JP2015537496A - ワイヤレス電力伝達システムのコイル配列および動作方法 - Google Patents
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Abstract
Description
102a ベースワイヤレス充電システム
102b ベースワイヤレス充電システム
104a ベースシステム誘導コイル
104b ベースシステム誘導コイル
108 通信リンク
110 電力リンク
112 電気車両
114 電気車両ワイヤレス充電システム
116 電気車両誘導コイル
118 バッテリユニット
130 ローカル配電センタ
132 電力バックボーン
134 通信バックホール
200 ワイヤレス電力伝達システム
202 ベースワイヤレス電力充電システム
204 ベースシステム誘導コイル
205 ベース充電システム同調回路
206 ベースシステム送信回路
208 電源
214 電気車両充電システム
216 電気車両誘導コイル
218 電気車両バッテリユニット
221 電気車両充電システム同調回路
222 電気車両受信回路
236 ベース充電システム電力変換器
238 電気車両電力変換器
300 電気車両のワイヤレス電力伝達システム
301 送信機コイル配列
302 受信機コイル配列
303a 同一平面上の送信機コイル
303b 同一平面上の送信機コイル
304a 同一平面上の受信機コイル
304b 同一平面上の受信機コイル
305 単一の受信機コイル
400 コイル300によってカバーされるエリア
401 送信機コイル303aから受信機コイル305に供給された電力のおおよその空間分布を表すエリア
402 送信機コイル303bから受信機コイル305に供給された電力のおおよその空間分布を表すエリア
403 送信機コイル303aおよび303bから受信機コイル304aおよび304bに供給された電力のおおよその空間分布を表すエリア
404 コイル300の許容域
500 ワイヤレス電力送信機装置の誘導コイル
501 第1のコイル構造
501a 同一平面上の送信機コイル
501b 同一平面上の送信機コイル
502 第2のコイル構造
600 ワイヤレス電力送信機装置の誘導コイル
601 第1のコイル構造
601a 同一平面上の送信機コイル
601b 同一平面上の送信機コイル
602 単一の平面送信機コイル
700 ワイヤレス電力伝達システム
701 送信機コイル構造
702 受信機コイル構造
703a 同一平面上の送信機コイル
703b 同一平面上の送信機コイル
704 単一の送信機コイル
705 平面受信機コイル
800 コイル700によってカバーされるエリア
801 送信機コイル703aから受信機コイル705への電力寄与のおおよその空間分布を示すエリア
802 送信機コイル703bから受信機コイル705への電力寄与のおおよその空間分布を示すエリア
803 送信機コイル704から受信機コイル705への電力寄与のおおよその空間分布を示すエリア
804 コイル700の許容域
900 ワイヤレス電力伝達システム
901 送信機コイル構造
902 受信機コイル構造
903a 同一平面上の送信機コイル
903b 同一平面上の送信機コイル
904 単一の送信機コイル
905a 同一平面上の受信機コイル
905b 同一平面上の受信機コイル
1000 コイル900によってカバーされるエリア
1001 受信機コイル905aに対する送信機コイル904の電力寄与のおおよそのエリア
1002 受信機コイル905bに対する送信機コイル904の電力寄与のおおよそのエリア
1003 送信機コイル903aおよび903bの電力寄与のおおよそのエリア
1004 コイル配列900の許容域
1100 ワイヤレス電力伝達システム
1101 送信機コイル構造
1102 受信機コイル構造
1103a 同一平面上の送信機コイル
1103b 同一平面上の送信機コイル
1104 単一の送信機コイル
1105a 同一平面上の受信機コイル
1105b 同一平面上の受信機コイル
1106 単一の受信機コイル
1200 コイル1100によってカバーされるエリア
1201 単一の送信機コイル1104からの電力寄与のエリア
1202 単一の送信機コイル1104からの電力寄与のエリア
1203 単一の送信機コイル1104からの電力寄与のエリア
1204 同一平面上のコイル1103aおよび1103bからの空間電力寄与の近似
1205 同一平面上のコイル1103aおよび1103bからの空間電力寄与の近似
1206 同一平面上のコイル1103aおよび1103bからの空間電力寄与の近似
