本明細書において、電気車両(EV)の形態で説明される。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得る他のリモートシステム(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。
【0015】
図1は、本発明の例示的な実施形態による、電気車両112を充電するための例示的な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が基地ワイヤレス充電システム102aの近くに駐車している間に、電気車両112の充電を可能にする。駐車エリアにおいて2台の電気自動車を対応する基地ワイヤレス充電システム102aおよび102bの上に駐車させるためのスペースが示されている。いくつかの実施形態では、ローカル分配センター130を電力バックボーン132に接続することができ、ローカル分配センター130は、交流(AC)または直流(DC)供給を、電力リンク110を介して、基地ワイヤレス充電システム102aに提供するように構成され得る。基地ワイヤレス充電システム102aはまた、電力をワイヤレスに伝達または受信するための基地システム誘導コイル104aおよびアンテナ138を含む。電気車両112は、バッテリーユニット118と、電気車両誘導コイル116と、電気車両ワイヤレス充電システム114と、アンテナ140とを含むことができる。電気車両誘導コイル116は、たとえば、基地システム誘導コイル104aによって生成された電磁場の領域を介して、基地システム誘導コイル104aと対話することができる。
【0016】
いくつかの例示的な実施形態では、基地システム誘導コイル104aによって生成されたエネルギー場に電気車両誘導コイル116が位置するとき、電気車両誘導コイル116は電力を受信することができる。エネルギー場は、基地システム誘導コイル104aによって出力されたエネルギーが電気車両誘導コイル116によって捕捉され得る領域に対応する。たとえば、基地システム誘導コイル104aによって出力されたエネルギーは、電気車両112を充電するか、または電気車両112に電力供給するのに(たとえば、バッテリーユニット118を充電するのに)十分なレベルにあり得る。場合によっては、エネルギー場は、基地システム誘導コイル104aの「近距離場」に対応し得る。近距離場は、基地システム誘導コイル104aから電力を放射しない、基地システム誘導コイル104a内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対応することができる。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、基地システム誘導コイル104aの波長の約1/2πの範囲内にある領域(反対に電気車両誘導コイル116の場合も同様)に対応することができる。
【0017】
ローカル分配センター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、通信リンク108を介して基地ワイヤレス充電システム102aと通信するように構成され得る。
【0018】
基地ワイヤレス充電システム102aおよび102bは、アンテナ136および138を介して電気車両ワイヤレス充電システム114と通信するように構成され得る。たとえば、ワイヤレス充電システム102aは、アンテナ138とアンテナ140との間の通信チャネルを使用して、電気車両ワイヤレス充電システム114と通信することができる。通信チャネルは、たとえば、ブルートゥース、zigbee、セルラー、ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)などのような、任意のタイプの通信チャネルであってよい。
【0019】
いくつかの実施形態では、単純に運転手が電気車両112を基地システム誘導コイル104aに対して正しく位置付けることによって、電気車両誘導コイル116は、基地システム誘導コイル104aと位置合わせすることができ、したがって、近距離場領域内に配置することができる。他の実施形態では、ワイヤレス電力伝達のために電気車両112が適切に配置されたときを判断するために、運転手には、視覚的フィードバック、聴覚的フィードバック、またはそれらの組合せを与えることができる。また他の実施形態では、電気車両112は、オートパイロットシステムによって位置付けることができ、オートパイロットシステムは、位置合わせ誤差が許容値に達するまで、電気車両112を(たとえば、ジグザグ運動で)前後に移動させることができる。これは、電気車両112が、車両を調整するためのサーボハンドル、超音波センサ、およびインテリジェンスを備える場合、運転手が介入することなく、または運転手が最低限の介入しか行わずに、電気車両112によって自動的、自律的に実行することができる。さらに他の実施形態では、電気車両誘導コイル116、基地システム誘導コイル104a、またはそれらの組合せは、誘導コイル116、104aを互いに対して変位および移動させて、それらをより正確に方向合わせし、それらの間により効率的な結合を生じさせるための機能を有することができる。
【0020】
基地ワイヤレス充電システム102aは、様々な場所に位置し得る。非限定的な例として、いくつかの適切な場所は、電気車両112の所有者の自宅の駐車エリア、従来のガソリンスタンドに倣った電気車両ワイヤレス充電用に確保された駐車エリア、ならびにショッピングセンターおよび職場など、他の場所の駐車場を含む。
【0021】
ワイヤレスに電気車両を充電することで、数々の利点が提供される。たとえば、充電は、自動的に、実質的に運転手の介入および操作なしに実行することができ、それによって、ユーザの利便性を向上させる。露出した電気接点、および機械的摩耗をなくすこともでき、それによって、ワイヤレス電力伝達システム100の信頼性を高める。ケーブルおよびコネクタを用いる操作を不必要にすることができ、戸外の環境において湿気および水分にさらされることがある、ケーブル、プラグ、またはソケットをなくすことができ、それによって、安全性を向上させる。見えるまたは接近できるソケット、ケーブル、およびプラグをなくすこともでき、それによって、電力充電デバイスへの潜在的な破壊行為を減らす。さらに、電力網を安定させるために、電気車両112を分散貯蔵デバイスとして使用することができるので、ビークルツーグリッド(V2G:Vehicle-to-Grid)動作のための車両の利用可能性を高めるために、ドッキングツーグリッド(docking-to-grid)ソリューションが使用されることがある。
【0022】
図1に関して説明するワイヤレス電力伝達システム100は、美的で無害の利点も提供し得る。たとえば、自動車および/または歩行者の妨害となることがある、充電カラムおよびケーブルをなくすことができる。
【0023】
ビークルツーグリッド機能のさらなる説明として、ワイヤレス電力送信および受信機能は、基地ワイヤレス充電システム102aが電力を電気車両112に伝達し、たとえばエネルギー不足のときに電気車両112が電力を基地ワイヤレス充電システム102aに伝達するように、相互的になるように構成され得る。この機能は、過剰な需要または再生可能エネルギー生産(たとえば、風または太陽)の不足によって引き起こされたエネルギー不足のときに電気車両が分配システム全体に電力を寄与できるようにすることによって電力分配網を安定させるのに役立ち得る。
【0024】
図2は、図1のワイヤレス電力伝達システム100の例示的な構成要素の概略図である。図2に示すように、ワイヤレス電力伝達システム200は、インダクタンスL1を有する基地システム誘導コイル204を含む基地システム送信回路206を含むことができる。ワイヤレス電力伝達システム200は、インダクタンスL2を有する電気車両誘導コイル216を含む電気車両受信回路222をさらに含む。本明細書で説明する実施形態は、一次構造(送信機)と二次構造(受信機)の両方が共通の共振周波数に合わせられている場合に、磁気または電磁気近距離場を介して一次構造から二次構造に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ワイヤループ(すなわち、多巻きコイル)を使用することができる。コイルは、電気車両誘導コイル216および基地システム誘導コイル204に使用され得る。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」と呼ばれ得る。ワイヤレス電力伝達システム200の動作は、基地ワイヤレス電力充電システム202から電気車両112への電力伝達に基づいて説明されることになるが、これに限定されない。たとえば、上記で説明したように、電気車両112は、基地ワイヤレス充電システム102aに電力を伝達し得る。
【0025】
図2を参照すると、電源208(たとえば、ACまたはDC)は、電気車両112にエネルギーを伝達するために電力PSDCを基地ワイヤレス電力充電システム202に供給する。基地ワイヤレス電力充電システム202は、基地充電システム電力変換器236を含む。基地充電システム電力変換器236は、標準的なメインAC電力から適切な電圧レベルのDC電力に電力を変換するように構成されたAC/DC変換器、およびDC電力をワイヤレス高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たDC/低周波数(LF)変換器などの回路を含み得る。基地充電システム電力変換器236は、所望の周波数で電磁場を放出するために、基地システム誘導コイル204と直列のキャパシタC1を含む基地システム送信回路206に電力P1を供給する。所望の周波数で共振する基地システム誘導コイル204との共振回路を形成するように、キャパシタC1が提供され得る。基地システム誘導コイル204は電力P1を受信し、電気車両112の充電または電気車両112への電力供給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、基地システム誘導コイル204によってワイヤレスに提供される電力レベルは、およそ数キロワット(kW)(たとえば、1kWから110kWまでの間、またはこれよりも高いkWまたは低いkW)であり得る。
【0026】
基地システム誘導コイル204を含む基地システム送信回路206および電気車両誘導コイル216を含む電気車両受信回路222は、実質的に同じ周波数に合わせられてよく、基地システム誘導コイル204および電気車両誘導コイル216のうちの1つによって送出された電磁場の近距離場内に位置付けられ得る。この場合、キャパシタC2および電気車両誘導コイル216を含む電気車両受信回路222に電力が伝達され得るように、基地システム誘導コイル204および電気車両誘導コイル216は、互いに結合され得る。キャパシタC2は、所望の周波数で共振する電気車両誘導コイル216との共振回路を形成するように提供され得る。要素k(d)は、コイル分離で生じる相互結合係数を表す。等価抵抗Req,1およびReq,2は、誘導コイル204および216ならびに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。電気車両誘導コイル216およびキャパシタC2を含む電気車両受信回路222は、電力P2を受信し、電気車両充電システム214の電気車両電力変換器238に電力P2を提供する。
【0027】
電気車両電力変換器238は、とりわけ、電気車両バッテリーユニット218の電圧レベルに整合する電圧レベルのDC電力に戻す形で動作周波数の電力を変換するように構成されたLF/DC変換器を含み得る。電気車両電力変換器238は、電気車両バッテリーユニット218を充電するために、変換された電力PLDCを提供することができる。電源208、基地充電システム電力変換器236、および基地システム誘導コイル204は、静止し、上述した様々な場所に位置してよい。バッテリーユニット218、電気車両電力変換器238、および電気車両誘導コイル216は、電気車両112の一部またはバッテリーパック(図示せず)の一部である電気車両充電システム214中に含まれ得る。電気車両充電システム214はまた、電力網に電力を戻すために、電気車両誘導コイル216を通して基地ワイヤレス電力充電システム202にワイヤレスに電力を提供するように構成され得る。電気車両誘導コイル216および基地システム誘導コイル204の各々は、動作モードに基づいて送信誘導コイルまたは受信誘導コイルとしての働きをすることができる。
【0028】
