特表2017-539197(P2017-539197A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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特表2017-539197マルチコイル二重バックボーン動的誘導式電力伝達のためのシステムおよび方法
(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】特表2017-539197(P2017-539197A)
(43)【公表日】2017年12月28日
(54)【発明の名称】マルチコイル二重バックボーン動的誘導式電力伝達のためのシステムおよび方法
(51)【国際特許分類】
   H02J 50/90 20160101AFI20171201BHJP
   H02J 50/12 20160101ALI20171201BHJP
   H02J 7/00 20060101ALI20171201BHJP
   H02J 50/40 20160101ALI20171201BHJP
   H02J 50/80 20160101ALI20171201BHJP
【FI】
   H02J50/90
   H02J50/12
   H02J7/00 301D
   H02J50/40
   H02J50/80
【審査請求】有
【予備審査請求】有
【全頁数】45
(21)【出願番号】特願2017-531846(P2017-531846)
(86)(22)【出願日】2015年12月3日
(85)【翻訳文提出日】2017年6月14日
(86)【国際出願番号】US2015063767
(87)【国際公開番号】WO2016109113
(87)【国際公開日】20160707
(31)【優先権主張番号】14/584,667
(32)【優先日】2014年12月29日
(33)【優先権主張国】US
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US
(71)【出願人】
【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】ニコラス・アソル・キーリング
(72)【発明者】
【氏名】ミケル・ビピン・ブディア
(72)【発明者】
【氏名】チャン−ユ・ファン
(72)【発明者】
【氏名】マイケル・ル・ギャレ・キッシン
(72)【発明者】
【氏名】ジョナサン・ビーヴァー
(72)【発明者】
【氏名】クラウディオ・アルマンド・カマスカ・ラミレス
【テーマコード(参考)】
5G503
【Fターム(参考)】
5G503AA01
5G503BB01
5G503GB08
(57)【要約】
受電カプラに電力をワイヤレス伝達するための装置が提供される。装置は、第2のカプラに接続された第1のカプラを備える。装置は、第1および第2のカプラに重なる第3のカプラをさらに備える。装置は、少なくとも1つの電源から電力を受け、第1の充電モードにおいて、第1のカプラおよび第2のカプラに第1の電流を供給し、第2の充電モードにおいて、第1のカプラおよび第2のカプラに第1の電流を供給するとともに第3のカプラに第2の電流を供給するように構成されたコントローラをさらに備える。第1の部分を通過する第1の電流によって生成される磁束は、第2の部分を通過する第1の電流によって生成される磁束と強め合うように相加的である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
受電カプラに電力をワイヤレス伝達するための装置であって、
第2のカプラに接続された第1のカプラと、
前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに重なる第3のカプラと、
コントローラとを備え、前記コントローラが、
少なくとも1つの電源から電力を受けることと、
第1の充電モードにおいて、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに第1の電流を供給し、前記第1のカプラの第1の部分を通過する前記第1の電流によって生成される磁束が、前記第2のカプラの第2の部分を通過する前記第1の電流によって生成される磁束と強め合うように相加的であるようにすることと、
第2の充電モードにおいて、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに前記第1の電流を供給するとともに前記第3のカプラに第2の電流を供給することとを行うように構成されている、装置。
【請求項2】
前記第3のカプラが、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラの各々の上で対称的に位置決めされている、請求項1に記載の装置。
【請求項3】
前記コントローラが、前記受電カプラが前記第2のカプラおよび前記第3のカプラの上に位置するときに前記第2の充電モードにおける第1の極性を有する前記第2の電流を供給するようにさらに構成されている、請求項1に記載の装置。
【請求項4】
前記コントローラが、前記受電カプラが前記第1のカプラおよび前記第3のカプラの上に位置するときに前記第2の充電モードにおける第2の極性を有する前記第2の電流を供給するようにさらに構成されている、請求項1に記載の装置。
【請求項5】
前記コントローラが、前記第2の充電モードにおいて、前記受電カプラのロケーションに基づいて、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに供給される前記第1の電流の極性、ならびに前記第3のカプラに供給される前記第2の電流の極性を、交互に反転させるようにさらに構成されている、請求項1に記載の装置。
【請求項6】
前記コントローラが、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラによって伝達される電力のレベル、または前記第3のカプラによって伝達される電力のレベルに基づいて、前記ロケーションを決定するようにさらに構成されている、請求項5に記載の装置。
【請求項7】
前記少なくとも1つの電源が、第1の電力バックボーンおよび第2の電力バックボーンを備え、前記コントローラが、
前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに前記第1の電流を供給するために、前記第1の電力バックボーンから電力の少なくとも第1の部分を受け、
前記第3のカプラに前記第2の電流を供給するために、前記第2の電力バックボーンから電力の少なくとも第2の部分を受けるようにさらに構成されている、請求項1に記載の装置。
【請求項8】
前記コントローラが、前記第2の電流に対して位相が90°ずれた前記第1の電流を供給するようにさらに構成されている、請求項1に記載の装置。
【請求項9】
受電カプラに電力をワイヤレス伝達するための方法であって、
少なくとも1つの電源から電力を受けるステップと、
第1の充電モードにおいて、第1のカプラ、および前記第1のカプラに接続された第2のカプラに、第1の電流を供給するステップと、
第2の充電モードにおいて、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに前記第1の電流を供給し、また前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに重なる第3のカプラに第2の電流を供給するステップとを備え、
前記第1のカプラの第1の部分を通過する前記第1の電流によって生成される磁束が、前記第2のカプラの第2の部分を通過する前記第1の電流によって生成される磁束と強め合うように相加的である、方法。
【請求項10】
前記第3のカプラが、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラの各々の上で対称的に位置決めされる、請求項9に記載の方法。
【請求項11】
前記受電カプラが前記第2のカプラおよび前記第3のカプラの上に位置するとき、前記第2の充電モードにおける第1の極性を有する前記第2の電流を供給するステップをさらに備える、請求項9に記載の方法。
【請求項12】
前記受電カプラが前記第1のカプラおよび前記第3のカプラの上に位置するとき、前記第2の充電モードにおける第2の極性を有する前記第2の電流を供給するステップをさらに備える、請求項9に記載の方法。
【請求項13】
前記第2の充電モードにおいて、前記受電カプラのロケーションに基づいて、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに供給される前記第1の電流の極性、ならびに前記第3のカプラに供給される前記第2の電流の極性を、交互に反転させるステップをさらに備える、請求項9に記載の方法。
【請求項14】
前記第1のカプラおよび前記第2のカプラによって伝達される電力のレベル、または前記第3のカプラによって伝達される電力のレベルに基づいて、前記ロケーションを決定するステップをさらに備える、請求項13に記載の方法。
【請求項15】
前記少なくとも1つの電源から電力を受けるステップが、
前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに前記第1の電流を供給するために、第1の電力バックボーンから電力の少なくとも第1の部分を受けるステップと、
前記第3のカプラに前記第2の電流を供給するために、第2の電力バックボーンから電力の少なくとも第2の部分を受けるステップとを備える、請求項9に記載の方法。
【請求項16】
前記第1の電流が、前記第2の電流に対して位相が90°ずれている、請求項9に記載の方法。
【請求項17】
実行されたとき、装置に、
少なくとも1つの電源から電力を受けることと、
第1の充電モードにおいて、第1のカプラ、および前記第1のカプラに接続された第2のカプラに、第1の電流を供給することと、
第2の充電モードにおいて、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに前記第1の電流を、また前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに重なる第3のカプラに第2の電流を供給することとを行わせるコードを備える非一時的コンピュータ可読媒体であって、
前記第1のカプラの第1の部分を通過する前記第1の電流によって生成される磁束が、前記第2のカプラの第2の部分を通過する前記第1の電流によって生成される磁束と強め合うように相加的である、非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項18】
前記第3のカプラが、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラの各々の上で対称的に位置決めされる、請求項17に記載の媒体。
【請求項19】
前記コードは、実行されたとき、前記装置に、受電カプラが前記第2のカプラおよび前記第3のカプラの上に位置するとき、前記第2の充電モードにおける第1の極性を有する前記第2の電流を供給することをさらに行わせる、請求項17に記載の媒体。
【請求項20】
前記コードは、実行されたとき、前記装置に、受電カプラが前記第1のカプラおよび前記第3のカプラの上に位置するとき、前記第2の充電モードにおける第2の極性を有する前記第2の電流を供給することをさらに行わせる、請求項17に記載の媒体。
【請求項21】
前記コードは、実行されたとき、前記装置に、前記第2の充電モードにおいて、受電カプラのロケーションに基づいて、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに供給される前記第1の電流の極性、ならびに前記第3のカプラに供給される前記第2の電流の極性を交互に反転させることをさらに行わせる、請求項17に記載の媒体。
【請求項22】
前記コードは、実行されたとき、前記装置に、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラによって伝達される電力のレベル、または前記第3のカプラによって伝達される電力のレベルに基づいて、前記ロケーションを決定することをさらに行わせる、請求項21に記載の媒体。
【請求項23】
前記少なくとも1つの電源から電力を受けることが、
前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに前記第1の電流を供給するために、第1の電力バックボーンから電力の少なくとも第1の部分を受けることと、
前記第3のカプラに前記第2の電流を供給するために、第2の電力バックボーンから電力の少なくとも第2の部分を受けることとを備える、請求項17に記載の媒体。
【請求項24】
前記第1の電流が、前記第2の電流に対して位相が90°ずれている、請求項17に記載の媒体。
【請求項25】
受電カプラに電力をワイヤレス伝達するための装置であって、
受電カプラに電力をワイヤレス結合させるための第1の手段と、
前記受電カプラに電力をワイヤレス結合させるための第2の手段であって、前記第1の手段に接続された第2の手段と、
前記受電カプラに電力をワイヤレス結合させるための第3の手段であって、前記第1の手段および前記第2の手段に重なる第3の手段と、
第1の充電モードにおいて、前記第1の手段および前記第2の手段に第1の電流を供給するための手段であって、前記第1の手段の第1の部分を通過する前記第1の電流によって生成される磁束が、前記第2の手段の第2の部分を通過する前記第1の電流によって生成される磁束と強め合うように相加的であるようにする手段と、
第2の充電モードにおいて、前記第1の手段および前記第2の手段に前記第1の電流を供給し、前記第3の手段に第2の電流を供給するための手段とを備える装置。
【請求項26】
前記第3の手段が、前記第1の手段および前記第2の手段の各々の上で対称的に位置決めされている、請求項25に記載の装置。
【請求項27】
前記受電カプラが前記第2の手段および前記第3の手段の上に位置するとき、前記第2の電流が、前記第2の充電モードにおける第1の極性を有する、請求項25に記載の装置。
【請求項28】
前記受電カプラが前記第1の手段および前記第3の手段の上に位置するとき、前記第2の電流が、前記第2の充電モードにおける第2の極性を有する、請求項25に記載の装置。
【請求項29】
前記第2の充電モードにおいて、前記受電カプラのロケーションに基づいて、前記第1の手段および前記第2の手段に供給される前記第1の電流の極性、ならびに前記第3の手段に供給される前記第2の電流の極性を、交互に反転させるための手段をさらに備える請求項25に記載の装置。
【請求項30】
前記第1の手段および前記第2の手段によって伝達される電力のレベル、または前記第3の手段によって伝達される電力のレベルに基づいて、前記ロケーションを決定するための手段をさらに備える請求項29に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、一般に、電気車両などの充電可能デバイスのワイヤレス電力充電に関し、より詳細には、マルチコイル二重バックボーン動的誘導式電力伝達のためのシステムおよび方法に関する。
【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けた電気から導出される運動力を含む、車両などの充電可能システムが導入されている。もっぱら電気式である車両は、通常、バッテリーを充電するための電気を他のソースから受ける。バッテリー電気車両は、しばしば、自由空間の中で(たとえば、ワイヤレス場を介して)電力を伝達することができる、いくつかのタイプのワイヤレス充電システムを通じて充電されるように提案される。いくつかのそのようなシステムは、車両が移動または静止して道路上に位置する間に、車両にワイヤレス電力を供給し得る。しかしながら、そのようなワイヤレス充電システムのベースアレイネットワーク(BAN)内のベースパッド用の磁気学および回路設計は、法外に高価であり得る。したがって、構成要素の総数が低減され、道路のメートル当たりの誘導コイルすなわちカプラの数が低減され、ベースパッドの物理的占有面積が低減された、ワイヤレス充電システムの必要性がある。したがって、マルチコイル二重バックボーン動的誘導式電力伝達のためのシステムおよび方法が望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0003】