1207 コイル配列1100の許容域
1300 ワイヤレス電力伝達システム
1301 送信機コイル構造
1302 受信機コイル構造
1303a 同一平面上の送信機コイル
1303b 同一平面上の送信機コイル
1304 単一の送信機コイル
1305a 同一平面上の受信機コイル
1305b 同一平面上の受信機コイル
1306 単一の受信機コイル
1400 コイル1300によってカバーされるエリア
1401 単一の送信機コイル1304からの電力寄与のエリア
1402 単一の送信機コイル1304からの電力寄与のエリア
1403 単一の送信機コイル1304からの電力寄与のエリア
1404 同一平面上のコイル1303aおよび1303bからの空間電力寄与の近似
1405 同一平面上のコイル1303aおよび1303bからの空間電力寄与の近似
1406 同一平面上のコイル1303aおよび1303bからの空間電力寄与の近似
1407 コイル配列1300の許容域
1500 ワイヤレス電力伝達システム
1501 送信機コイル構造
1502 受信機コイル構造
1503a 同一平面上の送信機コイル
1503b 同一平面上の送信機コイル
1504 単一の送信機コイル
1505a 同一平面上の受信機コイル
1505b 同一平面上の受信機コイル
1506 単一の受信機コイル
1600 コイル1500によってカバーされるエリア
1601 単一の送信機コイル1504からの電力寄与のエリア
1602 単一の送信機コイル1504からの電力寄与のエリア
1603 単一の送信機コイル1504からの電力寄与のエリア
1604 同一平面上のコイル1503aおよび1503bからの空間電力寄与の近似
1605 同一平面上のコイル1503aおよび1503bからの空間電力寄与の近似
1606 同一平面上のコイル1503aおよび1503bからの空間電力寄与の近似
1607 同一平面上のコイル1503aおよび1503bからの空間電力寄与の近似
1608 同一平面上のコイル1503aおよび1503bからの空間電力寄与の近似
1609 同一平面上のコイル1503aおよび1503bからの空間電力寄与の近似
1610 コイル配列1500の許容域
1700 ワイヤレス電力伝達システム
1701 送信機コイル構造
1702 受信機コイル構造
1703a 同一平面上の送信機コイル
1703b 同一平面上の送信機コイル
1704 単一の送信機コイル
1705a 同一平面上の受信機コイル
1705b 同一平面上の受信機コイル
1706 単一の受信機コイル
1800 コイル1700によってカバーされるエリア
1801 単一の送信機コイル1704からの電力寄与のエリア
1802 単一の送信機コイル1704からの電力寄与のエリア
1803 単一の送信機コイル1704からの電力寄与のエリア
1804 同一平面上のコイル1703aおよび1703bからの空間電力寄与の近似
1805 同一平面上のコイル1703aおよび1703bからの空間電力寄与の近似
1806 同一平面上のコイル1703aおよび1703bからの空間電力寄与の近似
1807 同一平面上のコイル1703aおよび1703bからの空間電力寄与の近似
1808 同一平面上のコイル1703aおよび1703bからの空間電力寄与の近似
1809 同一平面上のコイル1703aおよび1703bからの空間電力寄与の近似
1810 コイル配列1700の許容域
1900 ワイヤレス電力伝達システム
1901 1次コイル構造
1902 2次コイル構造
1903 第1の1次コイル構造
1904 第2の1次コイル構造
2000 インピーダンスの実数成分および虚数成分を示すグラフ
2001 第1の1次コイル構造によって放射された磁場により第2のコイル構造内で誘起された電圧によって見られる実数負荷のトレース
2002 第1の1次コイル構造によって放射された磁場により第2のコイル構造内で誘起された電圧によって見られる虚数負荷のトレース
2003 第2の1次コイル構造によって放射された磁場により第2のコイル構造内で誘起された電圧によって見られる実数負荷のトレース
2004 第2の1次コイル構造によって放射された磁場により第2のコイル構造内で誘起された電圧によって見られる虚数負荷のトレース
2208 ベースシステム誘導コイル
2210 ワイヤレス電力伝達システム
2212 ベースワイヤレス充電システム
2214 電気車両充電システム
2216 電気車両誘導コイル
2236 ベース充電システム電力変換器
2238 電気車両電力変換器
2242 ベース充電システムコントローラ
2244 電気車両コントローラ