図示されていないが、ワイヤレス電力伝達システム200は、電気車両バッテリーユニット218または電源208をワイヤレス電力伝達システム200から安全に切断する負荷切断ユニット(LDU)を含み得る。たとえば、緊急事態またはシステム障害の場合、LDUは、ワイヤレス電力伝達システム200から負荷を切断するようにトリガされ得る。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提供されてよく、またはバッテリー管理システムの一部であってもよい。
【0029】
さらに、電気車両充電システム214は、電気車両誘導コイル216を電気車両電力変換器238との間で選択的に接続および切断するための切替回路(図示せず)を含むことができる。電気車両誘導コイル216を切断することで、充電を中止することができ、(送信機としての働きをする)基地ワイヤレス充電システム102aによって「見られる」ように「負荷」を調整することもでき、これを利用して、(受信機としての働きをする)電気車両充電システム114を基地ワイヤレス充電システム102aから「隠す」ことができる。送信機が負荷感知回路を含む場合、負荷変動が検出され得る。したがって、基地ワイヤレス充電システム202などの送信機は、電気車両充電システム114などの受信機が基地システム誘導コイル204の近距離場に存在するときを判断するための機構を有し得る。
【0030】
上記で説明したように、動作中、車両またはバッテリーへのエネルギー伝達を仮定すると、基地システム誘導コイル204がエネルギー伝達を提供するための場を生成するように、電源208から入力電力が提供される。電気車両誘導コイル216は放射場に結合し、電気車両112による貯蔵または消費のために出力電力を生成する。上記のように、いくつかの実施形態では、電気車両誘導コイル116の共振周波数および基地システム誘導コイル204の共振周波数が非常に近くなるか、または実質的に同じになるように相互共振関係に従って、基地システム誘導コイル204および電気車両誘導コイル116は構成される。電気車両誘導コイル216が基地システム誘導コイル204の近距離場に位置するとき、基地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との間の送電損失は最小である。
【0031】
上述のように、効率的なエネルギー伝達は、電磁波内のエネルギーの大部分を遠距離場に伝播するのではなく、送信誘導コイルの近距離場内のエネルギーの大部分を受信誘導コイルに結合することによって生じる。この近距離場にあるとき、送信誘導コイルと受信誘導コイルとの間に結合モードが確立され得る。この近距離場結合が発生し得る誘導コイルの周りのエリアを、本明細書では近距離場結合モード領域と呼ぶ。
【0032】
図示されていないが、基地充電システム電力変換器236および電気車両電力変換器238はいずれも、発振器、電力増幅器などのドライバ回路、フィルタ、およびワイヤレス電力誘導コイルと効率的に結合するための整合回路を含み得る。発振器は、調整信号に応答して調整され得る所望の周波数を生成するように構成され得る。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得る。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フィルタ除去し、電力変換モジュールのインピーダンスをワイヤレス電力誘導コイルに整合させるために含まれ得る。電力変換器236および238はまた、バッテリーを充電するために適切な電力出力を生成するための整流器および切替回路を含み得る。
【0033】
開示する実施形態を通じて説明する電気車両誘導コイル216および基地システム誘導コイル204は、「ループ」アンテナ、より具体的には、多巻きループアンテナと呼ばれるか、またはそのようなものとして構成され得る。誘導コイル204および216はまた、本明細書において「磁気」アンテナと呼ばれるか、またはそのようなものとして構成され得る。「コイル」という用語は、別の「コイル」に結合するための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が意図される。コイルは、電力をワイヤレスに出力または受信するように構成されるタイプの「アンテナ」と呼ぶこともできる。本明細書で使用する場合、コイル204および216は、電力をワイヤレスに出力、ワイヤレスに受信、および/またはワイヤレスに中継するように構成されるタイプの「電力伝達構成要素」の例である。ループ(たとえば、多巻きループ)アンテナは、空芯、またはフェライトコアなどの物理的コアを含むように構成され得る。空芯ループアンテナにより、コアエリア内に他の構成要素を配置することが可能になり得る。強磁性材料またはフェリ磁性材料を含む物理的コアアンテナにより、より強い電磁場の生成および結合の改善が可能になり得る。
【0034】
上述のように、送信機と受信機との間のエネルギーの効率的な伝達は、送信機と受信機との間に整合した共振またはほぼ整合した共振が生じている間に行われる。しかしながら、送信機と受信機との間の共振が整合しないときでも、効率性を下げてエネルギーを伝達することができる。エネルギーの伝達は、送信誘導コイルからのエネルギーを自由空間に伝播するのではなく、送信誘導コイルの近距離場からのエネルギーを、この近距離場が確立された領域内(たとえば、共振周波数の所定の周波数範囲内または近距離場領域の所定の距離内)に存在する受信誘導コイルに結合することによって生じる。
【0035】
共振周波数は、上述した誘導コイル(たとえば、基地システム誘導コイル204)を含む送信回路のインダクタンスおよびキャパシタンスに基づき得る。図2に示すように、インダクタンスは概して、誘導コイルのインダクタンスであってよく、一方でキャパシタンスは、所望の共振周波数で共振構造を形成するために誘導コイルに追加され得る。非限定的な例として、図2に示すように、キャパシタが、電磁場を生成する共振回路(たとえば、基地システム送信回路206)を形成するために誘導コイルと直列に追加され得る。したがって、より大きい直径の誘導コイルでは、共振を誘起するために必要なキャパシタンスの値は、コイルの直径またはインダクタンスが増加するにつれて減少してよい。インダクタンスはまた、誘導コイルの巻数に左右され得る。さらに、誘導コイルの直径が増加するにつれて、近距離場の効率的なエネルギー伝達面積が増加してよい。他の共振回路も考えられる。別の非限定的な例として、誘導コイル(たとえば、並列共振回路)の2つの端子間に並列にキャパシタを配置してよい。さらに、誘導コイルは、誘導コイルの共振を改善するための高品質(Q)係数を有するように設計され得る。たとえば、Q係数は300以上であり得る。
【0036】
上述のように、いくつかの実施形態によれば、互いの近距離場にある2つの誘導コイルの間の電力結合が開示されている。上述のように、近距離場は、電磁場が存在する誘導コイルの周りの領域に対応し得るが、誘導コイルから伝播または放射することはない場合がある。近距離場結合モード領域は、通常は波長のごく一部の中にある、誘導コイルの物理容積に近い容積に対応し得る。いくつかの実施形態によれば、1回巻きまたは多巻きループアンテナなどの電磁誘導コイルは、送信と受信の両方に使用され、その理由は、実際の実施形態における磁気近距離場振幅は、電気タイプアンテナ(たとえば、小さいダイポール)の電気近距離場と比較して、磁気タイプコイルの場合に高い傾向があることにある。これにより、ペア間の潜在的により高い結合が可能になる。さらに、「電気」アンテナ(たとえば、ダイポールおよびモノポール)または磁気アンテナと電気アンテナとの組合せが使用され得る。
【0037】
図3は、図1のワイヤレス電力伝達システム100の例示的なコア構成要素および補助構成要素を示す別の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、案内リンク366、ならびに基地システム誘導コイル304および電気車両誘導コイル316のための位置合わせシステム352、354を示している。図2に関して上述したように、電気車両112へのエネルギーフローを仮定すると、図3では、基地充電システム電力インターフェース360は、ACまたはDC電源126などの電源からの電力を充電システム電力変換器336に提供するように構成され得る。基地充電システム電力変換器336は、基地充電システム電力インターフェース360からACまたはDC電力を受信して、基地システム誘導コイル304をその共振周波数においてまたはその共振周波数近くで励磁することができる。電気車両誘導コイル316は、近距離場結合モード領域にあるとき、近距離場結合モード領域からエネルギーを受信して、共振周波数においてまたは共振周波数近くで発振することができる。電気車両電力変換器338は、電気車両誘導コイル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のに適した電力信号に変換する。
【0038】
基地ワイヤレス充電システム302は基地充電システムコントローラ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。基地充電システムコントローラ342は、たとえば、コンピュータ、ワイヤレスデバイスおよび電力分配センター、またはスマート電力網などの他のシステム(図示せず)への基地充電システム通信インターフェースを含むことができる。電気車両コントローラ344は、たとえば、車両搭載コンピュータ、他のバッテリー充電コントローラ、車両内の他の電子システム、およびリモート電子システムなどの他のシステム(図示せず)への電気車両通信インターフェースを含み得る。
【0039】
基地充電システムコントローラ342および電気車両コントローラ344は、別個の通信チャネルを有する特定のアプリケーションのためのサブシステムまたはモジュールを含み得る。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り得る。非限定的な例として、基地充電位置合わせシステム352は、自律的に、またはオペレータの支援により、基地システム誘導コイル304と電気車両誘導コイル316とをよりしっかりと位置合わせするためのフィードバック機構を提供する通信リンク356を介して、電気車両位置合わせシステム354と通信することができる。同様に、基地充電案内システム362は基地システム誘導コイル304と電気車両誘導コイル316とを位置合わせする際にオペレータを案内するためのフィードバック機構を提供する案内リンク366を介して、電気車両案内システム364と通信することができる。さらに、基地ワイヤレス電力充電システム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の基地充電通信システム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、通信リンク376などの別個の汎用通信リンク(たとえば、チャネル)があり得る。この情報は、基地ワイヤレス電力充電システム302と電気車両充電システム314の両方の電気車両特性、バッテリー特性、充電ステータス、および電力容量に関する情報、ならびに電気車両112に関する保守および診断データを含み得る。これらの通信リンクまたはチャネルは、たとえば、ブルートゥース、zigbee、セルラーなどの別個の物理通信チャネルであり得る。
【0040】
電気車両コントローラ344は、電気車両主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)、マイクロ波または超音波レーダー原理に基づく駐車支援システム、半自動式駐車動作を実行するように構成されたブレーキシステム、駐車の正確性を高め、ひいては基地ワイヤレス充電システム102aおよび電気車両充電システム114のうちのいずれかにおける機械的水平誘導コイルの位置合わせの必要性を低減し得る、概ね自動化された駐車「park by wire」を支援するように構成されたハンドルサーボシステム(steering wheel servo system)も含むことができる。さらに、電気車両コントローラ344は、電気車両112の電子機器と通信するように構成され得る。たとえば、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、ポインティングデバイス、たとえば、ジョイスティック、トラックボールなど)、およびオーディオ入力デバイス(たとえば、電子音声認識によるマイクロフォン)と通信するように構成され得る。
【0041】
