JP2016526366A - 車両の下の動いている物体の存在を検出するためのシステムおよび方法 - Google Patents

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Abstract

本開示は、車両の下の物体または生物の存在を検出するための、システム、方法、および装置を提供する。一態様では、電動車両のためのワイヤレス充電システムが提供される。システムは、車両充電パッドから離隔されたベース充電パッドから電力をワイヤレスに受け取るように構成される、車両充電パッドを含む。システムはさらに、車両の表面上に検出装置を含む。検出装置は、車両の下の排除区域内の動いている物体の存在を検出するように構成される。検出装置は、放射を送信し排除区域内の材料から反射された放射を受信するように構成される、少なくとも1つのアンテナ組立体を含む。少なくとも1つのアンテナ組立体は、送信された放射と受信された放射の少なくとも1つに対する放射パターンを有し、放射パターンは、ある最大の利得を有し、表面に垂直な第1の線に沿って、線形の尺度でその最大の利得の半分未満の第1の利得を有する。

Description

本開示は全般にワイヤレス電力伝送に関し、より詳細には、バッテリーを含む車両等の遠隔システムへのワイヤレス電力伝送に関連するデバイス、システムおよび方法、ならびに車両のシャーシと車両のシャーシの下の充電ベースとの間の領域内での物体の存在を検出するためのシステムおよび方法に関する。
バッテリー等のエネルギー蓄積デバイスから受け取られる電気から得られる運動能力を含む、車両等の遠隔システムが導入されてきた。たとえば、ハイブリッド電動車両は、車両のブレーキおよび従来型のモータからの動力を使用してそのバッテリーを充電する、車中の充電器を含む。電気のみの車両は一般に、他の電力源から、かつブレーキのエネルギーの回生から、バッテリーに充電するための電気を受け取る。バッテリー式電動車両(電動車両)はしばしば、家庭または商用のACまたはDC電源等の何らかのタイプの有線の交流電流(AC)を通じて充電されるように提案される。有線の充電接続は、電源に物理的に接続されるケーブルまたは他の同様のコネクタを必要とする。ケーブルおよび同様のコネクタは、場合によっては不便でありまたは扱いにくいことがあり、他の欠点を有することもある。電動車両を充電するために使用される自由空間でおいて(たとえば、ワイヤレス場を介して)電力を伝送することが可能なワイヤレス充電システムは、有線充電による解決策の欠点の一部を克服し得る。したがって、電動車両を充電するための、電力を効率的かつ安全に伝送するワイヤレス充電システムおよび方法が望まれる。
添付の特許請求の範囲内のシステム、方法、およびデバイスの様々な実装形態は各々、いくつかの態様を有し、その中の１つの態様のみが本明細書で説明される望ましい属性を担うわけではない。添付の特許請求の範囲を限定することなく、本明細書においていくつかの顕著な特徴が説明される。
本明細書で説明される主題の1つまたは複数の実装形態の詳細が、下記の添付の図面および発明を実施するための形態において述べられる。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。以下の図の相対的な寸法は、縮尺通りに描かれていない場合があることに留意されたい。
本開示の一態様は、電動車両のためのワイヤレス充電システムを提供する。システムは、車両充電パッドから離隔されたベース充電パッドから電力をワイヤレスに受け取るように構成される、車両充電パッドを含む。システムはさらに、車両の表面上に検出装置を含む。検出装置は、車両の下の排除区域内の動いている物体の存在を検出するように構成される。検出装置は、放射を送信し排除区域内の材料から反射された放射を受信するように構成される、少なくとも1つのアンテナ組立体を含む。少なくとも1つのアンテナ組立体は、送信された放射と受信された放射の少なくとも1つに対する放射パターンを有し、放射パターンは、ある最大の利得を有し、表面に垂直な第1の線に沿って、線形の尺度でその最大の利得の半分未満の第1の利得を有する。
本開示の別の態様は、電動車両のワイヤレス充電システムを制御する方法を提供する。方法は、電動車両の下側の表面の下の領域においてエネルギー波をあるパターンで送信するステップを含む。そのパターンは、ある最大の利得を有し、表面に垂直な第1の線に沿って、線形の尺度でその最大の利得の半分未満の第1の利得を有する。方法はさらに、領域内の材料から反射されたエネルギー波を受信するステップを含む。方法はさらに、受信されたエネルギー波を分析して、受信されたエネルギー波が領域内の動いている物体を示すかどうかを判定するステップを含む。
本開示の別の態様は、電動車両のワイヤレス充電システムを制御する方法を提供する。方法は、電動車両の下側の表面の下の領域においてエネルギー波を送信するステップを含む。方法はさらに、領域内の材料から反射されたエネルギー波をあるパターンで受信するステップを含む。そのパターンは、ある最大の利得を有し、表面に垂直な第1の線に沿って、線形の尺度でその最大の利得の半分未満の第1の利得を有する。方法はさらに、受信されたエネルギー波を分析して、受信されたエネルギー波が領域内の動いている物体を示すかどうかを判定するステップを含む。
本開示の別の態様は、電動車両のためのワイヤレス充電システムを提供する。システムは、電動車両に電力をワイヤレスに伝送するための手段と、電磁放射を受信するための少なくとも1つの手段と、電磁放射を送信するための少なくとも1つの手段とを含む。受信された電磁放射および送信された電磁放射の少なくとも1つが、ある放射パターンを有する。放射パターンは、ある最大の利得を有し、表面に垂直な第1の線に沿って、線形の尺度でその最大の利得の半分未満の第1の利得を有する。
本発明の例示的な実施形態による、電動車両を充電するための例示的なワイヤレス電力伝送システムの図である。 図1のワイヤレス電力伝送システムの例示的な中核的な構成要素の概略図である。 図1のワイヤレス電力伝送システムの例示的な中核的な構成要素および付随的な構成要素を示す別の機能ブロック図である。 本発明の例示的な実施形態による、電動車両の中に配設される交換可能な非接触式バッテリーを示す機能ブロック図である。 本発明の例示的な実施形態による、誘導コイルおよびフェライト材料のバッテリーに対する配置の例示的な構成の図である。 本発明の例示的な実施形態による、誘導コイルおよびフェライト材料のバッテリーに対する配置の例示的な構成の図である。 本発明の例示的な実施形態による、誘導コイルおよびフェライト材料のバッテリーに対する配置の例示的な構成の図である。 本発明の例示的な実施形態による、誘導コイルおよびフェライト材料のバッテリーに対する配置の例示的な構成の図である。 本発明の例示的な実施形態による、電動車両をワイヤレス充電するために利用可能であり得る例示的な周波数を示す周波数スペクトルのチャートである。 本発明の例示的な実施形態による、電動車両をワイヤレス充電するのに有用であり得る例示的な周波数および送信距離を示すチャートである。 本明細書で説明されるいくつかの実施形態による、排除区域の少なくともある部分を監視するように構成される例示的な検出装置を概略的に示す図である。 本明細書で説明されるいくつかの実施形態による、排除区域の少なくともある部分を監視するように構成される例示的な検出装置を概略的に示す図である。 マイクロ波ドップラーレーダー検出システムにおける誤検出事象の2つの例示的な可能性のある要因を概略的に示す図である。 本明細書で説明されるいくつかの実施形態に適合する例示的な放射パターンの平面的な断面を概略的に示す図である。 本明細書で説明されるいくつかの実施形態による、例示的な放射パターンの方位角についてのパターンおよび仰角についてのパターンのプロットである。 本明細書で説明されるいくつかの実施形態に適合する例示的なアンテナ組立体を概略的に示す図である。 本明細書で説明されるいくつかの実施形態による、電動車両のワイヤレス充電システムを制御する例示的な方法の流れ図である。
図面に示された様々な特徴は、縮尺通りに描かれていないことがある。したがって、明確にするために、様々な特徴の寸法は任意に拡大または縮小されていることがある。加えて、図面のいくつかは、所与のシステム、方法、またはデバイスの構成要素のすべてを図示していないことがある。最後に、同様の参照番号が、明細書および図面全体を通じて同様の特徴を表すために使用され得る。
添付の図面に関して以下で述べられる詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態の説明であることが意図され、本発明が実践され得る唯一の実施形態を表すことは意図されない。本説明全体にわたって使用される「例示的」という用語は、「例、実例、または例示としての働きをすること」を意味しており、必ずしも、他の例示的な実施態様よりも好ましい、または有利であると解釈されるべきではない。詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態の完全な理解をもたらすための具体的な詳細を含む。場合によっては、いくつかのデバイスがブロック図の形式で示されている。
ワイヤレスに電力を伝送することは、物理的な導体を使用することなく、電場、磁場、電磁場などと関連付けられる任意の形態のエネルギーを送信機から受信機に伝送することを指し得る(たとえば、電力は、自由空間を通って伝送され得る)。電力伝送を実現するために、ワイヤレス場(たとえば、磁場)内に出力された電力は、「受信コイル」によって受信、捕捉、または結合され得る。
本明細書では、遠隔システムを説明するために電動車両が使用され、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)から得られた電力を含む車両である。非限定的な例として、いくつかの電動車両は、電気モータ以外に、直接運動のための、または車両のバッテリーを充電するための従来型の内燃機関を含むハイブリッド電動車両であり得る。他の電動車両は、電力からすべての運動能力を引き出すことができる。電動車両は自動車に限定されず、オートバイ、カート、スクーターなどを含み得る。限定ではなく例として、遠隔システムは本明細書において、電動車両(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。
