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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2025-02-12
(54)【発明の名称】車両を無線充電器に選択的に誘導する方法および装置
(51)【国際特許分類】
H02J 50/10 20160101AFI20250204BHJP
H02J 50/90 20160101ALI20250204BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20250204BHJP
B60M 7/00 20060101ALI20250204BHJP
B60L 53/12 20190101ALI20250204BHJP
B60L 53/36 20190101ALI20250204BHJP
【ＦＩ】
H02J50/10
H02J50/90
H02J7/00 301D
B60M7/00 X
B60L53/12
B60L53/36
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024539781
(86)(22)【出願日】2022-11-22
(85)【翻訳文提出日】2024-08-28
(86)【国際出願番号】 US2022050766
(87)【国際公開番号】W WO2023129307
(87)【国際公開日】2023-07-06
(31)【優先権主張番号】17/646,844
(32)【優先日】2022-01-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＺＩＧＢＥＥ
(71)【出願人】
【識別番号】514287443
【氏名又は名称】インダクトイーブイ インク．
(74)【代理人】
【識別番号】100104411
【弁理士】
【氏名又は名称】矢口 太郎
(72)【発明者】
【氏名】ウォード、マシュー、エル．
(72)【発明者】
【氏名】マクマホン、フランシス、ジェイ．
【テーマコード（参考）】
5G503
5H125
【Ｆターム（参考）】
5G503AA01
5G503BA01
5G503BB01
5G503FA06
5G503GB08
5H125AA01
5H125AC12
5H125AC25
5H125BC22
5H125BE02
5H125CC06
5H125DD03
5H125EE61
(57)【要約】
【要約】
電気自動車（６０１）を充電するためのシステムおよび方法は、少なくとも２つの地上トランシーバアセンブリ（ＧＴＡ）（２２１、３０１、４０２、４０３、４０８、４０９、４１３、４１４、４１５、４１６、５０２、５０３、５０４、５０５、８０２、８０３、８０４、８０５）を有するモジュラー地上トランシーバステーション（ＧＴＳ）（１０７、２２０、４０１、４０７、４１２、５０１、６０９、７０１、８０１、９０２、１２０７）を使用する。各ＧＴＡは、電気自動車の車両トランシーバーアセンブリ（ＶＴＡ）（２０１）と位置合わせされるように適合されており、ガイドライン（４０４、４０５、４１０、４１７、４１８、５０６、５０７、５０８、５０９、５１１、５１９、７０２、７０３、７０４、８０７、８０８、８１０、８１１、９０３、９０７、９０８、１２０２）はが、電気自動車をＧＴＡに誘導するために、少なくとも１つのＧＴＡから所定の距離だけ延びている。ＧＴＳは、ＧＴＳのアクティブなＧＴＡ構成と電気自動車のＶＴＡ構成に基づいて選択される。電気自動車は、ガイドラインによって放射される少なくとも１つの信号に応答して、電気自動車の少なくとも１つのＶＴＡと少なくとも１つのＧＴＡの位置合わせを行うためにガイドラインに沿って誘導される。電気自動車の少なくとも１つのＶＴＡと少なくとも１つのＧＴＡの位置合わせが確認されると、無線充電が開始される。
【選択図】 図４Ａ
電気自動車（６０１）を充電するためのシステムおよび方法は、少なくとも２つの地上トランシーバアセンブリ（ＧＴＡ）（２２１、３０１、４０２、４０３、４０８、４０９、４１３、４１４、４１５、４１６、５０２、５０３、５０４、５０５、８０２、８０３、８０４、８０５）を有するモジュラー地上トランシーバステーション（ＧＴＳ）（１０７、２２０、４０１、４０７、４１２、５０１、６０９、７０１、８０１、９０２、１２０７）を使用する。各ＧＴＡは、電気自動車の車両トランシーバーアセンブリ（ＶＴＡ）（２０１）と位置合わせされるように適合されており、ガイドライン（４０４、４０５、４１０、４１７、４１８、５０６、５０７、５０８、５０９、５１１、５１９、７０２、７０３、７０４、８０７、８０８、８１０、８１１、９０３、９０７、９０８、１２０２）はが、電気自動車をＧＴＡに誘導するために、少なくとも１つのＧＴＡから所定の距離だけ延びている。ＧＴＳは、ＧＴＳのアクティブなＧＴＡ構成と電気自動車のＶＴＡ構成に基づいて選択される。電気自動車は、ガイドラインによって放射される少なくとも１つの信号に応答して、電気自動車の少なくとも１つのＶＴＡと少なくとも１つのＧＴＡの位置合わせを行うためにガイドラインに沿って誘導される。電気自動車の少なくとも１つのＶＴＡと少なくとも１つのＧＴＡの位置合わせが確認されると、無線充電が開始される。
【選択図】 図４Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
地上トランシーバーステーション（ＧＴＳ）であって、電気自動車の１つ以上の車両トランシーバーアセンブリ（ＶＴＡ）を介して前記電気自動車を充電するように適合された少なくとも２つの地上トランシーバーアセンブリ（ＧＴＡ）を有し、この地上トランシーバーステーションは、並列ＧＴＡの対であって、各ＧＴＡが前記電気自動車のＶＴＡと位置合わせされるように適合されている、並列ＧＴＡの対と、
前記ＧＴＡの少なくとも１つから第１の方向に所定の距離だけ延びる第１のガイドラインと、
前記電気自動車による検出のために少なくとも１つの信号を前記第１のガイドライン上に送信するように適合された送信機であって、前記電気自動車の少なくとも１つのＶＴＡを前記第１のガイドラインに沿って少なくとも１つの前記ＧＴＡと位置合わせするために使用されるものである、送信機と、
を有するＧＴＳ。
【請求項2】
請求項１記載のＧＴＳにおいて、第２のガイドラインをさらに有し、前記並列ＧＴＡの対は、前記第１の方向に対して垂直に配向され、第１のＧＴＡは、前記第１のガイドラインに接続され、前記第１のガイドラインは、前記第１の方向に延び、第２のＧＴＡは、前記第１のガイドラインと平行に前記第２のガイドラインに接続されるものである、ＧＴＳ。
【請求項3】
請求項２記載のＧＴＳにおいて、前記送信機は、前記電気自動車が少なくとも１つのＧＴＡに接近する際に、前記電気自動車に搭載され、前記第１のガイドラインおよび前記第２のガイドラインの反対側に配置された受信アンテナによって検出されるように、前記第１のガイドラインまたは前記第２のガイドラインの少なくとも１つ上に少なくとも１つの信号を選択的に送信するものである、ＧＴＳ。
【請求項4】
請求項３記載のＧＴＳにおいて、前記第１のガイドラインは、第１の周波数で第１の信号を放射し、前記第２のガイドラインは、第２の周波数で第２の信号を放射し、前記電気自動車が前記少なくとも１つのＧＴＡに接近する際に、前記受信アンテナによって前記第１の信号または前記第２の信号の少なくとも１つを検出して前記電気自動車を誘導するものである、ＧＴＡ。
【請求項5】
請求項３に記載のＧＴＳにおいて、前記第１の方向に対して垂直に配向された第２の並列ＧＴＡの対をさらに有し、前記受信アンテナによって前記少なくとも１つの信号が検出され、前記電気自動車の少なくとも１つのＶＴＡを前記第１のガイドラインまたは前記第２のガイドラインに於いて前記並列ＧＴＡの対または前記第２の並列ＧＴＡの対の少なくとも１つのＧＴＡに誘導するものである、ＧＴＳ。
【請求項6】
請求項４に記載のＧＴＳにおいて、前記第１の方向に対して垂直に配向された第２の並列ＧＴＡの対をさらに有し、前記第１の信号または前記第２の信号の少なくとも１つが前記受信アンテナによって検出され、前記電気自動車の少なくとも１つのＶＴＡを前記第１のガイドラインまたは前記第２のガイドラインに於いて前記並列ＧＴＡの対または前記第２の並列ＧＴＡの対の少なくとも１つのＧＴＡに誘導するものである、ＧＴＳ。
【請求項7】
請求項６に記載のＧＴＳにおいて、前記送信機は、前記受信アンテナによる検出のために前記並列ＧＴＡの対または前記第２の並列ＧＴＡの対のうちの少なくとも１つのＧＴＡから前記第１のガイドラインまたは前記第２のガイドライン上にＧＴＳビーコンを送信し、前記ＧＴＳビーコンの送信に前記第１のガイドラインまたは前記第２のガイドラインのどちらが使用されるかに応じて、前記電気自動車の少なくとも１つのＶＴＡを前記並列ＧＴＡの対または第２の並列ＧＴＡの対のうちの少なくとも１つのＧＴＡに誘導するものである、ＧＴＳ。
【請求項8】
請求項２に記載のＧＴＳにおいて、前記第１のガイドラインと前記第２のガイドラインは、共通の溝を共有するものである、ＧＴＳ。
【請求項9】
請求項２に記載のＧＴＳにおいて、前記第１のガイドラインと前記第２のガイドラインは、不連続であり、スイッチによって共通ガイドラインに接続されるものである、ＧＴＳ。
【請求項10】
請求項１に記載のＧＴＳにおいて、前記並列ＧＴＡの対は、前記第１の方向と平行に配向され、第１のＧＴＡは前記第１のガイドラインに接続され、前記第１のガイドラインは前記第１の方向に延びるものである、ＧＴＳ。
【請求項11】
請求項１に記載のＧＴＳにおいて、前記電気自動車が前記少なくとも１つのＧＴＡに接近する際、前記並列ＧＴＡが前記電気自動車の対応するＶＴＡと通信できるようにする誘導通信システムをさらに有するものである、ＧＴＳ。
【請求項12】
請求項２に記載のＧＴＳにおいて、前記第１のガイドラインは、第１のおよび第２のガイドラインアンテナ範囲を含むダイポールガイドラインであり、前記第２のガイドラインは、第３および第４のガイドラインアンテナ範囲を含むダイポールガイドラインであり、前記第１のガイドラインおよび前記第２のガイドラインは、前記第１のガイドラインまたは前記第２のガイドラインの少なくとも１つ上に送信される前記第１の誘導信号の４分の１の波長の分、延びるものである、ＧＴＳ。
【請求項13】
請求項１２に記載のＧＴＳにおいて、前記第１のガイドラインおよび前記第２のガイドラインよりも長く、且つ、周波数、時間、または信号コーディングの分離によって前記第１の誘導信号から識別可能な第２の誘導信号を放射する第３のガイドラインをさらに備えるものである、ＧＴＳ。
【請求項14】
請求項１３に記載のＧＴＳにおいて、前記第３のガイドラインは、前記第１の方向で前記第１のガイドラインおよび前記第２のガイドラインの端部の領域に集められ、共通の溝内で前記第１の方向に前記領域から延びる第１のおよび第２の長いライン要素を有し、前記第１のおよび第２の長いライン要素は不連続であり、スイッチによって前記領域内の共通アンテナワイヤガイドラインに接続されるものである、ＧＴＳ。
【請求項15】
請求項１３に記載のＧＴＳにおいて、前記第３のガイドラインは、第１の距離にわたって前記電気自動車に接近誘導を提供し、前記第１のガイドラインおよび前記第２のガイドラインは、前記第１の距離よりも短い第２の距離にわたって前記電気自動車に接近誘導を提供し、前記第３のガイドラインは、第１のビーコン信号を放射し、前記第１のガイドラインまたは前記第２のガイドラインの少なくとも１つは第２のビーコン信号を放射するものである、ＧＴＳ。
【請求項16】
請求項１３に記載のＧＴＳにおいて、第３のガイドラインの端部に末端短距離送信機をさらに有し、この末端短距離送信機は、前記第３のガイドラインを介して少なくとも１つの前記ＧＴＡからデータを受信し、前記少なくとも１つのＧＴＡの位置および前記ＧＴＳの収容力をブロードキャストし、前記末端短距離送信機は、前記ＧＴＳによって提供される電力レベルまたは利用可能な支払い形態のうちの少なくとも１つを含む情報をブロードキャストし、前記ブロードキャスト情報には、前記ＧＴＳのアクティブなＧＴＡ構成を前記電気自動車のＶＴＡ構成と一致させるための使用に前記第１のまたは第２の誘導信号のうちの少なくとも１つの周波数、変調、およびコーディングが含まれるものである、ＧＴＳ。
【請求項17】
請求項１６に記載のＧＴＳにおいて、前記末端短距離送信機は、前記第３のガイドラインから放射される第１のビーコン信号の少なくとも１つに対するＤＣオフセットを使用して前記第３のガイドラインを介して電力が供給されるものである、ＧＴＳ。
【請求項18】
請求項５に記載のＧＴＳにおいて、前記第２の並列ＧＴＡの対から前記第１の方向とは反対の第２の方向に延びる第３および第４のガイドラインをさらに有し、前記第３または第４のガイドラインの少なくとも１つは、前記受信アンテナによって検出される誘導信号を放射し、前記電気自動車の少なくとも１つのＶＴＡを前記第３のガイドラインまたは前記第４のガイドラインに於いて前記並列ＧＴＡの対または前記第２の並列ＧＴＡの対の少なくとも１つのＧＴＡに誘導するものである、ＧＴＳ。
【請求項19】
請求項１に記載のＧＴＳにおいて、さらに、前記ＧＴＡの少なくとも１つから前記第１の方向とは反対の第２の方向に所定距離離れて延びる第２のガイドラインを備え、前記第１のガイドラインおよび前記第２のガイドラインは、前記第１の方向または前記第２の方向から前記ＧＴＡの少なくとも１つに電気自動車を誘導するためのそれぞれの誘導信号を放射するように適合されているものである、ＧＴＳ。
【請求項20】
請求項１に記載のＧＴＳにおいて、さらに、前記並列ＧＴＡの対を収容するハウジングと、前記送信機を収容する別のハウジングと、前記並列ＧＴＡの対を前記送信機に接続する通信インターフェースとを備えるものである、ＧＴＳ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、一般的には無線電力伝送に関するものであり、より具体的には、バッテリーを含む車両などのリモートシステムへの無線電力伝送に関連する装置、システム、および方法に関するものである。より具体的には、本開示は、無線電力伝送システムにおいて、一次誘導充電コイルと車両上の二次誘導コイルの位置合わせを達成することに関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、高容量で比較的軽量なバッテリーの採用により、電気自動車への関心が再燃している。電気インフラへの公共投資、内燃機関（ＩＣＥ）の禁止、汚染への懸念により、全電気自動車（バッテリー電気自動車（ＢＥＶ）とも呼ばれる）の数が急増すると予測されている。
【0003】
誘導結合無線電力伝送（ＷＰＴ）では、二次コイルと一次コイルの位置ずれにより伝送効率が低下する可能性がある。本出願人のプロのバス運転手との経験から、熟練した運転手が手動運転制御を使用して視覚インジケータを使用することで、Ｘ／Ｙ平面で約４センチメートル（＜２インチ）の位置合わせが達成可能であることがわかった。ＷＰＴでは、充電ステーションの係員や運転手または乗客が降車して充電ケーブルを差し込む必要がなく、自動充電が可能になる。