さらに、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を含み得る。たとえば、ワイヤレス電力伝達システム300は、運転手または車両を充電場所に適切に案内するためのシステムとともに使用するセンサ、必要な分離/結合により誘導コイルを相互に位置合わせするためのセンサ、結合を達成するために特定の高さおよび/または位置に電気車両誘導コイル316が移動するのを妨げ得るオブジェクト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のシステムとともに使用する安全センサを含み得る。たとえば、安全センサは、安全区域を越えてワイヤレス電力誘導コイル104a、116に近づいてくる動物または子供の存在の検出、加熱され得る(誘導加熱)基地システム誘導コイル304に近い金属オブジェクトの検出、基地システム誘導コイル304上の白熱オブジェクトなどの危険な事象の検出、ならびに基地ワイヤレス電力充電システム302および電気車両充電システム314の構成要素の温度監視のためのセンサを含み得る。
【0042】
ワイヤレス電力伝達システム300はまた、有線接続を介したプラグイン充電をサポートすることができる。電気車両112との間で電力を伝達する前に、有線充電ポートが、2つの異なる充電器の出力を一体化し得る。切替回路は、ワイヤレス充電と有線充電ポートを介した充電の両方をサポートするために必要な機能を提供し得る。
【0043】
基地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、帯域内シグナリングとRFデータモデム(たとえば、許可されていない帯域での無線によるイーサネット(登録商標))の両方を使用することができる。帯域外通信は、車両の使用車/所有者への付加価値サービスの提供に十分な帯域幅を提供し得る。ワイヤレス電力キャリアの低深度振幅または位相変調は、干渉を最小限に抑えた帯域内シグナリングシステムとしての働きをし得る。
【0044】
基地充電システム電力変換器336は、基地システム誘導コイル304によって生成された近距離場の近傍における作動中の電子車両受信機の有無を検出するための負荷感知回路(図示せず)をさらに含むことができる。例として、負荷感知回路は、基地システム誘導コイル104aによって生成された近距離場の近傍における作動中の受信機の有無によって影響を及ぼされる電力増幅器に流れる電流を監視する。電力増幅器上の負荷に対する変化の検出は、エネルギーを伝送するために発振器を有効にすべきかどうか、作動中の受信機と通信すべきかどうか、またはそれらの組合せを決定する際に使用するために基地充電システムコントローラ342によって監視され得る。
【0045】
ワイヤレス高電力伝達を可能にするために、いくつかの実施形態は、10〜60kHzの範囲内の周波数で電力を伝達するように構成され得る。この低周波数結合は、固体デバイスを使用して達成され得る高効率な電力変換を可能にし得る。加えて、無線システムによる共存問題が他の帯域と比べて少なくなり得る。
【0046】
説明したワイヤレス電力伝達システム100は、再充電可能または交換可能なバッテリーを含む様々な電気車両112で使用され得る。図4Aは、本発明の例示的な実施形態による、電気車両412に配置された交換可能非接触バッテリーを示す機能ブロック図である。本実施形態では、ワイヤレス電力インターフェース(たとえば、充電器/バッテリーコードレスインターフェース426)を組み込んだ、地中に埋め込まれた充電器(図示せず)から電力を受信し得る電気車両バッテリーユニットにとって、低バッテリー位置は有益であり得る。図4Aにおいて、電気車両バッテリーユニットは、再充電可能バッテリーユニットであってよく、バッテリーコンパートメント424に収容されてよい。電気車両バッテリーユニットはワイヤレス電力インターフェース426も提供し、ワイヤレス電力インターフェース426は、共振誘導コイル、電力変換回路、ならびに地上ベースワイヤレス充電ユニットと電気車両バッテリーユニットとの間の効率的かつ安全なワイヤレスエネルギー伝達のために必要な他の制御および通信機能を含む電気車両ワイヤレス電力サブシステム全体を組み込み得る。
【0047】
上記で説明したように、電気車両充電システム114は、電力を送信し、基地ワイヤレス充電システム102aから電力を受信するために、電気車両112の下面に配置され得る。たとえば、電気車両誘導コイル116は、好ましくは中心位置の近くで車体底面に組み込まれてよく、それにより、EM露出に関して最大の安全な距離がもたらされ、電気車両の前進駐車および後進駐車が可能になる。
【0048】
図4Bは、本発明の例示的な実施形態による、電気車両をワイヤレス充電するために使用され得る例示的な周波数を示す周波数スペクトルのチャートである。図4Bに示すように、電気車両へのワイヤレス高電力伝達のための潜在的周波数範囲は、3kHz〜30kHz帯域のVLF、いくつかの除外がある30kHz〜150kHz帯域の低LF(ISMなどの用途)、HFの6.78MHz(ITU-R ISM-帯域6.765〜6.795MHz)、HFの13.56MHz(ITU-R ISM-帯域13.553〜13.567)、およびHFの27.12MHz(ITU-R ISM-帯域26.957〜27.283)を含む。
【0049】
図4Cは、本発明の例示的な実施形態による、電気車両をワイヤレス充電するのに有用であり得る例示的な周波数および送信距離を示すチャートである。電気車両のワイヤレス充電に有用であり得るいくつかの例示的な送信距離は、約30mm、約約75mmおよび約150mmである。いくつかの例示的な周波数は、VLF帯域の約27kHzおよびLF帯域の約135kHzであり得る。
【0050】
電気車両の充電サイクル中に、ワイヤレス電力伝達システムの基地充電ユニット(BCU)は、様々な動作段階を通過し得る。ワイヤレス電力伝達システムは「充電システム」と呼ばれ得る。BCUは、図1の基地ワイヤレス充電システム102aおよび/または102bを含むことができる。BCUは、コントローラおよび/または電力変換ユニット、たとえば図2に示す電力変換器236を含むこともできる。さらに、BCUは、図1に示す誘導コイル104aおよび104bなどの誘導コイルを含む1つまたは複数の基地充電パッドを含むことができる。BCUが様々な段階を通過するのに伴い、BCUは充電スタンドと対話する。充電スタンドは、図1に示すローカル分配センター130を含むことができ、コントローラ、グラフィカルユーザインターフェース、通信モジュール、およびリモートサーバまたはサーバのグループへのネットワーク接続をさらに含むことができる。
【0051】
電気車両誘導コイルは、突き出た部分がないように、かつ地上/車体の指定間隔が維持され得るように、電気車両バッテリーユニットまたは車体の下側と面一に組み込まれるのが有益であり得る。この構成は、電気車両ワイヤレス電力サブシステム専用の電気車両バッテリーユニット内の何らかの余地を必要とし得る。電気車両バッテリーユニット422はまた、バッテリー/EVコードレスインターフェース428、および非接触電力および電気車両412と図1に示す基地ワイヤレス充電システム102aとの間の通信を提供する充電器/バッテリーコードレスインターフェース426を含むことができる。
【0052】
いくつかの実施形態では、図1を参照すると、基地システム誘導コイル104aおよび電気車両誘導コイル116は固定位置にあってよく、これらの誘導コイルは、基地ワイヤレス充電システム102aに対する電気車両誘導コイル116の全体的配置によって近距離場結合領域内に置かれる。しかしながら、エネルギー伝達を迅速、効率的かつ安全に実行するために、基地システム誘導コイル104aと電気車両誘導コイル116との間の距離は、結合を改善するために短縮される必要があり得る。したがって、いくつかの実施形態では、基地システム誘導コイル104aおよび/または電気車両誘導コイル116は、それらの位置合わせを改善するように配置可能かつ/または移動可能であり得る。
【0053】
上記で説明したように、電気車両充電システム114は、電力を送信し、基地ワイヤレス充電システム102aから電力を受信するために、電気車両112の下面に配置され得る。たとえば、電気車両誘導コイル116は、好ましくは中心位置の近くで車体底面に組み込まれてよく、それにより、EM露出に関して最大の安全な距離がもたらされ、電気車両の前進駐車および後進駐車が可能になる。
【0054】
図1を参照すると、上述の充電システムは、電気車両112を充電するために、または電力網に戻す形で電力を伝達するために、様々な場所で使用され得る。たとえば、電力の伝達は、駐車場環境で、または別の駐車エリアで生じることがある。「駐車エリア」は、一度に1つの電気車両を収容するようにそれぞれ構成された1つまたは複数の「駐車スペース」を含み得ることに留意されたい。車両ワイヤレス電力伝達システム100の効率性を高めるために、電気車両112は、電気車両112内の電気車両誘導コイル116が関連駐車スペース内の基地ワイヤレス充電システム102aと適切に位置合わせできるようにX方向およびY方向に沿って(たとえば、感知電流を使用して)位置合わせされ得る。
【0055】
さらに、開示する実施形態は、1つまたは複数の駐車スペースを有する駐車エリア(たとえば、駐車場)に適用可能であり、駐車エリア内の少なくとも1つの駐車スペースは基地ワイヤレス充電システム102aを含むことができる。たとえば、共通の駐車エリアは複数の充電スタンドを、それぞれ共通の駐車エリアの対応する駐車スペースに収容することができる。案内システム(図示せず)を使用して、電気車両112内の電気車両誘導コイル116が基地ワイヤレス充電システム102aと位置合わせされるように、車両オペレータが電気車両112を駐車エリアの駐車スペースに位置付けるのを支援することができる。案内システムは、電気車両112内の電気車両誘導コイル116が充電基地(たとえば、基地ワイヤレス充電システム102a)内の誘導コイルと適切に位置合わせできるように、電気車両オペレータが電気車両112を位置付けるのを支援するための、電子ベースの手法(たとえば、無線位置付け、方向発見原理、ならびに/または光学、準光学および/もしくは超音波感知方法)または機械ベースの手法(たとえば、車輪ガイド、トラックまたはストップ)またはそれらの任意の組合せを含むことができる。
【0056】
図5は、様々な実装形態による、例示的な複数車両/複数駐車の駐車充電システム500の機能ブロック図である。図5に示す構成要素は、様々な実施形態による図1のワイヤレス電力伝達システム100で使用され得る。一実施形態では、駐車充電システム500は、複数の駐車スペース506a、506bおよび506c、ならびにシステム500が車両508などの複数の車両を同時に充電できるようにする、各駐車スペースに対応する複数の充電スタンド504a、504bおよび504cを含むことができる。いくつかの実施形態では、充電スタンドは、図6に関して後述する基地コントローラユニット(BCU)などのBCUを含むことができる。いくつかの実施形態では、充電スタンドはBCUおよび基地パッド(たとえば、基地パッド502a)を含むことができる。いくつかの実施形態では、充電スタンドはコントローラ(たとえば、図6のコントローラ612)、測距デバイス(たとえば、測距デバイス516a)、およびワイヤレス通信デバイス(たとえば、デバイス514a)を含むことができる。いくつかの実施形態では、充電スタンドは、図6に示す電源ユニット606などの電源ユニットをさらに含むことができる。
【0057】
いくつかの実施形態では、複数の駐車スペース506a〜506cは、文字または番号などのスペースインジケータでそれぞれ示される。たとえば、運転手が充電スタンドを識別できるように、充電スタンドの表示が駐車スペース上に設けられ得る。図5に示すように、基地パッド502aを含む充電スタンド504aを有する駐車スペース506aは、スペースインジケータ「A」で示され得る。基地パッド502bを含む充電スタンド504bを有する駐車スペース506bは、スペースインジケータ「B」で示され得る。基地パッド502cを含む充電スタンド504cを有する駐車スペース506cは、スペースインジケータ「C」で示され得る。スペースインジケータは、駐車充電システム500で利用可能な充電スタンドをユーザが識別するのを支援することができる。
【0058】
車両508は、ワイヤレス通信デバイス510および測距デバイス512を含むことができる。ワイヤレス通信デバイス510を使用して、駐車充電システム500における充電スタンドの各々の中に位置する複数のワイヤレス通信デバイス(たとえば、514a〜514c)の各々と通信することができる。測距デバイス512を使用して、車両508と複数の充電スタンドの各充電スタンドとの間の距離を判断することができる。たとえば、測距デバイス512は、それ自体と充電スタンドのうちの1つにおける測距デバイス(たとえば、充電スタンド504aにおける測距デバイス516a)との間の距離を判断することができる。いくつかの実施形態では、測距デバイス512は、複数の充電スタンドの各充電スタンドに指示信号を送信し、複数の充電スタンドの各充電スタンドから応答信号を受信し、各充電スタンドについて、測距デバイス512による指示信号送信と測距デバイス512による応答信号受信との間の遅延を測定することによって、距離を判断することができる。ワイヤレス通信デバイス510および測距デバイス512に関するさらなる詳細は、図6に関して以下で説明する。いくつかの実施形態では、図6に関して以下で説明するように、車両508はコントローラ614および車両パッド624をさらに含むことができる。