いくつかの実装形態によれば、受電カプラに電力をワイヤレス伝達するための装置が提供される。装置は、第2のカプラに接続された第1のカプラを備える。装置は、第1のカプラおよび第2のカプラに重なる第3のカプラを備える。装置は、少なくとも1つの電源から電力を受けるように構成されたコントローラを備える。コントローラは、第1の充電モードにおいて、第1のカプラおよび第2のカプラに第1の電流を供給するようにさらに構成される。第1のカプラの第1の部分を通過する第1の電流によって生成される磁束は、第2のカプラの第2の部分を通過する第1の電流によって生成される磁束と強め合うように相加的である。コントローラは、第2の充電モードにおいて、第1のカプラおよび第2のカプラに第1の電流を供給するとともに第3のカプラに第2の電流を供給するようにさらに構成される。
【0004】
いくつかの他の実装形態では、受電カプラに電力をワイヤレス伝達するための方法が提供される。方法は、少なくとも1つの電源から電力を受けることを備える。方法は、第1の充電モードにおいて、第1のカプラ、および第1のカプラに接続された第2のカプラに、第1の電流を供給することをさらに備える。方法は、第2の充電モードにおいて、第1および第2のカプラに第1の電流を、また第1のカプラおよび第2のカプラに重なる第3のカプラに第2の電流を供給することをさらに備える。第1のカプラの第1の部分を通過する第1の電流によって生成される磁束は、第2のカプラの第2の部分を通過する第1の電流によって生成される磁束と強め合うように相加的である。
【0005】
またいくつかの他の実装形態では、非一時的コンピュータ可読媒体が提供される。媒体は、実行されたとき、装置に、少なくとも1つの電源から電力を受けさせるコードを備える。コードは、実行されたとき、装置に、第1の充電モードにおいて、第1のカプラ、および第1のカプラに接続された第2のカプラに第1の電流を供給することをさらに行わせる。コードは、実行されたとき、装置に、第2の充電モードにおいて、第1および第2のカプラに第1の電流を、また第1のカプラおよび第2のカプラに重なる第3のカプラに第2の電流を供給することをさらに行わせる。第1のカプラの第1の部分を通過する第1の電流によって生成される磁束は、第2のカプラの第2の部分を通過する第1の電流によって生成される磁束と強め合うように相加的である。
【0006】
またいくつかの他の実装形態では、受電カプラに電力をワイヤレス伝達するための装置が提供される。装置は、受電カプラに電力をワイヤレス結合させるための第1の手段を備える。装置は、受電カプラに電力をワイヤレス結合させるための第2の手段を備える。第1の手段は、第2の手段に接続されている。装置は、受電カプラに電力をワイヤレス結合させるための第3の手段を備え、第3の手段は、第1の手段および第2の手段に重なる。装置は、第1の充電モードにおいて、第1の手段および第2の手段に第1の電流を供給するための手段を備える。第1の手段の第1の部分を通過する第1の電流によって生成される磁束は、第2の手段の第2の部分を通過する第1の電流によって生成される磁束と強め合うように相加的である。装置は、第2の充電モードにおいて、第1の手段および第2の手段に第1の電流を供給するとともに第3の手段に第2の電流を供給するための手段を備える。
【0007】
ここで、上述の態様、ならびに本技術の他の特徴、態様、および利点が、添付の図面を参照しながら様々な実装形態に関して説明される。ただし、図示の実装形態は、例にすぎず、限定的であることは意図されていない。図面全体にわたって、特に断らない限り、同様の記号は通常、同様の構成要素を識別する。以下の図の相対寸法は、縮尺どおりに描かれていない場合があることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】例示的な実装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2】別の例示的な実装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3】例示的な実装形態による、送電カプラまたは受電カプラを含む、図2の送電回路機構または受電回路機構の一部分の概略図である。
図4】例示的な実装形態による、ワイヤレス電力伝達システムの存在下の少なくとも1つの車両カプラを有する電気車両の機能ブロック図である。
図5】例示的な実装形態による、電力をワイヤレスに送るためのベースアレイネットワーク(BAN)のカプラ構成を示す図である。
図6】例示的な実装形態による、単一の電力バックボーンによって駆動されるベースアレイネットワーク(BAN)を示す図である。
図7】例示的な実装形態による、2つの電力バックボーンによって駆動されるベースアレイネットワーク(BAN)を示す図である。
図8】例示的な実装形態によるBANコントローラの部分の等価回路図である。
図9A】例示的な実装形態による、車両カプラが第1の位置にありBANに沿って移動するときの図5のBANの動作を示す図である。
図9B】例示的な実装形態による、車両カプラが第2の位置にありBANに沿って移動するときの図5のBANの動作を示す図である。
図9C】例示的な実装形態による、車両カプラが第3の位置にありBANに沿って移動するときの図5のBANの動作を示す図である。
図9D】例示的な実装形態による、車両カプラが第4の位置にありBANに沿って移動するときの図5のBANの動作を示す図である。
図9E】例示的な実装形態による、車両カプラが第5の位置にありBANに沿って移動するときの図5のBANの動作を示す図である。
図9F】例示的な実装形態による、車両カプラが第6の位置にありBANに沿って移動するときの図5のBANの動作を示す図である。
図9G】例示的な実装形態による、車両カプラが第7の位置にありBANに沿って移動するときの図5のBANの動作を示す図である。
図10図5に関して前に説明したようなBANの第1および第2のカプラに対して、かつ/または第3のカプラに対して、伝達される電力対車両カプラの位置を示すチャートである。
図11A】例示的な実装形態による、電力をワイヤレス伝達するための方法を示すフローチャートである。
図11B図11Aのフローチャート1100の続きである。
図12A】別の例示的な実装形態による、車両カプラが第1の位置にありBANに沿って移動するときの図5のBANの動作を示す図である。
図12B】別の例示的な実装形態による、車両カプラが第2の位置にありBANに沿って移動するときの図5のBANの動作を示す図である。
図12C】別の例示的な実装形態による、車両カプラが第3の位置にありBANに沿って移動するときの図5のBANの動作を示す図である。
図12D】別の例示的な実装形態による、車両カプラが第4の位置にありBANに沿って移動するときの図5のBANの動作を示す図である。
図12E】別の例示的な実装形態による、車両カプラが第5の位置にありBANに沿って移動するときの図5のBANの動作を示す図である。
図12F】別の例示的な実装形態による、車両カプラが第6の位置にありBANに沿って移動するときの図5のBANの動作を示す図である。
図12G】別の例示的な実装形態による、車両カプラが第7の位置にありBANに沿って移動するときの図5のBANの動作を示す図である。
図13】例示的な実装形態による、電力をワイヤレス伝達するための方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下の詳細な説明では、本開示の一部を形成する添付の図面を参照する。詳細な説明、図面、および特許請求の範囲において説明される例示的な実装形態は、限定的であることを意味しない。本明細書で提示する主題の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の実装形態が利用されてよく、他の変更が加えられてよい。本明細書で概略的に説明し、図に示すような本開示の態様は、多種多様な異なる構成で配置、置換、結合、および設計されてよく、それらのすべてが明示的に企図され本開示の一部を形成することが容易に理解されよう。
【0010】
ワイヤレス電力伝達は、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電器から受電器に伝達する(たとえば、電力が自由空間を通じて伝達され得る)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、磁場または電磁場)の中に出力された電力は、「受電カプラ」によって受けられ、取り込まれ、または結合され得る。
【0011】
本明細書では、遠隔システムを説明するために電気車両が使用され、その一例は、その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)から導出される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、電気モーターに加えて、直接の運動のために、または車両のバッテリーを充電するために、従来の内燃機関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。限定的ではなく例として、本明細書では、遠隔システムは電気車両(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遠隔システム(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。
【0012】
本明細書で使用する用語は、特定の実装形態を説明することのみを目的とするものであり、本開示の限定であることは意図されない。特定の数の請求項要素が意図される場合、そのような意図が特許請求の範囲において明示的に記載され、そのような記載がない場合、そのような意図が存在しないことが理解されよう。たとえば、本明細書で使用する単数形での表記は、特に断らない限り、複数形も含むことが意図される。本明細書で使用する「および/または」という用語は、関連する列挙された項目のうちの1つまたは複数のあらゆる組合せを含む。さらに、「備える」、「含む」という用語は、本明細書で使用されるとき、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、および/または構成要素の存在を明示するが、1つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および/またはそれらのグループの存在または追加を排除しないことが理解されよう。「のうちの少なくとも1つ」などの表現は、要素の列挙の後に続くとき、要素の列挙全体を修飾するものであり、列挙の個々の要素を修飾するものではない。
【0013】
図1は、例示的な実装形態によるワイヤレス電力伝達システム100の機能ブロック図である。入力電力102は、エネルギー伝達を実行するための送電カプラ114の共振周波数に対応する周波数を有する時変的なワイヤレス場(たとえば、磁場または電磁場)105を生成するために、電力源(図示せず)から送電器104に供給され得る。受電器108は、ワイヤレス場105に結合し得、出力電力110に結合されたデバイス(この図に示さず)による蓄積または消費のための出力電力110を生成し得る。送電器104と受電器108の両方は、距離112だけ引き離されている。
【0014】
例示的な一実装形態では、送電器104および受電器108は、相互共振関係に従って構成される。受電器108の共振周波数および送電器104の共振周波数が実質的に同じであるか極めて近いとき、送電器104と受電器108との間の伝送損失は最小である。しかしながら、送電器104と受電器108との間の共振が整合されないときであっても、効率が影響を受けることがあるがエネルギーは伝達され得る。たとえば、共振が整合されないとき、効率はより低くなり得る。エネルギーの伝達は、送電カプラ114から自由空間にエネルギーを伝搬させるのではなく、ワイヤレス場105からの送電カプラ114のエネルギーを、ワイヤレス場105の近傍に存在する受電カプラ118に結合させることによって行われる。
【0015】
したがって、極めて近く(たとえば、数ミリメートル内)にある大型のカプラを必要とすることがある、純粋に誘導性の解決策とは対照的に、ワイヤレス電力伝達はもっと長い距離にわたって提供され得る。したがって、共振誘導結合技法は、効率の改善と、様々な距離にわたる様々な誘導カプラ構成を用いる電力伝達とを可能にし得る。
【0016】
送電器104によって生成されたワイヤレス場105に受電器108が位置するとき、受電器108は電力を受け得る。ワイヤレス場105は、送電器104によって出力されたエネルギーが受電器108によって取り込まれ得る領域に相当する。ワイヤレス場105は、以下でさらに説明するように、送電器104の「近距離場」に相当し得る。送電器104は、エネルギーを受電器108に結合させるための送電カプラ114を含み得る。受電器108は、送電器104から送られたエネルギーを受けるかまたは取り込むための、受電カプラ118を含み得る。近距離場は、送電カプラ114から離れて最小限に電力を放射する送電カプラ114の中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相当し得る。近距離場は、送電カプラ114の約1波長(または、その数分の一)内にある領域に相当し得る。
【0017】
上記で説明したように、効率的なエネルギー伝達は、電磁波におけるエネルギーのほとんどを遠距離場に伝搬させるのではなく、ワイヤレス場105の中のエネルギーの大部分を受電カプラ118に結合させることによって行われ得る。ワイヤレス場105内に位置決めされたとき、送電カプラ114と受電カプラ118との間に「結合モード」が発達し得る。この結合が起こり得る送電カプラ114および受電カプラ118の周囲のエリアは、本明細書では結合モード領域と呼ばれる。
【0018】
図2は、別の例示的な実装形態によるワイヤレス電力伝達システム200の機能ブロック図である。システム200は、図1のシステム100と類似の動作および機能のワイヤレス電力伝達システムであり得る。しかしながら、システム200は、図1と比較して、ワイヤレス電力伝達システム200の構成要素に関する追加の詳細を提供する。システム200は、送電器204および受電器208を含む。送電器204は、発振器222、ドライバ回路224、およびフィルタ/整合回路226を含み得る送電回路機構206を含み得る。発振器222は、周波数制御信号223に応答して調整され得る所望の周波数において、信号を生成するように構成され得る。発振器222は、発振器信号をドライバ回路224に供給し得る。ドライバ回路224は、入力電圧信号(V)225に基づいて、送電カプラ214の共振周波数において送電カプラ214を駆動するように構成され得る。
【0019】
フィルタ/整合回路226、高調波または他の不要な周波数をフィルタで除去し得、送電器204のインピーダンスを送電カプラ214に整合させ得る。送電カプラ214を駆動する結果として、送電カプラ214は、たとえば、電気車両605のバッテリー236を充電するのに十分なレベルで電力をワイヤレス出力するために、ワイヤレス場205を生成し得る。
【0020】
受電器208は、整合回路232および整流回路234を含み得る受電回路機構210を含み得る。整合回路232は、受電回路210のインピーダンスを受電カプラ218に整合させ得る。整流回路234は、図2に示すように、バッテリー236を充電するために、交流(AC)電力入力から直流(DC)電力出力を生成し得る。受電器208および送電器204は、追加として、別個の通信チャネル219(たとえば、Bluetooth(登録商標)、Zigbee(登録商標)、セルラーなど)上で通信し得る。受電器208および送電器204は、代替として、ワイヤレス場205の特性を使用するバンド内シグナリングを介して通信してもよい。いくつかの実装形態では、受電器208は、送電器204によって送られるとともに受電器208によって受けられる電力量がバッテリー236を充電するのに適しているかどうかを決定するように構成され得る。