【0004】
自動運転への投資も技術革新を加速させており、一部の電気自動車ではすでに運転支援ソフトウェア（駐車支援、自動ブレーキなど）が利用可能になっている。完全自動運転車（主にＢＥＶ）は２０２５年までに実用化されると予想されており、一般の乗客輸送や貨物輸送が広く利用されるようになる前に、自動運転の荷物配達車が登場すると予想されている。
【発明の概要】
【0005】
ここでは、詳細な説明でさらに詳しく説明する概念の選択を簡略化した形式で紹介するために、さまざまな例が説明されている。概要は、請求された主題の範囲を制限するために使用されることを意図したものではない。
【0006】
地上トランシーバーステーション（ＧＴＳ）であって、電気自動車の１つ以上の車両トランシーバーアセンブリ（ＶＴＡ）を介して前記電気自動車を充電するように適合された少なくとも２つの地上トランシーバーアセンブリ（ＧＴＡ）を有するＧＴＳが提供される。この地上トランシーバーステーションは、並列ＧＴＡの対であって、各ＧＴＡが前記電気自動車のＶＴＡと位置合わせされるように適合されている、並列ＧＴＡの対を含む。第１のガイドラインは、前記ＧＴＡの少なくとも１つから第１の方向に所定の距離だけ延び、送信機は、前記電気自動車による検出のために少なくとも１つの信号を前記第１のガイドライン上に送信するように適合された送信機であって、前記電気自動車の少なくとも１つのＶＴＡを前記第１のガイドラインに沿って少なくとも１つの前記ＧＴＡと位置合わせするために使用されるものである。並列ＧＴＡの対は、第１方向と平行に配向され、第１ＧＴＡは第１ガイドラインに接続され、第１ガイドラインは第１方向に延びている。ＧＴＳには、電気自動車が少なくとも１つのＧＴＡに近づくと、並列ＧＴＡが電気自動車の対応するＶＴＡと通信できるようにする誘導通信システムも含まれる。ＧＴＳには、一対の並列ＧＴＡを収容する筐体、送信機を収容する別の筐体、および一対の並列ＧＴＡを送信機に接続する通信インターフェースも含まれる。
ＧＴＳは、第２のガイドラインをさらに有し、例示的な構成では、前記並列ＧＴＡの対は、前記第１の方向に対して垂直に配向され、第１のＧＴＡは、前記第１のガイドラインに接続され、前記第１のガイドラインは、前記第１の方向に延び、第２のＧＴＡは、前記第１のガイドラインと平行に前記第２のガイドラインに接続される。前記送信機は、前記電気自動車が少なくとも１つのＧＴＡに接近する際に、前記電気自動車に搭載され、前記第１のガイドラインおよび前記第２のガイドラインの反対側に配置された受信アンテナによって検出されるように、前記第１のガイドラインまたは前記第２のガイドラインの少なくとも１つ上に少なくとも１つの信号を選択的に送信する。前記第１のガイドラインは、第１の周波数で第１の信号を放射し、前記第２のガイドラインは、第２の周波数で第２の信号を放射し、前記電気自動車が前記少なくとも１つのＧＴＡに接近する際に、前記受信アンテナによって前記第１の信号または前記第２の信号の少なくとも１つを検出して前記電気自動車を誘導する。
ＧＴＳは、第２のガイドラインをさらに有し、例示的な構成では、前記並列ＧＴＡの対は、前記第１の方向に対して垂直に配向され、第１のＧＴＡは、前記第１のガイドラインに接続され、前記第１のガイドラインは、前記第１の方向に延び、第２のＧＴＡは、前記第１のガイドラインと平行に前記第２のガイドラインに接続される。前記送信機は、前記電気自動車が少なくとも１つのＧＴＡに接近する際に、前記電気自動車に搭載され、前記第１のガイドラインおよび前記第２のガイドラインの反対側に配置された受信アンテナによって検出されるように、前記第１のガイドラインまたは前記第２のガイドラインの少なくとも１つ上に少なくとも１つの信号を選択的に送信する。前記第１のガイドラインは、第１の周波数で第１の信号を放射し、前記第２のガイドラインは、第２の周波数で第２の信号を放射し、前記電気自動車が前記少なくとも１つのＧＴＡに接近する際に、前記受信アンテナによって前記第１の信号または前記第２の信号の少なくとも１つを検出して前記電気自動車を誘導する。
【0007】
前記第１の方向に対して垂直に配向された第２の並列ＧＴＡの対をさらに有し、前記受信アンテナによって前記少なくとも１つの信号が検出され、前記電気自動車の少なくとも１つのＶＴＡを前記第１のガイドラインまたは前記第２のガイドラインに於いて前記並列ＧＴＡの対または前記第２の並列ＧＴＡの対の少なくとも１つのＧＴＡに誘導する。
【0008】
前記第１の方向に対して垂直に配向された第２の並列ＧＴＡの対がさらに提供される。そのような構成では、前記第１の信号または前記第２の信号の少なくとも１つが前記受信アンテナによって検出され、前記電気自動車の少なくとも１つのＶＴＡを前記第１のガイドラインまたは前記第２のガイドラインに於いて前記並列ＧＴＡの対または前記第２の並列ＧＴＡの対の少なくとも１つのＧＴＡに誘導する。
【0009】
例示的な構成では、前記送信機は、前記受信アンテナによる検出のために前記並列ＧＴＡの対または前記第２の並列ＧＴＡの対のうちの少なくとも１つのＧＴＡから前記第１のガイドラインまたは前記第２のガイドライン上にＧＴＳビーコンを送信し、前記ＧＴＳビーコンの送信に前記第１のガイドラインまたは前記第２のガイドラインのどちらが使用されるかに応じて、前記電気自動車の少なくとも１つのＶＴＡを前記並列ＧＴＡの対または第２の並列ＧＴＡの対のうちの少なくとも１つのＧＴＡに誘導する。
【0010】
最初の長いラインガイドラインと２番目の長いラインガイドラインは、いくつかの異なる構成になり得る。第１の構成では、前記第１のガイドラインと前記第２のガイドラインは、共通の溝を共有する。第２の構成では、前記第１のガイドラインと前記第２のガイドラインは、不連続であり、スイッチによって共通アンテナガイドガイドラインに接続されるものである。第３の構成では、前記第１のガイドラインは、第１のおよび第２のガイドライン範囲を含むダイポールガイドラインであり、前記第２のガイドラインは、第３および第４のガイドラインアンテナ範囲を含むダイポールガイドラインであり、前記第１のガイドラインおよび前記第２のガイドラインは、前記第１のガイドラインまたは前記第２のガイドラインの少なくとも１つ上に送信される前記第１の誘導信号の４分の１の波長の分、延びる。
【0011】
別の構成では、ＧＴＳは、前記第１のガイドラインおよび前記第２のガイドラインよりも長く、且つ、周波数、時間、または信号コーディングの分離によって前記第１の誘導信号から識別可能な第２の誘導信号を放射する第３のガイドラインをさらに含む。前記第３のガイドラインは、前記第１の方向で前記第１のガイドラインおよび前記第２のガイドラインの端部の領域に集められ、共通の溝内で前記第１の方向に前記領域から延びる第１のおよび第２の長いライン要素を有する。前記第１のおよび第２の長いライン要素は不連続であり、スイッチによって前記領域内の共通アンテナワイヤガイドラインに接続される。また、前記第３のガイドラインは、第１の距離にわたって前記電気自動車に接近誘導を提供し、前記第１のガイドラインおよび前記第２のガイドラインは、前記第１の距離よりも短い第２の距離にわたって前記電気自動車に接近誘導を提供し、前記第３のガイドラインは、第１のビーコン信号を放射し、さらに前記第１のガイドラインまたは前記第２のガイドラインの少なくとも１つは第２のビーコン信号を放射する。
【0012】
第３のガイドラインの端部に末端短距離送信機をさらに有し、この末端短距離送信機は、前記第３のガイドラインを介して少なくとも１つの前記ＧＴＡからデータを受信し、前記少なくとも１つのＧＴＡの位置および前記ＧＴＳの収容力をブロードキャストし、前記末端短距離送信機は、前記ＧＴＳによって提供される電力レベルまたは利用可能な支払い形態のうちの少なくとも１つを含む情報をブロードキャストする。末端短距離送信機は、さらに前記ＧＴＳのアクティブなＧＴＡ構成を前記電気自動車のＶＴＡ構成と一致させるための使用に前記第１のまたは第２の誘導信号のうちの少なくとも１つの周波数、変調、およびコーディングをブロードキャストする。例示的な構成では、前記末端短距離送信機は、前記第３のガイドラインから放射される第１のビーコン信号の少なくとも１つに対するＤＣオフセットを使用して前記第３のガイドラインを介して電力が供給される。
【0013】
さらに別の構成では、前記第２の並列ＧＴＡの対から前記第１の方向とは反対の第２の方向に延びる第３および第４のガイドラインをさらに有し、前記第３または第４のガイドラインの少なくとも１つは、前記受信アンテナによって検出される誘導信号を放射し、前記電気自動車の少なくとも１つのＶＴＡを前記第３のガイドラインまたは前記第４のガイドラインに於いて前記並列ＧＴＡの対または前記第２の並列ＧＴＡの対の少なくとも１つのＧＴＡに誘導する。
【0014】
さらに別の構成では、ＧＴＳは、前記ＧＴＡの少なくとも１つから前記第１の方向とは反対の第２の方向に所定距離離れて延びる第２のガイドラインをさらに有する。この構成では、前記第１のガイドラインおよび前記第２のガイドラインは、前記第１の方向または前記第２の方向から前記ＧＴＡの少なくとも１つに電気自動車を誘導するためのそれぞれの誘導信号を放射するように適合されている。
【0015】
地上トランシーバーステーション（ＧＴＳ）を使用して、電気自動車の少なくとも１つの車両トランシーバーアセンブリ（ＶＴＡ）を介して電気自動車を充電する方法も提供される。例示的な方法では、ＧＴＳには、一対の並列の地上トランシーバーアセンブリ（ＧＴＡ）が含まれ、各ＧＴＡは電気自動車のＶＴＡと位置合わせされるように適合されている。また、少なくとも１つのＧＴＡから第１の方向に所定の距離だけ延びる第１のガイドラインも提供される。これらの方法には、ＧＴＳのアクティブなＧＴＡ構成と電気自動車のＶＴＡ構成に基づいてＧＴＳによって提供される情報を使用して電気自動車を充電するためのＧＴＳを選択する工程と、電気自動車による検出のために第１ガイドラインによって放射される少なくとも１つの信号に応答して、電気自動車の少なくとも１つのＶＴＡを少なくとも１つのＧＴＡと位置合わせするために第１ガイドラインに沿って電気自動車を誘導する工程と、電気自動車の少なくとも１つのＶＴＡと少なくとも１つのＧＴＡを位置合わせする工程と、電気自動車の少なくとも１つのＶＴＡと少なくとも１つのＧＴＡの位置合わせの検証後に電気自動車の少なくとも１つのＶＴＡの無線充電を開始する工程が含まれる。例示的な方法では、位置合わせされた各ＶＴＡは他の各ＶＴＡとは独立して動作し、ＶＴＡと対になった位置合わせされた各ＧＴＡは他の各ＧＴＡとは独立して動作する。
【0016】
この方法には、ＧＴＳを予約することによって電気自動車を充電するためのＧＴＳを選択することが含まれる場合があり、ＧＴＳは電気自動車のＶＴＡ構成と互換性のあるＧＴＡ構成を備えている。電気自動車が選択されたＧＴＳに近づくと、予約システムの位置または到着予定時刻が更新される。
【0017】
方法は、さらに、少なくとも１つのＶＴＡに、バッテリー電圧および充電状態（ＳｏＣ）または所望の ＳｏＣのうちの少なくとも１つを含む車両情報を問い合わせることによって、電気自動車を充電するためのＧＴＳを選択することを含み得る。電気自動車を充電するためのＧＴＳの選択は、さらに、電気自動車の少なくとも１つのＶＴＡのＶＴＡ構成と少なくとも１つのＧＴＡのＧＴＡ構成の一致、充電に必要な時間、次に利用可能な互換性のあるＧＴＳ、またはＧＴＡの数に関係なく次に利用可能なＧＴＳのうちの少なくとも１つを最適化することを含み得る。
【0018】
これらの方法は、電気自動車の顧客の好み、電気自動車に予約があるかどうか、電気自動車が車両群の一部であるかどうか、または電気自動車のＶＴＡ構成と互換性のあるＧＴＡ構成を持つＧＴＳの可用性のうち少なくとも１つに基づいて、ＧＴＳの選択を優先することもできる。また、特定のＧＴＳによる充電では、緊急車両が他の電気自動車よりも優先される場合がある。
【0019】
この方法には、無線充電を開始する前および無線充電中に異物または生体を検出することも含まれる。また、無線充電中は、充電機器の状態の監視、充電中の電気自動車の位置の変化の検出、または電気自動車の状態の変化の少なくとも１つを行うために、各アクティブＧＴＡと各アクティブＶＴＡ間の連続的な全二重誘導通信が維持される。
【0020】
この概要セクションは、発明の主題の側面を簡略化した形で紹介するために提供されており、発明の主題のさらなる説明は詳細な説明に続く。この概要セクションにリストされている要素の特定の組み合わせと順序は、請求された主題の要素を制限することを意図したものではない。むしろ、このセクションは、以下の詳細な説明で説明されている構成のいくつかの概要例を提供するものであると理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0021】
本発明の上記およびその他の有益な特徴および利点は、添付の図面と関連した以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための形態】
【0022】
例示的な構成の詳細な説明は、図１～１３を参照してここで説明される。この説明は、可能な実装の詳細な説明を提供するが、これらの詳細は例示を意図しており、本発明の主題の範囲を制限するものではないことに留意されたい。
【0023】
方向は、本明細書では一般的な意味に従って提供される。直交座標系のガイドとしてＩＳＯ４１３０：１９７８「道路車両 －３次元参照システムおよび基準マーク」を使用すると、前方は －ｘ方向、＋ｘは逆方向または後方向、右は＋ｙ方向、左は－ｙ方向である。水平ｚ＝０面は、地面、勾配、または舗装面に対応し、＋ｚは上方向、－ｚは下方向（勾配下）である。
【0024】
本明細書において、「バッテリー」という用語は、一般的な化学エネルギー貯蔵システムを表すために使用されており、他のポータブルエネルギー貯蔵システム（固体バッテリー、可逆燃料電池、ウルトラキャパシタなど）と置き換えたり、補完したり、ハイブリッド化したりすることができる。また、使用される例の多くは、車載システムに電力を供給し、固定式電気自動車（ＥＶ）のバッテリーを充電するために使用される無線電力伝送（ＷＰＴ）システムであるが、この用途が唯一の使用法であるわけではない。
【0025】
電気自動車（ＥＶ）という用語には、全バッテリー駆動型電気自動車（ＢＥＶ）だけでなく、プラグインと無線の両方の充電機能を備えたハイブリッドＥＶ（ＨＥＶ）とデュアル充電（ＤＢＥＶ）も含まれる。
【0026】
電気自動車（ＥＶ）の台数が増加し、運転手支援型および運転手レス型（完全自動運転）の割合が増加するにつれて、充電式エネルギー貯蔵システム（化学電池、固体電池、容量性可逆燃料電池など）の自動充電の必要性も同様に増加する。無線誘導充電の利便性、安全性、信頼性、および完全自動化は、充電セッション時間の短縮に対する飽くなき需要のために必要な電力が、より高出力の充電器で満たされるにつれて、価値がさらに高まることが予想される。