図1は、本発明の例示的な実施形態による、電動車両112を充電するための例示的なワイヤレス電力伝送システム100の図である。ワイヤレス電力伝送システム100は、電動車両112がベースワイヤレス充電システム102aの近くに駐車されている間の、電動車両112の充電を可能にする。2つの電動車両のための空間が、対応するベースワイヤレス充電システム102aおよび102bの上に駐車されることになる駐車エリアの中に示されている。いくつかの実施形態では、ローカル配電センター130が、電力バックボーン132に接続され、電力リンク110を通じてベースワイヤレス充電システム102aに交流電流(AC)または直流(DC)電源を提供するように構成され得る。ベースワイヤレス充電システム102aはまた、電力をワイヤレスに伝送または受信するためのベースシステム誘導コイル104aを含む。電動車両112は、バッテリーユニット118、電動車両誘導コイル116、および電動車両ワイヤレス充電システム114を含み得る。電動車両誘導コイル116は、たとえば、ベースシステム誘導コイル104aによって生成される電磁場の領域を介して、ベースシステム誘導コイル104aと相互作用し得る。
いくつかの例示的な実施形態では、電動車両誘導コイル116は、電動車両誘導コイル116がベースシステム誘導コイル104aによって生成されるエネルギー場の中に位置するとき、電力を受信することができる。この場は、ベースシステム誘導コイル104aによって出力されるエネルギーが電動車両誘導コイル116によって捕捉され得る領域に対応する。たとえば、ベースシステム誘導コイル104aによって出力されるエネルギーは、電動車両112を充電または給電するのに十分なレベルにあり得る。いくつかの場合には、この場は、ベースシステム誘導コイル104aの「近接場」に対応し得る。近接場は、ベースシステム誘導コイル104aから遠くに電力を放射しない、ベースシステム誘導コイル104aの中の電流および電荷に起因する強い反応場(reactive field)がある、領域に対応し得る。いくつかの場合には、近接場は、以下でさらに説明されるように、ベースシステム誘導コイル104aの波長の約1/2π内にある(かつ電動車両誘導コイル116に対しては電動車両誘導コイル116の約1/2π内にある)領域に対応し得る。
ローカル配電センター130は、通信バックホール134を介して外部の電力源(たとえば、電力網)と、かつ通信リンク108を介してベースワイヤレス充電システム102aと通信するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、電動車両誘導コイル116は、ベースシステム誘導コイル104aと揃えられ得るので、単に運転手が電動車両112をベースシステム誘導コイル104aに対して正しく配置することによって、近接場領域内に配設され得る。他の実施形態では、運転手は、電動車両112がワイヤレス電力伝送のために適切に配置されているときを判定するために、視覚的なフィードバック、音声のフィードバック、またはそれらの組合せを与えられ得る。さらに他の実施形態では、電動車両112は、整列の誤差が許容可能な値に達するまで電動車両112を前後に(たとえば、ジグザグの動きで)動かすことができる、オートパイロットシステムによって配置され得る。これは、電動車両112が車両を調整するためのサーボ式ハンドル、超音波センサ、および知能を備えている限り、運転手の介入を伴うことなく、または運転手の最小限の介入を伴うことで、電動車両112によって自動的かつ自律的に実行され得る。さらに他の実施形態では、電動車両誘導コイル116、ベースシステム誘導コイル104a、またはそれらの組合せは、誘導コイル116および104aを互いに対してずらして移動させて、それらをより正確に配向し、それらの間のより効率的な結合を促進するための機能を有し得る。
ベースワイヤレス充電システム102aは、種々の位置に配置され得る。非限定的な例として、いくつかの適切な位置は、電動車両112の所有者の自宅の駐車エリア、従来型の石油ベースの給油所にならって作られた電動車両のワイヤレス充電のために確保された駐車エリア、ならびにショッピングセンターおよび職場などの他の位置にある駐車場を含む。
電動車両をワイヤレスに充電することは、多数の利点をもたらし得る。たとえば、充電が実質的に運転手の介入および操作を伴わずに自動的に実行され得るので、ユーザの利便性が向上する。また、露出した電気的接点および機械的な摩耗がなくなり得るので、ワイヤレス電力伝送システム100の信頼性が向上する。ケーブルおよびコネクタによる操作が必要とされなくてよく、屋外環境において蒸気および水に曝され得るケーブル、プラグ、またはソケットがなくなり得るので、安全性が向上する。また、目に見える、または手の届くソケット、ケーブル、およびプラグがなくなり得るので、電力の充電デバイスの損壊の可能性が減る。さらに、電動車両112は、電力網を安定化するための分散蓄電デバイスとして使用され得るので、Vehicle-to-Grid(V2G)動作のための車両の利用可能性を上げるためにdocking-to-grid解決策が使用されることが可能である。
図1を参照して説明されるようなワイヤレス電力伝送システム100はまた、美観上の利点および障害にならないという利点をもたらし得る。たとえば、車両および/または歩行者の障害となり得る充電用の柱およびケーブルがなくなり得る。
vehicle-to-grid能力のさらなる説明として、ワイヤレス電力送受信能力は、ベースワイヤレス充電システム102aが電力を電動車両112に伝送し、たとえばエネルギー不足のときに電動車両112が電力をベースワイヤレス充電システム102aに伝送するように、相互的であるように構成され得る。この能力は、過大な需要または再生可能エネルギーの産生(たとえば、風力または太陽光)の不足により引き起こされるエネルギー不足の際に、電動車両が配電系統全体へ電力を供給することを可能にすることによって、配電網を安定化するのに有用であり得る。
図2は、図1のワイヤレス電力伝送システム100の例示的な中核的な構成要素の概略図である。図2に示されるように、ワイヤレス電力伝送システム200は、インダクタンスL1を有するベースシステム誘導コイル204を含むベースシステム送信回路206を含み得る。ワイヤレス電力伝送システム200はさらに、インダクタンスL2を有する電動車両誘導コイル216を含む電動車両受信回路222を含む。本明細書で説明される実施形態は、一次側と二次側の両方が共通の共振周波数に合わされている場合に、磁気的または電磁気的な近接場を介して一次側構造物(送信機)から二次側構造物(受信機)へとエネルギーを効率的に結合することが可能な、共振構造を形成する容量装荷型ワイヤループ(capacitively loaded wire loop)(すなわち、多巻コイル)を使用することができる。このコイルは、電動車両誘導コイル216およびベースシステム誘導コイル204のために使用され得る。エネルギーを結合するための共振構造を使用することは、「磁気結合された共振」、「電磁結合された共振」、および/または「共振誘導」と呼ばれ得る。ワイヤレス電力伝送システム200の動作は、ベースワイヤレス充電システム202から電動車両112への電力伝送に基づいて説明されるが、それには限定されない。たとえば、上で論じられたように、電動車両112は、電力をベースワイヤレス充電システム102aに伝送することができる。
図2を参照すると、電源208(たとえば、ACまたはDC)が、電力PSDCをベースワイヤレス充電システム202に供給して、エネルギーを電動車両112に伝送する。ベースワイヤレス充電システム202は、ベース充電システム電力コンバータ236を含む。ベース充電システム電力コンバータ236は、標準的な電源であるAC電力から適切な電圧レベルのDC電力へと電力を変換するように構成されるAC/DCコンバータ、および、DC電力をワイヤレス高電力伝送に適した動作周波数の電力に変換するように構成されるDC/低周波(LF)コンバータ等の回路を含み得る。ベース充電システム電力コンバータ236は、電力P1をベースシステム誘導コイル204と直列のキャパシタC1を含むベースシステム送信回路206に供給して、所望の周波数で電磁場を放出する。キャパシタC1は、所望の周波数で共振するベースシステム誘導コイル204を伴う共振回路を形成するために設けられ得る。ベースシステム誘導コイル204は、電力P1を受信し、電動車両112を充電または給電するのに十分なレベルの電力をワイヤレスに送信する。たとえば、ベースシステム誘導コイル204によってワイヤレスに提供される電力レベルは、キロワット(kW)のオーダー(たとえば、1kWから110kWまで、またはそれ以上まで、またはそれ以下までのどこか)にあり得る。
ベースシステム誘導コイル204を含むベースシステム送信回路206および電動車両誘導コイル216を含む電動車両受信回路222は、実質的に同じ周波数に合わされてよく、ベースシステム誘導コイル204と電動車両誘導コイル116の1つによって送信される電磁場の近接場の中に配置され得る。この場合、ベースシステム誘導コイル204および電動車両誘導コイル116は、キャパシタC2と電動車両誘導コイル116とを含む電動車両受信回路222に電力が伝送され得るように、互いに結合されるようになり得る。キャパシタC2は、所望の周波数で共振する電動車両誘導コイル216とともに共振回路を形成するために設けられ得る。要素k(d)は、コイルの離隔に起因する相互結合係数を表す。等価抵抗Req,1およびReq,2は、誘導コイル204および216ならびに反リアクタンスキャパシタC1およびC2に固有であり得る損失を表す。電動車両誘導コイル216およびキャパシタC2を含む電動車両受信回路222は、電力P2を受信し、電力P2を電動車両充電システム214の電動車両電力コンバータ238に提供する。
電動車両電力コンバータ238は、とりわけ、動作周波数の電力を、電動車両バッテリーユニット218の電圧レベルに一致した電圧レベルのDC電力へ戻るよう変換するように構成される、LF/DCコンバータを含み得る。電動車両電力コンバータ238は、電動車両バッテリーユニット218を充電するために、変換された電力PLDCを提供することができる。電源208、ベース充電システム電力コンバータ236、およびベースシステム誘導コイル204は固定的であり、上で論じられたような種々の位置に配置され得る。バッテリーユニット218、電動車両電力コンバータ238、および電動車両誘導コイル216は、電動車両112の一部またはバッテリーパック(図示せず)の一部である電動車両充電システム214に含まれ得る。電動車両充電システム214は、電動車両誘導コイル216を通じてベースワイヤレス充電システム202に電力をワイヤレスに提供して、電力を電力網に戻すようにも構成され得る。電動車両誘導コイル216およびベースシステム誘導コイル204の各々は、動作のモードに基づいて、送信誘導コイルまたは受信誘導コイルとして動作し得る。