【0021】
図3は、いくつかの例示的な実装形態による、図2の送電回路機構206または受電回路機構210の一部分の概略図である。図3に示すように、送電回路機構または受電回路機構350は、カプラ352を含み得る。カプラ352はまた、「導体ループ」352もしくは「磁気」カプラと呼ばれることがあり、または「導体ループ」352もしくは「磁気」カプラとして構成され得る。「カプラ」という用語は、概して、別の「カプラ」に結合するためのエネルギーをワイヤレスに出力し得るかまたは受け得る構成要素を指す。
【0022】
ループカプラまたは磁気カプラの共振周波数は、ループカプラまたは磁気カプラのインダクタンスおよびキャパシタンスに基づく。インダクタンスは、単にカプラ352によって作り出されたインダクタンスであり得るが、所望の共振周波数において共振構造を作成するために、カプラのインダクタンスにキャパシタンスが追加され得る。非限定的な例として、共振周波数において信号358を選択する共振回路を作成するために、送電回路機構または受電回路機構350にキャパシタ354およびキャパシタ356が追加され得る。したがって、もっと大きいインダクタンスを示す直径が大きいカプラを使用する、より大型サイズのカプラの場合、共振を生成するために必要とされるキャパシタンスの値はもっと小さくてよい。さらに、カプラのサイズが大きくなるにつれて、結合効率が高くなり得る。このことは、主にベースカプラと電気車両カプラの両方のサイズが大きくなる場合に当てはまる。送電カプラの場合、実質的にカプラ352の共振周波数に相当する周波数を有する信号358が、カプラ352への入力であり得る。
【0023】
現在の多くのワイヤレス車両充電システムは、ベースカプラによって生成されるワイヤレス場内に電気車両が存在したままとなるように、充電中の電気車両が静止していること、すなわち、ベースカプラの近くまたはその上方に停止されることを必要とする。したがって、電気車両がそのようなワイヤレス充電システムによって充電されている間、電気車両は輸送のために使用され得ない。自由空間を横断して電力を伝達することができる動的ワイヤレス充電システムは、静止ワイヤレス充電ステーションの欠点のうちのいくつかを克服し得る。
【0024】
たとえば、電気車両は、動的ワイヤレス充電システムを有する道路に沿って移動し得る。動的ワイヤレス充電システムは、移動経路に沿って直線的に配置された複数のベースカプラを備え得る。電気車両は、動的ワイヤレス充電システムが電気車両の移動経路に沿ってベースカプラをアクティブ化することを要求し得る。そのような動的充電はまた、電気車両の電気運動システムに加えて補助的なまたは追加のモーターシステム(たとえば、ハイブリッド/電気車両の二次ガソリンエンジン)の必要性を低減または除去するのに役立ち得る。
【0025】
図4は、例示的な実装形態による、ワイヤレス電力伝達システム400の存在下の少なくとも1つの車両カプラ406を有する電気車両405の機能ブロック図を示す。図4に示すように、ワイヤレス電力伝達システム400の配電ネットワークの様々な構成要素が、道路410の下に、道路410に沿って、または道路410の横に設置される。道路410は、図4の左側から図4の右側に延び、電気車両405の移動方向は、道路410と整合されている。電気車両405は、それぞれ、図1および図2に関して前に説明したように、受電器108/208と同様に少なくとも1つの車両カプラ406を備え得る。いくつかの実装形態では、少なくとも1つの車両カプラ406は、偏極結合システム(たとえば、ダブルDカプラ)、直交カプラシステム、複合ダブルD直交カプラシステム(「DDQ」)、または任意の他のタイプもしくは形状のカプラ(たとえば、円形、矩形、またはソレノイド形状のカプラ)を利用する任意の他のシステムを備え得る。車両カプラ406(二次カプラ)は、線束を受けるために、一次カプラによって放射された磁場と結合し得る。いくつかの実装形態では、車両カプラ406(二次カプラ)は、受けた線束を最大化するために、磁場のうちの多くと結合するように一次カプラを補うように選択され得る。一次カプラが偏極(すなわち、水平)線束を生成している場合、偏極タイプの車両カプラ406が結合システムにおいて使用され得(たとえば、ダブルDカプラまたはソレノイド)、代替として、一次カプラが垂直線束を生成している場合、円形カプラまたは直交カプラが使用され得る。一次カプラが水平線束と垂直線束の組合せを生成している場合、複合車両カプラ406、たとえば、DDQカプラが使用され得る。「ダブルD」は、カプラの全体的な形状が丸くなるように2つのD形カプラを背中合わせに配置することを指し得る。直交カプラは、2つだけでなく4つのカプラを様々な幾何形状で使用し得る。
【0026】
動的ワイヤレス充電システム400は、道路410の中に、道路410の上に、道路410の横に、または道路410と同一平面上に設置された、複数のベースカプラ415a〜415rを備え得る。複数のベースカプラ415a〜415rの各々は、アクティブ化されたとき、少なくとも1つの車両カプラ406を介して電気車両405に電力をワイヤレス伝達するためのワイヤレス場(図2のワイヤレス場205を参照)を生成するように構成され得る。複数のスイッチ418a〜418rの各々は、ベースカプラ415a〜415rのうちのそれぞれのベースカプラを、複数の配電回路421a〜421fのうちの1つを介して複数のローカルコントローラ425a〜425fのうちの1つに動作可能に接続するように構成され得る。ローカルコントローラ425a〜425fは、交流(AC)電力バックボーン430を介して電源/インバータ435から電力をワイヤレスに受けるとともに、スイッチ418a〜418rを介して複数のベースカプラ415a〜415fのうちの1つまたは複数に伝達される電力量を制御するように構成され得る。電源/インバータ435は、電力源440からその電力を受け得る。電力源440および/または電源/インバータ435は、電力供給するベースカプラ415の数、ローカルコントローラ425の数、ならびに/または充電されるべき電気車両405の数およびタイプに基づいて、サイズ決定され得る。電力源440および電源/インバータ435は、ベースカプラ415によって利用される周波数において、または代替として、いくらか高いもしくは低い周波数において、電流を供給し得る。AC電力バックボーン430は、高周波(HF)電力を配電するループ導体を備え得、互いに近くにあるベースカプラ415および/またはローカルコントローラ425を単一の位相に同期させることができる場合がある。したがって、AC電力バックボーン430は、電力も配電する位相基準と見なされ得る。1つの電力バックボーン430だけが示されるが、本出願は、追加として、特定のBAN内の異なるカプラに電力供給するための、かつ/または道路に沿った異なるBANに電力供給するための、複数の別個の電力バックボーンの使用を企図する。
【0027】
配電コントローラ445は、電源/インバータ435およびローカルコントローラ425a〜425fと通信し得、ローカルコントローラ425a〜425f間の電力制御の大域的な調整を行うように構成され得る。ベースカプラ415、スイッチ418、およびローカルコントローラ425のグループは、一連の個別のベースアレイネットワーク(BAN)モジュール450a〜450cを備え得る。BANモジュール450のそれぞれの構成要素は、それぞれの共通電流経路を示すために影が付けられている。
【0028】
電気車両405が道路410に沿って移動するとき、配電コントローラ445は、ベースカプラ415a〜415rのうちの特定のベースカプラのアクティブ化および非アクティブ化を調整するために、電気車両405、電源/インバータ435、およびローカルコントローラ425a〜425fのうちの、1つまたは複数と通信し得る。たとえば、配電コントローラ445は、電流を生成するとともに電流をAC電力バックボーン430に配電するように電源/インバータ435に命令し得る。AC電力バックボーン430は、AC電力バックボーン430からのエネルギーをワイヤレス結合するとともに、それぞれ接続されたローカルコントローラ425a−425fの各々にエネルギーをワイヤレス結合させる「二重結合変圧器」を介して、ローカルコントローラ425a〜425fに電力をワイヤレス供給するために、配電された電流を利用し得る。
【0029】
ローカルコントローラ425a〜425fは、AC電力バックボーン430から電力を受け得、調整された量の電流をベースカプラ415a〜415rのうちの1つまたは複数に供給し得る。いくつかの実装形態では、各BANモジュール450の中のローカルコントローラ425は、互いから独立した制御が可能な別個の制御ユニットを備え得る。代替的に、各BANモジュール450のローカルコントローラ425は、単一の共有制御ユニットまたはプロセッサを備えてもよい。ベースカプラ415a〜415rは、ローカルコントローラ425a〜425fからそれぞれのスイッチ418a〜418rを介して受けた電流に従ってワイヤレス場を生成し得、電気車両405に電力をワイヤレス伝達するために、少なくとも1つの車両カプラ406に結合し得る。
【0030】
特定の実装形態に応じて、ベースカプラ415のアクティブ化の制御は、配電コントローラ445とローカルコントローラ425a〜425fとの間で異なる程度まで共有され得る。たとえば、いくつかの実装形態では、配電コントローラ445は、ベースカプラ415a〜415rのアクティブ化および非アクティブ化を調整し得、複数のBANモジュール450a〜450c間の任意の通信またはアクションを調整し得る。いくつかの他の実装形態では、配電コントローラ445は、単にBANモジュール450a〜450c間またはローカルコントローラ425a〜425f間の通信を調整してよく、ローカルコントローラ425a〜425fが、ベースカプラのシーケンシングを制御してよい。また他の実装形態では、配電コントローラ445は、特定のBANモジュール450a〜450cをアクティブ化してよく、ただしベースカプラのアクティブ化のタイミングを、関連するローカルコントローラ425a〜425fに任せてよい。また他の実装形態では、配電コントローラ445は、重要でない情報だけをローカルコントローラ425a〜425fに通信してよく、ベースカプラのアクティブ化情報を提供しなくてよい。
【0031】
ローカルコントローラ425a〜425fにおいて、より局所化された電流の配電および調整と組み合わされた、配電コントローラ445による高レベルの調整により、ローカルコントローラ425a〜425fを介した分散制御を用いてより応答性の高い動的ワイヤレス充電システム400が作成され得る。このことは、ローカルコントローラ425a〜425fが配電コントローラ445とは独立して電流フローを制御することを可能にし得、インピーダンス整合および無効電圧/アンペア数(VAr)負荷の局所的な制御を可能にし得る。命令がローカルコントローラ425a〜425fから来るだけでよく配電コントローラ445から来る必要がないので、そのような局所的な制御は短縮されたVAr負荷補償応答時間をもたらし得る。
【0032】
配電コントローラ445はまた、ベースカプラ415a〜415rのうちの特定のベースカプラのアクティブ化を制御するために、電気車両405の速度に関する情報を取得し得る。配電コントローラ445は、電気車両405から、またはベースカプラ415a〜415rの様々なセンサーもしくは負荷解析から、この情報を取得し得る。他の実装形態では、BANモジュール450a〜450cの各々は、電気車両405の存在を感知し得、電気車両405の検出された存在またはロケーションに従って、適切なベースカプラ415a〜415rを自律的かつ選択的にアクティブ化し得る。また他の実装形態では、BANモジュール450a〜450cは、電気車両405の速度および/もしくは位置に関する情報またはアクティブ化コマンドを備える信号を、隣接するBANモジュールから受信し得る。受信される信号は、隣接するBANモジュール(たとえば、対応するローカルコントローラ425)から直接、または配電コントローラ445を介して来てもよい。
【0033】
特定のベースカプラ415をアクティブ化するための信号をそれぞれのローカルコントローラ425が配電コントローラ445から受信すると、それぞれのローカルコントローラ425は、特定のベースカプラ415に対応するスイッチ418をアクティブ化し得る。車両405が移動方向にあり続けるとき、ローカルコントローラ425a〜425fは、車両カプラ406の位置に基づいて特定のベースカプラ415a〜415rをアクティブ化または非アクティブ化するためのコマンドを、配電コントローラ445から受信し得る。ローカルコントローラ425a〜425fは、AC電力バックボーン430からの電流をさらに制御または調整し得る。
【0034】
図示のように、連続するローカルコントローラ425からのベースカプラ415は、単一のローカルコントローラ425が交互のベースカプラ415に電力を供給し得るように、インターリーブまたはインターレースされ得る。したがって、2つのローカルコントローラ425が同じBAN450内にあるとき、第1のローカルコントローラ425からのベースカプラ415は、第2のローカルコントローラ425によって制御されるベースカプラ415によって近くでインターリーブされ得る。したがって、交互のベースカプラ415は、相異なるローカルコントローラ425によって電力供給され得、1つのローカルコントローラは互いに隣接する2つのベースカプラ415に同時に電力供給する必要がない。加えて、単一のローカルコントローラ425が、連続するかまたは隣接するベースカプラ415に電流を供給するのを防ぐことは、各構成要素が所与の時間において単一のベースカプラ415の電流負荷だけを処理できればよいので、個々の構成要素の電力定格要件を低減し得る。
【0035】
不平衡無効電力負荷を有するワイヤレス電力伝達システムは、電力源(たとえば、AC電力バックボーン430)と負荷または受電器(たとえば、ベースカプラ415)との間に平衡無効電力負荷を有するシステムよりも少ない電力を伝達できる場合がある。たとえば、不平衡無効電力は、とりわけ、熱損失、ソースとシンクとの間の電圧差、および電圧安定性の低下をもたらし得る。したがって、いくつかの実装形態では、ローカルコントローラ425a〜425fはそれぞれ、現在アクティブ化されているベースカプラ415にとって利用可能な電流、したがって電力を、同調させるための同調回路または同調ネットワークを備え得る。そのような同調回路は、設計された電力同調値としての小さい範囲内(たとえば、±5%)に、ワイヤレス充電システム400の最適または平衡なVArを維持することを可能にし得る。
【0036】
例示的な動的ワイヤレス充電システムでは、電源同調ネットワークに影響を及ぼすいくつかの要因があり得る。いくつかのシステムは、同調キャパシタの経年変化という問題があり得る。キャパシタが経年変化するにつれて、構成要素の容量特性が落ちることがある。一実装形態では、AC電力バックボーン430は長さが変化することがあり、システムの全体的なVAr負荷に影響を及ぼす。一実装形態では、様々な車両同調トポロジーがAC電力バックボーン430のVAr負荷に、異なって影響を及ぼし得、異なる量の無効電力負荷がAC電力バックボーン430に戻ることを反映する(たとえば、車両充電システム設計に基づく)。
【0037】
一実装形態では、同調回路または同調ネットワークは、アクティブ化された1つのベースカプラ415だけを用いて機能するように構成され得る。別の実装形態では、同調回路または同調ネットワークは、アクティブ化されているか、またはBAN450a〜450cのうちの1つもしくは複数に適用されている、複数のベースカプラ415を用いて機能するように構成され得る。別の実装形態では、同調回路または同調ネットワークは、単一のベースカプラ415を用いて、またはアクティブ化されておりそれぞれのローカルコントローラ425から電流を受けている複数のベースカプラ415を用いて、機能するように構成され得る。
【0038】