【0027】
無線電力システムへのモジュール方式の利点も活かされる。標準の地上トランシーバーアセンブリ（ＧＴＡ）と標準の車両トランシーバーアセンブリ（ＶＴＡ）を製造することで、ＧＴＡをより大きな地上トランシーバーステーション（ＧＴＳ）に統合し、電気自動車に構成および搭載されたＶＴＡで構成される車両トランシーバーステーション（ＶＴＳ）にサービスを提供することで、規模の経済を実現できる。
【0028】
公共（一般アクセス）充電ステーションおよび非公共充電デポは、充電サービスの直前にＶＴＳの要件に適応する構成可能なＧＴＳを使用して設計できるため、最大、最小、公称、または最多数の車両ＶＴＳ構成の多様なセットに対応できる。したがって、ＥＶを選択し適切に構成したＧＴＳ（車載ＶＴＳの電力転送機能を最大限に活用するもの）に誘導する誘導システムを持つことは、希少な電気充電リソースと車両の動作時間を最適に使用するために重要である。モジュール式コイル設計を使用したＷＰＴ地上トランシーバーステーションおよび車両トランシーバー ステーションの実装は実用的で経済的であることが証明されており、地上（ＧＴＳ）および車両（ＶＴＳ）の設置が大きくなるにつれて、コイルの位置ずれに対する感度が増す。コイルの位置ずれにより電力転送効率が低下し、充電時間が長くなり、エネルギーが無駄になる。
【0029】
図１
図１は、非接触、自動、無線充電が可能な充電ステーションまたは充電デポの複数の地上トランシーバステーション（ＧＴＳ）を操作するための制御システムの一例を示した図である。この例示的な設計は、車両の車両トランシーバステーション（ＶＴＳ）を構成する車両トランシーバアセンブリ（ＶＴＡ）の異なる構成を使用して電気自動車（ＥＶ）を充電するように機能することができる。
図１は、非接触、自動、無線充電が可能な充電ステーションまたは充電デポの複数の地上トランシーバステーション（ＧＴＳ）を操作するための制御システムの一例を示した図である。この例示的な設計は、車両の車両トランシーバステーション（ＶＴＳ）を構成する車両トランシーバアセンブリ（ＶＴＡ）の異なる構成を使用して電気自動車（ＥＶ）を充電するように機能することができる。
【0030】
無線充電ステーションは、さまざまな構成のＶＴＳを充電できるため、個人所有のＥＶ車両（配送トラック、配送バン、貨物車など）だけでなく、さまざまなタイプの電気自動車やハイブリッド車（各タイプは潜在的に異なるＶＴＳ構成）を充電できる。柔軟で、動的に割り当ておよび構成可能なＧＴＳ構成（例：ＧＴＳあたり１つの地上トランシーバーアセンブリ（ＧＴＡ）、ＧＴＳあたり２つの並列（２ｘ１）ＧＴＡ、ＧＴＳあたり２つの直列（１ｘ２）ＧＴＡ、ＧＴＳあたり３つの直列（１ｘ３）ＧＴＡ、ＧＴＳあたり４つのＧＴＡ（２ｘ２）、ＧＴＳあたり６つのＧＴＡ（２ｘ３）、または充電ステーションに計画されている最大の車両ＶＴＡ構成をサポートする任意のＧＴＡ構成と数）およびここで説明する公共ＧＴＳは、さまざまなＶＴＡ構成を持つ多数のＥＶにサービスを提供でき、これらのＥＶは、対応するＧＴＡ構成のＧＴＳまたはスーパーセットＧＴＡグリッド（選択したＧＴＳは、ＥＶのＶＴＳ構成にサービスを提供するためにＧＴＡアレイを選択的に有効にできる）と一致させる必要がある。
【0031】
例示のＧＴＳは、ＥＶの底面に取り付けられたＶＴＡと一致するように共通の構成を使用していることに留意が必要である。特殊なＥＶでは、他のＶＴＳ構成および車両上のＶＴＡの配置がサポートされる場合がある。たとえば、固定位置から別の固定位置へ移動する貨物輸送車両または水上フェリーでは、荷積みドックの垂直ＧＴＳ取り付け位置を利用するために側面に取り付けられたＶＴＳが使用される場合がある。一方、鉄道車両では、レール間隔と鉄道車両のＶＴＳ取り付けの制約により、長くて狭いＧＴＳが配置される場合がある。
【0032】
図１に詳細に示されている例示的な充電ステーションの設計は、運転手が操縦するＥＶ、運転手支援ソフトウェアを備えたＥＶ、および完全自律型ＥＶにも適している。図１では、充電ステーション１０８は、ボルトオン（アフターマーケット）の改造からＥＶとそのバッテリー管理システム（ＢＭＳ）との完全なＯＥＭ統合まで、ＥＶと無線電力伝送（ＷＰＴ）システム間のさまざまなレベルの統合をサポートするように設計されている。
【0033】
図１の充電ステーションコントローラ１０１には、電源１０２および１０３、内部通信リンク１０４、１０５、および１０６、無線ＧＴＳ１０７、および充電ステーション１０８の外部エンティティ（サーバー、データリポジトリ）への安全なデータ相互接続ネットワーク１１５を管理するためのソフトウェアが含まれている。充電ステーションコントローラ１０１（ステーション管理ソフトウェアおよびデータベース ソフトウェアを実行する汎用コンピュータまたはコンピュータ クラスタ）は、ルールベースのソフトウェア エンジンを使用して車両が充電されているときの充電セッションパラメータを設定する役割も担う。
【0034】
充電ステーションコントローラ１０１は、車両からの安全で暗号化された短距離通信システム１１６を介して受信したすべてのデータを処理する。
【0035】
充電ステーションコントローラ１０１は、ＧＴＳ１０７の割り当て、ローカル短距離通信システム１１６を介したブロードキャスト情報と車両との双方向コントローラ通信の処理、ステーションの路面内誘導アンテナの選択的アクティブ化、および／または光ベースの信号（図示せず）の処理を担当する。
【0036】
充電ステーションコントローラ１０１は、データリンクの確立に必要な暗号化とセキュリティ、および識別子の安全な保存、認証、および充電の承認もサポートする。
【0037】
充電ステーションコントローラ１０１は、一部の構成では、ＧＴＳ構成、ステータス、およびパフォーマンス データ、ならびに最近充電された車両、今後の充電予約がある車両、および一連のＥＶのデフォルトの車両データ値の車両データのローカル コピーを含むローカル データベースをさらに含んでもよい。ステーションコントローラ１０１データベースには、予約システム１１２またはプロキシ車両管理システム（たとえば、ディスパッチ オフィスまたはレンタル代理店にあるもの）からの情報を含めることができる（図示せず）。ステーションコントローラ１０１データベースにダウンロードされるこの情報は、今後の予定到着と過去の充電イベントおよびＥＶに関係する。
ＧＴＳデータには、位置合わせされたＶＴＡと、電力可用性、環境要因（温度など）、設置されたＧＴＡの状態（内部温度、使用要因、ＧＴＡあたりのコイル数、ＧＴＡあたりのターン数、表面実装またはフラッシュマウントされたＧＴＡなど）などのローカル条件に基づいて、各ＧＴＡの磁気信号特性（充電セッション中の瞬間電力レベル、基本信号周波数、周波数ドリフト、信号位相オフセット、および公称コイル間ギャップなど）が含まれる場合がある。
ＧＴＳデータには、位置合わせされたＶＴＡと、電力可用性、環境要因（温度など）、設置されたＧＴＡの状態（内部温度、使用要因、ＧＴＡあたりのコイル数、ＧＴＡあたりのターン数、表面実装またはフラッシュマウントされたＧＴＡなど）などのローカル条件に基づいて、各ＧＴＡの磁気信号特性（充電セッション中の瞬間電力レベル、基本信号周波数、周波数ドリフト、信号位相オフセット、および公称コイル間ギャップなど）が含まれる場合がある。
【0038】
充電セッションパラメータには、各潜在的なＧＴＡペアリングの充電器プロファイルも含まれる場合がある。ペアリングされたＧＴＡ、および仮想的にペアリングされたＧＴＡは、２０２１年７月１４日出願の特許出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２１／７０８７６「磁場管理による効率向上」に詳述されているように、無線充電時に磁気放射を低減するのに特に役立つ。
【0039】
予約システム１１２は、通常、充電ステーション１０８の外部にあり、サービスエリア（例：地理的、国内、大陸、全世界）にわたって１つ以上の充電ステーション１０８にサービスを提供可能である。車両データおよび請求承認データは、予約システム１１２からアクセスできるデータベース１１４に保存される。場合によっては（図に示すように）、データベース１１４は予約システム１１２から離れた場所にあり、安全なデジタルデータリンク１１３が必要になることがある。
【0040】
データベース１１４（および／またはステーションコントローラ１０１データベースにローカルに含まれる）に含まれる車両データには、ＶＴＳの車両コイルアセンブリおよび／またはＧＴＳの地上コイルアセンブリに関するＥＶの磁気充電プロファイルの詳細を含むことができる。この車両データは、充電セッションの前または充電セッション中にアクセス可能であり、充電中または充電後に各ＶＴＡの新しい履歴測定値で修正可能である。充電プロファイルには、充電セッション中に充電パラメータを設定するための周波数応答および充電モデルを含むことができる。データベース１１４に格納される充電プロファイルには、ＥＶまたはＶＴＡタイプのデフォルトプロファイルが含まれる場合がある。
【0041】
無線電力伝送システムの例の構成では、ＥＶ充電プロファイルには、ＶＴＡ周波数オフセット、ＶＴＡの型、モデル、製造元、ＶＴＡの数、ＶＴＡの位置、各ＶＴＡの最小および最大電流および電圧サポート、各ＶＴＡのヘルスステータス、各ＶＴＡの温度制限、各ＶＴＡの温度測定値、および／またはＶＴＳの冷却の可用性を含むことができる。
【0042】
ステーションコントローラ１０１は、充電対象のＥＶの充電プロファイルから、充電対象の電気自動車のＶＴＳの数と配置を取得し、充電信号を送信するために、充電対象の車両のＶＴＡの数と配置に対応するＧＴＳのｎ対ｍのＧＴＡグリッドからＧＴＡのパターンを選択することもできる。
【0043】
予約システム１１２には、オプションで地理情報システム（ＧＩＳ）とサービス交換（たとえば、各充電ステーションと充電レーンの現在の状態とスケジュールにアクセスでき、到着時間の調整、充電計画、充電セッションのスケジュール設定、積み込み／積み下ろし率またはその他のサービスの追跡が可能で、データベースのパーティション分割、匿名化、および抽象化によってフリートプロバイダ間のプライバシーが維持される予約システム）が収容され、充電器の場所、充電器の状態、充電ステーションサービスの可用性へのアクセスが可能になるほか、充電器予約システムもサポートされる。デジタルデータネットワーク１１５により、充電ステーションコントローラ１０１またはオプションの中間データ処理およびストレージシステム１１１から予約システム１１２にアクセスできる。中間データ処理およびストレージ システム１１１は、地域または顧客固有のデータサーバーおよびファイルリポジトリとして機能する。
【0044】
充電ステーション１０８の各ＧＴＳ１０７には、電源供給１０９および１１０を介して、第１の電源１０２または第２の電源１０３から電力が供給される。第１の電源１０２は、デジタルデータリンク１０４を使用して、充電ステーションコントローラ１０１にステータスとアラームを伝達する。第２の電源１０３も同様に、デジタル データリンク１０５を使用して、充電ステーションコントローラ１０１にステータスとアラームを伝達する。充電ステーションコントローラ１０１は、充電セッション中に、それぞれのデータリンク１０４および１０５を使用して、第１の電源１０２および第２の電源１０３に開始、充電レベル、および終了コマンドを送信する。
ＥＶ運転システム（または無線データ 装置を使用するＥＶ運転手）間の予約または情報セッションは、ここではベース ステーション１１８として示されている広域無線アクセス ネットワーク（セルラーラジオなど）を通じて有効になる。ベースステーション１１８は、陸上パケットネットワーク１１５を介してリモート予約システム１１２またはローカル ステーションコントローラ１０１に接続される。充電ステーションコントローラ１０１は、オプションで、データリンク１１７を介して充電ステーションコントローラ１０１に接続されたローカル無線ローカルアクセスネットワークアクセスポイント１１６（ＩＥＥＥ ８０２．１１ＷＩ－ＦＩ（登録商標）アクセス ポイントなど）をサポート可能である。
ＥＶ運転システム（または無線データ 装置を使用するＥＶ運転手）間の予約または情報セッションは、ここではベース ステーション１１８として示されている広域無線アクセス ネットワーク（セルラーラジオなど）を通じて有効になる。ベースステーション１１８は、陸上パケットネットワーク１１５を介してリモート予約システム１１２またはローカル ステーションコントローラ１０１に接続される。充電ステーションコントローラ１０１は、オプションで、データリンク１１７を介して充電ステーションコントローラ１０１に接続されたローカル無線ローカルアクセスネットワークアクセスポイント１１６（ＩＥＥＥ ８０２．１１ＷＩ－ＦＩ（登録商標）アクセス ポイントなど）をサポート可能である。
【0045】
充電ステーション１０８での ＷＰＴ 充電の頻繁な使用は、ＥＶが充電セッションを開始および完了するときに電力網の変動につながる可能性がある。これらの変動は、充電セッションの開始時と終了時の両方で発生する可能性がある。充電車両の整備によるこれらの変動は、軽い使用では問題にならないと予想されますが、充電ステーションが大きくなるほど、また使用頻度が高くなるほど悪化すると予想される。電力需要の変動問題は、大規模なデポレベルの充電ステーションだけでなく、ＷＰＴを装備した荷積みドックやその他の大規模で集中的な ＷＰＴ 展開でも発生する可能性がある。
１つの構成では、ローカルマイクログリッドストレージシステム（図示せず）が設置され、大規模な電力供給グリッドからの影響をバランス／平準化する。マイクログリッドストレージソリューションは、化学電池、固体電池、または容量ベースにすることができる。充電ステーション１０８をマイクログリッドに分離することにより、ストレージ システムは、大規模な電力ユーティリティグリッドからのローカル需要を緩衝する役割を果たす。エネルギーストレージシステム（ＥＳＳ、図示せず）は、ローカルステーションマイクログリッドへの電力供給を補うだけでなく、有線電力グリッドの容量を強化することもできる。
１つの構成では、ローカルマイクログリッドストレージシステム（図示せず）が設置され、大規模な電力供給グリッドからの影響をバランス／平準化する。マイクログリッドストレージソリューションは、化学電池、固体電池、または容量ベースにすることができる。充電ステーション１０８をマイクログリッドに分離することにより、ストレージ システムは、大規模な電力ユーティリティグリッドからのローカル需要を緩衝する役割を果たす。エネルギーストレージシステム（ＥＳＳ、図示せず）は、ローカルステーションマイクログリッドへの電力供給を補うだけでなく、有線電力グリッドの容量を強化することもできる。