示されないが、ワイヤレス電力伝送システム200は、電動車両バッテリーユニット218または電源208をワイヤレス電力伝送システム200から安全に切り離すための、負荷切断ユニット(LDU)を含み得る。たとえば、緊急事態またはシステム障害の場合、LDUは、負荷をワイヤレス電力伝送システム200から切断することをトリガされ得る。LDUは、バッテリーへの充電を管理するためのバッテリー管理システムに加えて設けられてよく、または、バッテリー管理システムの一部であってよい。
さらに、電動車両充電システム214は、電動車両誘導コイル216を電動車両電力コンバータ238に選択的に接続し、またはそれから切り離すための、スイッチング回路(図示せず)を含み得る。電動車両誘導コイル216を切り離すことは、充電を中断することを可能にし、また、(送信機として動作する)ベースワイヤレス充電システム102aに対する「見かけの」「負荷」を調整することができ、このことは、ベースワイヤレス充電システム102aから(受信機として動作する)電動車両充電システム114を「隠す」ために使用され得る。送信機が負荷感知回路を含む場合、負荷の変化が検出され得る。したがって、ベースワイヤレス充電システム202等の送信機は、電動車両充電システム114等の受信機がベースシステム誘導コイル204の近接場に存在するときを判定するための機構を有し得る。
上で説明されたように、動作において、車両またはバッテリーへのエネルギー伝送を仮定すると、ベースシステム誘導コイル204がエネルギー伝送を提供するための場を生成するために、入力電力が電源208から提供される。電動車両誘導コイル216は、放射された場に結合し、電動車両112による蓄積または消費のための出力電力を生成する。上で説明されたように、いくつかの実施形態では、ベースシステム誘導コイル204および電動車両誘導コイル116は、電動車両誘導コイル116の共振周波数とベースシステム誘導コイル204の共振周波数が非常に近い、または実質的に同じであるというような、相互共振の関係に従って構成される。ベースワイヤレス充電システム202と電動車両充電システム214との間の送信損失は、電動車両誘導コイル216がベースシステム誘導コイル204の近接場に位置しているときは最小限である。
述べられたように、効率的なエネルギー伝送は、エネルギーの大半を電磁波で非近接場において伝播するのではなく、送信側誘導コイルの近接場におけるエネルギーの大部分を受信側誘導コイルに結合することによって、発生する。近接場の中にあるとき、送信誘導コイルと受信誘導コイルとの間にある結合モードが確立され得る。この近接場結合が発生し得る、誘導コイルの周りの領域は、本明細書では近接場結合モード領域と呼ばれる。
示されないが、ベース充電システム電力コンバータ236および電動車両電力コンバータ238はともに、発振器と、電力増幅器等の駆動回路と、フィルタと、ワイヤレス電力誘導コイルとの効率的な結合のための整合回路とを含み得る。発振器は、調整信号に応答して調整され得る所望の周波数を生成するように構成され得る。発振器信号は、制御信号に応答した増幅量を伴って電力増幅器によって増幅され得る。フィルタおよび整合回路は、高調波および他の不要な周波数を除去し、電力変換モジュールのインピーダンスをワイヤレス電力誘導コイルに整合するために含まれ得る。電力コンバータ236および238はまた、バッテリーを充電するのに適切な電力出力を生成するための、整流器およびスイッチング回路を含み得る。
開示される実施形態全体で説明されるような電動車両誘導コイル216およびベースシステム誘導コイル204は、「ループ」アンテナ、より具体的には多巻ループアンテナとして示される、または構成され得る。誘導コイル204および216はまた、「磁気」アンテナと本明細書では呼ばれることがあり、またはそれとして構成され得る。「コイル」という用語は、別の「コイル」への結合のためにエネルギーをワイヤレスに出力または受信し得る構成要素を一般に指す。コイルは、電力をワイヤレスに出力または受信するように構成されるタイプの「アンテナ」とも呼ばれ得る。本明細書で使用される場合、コイル204および216は、電力をワイヤレスに出力し、ワイヤレスに受信し、かつ/またはワイヤレスに中継するように構成される、あるタイプの「電力伝送構成要素」の例である。ループ(たとえば、多巻ループ)アンテナは、空芯、またはフェライトコア等の物理的コアを含むように構成され得る。空芯ループアンテナは、コア領域内への他の構成要素の配置を可能にし得る。強磁性材料または強磁性材料を含む物理的コアアンテナは、より強い電磁場の展開および結合の改善を可能にし得る。
上で論じられたように、送信機と受信機との間のエネルギーの効率的な伝送は、送信機と受信機との間の整合した共振またはほぼ整合した共振の間に発生する。しかしながら、送信機と受信機との間の共振が整合していないときでも、エネルギーはより低い効率で伝送され得る。エネルギーの伝送は、送信側誘導コイルからのエネルギーを自由空間へと伝播するのではなく、送信側誘導コイルの近接場からのエネルギーを、この近接場が確立される領域内に(たとえば、所定の周波数範囲の共振周波数内に、または近接場領域から所定の距離内に)存在する受信側誘導コイルに結合することによって発生する。
共振周波数は、上で説明されたような誘導コイル(たとえば、ベースシステム誘導コイル204)を含む送信回路のインダクタンスおよびキャパシタンスに基づき得る。図2に示されるように、インダクタンスは一般に誘導コイルのインダクタンスであり得るが、キャパシタンスは、所望の共振周波数において共振構造を作成するために、誘導コイルに追加され得る。非限定的な例として、図2に示されるように、電磁場を生成する共振回路(たとえば、ベースシステム送信回路206)を作成するために、キャパシタが誘導コイルと直列に追加され得る。したがって、より直径の大きな誘導コイルでは、共振を引き起こすために必要とされるキャパシタンスの値は、コイルの直径またはインダクタンスが増大するにつれて低下し得る。インダクタンスはまた、誘導コイルの巻数に依存し得る。さらに、誘導コイルの直径が増大するにつれて、近接場の効率的なエネルギー伝送エリアが増大し得る。その他の共振回路も可能である。別の非限定的な例として、キャパシタが誘導コイルの2つの端子の間に並列に配置され得る(たとえば、並列共振回路)。さらに、誘導コイルは、誘導コイルの共振を改善するために高い品質(Q)値を有するように設計され得る。たとえば、Q値は300以上であり得る。
上で説明されたように、いくつかの実施形態によれば、互いの近接場の中にある2つの誘導コイルの間の結合電力が開示される。上で説明されたように、近接場は、電磁場が存在するが電磁場が誘導コイルから遠くに伝播または放射し得ない、誘導コイルの周りの領域に対応し得る。近接場結合モード領域は、誘導コイルの物理的な体積にの近く、通常は波長の小さい比率の範囲内である体積に対応し得る。いくつかの実施形態によれば、実際の実施形態での近接磁場の振幅は電気タイプのアンテナ(たとえば、小型ダイポール)の近接電場と比較して磁気タイプのコイルではより高い傾向があるので、単巻ループアンテナおよび多巻ループアンテナ等の電磁誘導コイルが、送信と受信の両方のために使用される。これは、ペアの間の潜在的により密な結合を可能にする。さらに、「電気」アンテナ(たとえば、ダイポールおよびモノポール)または磁気アンテナと電気アンテナの組合せが使用され得る。
図3は、図1のワイヤレス電力伝送システム300の例示的な中核的な構成要素および付随的な構成要素を示す別の機能ブロック図である。ワイヤレス電力伝送システム300は、通信リンク376と、案内リンク366と、ベースシステム誘導コイル304および電動車両誘導コイル316のための整列システム352、354とを示す。図2を参照して上で説明されたように、電動車両112へのエネルギーの流れを仮定すると、図3において、ベース充電システム電力インターフェース354は、AC電源またはDC電源126等の電源から充電システム電力コンバータ336に電力を提供するように構成され得る。ベース充電システム電力コンバータ336は、ベース充電システム電力インターフェース354からAC電力またはDC電力を受信して、共振周波数で、またはその近くで、ベースシステム誘導コイル304を励振することができる。近接場結合モード領域にあるとき、電動車両誘導コイル316は、近接場結合モード領域からエネルギーを受け取り、共振周波数で、またはその近くで発振することができる。電動車両電力コンバータ338は、電動車両誘導コイル316からの発振信号を、電動車両電力インターフェースを介してバッテリーを充電するのに適した電力信号に変換する。
ベースワイヤレス充電システム302はベース充電システムコントローラ342を含み、電動車両充電システム314は電動車両コントローラ344を含む。ベース充電システムコントローラ342は、たとえば、コンピュータ、配電センター、またはスマート電力網等の他のシステム(図示せず)へのベース充電システム通信インターフェース162を含み得る。電動車両コントローラ344は、たとえば、車両の車中コンピュータ、他のバッテリー充電コントローラ、車両内の他の電子システム、および遠隔電子システム等の、他のシステム(図示せず)への電動車両通信インターフェースを含み得る。
ベース充電システムコントローラ342および電動車両コントローラ344は、別々の通信チャネルを伴う特定の用途のためのサブシステムまたはモジュールを含み得る。これらの通信チャネルは、別々の物理チャネルまたは別々の論理チャネルであってよい。非限定的な例として、ベース充電整列システム352は、通信リンク376を通じて電動車両整列システム354と通信して、自律的に、またはオペレータの支援により、ベースシステム誘導コイル304および電動車両誘導コイル316をより厳密に整列するための、フィードバック機構を提供することができる。同様に、ベース充電案内システム362は、案内リンクを通じて電動車両案内システム364と通信して、ベースシステム誘導コイル304および電動車両誘導コイル316を整列する際にオペレータを案内するためのフィードバック機構を提供することができる。加えて、ベースワイヤレス充電システム302と電動車両充電システム314との間で他の情報を通信するための、ベース充電システム372および電動車両通信システム374によってサポートされる別々の汎用通信リンク(たとえば、チャネル)があってよい。この情報は、電動車両の特性、バッテリーの特性、充電状態、および、ベースワイヤレス充電システム302と電動車両充電システム314の両方の電力能力についての情報、同様に、電動車両112のメンテナンスデータおよび診断データを含み得る。これらの通信チャネルは、たとえば、Bluetooth(登録商標)、zigbee(登録商標)、セルラーなど等の、別々の物理通信チャネルであり得る。