図4は、各BAN450a〜450c内に6つのベースカプラ415を示す。しかしながら、図4に示す磁気学/回路設計のためのコスト推定値は、法外に高価であり得る。したがって、本出願は、下の図5に関してより詳細に説明するように、各BANが6つでなく3つのコイルを備え得る実装形態を企図する。この設計は、構成要素の総数を低減し得、装置を充電する道路のメートル当たりのコイルすなわちカプラの数を低減し得、BANの物理的占有面積を低減し得る。このことは、設置コストを低減し、またBANによって占有されるボリュームを低減する、追加の利点を有し得る。
【0039】
図5は、例示的な実装形態による、電力をワイヤレスに送るためのベースアレイネットワーク(BAN)500のカプラ構成500を示す。BANは、図4に関して前に説明したようなBAN450a〜450cのいずれかに相当し得るか、またはそれを置き換え得る。BAN500は、第1のカプラ502および第2のカプラ504を備え得る。第2のカプラ504は、第1のカプラ502に隣接して配設され得るが、第1のカプラ502に重ならなくてもよい(たとえば、ダブルD「DD」カプラを形成する)。より具体的には、第1のカプラ502の第1の部分は、第2のカプラ504の第2の部分に隣接して配設され得る。第2のカプラ504は、直列に、かつ逆位相で第1のカプラ502と接続され得る(すなわち、第1のカプラ502を通って循環する同じ電流がまた、いかなる時点においても第1のカプラ502の中とは反対方向に、たとえば、上方から見たとき時計回り対反時計回りに、またはその逆に、第2のカプラ504を通って循環する)。たとえば、図5に示すように、第1のカプラ502は、複数の導体ターン502aを備え得る。同様に、第2のカプラ504は、複数の導体ターン504aを備え得る。第1および第2のカプラを通って循環する電流が矢印の方向または矢印と反対方向に循環するように、第1のカプラ502の1つの端子は第2のカプラ504の反対側の端子に接続され得る。図示のように、第1のカプラ502および第2のカプラ504の導体の互いに隣接する部分の中で循環する電流が同じ方向に移動するので、電流によって生成される磁束は、第1および第2のカプラ502および504の間かつそれらの上方の空間の中で(たとえば、この空間の中に位置する受電カプラにおいて)強め合うように相加的である。BANの第1のカプラ502または第2のカプラ504と、隣接して配設され同じやり方で駆動されるBAN(図示せず)の、それぞれ、第2のカプラまたは第1のカプラとの間かつそれらの上方で、このことはまた、事実であり得る。
【0040】
BAN500は、追加として、第1および第2のカプラ502および504の上で対称的に配設された(たとえば、第1および第2のカプラ502および504に、等しく重なる)第3のカプラ506(たとえば、直交「Q」コイルまたはカプラ)を備え得る。第3のカプラ506は、複数の導体ターン506aを備え得る。一緒に、第1、第2、および第3のカプラ502/504/506は、「拡張型DDQ」カプラまたはBANを形成し得る。第3のカプラ506が第1および第2のカプラ502および504の上で対称的に配設されているので、また電流が第1および第2のカプラ502および504を通って反対方向に循環するので、第1および第2のカプラ502/504ならびに第3のカプラ506のいずれかの間に実質的に0の正味相互結合がある。その上、第1および第2のカプラ502および504が直列逆位相接続されているので、独立に駆動する本質的に2つのカプラしかない(すなわち、1)第1のカプラと第2のカプラとのペア502/504、および2)第3のカプラ506)。いくつかの実装形態では、BAN500は、第1、第2、および第3のカプラ502/504/506の下に配設され、第1、第2、および第3のカプラ502/504/506の間かつそれらの周囲で磁束を流し、または案内するように構成された、強磁性構造(図示せず)をさらに含み得る。いくつかの実装形態では、第1、第2、および第3のカプラ502/504/506を含むBAN500は、ほぼ400ミリメートルの幅を有し得るが、本出願はそのように限定されない。下の図6および図7に関してより詳細に説明するように、第1および第2のカプラ502/504は、同じ基幹電源によって(図6参照)、または代替として、対応する別個の基幹電源によって(図7参照)、第3のカプラ506とは独立に駆動され得る。
【0041】
図6は、例示的な実装形態による、単一の電力バックボーンによって駆動されるベースアレイネットワーク(BAN)600を示す。図6に示すように、BAN600は、図4に示すAC電力バックボーン430、ならびにAC電力バックボーン430からワイヤレス電力を受けるとともに、図5に関して前に説明したような第1のカプラ502、第2のカプラ504、および第3のカプラ506の各々に駆動電流を供給するように構成された、「二重結合変圧器」620を備え得る。本明細書で使用する「二重結合」は、概して、各二重結合変圧器に関連する2つのワイヤレス結合、すなわち、バックボーン430と二重結合変圧器620との間の第1の結合、および二重結合変圧器620と車両カプラ406(図4参照)との間の第2の結合、したがって、「二重結合」があるという概念に関する。二重結合変圧器620は、AC電力バックボーン430とワイヤレス結合し、そこからワイヤレス電力を受けるように構成された、少なくとも1つのカプラ608a(たとえば、コイル)を備え得る。二重結合変圧器620は、次いで、BANコントローラ650aを介して、第1、第2、および第3のカプラ502、504、および506に電流および電力を供給し得る。BANコントローラ650aは、直列かつ逆位相で接続された第1および第2のカプラ502/504から別個に第3のカプラ506を駆動するように構成され得る。BANコントローラ650aは、追加として、下の図9A図12Gに関してより詳細に説明するように、BAN600からワイヤレス電力を受けるように構成された車両の位置および/または速度に基づいて、あるいは第1および第2のカプラ502/504または第3のカプラ506のうちの1つまたは複数によって引かれる電力、電圧、または電流の量に基づいて、第1および第2のカプラ502/504ならびに第3のカプラ506に供給される駆動電流の方向(たとえば、極性)を反転させるか、またはその位相を調整するように構成され得る。
【0042】
BAN600は、電力フローコントローラ610aをさらに備え得、電力フローコントローラ610aは、少なくとも1つのカプラ608b(たとえば、コイル)を備え、電流が急にオンまたはオフに切り替えられるとき、あるいは電流の極性または位相が調整されるとき、動作中の第1および第2のカプラ502/504または第3のカプラ506のうちの1つまたは複数に対してBAN600における固有インダクタンスによって発生し得る、BANコントローラ650aの構成要素における過渡的な電圧スパイクを緩和または大幅に低減するように構成される。電力フローコントローラ610aは、以前にカプラ608aを通って移動していた電流が、現在はカプラ608bを通って移動するためのシャント回路として機能するように構成され得る。このことは、カプラ608aおよび608bの各々に隣接する共有配線によって示されるものと同じ強磁性構造の上またはその周囲でカプラ608aおよび608bを巻くことによって実現され得る(たとえば、カプラ608aおよび608bが互いに緊密に相互結合されることを確実にする)。このようにして、カプラ608aにおける動作状態および電流ドローがBANコントローラ650aにおけるスイッチング動作に起因して急に変化するとき、強磁性構造を通過する共有磁束の中に蓄積されたエネルギーは、カプラ608bを通る誘導電流として分路され得る。
【0043】
図7は、例示的な実装形態による、2つの電力バックボーンによって駆動されるベースアレイネットワーク(BAN)700を示す。図7に示すように、BAN700は、図4に示したもののような2つのAC電力バックボーン430aおよび430bを備え得る。BAN700は、追加として、AC電力バックボーン430aからワイヤレス電力を受けるとともに、図5に関して前に説明したような第1のカプラ502および第2のカプラ504の各々に駆動電流を供給するように構成された、第1の「二重結合変圧器」720aを備え得る。二重結合変圧器720aは、AC電力バックボーン430aとワイヤレス結合し、そこからワイヤレス電力を受けるように構成された、少なくとも1つのカプラ608a(たとえば、コイル)を備え得る。二重結合変圧器720aは、次いで、BANコントローラ750aを介して、直列かつ逆位相で接続された第1および第2のカプラ502および504に電流および電力を供給し得る。BANコントローラ650aは、追加として、下の図9A図12Gに関してより詳細に説明するように、BAN700からワイヤレス電力を受けるように構成された車両の位置および/または速度に基づいて、あるいは第1および第2のカプラ502/504のうちの1つまたは複数によって引かれる電力、電圧、または電流の量に基づいて、第1および第2のカプラ502/504に供給される駆動電流の方向(たとえば、極性)を反転させるか、またはその位相を調整するように構成され得る。
【0044】
BAN700は、図6に関して前に説明したように、電力フローコントローラ710aをさらに備え得、電力フローコントローラ710aは、少なくとも1つのカプラ608b(たとえば、コイル)を備え、電流が急にオンまたはオフに切り替えられるとき、あるいは電流の極性または位相が調整されるとき、動作中の第1および第2のカプラ502/504のうちの1つまたは複数に対してBAN700における固有インダクタンスによって発生し得る、BANコントローラ750aの構成要素における過渡的な電圧スパイクを緩和または大幅に低減するように構成される。
【0045】
BAN700は、追加として、AC電力バックボーン430bからワイヤレス電力を受けるとともに、図5に関して前に説明したような第3のカプラ506に駆動電流を供給するように構成された、第2の「二重結合変圧器」720bを備え得る。第2の二重結合変圧器720bは、AC電力バックボーン430bとワイヤレス結合し、そこからワイヤレス電力を受けるように構成された、少なくとも1つのカプラ708a(たとえば、コイル)を備え得る。第2の二重結合変圧器720bは、次いで、BANコントローラ750bを介して、第3のカプラ506に電流および電力を供給し得る。BANコントローラ750bは、追加として、下の図9A図12Gに関してより詳細に説明するように、BAN700からワイヤレス電力を受けるように構成された車両の位置に基づいて、あるいは第3のカプラ506によって引かれる電力、電圧、または電流の量に基づいて、第3のカプラ506に供給される駆動電流の方向(たとえば、極性)を反転させるか、またはその位相を調整するように構成され得る。
【0046】
BAN700は、第2の電力フローコントローラ710bをさらに備え得、電力フローコントローラ710bは、少なくとも1つのカプラ708b(たとえば、コイル)を備え、電流が急にオフに切り替えられるとき、あるいは電流の極性または位相が調整されるとき、動作中の第3のカプラ506に対してBAN700の固有インダクタンスによって発生し得る、BANコントローラ750bの構成要素における過渡的な電圧スパイクを緩和または大幅に低減するように構成される。したがって、BAN700において、第1および第2のカプラ502/504(たとえば、「DDコイル」)は、第3のカプラ506(たとえば、「Qコイル」)とは違った別個のAC電力バックボーンによって駆動される。
【0047】
図8は、例示的な実装形態によるBANコントローラの等価回路図850を示す。図850は、以下で説明するようなBANコントローラにおいて存在する電圧および電流の理解にとって必要とされるそれらの構成要素だけを含み、任意の数の追加の構成要素、スイッチ、および/または説明する構成要素の構成を有し得る。図8は、図4のAC電力バックボーン430を示す。BANコントローラは、一方の端子において直列同調キャパシタ810と直列に、かつ他方の端子において等価AC電圧源818の一方の端子に接続された、コイルすなわちカプラ808を備え得る。等価電圧源818は、AC電力バックボーン430を通って循環する電流によってカプラ808の中に誘導される電圧の電圧振幅および周波数と等価である振幅および周波数を有する電圧を供給し得る。並列同調キャパシタ812が、直列同調キャパシタ810の他方の端子と電圧源818の他方の端子との間に並列に接続され得る。随意の部分的な直列キャパシタ814が、ベースパッドカプラ802、および結合された車両カプラ(たとえば、図4の車両カプラ406)からの反射負荷を表す等価負荷R816と直列に接続され得る。キャパシタ814、カプラ802、および等価負荷816のこの直列接続は、並列同調キャパシタ812と並列に接続され得る。
【0048】
図示のように、時間tに対するAC電力バックボーン430における電流Ibackboneは、下の式1によって与えられ得る。
【0049】
式1:Ibackbone=Isin(ωt+θ
【0050】
ただし、Iは電流の大きさであり、ωはラジアン/秒単位でのバックボーン電流の角周波数であり、θは電流の位相角である。
【0051】
カプラ808の中の誘導電圧VkA(たとえば、電圧源818の電圧)は、次いで、下の式2によって与えられ得る。
【0052】
式2:VkA=jωMkAsin(ωt+θ
【0053】
ただし、jは√(−1)であり、MkAはAC電力バックボーンとカプラ808との間の相互インダクタンスである。
【0054】
完全な直列同調に起因して、Cの両端間の電圧もVkAに等しい。加えて、カプラ802に結合されているときの車両カプラ406の反射負荷がRであるので、等価ベースコイル(カプラ802)のインピーダンスは、下の式3によって与えられ得る。
【0055】
式3:ZLD=jωLD1+R
【0056】
ただし、LD1はカプラ802のインダクタンスであり、Rはオーム(Ω)単位での車両カプラ406の等価抵抗値である。
【0057】
カプラ802のインピーダンスの大きさが並列同調キャパシタC1のインピーダンスの大きさに等しく、それぞれが、結合されている車両カプラの等価インピーダンスの3倍よりも大きい(たとえば、ωL=1/(ωC)>3R)と想定する場合、式4および式5に従って以下に示すように、ベースカプラ電流Ibaseは、実質的にVkAと同位相であり、したがって、バックボーン電流Ibackboneと同位相であるものと見なされてよい。
【0058】
式4:Ibase=VkA/ZLD=VkA/(jωL+R)≒VkA/(jωL
【0059】
式5:Ibase=(MkA/L)Isin(ωt+θ
【0060】
図9A図9B図9C図9D図9E図9F、および図9Gは、例示的な実装形態による、車両カプラ920がBAN500に沿って移動するときの図5のBAN500の動作を示す。図9A図9Gの各々は、BAN500に対する車両カプラ920の位置に基づいて第1、第2、および第3のカプラ502/504/506を駆動するための駆動方式を説明し得る。いくつかの実装形態では、第1および第2のカプラ502/504は、図6に関して前に説明したように、第3のカプラ506と同じBANコントローラによって制御され得る。いくつかの他の実装形態では、第1および第2のカプラ502/504は、図7に関して前に説明したように、第3のカプラ506と異なるBANコントローラによって制御され得る。図9A図9Gに関して、BANコントローラは、特定の時間において、または受電カプラの特定の位置に対して、第3のカプラ506を励磁する電流の極性を反転させ得る。しかしながら、本出願は、代わりに、第1および第2のカプラ502/504を励磁する電流の極性を反転させることも企図する。したがって、極性のいかなる反転も、最も広い文意において、本質的に第3のカプラ506の電流極性に対して第1および第2のカプラ502/504の極性を反転させており、またはその逆である。いくつかの実装形態では、極性反転が行われるべき時間において受電カプラに最小量の電力を供給する(または、受電カプラとの結合が最低レベルの)カプラは、それらの極性が反転され得る。必ずしも常に事実とは限らないが、所望の極性反転の時間において最小量の電力しか供給しないカプラは、概して、受電カプラから最も遠い距離に位置するカプラである。加えて、図9A図9Gでは例示的な極性が矢印によって示されるが、それは、最も決定的である第3のカプラ506の中の電流の極性に対する、第1および第2のカプラ502/504の中の電流の極性との間の関係である。したがって、図9A図9Gにおける矢印の方向は、示されるものから反転されてもよい。