2252 ベース充電位置合わせシステム
2254 電気車両位置合わせシステム
2262 ベース充電誘導システム
2264 電気車両誘導システム
2266 誘導リンク
2272 ベース充電通信システム
2274 電気車両通信システム
2276 通信リンク
Claims (32)
- ワイヤレスに電力を受信するための装置であって、
幅よりも大きい長さを有する送信機の導電性構造によって発生する磁場を介して、ワイヤレスに電力を受信するように構成された第1の導電性構造であって、幅よりも大きい長さを有し、それぞれ第1のエリアおよび第2のエリアを囲む第1のループおよび第2のループを備え、前記第1のループが第1の下面を有し、前記第2のループが第2の下面を有し、前記第1の下面と前記第2の下面が実質的に同一平面上にあり、前記第1の導電性構造が、前記第1の導電性構造の前記長さに沿って延びる第1の形状線と各々が交差する、第1の縁部および第2の縁部を有する、第1の導電性構造と、
前記磁場を介してワイヤレスに電力を受信するように構成された第2の導電性構造であって、第3のエリアを囲み、幅よりも大きい長さを有し、前記第1の形状線が第2の導電性構造の前記長さに沿って延びる、第2の導電性構造と
を備え、
前記第1の形状線が、前記送信機の導電性構造の前記長さに沿って延びる第2の形状線に実質的に直交する、
装置。 - 前記第2の導電性構造によって囲まれた前記第3のエリアの中心が、前記第1のループと前記第2のループとの間の点の上に実質的に配置されるように、前記第2の導電性構造が配置された、請求項1に記載の装置。
- 前記第1の導電性構造が、
前記第1のエリアおよび前記第2のエリアを囲むように巻き付けられた第1のコイル、または
各々がそれぞれ前記第1のエリアおよび前記第2のエリアを囲む、第1のコイルおよび第2のコイル
のうちの1つを備え、
前記第2の導電性構造が、前記第3のエリアを囲むように巻き付けられた第3のコイルを備える、
請求項1に記載の装置。 - 前記第1の導電性構造および前記第2の導電性構造が、前記第1の導電性構造と前記第2の導電性構造との間の相互結合の実質的な不在を維持するように配置された、請求項1に記載の装置。
- 前記第2の導電性構造と交差する前記第1の導電性構造の磁場の正味の合計が実質的にゼロであるとき、相互結合の前記実質的な不在が少なくとも部分的に起こる、請求項4に記載の装置。
- 前記第1の導電性構造および前記第2の導電性構造が、前記第1の導電性構造および前記第2の導電性構造の表面領域をカバーする第1の幾何学的な長方形によって画定された第1の中心点を一括して有し、前記送信機の導電性構造が、前記送信機の導電性構造の表面領域をカバーする第2の幾何学的な長方形によって画定された第2の中心点を有し、前記第1の中心点と前記第2の中心点との間のオフセット距離によって画定された、結合量がしきい値を上回る点のセットが実質的に長方形であり、前記結合量が、前記第1の導電性構造と前記送信機の導電性構造との間の結合を測定する第1の結合係数、および前記第2の導電性構造と前記送信機の導電性構造との間の結合を測定する第2の結合係数から導出された値によって、少なくとも部分的に画定される、請求項1に記載の装置。
- 前記第1の導電性構造および前記第2の導電性構造が、電気車両に取り付けられるように構成され、前記第1の形状線が、前記電気車両の縦軸に実質的に直交する、請求項1に記載の装置。
- 前記第1の導電性構造および前記第2の導電性構造が、共振周波数で同調可能であり、動作可能である、請求項1に記載の装置。
- 前記第1の導電性構造および前記第2の導電性構造に結合され、前記第1の導電性構造および前記第2の導電性構造を介して受信された電力の組合せの少なくとも一部に基づいて、電気車両に電力供給または充電するように構成された、受信回路をさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 前記第1の導電性構造が実質的に水平偏波された磁気モーメントを有し、前記第2の導電性構造が実質的に垂直偏波されたモーメントを有する、請求項1に記載の装置。
- ワイヤレスに電力を受信するための方法であって、
第1の導電性構造で、幅よりも大きい長さを有する送信機の導電性構造によって発生する磁場を介して、ワイヤレスに電力を受信するステップであって、前記第1の導電性構造が幅よりも大きい長さを有し、前記第1の導電性構造が、それぞれ第1のエリアおよび第2のエリアを囲む第1のループおよび第2のループを備え、前記第1のループが第1の下面を有し、前記第2のループが第2の下面を有し、前記第1の下面と前記第2の下面が実質的に同一平面上にあり、前記第1の導電性構造が、前記第1の導電性構造の前記長さに沿って延びる第1の形状線と各々が交差する、第1の縁部および第2の縁部を有する、ステップと、