電動車両コントローラ344はまた、電動車両の主要バッテリーの充電および放電を管理するバッテリー管理システム(BMS)(図示せず)と、マイクロ波または超音波レーダーの原理に基づく駐車支援システムと、半自動の駐車動作を実行するように構成されるブレーキシステムと、より高い駐車精度を提供できる大部分が自動化された駐車「park by wire」によって支援するように構成されるハンドルサーボシステムとを含み得るので、ベースワイヤレス充電システム102aと電動車両充電システム114のいずれにおいても機械的な水平方向の誘導コイル整列の必要性が減る。さらに、電動車両コントローラ344は、電動車両112の電子機器と通信するように構成され得る。たとえば、電動車両コントローラ344は、視覚的出力デバイス(たとえば、ダッシュボードのディスプレイ)、音響/オーディオ出力デバイス(たとえば、ブザー、スピーカー)、機械的入力デバイス(たとえば、キーボード、タッチスクリーン、および、ジョイスティック、トラックボール等のポインティングデバイスなど)、およびオーディオ入力デバイス(たとえば、電子音声認識を伴うマイクロフォン)と通信するように構成され得る。
さらに、ワイヤレス電力伝送システム300は、検出およびセンサシステムを含み得る。たとえば、ワイヤレス電力伝送システム300は、運転手または車両を充電スポットへと適切に案内するためのシステムとともに使用するためのセンサ、要求される離隔/結合を伴って誘導コイルを相互に整列するためのセンサ、電動車両誘導コイル316が結合を達成するために特定の高さおよび/または位置へと移動するのを妨げ得る物体を検出するためのセンサ、および、信頼性のある、損傷を伴わない、かつ安全な、システムの動作を実行するためにシステムとともに使用するための安全センサを含み得る。たとえば、安全センサは、安全範囲を超えてワイヤレス電力誘導コイル104a、116に近づく動物または子供の存在の検出、加熱され得る(誘導加熱)ベースシステム誘導コイル304の近くの金属物体の検出、ベースシステム誘導コイル304上の白熱を発する物体などの危険な事象の検出、および、ベースワイヤレス電力システム302および電動車両充電システム314構成要素の温度監視のための、センサを含み得る。
ワイヤレス電力伝送システム300はまた、有線接続を介したプラグイン充電をサポートし得る。有線充電ポートは、電動車両112への、または電動車両112からの電力の伝送の前に、2つの異なる充電器の出力を統合し得る。スイッチング回路が、ワイヤレス充電と有線充電ポートを介した充電との両方をサポートするために必要とされるような機能を提供することができる。
ベースワイヤレス充電システム302と電動車両充電システム314との間で通信するために、ワイヤレス電力伝送システム300は、帯域内シグナリングとRFデータモデム(たとえば、免許されていない帯域における無線を通じたイーサネット(登録商標))の両方を使用し得る。帯域外通信は、車両のユーザ/所有者への付加価値サービスの配分のために十分な帯域幅を提供することができる。ワイヤレス電力搬送波の低深度の振幅変調または位相変調が、最小限のインターフェースを伴う帯域内シグナリングシステムとして機能し得る。
加えて、一部の通信は、特定の通信アンテナを使用することなく、ワイヤレス電力リンクを介して実行され得る。たとえば、ワイヤレス電力誘導コイル304および316はまた、ワイヤレス通信送信機として動作するように構成され得る。したがって、ベースワイヤレス充電システム302のいくつかの実施形態は、ワイヤレス電力経路上でのキーイングタイプのプロトコルを可能にするためのコントローラ(図示せず)を含み得る。予め定められたプロトコルにより予め定められた間隔で送信電力レベルをキーイングすることによって(振幅シフトキーイング)、受信機は送信機からのシリアル通信を検出することができる。ベース充電システム電力コンバータ336は、ベースシステム誘導コイル304によって生成される近接場の近傍における動作中の電動車両受信機の存在または不在を検出するための負荷感知回路(図示せず)を含み得る。例として、負荷感知回路は、電力増幅器への電流の流れを監視し、この電流の流れは、ベースシステム誘導コイル104aによって生成される近接場の近傍での動作中の受信機の存在または不在の影響を受ける。電力増幅器上の負荷の変化の検出が、エネルギーを送信するための発振器を有効にするかどうか、動作中の受信機と通信するかどうか、またはそれらの組合せを判定する際に使用するために、ベース充電システムコントローラ342によって監視され得る。
ワイヤレスの大電力伝送を可能にするために、いくつかの実施形態は、10〜60kHzの範囲の周波数で電力を伝送するように構成され得る。この低周波結合は、ソリッドステートデバイスを使用して達成され得る高度に効率的な電力変換を可能にし得る。加えて、他の帯域と比較して、無線システムとの共存問題が少なくなり得る。
説明されるワイヤレス電力伝送システム100は、再充電可能な、または交換可能なバッテリーを含む、種々の電動車両102とともに使用され得る。図4は、本発明の例示的な実施形態による、電動車両412に配設された交換可能な非接触式バッテリーを示す機能ブロック図である。この実施形態では、ワイヤレス電力インターフェース(たとえば、充電器とバッテリー間のコードレスインターフェース426)を統合し地中に埋め込まれた充電器(図示せず)から電力を受信し得る電動車両バッテリーユニットのために、低いバッテリー位置が有利であり得る。図4において、電動車両バッテリーユニットは、再充電可能なバッテリーユニットであってよく、バッテリーコンパートメント424に収容され得る。電動車両バッテリーユニットはまた、ワイヤレス電力インターフェース426を提供し、ワイヤレス電力インターフェース426は、共振誘導コイル、電力変換回路、ならびに、地中のワイヤレス充電ユニットと電動車両バッテリーユニットとの間での効率的かつ安全なワイヤレスエネルギー伝送のために必要とされるような他の制御機能および通信機能を含む、電動車両ワイヤレス電力サブシステム全体を統合し得る。
電動車両誘導コイルは、突出した部分がないように、かつ、規定された地面と車体の間の余裕が保たれ得るように、電動車両バッテリーユニットまたは車体の底面と同一平面上に統合されることが有利であり得る。この構成は、電動車両ワイヤレス電力サブシステムに専用のいくらかの空間を、電動車両バッテリーユニットの中で必要とし得る。電動車両バッテリーユニット422はまた、バッテリーとEVの間のコードレスインターフェース422と、電動車両412と図1に示されるようなベースワイヤレス充電システム102aとの間で非接触の電力および通信を提供する充電器とバッテリー間のコードレスインターフェース426とを含み得る。
いくつかの実施形態では、図1を参照すると、ベースシステム誘導コイル104aおよび電動車両誘導コイル116は、固定された位置にあってよく、誘導コイルは、ベースワイヤレス充電システム102aに対する電動車両誘導コイル116の全体的な配置によって、近接場結合領域内に持ち込まれる。しかしながら、エネルギー伝送を高速に、効率的に、かつ安全に実行するために、ベースシステム誘導コイル104aと電動車両誘導コイル116との間の距離は、結合を改善するために低減される必要があり得る。したがって、いくつかの実施形態では、ベースシステム誘導コイル104aおよび/または電動車両誘導コイル116は、それらをより良好な整列状態にするために、展開可能かつ/または可動であり得る。
図5A、図5B、図5C、および図5Dは、本発明の例示的な実施形態による、誘導コイルおよびフェライト材料のバッテリーに対する配置の例示的な構成の図である。図5Aは、完全にフェライトが埋め込まれた誘導コイル536aを示す。ワイヤレス電力誘導コイルは、フェライト材料538aと、フェライト材料538aの周りに巻かれたコイル536aとを含み得る。コイル536a自体は、撚られたリッツ線でできていてよい。導電性シールド532aが、過剰なEMFの伝達から車両の乗客を保護するために設けられ得る。導電性シールディングは、プラスチックまたは複合材料でできている車両において特に有用であり得る。
図5Bは、結合を増強し、導電性シールド532bにおける渦電流(熱放散)を低減するための、理想的な寸法のフェライト板(すなわち、フェライト裏板)を示す。コイル536bは、非導電性の非磁性(たとえば、プラスチック)材料に完全に埋め込まれ得る。たとえば、図5A〜図5Dに示されるように、コイル536bは、保護筐体534bに埋め込まれ得る。磁気結合とフェライトヒステリシス損との間のトレードオフの結果として、コイル536bとフェライト材料538bとの間には離隔があり得る。
図5Cは、コイル536c(たとえば、銅リッツ線の多巻コイル)が横(「X」)方向に可動であり得る、別の実施形態を示す。図5Dは、誘導コイルモジュールが下向きの方向に展開される、別の実施形態を示す。いくつかの実施形態では、バッテリーユニットは、ワイヤレス電力インターフェースの一部として、展開可能な電動車両誘導コイルモジュールと展開不可能な電動車両誘導コイルモジュール540dの1つを含む。磁場がバッテリー空間530dおよび車両の内部を貫通するのを防ぐために、バッテリー空間530dと車両との間には導電性シールド532d(たとえば、銅板)があり得る。さらに、非導電性(たとえば、プラスチック)の保護層534dが、導電性シールド532d、コイル536d、およびフェライト材料538dを環境的な衝撃(たとえば、機械的な損傷、酸化など)から保護するために使用され得る。さらに、コイル536dは、横のX方向および/またはY方向に可動であり得る。図5Dは、電動車両誘導コイルモジュール540dがバッテリーユニット本体に対して下向きのZ方向に展開される実施形態を示す。
この展開可能な電動車両誘導コイルモジュール542bの設計は、電動車両誘導コイルモジュール542dにおける導電性シールディングがないことを除き、図5Bの設計と同様である。導電性シールド532dは、バッテリーユニット本体とともにある。電動車両誘導コイルモジュール542dが展開された状態にないとき、保護層534d(たとえば、プラスチック層)が、導電性シールド532dと電動車両誘導コイルモジュール542dとの間に設けられる。バッテリーユニット本体からの電動車両誘導コイルモジュール542dの物理的な離隔は、誘導コイルの性能に良い影響があり得る。
上で論じられたように、展開される電動車両誘導コイルモジュール542dは、コイル536d(たとえば、リッツ線)およびフェライト材料538dのみを含み得る。フェライト裏板は、結合を増強し、車両のアンダーボディまたは導電性シールド532dにおける過剰な渦電流損を防ぐために設けられ得る。その上、電動車両誘導コイルモジュール542dは、電力変換電子機器およびセンサ電子機器への柔軟なワイヤ接続を含み得る。このワイヤ束は、電動車両誘導コイルモジュール542dを展開するための機械的なギアへと統合され得る。