【0061】
図9Aは、第1の位置における車両カプラ920を示し、ここで、車両カプラ920は第1のカプラ502の上に位置するが、第2または第3のカプラの上に位置しない。この図示した第1の位置は、車両カプラ920の入口位置を示し得、BAN500の「入口モード」に対応し得る。車両カプラ920が第1の位置にあるとき、互いに直列逆位相で接続されている第1および第2のカプラ502/504は、矢印によって示されるような第1の極性を有する第1のAC電流を用いて励磁され得る。第3のカプラ506は、励磁され得ない。
【0062】
図9Bは、第2の位置における車両カプラ920を示し、ここで、車両カプラ920は前進しており、第1および第3のカプラ502/506の上に位置する。この第2の位置は、BAN500の「進行モード」中の、車両カプラ920の複数の異なる位置のうちの1つを示し得る。車両カプラ920が第2の位置にあるとき、第1および第2のカプラ502/504は、矢印によって示されるような第1の極性を有する第1のAC電流を用いて励磁され得るか、または励磁されたままであり得る。矢印によって示されるように、第3のカプラ506も、第1の極性を有するAC電流を用いて励磁され得る。したがって、第2の位置において、第1のカプラ502の中で循環する電流は、第3のカプラ506の中で循環する電流と同じ方向に循環し得る。このようにして、第1および第3のカプラ502/506の各々の中で循環する電流によって生成される水平磁束(たとえば、図9Bのページの面の中で流れる磁束)は、車両カプラ920にとって第2の位置において相加的であり得る(たとえば、実質的に第2の位置にある間の任意の特定の時間において、線束は実質的に同じ極性を有し得る)。
【0063】
図9Cは、第3の位置における車両カプラ920を示し、ここで、車両カプラ920は前進しており、第1および第3のカプラ502/506の上に位置する。この第3の位置は、BAN500の「進行モード」中の、車両カプラ920の複数の異なる位置のうちの別の位置を示し得る。車両カプラ920が第3の位置にあるとき、第1および第2のカプラ502/504は、矢印によって示されるような第1の極性を有する第1のAC電流を用いて励磁され得るか、または励磁されたままであり得る。第3のカプラ506は、矢印によって示されるように、第1の極性を有するAC電流を用いて励磁されることから、第1の極性と反対の第2の極性を有するAC電流を用いて励磁されるように切り替わり得る。したがって、第3の位置において、第1のカプラ502の中で循環する電流は、第3のカプラ506の中で循環する電流と反対方向に循環し得、その結果、第1および第3のカプラ502/506の、第3の位置において車両カプラ920の下に位置する部分の中で流れる電流によって生成される水平磁束は、車両カプラ920にとって第3の位置において相加的である。
【0064】
図9Dは、第4の位置における車両カプラ920を示し、ここで、車両カプラ920は前進しており、第1および第2のカプラ502/504の上に位置し、第3のカプラ506の上に位置しない。この第4の位置は、BAN500の「進行モード」中の、車両カプラ920の複数の異なる位置のうちの別の位置を示し得る。車両カプラ920が第4の位置にあるとき、第1および第2のカプラ502/504は、矢印によって示されるような第1の極性を有する第1のAC電流を用いて励磁され得るか、または励磁されたままであり得る。第3のカプラ506は、オフに切り替わり得る。したがって、第4の位置において、図9Aの第1の位置におけるように、第1および第2のカプラ502/504の、第4の位置において車両カプラ920の下に位置する部分の中で流れる電流によって生成される水平磁束は、車両カプラ920にとって第4の位置において相加的である。
【0065】
図9Eは、第5の位置における車両カプラ920を示し、ここで、車両カプラ920は前進しており、第2および第3のカプラ504/506の上に位置する。この第5の位置は、BAN500の「進行モード」中の、車両カプラ920の複数の異なる位置のうちの別の位置を示し得る。車両カプラ920が第5の位置にあるとき、第1および第2のカプラ502/504は、矢印によって示されるような第1の極性を有する第1のAC電流を用いて励磁され得るか、または励磁されたままであり得る。矢印によって示されるように、第3のカプラ506も、第1の極性を有するAC電流を用いて励磁され得る。したがって、第5の位置において、第2のカプラ504の中で循環する電流は、第3のカプラ506の中で循環する電流と反対方向に循環し得る。このようにして、第2および第3のカプラ502/506の各々の、車両カプラ920の下に位置する部分の中で循環する電流によって生成される水平磁束は、車両カプラ920にとって第5の位置において相加的であり得る。
【0066】
図9Fは、第6の位置における車両カプラ920を示し、ここで、車両カプラ920は前進しており、第2および第3のカプラ504/506の上に位置する。この第6の位置は、BAN500の「進行モード」中の、車両カプラ920の複数の異なる位置のうちの別の位置を示し得る。車両カプラ920が第6の位置にあるとき、第1および第2のカプラ502/504は、矢印によって示されるような第1の極性を有する第1のAC電流を用いて励磁され得るか、または励磁されたままであり得る。矢印によって示されるように、第3のカプラ506も、第2の極性を有するAC電流を用いて励磁され得る。したがって、第6の位置において、第2のカプラ504の中で循環する電流は、第3のカプラ506の中で循環する電流と同じ方向に循環し得る。このようにして、第2および第3のカプラ502/506の各々の、車両カプラ920の下に位置する部分の中で循環する電流によって生成される水平磁束は、車両カプラ920にとって第6の位置において相加的であり得る。
【0067】
図9Gは、第7の位置における車両カプラ920を示し、ここで、車両カプラ920は前進しており、第2のカプラ504の上に位置し、第3のカプラ506の上に位置しない。この第7の位置は、BAN500の「出口モード」中の車両カプラ920の位置を示し得る。車両カプラ920が第7の位置にあるとき、第1および第2のカプラ502/504は、矢印によって示されるような第1の極性を有する第1のAC電流を用いて励磁され得るか、または励磁されたままであり得る。車両カプラ920が第7の位置において第3のカプラ506の上に位置しないので、第3のカプラ506は励磁され得ない。
【0068】
本出願はそのように限定されないが、図9A図9Gに関して説明する実装形態は、BAN500、またはBAN500内の第1、第2、および第3のカプラ502/504/506のうちの特定のカプラに対する車両カプラ920の位置に基づいて、第3のカプラ506への駆動電流がオンにされ、オフにされ、またはその極性が反転されることを企図する。電流および位相は、車両カプラ920がBAN500の第1または第2のカプラ502/504のうちの1つの上に位置する第1〜第7の位置の各々において、継続的にオンのままであり得るか、または同じ極性にアクティブ化され得る。
【0069】
いくつかの実装形態は、たとえば、道路に沿って連続して次々に位置する複数のBAN(たとえば、BAN500)を利用し得る。そのような実装形態では、車両カプラ920が図9Aに示すような第1の位置(入口位置)に位置する場合、車両カプラ920は、同時に、カプラ920の移動方向に関して現在のBANの直前に位置する隣接するBANにとっての第7の位置(出口位置)に位置し得る。同様に、車両カプラ920が図9Gに示すような第7の位置(出口位置)に位置する場合、車両カプラ920は、同時に、現在のBANの直後に位置する隣接するBANにとっての第1の位置(入口位置)に位置し得る。そのような実装形態では、先行し隣接するBAN(図示せず)の第1および第2のカプラは、第1の極性を有する第1の電流を用いて駆動され得、その結果、隣接するBANの第1または第2のカプラの部分の中で循環する電流によって生成される水平磁束は、現在のBANの、それぞれ、第2または第1のカプラの部分の中で循環する電流によって生成される磁束と相加的であり得る。この理由のため、そのような実装形態では、車両カプラ920が少なくとも部分的にその上に位置し得る特定のBANに対して、カプラ502/504/506のうちの特定のカプラの駆動をより効率的に制御するために、互いに隣接するBAN、または互いに隣接するBANにおけるBANコントローラは、互いに通信するように構成され得る。
【0070】
図10は、図5に関して前に説明したようなBAN500の第1および第2のカプラ502/504に対して、かつ/または第3のカプラ506に対して、伝達される電力対車両カプラの位置を示すチャート1000である。図10は、3つの電力曲線、すなわち、第1の電力曲線1002、第2の電力曲線1004、および第3の電力曲線1006を示す。第1の電力曲線1002は、第1のカプラ502に最も近いBAN500の縁部に対する車両カプラのオフセットに対する、直列逆位相に(y方向で)接続されたときに第1および第2のカプラ502/504によって車両カプラに伝達される電力を示す。図示のように、第1の電力曲線1002は、オフセットの両方の縁部において実質的に0であり、2つの極大値1002a/1002b、絶対最大値1002c、および2つの極大値1002a/1002bの各々と絶対最大値1002cとの間の2つのヌル1002d/1002eを備える。2つの極大値1002a/1002bにおける車両カプラの位置は、それぞれ、図9Aおよび図9Gに示す車両カプラ920の第1および第7の位置に実質的に相当し得る。絶対最大値1002cにおける車両カプラの位置は、図9Dに示す車両カプラ920の第4の位置に実質的に相当し得る。2つのヌル1002d/1002eにおける車両カプラの位置は、それぞれ、図9Bおよび図9Cに示す第2の位置と第3の位置との間の中間の位置、ならびに図9Eおよび図9Fに示す第5の位置と第6の位置との間の中間の位置に相当し得る。
【0071】
第2の電力曲線1004は、車両カプラのオフセットに対する、第3のカプラ506によって(y方向に)伝達される電力を示す。図示のように、第2の電力曲線1004は、オフセットの両方の縁部において実質的に0であり、2つの極大値1004a/1004b、および2つの極大値1004a/1004bの間のヌル1004cを備える。曲線1004の極大値1004a/1004bは、実質的に曲線1002のヌル1002d/1002eと同じオフセットにおいて発生し得、それぞれ、図9Bおよび9Cに示す第2の位置と第3の位置との間の中間の、また図9Eおよび図9Fに示す第5の位置と第6の位置との間の中間の、車両カプラの位置に相当し得る。
【0072】
第3の電力曲線1006は、第1、第2、および第3のカプラ502/504/506によって伝達される電力対車両カプラのオフセットを示す。第3の電力曲線1006は、単に第1および第2の電力曲線1002/1004の合計であり得る。第3のカプラ506が第1および第2のカプラ502/504と同じ時間において駆動されるとき、曲線1002の極大値1002a/1002bと絶対最大値1002cとの間のヌル1002d/1002eは実質的に除去され得、第1および第2のカプラ502/504だけを駆動するとき(曲線1002)よりも大きな電力が、実質的にすべてのオフセット位置において車両カプラに伝達され得る。
【0073】
図11Aおよび図11Bは、車両カプラ920の位置に基づいて、ならびに/あるいは1つもしくは複数のAC電力バックボーンから第1および第2のカプラ502/504に、ならびに/または第3のカプラ506に伝達される電力量に基づいて、第1および第2のカプラ502/504のための駆動電流の極性、ならびに第3のカプラ506のための駆動電流の極性が、交互に切り替えられ得る/反転され得る実装形態を記述し得る。このことは、図9A図9Gに関して前に説明したような実装形態と対照的であり得、その場合、車両カプラがBAN500の少なくとも一部分の上に(たとえば、第1または第2のカプラ502/504の少なくとも一部分の上に)位置する限り、第1および第2のカプラ502/504が同じ位相の電流を用いて駆動され、第3のカプラ506の駆動電流の位相/極性は、車両カプラのロケーションに基づいてオン/オフに切り替えられ得るか、または反転され得る。
【0074】
図11Aは、例示的な実装形態による、電力をワイヤレス伝達するための方法を示すフローチャート1100である。フローチャート1100は、図5図8に関して前に説明したようなワイヤレス電力伝達BAN、および図10の電力伝達チャート1000を参照しながら本明細書で説明される。駆動電流極性および関連する例示的な車両カプラ位置が、図12A図12Gに関して説明され得る。一実装形態では、フローチャート1100におけるブロックのうちの1つまたは複数は、コントローラ、たとえば、それぞれ、図6または図7に関して前に説明したような、BANコントローラ650aまたは750a/750b、およびいくつかの実装形態では、電力フローコントローラ610aまたは710a/710bによって実行され得る。フローチャート1100は特定の順序に関して本明細書で説明されるが、様々な実装形態では、本明細書のブロックは、異なる順序で実行されてよく、または削除されてよく、追加のブロックが加えられてもよい。いくつかの実装形態では、フローチャート1100は、その中に設置されたワイヤレス電力伝達システム400を有する道路411に沿って車両(たとえば、図4の車両405)が移動するときに適用され得る。図11A図11Bでは、図5に関して前に説明したように、「DDカプラ」の参照は直列逆位相接続された第1および第2のカプラ502/504に対応し得、「Qカプラ」の参照は第3のカプラ506に対応し得る。
【0075】
フローチャート1100は、「開始」ブロック1102において始まり得る。フローチャート1100は、次いで、ブロック1104に進んでよく、ここで、車両検出がオンにされる。BANの1つまたは複数のカプラから伝達される電力量を感知すること、BANの1つもしくは複数のカプラにわたって、またはその中で誘導される電圧もしくは電流、別のBANまたはBANコントローラとの通信、あるいはBANの近傍にある車両カプラの存在がそれによって確実に検出され得る任意の他の方法に基づいて、車両検出が実行され得る。概して、この時点において、第1、第2、または第3のカプラ502/504/506のいずれの上にも車両カプラは位置しない。
【0076】
フローチャート1100は、次いで、ブロック1106に進んでよく、ここで、コントローラ(たとえば、BANコントローラ650aまたは750a/750b、およびいくつかの実装形態では、電力フローコントローラ610aまたは710a/710b)は、車両カプラの検出、または隣接するBANの「出口モード」としての表示が現在のBANコントローラ650a/750a/750bへ通信されることの検出を待ち受け得る。たとえば、直前に隣接するBANが、隣接するBANから車両カプラが離れて移動している「出口モード」である場合、隣接するBANまたは1つもしくは複数の関連するBANコントローラは、そのような状態の表示を現在のBANコントローラ650a/750a/750bへ通信し得る。ブロック1104および1106を備えるフローチャート1100の部分は、現在のBANコントローラ650a/750a/750bの「検出モード」を備え得る。
【0077】
「出口モード」表示が受信されるか、または車両カプラ1220の存在が検出されると、フローチャート1100は「入口モード」に遷移してよく、「入口モード」はブロック1108、1110、1112、および1114を備え得る。「入口モード」は、第1のカプラ502、第2のカプラ504、および第3のカプラ506に対する、図12Aに示す第1の車両カプラ1220の位置に対応し得る。ブロック1108において、BANコントローラ650a/750a/750bは、DDバックボーン(たとえば、図7におけるバックボーン430a)を「同位相」に設定し得、Qバックボーン(たとえば、バックボーン430b)を「逆位相」に設定し得、DDカプラ502/504を有効化し得、Qカプラ506を無効化し得る。たとえば、BANコントローラ650a/750a/750bは、第1および第2のカプラ502/504が実質的に図12Aに示すような極性を有する駆動電流を用いて駆動されるように、1つまたは複数のスイッチを設定または調整し得、ここで、第3のカプラ506はまだ駆動されていない。