【0046】
第２の構成では、充電ステーションコントローラ１０１の制御下で、ＧＴＳ１０７の充電開始時間（調整後）とランプアップレートを調整して、過度に大きく望ましくない電力需要の変動を防ぐことができる。
【0047】
別の構成では、予約システム１１２の使用により、調整された、ずらされた充電セッションの開始時間を設定できる。充電ステーションコントローラ１０１が受信した車両情報に基づくセッション終了時間の大まかな推定値は、車両のデフォルトの最小再充電しきい値を使用して計算できる。これにより、予約システム１１２に通知され、予約システム１１２はセッションのタイミング情報を使用して予約時間を設定できる。
【0048】
充電ステーションコントローラ１０１が受信した車両情報と充電前セッションの充電状態（ＳｏＣ）により、充電前により正確な推定完了時間を計算できる。充電セッションの最小または望ましいＳｏＣ目標も、充電ステーションコントローラ１０１にアップロードできる。
【0049】
実際の充電開始時間、セッション前の車両ＳｏＣ、および大まかな充電終了情報とより正確な充電終了情報を予約システム１１２に送信して、より正確な予測を行うことができる。ＥＶは、現在動作していないＶＴＡを含む、インストールされているＶＴＡの数を報告し、ステーションコントローラ１０１が、動作可能なＶＴＡをすべて充電セッションで使用できるように充電器（ＧＴＳを装備した駐車スポット、ストール、または位置など）を割り当てることができる。
【0050】
別の構成では、ＧＴＳの並列キューに独立した電源１０３を備え、電力変動を制限することができる。
【0051】
代替構成（組み合わせて使用することもできる）には、車線マーキング、照明付き車線信号装置（例えば、信号機）、または、誘導通信システム（図示せず）、短距離（例えば、ＷＬＡＮ）アクセスポイント１１６、または広域無線通信システム基地局１１８のいずれかを介して、ＥＶのＧＴＳ１０７への移動およびＧＴＳ１０７間の移動を調整するための無線通信（充電ステーションコントローラ１０１とＥＶベースの運転手、運転手アシスタント、運転手支援ソフトウェア、または自律走行システムの間）の使用も含まれる。電力変動制御のための上記の構成は、個別に実行することも、電力変動制御のためのＧＴＳ１０７配置で使用される構成のいずれかまたはすべてと組み合わせて実行することもできる。
【0052】
図２Ａ
図２Ａは、誘導通信および充電受信機と送信機のアンテナに重点を置いた車両トランシーバーステーション（ＶＴＳ）２０１の例示的な構造と構成を示す。簡潔にするために、加熱、冷却、および電気接続は図示されていない。
図２Ａは、誘導通信および充電受信機と送信機のアンテナに重点を置いた車両トランシーバーステーション（ＶＴＳ）２０１の例示的な構造と構成を示す。簡潔にするために、加熱、冷却、および電気接続は図示されていない。
【0053】
この例示的な例では、単一の車両トランシーバーアセンブリ（ＶＴＡ）がＶＴＳ２０１を構成している。
【0054】
この例の構成では、４つの平面誘導通信受信ループアンテナ２０２、２０３、２０４、および２０５がＶＴＡ２０１の周囲に前面の対２０６と背面の対２０７に分かれて分散され、各対はＶＴＡ中心線２０８を中心に対称になっている。この対称性により、ＶＴＡ２０１の製造と、誘導ベクトルと位置合わせを計算するために使用される計算アルゴリズムの両方が容易になる。受信アンテナ２０２、２０３、２０４、および２０５は、データ通信とセンサーの両方に使用される。
【0055】
この構成では、通信伝送用の単一の平面ループアンテナ２０９がＶＴＡ２０１の中央に配置され、電力（名目上は受信機）コイル２１０の上に重なっている。フェライトおよび渦電流シールドを備えた電力受信機コイル２１０は、誘導受信機ループアンテナ２０２、２０３、２０４、および２０５もサポートするＶＴＡ取り付けプレート２１１に依存している。ＶＴＡ取り付けプレート２１１は構造的なものであるが、渦電流シールド、コールドプレートヒートシンク、およびラジエーターとしても機能する。１つ以上のＶＴＡは、名目上は個別のＶＴＡ取り付けプレート２１１を介してＥＶの下側で固定されるが、複数のＶＴＡを取り付けるように設計され、物理的にサイズ設定された単一のより大きな取り付けプレートを使用することもできる。
【0056】
図２Ｂ
図２Ｂは、例の構成において、車載ＶＴＡ２０１と整列してペアリングされ、ＧＴＡ／ＶＴＡペアリング２２０を形成するＧＴＡ２２１での自動無線充電で使用される信号範囲を有する無線充電信号および通信信号を示している。図２Ｂでは、わかりやすくするために単一のＧＴＡ２２１と単一のＶＴＡ２０１が示されているが、ＧＴＳには複数のＧＴＡ２２１が含まれ、ＶＴＳには複数のＶＴＡ２０１が含まれる場合があることは理解されるであろう。
自動充電のために、ここに示すＧＴＡ２２１は舗装面２１２と面一になるように埋め込まれている。ＧＴＡパワーコイル２１３は、ＶＴＡパワーコイル２１０と適切に位置合わせされている必要があり、ＧＴＡ２２１は充電前と充電中の両方でＶＴＡ２０１と通信している必要がある。この例では、ＶＴＡ２０１は電気自動車のシャーシ２１４の下側に取り付けられている。充電を開始する前に、各ＶＴＡ２０１とＧＴＡ２２１を位置合わせしてペアリングする必要がある。図２Ｂの例では、単一のＶＴＡ２０１と単一のＧＴＡ２２１のペアリング２２０が示されている。
図２Ｂは、例の構成において、車載ＶＴＡ２０１と整列してペアリングされ、ＧＴＡ／ＶＴＡペアリング２２０を形成するＧＴＡ２２１での自動無線充電で使用される信号範囲を有する無線充電信号および通信信号を示している。図２Ｂでは、わかりやすくするために単一のＧＴＡ２２１と単一のＶＴＡ２０１が示されているが、ＧＴＳには複数のＧＴＡ２２１が含まれ、ＶＴＳには複数のＶＴＡ２０１が含まれる場合があることは理解されるであろう。
自動充電のために、ここに示すＧＴＡ２２１は舗装面２１２と面一になるように埋め込まれている。ＧＴＡパワーコイル２１３は、ＶＴＡパワーコイル２１０と適切に位置合わせされている必要があり、ＧＴＡ２２１は充電前と充電中の両方でＶＴＡ２０１と通信している必要がある。この例では、ＶＴＡ２０１は電気自動車のシャーシ２１４の下側に取り付けられている。充電を開始する前に、各ＶＴＡ２０１とＧＴＡ２２１を位置合わせしてペアリングする必要がある。図２Ｂの例では、単一のＶＴＡ２０１と単一のＧＴＡ２２１のペアリング２２０が示されている。
【0057】
充電信号２１５が開始される前に、逆方向リンク２１６および順方向リンク２１７のデータパスが確立される。これは、たとえば、参照により本明細書に組み込まれている「共鳴誘導無線充電用の近距離全二重データリンク」と題された米国特許第１の０，８２６，５６５号に記載されているとおりである。誘導通信リンク２１６および２１７は、対称的な接近範囲２１８および離脱範囲２１９の両方がＧＴＳの電力コイル２１３のサイズ（この例では約５００ミリメートル）をわずかに（＋／－５０％）超える電力制限を受けている。位置合わせプロセスに関する追加情報は、米国特許第１の０，８１４，７２９号「無線充電前の車両と充電コイルの位置合わせ方法および装置」、米国特許第１の０，１９３，４００号「無線誘導電力伝送におけるコイル位置合わせエラーを検出する方法および装置」、および米国特許第１の０，０４０，３６０号「位置合わせ用の信号を漏らす伝送線を含む無線充電前の車両の位置合わせ方法および装置」に記載されており、これらの内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【0058】
モジュラーＧＴＳでは、単一（または複数）のＧＴＡおよびＶＴＡの対２２０のそれぞれが独立して通信する。この独立した通信により、障害状態が発生した場合に最速の警告が可能になり、ＧＴＡ間（およびＶＴＡ間）の通信が不要になる。
ＶＴＡ２０１とＧＴＡ２２１間の通信の他の構成には、代替の短距離ローカル・エリア・無線・ネットワークテクノロジ（ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）、Ｚｉｇｂｅｅ、ＷＩ－ＦＩ（登録商標）など）または長距離無線・ワイド・エリア・ネットワーク（ＷＷＡＮ）テクノロジ（ＬＴＥ、４Ｇ、５Ｇ、５Ｇ－ａｄｖａｎｃｅｄ などの携帯テクノロジ、「コネクテッドカー」無線・パケット・データ・ネットワーク、衛星ベースのアップリンク／ダウンリンク・テクノロジなど）が含まれる場合がある。
ＶＴＡ２０１とＧＴＡ２２１間の通信の他の構成には、代替の短距離ローカル・エリア・無線・ネットワークテクノロジ（ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）、Ｚｉｇｂｅｅ、ＷＩ－ＦＩ（登録商標）など）または長距離無線・ワイド・エリア・ネットワーク（ＷＷＡＮ）テクノロジ（ＬＴＥ、４Ｇ、５Ｇ、５Ｇ－ａｄｖａｎｃｅｄ などの携帯テクノロジ、「コネクテッドカー」無線・パケット・データ・ネットワーク、衛星ベースのアップリンク／ダウンリンク・テクノロジなど）が含まれる場合がある。
【0059】
無線充電セッションの直前、最中、直後に、ＶＴＡの全二重、低遅延、近距離データリンクは、ＥＶを再充電するための共鳴誘導無線電力伝送システムを制御する。ＶＴＡ２０１は、充電信号を受信するためにＧＴＡ２２１と対になっている。ＶＴＳには１つ以上のＶＴＡ２０１が含まれており、ＶＴＳの各ＶＴＡ２０１には、対になっているＧＴＡ２２１と通信する独立した全二重誘導結合データ通信システムがある。
ＧＴＳには１つ以上のＧＴＡ２２１が含まれており、各ＧＴＡ２２１にも全二重誘導結合データ通信システムがある。ＧＴＡ２２１の電力コイル２１３とＶＴＡ２０１のＶＴＡ電力コイル２１０は、充電のためにＧＴＡ２２１に対するＶＴＡ２０１の幾何学的配置に基づいて選択的に有効化される。
ＧＴＳには１つ以上のＧＴＡ２２１が含まれており、各ＧＴＡ２２１にも全二重誘導結合データ通信システムがある。ＧＴＡ２２１の電力コイル２１３とＶＴＡ２０１のＶＴＡ電力コイル２１０は、充電のためにＧＴＡ２２１に対するＶＴＡ２０１の幾何学的配置に基づいて選択的に有効化される。
【0060】
必要に応じて、ＧＴＡ２２１および／またはＶＴＡ２０１の送受信システムは、充電中にＧＴＡ２２１とＶＴＡ２０１の間で充電管理および制御データを通信できるように、同じタイプになるように調整される。
【0061】
【0062】
【0063】
【0064】
【0065】
【0066】
【0067】
より大きな（ＶＴＳあたり６台を超える）ＶＴＳも可能であり、車両のサイズによってのみ制限される。ＶＴＡが車両に取り付けられる位置はさまざまである。図２Ｃ～２Ｈに含まれる代表的な例では、ＶＴＡが車両の中心線に対して対称的に取り付けられているか、または右方向または左方向に一貫してオフセットされ、ＧＴＳ（またはＧＴＳのサブセクション）のミラー構成と一致するように間隔が空けられていると想定している。ＶＴＳを（前方から）最初の車軸の前方、前車軸の後方、シャーシの中央、最後尾の車軸の前方、または最後尾の車軸の後方に配置することは、車両をＧＴＳに誘導するためのガイドラインアンテナの使用に限定されない。
【0068】
図３Ａ－３Ｃ
図３Ａ、３Ｂ、および３Ｃは、単一範囲または複数範囲のアンテナから送信される信号に基づく車両誘導の代替例を示している。これらのアンテナガイドラインは、電気自動車を無線充電ステーションに誘導するための視覚インジケータを強化したり、視覚インジケータに代わったりすることができる。図３Ａ、３Ｂ、および３Ｃはそれぞれ、ＧＴＡ回路内で発生する誘導信号を示している。別の概念化では、誘導信号の生成は、別に設置された送信機で行うことができるが、ＧＴＡ回路を収容する筐体とは別の耐候性筐体が必要になり、サービス対象のＧＴＳとのデータリンクまたはその他の有線または無線手段を介してステーションコントローラにバックホールする通信インターフェイス（誘導信号の起動と制御用）の準備が必要になる。ＧＴＡ２２１ごとに１つの誘導送信機を配置することで、ＧＴＳ２２０内のどのＧＴＡ２２１でもガイドラインアンテナに信号を送信でき、ＧＴＡモデルのばらつきが軽減される。
図３Ａ、３Ｂ、および３Ｃは、単一範囲または複数範囲のアンテナから送信される信号に基づく車両誘導の代替例を示している。これらのアンテナガイドラインは、電気自動車を無線充電ステーションに誘導するための視覚インジケータを強化したり、視覚インジケータに代わったりすることができる。図３Ａ、３Ｂ、および３Ｃはそれぞれ、ＧＴＡ回路内で発生する誘導信号を示している。別の概念化では、誘導信号の生成は、別に設置された送信機で行うことができるが、ＧＴＡ回路を収容する筐体とは別の耐候性筐体が必要になり、サービス対象のＧＴＳとのデータリンクまたはその他の有線または無線手段を介してステーションコントローラにバックホールする通信インターフェイス（誘導信号の起動と制御用）の準備が必要になる。ＧＴＡ２２１ごとに１つの誘導送信機を配置することで、ＧＴＳ２２０内のどのＧＴＡ２２１でもガイドラインアンテナに信号を送信でき、ＧＴＡモデルのばらつきが軽減される。
【0069】
図３Ａ
図３Ａは、地上トランシーバステーション（ＧＴＳ）を構成するモジュラーＧＴＡ２２０の構築に使用される地上トランシーバアセンブリ（ＧＴＡ）３０１の一般的な構成を示している。図３Ａでは、ＧＴＡ３０１は、電力伝送コイルと関連電子機器３０２を収容するだけでなく、誘導信号を送信する無線送信機３０３を組み込むことで、誘導目的（「ガイドライン」）の単一のアンテナケーブルをサポートするように設計されている。この無線送信機３０３は、接続された誘導アンテナ３０４で発信される誘導信号の生成に使用される。接続された誘導アンテナ３０４は、舗装面に固定されるか、またはいずれの場合も無線透過性カバーで舗装内に埋め込まれるように設計される。誘導信号は、反応性近距離場信号であることが好ましいである。反応性近距離場信号は、ソースから発せられる非放射信号で、膨張および収縮する。
図３Ａは、地上トランシーバステーション（ＧＴＳ）を構成するモジュラーＧＴＡ２２０の構築に使用される地上トランシーバアセンブリ（ＧＴＡ）３０１の一般的な構成を示している。図３Ａでは、ＧＴＡ３０１は、電力伝送コイルと関連電子機器３０２を収容するだけでなく、誘導信号を送信する無線送信機３０３を組み込むことで、誘導目的（「ガイドライン」）の単一のアンテナケーブルをサポートするように設計されている。この無線送信機３０３は、接続された誘導アンテナ３０４で発信される誘導信号の生成に使用される。接続された誘導アンテナ３０４は、舗装面に固定されるか、またはいずれの場合も無線透過性カバーで舗装内に埋め込まれるように設計される。誘導信号は、反応性近距離場信号であることが好ましいである。反応性近距離場信号は、ソースから発せられる非放射信号で、膨張および収縮する。
【0070】