【0059】
図1の電気車両112または図5の車両508などの車両が、複数の利用可能な充電スタンドを有する駐車充電システム(たとえば、システム500)に向かっているとき、車両の運転手は、充電スタンドのうちの1つまたは複数を識別し、識別された充電スタンドに充電を要求することが可能である。一実施形態では、車両の運転手は、利用可能な充電スタンドを有する利用可能な駐車スペースを、たとえば、上述のスペースインジケータを使用して、視覚的に識別することができる。したがって、車両の運転手は駐車施設内でナビゲートして、車両を充電するエネルギーを提供するのに適した充電スタンドを発見しなければならない。運転手が駐車スペースに接近したとき、または運転手が駐車スペースに駐車すると、車両は、その通信レンジ内にあるあらゆる充電スタンドとペアになろうとすることがある。所望の充電スタンドの適切な識別がなければ、車両は、車両が位置する駐車場に関連しない充電スタンドを選択し、その充電スタンドに接続することができる。
【0060】
図6は、車両のために充電スタンドの識別を効率的かつ効果的に促進するワイヤレス電力伝達システム600の例示的な構成要素の機能ブロック図を示している。図6に示す構成要素は、様々な実施形態による図1のワイヤレス電力伝達システム100および/または図5の駐車充電システム500で使用され得る。ワイヤレス電力伝達システム600は、1つまたは複数の駐車充電バックエンドサーバ602、電源ユニット606、充電スタンド604、基地パッド610、および車両608を含む。いくつかの実施形態では、充電スタンド604は基地パッド610を含み得る。いくつかの実施形態では、充電スタンド604は電源ユニット606をさらに含み得る。他の実施形態では、充電スタンド604および電源ユニット606は、別個の構成要素であり、有線通信またはワイヤレス通信を介して通信することができる。
【0061】
電源ユニット606は、主電源から電力を受信し、電源モジュール620に電力供給する入力部を含み得る。電源ユニット606は、電源ユニット606の動作を制御するためのコントローラ618も含み得る。いくつかの態様では、コントローラ618は、グラフィカルユーザインターフェース(GUI)/通信モジュールを含むことができる。たとえば、GUI/通信モジュールは、ユーザがユーザ入力デバイス、たとえばタッチスクリーン、キーパッドまたは任意の他の適切なユーザ入力デバイスを介してシステムと通信することを可能にし得る。コントローラ618はまた、たとえばGUI/通信モジュールを使用して、ネットワーク616を介して電源ユニット606が1つまたは複数の駐車充電バックエンドサーバ602と通信することを可能にし得る。ネットワーク616は、たとえば、インターネット、ワイドエリアネットワーク(WAN)、ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)などの任意のタイプの通信ネットワークであり得る。電源ユニット606はまた、電源モジュール620から電力を受信し、たとえば有線またはワイヤレス(たとえば、電力送信機アンテナ)接続を介して充電スタンド604に電力を出力することができる電力変換ユニット622を含むことができる。いくつかの実施形態では、電力変換ユニット622は充電スタンド604に位置する。
【0062】
いくつかの実施形態では、充電スタンド604は基地コントローラユニット(BCU)を含み得る。いくつかの実施形態では、BCUはコントローラ612を含み得る。他の実施形態では、BCUはコントローラ612および基地パッド610を含み得る。いくつかの実施形態では、BCU604は、コントローラ612、測距デバイス630およびワイヤレス通信デバイス632を含み得る。いくつかの実施形態では、充電スタンド604は、電源モジュール620から電力を受信することができ、電力を変換して基地パッド610に出力することができる電力変換ユニット622を含むこともできる。いくつかの態様では、充電スタンド604は電源ユニット606とは別個のもので、独立ユニットとして動作することができる。他の態様では、充電スタンド604は電源ユニット606の一部であり得る。いくつかの態様では、基地パッド610を充電スタンド604内に含めることが可能である。他の態様では、基地パッド610は充電スタンド604および/またはBCUとは別個のものである。基地パッド610は、図1に示す基地システム誘導コイル104などの基地システム誘導コイルを含むことができる。
【0063】
コントローラ612は、車両アンテナを介して車両608と通信するために使用され得るアンテナを含むことができる。いくつかの態様では、充電スタンド604は、車両608の送信機および受信機またはトランシーバと通信するための送信機および受信機またはトランシーバを含むことができる。車両608は、コントローラ614を含み得る車両コントローラユニット(VCU)を含むことができる。いくつかの態様では、VCUはコントローラ614および車両パッド624を含み得る。いくつかの態様では、VCUは、コントローラ614、車両パッド624、測距デバイス626、およびワイヤレス通信デバイス628を含むことができる。充電スタンド604(たとえば、BCU)と車両(たとえば、VCU)との間の通信チャネルは、たとえば、専用狭域通信(DSRC:dedicated short-range communication)、ブルートゥース、WiFi、zigbee、セルラー、WLANなどのような任意のタイプの通信チャネルであり得る。
【0064】
充電スタンド604と車両608との間の通信に応答して、充電スタンド604は電源ユニット606および/または1つもしくは複数の駐車充電バックエンドサーバ602と通信することができる。充電スタンド604は車両608から電力要求を受信すると、電源ユニット606および/または駐車充電バックエンドサーバ602のうちの1つもしくは複数との間で通信が必要であるかどうかを判断することができる。いくつかの実施形態では、充電スタンド604は、電源ユニット606を介して1つまたは複数の駐車充電バックエンドサーバ602と通信することができる。他の実施形態では、充電スタンド604は、1つまたは複数の駐車充電バックエンドサーバ602と直接通信することができる。いくつかの実施形態では、充電スタンド604のコントローラ612は、グラフィカルユーザインターフェース(GUI)/通信モジュールを含むことができる。たとえば、GUI/通信モジュールは、ユーザがユーザ入力デバイス、たとえばタッチスクリーン、キーパッドまたは任意の他の適切なユーザ入力デバイスを介してシステムと通信することを可能にし得る。1つもしくは複数の駐車充電バックエンドサーバ602および/または電源ユニット606との通信が必要であると充電スタンド604が判断すると、コントローラ612はGUI/通信モジュールを使用して、有線通信リンクまたはワイヤレス通信リンクを確立することができる。GUI/通信モジュールは、有線またはワイヤレスであり得る埋込み型通信モジュールを含むことができる。GUI/通信モジュールを使用して、充電スタンド604と1つもしくは複数の駐車充電バックエンドサーバ602および/または電源ユニット606との間で通信リンクを確立することができる。
【0065】
充電スタンド604は、ワイヤレス通信デバイス632および測距デバイス630をさらに含むことができる。測距デバイス630を使用して、車両608と充電スタンド604との間の距離を判断することができる。たとえば、測距デバイス630を使用して、それ自体と車両608における測距デバイス626との間の距離を判断することができる。ワイヤレス通信デバイス632を使用して、充電スタンド604に電力伝達を要求する車両608などの複数の車両の各々と通信することができる。たとえば、ワイヤレス通信デバイス632は、BCUと様々なVCUとの間の通信に使用され得る。充電スタンドBCUとVCUとの間の具体的な通信に関する詳細は、以下でより詳しく説明する。
【0066】
車両608は、コントローラ614、車両パッド624、測距デバイス626、およびワイヤレス通信デバイス628を含む。コントローラ614および/またはワイヤレス通信デバイス628は、充電スタンド604および/または電源ユニット606と通信するための送信機および受信機またはトランシーバを含むことができる。前に説明したように、車両608は車両コントローラユニット(VCU)を含むことができる。VCUはコントローラ614および/または車両パッド624を含み得る。いくつかの態様では、VCUは、コントローラ614、車両パッド624、測距デバイス626、およびワイヤレス通信デバイス628を含むことができる。上記で説明したように、ワイヤレス通信デバイス628を使用して充電スタンド604と通信することができる。測距デバイス626を使用して、車両608と充電スタンド604との間の距離を判断することができる。たとえば、測距デバイス626は、それ自体と測距デバイス630との間の距離を判断することができる。いくつかの実施形態では、距離は自動的に、ユーザの介入なしに判断され得る。いくつかの実施形態では、距離は、運転手に知られずに継ぎ目なく判断され得る。
【0067】
いくつかの実施形態では、駐車充電施設における複数の充電スタンドの各充電スタンド(たとえば、各充電スタンドのBCUまたはワイヤレス通信デバイス)は、充電スタンドが車両と接続されるまで発見モードにあり得る。たとえば、充電スタンドのBCUは、車両がBCUと接続するまで、発見信号を周期的にブロードキャストすることができる。別の例として、BCUは、充電スタンドに接続しようとしている車両から信号を受信するのを待機し得る。いくつかの実施形態では、各車両(たとえば、各車両のVCUまたはワイヤレス通信デバイス)は、1つまたは複数の充電スタンドに近接しているときは常に探索モードにあってよく、この探索モードでは、車両は充電スタンド(たとえば、充電スタンドのワイヤレス通信デバイス)との接続を継続的に求めている。いくつかの実施形態では、車両の測距デバイスは、車両に近接した充電スタンドを感知すると自動的にレンジまたは距離を判断することを始めることができる。たとえば、VCUが充電スタンドからワイヤレス通信デバイス信号を感知したとき、測距デバイスは自動的に測距を実行すること(すなわち、距離またはレンジを判断すること)を始めることができる。
【0068】
いくつかの実施形態では、測距デバイス626は、測距デバイス630に信号を送信し、測距デバイス630から応答信号(たとえば、肯定応答(ACK)信号)を受信し、信号の送信と応答信号の受信との間の遅延を測定することによって、充電スタンド604からの距離を判断することができる。車両608は、同様の方法で駐車充電施設における複数の他の充電スタンドの各々との間で信号を送受信して、各充電スタンドからの距離を判断することができる。送信された信号と受信された信号との間の遅延またはレイテンシを車両608は使用して、それぞれの充電スタンドからの距離を測定し、車両608に最も近い充電スタンド(たとえば、充電スタンド604)を判断することができる。たとえば、判断された距離に基づいて、車両は、車両608に最も近い充電スタンドなどの特定の充電スタンドと通信することを選択的に選ぶことができる。いくつかの実施形態では、測距デバイス626は、距離のうちの少なくとも1つ(たとえば、距離のうちの最も短いもの、距離のうちの選択された1つもしくは複数、または距離の各々)が検出しきい値を下回っているかどうかを判断することができる。検出しきい値は、たとえば、1フィート以下(たとえば、4インチ以内)であり得る。たとえば、車両と充電スタンドとの間の距離が検出しきい値を下回ると、車両608(たとえば、車両のVCU)は、ワイヤレス通信デバイスペアリングプロセスを始めることができる。当業者は、車両608と充電スタンド604との間の距離を判断する任意の方法が使用され得ることを諒解されよう。たとえば、車両608は、車両608の搭載ナビゲーションシステムによって使用される衛星を使用して三角行列化技法を実行することによって距離を判断することができる。さらに、車両608および/または充電スタンド604は、車両608および/または充電スタンド604が距離を判断できるようにする1つまたは複数の近接センサを有し得る。
【0069】