図1を参照すると、上で説明された充電システムは、電動車両112を充電するために、または電力網に電力を戻すために、種々の位置で使用され得る。たとえば、電力の伝送は、駐車場環境で発生し得る。「駐車エリア」は、本明細書で「駐車スペース」と呼ばれることもあることに留意されたい。車両ワイヤレス電力伝送システム100の効率を高めるために、電動車両112は、電動車両112内の電動車両誘導コイル116が関連する駐車エリア内のベースワイヤレス充電システム102aに対して適切に揃えられることを可能にするために、X方向およびY方向に沿って揃えられ得る。
さらに、開示される実施形態は、1つまたは複数の駐車スペースまたは駐車エリアを有する駐車場に適用可能であり、駐車場内の少なくとも1つの駐車スペースはベースワイヤレス充電システム102aを含み得る。電動車両112内の電動車両誘導コイル116をベースワイヤレス充電システム102aに対して揃えるように、車両のオペレータが電動車両112を駐車エリアにおいて配置するのを支援するために、案内システム(図示せず)が使用され得る。案内システムは、電動車両112内の誘導コイル116が充電ベース(たとえば、ベースワイヤレス充電システム102a)内の充電誘導コイルに対して適切に揃えられることを可能にするように、電動車両のオペレータが電動車両112を配置するのを支援するための、電子ベースの手法(たとえば、無線測位、方向発見原理、ならびに/または光学的な、準光学的な、および/もしくは超音波の感知方法)または機械ベースの手法(たとえば、車輪ガイド、トラックまたはストップ)またはそれらの任意の組合せを含み得る。
上で論じられたように、電動車両充電システム114は、電力を送信し、かつベースワイヤレス充電システム102aから電力を受信するために、電動車両112の下面に配置され得る。たとえば、電動車両誘導コイル116は、好ましくは中心位置の近くで車両のアンダーボディに組み込まれてよく、EM曝露に関して最大の安全な距離をもたらし、電動車両の前向き駐車および後向き駐車を可能にする。
図6は、本発明の例示的な実施形態による、電動車両をワイヤレス充電するために使用され得る例示的な周波数を示す周波数スペクトルのチャートである。図6に示されるように、電動車両へのワイヤレス高電力伝送のための潜在的な周波数範囲は、3kHz〜30kHz帯域のVLF、いくつかの例外がある30kHz〜150kHz帯域の低LF(ISMなどの用途のための)、HFの6.78MHz(ITU-R ISM帯域6.765〜6.795MHz)、HFの13.56MHz(ITU-R ISM帯域13.553〜13.567)、およびHFの27.12MHz(ITU-R ISM帯域26.957〜27.283)を含み得る。
図7は、本発明の例示的な実施形態による、電動車両をワイヤレス充電するのに有用であり得る例示的な周波数および送信距離を示すチャートである。電動車両のワイヤレス充電に有用であり得るいくつかの例示的な送信距離は、約30mm、約75mmおよび約150mmである。いくつかの例示的な周波数は、VLF帯域の約27kHzおよびLF帯域の約135kHzであり得る。
生物(たとえば、人または動物)または他の望ましくない物体が、車両と地面との間の領域に入り、危険な状況に曝されることがある。既存のシステムは、車両の下のそのような生物を検出すると、車両のイモビライゼーションを利用して、車両が動いてその生物を轢くこと、または別様にその生物に衝撃を与えることを避けることができる。他の既存のシステムは、危険な状況に曝される可能性があり得る領域に生物が入るのを退けようとする(たとえば、車両のエンジンからテンを追い払うように構成される超音波システム)。
車台の充電システムを伴う電動車両の場合、車両の下の生物は、許容不可能なレベルの(たとえば、国際的または国家的な安全のガイドラインおよび規制によって定められるような限界を超える)電磁場に曝される可能性がある。たとえば、充電プロセスの間、電動車両と充電パッドとの間の領域中の磁束は、臨界レベル(たとえば、その領域中の生物に危害を与えるレベルよりも一般に低く選択される、安全のガイドラインおよび規制によって定められるような限界)を超え得る。
したがって、許容不可能なレベルの電磁場への曝露を避けるために、充電プロセスを開始する前に、動いている物体(たとえば、500cm3よりも大きな体積を有する生物)が排除区域の中にあるかどうかを検出するように構成される、検出システムを利用することが有利であり得る。排除区域は、生物が排除されることが望ましい体積として定義され得る。たとえば、排除区域は、電磁場(EMF)への曝露が所定の限界を超え得る体積であってよく、または、車両の下の全体の体積(たとえば、車両の輪郭によって区切られる車両と地面との間の領域)であってよい。排除区域の他の定義も、本明細書で説明されるいくつかの実施形態に適合する。
排除区域内の動いている物体(たとえば、生物)を検出すると、ワイヤレス充電システムは、所定の時間期間、電力伝送を中断することができる。この中断期間の間、検出システムは排除区域を監視し続けることができる。中断期間の継続時間の間に排除区域の中で検出される動いている物体がない場合、電力伝送は(たとえばユーザの介入を伴わずに自動的に)再開することができる。ワイヤレス充電システムは、排除区域の中に動いている物体があるかどうかを示す信号を検出システムから受信するように構成され、ワイヤレス充電システムの他の部分に適切な制御信号を送信するように構成されるコントローラ(たとえば、プロセッサ、または上で説明されたような他の制御構造)を含み得る。
図8Aおよび図8Bは、本明細書で説明されるいくつかの実施形態による、排除区域802の少なくともある部分を監視するように構成される例示的な検出装置800を概略的に示す。検出装置800は、車両804の下の(たとえば、車両充電パッド806に近接した)排除区域802の少なくともある部分を監視し、排除区域802内の動いている物体(たとえば、生物)の存在を検出するように、配置される。たとえば、車両充電パッド806は、車両の第1の部分に(たとえば、車両のアンダーボディ構造808に)あってよく、検出装置800は、車両の第2の部分の表面上にあってよい。車両804が車両充電パッド806とベース充電パッド810との間のワイヤレス電力伝送のために配置されるとき、検出装置800によって監視される排除区域802の部分も、ベース充電パッド810に近接している。
検出装置800は、放射を送信し排除区域802内の材料から反射された放射を受信するように構成される、少なくとも1つのアンテナ組立体812を含む。たとえば、少なくとも1つのアンテナ組立体812は、電磁放射(たとえば、エネルギー波)を送信するように構成される1つまたは複数のアンテナと、放出された放射が排除区域内の材料から反射した後で、放出された放射の少なくともある部分を受信するように構成される1つまたは複数のアンテナとを含み得る。放射を送信するように構成される1つまたは複数のアンテナは、反射された放射を受信するように構成される同じ1つまたは複数のアンテナであってよく、または、放射を送信するように構成されるその1つまたは複数のアンテナは、反射された放射を受信するように構成される1つまたは複数のアンテナとは別であり離隔されていてよい。
図8Aおよび図8Bの少なくとも1つのアンテナ組立体812は、電動車両804のアンダーボディ構造808に接しているが、少なくとも1つのアンテナ組立体812の他の位置が使用されてよい。たとえば、車両804がワイヤレス電力伝送のために配置されるときに、少なくとも1つのアンテナ組立体812が車両充電パッド806とベース充電パッド810の両方に近接した排除区域802の部分を監視するように、少なくとも1つのアンテナ組立体812は、ワイヤレス充電システムのベース充電パッド810に統合され得る。
図8Aの側面図において示されるように、複数のアンテナ組立体(たとえば、2つまたは3つ)が、車両の底部に(たとえば、車両側の充電パッド806に隣接して)取り付けられ得る。この位置は、排除区域802の外側の動いている物体からの帰還信号を区別することに関して、有利であり得る。図8Aに示される2つのアンテナ組立体(812aおよび812bと標識される)は、車両のアンダーボディ構造806と地面816との間にありベース充電パッド810を少なくとも部分的に覆って延びる、2つの対応する領域814a、814b(たとえば、破線によって示される、監視空間)の中の動いている物体または生物を検出するように構成され得る。図8Aは、互いに重複しないものとして領域814a、814bを概略的に示すが、他の構成では、アンテナ組立体812a、812bの両方が動いている物体または生物を検出できる領域が存在するように、これらの領域814a、814bは重複していてよい。加えて、他の構成は、互いに少なくとも部分的に重複し得る、2つよりも多くのアンテナ組立体812および2つよりも多くの領域814(たとえば、監視空間)を利用し得る。
いくつかの実施形態では、検出システム800は、マイクロ波ドップラーレーダーを利用して、物体または生物の動きを検出することができる。マイクロ波ドップラーレーダーシステムは、ターゲット領域に向かってマイクロ波電磁放射(たとえば、エネルギー波)を送信し、ターゲット領域内の物体から反射された帰還信号(たとえば、エネルギー波)を受信する。これらの帰還信号の周波数は、帰還信号の反射元の物体の速度(検出器に対する)を示すものである。排除区域内の物体または生物を検出するための、そのようなマイクロ波ドップラーレーダーの例示的な適切な動作周波数は、国際的に調整された帯域(欧州、英国、北米)の内部の24GHz/K帯域であり得る。他の動作周波数も、本明細書で説明されるいくつかの実施形態に適合する。検出システム800は、マイクロ波電磁放射によって排除区域802の部分を放射するように構成される少なくとも1つのアンテナ組立体812と、排除区域内の動いている物体または生物から帰還信号を受信するように構成される少なくとも1つのアンテナ組立体812とを含み得る。図8Bの平面図に示されるように、4つのアンテナ組立体812(812a、812b、812c、812dとして標識され、「レーダーモジュール」と呼ばれ得る)は、概ね長方形のパターンで配置されてよく、または電動車両804の車両シールドと一体であってよく、車両充電パッド806がアンテナ組立体812間に配置される。各アンテナ組立体812は、筐体と、統合されたマイクロ波フロントエンドと、ドップラー検出器ユニットとを有し得る。