第2の導電性構造で、前記磁場を介してワイヤレスに電力を受信するステップであって、前記第2の導電性構造が第3のエリアを囲み、幅よりも大きい長さを有し、前記第1の形状線が前記第2の導電性構造の前記長さに沿って延びる、ステップと
を含み、
前記第1の形状線が、前記送信機の導電性構造の前記長さに沿って延びる第2の形状線に実質的に直交する、
方法。 - 前記第2の導電性構造によって囲まれた前記第3のエリアの中心が、前記第1のループと前記第2のループとの間の点の上に実質的に配置されるように、前記第2の導電性構造が配置された、請求項11に記載の方法。
- 前記第1の導電性構造が、
前記第1のエリアおよび前記第2のエリアを囲むように巻き付けられた第1のコイル、または
各々がそれぞれ前記第1のエリアおよび前記第2のエリアを囲む、第1のコイルおよび第2のコイル
のうちの1つを備え、
前記第2の導電性構造が、前記第3のエリアを囲むように巻き付けられた第3のコイルを備える、
請求項11に記載の方法。 - 前記第1の導電性構造および前記第2の導電性構造が、前記第1の導電性構造と前記第2の導電性構造との間の相互結合の実質的な不在を維持するように配置された、請求項11に記載の方法。
- 前記第2の導電性構造と交差する前記第1の導電性構造の磁場の正味の合計が実質的にゼロであるとき、相互結合の前記実質的な不在が少なくとも部分的に起こる、請求項14に記載の方法。
- 前記第1の導電性構造および前記第2の導電性構造が、前記第1の導電性構造および前記第2の導電性構造の表面領域をカバーする第1の幾何学的な長方形によって画定された第1の中心点を一括して有し、前記送信機の導電性構造が、前記送信機の導電性構造の表面領域をカバーする第2の幾何学的な長方形によって画定された第2の中心点を有し、前記第1の中心点と前記第2の中心点との間のオフセット距離によって画定された、結合量がしきい値を上回る点のセットが実質的に長方形であり、前記結合量が、前記第1の導電性構造と前記送信機の導電性構造との間の結合を測定する第1の結合係数、および前記第2の導電性構造と前記送信機の導電性構造との間の結合を測定する第2の結合係数から導出された値によって、少なくとも部分的に画定される、請求項11に記載の方法。
- 前記第1の導電性構造および前記第2の導電性構造が、電気車両に取り付けられるように構成され、前記第1の形状線が、前記電気車両の縦軸に実質的に直交する、請求項11に記載の方法。
- 前記第1の導電性構造および前記第2の導電性構造が、共振周波数で同調可能であり、動作可能である、請求項11に記載の方法。
- 前記第1の導電性構造および前記第2の導電性構造を介して受信された電力の組合せの少なくとも一部に基づいて、電気車両に電力供給または充電するステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。
- 前記第1の導電性構造が実質的に水平偏波された磁気モーメントを有し、前記第2の導電性構造が実質的に垂直偏波された磁気モーメントを有する、請求項11に記載の方法。
- ワイヤレスに電力を受信するための装置であって、
磁場を発生させるための発生手段によって発生した前記磁場を介して、ワイヤレスに電力を受信するための第1の受信手段であって、前記発生手段が幅よりも大きい長さを有し、前記第1の受信手段が幅よりも大きい長さを有し、前記第1の受信手段が、それぞれ第1のエリアおよび第2のエリアを囲む第1のループおよび第2のループを備え、前記第1のループが第1の下面を有し、前記第2のループが第2の下面を有し、前記第1の下面と前記第2の下面が実質的に同一平面上にあり、前記第1の受信手段が、前記第1の受信手段の前記長さに沿って延びる第1の形状線と各々が交差する、第1の縁部および第2の縁部を有する、第1の受信手段と、
前記磁場を介してワイヤレスに電力を受信するための第2の受信手段であって、前記第2の受信手段が第3のエリアを囲み、幅よりも大きい長さを有し、前記第1の形状線が前記第2の受信手段の前記長さに沿って延びる、第2の受信手段と
を備え、
前記第1の形状線が、前記発生手段の前記長さに沿って延びる第2の形状線に実質的に直交する、
装置。 - 前記第2の受信手段によって囲まれた前記第3のエリアの中心が、前記第1のループと前記第2のループとの間の点の上に実質的に配置されるように、前記第2の受信手段が配置された、請求項21に記載の装置。
- 前記第1の受信手段が、