いくつかの実施形態では、ただ1つの充電スタンドワイヤレス通信デバイスが車両ワイヤレス通信デバイスの通信レンジ内にある場合、車両は、その充電スタンド(たとえば、車両が駐車している駐車場に対応する充電スタンド)のワイヤレス通信デバイスとペアになろうとするだけでよい。いくつかの実施形態では、2つ以上の充電スタンドが車両ワイヤレス通信デバイスの通信レンジ内に入る場合、車両608は、ワイヤレス通信デバイスの各々とペアになろうとし得る。これが生じた場合、車両は、車両が駐車している駐車場に対応する充電スタンドのワイヤレス通信デバイスを、ワイヤレス通信デバイスの識別情報を判断することによって判断することができる。いくつかの実施形態では、各充電スタンドの測距デバイスおよびワイヤレス通信デバイスの各々は、関連する一意の識別情報(ID)を有する。いくつかの実施形態では、車両608は、判断された距離に基づいて、充電スタンドのうちの1つに位置する測距デバイスのIDを検出することができる。たとえば、車両608は、充電スタンド604の測距デバイス630など、車両測距デバイス626から最も短い距離に位置する充電スタンド測距デバイスのIDを検出し得る。次いで車両608は、検出された測距デバイス630IDに基づいて、充電スタンド604のワイヤレス通信デバイス632のIDを判断することができる。たとえば、測距デバイス630IDとワイヤレス通信デバイス632IDとは同一であり得る。別の例として、ワイヤレス通信デバイス632IDは測距デバイス630IDから導出され得る。次いで車両ワイヤレス通信デバイス628は、ワイヤレス通信デバイス632とペアになるために、判断された充電スタンドワイヤレス通信デバイス632IDを充電スタンド604に送信することができる。いくつかの実施形態では、次いで充電スタンドワイヤレス通信デバイス632は、IDを認証し、認証に成功すると、車両ワイヤレス通信デバイス628とペアになることができる。ワイヤレス通信デバイス間の通信チャネルは、たとえば、専用狭域通信(DSRC)、ブルートゥース、WiFi、zigbee、セルラー、WLANなどのような任意のタイプの通信チャネルであり得る。
【0070】
充電スタンド604および車両608のワイヤレス通信デバイスがペアになり、通信リンクが確立されると、様々な電力伝達動作が生じ得る。いくつかの実施形態では、通信リンクを使用して、車両コントローラ614と充電スタンドコントローラ612との間で情報を送信することができる。たとえば、車両608の運転手が、通信リンクを介して充電を開始することができる。さらに、運転手は、受信された充電量に対する支払いを、通信リンクを介して行うことができる。別の例として、通信リンクを使用して、車両が充電されるまでの残り時間量、充電の進行に伴って生じているコストなどのような情報を、充電スタンドからユーザに送信することができる。
【0071】
いくつかの実施形態では、ワイヤレス通信デバイス間の通信リンクを使用して、電源ユニット606または充電スタンド604から基地パッド610への感知電流の送信を開始することができる。たとえば、車両608の運転手は、電源ユニット606に対し感知電流の提供を、通信リンクを介して要求することができる。感知電流を使用して、上述したように電力伝達の効率性を最大化するために基地パッドを車両パッドと位置合わせすることができる。基地パッドを車両パッドと位置合わせするのに十分な電力を提供するのに十分である任意の電流レベルが、感知電流として使用され得る。いくつかの態様では、電源ユニット606または充電スタンド604が、最大しきい値電流レベル(たとえば、最大トラック電流、指定された安全レベルなど)の10%以内である電流により、基地パッド610を作動させることができる。他の態様では、基地パッドは、最大しきい値電流レベルの50%以内である電流により作動し得る。いくつかの態様では、充電スタンド604は、基地パッド610を車両パッド624と位置合わせするために、基地パッド610を動かすことができる。いくつかの態様では、充電スタンド604は、車両パッド624を基地パッド610と位置合わせするために、車両パッド624を動かすことができる。いくつかの態様では、充電スタンド604は、車両パッド624と基地パッド610の両方を、同時にまたは一度に1つずつ動かすことができる。
【0072】
いくつかの実施形態では、車両および充電スタンドのワイヤレス通信デバイス間の通信リンクを使用して、車両608を充電するためのワイヤレス電力伝達を開始すること、および/または終了させることができる。たとえば、車両608の運転手は、電源ユニット606に対し、電気車両608のバッテリーを充電するのに十分な電流の提供を、通信リンクを介して要求することができる。
【0073】
図7Aは、車両を充電する例示的な方法のフローチャート700を示している。ステップ702において、本方法は、車両と複数の充電スタンドの各充電スタンドとの間の距離を判断することによって始まる。たとえば、上記で説明したように、車両は、複数の充電スタンドの各充電スタンドについて、充電スタンドに送信された信号の送信と充電スタンドからの応答信号の受信との間の遅延を測定することができる。ステップ704において、本方法は、距離に基づいて、複数の充電スタンドの第1の充電スタンドと選択的に通信することによって続く。たとえば、判断された距離に基づいて、車両は、車両に最も近い充電スタンドと通信することを選択的に選ぶことができる。いくつかの実施形態では、本方法は、車両と第1の充電スタンドとの間の距離が、上述の検出しきい値などのしきい値を下回っているかどうかを判断することができる。たとえば、車両は第1の充電スタンド(たとえば、充電スタンド604)との間で、車両と第1の充電スタンドとの間の距離がしきい値を下回る場合に選択的に通信することができる。いくつかの実施形態では、本方法は、第1の充電スタンドに含まれる測距デバイスの識別情報を、車両と第1の充電スタンドとの間の距離に基づいて検出することができ、第1の充電スタンドにおけるワイヤレス通信デバイスの識別情報を、測距デバイスの識別情報に基づいて判断することができる。たとえば、測距デバイス識別情報とワイヤレス通信デバイス識別情報とは同一であることがあり、上記で説明したように、車両ワイヤレス通信デバイスは、充電スタンドワイヤレス通信デバイスとペアになるために、判断された充電スタンドワイヤレス通信デバイス識別情報を充電スタンドに送信することができる。本方法は、車両を第1の充電スタンドと位置合わせするための位置合わせ信号を第1の充電スタンドから受信すること、および/または車両を充電するのに十分な充電信号を第1の充電スタンドから受信することによって続くことができる。
【0074】
いくつかの実施形態では、第1の充電スタンドと選択的に通信することは、第1の充電スタンドとの間で通信リンクを確立することを含み得る。たとえば、通信リンクは、車両がその充電パラメータを第1の充電スタンドに送信し得る持続的リンクであり得る。
【0075】
図7Bは、本発明の例示的な実施形態による、例示的な装置710の機能ブロック図である。装置は、図7Bに示す簡略化された装置710よりも多くの構成要素を有し得ることを、当業者は諒解されよう。図示の装置710は、特許請求の範囲内の実装形態のいくつかの顕著な特徴を説明するのに有用な構成要素のみを含む。装置710は、車両と複数の充電スタンドの各充電スタンドとの間の距離を判断するための手段712と、距離に基づいて、複数の充電スタンドの第1の充電スタンドと選択的に通信するための手段714とを含む。
【0076】
距離を判断するための手段712は、図7Aに示すブロック702に関して上述した機能のうちの1つまたは複数を実行するように構成され得る。距離を判断するための手段712は、図6に関して上述した測距デバイス626およびコントローラ614のうちの1つまたは複数に対応し得る。選択的に通信するための手段714は、図7Aに示すブロック704に関して上述した機能のうちの1つまたは複数を実行するように構成され得る。選択的に通信するための手段714は、図6に関して上述したワイヤレス通信デバイス628、コントローラ614、送信機、受信機およびトランシーバのうちの1つまたは複数に対応し得る。
【0077】
図8は、様々な実装形態による、RFID通信リンクを利用する例示的な複数車両/複数駐車充電システム800の機能ブロック図である。図8に示す構成要素は、様々な実施形態による図1のワイヤレス電力伝達システム100および/または図5の複数駐車充電システム500で使用され得る。たとえば、システム800のRFIDリーダ803a〜cおよび車両808のRFIDタグ812を、それぞれシステム500の測距デバイス516a〜cおよび車両508の測距デバイス512として使用して、本明細書で説明するいくつかの実施形態による車両を充電するための複数の充電システムのうちの充電システムを識別することができる。
【0078】
一実施形態では、駐車充電システム800は、システム800が電気車両808などの複数の車両を同時に充電できるようにする複数の充電スタンド801a〜cを含むことができ、各充電スタンド801a〜cは複数の駐車スペース806a〜cのうちの1つに対応する。いくつかの実施形態では、各充電スタンド801a〜cは、基地コントローラユニット(BCU)(たとえば、BCU804a〜c)、基地パッド(たとえば、基地パッド802a〜c)、および/または無線周波識別(RFID)リーダ(たとえば、RFIDリーダ803a〜c)を含むことができる。充電スタンド801a〜cは、ネットワーク816を介して1つまたは複数の駐車充電バックエンドサーバ814と通信することができる。ネットワーク816は、たとえば、インターネット、ワイドエリアネットワーク(WAN)、ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)などの任意のタイプの通信ネットワークであり得る。
【0079】
いくつかの実施形態では、各充電スタンド801a〜cは、図3に関して上述した基地ワイヤレス充電システム302に対応し得る。たとえば、BCU804a〜cは基地充電システムコントローラ342に対応することができ、基地パッド802a〜cは基地システム誘導コイル304に対応することができ、各充電スタンド801a〜cは基地充電通信システム372を含むことができる。他の実施形態では、充電システム800は、1つまたは複数の基地ワイヤレス充電システム302を含むことができ、基地ワイヤレス充電システム302はそれぞれ、基地充電システムコントローラ342および基地システム誘導コイル304などの複数の各システム構成要素を含むことができる。さらに、いくつかの実施形態では、各充電スタンド801a〜cは図6の充電スタンド604に対応し得る。様々な実施形態では、RFIDリーダ803a〜cは、縁石側に、基地パッド802a〜cの隣の地上に配置されてよく、かつ/または基地パッド802a〜cに直接組み込まれてもよい。充電スタンド801a〜cは複数のRFIDリーダを含むことができる。様々な実施形態では、各充電スタンド801a〜cは、RFIDリーダ803a〜cの代替または追加として、RFIDタグ(図示せず)を含むことができる。
【0080】
いくつかの実施形態では、図5に関して上述したように、複数の駐車スペース806a〜cは、文字または番号などのスペースインジケータでそれぞれ示される。たとえば、運転手が対応する充電スタンド801を識別できるように、充電スタンドの表示が駐車スペース上に設けられ得る。図8に示すように、充電スタンド801a、BCU804aおよび基地パッド802aに対応する駐車スペース806aは、スペースインジケータ「A」で示され得る。充電スタンド801b、BCU804bおよび基地パッド802bに対応する駐車スペース806bは、スペースインジケータ「B」で示され得る。充電スタンド801c、BCU804cおよび基地パッド802cに対応する駐車スペース806cは、スペースインジケータ「C」で示され得る。スペースインジケータは、駐車充電システム800で利用可能な充電スタンド801a〜cをユーザが識別するのを支援することができる。
【0081】
電気車両808は、車両コントローラユニット(VCU)810、ワイヤレス通信デバイス810およびRFIDタグ812を含むことができる。一実施形態では、電気車両808は車両112(図1)であり得る。電気車両808は、図3に関して上述した電気車両充電システム314を含むことができる。たとえば、VCU810は電気車両コントローラ344に対応することができ、電気車両808は電気車両通信システム374を含むことができる。電気車両808は複数のRFIDタグを含むことができる。様々な実施形態では、電気車両808は、RFIDリーダタグ812の代替または追加として、RFIDリーダ(図示せず)を含むことができる。
【0082】