図9は、マイクロ波ドップラーレーダー検出システムにおける誤検出事象の2つの例示的な可能性のある要因を概略的に示す。車両の底部に取り付けられた「天底(Nadier)」に向いたレーダー検出システムは、地面に向かってマイクロ波放射を送信することができ(図9のほぼ垂直な実線の矢印によって概略的に示される)、地面または地面上の任意の他のマイクロ波反射性の物体から強い帰還信号(たとえば、エコー)を受信することができる(図9のほぼ垂直な破線の矢印によって概略的に示される)。車両が(たとえば、車両のサスペンションシステムの縦揺れ、人が車両に入りまたは車両から出ること、車両に作用する風の力によって)わずかに上下に動くとき(図9に両向きの矢印によって概略的に示される)、地面からのマイクロ波放射の反射に起因する受信された帰還信号が、排除区域内の動いている物体または生物から反射される帰還信号として誤って受け取られることがあり、誤検出事象をもたらす。
加えて、そのような「天底」に向いたレーダー検出システムは、地面と概ね平行なマイクロ波放射を送信することもあり(図9のほぼ水平な実線の矢印によって概略的に示される)、排除区域の外側のマイクロ波反射性の物体からの強い帰還信号(たとえば、エコー)を受信することがある(図9のほぼ水平な破線の矢印によって概略的に示される)。排除区域の外側の物体または生物からの反射に起因する、これらの受信される帰還信号が、排除区域内の動いている物体または生物から反射された帰還信号として誤っていることがあり、誤検出事象をもたらす。
本明細書で説明されるいくつかの実施形態は、望まれる、および望まれない帰還信号(たとえば、エコー)に対する感受性に関して最適なトレードオフを示す、最適化された放射パターン(たとえば、送信される放射、受信される放射、またはその両方に対する)を有するマイクロ波レーダーアンテナを使用することによって、そのような誤検出事象を有利に軽減する。いくつかの実施形態では、最適化された放射パターンは、地面からの、および、仰角が小さい方向に沿った排除区域の外側の物体からの帰還信号(たとえば、エコー)を、減衰するように構成され得る。図10は、本明細書で説明されるいくつかの実施形態に適合する例示的な放射パターン1000の平面的な断面を概略的に示す。図10の放射パターン1000は、表面1002(たとえば、車両のシャーシのアンダーボディ806のある部分を含み、地面に向かう垂直な方向1004を有する表面)に取り付けられる少なくとも1つのアンテナ組立体812によって生成される利得の大きさ(および/または、それによって受信される利得の大きさ)を表すものであり得る。少なくとも1つのアンテナ組立体812は、放射を生成し排除区域802内の材料から反射された放射を受信するように構成され得る。図10に示されるように、送信された放射と受信された放射の少なくとも1つに対する放射パターン1000は、ある最大の利得を有してよく、表面1002に垂直な線1004に沿って、線形の尺度でその最大の利得の半分未満の利得を有してよい。
図10の平面的な断面は、表面1002に垂直な平面中にある。表面1002に垂直な平面中の放射パターン1000は、表面に垂直な第1の線1004に沿った(たとえば、下向きの垂直な矢印によって図10に概略的に示される、垂直な軸に沿った)第1の利得1006と、表面1002に平行な第2の線1010に沿った(たとえば、右向きの水平な矢印によって図10に概略的に示される、水平な軸に沿った)第2の利得1008と、第1の線1004と第2の線1010との間の第3の線1014に沿った(たとえば、破線によって図10に概略的に示される線1014に沿った)最大の利得1012とを有する。第1の利得1006は最大の利得1012の半分未満であり、第2の利得1008は線形の尺度で最大の利得1012の半分未満である。
図10に示される放射パターン1000は、方位角について概ね無指向性である(たとえば、垂直な軸の周りで概ね回転対称である)ものとして、かつ、第3の線1014に沿った(たとえば、水平軸に対するある角度において)仰角にローブを有するものとして描かれ得る。放射パターン1000は、0度の仰角において(たとえば、水平な軸に沿った第2の線1010に沿って)、および90度の仰角において(たとえば、垂直な軸に沿った第1の線1004に沿って)、利得の極小値を有し得る。第3の線1014は、約30度、約35度、約40度、約45度、約50度、約55度、約60度、30度と35度との間、35度と40度との間、40度と45度との間、45度と50度との間、50度と55度との間、または55度と60度との間の、仰角(たとえば、水平な軸1010に対する)にあり得る。放射パターン1000は、第1の線1004の周りで(たとえば、垂直な軸の周りで)概ね回転対称であり得る。少なくとも1つのアンテナ組立体812は、第1の線1004に沿って(たとえば、垂直な軸に沿って)配置され得る。
本明細書で説明されるいくつかの実施形態に適合する他の放射パターン1000では、線形の尺度での最大の利得1012は、第1の利得1006よりも、2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、20倍、50倍、もしくはより大きくてよく、第2の利得1008よりも、2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、20倍、50倍、もしくはより大きくてよく、またはこれらの両方であってよい。第1の利得1006は、対数の尺度で最大の利得1012よりも少なくとも10dB小さくてよく、第2の利得1008は、対数の尺度で最大の利得1012よりも少なくとも10dB小さくてよい。第1の利得1006は、第2の利得1008と同じであってよく、または異なっていてよい。垂直な軸の第1の側のローブ部分(たとえば、図10の垂直な軸と垂直な軸の右側の水平な軸の部分との間の第1のローブ部分1016a)の利得は、垂直な軸の第2の側のローブ部分(たとえば、図10の垂直な軸と垂直な軸の左側の水平な軸の部分との間の第2のローブ部分1016b)の利得と同じであってよく、または異なっていてよい。これらの2つのローブ部分1016a、1016bの利得が互いに異なる場合、2つのうちの大きい方の利得が、最大の利得1012であると見なされ得る。
いくつかの実施形態では、排除区域802の実質的にすべてが検出システム800によって監視され得るように、排除区域802の対応する部分から帰還信号を受信するように互いに最適に離隔されている、複数のアンテナ組立体812が使用され得る。複数のアンテナ組立体812を使用するとき、各アンテナ組立体812の動作周波数および送信レベルは、相互干渉および(たとえば、温度ドリフト、経年劣化、または他の条件の場合には)受信機の過負荷による誤検出事象を防止するように制御され得る。市販の既製のマイクロ波レーダーアンテナ組立体では、周波数はローカル発振器の供給電圧を変更することによって制御されることが可能であり、アンテナ組立体812の送信レベルは各アンテナ組立体812に吸収体発泡材料を置くことによって低減される(たとえば、3から10dB減衰される)ことが可能である。
図11は、本明細書で説明されるいくつかの実施形態による、例示的な放射パターン1000の測定された方位角についてのパターン1100および測定された仰角についてのパターン1102のプロットである。図11の放射パターン1000は、車両のアンダーボディ808の表面1002に対して垂直に配向され得る2つの「λ/4」モノポールロッドアンテナ812(たとえば、放出される放射の波長の4分の1にほぼ等しい長さを有する)の構成に対して測定されたものである。図11の方位角についてのパターン1100は、約-12dBの範囲内にあることになる、垂直な軸(たとえば、表面1002に垂直な方向)の周りの角度(たとえば、車両のアンダーボディ808の表面1002に平行な平面内の基準方向に対する)の関数としての利得の変動を示す。そのような放射パターン1000は、方位角について概ね無指向性である放射パターンの例である。図11の仰角についてのパターン1102は、約0度および約±90度において利得の極小値を有することになる、垂直な軸(たとえば、表面1002に垂直な方向)からの角度の関数としての利得の変動を示す。図11の放射パターン1000は、アンテナ組立体812のみ(たとえば、小さなグラウンドプレーンを伴う2つのモノポールアンテナ)から、大きな車両のシールドを伴わずに取得された。これは、ノミナルでは±90度にある2つの極小値が、わずかにより大きな角度において(たとえば、水平線の下で)発生することを説明し得る。放射パターン1000は、約40〜70度の仰角において最大の利得1012を伴うローブを有する。図11の仰角についてのパターン1102では、角度の負の値は、垂直な軸の第1の側の第1のローブ部分1016aに対応し、角度の正の値は、垂直な軸の(第1の側の反対にある)第2の側の第2のローブ部分1016bに対応する。
図12は、本明細書で説明されるいくつかの実施形態に適合する例示的なアンテナ組立体812を概略的に示す。図12のアンテナ組立体812は、基板1202に取り付けられる少なくとも1つのパッチアンテナ1200(たとえば、パッチアレイ)を含む。少なくとも1つのパッチアンテナ1200は、(たとえば、地面816に向かう)下向きの垂直方向を向いているローブを有する放射パターン1000を生成する。図12のアンテナ組立体812はさらに、ある距離だけ少なくとも1つのパッチアンテナ1200の下に配置される(両向きの矢印によって図12に概略的に示される)、少なくとも1つの金属板1204を含む。24GHzのシステムでは、この距離は、少なくとも1つのパッチアンテナ1200の5ミリメートル下と10ミリメートル下との間であり得る。金属板1204は、下向きの垂直方向の利得が低減されるように放射パターン1000を変化させ、水平な軸と垂直な軸との間の所定の仰角においてローブを生成するように構成される。マイクロフォン効果(マイクロ波ドップラーレーダーシステムに関して有害であり得る)を避けるために、金属板1204が基板1202に対する位置について実質的に振動または発振しないように、金属板1204が(たとえば、基板1202と金属板1204との間に配置される発泡材料を使用して)音響的に制動され得る。
図13は、本明細書で説明されるいくつかの実施形態による、電動車両のワイヤレス充電システムを制御する例示的な方法1300の流れ図である。方法1300は、動作ブロック1302において、電動車両の下側の表面の下の領域においてエネルギー波を送信するステップを含む。方法1300はさらに、動作ブロック1304において、領域内の材料から反射されたエネルギー波を受信するステップを含む。方法1300はさらに、動作ブロック1306および1308において、受信されたエネルギー波を分析して、受信されたエネルギー波が領域内の生物を示すかどうかを判定するステップを含む。送信されるエネルギー波は、ある最大の利得を有し、表面に垂直な線に沿ってその最大の利得の半分未満の第1の利得を有する、パターンにあり得る。受信されるエネルギー波は、ある最大の利得を有し、表面に垂直な線に沿ってその最大の利得の半分未満の第1の利得を有する、パターンにあり得る。