適切に装備された電気自動車（ＥＶ）またはハイブリッド電気自動車（図示せず）は、誘導アンテナ３０４からの信号を受信して、図２Ａおよび２Ｂで説明したように処理する２つ以上の誘導アンテナ（誘導ループアンテナ、フラットパネルアンテナ、チップアンテナなど）を使用する。誘導は、車両がＧＴＡ３０１に近づいているときに、駐車スロット、車線、または指定された充電エリア内で車両を左右に整列させるために、１組以上の受信アンテナを使用して検出される振幅および位相を有する受信信号によって提供される。
【0071】
図３Ｂ
図３Ｂは、モジュラー地上トランシーバーステーションの構築に使用される地上トランシーバーアセンブリ（ＧＴＡ）の強化された共通構成を示している。図３Ｂでは、ＧＴＡ３０１には、ガイドラインの誘導信号を生成するための送信機３０３が含まれている。この送信機は、第１の範囲３０７と第２の範囲３０８を持つセンターフィードダイポールアンテナ３０６の中間点フィード３０５に接続されており、各範囲の電気長は、送信される誘導信号の波長の約４分の１である。ダイポールアンテナ３０６は、舗装面に固定されるか、またはいずれの場合も無線透過性のカバーで舗装内に埋め込まれる。
ＥＶ（図示せず）は、２つ以上の受信アンテナを使用して信号を受信し、図２Ａおよび２Ｂで説明したように信号を処理する。位置合わせフィードバックは、第１のガイドラインアンテナ範囲３０７および第２のガイドラインアンテナ範囲３０８から発信された誘導信号を使用することによって決定され、この信号は、車両が充電誘導コイル３０２に近づいているときに、駐車スロット、車線、または充電エリアで車両を左右に位置合わせするために、1対のアンテナを使用して検出された振幅および位相を有する。第１の範囲３０７および第２の範囲３０８のそれぞれについて既知の信号周波数、測定された振幅および測定された位相を使用することによって、ＧＴＡ３０１までの車両の範囲を推定することができる。第１の受信アンテナの対（図示せず）が、センターフィードダイポールアンテナ３０９ガイドラインの中心線３１０上の中間点フィード３０５に到達すると、位相差はゼロになる。この時点で、ＶＴＡ（図示せず）とＧＴＡ３０１間の短距離通信リンクが確立され、最終的な位置が提供される。
図３Ｂは、モジュラー地上トランシーバーステーションの構築に使用される地上トランシーバーアセンブリ（ＧＴＡ）の強化された共通構成を示している。図３Ｂでは、ＧＴＡ３０１には、ガイドラインの誘導信号を生成するための送信機３０３が含まれている。この送信機は、第１の範囲３０７と第２の範囲３０８を持つセンターフィードダイポールアンテナ３０６の中間点フィード３０５に接続されており、各範囲の電気長は、送信される誘導信号の波長の約４分の１である。ダイポールアンテナ３０６は、舗装面に固定されるか、またはいずれの場合も無線透過性のカバーで舗装内に埋め込まれる。
ＥＶ（図示せず）は、２つ以上の受信アンテナを使用して信号を受信し、図２Ａおよび２Ｂで説明したように信号を処理する。位置合わせフィードバックは、第１のガイドラインアンテナ範囲３０７および第２のガイドラインアンテナ範囲３０８から発信された誘導信号を使用することによって決定され、この信号は、車両が充電誘導コイル３０２に近づいているときに、駐車スロット、車線、または充電エリアで車両を左右に位置合わせするために、1対のアンテナを使用して検出された振幅および位相を有する。第１の範囲３０７および第２の範囲３０８のそれぞれについて既知の信号周波数、測定された振幅および測定された位相を使用することによって、ＧＴＡ３０１までの車両の範囲を推定することができる。第１の受信アンテナの対（図示せず）が、センターフィードダイポールアンテナ３０９ガイドラインの中心線３１０上の中間点フィード３０５に到達すると、位相差はゼロになる。この時点で、ＶＴＡ（図示せず）とＧＴＡ３０１間の短距離通信リンクが確立され、最終的な位置が提供される。
【0072】
図３Ｃ
図３Ｃは、折り畳み式のエンドフィード有線ダイポールアンテナ３１１からなるガイドラインを備えたＧＴＡ３０１を示している。折り畳み式のダイポールガイドラインアンテナ３１１の一方の端には、送信機３０３を収容するＧＴＡ３０１がある。ＧＴＡ３０１の中心線３１０は、無線電力伝送効率を最大化するために、対応する車両のＶＴＡ（車両トランシーバーアセンブリ）共振誘導コイルの中心を配置する必要があるｙ軸の点を示している。折り畳み式のエンドフィードダイポールアンテナ３１１は、ＧＴＡから、接近方向と反対の方向に、誘導信号の電気波長の約１／４の限界まで距離３１２だけ伸びている。折り畳み式のエンドフィード型ガイドラインアンテナ３１１の湾曲した端部３０３は、車両の接近角度に関係なく、車載受信アンテナが送信された誘導信号を確実に検出できる信号取得ポイントとして機能し、アンテナ３１１の始まりを示す。
図３Ｃは、折り畳み式のエンドフィード有線ダイポールアンテナ３１１からなるガイドラインを備えたＧＴＡ３０１を示している。折り畳み式のダイポールガイドラインアンテナ３１１の一方の端には、送信機３０３を収容するＧＴＡ３０１がある。ＧＴＡ３０１の中心線３１０は、無線電力伝送効率を最大化するために、対応する車両のＶＴＡ（車両トランシーバーアセンブリ）共振誘導コイルの中心を配置する必要があるｙ軸の点を示している。折り畳み式のエンドフィードダイポールアンテナ３１１は、ＧＴＡから、接近方向と反対の方向に、誘導信号の電気波長の約１／４の限界まで距離３１２だけ伸びている。折り畳み式のエンドフィード型ガイドラインアンテナ３１１の湾曲した端部３０３は、車両の接近角度に関係なく、車載受信アンテナが送信された誘導信号を確実に検出できる信号取得ポイントとして機能し、アンテナ３１１の始まりを示す。
【0073】
図４Ａ
図４Ａは、２つの並列（２ｘ１）ＧＴＡ４０２および４０３を備えたＧＴＳ４０１の構成例を示している。ガイドラインアンテナ４０４、４０５は、それぞれのＧＴＡ４０２、４０３から距離４０６まで伸びている。ＥＶはこの距離４０６を越えてＧＴＳ４０１に近づく。ガイドラインは、図３Ａ、３Ｂ、または３Ｃで説明したガイドラインのいずれかになる。
図４Ａは、２つの並列（２ｘ１）ＧＴＡ４０２および４０３を備えたＧＴＳ４０１の構成例を示している。ガイドラインアンテナ４０４、４０５は、それぞれのＧＴＡ４０２、４０３から距離４０６まで伸びている。ＥＶはこの距離４０６を越えてＧＴＳ４０１に近づく。ガイドラインは、図３Ａ、３Ｂ、または３Ｃで説明したガイドラインのいずれかになる。
【0074】
単一のＶＴＡ搭載ＥＶに誘導を提供するための１つの構成では、充電ステーションコントローラ（図１を参照）は、第１のガイドラインアンテナ４０４または第２のガイドラインアンテナ４０５の１つだけに、指定された周波数でＥＶの受信アンテナに送信するように指示する。車両が駐車スロットに整列しているときに、伝送ラインの反対側に取り付けられた少なくとも２つの車載アンテナ（図示せず）がガイドラインから送信された信号を検出して測定し、信号処理回路が、アンテナによって検出された信号間の相対的な信号振幅と位相を決定する。この信号振幅と位相は、無線電力誘導コイルと駐車スロットに対する車両の位置合わせを表す。
ＥＶとそれに対応するＶＴＳを並列（２ｘ１）で設置したＶＴＡの別の構成では、第１のガイドラインアンテナ４０４は第１の周波数で送信し、第２のガイドラインアンテナ４０５は第２の周波数で送信し、両方の信号は同じ振幅を共有する。これにより、ＶＴＳはどちらかまたは両方の信号を取得し、ＥＶを誘導するために使用できる。このアプローチでは、単一の無線、単一のアクティブなアンテナガイドラインのシナリオよりも追加の送信設備も必要になる。
ＥＶとそれに対応するＶＴＳを並列（２ｘ１）で設置したＶＴＡの別の構成では、第１のガイドラインアンテナ４０４は第１の周波数で送信し、第２のガイドラインアンテナ４０５は第２の周波数で送信し、両方の信号は同じ振幅を共有する。これにより、ＶＴＳはどちらかまたは両方の信号を取得し、ＥＶを誘導するために使用できる。このアプローチでは、単一の無線、単一のアクティブなアンテナガイドラインのシナリオよりも追加の送信設備も必要になる。
【0075】
複数のＶＴＡを備えたＥＶの場合、２ｘ１の並列ＧＴＳ４０１は、充電ステーションコントローラまたは車両 ＢＭＳの指示に従って、またはそれらの間でネゴシエートして、並列の１つの対に電力を伝送できる。たとえば、１つのＶＴＡを備えたＥＶは、直列１ｘ２または１ｘ３ＧＴＳを備えたＥＶと同様に、２ｘ１ＧＴＡＧＴＳに誘導されて充電できる。このようなＧＴＳとＶＴＳの不一致により、ＧＴＡは充電に１つの対のＧＴＡとＶＴＡのみを使用することになる。
２ｘ２や２ｘ３などのＶＴＡセットを備えた大型のＶＴＳも、２ｘ１ＧＴＳによって誘導され充電されますが、調整可能なＶＴＡ－ＧＴＡ対を使用してのみ充電されるため、ＧＴＡとＶＴＡのペアセットのみの電力転送を使用した最大充電率が低下する。
２ｘ２や２ｘ３などのＶＴＡセットを備えた大型のＶＴＳも、２ｘ１ＧＴＳによって誘導され充電されますが、調整可能なＶＴＡ－ＧＴＡ対を使用してのみ充電されるため、ＧＴＡとＶＴＡのペアセットのみの電力転送を使用した最大充電率が低下する。
【0076】
図４Ｂ
図４Ｂは、２つの直列（１ｘ２）ＧＴＡ４０８および４０９を備えたＧＴＳ４０７の例示的なガイドライン構成を示している。単一のアンテナガイドライン４１０は、最初のＧＴＳ４０９から距離４１１まで伸びている。ＥＶはこの距離４１１でＧＴＳ４０７に近づく。
図４Ｂは、２つの直列（１ｘ２）ＧＴＡ４０８および４０９を備えたＧＴＳ４０７の例示的なガイドライン構成を示している。単一のアンテナガイドライン４１０は、最初のＧＴＳ４０９から距離４１１まで伸びている。ＥＶはこの距離４１１でＧＴＳ４０７に近づく。
【0077】
対応する１ｘ２直列ＶＴＡセット（最初の前方ＶＴＡと第２の後方ＶＴＡ）を備えたＥＶの場合、単一のアンテナライン４１０を使用して、距離４１１でライン４１０に沿ってＥＶを誘導できる。最初のＶＴＡに取り付けられたアンテナセンサーの対、または最初のＶＴＡと第２のＶＴＡに取り付けられた複数のアンテナセンサーの対を使用して、右から左へのオフセットと補正を決定できる。
【0078】
接近する電気自動車のＥＶの前方ＶＴＡが後方ＧＴＡ４０８と通信し、接近する電気自動車の後方ＥＶＶＴＡが前方ＧＴＡ４０９と通信すると、ガイドラインアンテナ４１０を無効にすることができる。ＶＴＳからＧＴＳへの通信は、現在の譲受人に対する米国特許第１の０，０４０，３６０号および第１の０，８１４，７２９号に記載されている誘導通信システムを使用することができ、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。このような短距離アンテナシステムでは、少なくとも１つのパッド幅（この例では約７５０ミリメートル）の通信が可能になるため、第１のＶＴＡがＧＴＳ４０７の１ｘ２直列ＶＴＡ充電ポイントに到達すると、第２のＶＴＡは第１のＧＴＡを聞くことができる。
【0079】
単一のＶＴＡまたは１ｘ２直列ＶＴＡのセットを備えたＥＶは両方とも、１ｘ２直列ＧＴＳ４０７を介してフルレートで誘導され、充電できる。ステーションコントローラは、単一のＶＴＡを備えたＥＶを充電するためにどのＧＴＡ４０８、４０９を使用するかを選択できる。２ｘ２または２ｘ３などのより大きなＶＴＳ設備も、１ｘ２直列ＧＴＳ４０７によって誘導され、充電できるが、２組のＧＴＡとＶＴＡの電力でのみ可能である。
【0080】
図４Ｃ
図４Ｃは、２ｘ２ＧＴＡＧＴＳ４１２の例示的な構成を示している。２ｘ２ＧＴＳ４１２では、４つのＧＴＡ４１３、４１４、４１５、および４１６により、単一のＶＴＡを搭載したＥＶだけでなく、１ｘ２、２ｘ１、および２ｘ２ＶＴＡを搭載したＶＴＳを備えたＥＶも充電できる。より大規模なＶＴＳインストール（例：２ｘ３、２ｘ４、３ｘ６ＶＴＡ）を備えたＥＶも、アクティブで適切に調整されているＧＴＡ－ＶＴＡの対を介して充電できる。
図４Ｃは、２ｘ２ＧＴＡＧＴＳ４１２の例示的な構成を示している。２ｘ２ＧＴＳ４１２では、４つのＧＴＡ４１３、４１４、４１５、および４１６により、単一のＶＴＡを搭載したＥＶだけでなく、１ｘ２、２ｘ１、および２ｘ２ＶＴＡを搭載したＶＴＳを備えたＥＶも充電できる。より大規模なＶＴＳインストール（例：２ｘ３、２ｘ４、３ｘ６ＶＴＡ）を備えたＥＶも、アクティブで適切に調整されているＧＴＡ－ＶＴＡの対を介して充電できる。
【0081】
地上トランシーバーステーション（ＧＴＳ）４１２には、第１のＧＴＡ４１４と第２のＧＴＡ４１６を発信源とする第１のおよび第２のガイドラインアンテナ４１７、４１８が装備されている。各ガイドライン４１７、４１８で送信される信号を制御することにより、ステーションコントローラ（図示せず）は、ＥＶに装備されたＶＴＳ構成に応じて、ＥＶを誘導するように充電ポイントを指示することができる。
【0082】
単一のＶＴＡを装備したＥＶは、ガイドラインアンテナ４１７、４１８上の信号を選択的に有効にして、ＶＴＳに搭載された（誘導性、近接場など）アンテナシステムで受信し、任意のＧＴＡからの通信システムを使用してＥＶを配置することにより、ＧＴＳ４１２内の任意のＧＴＡ４１３、４１４、４１５、４１６に誘導できる。１つの動作例では、単一のＶＴＡを備えたＥＶが、最初のガイドラインアンテナ４１７から信号を受信する。ガイドラインに沿って移動しながら、ＥＶはＶＴＳの中心線をガイドライン４１７に合わせるように操縦する。充電ポイントに到達すると（短距離ＧＴＡ誘導通信信号の受信と処理によって示されます）、ＥＶは停止し、ＶＴＡはＧＴＡ４１５または４１６（選択アルゴリズム（たとえば、最も使用頻度の低いもの、最も使用頻度の高いもの、最近使用されていないもの、最も温度の低いものを選択）に従って充電ステーションコントローラによって選択された方）の上に配置される。配置が完了すると、位置合わせ検証メッセージの交換が可能になり、検証された位置合わせされたＧＴＡとＶＴＡの間で充電が開始される。
【0083】
別の例では、２ｘ２グリッドに配置された４つのＧＴＡで構成されるＧＴＳを備えた充電ポイント４１２は、ＥＶの中心線軸に対して対称的な２ｘ３グリッドに配置された６つのＶＴＡで構成されるＶＴＳを使用して、入ってくるＥＶを充電する役割を担いる。
【0084】
この例では、右ガイドラインアンテナ４１７と左ガイドラインアンテナ４１８の両方が別々の信号（搬送周波数、チャネル（時間および／または周波数）、パルスコードグループで別々、またはコーディンググループで別々（両方のアンテナ４１７、４１８が同じ搬送周波数または異なる周波数を持つ直接シーケンス拡散スペクトル（ＤＳＳＳ）技術の場合のように）を搬送する。右側の少なくとも１つのＶＴＡが、右ガイドラインアンテナ４１７からの信号を検出して測定する。左側の少なくとも１つのＶＴＡが、左ガイドラインアンテナ４１８からの信号を検出して測定する。各ＶＴＡに一対の誘導ループアンテナが装備されているため、関係する各ＶＴＡは受信信号振幅の差を最小限に抑えることができる。１つまたは両方のアンテナライン４１７、４１８の信号を使用して、ＥＶは距離４１９にわたって誘導される。次に、少なくとも１つのＶＴＡが、有効なＧＴＳビーコンからのブロードキャストを検出する。２ｘ３の例では、ＧＴＳビーコンは最初のアンテナラインからブロードキャストできる。右ガイドライン４１７または左ガイドライン４１８のどちらが使用されているかに応じて、ＧＴＡ４１５または第２のＧＴＡ４１３が選択される。車両は、選択されたＧＴＡ４１３、４１５に対応するＶＴＡが頭上に位置した状態で停止する。