電気車両通信デバイス374を使用して、駐車充電システム800における充電スタンド801a〜cの各々の中に位置する複数の基地充電通信システム372のうちの1つまたは複数と通信することができる。上記で説明したように、図3に関して、電気車両通信システム374は、専用狭域通信(DSRC)、IEEE 802.11x(たとえば、WiFi)、ブルートゥース、zigbee、セルラーなどのような任意のワイヤレス通信システムによって、基地充電通信システム372と通信することができる。したがって、いくつかの実施形態では、電気車両通信システム374は、基地充電通信システム372の接続先となり得る基地局としての働きをすることができる。他の実施形態では、各基地充電通信システム372は、電気車両通信システム374の接続先となり得る基地局としての働きをすることができる。
【0083】
図5に関して上述したように、図8の電気車両808が、複数の利用可能な充電スタンド801a〜cを有する駐車充電システム800に入ったとき、車両の運転手は、充電スタンド801のうちの1つまたは複数を識別し、識別された充電スタンド801に充電を要求することが可能である。一実施形態では、車両の運転手は、利用可能な充電スタンド801を有する利用可能な駐車スペース806を、たとえば、上述のスペースインジケータを使用して、視覚的に識別することができる。したがって、車両の運転手は駐車施設内でナビゲートして、電気車両808を充電するエネルギーを提供するのに適した充電スタンド801を発見し得る。運転手が駐車スペース801に接近したとき、または運転手が駐車スペースに駐車すると、1つまたは複数の充電スタンド801a〜cは、その通信レンジ内にある1つまたは複数の車両808とペアになろうとすることがある。特定の電気車両808と充電スタンド801との間の所望のペアリングの適切な識別がない場合、1つまたは複数の充電スタンド801は、車両が位置する駐車場806に関連しない電気車両808を選択し、その電気車両808に接続することができる。
【0084】
一実施形態では、各VCU810は、大域的または局所的に一意の識別子(たとえば、「VCU1」)を有することができ、電気車両通信システム374はその識別子をブロードキャストすることができる。たとえば、一実施形態では、DSRC規格を使用して、電気車両通信システム374は「VCU1」のWAVE Basic Service Set(WBSS)IDをブロードキャストすることができる。RFIDタグ812は、VCU810のIDおよび/またはブロードキャスト識別子(たとえば、「VCU1」)を示すようにプログラムされ得る。したがって、電気車両808が駐車スペース806aなどの駐車スペースに入ったとき、RFIDリーダ803aは、RFIDタグ812からVCU810の識別子を読み取ることができる。RFIDリーダ803aは、基地充電通信システム372よりも短い通信レンジを有し得るので、RFIDリーダ803aは、駐車スペース806a内のRFIDタグ812を読み取ることが可能なだけでよい。BCU804aは、RFIDタグ812からVCU810の識別子を取得することができ、基地充電通信システム372を適切な電気車両通信システム374に接続させることができる。このようにして、本明細書で説明するいくつかの実施形態は、運転手が介入することなく、または運転手が最低限の介入しか行わずに、車両を識別し、車両を認証し、駐車スペースとの間で通信リンクを確立することが可能である。
【0085】
1つの例示的なそのような実装形態では、電気車両808が駐車スペース806に入ると、その駐車スペース806のRFIDリーダ803は、電気車両808のRFIDタグ812をスキャンして読み取って、電気車両808から情報(たとえば、車両識別子)を受信することができる。受信された情報(たとえば、車両識別子)はRFIDリーダ803によって、(たとえば、内部有線接続により)駐車スペース806のBCU804に送信され得る。受信された情報はシステム800によって使用されて、さらなる通信が開始され、かつ/または位置合わせプロセスが開始され得る。たとえば、第1の通信リンク(たとえば、RFIDタグ812およびRFIDリーダ803を使用して、RFID)を介して車両識別子を受信した後、BCU804はDSRCを使用し、電気車両808のVCU810によってブロードキャストされた車両WBSSを含むビーコン信号をスキャンし得る。RFID通信リンクを介して受信された車両識別子によりビーコン信号を検出すると、BCU804はVCU810と一緒になって、第2の通信リンク(たとえば、DSRC)を形成し、それによって、VCU-BCU通信が進むことができるポイントツーポイント接続を形成することができる。
【0086】
一実施形態では、RFIDリーダ803がRFIDタグ812を検出したとき、対応する充電スタンド801は基地パッド803で感知電流を開始することができる。感知電流を使用して、電気車両808を基地パッド803と位置合わせするのを支援することができる。電気車両808がRFIDリーダを含む実施形態では、電気車両808が充電スタンド801のRFIDタグを読み取り、基地充電通信システム372を介して接続したときに、充電スタンド801は感知電流を開始することができる。
【0087】
一実施形態では、電気車両808および充電スタンド801の役割は逆転し得る。言い換えれば、充電スタンド801がRFIDタグ(図示せず)を含むことがあり、電気車両808がRFIDリーダ(図示せず)を含むことがある。各基地充電通信システム372は、電気車両通信システム374の接続先となり得る基地局としての働きをすることができる。各BCU804は、大域的または局所的に一意の識別子(たとえば、「BCU1」)を有することができ、基地通信システム372はその識別子をブロードキャストすることができる。たとえば、一実施形態では、DSRC規格を使用して、基地充電通信システム372は「BCU1」のWBSS IDをブロードキャストすることができる。充電スタンド801のRFIDタグは、BCU804のIDおよび/またはブロードキャスト識別子(たとえば、「BCU1」)を示すようにプログラムされ得る。したがって、電気車両808が駐車スペース806aなどの駐車スペースに入ったとき、車両上のRFIDリーダは、充電スタンド801aのRFIDタグからBCU804の識別子を読み取ることができる。電気車両808上のRFIDリーダは、電気車両通信システム374よりも短い通信レンジを有し得るので、RFIDリーダは、駐車スペース806a内のRFIDタグを読み取ることが可能なだけでよい。VCU810は、RFIDタグからBCU804aの識別子を取得することができ、電気車両通信システム374を適切な基地充電通信システム372に接続させることができる。
【0088】
1つの例示的なそのような実装形態では、電気車両808が駐車スペース806に入ると、車両上のRFIDリーダは、駐車スペース806のBCU804のRFIDタグをスキャンして読み取って、BCU804から情報(たとえば、BCU識別子)を受信することができる。受信された情報(たとえば、BCU識別子)はRFIDリーダによって、(たとえば、内部有線接続により)電気車両808のVCU810に送信され得る。受信された情報は電気車両808によって使用されて、さらなる通信が開始され、かつ/または位置合わせプロセスが開始され得る。たとえば、第1の通信リンク(たとえば、RFIDタグおよびRFIDリーダを使用して、RFID)を介してBCU識別子を受信した後、VCU810はDSRCを使用し、BCU804によってブロードキャストされたBCU WBSSを含むビーコン信号をスキャンし得る。RFID通信リンクを介して受信されたBCU識別子によりビーコン信号を検出すると、VCU810はBCU804と一緒になって、第2の通信リンク(たとえば、DSRC)を形成し、それによって、VCU-BCU通信が進むことができるポイントツーポイント接続を形成することができる。
【0089】
電気車両808と適切な駐車スペース806に対応する充電スタンド801との間で通信リンクが確立されると、通信リンクは以下のうちの1つまたは複数に使用され得る。電気車両案内、電気車両位置合わせ、充電制御、ステータス通信、許可および/または識別、支払い管理など。
【0090】
図9は、電気車両にワイヤレス電力を提供する例示的な方法のフローチャート900を示している。本明細書ではフローチャート900の方法について、図8に関して上述した複数車両/複数駐車の駐車充電システム800を参照して説明するが、当業者は、フローチャート900の方法が本明細書で説明する別のデバイスまたは任意の他の適切なデバイスによって実施され得ることを諒解されよう。一実施形態では、フローチャート900内のステップは、たとえば、BCU804a〜cおよび/またはVCU810(図8)などの、プロセッサまたはコントローラによって実行され得る。フローチャート900の方法は、特定の順序を参照して本明細書に記載されるが、様々な実施形態では、本明細書のブロックが異なる順序で実行されるか、または省略される場合があり、さらなるブロックが追加される場合がある。
【0091】
まず、ブロック910において、複数の充電スタンドの第1の充電スタンド(たとえば、充電スタンド801aなど)が電気車両808から車両識別子を受信する。充電スタンド801aは、たとえばRFIDリンクなどの第1の通信リンクを介して車両識別子を受信する。一実施形態では、電気車両808が駐車スペース806aに入ると、RFIDリーダ803aは、電気車両808上に位置するRFIDタグ812から車両識別子を読み取る。RFIDタグ812は、RFIDリーダ803aによって、または充電パッド802aによって作動し得るパッシブタグであり得る。
【0092】
車両識別子は、たとえば、電気車両通信システム374のWBSSなど、電気車両808に関連する基地局識別子を示すことができる。車両識別子は、符号化されているか、または符号化されていないストリングとして、基地局識別子を含むことができる。一実施形態では、BCU804aは、電気車両808の基地局識別子に車両識別子をマッピングすることができる。
【0093】
次いで、ブロック920において、充電スタンド801aは第2の通信リンクを介して電気車両808と通信する。第2の通信リンクは、受信された車両識別子に基づき得る。たとえば、BCU804aが電気車両808の基地局識別子に車両識別子をマッピングした後、基地充電通信システム372は、マッピングされた基地局識別子をブロードキャストしている電気車両通信システム374に接続することができる。第2の通信リンクは、専用狭域通信(DSRC)、IEEE 802.11x(たとえば、WiFi)、ブルートゥース、zigbee、セルラーなどのうちのいずれかを含むことができる。第2の通信リンクは、電気車両案内、電気車両位置合わせ、充電制御、ステータス通信、許可および/または識別、ならびに支払い管理のうちの1つまたは複数に使用され得る。
【0094】
図10は、本発明の例示的な一実施形態による、ワイヤレス電力装置1000の機能ブロック図である。ワイヤレス電力装置は、図10に示す簡略化されたワイヤレス通信デバイス1000よりも多くの構成要素を有し得ることを、当業者は諒解されよう。図示のワイヤレス電力装置1000は、特許請求の範囲内の実装形態のいくつかの顕著な特徴を説明するのに有用な構成要素のみを含む。ワイヤレス電力装置1000は、複数の充電スタンドの第1の充電スタンドにおいて、第1の通信リンクを介して電気車両から車両識別子を受信するための手段1010と、第1の充電スタンドにおいて、識別子に基づく第2の通信リンクを介して電気車両と通信するための手段1020とを含む。
【0095】
一実施形態では、複数の充電スタンドの第1の充電スタンドにおいて、第1の通信リンクを介して電気車両から車両識別子を受信するための手段1010は、ブロック910(図9)に関して上述した機能のうちの1つまたは複数を実行するように構成され得る。様々な実施形態では、複数の充電スタンドの第1の充電スタンドにおいて、第1の通信リンクを介して電気車両から車両識別子を受信するための手段1010は、RFIDリーダ803(図8)、BCU801(図8)および基地パッド802(図8)のうちの1つまたは複数によって実施され得る。
【0096】
一実施形態では、第1の充電スタンドにおいて、識別子に基づく第2の通信リンクを介して電気車両と通信するための手段1020は、ブロック920(図9)に関して上述した機能のうちの1つまたは複数を実行するように構成され得る。様々な実施形態では、第1の充電スタンドにおいて、識別子に基づく第2の通信リンクを介して電気車両と通信するための手段1020は、基地充電通信システム372(図3)、BCU801(図8)および基地パッド802(図8)のうちの1つまたは複数によって実施され得る。