図13の方法1300はさらに、動作ブロック1308において受信されたエネルギー波が領域内の動いている物体(たとえば、生物)を示すと決定すると、動作ブロック1310において、ワイヤレス充電システムによる電力伝送を中断するステップを含む。方法1300はさらに、電力伝送が中断されている間(たとえば、中断された期間の継続時間の間)、前記送信するステップ、前記受信するステップ、および前記分析するステップを継続するステップを含む。方法1300はさらに、電力伝送が中断されている間に動作ブロック1308において受信されたエネルギー波が領域内の動いている物体(たとえば、生物)を示さないと決定すると、動作ブロック1312において、ワイヤレス充電システムによる電力伝送を開始することを含む。
ワイヤレス充電システムは、電動車両804にワイヤレスに電力を伝送するための手段(たとえば、ベース充電パッド810、車両充電パッド806、および、本明細書で説明されるような電動車両804に電力を伝送する際に利用される他の構造)と、電磁放射を受信するための少なくとも1つの手段と、電磁放射を送信するための少なくとも1つの手段とを含み得る。受信された電磁放射および送信された電磁放射の少なくとも1つが、ある放射パターン1000を有する。放射パターン1000は、ある最大の利得1012を有してよく、表面1002に垂直な第1の線1004に沿って、線形の尺度でその最大の利得1012の半分未満の第1の利得1006を有してよい。少なくとも1つの受信手段は、少なくとも1つのマイクロ波レーダーセンサまたは少なくとも1つのアンテナ組立体812を含み得る。少なくとも1つの送信手段は、少なくとも1つのアンテナ組立体812(たとえば、少なくとも1つの受信手段の同じ少なくとも1つのアンテナ組立体)を含み得る。ワイヤレス充電システムはさらに、少なくとも1つの受信手段からの信号に応答して伝送手段を制御するための手段を含み得る。制御手段は、少なくとも1つの受信手段からの信号を受信し制御信号を伝送手段に送信するように構成される、プロセッサを含み得る。
上で説明された方法の様々な動作は、様々なハードウェアおよび/またはソフトウェアの構成要素、回路、および/またはモジュールなどの、動作を実行することが可能な任意の適切な手段によって実行され得る。一般に、図に示される任意の動作は、動作を実行することが可能な対応する機能手段によって実行され得る。
種々の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言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは磁性粒子、光学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。
本明細書で開示される実施形態に関して説明される様々な例示的論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはその両方の組合せとして実装され得る。ハードウェアおよびソフトウェアのこの互換性を明確に示すために、様々な例示的なコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、およびステップが、上では全般にそれらの機能に関して説明された。そのような機能がハードウェアとして実装されるか、またはソフトウェアとして実装されるかは、具体的な適用例および全体的なシステムに課される設計の制約に依存する。説明され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、そのような実装形態の決定は、本発明の実施形態の範囲からの逸脱を生じるものと解釈されるべきではない。
本明細書で開示される実施形態に関して説明される様々な例示的なブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)もしくは他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートもしくはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、または、本明細書で説明された機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せで、実装または実行され得る。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、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であり得る。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、DSPとマイクロプロセッサの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連携する1つ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得る。
本明細書で開示される実施形態に関して説明される方法またはアルゴリズムおよび機能のステップは、直接ハードウェアで具現化されても、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールで具現化されても、またはその2つの組合せで具現化されてもよい。ソフトウェアで実装される場合、それらの機能は、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、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得る。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ(RAM)、フラッシュメモリ、読取り専用メモリ(ROM)、電気的プログラマブル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、当技術分野で既知である任意の他の形態の記憶媒体中に存在し得る。記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、かつ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。代替形態では、記憶媒体はプロセッサと一体であり得る。本明細書で使用される場合、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)、レーザディスク(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(登録商標)ディスク(disk)およびブルーレイディスク(disc)を含み、ディスク(disk)は、通常、データを磁気的に再生し、一方ディスク(disc)は、データをレーザで光学的に再生する。上記の組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲の中に含まれるべきである。プロセッサおよび記憶媒体はASIC内に存在し得る。ASICはユーザ端末内に存在し得る。代替として、プロセッサおよび記憶媒体は、ユーザ端末内に個別構成要素として存在し得る。
本開示の概要を示すために、本発明のいくつかの態様、利点、および新規の特徴が本明細書で説明されてきた。本発明の任意の特定の実施形態に従って、そのような利点の必ずしもすべてが実現されるとは限らないことを理解されたい。したがって、本発明は、本明細書において教示された1つの利点または利点のグループを、本明細書において教示または示唆され得る他の利点を必ずしも実現することなく、実現または最適化するように具現化または実行され得る。
上で説明された実施形態の様々な修正が容易に明らかになり、本明細書に定義された一般原理は、本発明の趣旨または範囲を逸脱することなく、他の実施形態に適用され得る。したがって、本発明は、本明細書に示された実施形態に限定されるように意図するものではなく、本明細書に開示された原理および新規の特徴に一致する最大の範囲を与えられるものである。
100 ワイヤレス電力伝送システム
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 電動車両
114 電動車両ワイヤレス充電システム
116 電動車両誘導コイル
118 バッテリーユニット
130 ローカル配電センター
132 電力バックボーン
134 通信バックホール
200 ワイヤレス電力伝送システム
202 ベースワイヤレス充電システム
204 ベースシステム誘導コイル
206 ベースシステム送信回路
208 電源
214 電動車両充電システム
216 電動車両誘導コイル
218 電動車両バッテリーユニット
222 電動車両受信回路
236 ベース充電システム電力コンバータ
238 電動車両電力コンバータ
300 電力伝送システム
302 ベースワイヤレス充電システム
304 ベースシステム誘導コイル
314 電動車両充電システム
316 電動車両誘導コイル
336 ベース充電システム充電コンバータ
338 電動車両電力コンバータ
342 ベース充電システムコントローラ
344 電動車両コントローラ
352 ベース充電整列システム
354 電動車両整列システム
354 ベース充電システム電力インターフェース
362 ベース充電案内システム
364 電動車両案内システム
366 案内リンク
372 ベース充電通信システム
374 電動車両通信システム
376 通信リンク
412 電動車両
422 バッテリー
424 BEVバッテリーコンパートメント
426 充電器とバッテリー間のコードレスインターフェース
428 バッテリーからEVへの接触レスインターフェース
530a バッテリー空間
530b バッテリー空間
530c バッテリー空間
530d バッテリー空間
532a 導電性シールド
532b 導電性シールド
532c 導電性シールド
532d 導電性シールド
534a 保護プラスチック層
534b 保護プラスチック層
534c 保護プラスチック層
534d 保護プラスチック層
536a 多巻コイル
536b 多巻コイル
536c 銅リッツ線多巻コイル
536d 銅リッツ線多巻コイル
538a フェライト材料
538b フェライト材料
538c フェライト材料
538d フェライト材料
540d プラスチック充填剤
542d 電装車両誘導コイルモジュール
800 検出装置