【0078】
フローチャート1100は、次いで、ブロック1110に進んでよく、ここで、BANコントローラ650a/750a/750bは、DDカプラ(すなわち、第1および第2のカプラ502/504)の電力伝達レベルが所定のしきい値に到達するのを待ち受け得る。たとえば、図10の電力伝達チャート1000に示すように、そのような所定のしきい値は、第1の電力曲線1002の「入口」期間に示す第1の極大値よりも小さい任意の電力伝達レベルであってよい。図12Aおよび図12Bに示すものの間の任意の車両カプラ1220の位置が、そのような電力伝達レベルしきい値に対応し得る。
【0079】
所定のしきい値に到達しているか、またはそれを超えていることをBANコントローラ650a/750a/750bが検出または決定すると、フローチャート1100は、ブロック1112に進んでよく、ここで、Qバックボーン430bの位相は、「同位相」に切り替えられるか、または「同位相」に設定される。たとえば、第3のカプラ506(すなわち、Qカプラ)の駆動電流が、アクティブ化されたとき、第1のカプラ502の中で循環する電流と同じ方向(「同位相」)に第3のカプラ506の中で循環することになるように、BANコントローラ650a/750bの中の1つまたは複数のスイッチが調整または設定され得る。第3のカプラ506は、この時点において、依然として駆動されない。
【0080】
フローチャート1100は、次いで、ブロック1114に進んでよく、ここで、BANコントローラ650a/750aは、DDカプラにおいて(すなわち、第1および第2のカプラ502/504において)ピーク電力伝達を検出するように待ち受け得る。このピーク電力伝達に対応する車両カプラ1220の位置は、図12Bに示すようなカプラ1220の第2の位置であり得る。そのような検出時に、フローチャート1100は、ブロック「A」に進んでよく、図11Aのフローチャート1100の続きである図11Bに示すように継続してよい。
【0081】
図11Bに示すように、ブロック「A」に遷移すると、フローチャート1100は「入口モード」から「進行モード」に遷移してよく、「進行モード」はブロック1116、1118、1120、1122、1124、1126、1128、および1130を含み得る。ブロック1116において、BANコントローラ650a/750bは、Qカプラを有効化し得る(すなわち、図12Bにおいて矢印によって示されるように、第3のカプラ506に「同位相」電流を駆動し得る)。フローチャート1100は、ブロック1118に進んでよい。図12Bに示す第2の位置から図12Cに示すような第3の位置にカプラ1220が移動するとき、カプラ1220が第1のカプラ502の一部分および第3のカプラ506の一部分の上に位置することに留意されたい。これらの部分は互いに隣接し、駆動電流は各部分の中で同じ方向に(たとえば、同じ極性を伴って)循環し得、その結果、カプラ1220が第2の位置から第3の位置に移動するとき、第1のカプラ502のその部分からの水平磁束は、第3のカプラ506の部分からの水平磁束と同じ極性を有する(たとえば、それと相加的である)。
【0082】
ブロック1118において、BANコントローラ650a/750aは、DDカプラ(すなわち、第1および第2のカプラ502/504)の電力伝達レベルが実質的に0に到達するのを待ち受け得る。そのような状態は、図10の電力曲線1002における第1のヌルに対応し得、図12Cに示すような第3の車両カプラ1220の位置に対応し得、ここで、カプラ1220は、第3のカプラ506の一番左の部分の上で実質的に中央に置かれて位置する。そのような状態を検出すると、フローチャート1100は、ブロック1120に進んでよく、ここで、BANコントローラ650a/750aは、DDバックボーンを「逆位相」に設定し得る。たとえば、BANコントローラ650a/750aは、図12Bと比較して図12Cにおける矢印によって示されるように、駆動電流が切替えの前と反対方向に、または反対の極性を伴って、第1および第2のカプラ502/504を通って循環するように、1つまたは複数のスイッチを設定または調整し得る。図12Cに示す第3の位置から図12Dに示すような第4の位置にカプラ1220が移動するとき、カプラ1220は、第3のカプラ506の部分および第1のカプラ502の別の部分の上に位置する。これらの部分はまた、互いに隣接し、駆動電流は各部分の中で同じ方向に(たとえば、同じ極性を伴って)循環し得、その結果、カプラ1220が第3の位置から第4の位置に移動するとき、第1のカプラ502のそうした他の部分からの水平磁束は、第3のカプラ506の部分からの水平磁束と同じ極性を有する(たとえば、それと相加的である)。
【0083】
ブロック1122において、BANコントローラ650a/750bは、Qカプラ(すなわち、第3のカプラ506)の電力伝達レベルが実質的に0に到達するのを待ち受け得る。そのような状態は、図12Dに示す第4の車両カプラ1220の位置に対応し得る。図10に示すように、車両カプラ1220が現在は第1および第2のカプラ502/504の上で中央に置かれているので、この位置はまた、第1および第2のカプラ502/504にとってのピーク電力伝達位置であることに留意されたい。そのような状態を検出すると、フローチャート1100は、ブロック1124に進んでよく、ここで、BANコントローラ650a/750bは、Qバックボーン430bを「逆位相」に設定する。たとえば、BANコントローラ650a/750bは、図12Cと比較して図12Dにおける矢印によって示されるように、第3のカプラ506の中の駆動電流が切替えの前と反対方向に、または反対の極性を伴って循環するように、1つまたは複数のスイッチを設定または調整し得る。第4の位置において、カプラ1220は、第1のカプラ502の別の部分および第2のカプラ504の一部分の上に位置する。これらの部分は互いに隣接し、駆動電流は各部分の中で同じ方向に循環し得、その結果、第1のカプラ502のそうした別の部分からの水平磁束は、第2のカプラ504の部分からの水平磁束と同じ極性を有する(たとえば、それと相加的である)。
【0084】
その上、図12Dに示す第4の位置から図12Eに示すような第5の位置にカプラ1220が移動するとき、カプラ1220は、第2のカプラ504の部分および第3のカプラ506の別の部分の上に位置する。これらの部分は互いに隣接し、駆動電流は各部分の中で同じ方向に(たとえば、同じ極性を伴って)循環し得、その結果、カプラ1220が第4の位置から第5の位置に移動するとき、第2のカプラ504のその部分からの水平磁束は、第3のカプラ506の別の部分からの水平磁束と同じ極性を有する(たとえば、それと相加的である)。
【0085】
ブロック1126において、BANコントローラ650a/750aは、DDカプラ(すなわち、第1および第2のカプラ502/504)の電力伝達レベルが実質的に0に到達するのを待ち受け得る。そのような状態は、図12Eに示すような第5の車両カプラ1220の位置に対応し得る。そのような状態を検出すると、フローチャート1100は、ブロック1128に進んでよく、ここで、BANコントローラ650a/750aは、DDバックボーンを「同位相」に設定する。たとえば、BANコントローラ650a/750aは、図12Dと比較して図12Eにおける矢印によって示されるように、第1および第2のカプラ502/504の中の駆動電流が切替えの前と反対方向に、または反対の極性を伴って循環するように、1つまたは複数のスイッチを設定または調整し得る。図12Eに示す第5の位置から図12Fに示すような第6の位置にカプラ1220が移動するとき、カプラ1220は、第3のカプラ506の別の部分および第2のカプラ504の別の部分の上に位置する。これらの部分は互いに隣接し、駆動電流は各部分の中で同じ方向に(たとえば、同じ極性を伴って)循環し得、その結果、カプラ1220が第5の位置から第6の位置に移動するとき、第3のカプラ506のそうした別の部分からの水平磁束は、第2のカプラ504の別の部分からの水平磁束と同じ極性を有する(たとえば、それと相加的である)。
【0086】
ブロック1130において、BANコントローラ650a/750aは、DDカプラ(すなわち、第1および第2のカプラ502/504)のピーク電力伝達レベルを検出するように待ち受け得る。そのような状態は、進行期間の遠い右側における電力曲線1002の第2の極大値、および図12Fに示す第6の車両カプラ1220の位置に対応し得る。そのような状態を検出すると、フローチャート1100は、「進行モード」から「出口モード」に遷移し得、ブロック1132に進んでよく、ここで、BANコントローラ650a/750bは、第3のカプラ506において矢印がないことによって図12Fに示すように、Qカプラを無効化(すなわち、第3のカプラ506への駆動電流を終了)し得る。
【0087】
フローチャート1100は、次いで、ブロック1134に進んでよく、ここで、BANコントローラ650a/750aは、図11Aのブロック1110に関して前に説明したように、DDカプラ(すなわち、第1および第2のカプラ502/504)の電力伝達レベルが所定のしきい値を下回るのを待ち受け得る。そのような状態は、図12Gに示す第7の車両カプラ1220の位置に対応し得る。しかしながら、車両カプラ1220が図12Fの第6の位置の右側に位置する任意の位置が、相応であり得る。そのような状態になると、BANコントローラ650a/750aは、図12Gにおける第1または第2のカプラ502/504のいずれかにおいて矢印がないことによって示されるように、DDカプラ(すなわち、第1および第2のカプラ502/504)への駆動電流を無効化し得る。フローチャート1100は、次いで、「検出モード」における図11Aのブロック1104に戻るブロック「B」に進んでよい。この時点において、車両カプラ1220は、もはや第1、第2、または第3のカプラ502/504/506のいずれかの上にないものと思われる。上記の実装形態はフローチャート1100および図12A図12Gにおいて特定の極性を示すが、同じ成果を達成するために、極性の各々は上記で説明したものから反転されてもよい。そのような実装形態では、各「同位相」は「逆位相」によって置き換えられてよく、逆も同様である。
【0088】
またいくつかの他の実装形態では、第1および第2のカプラ502/504は、第3のカプラ506から互いに排他的に駆動されてよい(たとえば、第1および第2のカプラ502/504は、第3のカプラ506と同じ時間において駆動されない)。そのような実装形態では、直列逆位相接続された第1および第2のカプラ502/504は、車両カプラが実質的に第1および/または第2のカプラ502/504の上に位置するときに駆動されてよく、第3のカプラ506は、車両カプラが実質的に第3のカプラ506の上に位置するときに駆動されてよい。たとえば、図12A図12Gに関して、第1および第2のカプラ502/504は、それぞれ、図12A図12B図12D、および図12Fに関して前に説明したような、第1、第2、第4、および第6の位置のいずれかにカプラ1220が位置するときに駆動されてよい。反対に、第3のカプラ506は、それぞれ、図12Cおよび図12Eに関して前に説明したような、第3または第5の位置のいずれかにカプラ1220が位置するときに駆動されてよい。そのような実装形態では第1および第2のカプラ502/504が第3のカプラ506と同じ時間において駆動されないので、第1および第2のカプラ502/504が駆動される極性と、第3のカプラ506が駆動される極性との間の関係は、前に説明した他の実装形態ほど重要でない。
【0089】
二重AC電力バックボーン機構を利用するまた他の実装形態では、第1のAC電力バックボーンが、第1および第2のカプラ502/504を駆動するための電力を供給し得、第2のAC電力バックボーンが、第3のカプラ506を駆動するための電力を供給し得る。そのような実装形態では、第2のAC電力バックボーンは、第1のAC電力バックボーンからほぼ90°としての位相オフセットで駆動され得る。そのような実装形態では、もちろん、第1のAC電力バックボーンおよび第2のAC電力バックボーン、したがって、それぞれのカプラのための駆動電流が、90°だけ互いからオフセットされていることを除いて、第1および第2の直列逆位相接続されたカプラ502/504、ならびに第3のカプラ506は、図9A図9Gに関して前に説明したように、または代替として、図11および図12A図12Gに関して前に説明したように駆動されてよい。
【0090】
図13は、例示的な実装形態による、受電カプラに電力をワイヤレス伝達するための方法を示すフローチャート1300である。フローチャート1300の方法は、図5図8図9A図9G、および図12A図12Gに関して前に説明したようなBANおよびBANコントローラを参照しながら本明細書で説明される。一実装形態では、フローチャート1300におけるブロックのうちの1つまたは複数は、たとえば、図6および図7に関して前に説明したような、BANコントローラ650a/750a/750bおよび/または電力フローコントローラ610a/710a/710bのうちの1つなどの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に関して本明細書で説明されるが、様々な実装形態では、本明細書のブロックは、異なる順序で実行されてよく、または削除されてよく、追加のブロックが加えられてもよい。いくつかの実装形態では、フローチャート1300は、その中に設置されたワイヤレス電力伝達システム400を有する道路413に沿って車両(たとえば、図4の車両405)が移動するときに適用され得る。
【0091】
フローチャート1300は、ブロック1302とともに始まり得、ブロック1302は、少なくとも1つの電源から電力を受けることを含む。たとえば、図6に関して前に説明したように、BANコントローラ650aは、AC電力バックボーン430からカプラ608aを介して電力をワイヤレスに受け得る。図7に関して前に説明したように、BANコントローラ750aおよび750bは、それぞれ、AC電力バックボーン430aおよび430bから電力をワイヤレスに受け得る。
【0092】
フローチャート1300は、次いで、ブロック1304に進んでよく、ブロック1304は、第1の充電モードにおいて、第1のカプラ、および第1のカプラに接続された第2のカプラに、第1の電流を供給することを含む。たとえば、図6および図7に示すように、BANコントローラ650a/750aは、第1の充電モードにおいて、第1のカプラ502および第2のカプラ504に第1の電流を供給し得る。
【0093】
フローチャート1300は、次いで、ブロック1306に進んでよく、ブロック1306は、第2の充電モードにおいて、第1および第2のカプラに第1の電流を、また第1のカプラおよび第2のカプラに重なる第3のカプラに第2の電流を供給することを含む。たとえば、図6および図7に示すように、BANコントローラ650a/750aは、第1の充電モードにおいて、第1のカプラ502および第2のカプラ504に第1の電流を供給し得る。加えて、BANコントローラ650aは、第2の充電モードにおいて、第1のカプラ502および第2のカプラ504に重なる第3のカプラ506(図5参照)に第2の電流を供給し得る。いくつかの実装形態では、第1のカプラ502の第1の部分は、第2のカプラ504の第2の部分に隣接して配設され、第1のカプラ502の第1の部分を通過する第1の電流によって生成される磁束は、第2のカプラ504の第2の部分を通過する第1の電流によって生成される磁束と強め合うように相加的である。
【0094】
上記で説明した方法の様々な動作は、様々なハードウェアおよび/もしくはソフトウェア構成要素、回路、ならびに/またはモジュールなどの、動作を実行することができる任意の適切な手段によって実行され得る。概して、動作を実行することができる対応する機能的手段によって、図に示された任意の動作が実行され得る。