【0097】
図11は、電気車両でワイヤレス電力を受信する別の例示的な方法のフローチャート1100を示している。本明細書ではフローチャート1100の方法について、図8に関して上述した複数車両/複数駐車の駐車充電システム800を参照して説明するが、当業者は、フローチャート1100の方法が本明細書で説明する別のデバイスまたは任意の他の適切なデバイスによって実施され得ることを諒解されよう。一実施形態では、フローチャート1100内のステップは、たとえば、BCU804a〜cおよび/またはVCU810(図8)などの、プロセッサまたはコントローラによって実行され得る。フローチャート1100の方法は、特定の順序を参照して本明細書に記載されるが、様々な実施形態では、本明細書のブロックが異なる順序で実行されるか、または省略される場合があり、さらなるブロックが追加される場合がある。
【0098】
まず、ブロック1110において、電気車両808が複数の充電スタンドの第1の充電スタンド(たとえば、充電スタンド801aなど)に車両識別子を送信する。電気車両808は、たとえばRFIDリンクなどの第1の通信リンクを介して車両識別子を送信する。一実施形態では、電気車両808が駐車スペース806aに入ると、RFIDリーダ803aは、電気車両808上に位置するRFIDタグ812から車両識別子を読み取る。RFIDタグ812は、アクティブタグ、またはRFIDリーダ803aによって、もしくは充電パッド802aによって作動し得るパッシブタグであり得る。
【0099】
次に、ブロック1120において、電気車両808は、車両識別子に対応する基地局識別子をブロードキャストする。たとえば、車両識別子は、たとえば、電気車両通信システム374のWBSSなど、電気車両808に関連する基地局識別子を示すことができる。車両識別子は、符号化されているか、または符号化されていないストリングとして、基地局識別子を含むことができる。一実施形態では、BCU804aは、電気車両808の基地局識別子に車両識別子をマッピングすることができる。電気車両通信システム374は、たとえば、専用狭域通信(DSRC)、IEEE 802.11x(たとえば、WiFi)、ブルートゥース、zigbee、セルラーなどのうちのいずれかにより、基地局識別子をブロードキャストするように構成され得る。
【0100】
次いで、ブロック1130において、電気車両808は、第2の通信リンクを介して充電スタンド801aから接続を受信する。たとえば、BCU804aが電気車両808の基地局識別子に車両識別子をマッピングした後、基地充電通信システム372は、マッピングされた基地局識別子をブロードキャストしている電気車両通信システム374に接続することができる。接続が確立されると、第2の通信リンクは、電気車両案内、電気車両位置合わせ、充電制御、ステータス通信、許可および/または識別、ならびに支払い管理のうちの1つまたは複数に使用され得る。
【0101】
図12は、本発明の別の例示的な実施形態による、ワイヤレス電力装置1200の機能ブロック図である。ワイヤレス電力装置は、図12に示す簡略化されたワイヤレス通信デバイス1200よりも多くの構成要素を有し得ることを、当業者は諒解されよう。図示のワイヤレス電力装置1200は、特許請求の範囲内の実装形態のいくつかの顕著な特徴を説明するのに有用な構成要素のみを含む。ワイヤレス電力装置1200は、複数の充電スタンドの第1の充電スタンドに、第1の通信リンクを介して電気車両から車両識別子を送信するための手段1210と、第2の通信リンクを介して、車両識別子に対応する基地局識別子をブロードキャストするための手段1220と、第2の通信リンクを介して第1の充電スタンドから接続を受信するための手段1230とを含む。
【0102】
一実施形態では、複数の充電スタンドの第1の充電スタンドに、第1の通信リンクを介して電気車両から車両識別子を送信するための手段1210は、ブロック1110(図11)に関して上述した機能のうちの1つまたは複数を実行するように構成され得る。様々な実施形態では、複数の充電スタンドの第1の充電スタンドに、第1の通信リンクを介して電気車両から車両識別子を送信するための手段1210は、RFIDリーダ803(図8)、RFIDタグ812およびVCU810(図8)のうちの1つまたは複数によって実施され得る。
【0103】
一実施形態では、第2の通信リンクを介して、車両識別子に対応する基地局識別子をブロードキャストするための手段1220は、ブロック1120(図11)に関して上述した機能のうちの1つまたは複数を実行するように構成され得る。様々な実施形態では、第2の通信リンクを介して、車両識別子に対応する基地局識別子をブロードキャストするための手段1220は、電気車両通信システム374(図3)およびVCU810(図8)のうちの1つまたは複数によって実施され得る。
【0104】
一実施形態では、第2の通信リンクを介して、第1の充電スタンドから接続を受信するための手段1230は、ブロック1130(図11)に関して上述した機能のうちの1つまたは複数を実行するように構成され得る。様々な実施形態では、第2の通信リンクを介して、第1の充電スタンドから接続を受信するための手段1230は、電気車両通信システム374(図3)およびVCU810(図8)のうちの1つまたは複数によって実施され得る。
【0105】
図13は、電気車両でワイヤレス電力を受信する別の例示的な方法のフローチャート1300を示している。本明細書ではフローチャート1300の方法について、図8に関して上述した複数車両/複数駐車の駐車充電システム800を参照して説明するが、当業者は、フローチャート1300の方法が本明細書で説明する別のデバイスまたは任意の他の適切なデバイスによって実施され得ることを諒解されよう。一実施形態では、フローチャート1300内のステップは、たとえば、BCU804a〜cおよび/またはVCU810(図8)などの、プロセッサまたはコントローラによって実行され得る。フローチャート1300の方法は、特定の順序を参照して本明細書に記載されるが、様々な実施形態では、本明細書のブロックが異なる順序で実行されるか、または省略される場合があり、さらなるブロックが追加される場合がある。
【0106】
まず、ブロック1310において、電気車両808が複数の充電スタンドの第1の充電スタンド(たとえば、充電スタンド801aなど)から充電スタンド識別子を受信する。電気車両808は、たとえばRFIDリンクなどの第1の通信リンクを介して充電スタンド識別子を送信する。一実施形態では、電気車両808が駐車スペース806aに入ると、電気車両808上のRFIDリーダ(図示せず)が、基地パッド802aの上または周りに位置するRFIDタグ(図示せず)から充電スタンド識別子を読み取る。RFIDタグは、RFIDリーダによって、または充電パッド802aによって作動し得るパッシブタグであり得る。
【0107】
充電スタンド識別子は、たとえば、基地充電通信システム372のWBSSなど、充電スタンド801aに関連する基地局識別子を示すことができる。充電スタンド識別子は、符号化されているか、または符号化されていないストリングとして、基地局識別子を含むことができる。一実施形態では、VCU810は、充電スタンド801aの基地局識別子に充電スタンド識別子をマッピングすることができる。
【0108】
次いで、ブロック1320において、電気車両808は、第2の通信リンクを介して充電スタンド801aと選択的に通信する。第2の通信リンクは、受信された充電スタンド識別子に基づく。たとえば、VCU810が充電スタンド801aの基地局識別子に充電スタンド識別子をマッピングした後、電気車両通信システム374は、マッピングされた基地局識別子をブロードキャストしている基地充電通信システム372に接続することができる。第2の通信リンクは、専用狭域通信(DSRC)、IEEE 802.11x(たとえば、WiFi)、ブルートゥース、zigbee、セルラーなどのうちのいずれかを含むことができる。第2の通信リンクは、電気車両案内、電気車両位置合わせ、充電制御、ステータス通信、許可および/または識別、ならびに支払い管理のうちの1つまたは複数に使用され得る。
【0109】
図14は、本発明の別の例示的な実施形態による、ワイヤレス電力装置1400の機能ブロック図である。ワイヤレス電力装置は、図14に示す簡略化されたワイヤレス通信デバイス1400よりも多くの構成要素を有し得ることを、当業者は諒解されよう。図示のワイヤレス電力装置1400は、特許請求の範囲内の実装形態のいくつかの顕著な特徴を説明するのに有用な構成要素のみを含む。ワイヤレス電力装置1400は、第1の通信リンクを介して複数の充電スタンドの第1の充電スタンドから充電スタンド識別子を受信するための手段1410と、充電スタンド識別子に基づく第2の通信リンクを介して第1の充電スタンドと選択的に通信するための手段1420とを含む。
【0110】
一実施形態では、第1の通信リンクを介して複数の充電スタンドの第1の充電スタンドから充電スタンド識別子を受信するための手段1410は、ブロック1310(図13)に関して上述した機能のうちの1つまたは複数を実行するように構成され得る。様々な実施形態では、第1の通信リンクを介して複数の充電スタンドの第1の充電スタンドから充電スタンド識別子を受信するための手段1410は、車両808(図8)上のRFIDリーダおよびVCU810(図8)のうちの1つまたは複数によって実施され得る。
【0111】
一実施形態では、充電スタンド識別子に基づく第2の通信リンクを介して第1の充電スタンドと選択的に通信するための手段1420は、ブロック1320(図13)に関して上述した機能のうちの1つまたは複数を実行するように構成され得る。様々な実施形態では、充電スタンド識別子に基づく第2の通信リンクを介して第1の充電スタンドと選択的に通信するための手段1420は、電気車両通信システム374(図3)およびVCU810(図8)のうちの1つまたは複数によって実施され得る。
【0112】
図15は、電気車両にワイヤレス電力を提供する別の例示的な方法のフローチャート1500を示している。本明細書ではフローチャート1500の方法について、図8に関して上述した複数車両/複数駐車の駐車充電システム800を参照して説明するが、当業者は、フローチャート1500の方法が本明細書で説明する別のデバイスまたは任意の他の適切なデバイスによって実施され得ることを諒解されよう。一実施形態では、フローチャート1500内のステップは、たとえば、BCU804a〜cおよび/またはVCU810(図8)などの、プロセッサまたはコントローラによって実行され得る。フローチャート1500の方法は、特定の順序を参照して本明細書に記載されるが、様々な実施形態では、本明細書のブロックが異なる順序で実行されるか、または省略される場合があり、さらなるブロックが追加される場合がある。
【0113】
まず、ブロック1510において、複数の充電スタンドの第1の充電スタンド(たとえば、充電スタンド801aなど)が電気車両808に充電スタンド識別子を送信する。充電スタンド801aは、たとえばRFIDリンクなどの第1の通信リンクを介して充電スタンド識別子を送信する。一実施形態では、電気車両808が駐車スペース806aに入ると、電気車両808上のRFIDリーダ(図示せず)が、基地パッド802aの上または近くに位置するRFIDタグ(図示せず)から充電スタンド識別子を読み取る。RFIDタグは、RFIDリーダによって、または充電パッド802aによって作動し得るパッシブタグであり得る。
【0114】
次に、ブロック1520において、充電スタンド801aは、充電スタンド識別子に対応する基地局識別子をブロードキャストする。たとえば、充電スタンド識別子は、たとえば、基地充電通信システム372のWBSSなど、充電スタンド801aに関連する基地局識別子を示すことができる。充電スタンド識別子は、符号化されているか、または符号化されていないストリングとして、基地局識別子を含むことができる。一実施形態では、VCU810は、充電スタンド801aの基地局識別子に充電スタンド識別子をマッピングすることができる。基地充電通信システム372は、たとえば、専用狭域通信(DSRC)、IEEE 802.11x(たとえば、WiFi)、ブルートゥース、zigbee、セルラーなどのうちのいずれかにより、基地局識別子をブロードキャストするように構成され得る。
【0115】
次いで、ブロック1530において、充電スタンド801aは第2の通信リンクを介して電気車両808から接続を受信する。たとえば、VCU810が充電スタンド801aの基地局識別子に充電スタンド識別子をマッピングした後、電気車両通信システム374は、マッピングされた基地局識別子をブロードキャストしている基地充電通信システム372に接続することができる。接続が確立されると、第2の通信リンクは、電気車両案内、電気車両位置合わせ、充電制御、ステータス通信、許可および/または識別、ならびに支払い管理のうちの1つまたは複数に使用され得る。