【0085】
【0086】
この構成では、モジュラーＧＴＳ５０１に複数のＧＴＡ５０２、５０３、５０４、および５０５が含まれている。接近側の第１のＧＴＡ５０３と第２のＧＴＡ５０５からは、２つのガイドライン（この例では両方ともセンター給電ダイポールアンテナで構成）が投影される。第１のＧＴＡ５０３の第１のダイポールアンテナにはアンテナ範囲５０６と５０７があり、第２のＧＴＡ５０５の第２のダイポールアンテナにはアンテナ範囲５０８と５０９がある。ダイポールアンテナ範囲は、距離５１０にわたって誘導信号の１／４波長に及ぶ。
【0087】
より長い進入誘導を可能にするために、第３の無線信号送信機がＧＴＳ５０１に含まれ、長いアンテナ要素５１１が距離５１２および５１０にわたって配置される。この長いラインの第３信号アンテナブロードキャストは、周波数（つまり、周波数分割）、時間（つまり、時分割）、または信号コーディングの分離によって、より短いガイドラインアンテナブロードキャストと識別可能になる。信号コーディングには、異なる変調方式（たとえば、振幅シフトキーイング（ＡＳＫ）、周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）、または位相シフトキーイング（ＰＳＫ）シグナリング）または直接シーケンス拡散スペクトル（ＤＳＳＳ）用の異なる拡散コードが含まれる場合がある。たとえば、誘導ループ受信機を使用するＥＶは、放射された第３信号を使用してライン５１１を取得し、それをたどることができる。遷移領域５１３では、ＥＶは、ＥＶに搭載され、無線ローカルエリアネットワークによって伝送されるＶＴＡ構成に応じて、ＧＴＡ５０５および／またはＧＴＡ５０３から送信された誘導信号を取得する必要がある。
【0088】
図５Ｂ
図５Ｂは、遷移領域５１３におけるガイドラインの動作の１つの構成の詳細を拡大して示している。図５Ｂの構成では、長いアンテナライン５１４および５１５はそれぞれの長さにわたって連続しており、舗装５１６に切り込まれた共通の溝を共有している場合がある。どのラインに従うかの区別は、右側５１４または左側５１５の長いラインのいずれかで信号を無効にするだけで済む。
図５Ｂは、遷移領域５１３におけるガイドラインの動作の１つの構成の詳細を拡大して示している。図５Ｂの構成では、長いアンテナライン５１４および５１５はそれぞれの長さにわたって連続しており、舗装５１６に切り込まれた共通の溝を共有している場合がある。どのラインに従うかの区別は、右側５１４または左側５１５の長いラインのいずれかで信号を無効にするだけで済む。
【0089】
図５Ｃ
図５Ｃは、遷移領域５１３におけるガイドラインの動作の別の構成の詳細を拡大して示している。図５Ｃの構成では、長いアンテナライン５１７および５１８はそれぞれの長さにわたって不連続であり、舗装５１６に切り込まれた単一の溝からのブロードキャストには共通のガイドライン（たとえば、単一のアンテナ ワイヤ）５１９が使用される。スイッチ５２０は、右側５１７または左側５１８の長いアンテナラインの使用状況に応じて、ブロードキャスト信号パスを分離するために使用される。構成例では、スイッチはブロードキャスト信号にＤＣオフセットを適用することによって制御される。
図５Ｃは、遷移領域５１３におけるガイドラインの動作の別の構成の詳細を拡大して示している。図５Ｃの構成では、長いアンテナライン５１７および５１８はそれぞれの長さにわたって不連続であり、舗装５１６に切り込まれた単一の溝からのブロードキャストには共通のガイドライン（たとえば、単一のアンテナ ワイヤ）５１９が使用される。スイッチ５２０は、右側５１７または左側５１８の長いアンテナラインの使用状況に応じて、ブロードキャスト信号パスを分離するために使用される。構成例では、スイッチはブロードキャスト信号にＤＣオフセットを適用することによって制御される。
【0090】
図５Ｃ
図５Ｃは、遷移領域５１３におけるガイドラインの動作に関する別の構成の詳細を拡大して示している。図５Ｃの構成では、長いアンテナライン５１７および５１８はそれぞれの長さで不連続であり、共通のガイドライン（たとえば、単一のアンテナ ワイヤ）５１９は、舗装に切り込まれた単一の溝からのブロードキャストに使用される。スイッチ５２０は、右側５１７または左側５１８の長いアンテナラインの使用に応じて、ブロードキャスト信号パスを分離するために使用される。例の構成では、スイッチは、ブロードキャスト信号にＤＣオフセットを適用することによって方向付けられる。
図５Ｃは、遷移領域５１３におけるガイドラインの動作に関する別の構成の詳細を拡大して示している。図５Ｃの構成では、長いアンテナライン５１７および５１８はそれぞれの長さで不連続であり、共通のガイドライン（たとえば、単一のアンテナ ワイヤ）５１９は、舗装に切り込まれた単一の溝からのブロードキャストに使用される。スイッチ５２０は、右側５１７または左側５１８の長いアンテナラインの使用に応じて、ブロードキャスト信号パスを分離するために使用される。例の構成では、スイッチは、ブロードキャスト信号にＤＣオフセットを適用することによって方向付けられる。
【0091】
図６
図６は、選択された駐車スロットに無線ＧＴＳ６０９が装備された例示的な駐車場を示している。この例では、片側に寄せる駐車が想定されていることに注意が必要である。
ＥＶ６０１がナビゲーション段階を完了し、充電ステーション６０２に近づくと、指定された充電ポイントへの接近情報と末端誘導が必要になる。
図６は、選択された駐車スロットに無線ＧＴＳ６０９が装備された例示的な駐車場を示している。この例では、片側に寄せる駐車が想定されていることに注意が必要である。
ＥＶ６０１がナビゲーション段階を完了し、充電ステーション６０２に近づくと、指定された充電ポイントへの接近情報と末端誘導が必要になる。
【0092】
運転手が操縦する場合、ＥＶ６０１は充電ステーション６０２に進み、そこで標識と可視信号によって、空きのある駐車スロット、無線充電機能、および無線充電器（ＧＴＳ）の現在の状態が示される。この視覚情報を使用して、運転手は空いている互換性のあるＧＴＳ６０９に進む。オプションで、無線通信システム（図示せず）を使用して、車両計器を介して運転手に充電ポイント情報（充電器の種類、充電器の構成、使用可能な電力、スロットの空き状況、状態、待ち時間など）をブロードキャストまたは選択的に送信することができる。
【0093】
運転支援ソフトウェアパイロットを備えたＥＶまたは完全に自動化されたＥＶの場合、充電ステーションは、選択または交渉された互換性のあるＧＴＳ６０９の座標を（無線インターフェースを介して）通信することができる。主な方法として、ＥＶ６０１には、駐車スロットの接近ラインと誘導ラインの周波数が送信される。複数の選択的に有効にされた接近ライン（またはマルチ周波数ライン）は、幹線と呼ばれる。
【0094】
第１の充電ポイント６０７には、第１の接近ライン６１３と第１の誘導ライン６１４が関連付けられている。第２の充電ポイント６０５には、第１の接近ライン６１５と第１の誘導ライン６１６が関連付けられている。第３充電ポイント６０４には、第３接近ライン６１１と第３の誘導ライン６１２が関連付けられている。
【0095】
例示的な構成では、ＥＶ６０１は、接近と誘導のシーケンスを介して、目的のＧＴＳスロット６０５に送られる。ＥＶ６０１は、最初に制限速度でライン６１０に従うように指示される。この例では、幹線６１０が主の誘導ラインであり、個々の埋設ラインを選択的に有効にしたり切り替えたりすることで、複数の誘導信号をサポートできる。取得ポイント６０３では、接近ライン信号は最小値にあり、これは誘導受信機の検出しきい値を超えている。
【0096】
幹線６１０に来る乗ると、ＥＶはＶＴＳベースの誘導受信機を介して幹線に沿って操縦する。選択された接近ライン６１５がメインの幹線６１０から分岐すると、ＥＶ６０１は再びＶＴＳベースの誘導受信機を介してラインに沿って操縦する。誘導ラインセグメント６１６に到達すると、車両はさらに減速され、ステアリング調整精度が高められ、ＥＶ６０１はＶＴＳアレイが充電ポイントのＧＴＳ６０９の真上に停止し、ＶＴＡ／ＧＴＡペアが十分に整列する。
【0097】
図７
図７は、第１の距離７０６にわたって接近誘導を提供するための長い（長いアンテナは、選択された周波数と展開に応じて、全波長よりも短いか長い場合があります）伝送ライン７０４と、第２の距離７０５にわたってＧＴＳ７０１への誘導と範囲を提供するための左中央給電ダイポールアンテナ７０２と右中央給電ダイポールアンテナ７０３の両方を使用する、例示的な２ｘ２ＧＴＳの無線電力伝送測位用の車両誘導システムの構成を示している。
図７は、第１の距離７０６にわたって接近誘導を提供するための長い（長いアンテナは、選択された周波数と展開に応じて、全波長よりも短いか長い場合があります）伝送ライン７０４と、第２の距離７０５にわたってＧＴＳ７０１への誘導と範囲を提供するための左中央給電ダイポールアンテナ７０２と右中央給電ダイポールアンテナ７０３の両方を使用する、例示的な２ｘ２ＧＴＳの無線電力伝送測位用の車両誘導システムの構成を示している。
【0098】
図７の１つの構成では、ビーコン信号は長いライン７０４上で連続しており、第２のおよび／または第３のビーコン信号は左および／または右のダイポールアンテナ７０２、７０３によって連続的に送信される。
【0099】
車両を直進、左または右に操縦する必要があるかどうかに応じて、周波数、変調、またはコードを使用する第２のおよび／または第３のビーコンが左ガイドライン７０２、右ガイドライン７０３、またはその両方で送信される。ビーコンの周波数、変調、または拡散コードにより、ガイドラインを区別できる。非アクティブなガイドラインは無効のままにしておくことができ、ビーコンは送信されない。
【0100】
図７の構成では、エンドオブライン短距離（例えば、ＲＦＩＤ、Ｚｉｇｂｅｅ、８０２．１１（ＷＩ－ＦＩ（登録商標））、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）、誘導（近距離）結合）送信機７０７も含まれる場合がある。
【0101】
エンドオブライン（ＥＯＬ）送信機７０７は、長距離通信システムを置き換え、補完し、またはバックアップすることができる。これは、ＧＴＳが１つしかない場合や、ＧＴＳの数が少ない低密度の充電ステーションの場合に特に有用であると考えられる。ＥＯＬ送信機７０７には、送信機、プロセッサ、およびメモリのほか、長いラインケーブル７０４を介してＧＴＳ７０１からまたはＧＴＳ７０１を介してデータを受信するための有線通信サブシステムが含まれる場合がある。このＥＯＬ 送信機７０７は、その位置（緯度と経度）と充電ステーションの機能（提供される電力レベル、利用可能な支払い形式（仮想ウォレットのサポート、サポートされているオンラインアカウント、サポートされているメンバーシップ、クレジット、デビット、クラブ カードなど）など）をブロードキャストできる。ＥＯＬ 送信機７０７は、アクティブなＧＴＡ構成を車両のＶＴＡ構成に最適に一致させるために、次の誘導ライン７０２、７０３からの信号の周波数、変調、およびコーディングをシグナリングによって伝えることもできる。
【0102】
ＥＯＬ送信機ユニット７０７は、ビーコン信号へのＤＣオフセットを使用して、長い誘導ライン７０４を介して電力を供給することもできる。
【0103】
図８Ａ－８Ｂ
図８Ａは、２方向からの誘導をサポートするＧＴＳ８０１の要素を示す。図８Ａは、４つのＧＴＡ８０２、８０３、８０４、および８０５を使用してＧＴＳ８０１を構築し、各ＧＴＡ８０２、８０３、８０４、および８０５は、複数の車両ＶＴＳ構成をサポートするように動的に構成することができる。最初の距離８０６では、最初の右ガイドライン８０７と最初の左ガイドライン８０８がＧＴＳ８０１から延びている。２番目の距離８０９では、２番目の右ガイドライン８１０と第２の左ガイドライン８１１がＧＴＳ８０１から延びている。ここでは直線として示されていますが、ガイドライン８０７、８０８、８１０、および８１１は、それぞれの長さの一部または全部が曲線になっている場合もある。
図８Ａは、２方向からの誘導をサポートするＧＴＳ８０１の要素を示す。図８Ａは、４つのＧＴＡ８０２、８０３、８０４、および８０５を使用してＧＴＳ８０１を構築し、各ＧＴＡ８０２、８０３、８０４、および８０５は、複数の車両ＶＴＳ構成をサポートするように動的に構成することができる。最初の距離８０６では、最初の右ガイドライン８０７と最初の左ガイドライン８０８がＧＴＳ８０１から延びている。２番目の距離８０９では、２番目の右ガイドライン８１０と第２の左ガイドライン８１１がＧＴＳ８０１から延びている。ここでは直線として示されていますが、ガイドライン８０７、８０８、８１０、および８１１は、それぞれの長さの一部または全部が曲線になっている場合もある。
【0104】
第１の距離８０６と第２の距離８０９にわたってガイドラインを提供する代替ＧＴＳ構成が可能である。第１のおよび第２のガイドラインアンテナを備えた１ｘ２直列ＧＴＳ８０１では、ＧＴＡを変更する必要はない。単一のＧＴＡを備えたＧＴＳでは、第２のガイドライン送信機を追加する必要がある。２ｘ１ＧＴＳでは、ＧＴＡごとに１つのガイドラインを備えた未変更のＧＴＡを使用できるため、第１の距離には単一の右または左のガイドラインが、第２の距離には対応するが異なる左または右のガイドラインが使用される（各未変更のＧＴＡは単一のガイドライン送信機のみをサポートするため）。
【0105】
代替接近（たとえば、２ｘ１、２ｘ２、２ｘ３）を可能にする２つのガイドラインアンテナを備えたＧＴＳのすべてのケースで、同じガイドラインを使用して接近と出発を誘導することができ、接近ガイドラインは充電セッションの前にオフにし、出発ラインは充電セッション後にオンにすることができる。
【0106】
図８Ｂは、常駐ＧＴＳ８０１を備えた第１の路側駐車スペース８１６を示している。駐車スペース８１６はこの例では特大サイズであり、フロントマウント（名目上は前車軸の後ろ）、ミッドマウント、またはリアマウント（名目上は後車軸の真前）のＶＴＳを設置できる可能性がある。縁石８１４は駐車スペース８１６の片側を定義し、視覚的なラインマーキング（図示せず）が他の側を定義する。図８Ｂでは、ガイドラインは単一または複数のアンテナ８１２、８１３で構成されている。
【0107】
追加の充電器付き駐車スペース８１７、８１８は、縁石８１４に沿って配置されてもよい。これらの追加の充電器付き駐車スペース８１７、８１８は、第１の充電器付き駐車スペース８１６とともに、充電ステーションを備え、共通の所有権および管理下にある場合がある。