前記第1のエリアおよび前記第2のエリアを囲むように巻き付けられた第1のコイル、または
各々がそれぞれ前記第1のエリアおよび前記第2のエリアを囲む、第1のコイルおよび第2のコイル
のうちの1つを備え、
前記第2の受信手段が、前記第3のエリアを囲むように巻き付けられた第3のコイルを備える、
請求項21に記載の装置。 - 前記第1の受信手段および前記第2の受信手段が、前記第1の受信手段と前記第2の受信手段との間の相互結合の実質的な不在を維持するように配置された、請求項21に記載の装置。
- 前記第1の受信手段および前記第2の受信手段が、前記第1の受信手段および前記第2の受信手段の表面領域をカバーする第1の幾何学的な長方形によって画定された第1の中心点を一括して有し、前記発生手段が、前記発生手段の表面領域をカバーする第2の幾何学的な長方形によって画定された第2の中心点を有し、前記第1の中心点と前記第2の中心点との間のオフセット距離によって画定された、結合量がしきい値を上回る点のセットが実質的に長方形であり、前記結合量が、前記第1の受信手段と前記発生手段との間の結合を測定する第1の結合係数、および前記第2の受信手段と前記発生手段との間の結合を測定する第2の結合係数から導出された値によって、少なくとも部分的に画定される、請求項21に記載の装置。
- 前記第1の受信手段および前記第2の受信手段が、電気車両に取り付けられるように構成され、前記第1の形状線が、前記電気車両の縦軸に実質的に直交する、請求項21に記載の装置。
- 前記第1の受信手段および前記第2の受信手段が、共振周波数で同調可能であり、動作可能である、請求項21に記載の装置。
- 前記第1の受信手段および前記第2の受信手段に結合され、前記第1の受信手段および前記第2の受信手段を介して受信された電力の組合せの少なくとも一部に基づいて、電気車両に電力供給または充電するように構成された、受信回路をさらに備える、請求項21に記載の装置。
- 前記第1の受信手段が実質的に水平偏波された磁気モーメントを有し、前記第2の受信手段が実質的に垂直偏波されたモーメントを有する、請求項21に記載の装置。
- 時変信号を出力するように構成された電源と、
前記時変信号を受信し、受信機デバイスに電力をワイヤレスに伝達するための磁場を発生させるように構成され、幅よりも大きい長さを有する、送信機の導電性構造と
を備える、ワイヤレスに電力を伝達するためのシステムであって、
前記受信機デバイスが、前記磁場を介してワイヤレスに電力を受信するように構成された第1の導電性構造を備え、前記第1の導電性構造が幅よりも大きい長さを有し、前記第1の導電性構造が、それぞれ第1のエリアおよび第2のエリアを囲む第1のループおよび第2のループを備え、前記第1のループが第1の下面を有し、前記第2のループが第2の下面を有し、前記第1の下面と前記第2の下面が実質的に同一平面上にあり、前記第1の導電性構造が、前記第1の導電性構造の前記長さに沿って延びる第1の形状線と各々が交差する、第1の縁部および第2の縁部を有し、
前記受信機デバイスが、前記磁場を介してワイヤレスに電力を受信するように構成された第2の導電性構造をさらに備え、前記第2の導電性構造が第3のエリアを囲み、幅よりも大きい長さを有し、前記第1の形状線が前記第2の導電性構造の前記長さに沿って延び、
前記第1の形状線が、前記送信機の導電性構造の前記長さに沿って延びる第2の形状線に実質的に直交する、
システム。 - 前記受信機デバイスの前記第1の導電性構造および前記第2の導電性構造が、前記第1の導電性構造と前記第2の導電性構造との間の相互結合の実質的な不在を維持するように配置された、請求項30に記載のシステム。
- 前記第1の導電性構造および前記第2の導電性構造が、前記第1の導電性構造および前記第2の導電性構造の表面領域をカバーする第1の幾何学的な長方形によって画定された第1の中心点を一括して有し、前記送信機の導電性構造が、前記送信機の導電性構造の表面領域をカバーする第2の幾何学的な長方形によって画定された第2の中心点を有し、前記第1の中心点と前記第2の中心点との間のオフセット距離によって画定された、結合量がしきい値を上回る点のセットが実質的に長方形であり、前記結合量が、前記第1の導電性構造と前記送信機の導電性構造との間の結合を測定する第1の結合係数、および前記第2の導電性構造と前記送信機の導電性構造との間の結合を測定する第2の結合係数から導出された値によって、少なくとも部分的に画定される、請求項30に記載のシステム。
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