【0116】
図16は、本発明の別の例示的な実施形態による、ワイヤレス電力装置1600の機能ブロック図である。ワイヤレス電力装置は、図16に示す簡略化されたワイヤレス通信デバイス1600よりも多くの構成要素を有し得ることを、当業者は諒解されよう。図示のワイヤレス電力装置1600は、特許請求の範囲内の実装形態のいくつかの顕著な特徴を説明するのに有用な構成要素のみを含む。ワイヤレス電力装置1600は、電気車両に、第1の通信リンクを介して複数の充電スタンドの第1の充電スタンドから充電スタンド識別子を送信するための手段1610と、第2の通信リンクを介して、充電スタンド識別子に対応する基地局識別子をブロードキャストするための手段1620と、第2の通信リンクを介して、電気車両から接続を受信するための手段1630とを含む。
【0117】
一実施形態では、電気車両に、第1の通信リンクを介して複数の充電スタンドの第1の充電スタンドから充電スタンド識別子を送信するための手段1610は、ブロック1510(図15)に関して上述した機能のうちの1つまたは複数を実行するように構成され得る。様々な実施形態では、電気車両に、第1の通信リンクを介して複数の充電スタンドの第1の充電スタンドから充電スタンド識別子を送信するための手段1610は、電気車両808(図8)上のRFIDリーダおよびBCU804a(図8)のうちの1つまたは複数によって実施され得る。
【0118】
一実施形態では、第2の通信リンクを介して、充電スタンド識別子に対応する基地局識別子をブロードキャストするための手段1620は、ブロック1520(図15)に関して上述した機能のうちの1つまたは複数を実行するように構成され得る。様々な実施形態では、第2の通信リンクを介して、充電スタンド識別子に対応する基地局識別子をブロードキャストするための手段1620は、基地充電通信システム372(図3)およびBCU804a(図8)のうちの1つまたは複数によって実施され得る。
【0119】
一実施形態では、第2の通信リンクを介して電気車両から接続を受信するための手段1630は、ブロック1530(図15)に関して上述した機能のうちの1つまたは複数を実行するように構成され得る。様々な実施形態では、第2の通信リンクを介して電気車両から接続を受信するための手段1630は、基地充電通信システム372(図3)およびBCU804a(図8)のうちの1つまたは複数によって実施され得る。
【0120】
上記の方法の様々な動作は、様々なハードウェアおよび/またはソフトウェア構成要素、回路および/またはモジュールなどの、動作を実行することが可能な任意の適切な手段によって実行することができる。一般に、図に示される任意の動作は、動作を実行することが可能な対応する機能手段によって実行することができる。
【0121】
多種多様な技術および技法のうちのいずれかを使用して情報および信号を表すことができる。たとえば、上記の説明全体にわたって言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場または磁性粒子、光場または光学粒子、あるいはそれらの任意の組合せによって表され得る。
【0122】
本明細書で開示する実施形態に関して説明する様々な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、またはその両方の組合せとして実装され得る。ハードウェアおよび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、およびステップが、概してそれらの機能に関して上記で説明されている。そのような機能をハードウェアとして実装するか、ソフトウェアとして実装するかは、特定の適用例および全体的なシステムに課される設計制約に依存する。説明した機能は特定の適用例ごとに様々な方法で実装できるが、そのような実装上の決定は、本発明の実施形態の範囲からの逸脱を生じさせると解釈すべきではない。
【0123】
本明細書で開示する実施形態に関して説明する様々な例示的なブロック、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論理、個別ハードウェア構成要素、または、本明細書で説明する機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せで、実装または実行されてよい。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであり得るが、代替として、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であり得る。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との組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連携する1つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のそのような構成として実装され得る。
【0124】
本明細書で開示する実施形態に関して説明する方法またはアルゴリズムおよび機能のステップは、直接ハードウェアで具現化されても、また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で具現化されても、またはその2つの組合せで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つまたは複数の命令またはコードとして、有形な非一時的コンピュータ可読媒体上に記憶すること、または有形な非一時的コンピュータ可読媒体を介して送信することができる。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、読取り専用メモリ(ROM)、電気的にプログラム可能なROM(EPROM)、電気的に消去可能およびプログラム可能なROM(EEPROM)、レジスタ、ハードディスク、着脱可能ディスク、CD ROM、または当技術分野で知られた任意の他の形態の記憶媒体内に存在することができる。記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、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であり得る。ディスク(diskおよびdisc)は、本明細書で使用される場合、コンパクトディスク(CD)、レーザディスク、光ディスク、デジタル多用途ディスク(DVD)、フロッピー(登録商標)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、磁気的にデータを再生し、一方、ディスク(disc)は、レーザを用いて光学的にデータを再生する。上記の組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲の中に含まれるべきである。プロセッサおよび記憶媒体はASIC内に存在することができる。ASICはユーザ端末内に存在することができる。代替として、プロセッサおよび記憶媒体は、ユーザ端末内に個別構成要素として存在することができる。
【0125】
本開示の概要を述べるために、本発明のいくつかの態様、利点、および新規の特徴について本明細書で説明してきた。本発明の任意の特定の実施形態に従って、そのような利点の必ずしもすべてを実現できない場合があることを理解されたい。したがって、本発明は、本明細書に教示される1つの利点または利点の群を、本明細書に教示または示唆され得る他の利点を必ずしも実現することなく実現または最適化するように具現化または実行され得る。
【0126】
上述の実施形態への様々な修正が容易に明らかになり、本明細書に定義する一般原理は、本発明の趣旨または範囲を逸脱することなく他の実施形態に適用され得る。したがって、本発明は、本明細書に示された実施形態に限定されるものではなく、本明細書に開示された原理および新規の特徴に一致する最大の範囲を与えるものである。
【符号の説明】
【0127】
100 ワイヤレス電力伝達システム102a 基地ワイヤレス充電システム、ワイヤレス充電システム
102b 基地ワイヤレス充電システム
104a 基地システム誘導コイル、誘導コイル、ワイヤレス電力誘導コイル
104b 誘導コイル
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システム、電気車両充電システム
116 電気車両誘導コイル、誘導コイル、ワイヤレス電力誘導コイル
118 バッテリーユニット
126 ACまたはDC電源
130 ローカル分配センター
132 電力バックボーン
134 通信バックホール
136 アンテナ
138 アンテナ
140 アンテナ
200 ワイヤレス電力伝達システム
202 基地ワイヤレス電力充電システム、基地ワイヤレス充電システム
204 基地システム誘導コイル、誘導コイル、コイル
206 基地システム送信回路
208 電源
214 電気車両充電システム
216 電気車両誘導コイル、誘導コイル、コイル
218 電気車両バッテリーユニット、バッテリーユニット
222 電気車両受信回路
236 基地充電システム電力変換器、電力変換器
238 電気車両電力変換器、電力変換器
300 ワイヤレス電力伝達システム
302 基地ワイヤレス充電システム、基地ワイヤレス電力充電システム
304 基地システム誘導コイル
314 電気車両充電システム
316 電気車両誘導コイル
336 充電システム電力変換器、基地充電システム電力変換器
338 電気車両電力変換器
342 基地充電システムコントローラ
344 電気車両コントローラ
352 位置合わせシステム、基地充電位置合わせシステム
354 位置合わせシステム、電気車両位置合わせシステム
356 通信リンク
360 基地充電システム電力インターフェース
362 基地充電案内システム
364 電気車両案内システム
366 案内リンク
372 基地充電通信システム
374 電気車両通信システム
376 通信リンク
412 電気車両
422 電気車両バッテリーユニット
424 バッテリーコンパートメント
426 充電器/バッテリーコードレスインターフェース、ワイヤレス電力インターフェース
428 バッテリー/EV非接触インターフェース
500 複数車両/複数駐車の駐車充電システム、駐車充電システム、システム、複数駐車充電システム
502a 基地パッド
502b 基地パッド
502c 基地パッド
504a 充電スタンド
504b 充電スタンド
504c 充電スタンド
506a 駐車スペース
506b 駐車スペース
506c 駐車スペース
508 車両
510 ワイヤレス通信デバイス
512 測距デバイス
514a デバイス
516a 測距デバイス
516b 測距デバイス
516c 測距デバイス
600 ワイヤレス電力伝達システム
602 駐車充電バックエンドサーバ
604 充電スタンド、BCU
606 電源ユニット
608 車両、電気車両
610 基地パッド
612 コントローラ、充電スタンドコントローラ
614 コントローラ、車両コントローラ
616 ネットワーク
618 コントローラ
620 電源モジュール
622 電力変換ユニット
624 車両パッド
626 測距デバイス、車両測距デバイス
628 ワイヤレス通信デバイス、車両ワイヤレス通信デバイス
630 測距デバイス
632 ワイヤレス通信デバイス、充電スタンドワイヤレス通信デバイス
700 フローチャート
710 装置
800 複数車両/複数駐車充電システム、システム、駐車充電システム、充電システム
801 充電スタンド、BCU
801a 充電スタンド
801b 充電スタンド
801c 充電スタンド
802 基地パッド
802a 基地パッド、充電パッド
802b 基地パッド
802c 基地パッド
803 RFIDリーダ
803a RFIDリーダ
803b RFIDリーダ
803c RFIDリーダ
804 BCU
804a BCU
804b BCU
804c BCU
806 駐車スペース、駐車場
806a 駐車スペース
806b 駐車スペース
806c 駐車スペース
808 車両、電気車両
810 車両コントローラユニット(VCU)、ワイヤレス通信デバイス
812 RFIDタグ
814 駐車充電バックエンドサーバ
816 ネットワーク
1000 ワイヤレス電力装置、ワイヤレス通信デバイス
1200 ワイヤレス電力装置、ワイヤレス通信デバイス
1400 ワイヤレス電力装置、ワイヤレス通信デバイス
1600 ワイヤレス電力装置、ワイヤレス通信デバイス