【0108】
第１の接近ラインアンテナ８１２は、第１の誘導ライン８０６に取り付けられている。第１の誘導ライン８０６は、ＧＴＳ８０１に接続されている。第２の接近ライン８１３は、第２のガイドライン８０９によってＧＴＳ８０１に接続されている。
【0109】
走行方向８１５を想定すると、ＥＶは、車両シャーシの下側にあるＥＶのＶＴＳの取り付け位置（例えば、前部、中央、後部の位置）に関係なく、接近ライン８１２とガイドライン８０６による引き込み技術を使用して、ＧＴＳ８０１の上に正しく配置することができる。
【0110】
あるいは、走行方向 ８１５を想定すると、ＥＶは、車両シャーシの下側にあるＥＶのＶＴＳグリッド取り付け位置（たとえば、前部、中央、後部の位置）に関係なく、バックイン テクニック 接近ライン８１３とガイドライン８０９を使用してＧＴＳ８０１の上に正しく配置することができる。
【0111】
図９
図９は、バックイン 駐車が標準である国または地域のＥＶ充電ステーション９０１を示している。個々の駐車スロット９０４、９０５内のＧＴＳの位置は、前方、中間、または後方に取り付けられたＶＴＳの設置をサポートするために変更することができる。図９の例では、利用可能な駐車スペース９０５には、前方に取り付けられたＶＴＳの設置用にＧＴＳ９０２が配置されている。
図９は、バックイン 駐車が標準である国または地域のＥＶ充電ステーション９０１を示している。個々の駐車スロット９０４、９０５内のＧＴＳの位置は、前方、中間、または後方に取り付けられたＶＴＳの設置をサポートするために変更することができる。図９の例では、利用可能な駐車スペース９０５には、前方に取り付けられたＶＴＳの設置用にＧＴＳ９０２が配置されている。
【0112】
ＥＶが走行方向９０９に進むと、幹線ガイドライン９０３は個別の誘導ライン９０７、９０８に分岐する。前進方向への継続的な信号検出の欠如によって分岐が検出されると、ＥＶ９０６は選択された誘導ライン９０７または９０８に沿って後退し、指定された駐車スペース９０４または９０５と常駐ＧＴＳ９０２まで進み、最終的な位置合わせが行われる。
【0113】
バックインされたＥＶ９０６は、選択された充電状態でセッションが完了するまで充電される。その後、駐車スペース９０４の誘導ラインと接近ラインが再度アクティブ化され、ＥＶ９０６をＥＶ充電ステーション９０１の出口に誘導することができる。
【0114】
図１０
図１０は、自動無線充電を伴う構成例のＥＶシステムを高レベルで示している。図示されているように、ＥＶ１００１には車両トランシーバーステーション（ＶＴＳ）１００２（この場合は単一のＶＴＡ）が装備されている。バッテリー管理システム（ＢＭＳ）１００３は、エネルギー貯蔵システム１００４の監視と管理を担当する。アルゴリズムに基づいて、ＢＭＳ１００３は、充電率を設定し、個々のセル（またはセルバンク）の充電／放電のバランスを取りながら、充電レベルを監視し、温度の極端さを緩和してバッテリー１００４のバッテリー寿命を延ばすことで、性能を管理し、範囲と寿命を最大化する。エネルギー貯蔵システム１００４は、名目上は再充電可能な化学（たとえば、リチウムイオン）バッテリーであるが、コンデンサ バンク、可逆燃料電池、固体バッテリー、または前述のハイブリッドの組み合わせの１つ以上であってもよい。
図１０は、自動無線充電を伴う構成例のＥＶシステムを高レベルで示している。図示されているように、ＥＶ１００１には車両トランシーバーステーション（ＶＴＳ）１００２（この場合は単一のＶＴＡ）が装備されている。バッテリー管理システム（ＢＭＳ）１００３は、エネルギー貯蔵システム１００４の監視と管理を担当する。アルゴリズムに基づいて、ＢＭＳ１００３は、充電率を設定し、個々のセル（またはセルバンク）の充電／放電のバランスを取りながら、充電レベルを監視し、温度の極端さを緩和してバッテリー１００４のバッテリー寿命を延ばすことで、性能を管理し、範囲と寿命を最大化する。エネルギー貯蔵システム１００４は、名目上は再充電可能な化学（たとえば、リチウムイオン）バッテリーであるが、コンデンサ バンク、可逆燃料電池、固体バッテリー、または前述のハイブリッドの組み合わせの１つ以上であってもよい。
【0115】
ＢＭＳ１００３は、ＶＴＳ１００２によって提供される誘導通信トランシーバ システムによってサポートされる順方向データリンク１００５および逆方向データリンク１００６を介して送信されるメッセージを使用して、充電セッション（および関連するロジスティクス、課金、およびセンサー読み取り）を制御する。（この例では、ＶＴＳ１００２は単一のＶＴＡである）。ＢＭＳ１００３のデータストアには、ＩＤ および認証情報、バッテリ電圧、および最大電流レベル設定が含まれる。無線充電コントローラ１００７は、データリンク１００８を介して車両ネットワークと誘導通信トランシーバ システムを変換およびブリッジする機能を果たす。データリンク１００８は、たとえば、無線または有線のコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスとして実装できる。ＢＭＳ１００３は、有線（または無線）接続１００９を介してバッテリー１００４からのセンサー データを測定する。一部の構成では、無線充電コントローラ１００７は、ＢＭＳ１００３処理およびデータ ストレージ ハードウェア上で同時に実行されるソフトウェア パッケージとして実装される可能性があり、そのため、図に示すコントローラ１００７からＢＭＳ１００３データ バス１００８への接続は不要になる。
【0116】
ＶＴＳ１００２は、高電流電源供給１０１０を介してバッテリーパック１００４に直流電流を供給する。バッテリーパック１００４が充電中または完全に充電されている場合、電流は、ＧＴＳと整合して通信しながら、通信、エンターテイメント、環境制御などの車両１００１のオンボードシステムに転用または共有されることもある。
【0117】
ＥＶコントローラモジュール１０１１（ＥＶディスプレイ、運転支援システム、または自律走行システムへのフィードを含むことができる）は、有線または有線データリンク１０１２（例：ＣＡＮバス）を介して ＢＭＳ１００３から、または無線（例：Ｚｉｇｂｅｅ）または有線データリンク１０１３（例：ＣＡＮバス）を介して無線充電コントローラ１００７から、ステータス、アラーム、および充電関連の情報を取得することができる。運転手電子機器１０１１とＥＶ１００１独自の無線通信アンテナ１０１４またはＥＶ１００１に設置された全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）（例：ＧＰＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＧＬＯＮＡＳＳ、ＢｅｉＤｏｕ）アンテナ１０１５との間のデータ接続は示されていません。
【0118】
図１１
図１１は、接近、誘導、および位置合わせ信号を受信するための誘導アンテナの例示的な設置を示す。本譲受人の米国特許第１１，１２１，７４０号に記載されているように（その内容は参照により本明細書に組み込まれる）、誘導アンテナコイルは、ＥＶ１１０１の下側に取り付けられたＶＴＡに対称ペアで設置され、誘導信号の収集用のセンサーの対として機能する。
図１１は、接近、誘導、および位置合わせ信号を受信するための誘導アンテナの例示的な設置を示す。本譲受人の米国特許第１１，１２１，７４０号に記載されているように（その内容は参照により本明細書に組み込まれる）、誘導アンテナコイルは、ＥＶ１１０１の下側に取り付けられたＶＴＡに対称ペアで設置され、誘導信号の収集用のセンサーの対として機能する。
【0119】
フロントバンパー１１０４のオプションのフロントセンサーの対１１０５、１１０６は、可能な限り前方に取り付けられ（ここでは、無線透過性のフロントバンパーカバー１１０４内に示されている）、誘導センサーセット１１０５、１１０６の範囲を前方に拡張して、引き込み駐車のシナリオを支援する。前方のセンサーの対１１０５、１１０６により、地上設置のガイドラインアンテナ（図示せず）からの極めて短距離の信号をより早く取得することもできる。
【0120】
補助センサーを設置するのに好ましいもう１つの位置は、リア バンパー カバー１１０７の下または内部である。リア右センサー１１０８とリア左センサー１１０９は、（ＶＴＡに取り付けられたセンサーまたはフロントに取り付けられた）センサー間のベースラインが長くなるだけでなく、バックイン 駐車充電状況で先頭センサーとしても機能する。
【0121】
単一のＶＴＡでは、少なくとも１組の右センサー１１０２と左センサー１１０３が存在する。追加のＶＴＳ関連センサーの対は、ＶＴＳ内の追加のＶＴＡから、またはＶＴＡに装備されて存在することができる。
【0122】
有線（例えば、ＣＡＮバス（ＩＳＯ１１８９８）経由）または無線接続（例えば、Ｚｉｇｂｅｅ（ＩＥＥＥ８０２．１５．４）経由）を介してＶＴＳに接続され、補助センサーの対を配置することができる。好ましい位置としては、ガイドラインブロードキャストを最も早く受信できるように前方右センサー１１０５および前方左センサー１１０６が配置されているフロントバンパーカバー１１０４の下が挙げられる。バンパーおよびバンパーカバーに使用される材料の無線透過性に応じて、誘導ループアンテナをバンパー構造内に埋め込むことができる。
【0123】
ＶＴＳ（図２Ａおよび図２Ｂに詳細を示す）に取り付けられたセンサーの対１１０２、１１０３は、接近の中心線を測定するための一連の差動受信ポイントを提供するだけでなく、ＶＴＳとＧＴＳの位置合わせ測定も可能にする。
【0124】
オプションのリアマウントアンテナの対１１０８、１１０９は、バックイン充電ポイントシナリオのために誘導センサーの範囲を後方に拡張するために使用される。
【0125】
誘導アンテナの複数の対を一緒に誘導信号用センサーとして使用すると、移動方向を計算できる（誘導アンテナからの信号を使用）。このような接近角度情報は、運転手に表示したり、運転手支援システムまたは運転手自動化システムに配信したりできる。角度情報は、予測経路の計算を可能にし、ステアリング角度を修正したり（範囲と速度（範囲の減少率によって決定またはＥＶから配信）と組み合わせると）ブレーキを設定したりするために使用できるため、接近、誘導、および位置合わせプロセスを簡素化するのに役立つ。
【0126】
図１１は、車両の中心線上またはそれと平行に対称グリッド方式で車両の下側にＶＴＳが取り付けられている公称シナリオを想定している。一部のＷＰＴシナリオでは、ＥＶの構造上、ＶＴＳを中心線からオフセットする必要がある。対称的なＶＴＳの取り付けの想定に基づいて、充電ステーションおよびＧＴＳの誘導および接近アンテナを変更することなく、接近および誘導の計算またはセンサ配置のいずれかにおいて補正を行うことで、このようなＥＶに対応することができる。また、ＶＴＳを垂直に配置すること（例えば、バスやフェリーなどのＥＶの側面、前面、または背面）も検討されており、対応するＧＴＳは壁、荷積みドック、または道路分離装置に取り付けられている。トップマウントのＶＴＳは、悪路またはオフロードを走行するＥＶに有益である。対応するＧＴＳの設置は、クリアランスおよびＶＴＡーＧＴＡギャップ距離の調整を提供するために、アクチュエータを備えた天井またはガントリーに取り付ける必要がある。
【0127】
【0128】
図１２Ａでは、ＥＶ１２０１がガイドライン１２０２を取得したところである。ここでは下部バンパーカバーに埋め込まれているフロントの対の受信機１２０３は、誘導下での接近開始時の受信が受信機１２０６の短距離制限によって制限されることを意味する。範囲制限にもかかわらず、受信機のフロントの対１２０３で収集された信号は、取得後すぐに開始できる信号振幅と位相の処理に基づいて、右から左への位置合わせの決定に使用できる。ＶＴＳ１２０４に搭載された２つのセンサーの対とリアバンパーに搭載されたセンサーの対１２０５は、受信機のフロントの対１２０３が装備されている場合、前方取得には役立ちません。
【0129】
ＥＶ１２０１がＧＴＳに逆方向に接近する場合（つまり、後退する場合）、取得中に前方センサーの対１２０３と後方センサーの対１２０５の役割が逆転する。
【0130】
図１２Ｂでは、ＥＶ１２０１は誘導を受けている。示されている時点では、前方センサーの対１２０３とＶＴＳ１２０４に搭載されたセンサー（この構成では２組のセンサーが示されています）はすべてガイドライン１２０２信号を受信し、右から左へのステアリング情報に寄与している。近距離信号範囲と無線信号の長波長と車両の長さによって提供される最大ベースラインとの比較により、信号の振幅と位相のみが右から左へのオフセットの決定に寄与する。複数のセンサーの対を既知の距離だけ離して搭載すると、右から左へのオフセットを使用してステアリング補正角度を決定できる。
【0131】
図１２Ｃでは、ＥＶ１２０１は誘導を受けており、前方センサの対１２０３は、ＧＴＳ１２０７の端であるガイドラインの端に到達している。ＧＴＳ１２０７から前方データリンク信号（図示せず）を検出すると、前方受信機の対１２０３は、接近状態を離れ、位置合わせ状態に移行する。追加のセンサの対（ＶＴＳ１２０４に搭載された対と、リアバンパー１２０５の下に搭載された対）は、ＶＴＳ１２０４のセンサの対が位置合わせ状態に入るまで、受信したガイドライン信号の位相と振幅を供給し続ける。
【0132】
図１３
図１３は、ＥＶの無線充電の例示的なシステムを示している。ＥＶの自動無線充電は、インフラストラクチャの初期段階を考慮すると、複数の段階を伴う場合がある。公共アクセス、個人車両の使用、および混合使用に対応する段階的な接近が検討されている。図１３に示されているソリューションは、論理要素と機能要素、および通信システムを組み合わせて使用する。
図１３は、ＥＶの無線充電の例示的なシステムを示している。ＥＶの自動無線充電は、インフラストラクチャの初期段階を考慮すると、複数の段階を伴う場合がある。公共アクセス、個人車両の使用、および混合使用に対応する段階的な接近が検討されている。図１３に示されているソリューションは、論理要素と機能要素、および通信システムを組み合わせて使用する。
【0133】
ステージ１には、ナビゲーション１３０１が含まれ、旅行計画、目的地の近くまたは旅行ルート沿いの望ましい互換性のあるＧＴＳの可用性の決定、および互換性のある充電器（たとえば、車両の車両トランシーバーステーション（ＶＴＳ）の車両トランシーバーアセンブリ（ＶＴＡ）の構成に最も一致する地上トランシーバーアセンブリ（ＧＴＡ）の構成を備えた地上トランシーバーステーション（ＧＴＳ））の予約が含まれる。
【0134】