【0095】
様々な異なる技術および技法のうちのいずれかを使用して、情報および信号が表され得る。たとえば、上記の説明全体にわたって参照され得るデータ、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、磁場もしくは磁性粒子、光場もしくは光学粒子、またはそれらの任意の組合せによって表され得る。
【0096】
本明細書で開示する実装形態に関して説明した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、または両方の組合せとして実装され得る。ハードウェアと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、それらの機能に関して概略的に上記で説明された。そのような機能がハードウェアとして実装されるのか、それともソフトウェアとして実装されるのかは、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よって決まる。説明した機能は、特定の適用例ごとに様々な方法で実装され得るが、そのような実装決定が実装形態の範囲からの逸脱を生じさせると解釈されるべきではない。
【0097】
本明細書で開示する実装形態に関して説明した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ロジック、個別ハードウェア構成要素、または本明細書で説明した機能を実行するように設計されるそれらの任意の組合せを用いて、実装または実行され得る。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、任意の従来型プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシンであってもよい。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の組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連携した1つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実装されてよい。
【0098】
本明細書で開示する実装形態に関して説明した方法またはアルゴリズムのステップおよび機能は、ハードウェアにおいて直接、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において、またはその2つの組合せにおいて具現され得る。ソフトウェアで実装される場合、機能は、1つもしくは複数の命令もしくはコードとして有形の非一時的コンピュータ可読媒体上に記憶されてよく、または有形の非一時的コンピュータ可読媒体を介して送信されてもよい。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)、電気的プログラマブルROM(EPROM)、電気的消去可能プログラマブルROM(EEPROM)、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、CD−ROM、または当技術分野において知られている任意の他の形態の記憶媒体内に存在してよい。記憶媒体は、プロセッサが情報を記憶媒体から読み取り、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、プロセッサと一体化されてもよい。本明細書で使用するディスク(disk)およびディスク(disc)は、コンパクトディスク(disc)(CD)、レーザーディスク(登録商標)(disc)、光ディスク(disc)、デジタル多用途ディスク(disc)(DVD)、フロッピーディスク(登録商標)(disk)、およびブルーレイディスク(登録商標)(disc)を含み、ディスク(disk)は通常、データを磁気的に再生し、ディスク(disc)は、レーザーを用いてデータを光学的に再生する。上記の組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。プロセッサおよび記憶媒体は、ASICの中に存在してよい。ASICは、ユーザ端末の中に存在してよい。代替として、プロセッサおよび記憶媒体は、個別構成要素としてユーザ端末の中に存在してもよい。
【0099】
本開示を要約する目的で、いくつかの態様、利点、および新規の特徴が本明細書で説明されてきた。必ずしもすべてのそのような利点が任意の特定の実装形態に従って実現され得るとは限らないことを理解されたい。したがって、1つまたは複数の実装形態は、本明細書で教示または示唆され得るような他の利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示されるような1つの利点または利点のグループを達成または最適化する。
【0100】
上記で説明した実装形態の様々な修正が容易に明らかになり、本明細書で定義する一般原理は、本出願の趣旨または範囲を逸脱することなく他の実装形態に適用され得る。したがって、本出願は、本明細書で示す実装形態に限定されることは意図されず、本明細書で開示する原理および新規の特徴に一致する最も広い範囲を与えられるべきである。
【符号の説明】
【0101】
100 ワイヤレス電力伝達システム
102 入力電力
104 送電器
105 ワイヤレス場
108 受電器
110 出力電力
114 送電カプラ
118 受電カプラ
204 送電器
205 ワイヤレス場
206 送電回路機構
208 受電器
210 受電回路機構
214 送電カプラ
218 受電カプラ
222 発振器
223 周波数制御信号
224 ドライバ回路
225 入力電圧信号
226 フィルタ/整合回路
232 整合回路
234 整流回路
236 バッテリー
352 カプラ
354 キャパシタ
356 キャパシタ
405 電気車両
406 車両カプラ
410 道路
415a〜415r ベースカプラ
418a〜418r スイッチ
421a〜421f 配電回路
425a〜425f ローカルコントローラ
430 交流電力バックボーン
435 電源/インバータ
440 電力源
445 配電コントローラ
450a〜450c ベースアレイネットワークモジュール
500 カプラ構成
502 第1のカプラ
504 第2のカプラ
506 第3のカプラ
600 ベースアレイネットワーク
620 二重結合変圧器
608a カプラ
608b カプラ
610a 電力フローコントローラ
650a BANコントローラ
708a カプラ
708b カプラ
710a 電力フローコントローラ
710b 電力フローコントローラ
720a 第1の二重結合変圧器
720b 第2の二重結合変圧器
750a BANコントローラ
750b BANコントローラ
802 ベースパッドカプラ
808 カプラ
810 直列同調キャパシタ
812 並列同調キャパシタ
814 直列キャパシタ
816 等価負荷R
818 等価AC電圧源
850 BANコントローラの等価回路図
920 車両カプラ
1220 車両カプラ
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9A
図9B
図9C
図9D
図9E
図9F
図9G
図10
図11A
図11B
図12A
図12B
図12C
図12D
図12E
図12F
図12G
図13
【手続補正書】
【提出日】2017年6月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
受電カプラに電力をワイヤレス伝達するための装置であって、
第2のカプラに接続された第1のカプラと、
前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに重なる第3のカプラと、
コントローラとを備え、前記コントローラが、
少なくとも1つの電源から電力を受けることと、
第1の充電モードにおいて、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに第1の電流を供給し、前記受電カプラの第1の位置が前記第1のカプラの第2の位置の上にあるとき、前記第1のカプラの第1の部分を通過する前記第1の電流によって生成される磁束が、前記第2のカプラの第2の部分を通過する前記第1の電流によって生成される磁束と相加的であるようにすることと、
前記受電カプラの第2の位置が前記第1のカプラの前記第2の部分と前記第3のカプラの両方の上にあるとき、第2の充電モードにおいて、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに前記第1の電流を供給するとともに前記第3のカプラに第2の電流を供給することと
前記受電カプラの第3の位置が前記第3のカプラと前記第1のカプラの前記第1の部分の両方の上にあるとき、前記第2の充電モードにおいて、前記第3のカプラに供給される前記第2の電流の極性を反転させることとを行うように構成され
前記第2の位置が前記第1の位置と前記第3の位置との間にある、装置。
【請求項2】
前記第3のカプラが、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラの各々の上で対称的に位置決めされている、請求項1に記載の装置。
【請求項3】
前記コントローラが、前記受電カプラが前記第2のカプラおよび前記第3のカプラの上に位置するときに前記第2の充電モードにおける第1の極性を有する前記第2の電流を供給するようにさらに構成されている、請求項1に記載の装置。
【請求項4】
前記コントローラが、前記受電カプラが前記第1のカプラおよび前記第3のカプラの上に位置するときに前記第2の充電モードにおける第2の極性を有する前記第2の電流を供給するようにさらに構成されている、請求項に記載の装置。
【請求項5】
前記コントローラが、前記第2の充電モードにおいて、前記受電カプラのロケーションに基づいて、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに供給される前記第1の電流の極性、ならびに前記第3のカプラに供給される前記第2の電流の極性を、交互に反転させるようにさらに構成されている、請求項1に記載の装置。
【請求項6】
前記コントローラが、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラによって伝達される電力のレベル、または前記第3のカプラによって伝達される電力のレベルに基づいて、前記ロケーションを決定するようにさらに構成されている、請求項5に記載の装置。
【請求項7】
前記少なくとも1つの電源が、第1の電力バックボーンおよび第2の電力バックボーンを備え、前記コントローラが、
前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに前記第1の電流を供給するために、前記第1の電力バックボーンから電力の少なくとも第1の部分を受け、
前記第3のカプラに前記第2の電流を供給するために、前記第2の電力バックボーンから電力の少なくとも第2の部分を受けるようにさらに構成されている、請求項1に記載の装置。
【請求項8】
前記コントローラが、前記第2の電流に対して位相が90°ずれた前記第1の電流を供給するようにさらに構成されている、請求項1に記載の装置。
【請求項9】
受電カプラに電力をワイヤレス伝達するための方法であって、
少なくとも1つの電源から電力を受けるステップと、
第1の充電モードにおいて、第1のカプラ、および前記第1のカプラに接続された第2のカプラに、第1の電流を供給するステップであって、前記第1のカプラの第1の部分を通過する前記第1の電流によって生成される磁束が、前記第2のカプラの第2の部分を通過する前記第1の電流によって生成される磁束と相加的であるようにするステップと、
前記受電カプラの第2の位置が前記第1のカプラの前記第2の部分と第3のカプラの両方の上にあるとき、第2の充電モードにおいて、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに前記第1の電流を、また前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに重なる第3のカプラに第2の電流を供給するステップと
前記受電カプラの第3の位置が前記第3のカプラと前記第1のカプラの前記第1の部分の両方の上にあるとき、前記第2の充電モードにおいて、前記第3のカプラに供給される前記第2の電流の極性を反転させるステップとを備え、
前記第2の位置が第1の位置と前記第3の位置との間にある、方法。
【請求項10】
前記第3のカプラが、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラの各々の上で対称的に位置決めされる、請求項9に記載の方法。
【請求項11】
前記受電カプラが前記第2のカプラおよび前記第3のカプラの上に位置するとき、前記第2の充電モードにおける第1の極性を有する前記第2の電流を供給するステップをさらに備える、請求項9に記載の方法。
【請求項12】
前記受電カプラが前記第1のカプラおよび前記第3のカプラの上に位置するとき、前記第2の充電モードにおける第2の極性を有する前記第2の電流を供給するステップをさらに備える、請求項11に記載の方法。
【請求項13】
前記第2の充電モードにおいて、前記受電カプラのロケーションに基づいて、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに供給される前記第1の電流の極性、ならびに前記第3のカプラに供給される前記第2の電流の極性を、交互に反転させるステップをさらに備える、請求項9に記載の方法。
【請求項14】
前記第1のカプラおよび前記第2のカプラによって伝達される電力のレベル、または前記第3のカプラによって伝達される電力のレベルに基づいて、前記ロケーションを決定するステップをさらに備える、請求項13に記載の方法。
【請求項15】
前記少なくとも1つの電源から電力を受けるステップが、
前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに前記第1の電流を供給するために、第1の電力バックボーンから電力の少なくとも第1の部分を受けるステップと、
前記第3のカプラに前記第2の電流を供給するために、第2の電力バックボーンから電力の少なくとも第2の部分を受けるステップとを備える、請求項9に記載の方法。
【請求項16】
前記第1の電流が、前記第2の電流に対して位相が90°ずれている、請求項9に記載の方法。
【請求項17】
実行されたとき、装置に、
少なくとも1つの電源から電力を受けることと、
第1の充電モードにおいて、第1のカプラ、および前記第1のカプラに接続された第2のカプラに、第1の電流を供給することであって、前記第1のカプラの第1の部分を通過する前記第1の電流によって生成される磁束が、前記第2のカプラの第2の部分を通過する前記第1の電流によって生成される磁束と相加的であるようにすることと、
受電カプラの第2の位置が前記第1のカプラの前記第2の部分と第3のカプラの両方の上にあるとき、第2の充電モードにおいて、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに前記第1の電流を、また前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに重なる第3のカプラに第2の電流を供給することと
前記受電カプラの第3の位置が前記第3のカプラと前記第1のカプラの前記第1の部分の両方の上にあるとき、前記第2の充電モードにおいて、前記第3のカプラに供給される前記第2の電流の極性を反転させることとを行わせるコードを備える非一時的コンピュータ可読媒体であって、
前記第2の位置が第1の位置と前記第3の位置との間にある、非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項18】
前記第3のカプラが、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラの各々の上で対称的に位置決めされる、請求項17に記載の媒体。
【請求項19】