802 排除区域
804 車両
806 車両充電パッド
808 アンダーボディ構造
810 ベース充電パッド
812a アンテナ組立体
812b アンテナ組立体
812c アンテナ組立体
812d アンテナ組立体
814a 領域
814b 領域
816 地面
1000 放射パターン
1002 表面
1004 第1の線
1006 第1の利得
1008 第2の利得
1010 第2の線
1012 最大の利得
1014 第3の線
1016a 第1のローブ部分
1016b 第2のローブ部分
1200 パッチアンテナ
1202 基板
1204 金属板
1300 方法

Claims (37)

  1. 電動車両のためのワイヤレス充電システムであって、
    車両充電デバイスから離隔されたベース充電デバイスから電力をワイヤレスに受け取るように構成される、前記車両充電デバイスと、
    前記車両の表面上の検出装置とを含み、前記検出装置が、前記車両の下のある区域内の動いている物体の存在を検出するように構成され、前記検出装置が、放射を送信し前記区域内から反射された放射を受信するように構成される少なくとも1つのアンテナ組立体を含み、前記少なくとも1つのアンテナ組立体が、前記送信された放射または前記受信された放射の少なくとも1つに対する放射パターンを有し、前記放射パターンが、前記車両の前記表面に垂直な第1の線に沿って、線形の尺度で前記放射パターンの最大の利得の半分未満の第1の利得強度を有する、システム。
  2. 前記少なくとも1つのアンテナ組立体が、前記第1の線に沿って配置され、前記放射パターンが、前記表面に垂直な平面の中で、前記第1の線に沿った前記第1の利得と、前記表面に平行な第2の線に沿った第2の利得と、前記第1の線と前記第2の線との間の第3の線に沿った前記最大の利得とを有し、前記第1の利得が、前記最大の利得よりも対数の尺度で少なくとも10dB小さく、前記第2の利得が、前記最大の利得よりも対数の尺度で少なくとも10dB小さい、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記第3の線が、前記第1の線から約30度、約35度、約40度、約45度、約50度、約55度、または約60度である、請求項2に記載のシステム。
  4. 前記第3の線が、前記第1の線から30度と35度との間、35度と40度との間、40度と45度との間、45度と50度との間、50度と55度との間、または55度と60度との間である、請求項2に記載のシステム。
  5. 前記放射パターンが、方位角について概ね無指向性であり、前記第3の線に沿った仰角に少なくとも1つのローブを有する、請求項2に記載のシステム。
  6. 前記放射パターンが、前記第1の線の周りで概ね回転対称である、請求項1に記載のシステム。
  7. 前記表面が前記車両のアンダーボディのある部分を含み、前記表面が地面に向かう垂直な方向を有する、請求項1に記載のシステム。
  8. 前記検出装置と、前記車両充電デバイスまたは前記ベース充電デバイスの少なくとも1つとに動作可能に結合されたコントローラをさらに含み、前記コントローラが、前記検出装置から少なくとも1つの第1の信号を受信するように構成され、前記少なくとも1つの第1の信号が、前記区域内の動いている物体の存在を示し、前記コントローラが、前記少なくとも1つの第1の信号に応答するように構成される、請求項1に記載のシステム。
  9. 前記コントローラが、前記ベース充電デバイスと前記車両充電デバイスとの間の電力伝送を所定の時間期間中断することによって、前記少なくとも1つの第1の信号に応答するように構成される、請求項8に記載のシステム。
  10. 前記検出装置が、前記中断された時間期間の間、前記区域を監視し続けるように構成される、請求項8に記載のシステム。
  11. 前記コントローラがさらに、前記区域内の動いている物体の不在を示す少なくとも1つの第2の信号に応答するように構成される、請求項8に記載のシステム。
  12. 前記コントローラが、前記ベース充電デバイスと前記車両充電デバイスとの間の電力伝送を開始することによって、前記少なくとも1つの第2の信号に応答するように構成される、請求項11に記載のシステム。
  13. 電動車両のワイヤレス充電システムを制御する方法であって、
    前記電動車両の下側の表面の下の領域において、エネルギー波をあるパターンで送信するステップであって、前記パターンが、前記下側の表面に垂直な第1の線に沿って、線形の尺度で前記パターンの最大の利得の半分未満の第1の利得を有する、ステップと、
    前記領域内から反射されたエネルギー波を受信するステップと、
    前記受信されたエネルギー波を分析して、前記受信されたエネルギー波が前記領域内の動いている物体を示すかどうかを判定するステップとを含む、方法。
  14. 前記パターンが、前記下側の表面に垂直な平面の中で、前記第1の線に沿った前記第1の利得と、前記下側の表面に平行な第2の線に沿った第2の利得と、前記第1の線と前記第2の線との間の第3の線に沿った前記最大の利得とを有し、前記第1の利得が、前記最大の利得よりも対数の尺度で少なくとも10dB小さく、前記第2の利得が、前記最大の利得よりも対数の尺度で少なくとも10dB小さい、請求項13に記載の方法。
  15. 前記第3の線が、前記第1の線から約30度、約35度、約40度、約45度、約50度、約55度、または約60度である、請求項14に記載の方法。
  16. 前記第3の線が、前記第1の線から30度と35度との間、35度と40度との間、40度と45度との間、45度と50度との間、50度と55度との間、または55度と60度との間である、請求項14に記載の方法。
  17. 前記パターンが、方位角について概ね無指向性であり、前記第3の線に沿った仰角に少なくとも1つのローブを有する、請求項14に記載の方法。
  18. 前記パターンが、前記第1の線の周りで概ね回転対称である、請求項13に記載の方法。
  19. 前記受信されたエネルギー波が前記領域内の動いている物体を示すと決定すると、前記ワイヤレス充電システムによる電力伝送を中断するステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
  20. 電力伝送が中断されている間、前記送信するステップと、前記受信するステップと、前記分析するステップとを継続するステップをさらに含む、請求項19に記載の方法。
  21. 電力伝送が中断されている間に、前記受信されたエネルギー波が前記領域内の動いている物体を示さないと決定すると、前記ワイヤレス充電システムによる電力伝送を開始するステップをさらに含む、請求項20に記載の方法。
  22. 電動車両のワイヤレス充電システムを制御する方法であって、
    前記電動車両の下側の表面の下の領域においてエネルギー波を送信するステップと、
    前記領域内の材料から反射されたエネルギー波をあるパターンで受信するステップであって、前記パターンが、前記下側の表面に垂直な第1の線に沿って、線形の尺度で前記パターンの最大の利得の半分未満の第1の利得を有する、ステップと、
    前記受信されたエネルギー波を分析して、前記受信されたエネルギー波が前記領域内の動いている物体を示すかどうかを判定するステップとを含む、方法。
  23. 前記パターンが、前記下側の表面に垂直な平面の中で、前記第1の線に沿った前記第1の利得と、前記下側の表面に平行な第2の線に沿った第2の利得と、前記第1の線と前記第2の線との間の第3の線に沿った前記最大の利得とを有し、前記第1の利得が、前記最大の利得よりも対数の尺度で少なくとも10dB小さく、前記第2の利得が、前記最大の利得よりも対数の尺度で少なくとも10dB小さい、請求項22に記載の方法。
  24. 前記第3の線が、前記第1の線から約30度、約35度、約40度、約45度、約50度、約55度、または約60度である、請求項23に記載の方法。
  25. 前記第3の線が、前記第1の線から30度と35度との間、35度と40度との間、40度と45度との間、45度と50度との間、50度と55度との間、または55度と60度との間である、請求項23に記載の方法。
  26. 前記パターンが、方位角について概ね無指向性であり、前記第3の線に沿った仰角に少なくとも1つのローブを有する、請求項23に記載の方法。
  27. 前記パターンが、前記第1の線の周りで概ね回転対称である、請求項22に記載の方法。
  28. 前記受信されたエネルギー波が前記領域内の動いている物体を示すと決定すると、前記ワイヤレス充電システムによる電力伝送を中断するステップをさらに含む、請求項22に記載の方法。
  29. 電力伝送が中断されている間、前記送信するステップと、前記受信するステップと、前記分析するステップとを継続するステップをさらに含む、請求項28に記載の方法。
  30. 電力伝送が中断されている間に、前記受信されたエネルギー波が前記領域内の動いている物体を示さないと決定すると、前記ワイヤレス充電システムによる電力伝送を開始するステップをさらに含む、請求項29に記載の方法。
  31. 電動車両のためのワイヤレス充電システムであって、
    前記電動車両にワイヤレスに電力を伝送するための手段と、
    電磁放射を受信するための少なくとも1つの手段と、
    電磁放射を送信するための少なくとも1つの手段とを含み、前記受信された電磁放射または前記送信された電磁放射の少なくとも1つがある放射パターンを有し、前記放射パターンが、前記電動車両の下側の表面に垂直な第1の線に沿って、線形の尺度で前記放射パターンの最大の利得の半分未満の第1の利得を有する、システム。
  32. 前記伝送手段が、ワイヤレス電力を送信するように構成されるベース充電デバイスと、前記ベース充電デバイスから前記ワイヤレス電力を受信するように構成される車両充電デバイスとを含む、請求項31に記載のシステム。
  33. 前記少なくとも1つの受信手段が少なくとも1つのマイクロ波レーダーセンサを含む、請求項31に記載のシステム。
  34. 前記少なくとも1つの送信手段が少なくとも1つのアンテナ組立体を含む、請求項31に記載のシステム。
  35. 前記少なくとも1つの受信手段が前記少なくとも1つのアンテナ組立体を含む、請求項34に記載のシステム。
  36. 前記少なくとも1つの受信手段からの信号に応答して前記伝送手段を制御するための手段をさらに含む、請求項31に記載のシステム。
  37. 前記制御手段が、前記少なくとも1つの受信手段からの信号を受信し制御信号を前記伝送手段に送信するように構成される、プロセッサを含む、請求項36に記載のシステム。
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