充電の必要性は運転手（この場合の運転手とは、人間、運転手支援システム、および／または自律走行システムを意味する）の選択によるため、この予約は旅行の数時間または数日前、またはＥＶが充電ステーションエリアに入った後に行うことができるため、柔軟なアーキテクチャが必要である。複数の充電ステーション所有者が存在するため、連合データアーキテクチャが使用される（充電器の可用性に関するデータは、オンデマンドデータ統合を使用して１つの統合データストアとしてデータ消費者がアクセスできるようにする、異種の自律データストアのセットに格納される）。充電（ナビゲーション）の決定１３０１をサポートするために、旅行計画ツールは、充電ステーションＧＴＳ情報と、ＧＴＳのローカルおよび潜在的に既存の予約ステータスを格納する地理情報システム（ＧＩＳ）対応の連合データベース１３０２にアクセスする必要がある。計画ツールとデータベース１３０２間の通信リンク１３０３は、一般的な有線または無線パケットデータリンク（たとえば、有線インターネットまたは無線パケットデータ）である。
【0135】
ステージ２には接近１３０４が含まれ、ＥＶを充電するのに適したＧＴＳの充電ポイントにＥＶを誘導する。接近１３０４は、ＧＩＳデータ（ＥＶベースのマッピング システムなど）を使用した無線充電ステーション（少なくとも）の選択に依存する。ＥＶが近づくと、更新された位置および／または到着予定時刻が無線 データリンク１３０８（セルラー無線ネットワークなど）を介して提供され、予約システム１３０６（ステーションのローカルまたは複数のステーションをカバーするシステム）に送信される。
【0136】
充電ステーションの所有者は、予約なしの充電セッションを許可することができる。１つのサンプル構成では、運転手または運転システムが充電ステーションの位置を事前に知っている場合（たとえば、標識を通り過ぎたり、ステーションを以前からよく知っている場合）、予約がＧＴＳとの充電プロセスでの最初のやり取りになることがあります（ナビゲーション ステージをスキップする。）。
【0137】
次に、充電リソースの優先順位付けには、ＶＴＳ関連データ、バッテリー電圧、充電状態（ＳｏＣ）、および必要な ＳｏＣ（使用可能な場合）を含む車両情報のクエリ（無線 インターフェイス１３０８経由）が含まれる。ＧＴＳの選択は、ＧＴＡからＶＴＡへの構成、充電に必要な時間、次に利用可能な互換性のある充電器、次に利用可能な特大の充電器（ＧＴＳ構成がＶＴＳよりも大きく、利用可能なＧＴＡのサブセットのみが有効になる）、または次に利用可能な小型の充電器（ＧＴＳ構成がＶＴＳ構成よりも小さく、ＥＶのＶＴＡのサブセットのみを無線充電に使用できる）に合わせて最適化できる。待ち時間の短縮、充電時間の短縮（ＧＴＳ／ＶＴＳの不一致による）、およびＧＴＳの効率的な使用はすべて目標である。シナリオによっては、待ち時間の短縮と引き換えに、合計充電量の削減（小型のＧＴＳを使用することで充電時間とＧＴＳ割り当て時間を短縮）が顧客に提供される場合がある。
【0138】
さらに、充電ステーションコントローラ（図１）は、充電器の可用性を決定する際に顧客の親和性またはランクを考慮し、優先順位をさらに高めることができる。１つのシナリオでは、事前の予約が常に優先され、最初に利用可能なもの（互換性のあるＧＴＳ／ＶＴＳ付き）が先行順序付けに使用され、待機時間（充電まで）が最小限になる。別のシナリオでは、フリート カスタマーに高いランクが与えられ、常に次に利用可能な充電器のうち最も高い充電能力を持つもの（たとえば、ＧＴＳとＶＴＳの一致または特大ＧＴＳ）が提供される。
【0139】
別のサンプル構成では、公共交通機関またはスクールバス用の私設充電ステーションが、適切に（ＶＴＳ）装備された緊急電気自動車による施設の使用を特別に許可する場合がある。緊急予約なしの優先順位１３０５は、無線インターフェイス１３０７を介してステーションに送信できる。または、ステーションが車両の外観を使用してイベントを自動的に登録することもできる。
【0140】
緊急使用の場合、電気使用量の計測は専用の承認から請求までのデータベースに記録される。緊急使用の優先順位付けにより、他の移動された予約または優先予約１３０６の優先順位付けが再度行われる可能性がある。次に利用可能なＧＴＳ（この場合もＧＴＳとＶＴＳの一致またはサイズが大きすぎるＧＴＳ）を割り当てて、既存のＧＴＳ予約を優先することができる。シナリオによっては、充電セッションが完了前に中止され、ＧＴＳがすぐに再割り当てできるように解放される場合がある。
【0141】
ステージ３には誘導１３０９が含まれる。これは無線電力転送充電ポイントに固有のもので、ＥＶを停止地点に誘導して、車両搭載の車両トランシーバーステーション（ＶＴＳ）を地上搭載のＧＴＳと正しく配置（ペアリング）する。モジュラーＧＴＳシステムでは、エネルギー転送を最大化するために、各ＧＴＡをペアリングされたＶＴＡと正しく配置する必要がある。ＧＴＡとＶＴＡは双方向モードで動作できるため、エネルギー転送は電力網（ＧＴＳ経由）から車両（ＶＴＳ経由）へ、または逆にＥＶのエネルギー貯蔵（バッテリー パックなど）から発生する電力をＶＴＳからＧＴＳに送信して ＤＣ または ＡＣ 負荷（家や作業現場など）に電力を供給することができる。
【0142】
ステージ４には、位置合わせ１３１０が含まれる。これは、無線充電を開始する前に、各対が正しく配置されていることを確認するために、ＧＴＳ－ＶＴＳリンク（個々のＧＴＡおよびＶＴＡユニットに取り付けられた誘導ループアンテナ経由）をプローブするものである。位置合わせ１３１０ステージが終了する前に、提供ＧＴＳ１３１１は誘導通信システム リンク１３１２経由でＥＶと通信している。
【0143】
ステージ５には、無線電力伝送が開始される充電１３１４が含まれる。ＶＴＳ内の各位置合わせされたＶＴＡは、他のＶＴＡとは独立して動作する。ＶＴＡと対になっている十分に位置合わせされた各ＧＴＡは、ＧＴＳ内の他のＧＴＡとは独立して動作する。
【0144】
異物検出（ＦＯＤ）（生体検出（ＬＯＤ）を含む場合がある）１３１３は、充電１３１４の期間中アクティブになる。ＦＯＤ１３１３は、位置合わせ１３１０の終了時、または磁気パワー レベルがしきい値を超えた場合（たとえば、有害な熱効果が発生する可能性がある場合、または人間の安全しきい値（例：ＩＥＥＥＣ９５．１－２０１９－「電気、磁気、電磁場への人間の暴露に関する安全レベルのＩＥＥＥ標準、０Ｈｚ～３００ＧＨｚ）」）に開始される場合がある。ＦＯＤ からＶＴＳへのメッセージング１３１６は、採用されている ＦＯＤ 技術に応じて、誘導通信システムを介して行われる場合もあれば、ＶＴＳの内部で行われる場合もある。
【0145】
ＧＴＳとＶＴＳ間の連続的な全二重誘導通信１３１２は、アクティブな各ＶＴＡとＧＴＡ間の個別の全二重リンクによって維持される。誘導通信システムは、標準化された充電器からＥＶへのメッセージング（例：ＩＳＯ／ＤＩＳ１５１１８－２０、「道路車両－車両からグリッドへの通信インターフェース－パート２０：第２の世代ネットワーク層およびアプリケーション層の要件」）のメッセージングに加えて、充電機器の状態の監視、検出された車両位置の変化の報告（例：車両の積載または積降時のコイル間ギャップの高さの変化）、またはＥＶのバッテリー管理システムによって伝達されない車両状態の変化に関するシステム固有のメッセージング１３１５を交換する。
結論
さまざまな実装について上で説明しましたが、これらは例としてのみ提示されており、限定するものではないことを理解する必要がある。たとえば、上で説明したシステムおよび方法に関連する要素のいずれも、上で説明した任意の望ましい機能を使用できる。したがって、好ましい実装の幅と範囲は、上で説明したサンプル実装のいずれによっても制限されるべきではありません。
結論
さまざまな実装について上で説明しましたが、これらは例としてのみ提示されており、限定するものではないことを理解する必要がある。たとえば、上で説明したシステムおよび方法に関連する要素のいずれも、上で説明した任意の望ましい機能を使用できる。したがって、好ましい実装の幅と範囲は、上で説明したサンプル実装のいずれによっても制限されるべきではありません。
【0146】
本明細書で説明したように、本明細書で説明した方法の側面を実装するロジック、コマンド、または命令は、デスクトップまたはノートブックパーソナルコンピュータ、タブレット、ネットブック、スマートフォンなどのモバイル装置、クライアント端末、サーバーホストマシンインスタンスなど、コンピューティングシステムの任意の数のフォーム ファクタを含むコンピューティングシステムで提供できる。本明細書で説明する別の構成には、本明細書で説明した技術を他の形式に組み込むことが含まれる。これには、他の形式のプログラムされたロジック、ハードウェア構成、または特殊なコンポーネントまたはモジュール、そのような技術の機能を実行するためのそれぞれの手段を備えた装置が含まれる。このような技術の機能を実行するために使用されるそれぞれのアルゴリズムには、本明細書で説明する電子操作の一部またはすべてのシーケンス、または添付の図面および以下の詳細な説明で示されるその他の側面が含まれる場合がある。本明細書で説明する方法を実行するための命令を含むこのようなシステムおよびコンピュータ読み取り可能なメディアも、サンプル構成を構成する。
【0147】
図１～１３に関して本明細書で説明されている機能は、１つの構成ではソフトウェアで実装することができる。ソフトウェアは、１つ以上の非一時的メモリまたはローカルまたはネットワーク化された他のタイプのハードウェアベースのストレージ装置などのコンピュータ読み取り可能なメディアまたはコンピュータ読み取り可能なストレージ装置に格納されたコンピュータ実行可能命令から構成することができる。さらに、このような機能はモジュールに対応しており、モジュールはソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせである。複数の機能は、必要に応じて１つ以上のモジュールで実行することができ、説明されている構成は単なる例である。ソフトウェアは、パーソナルコンピュータ、サーバ、または他のコンピュータシステムなどのコンピュータシステム上で動作するデジタル信号プロセッサ、ＡＳＩＣ、マイクロプロセッサ、または他のタイプのプロセッサで実行することができ、そのようなコンピュータシステムを特別にプログラムされたマシンに変えることができる。
【0148】
本明細書で説明する例には、プロセッサ、ロジック、または多数のコンポーネント、モジュール、またはメカニズム（以下、「モジュール」）が含まれるか、またはそれら上で動作する場合がある。モジュールは、特定の操作を実行できる有形のエンティティ（たとえば、ハードウェア）であり、特定の方法で構成または配置される場合がある。一例では、回路は、モジュールとして特定の方法で（たとえば、内部的に、または他の回路などの外部エンティティに対して）配置される場合がある。一例では、１つ以上のコンピュータ システム（たとえば、スタンドアロン、クライアント、またはサーバーコンピュータシステム）の全体または一部、または１つ以上のハードウェア プロセッサは、ファームウェアまたはソフトウェア（たとえば、命令、アプリケーション部分、またはアプリケーション）によって、特定の操作を実行するように動作するモジュールとして構成される場合がある。一例では、ソフトウェアは、機械可読媒体上に常駐する場合がある。ソフトウェアは、モジュールの基礎となるハードウェアによって実行されると、ハードウェアに特定の操作を実行させる。
【0149】
したがって、「モジュール」という用語は、物理的に構築され、特別に構成され（例えば、ハードワイヤード）、または一時的に（例えば、一時的に）構成され（例えば、プログラムされ）、指定された方法で動作するように、または本明細書で説明されている任意の操作の一部またはすべてを実行するように構成された実体である、有形のハードウェアおよび／またはソフトウェア実体を包含すると理解される。モジュールが一時的に構成される例を考慮すると、各モジュールは、ある時点でインスタンス化される必要はない。例えば、モジュールがソフトウェアを使用して構成される汎用ハードウェアプロセッサを含む場合、汎用ハードウェアプロセッサは、異なる時点でそれぞれ異なるモジュールとして構成されてもよい。ソフトウェアは、それに応じて、例えば、ある時点で特定のモジュールを構成し、別の時点で別のモジュールを構成するようにハードウェアプロセッサを構成することができる。
【0150】
当業者であれば、本明細書に含まれる開示は車両への電力供給に関するものであるが、これは多くの可能な用途のうちの１つに過ぎず、車両以外の用途を含む他の構成も可能であることを理解するであろう。例えば、当業者であれば、顧客が列に並んで待機し、顧客が列を進むにつれて顧客の電子装置を充電することが望まれる用途が多数あることを理解するであろう。例えば、歯ブラシ、携帯電話、およびその他の装置の充電に使用される誘導型ポータブル消費者電子装置充電器（ＰｏｗｅｒＭａｔ（登録商標）など）は、本明細書で説明するように管理することができる。したがって、これらおよびその他のそのような用途は、以下の請求項の範囲内に含まれる。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C-2E】
【図2F-2H】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図13】
【手続補正書】
【提出日】2025-01-27
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0004】
自動運転への投資も技術革新を加速させており、一部の電気自動車ではすでに運転支援ソフトウェア（駐車支援、自動ブレーキなど）が利用可能になっている。完全自動運転車（主にＢＥＶ）は２０２５年までに実用化されると予想されており、一般の乗客輸送や貨物輸送が広く利用されるようになる前に、自動運転の荷物配達車が登場すると予想されている。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある（国際出願日以降国際段階で引用された文献及び他国に国内移行した際に引用された文献を含む）。
（先行技術文献）
（特許文献）
（特許文献１） 米国特許出願公開第２０２０／０１２７５０６号明細書
（特許文献２） 米国特許出願公開第２０１９／０２５５９６５号明細書
（特許文献３） 米国特許出願公開第２０２０／０００６９８８号明細書
（特許文献４） 米国特許出願公開第２０２２／０１２６７１０号明細書
（特許文献５） 米国特許出願公開第２０２０／０１３６４３９号明細書
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある（国際出願日以降国際段階で引用された文献及び他国に国内移行した際に引用された文献を含む）。
（先行技術文献）
（特許文献）
（特許文献１） 米国特許出願公開第２０２０／０１２７５０６号明細書
（特許文献２） 米国特許出願公開第２０１９／０２５５９６５号明細書
（特許文献３） 米国特許出願公開第２０２０／０００６９８８号明細書
（特許文献４） 米国特許出願公開第２０２２／０１２６７１０号明細書
（特許文献５） 米国特許出願公開第２０２０／０１３６４３９号明細書
【国際調査報告】