前記コードは、実行されたとき、前記装置に、前記受電カプラが前記第2のカプラおよび前記第3のカプラの上に位置するとき、前記第2の充電モードにおける第1の極性を有する前記第2の電流を供給することをさらに行わせる、請求項17に記載の媒体。
【請求項20】
前記コードは、実行されたとき、前記装置に、前記受電カプラが前記第1のカプラおよび前記第3のカプラの上に位置するとき、前記第2の充電モードにおける第2の極性を有する前記第2の電流を供給することをさらに行わせる、請求項19に記載の媒体。
【請求項21】
前記コードは、実行されたとき、前記装置に、前記第2の充電モードにおいて、前記受電カプラのロケーションに基づいて、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに供給される前記第1の電流の極性、ならびに前記第3のカプラに供給される前記第2の電流の極性を交互に反転させることをさらに行わせる、請求項17に記載の媒体。
【請求項22】
前記コードは、実行されたとき、前記装置に、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラによって伝達される電力のレベル、または前記第3のカプラによって伝達される電力のレベルに基づいて、前記ロケーションを決定することをさらに行わせる、請求項21に記載の媒体。
【請求項23】
前記少なくとも1つの電源から電力を受けることが、
前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに前記第1の電流を供給するために、第1の電力バックボーンから電力の少なくとも第1の部分を受けることと、
前記第3のカプラに前記第2の電流を供給するために、第2の電力バックボーンから電力の少なくとも第2の部分を受けることとを備える、請求項17に記載の媒体。
【請求項24】
前記第1の電流が、前記第2の電流に対して位相が90°ずれている、請求項17に記載の媒体。
【請求項25】
受電カプラに電力をワイヤレス伝達するための装置であって、
受電カプラに電力をワイヤレス結合させるための第1の手段と、
前記受電カプラに電力をワイヤレス結合させるための第2の手段であって、前記第1の手段に接続された第2の手段と、
前記受電カプラに電力をワイヤレス結合させるための第3の手段であって、前記第1の手段および前記第2の手段に重なる第3の手段と、
第1の充電モードにおいて、前記第1の手段および前記第2の手段に第1の電流を供給するための手段であって、前記受電カプラの第1の位置が前記第1の手段の第2の位置の上にあるとき、前記第1の手段の第1の部分を通過する前記第1の電流によって生成される磁束が、前記第2の手段の第2の部分を通過する前記第1の電流によって生成される磁束と相加的であるようにする手段と、
前記受電カプラの第2の位置が前記第1の手段の前記第2の部分と前記第3の手段の両方の上にあるとき、第2の充電モードにおいて、前記第1の手段および前記第2の手段に前記第1の電流を供給し、前記第3の手段に第2の電流を供給するための手段と
前記受電カプラの第3の位置が前記第3の手段と前記第1の手段の前記第1の部分の両方の上にあるとき、前記第2の充電モードにおいて、前記第3の手段に供給される前記第2の電流の極性を反転させるための手段とを備え
前記第2の位置が前記第1の位置と前記第3の位置との間にある、装置。
【請求項26】
前記第3の手段が、前記第1の手段および前記第2の手段の各々の上で対称的に位置決めされる、請求項25に記載の装置。
【請求項27】
前記受電カプラが前記第2の手段および前記第3の手段の上に位置するとき、前記第2の電流が、前記第2の充電モードにおける第1の極性を有する、請求項25に記載の装置。
【請求項28】
前記受電カプラが前記第1の手段および前記第3の手段の上に位置するとき、前記第2の電流が、前記第2の充電モードにおける第2の極性を有する、請求項25に記載の装置。
【請求項29】
前記第2の充電モードにおいて、前記受電カプラのロケーションに基づいて、前記第1の手段および前記第2の手段に供給される前記第1の電流の極性、ならびに前記第3の手段に供給される前記第2の電流の極性を、交互に反転させるための手段をさらに備える請求項25に記載の装置。
【請求項30】
前記第1の手段および前記第2の手段によって伝達される電力のレベル、または前記第3の手段によって伝達される電力のレベルに基づいて、前記ロケーションを決定するための手段をさらに備える請求項29に記載の装置。
【手続補正書】
【提出日】2017年8月23日
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
受電カプラに電力をワイヤレス伝達するための装置であって、
第2のカプラに接続された第1のカプラと、
前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに重なる第3のカプラと、
コントローラとを備え、前記コントローラが、
少なくとも1つの電源から電力を受けることと、
第1の充電モードにおいて、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに第1の電流を供給し、前記第1のカプラの第1の部分を通過する前記第1の電流によって生成される磁束が、前記第2のカプラの第2の部分を通過する前記第1の電流によって生成される磁束と強め合うように相加的であるようにすることと、
2の充電モードにおいて、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに前記第1の電流を供給するとともに前記第3のカプラに第2の電流を供給することと、
記第2の充電モードにおいて、前記受電カプラのロケーションに基づいて、前記第3のカプラに供給される前記第2の電流の極性を反転させることとを行うように構成されている、装置。
【請求項2】
前記第3のカプラが、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラの各々の上で対称的に位置決めされている、請求項1に記載の装置。
【請求項3】
前記コントローラが、前記受電カプラが前記第2のカプラおよび前記第3のカプラの上に位置するときに前記第2の充電モードにおいて第1の極性を有する前記第2の電流を供給するようにさらに構成されている、請求項1に記載の装置。
【請求項4】
前記コントローラが、前記受電カプラが前記第1のカプラおよび前記第3のカプラの上に位置するときに前記第2の充電モードにおいて第2の極性を有する前記第2の電流を供給するようにさらに構成されている、請求項に記載の装置。
【請求項5】
前記コントローラが、前記第2の充電モードにおいて、前記受電カプラのロケーションに基づいて、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに供給される前記第1の電流の極性を交互に反転させるようにさらに構成されている、請求項1に記載の装置。
【請求項6】
前記コントローラが、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラによって伝達される電力のレベル、または前記第3のカプラによって伝達される電力のレベルに基づいて、前記ロケーションを決定するようにさらに構成されている、請求項5に記載の装置。
【請求項7】
前記少なくとも1つの電源が、第1の電力バックボーンおよび第2の電力バックボーンを備え、前記コントローラが、
前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに前記第1の電流を供給するために、前記第1の電力バックボーンから電力の少なくとも第1の部分を受け、
前記第3のカプラに前記第2の電流を供給するために、前記第2の電力バックボーンから電力の少なくとも第2の部分を受けるようにさらに構成されている、請求項1に記載の装置。
【請求項8】
前記コントローラが、前記第2の電流に対して位相が90°ずれた前記第1の電流を供給するようにさらに構成されている、請求項1に記載の装置。
【請求項9】
受電カプラに電力をワイヤレス伝達するための方法であって、
少なくとも1つの電源から電力を受けるステップと、
第1の充電モードにおいて、第1のカプラ、および前記第1のカプラに接続された第2のカプラに、第1の電流を供給するステップと
2の充電モードにおいて、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに前記第1の電流を、また前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに重なる第3のカプラに第2の電流を供給するステップと
記第2の充電モードにおいて、前記受電カプラのロケーションに基づいて、前記第3のカプラに供給される前記第2の電流の極性を反転させるステップとを備え、
前記第1のカプラの第1の部分を通過する前記第1の電流によって生成される磁束が、前記第2のカプラの第2の部分を通過する前記第1の電流によって生成される磁束と強めあるように相加的である、方法。
【請求項10】
前記第3のカプラが、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラの各々の上で対称的に位置決めされる、請求項9に記載の方法。
【請求項11】
前記受電カプラが前記第2のカプラおよび前記第3のカプラの上に位置するとき、前記第2の充電モードにおいて第1の極性を有する前記第2の電流を供給するステップをさらに備える請求項9に記載の方法。
【請求項12】
前記受電カプラが前記第1のカプラおよび前記第3のカプラの上に位置するとき、前記第2の充電モードにおいて第2の極性を有する前記第2の電流を供給するステップをさらに備える請求項に記載の方法。
【請求項13】
前記第2の充電モードにおいて、前記受電カプラのロケーションに基づいて、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに供給される前記第1の電流の極性を交互に反転させるステップをさらに備える請求項9に記載の方法。
【請求項14】
前記第1のカプラおよび前記第2のカプラによって伝達される電力のレベル、または前記第3のカプラによって伝達される電力のレベルに基づいて、前記ロケーションを決定するステップをさらに備える請求項13に記載の方法。
【請求項15】
前記少なくとも1つの電源から電力を受けるステップが、
前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに前記第1の電流を供給するために、第1の電力バックボーンから電力の少なくとも第1の部分を受けるステップと、
前記第3のカプラに前記第2の電流を供給するために、第2の電力バックボーンから電力の少なくとも第2の部分を受けるステップとを備える、請求項9に記載の方法。
【請求項16】
前記第1の電流が、前記第2の電流に対して位相が90°ずれている、請求項9に記載の方法。
【請求項17】
実行されたとき、装置に、
少なくとも1つの電源から電力を受けることと、
第1の充電モードにおいて、第1のカプラ、および前記第1のカプラに接続された第2のカプラに、第1の電流を供給することと
2の充電モードにおいて、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに前記第1の電流を、また前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに重なる第3のカプラに第2の電流を供給することと
前記第2の充電モードにおいて、受電カプラのロケーションに基づいて、前記第3のカプラに供給される前記第2の電流の極性を反転させることとを行わせるコードを備える非一時的コンピュータ可読媒体であって、
前記第1のカプラの第1の部分を通過する前記第1の電流によって生成される磁束が、前記第2のカプラの第2の部分を通過する前記第1の電流によって生成される磁束と強め合うように相加的である、非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項18】
前記第3のカプラが、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラの各々の上で対称的に位置決めされる、請求項17に記載の媒体。
【請求項19】
前記コードは、実行されたとき、前記装置に、前記受電カプラが前記第2のカプラおよび前記第3のカプラの上に位置するとき、前記第2の充電モードにおいて第1の極性を有する前記第2の電流を供給することをさらに行わせる、請求項17に記載の媒体。
【請求項20】
前記コードは、実行されたとき、前記装置に、前記受電カプラが前記第1のカプラおよび前記第3のカプラの上に位置するとき、前記第2の充電モードにおいて第2の極性を有する前記第2の電流を供給することをさらに行わせる、請求項17に記載の媒体。
【請求項21】
前記コードは、実行されたとき、前記装置に、前記第2の充電モードにおいて、前記受電カプラのロケーションに基づいて、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに供給される前記第1の電流の極性を交互に反転させることをさらに行わせる、請求項17に記載の媒体。
【請求項22】
前記コードは、実行されたとき、前記装置に、前記第1のカプラおよび前記第2のカプラによって伝達される電力のレベル、または前記第3のカプラによって伝達される電力のレベルに基づいて、前記ロケーションを決定することをさらに行わせる、請求項21に記載の媒体。
【請求項23】
前記少なくとも1つの電源から電力を受けることが、
前記第1のカプラおよび前記第2のカプラに前記第1の電流を供給するために、第1の電力バックボーンから電力の少なくとも第1の部分を受けることと、
前記第3のカプラに前記第2の電流を供給するために、第2の電力バックボーンから電力の少なくとも第2の部分を受けることとを備える、請求項17に記載の媒体。
【請求項24】
前記第1の電流が、前記第2の電流に対して位相が90°ずれている、請求項17に記載の媒体。
【請求項25】
受電カプラに電力をワイヤレス伝達するための装置であって、
受電カプラに電力をワイヤレス結合させるための第1の手段と、
前記受電カプラに電力をワイヤレス結合させるための第2の手段であって、前記第1の手段に接続された第2の手段と、
前記受電カプラに電力をワイヤレス結合させるための第3の手段であって、前記第1の手段および前記第2の手段に重なる第3の手段と、
第1の充電モードにおいて、前記第1の手段および前記第2の手段に第1の電流を供給するための手段であって、前記第1の手段の第1の部分を通過する前記第1の電流によって生成される磁束が、前記第2の手段の第2の部分を通過する前記第1の電流によって生成される磁束と強め合うように相加的であるようにする手段と、
2の充電モードにおいて、前記第1の手段および前記第2の手段に前記第1の電流を供給し、前記第3の手段に第2の電流を供給するための手段と、
記第2の充電モードにおいて、前記受電カプラのロケーションに基づいて、前記第3の手段に供給される前記第2の電流の極性を反転させるための手段とを備え装置。
【請求項26】
前記第3の手段が、前記第1の手段および前記第2の手段の各々の上で対称的に位置決めされている、請求項25に記載の装置。
【請求項27】
前記受電カプラが前記第2の手段および前記第3の手段の上に位置するとき、前記第2の電流が、前記第2の充電モードにおいて第1の極性を有する、請求項25に記載の装置。
【請求項28】
前記受電カプラが前記第1の手段および前記第3の手段の上に位置するとき、前記第2の電流が、前記第2の充電モードにおいて第2の極性を有する、請求項25に記載の装置。
【請求項29】
前記反転させるための手段が、前記第2の充電モードにおいて、前記受電カプラのロケーションに基づいて、前記第1の手段および前記第2の手段に供給される前記第1の電流の極性を反転させるようにさらに構成されている、請求項25に記載の装置。
【請求項30】
前記第1の手段および前記第2の手段によって伝達される電力のレベル、または前記第3の手段によって伝達される電力のレベルに基づいて、前記ロケーションを決定するための手段をさらに備える請求項29に記載の装置。
【国際調査報告】