JP2018510599A - ワイヤレス電力伝達用途における平坦なワイヤレス結合プロファイルのためのクローバーリーフおよびバタフライコイル構造 - Google Patents

Abstract

１つの態様では、充電電力をワイヤレスに伝達するための装置が提供される。装置は、コイルの複数の辺を画定する導体を含むコイルを含む。コイルの複数の辺の各々について、導体がコイルのそれぞれの辺の外側部分からコイルのそれぞれの辺の中央部分の方に延びるにつれて導体がコイルの中心の方に弓形に曲がる。コイルと受信コイルとの間の磁気結合係数が、コイルの導体によって画定される周囲内にある、コイルの中心を基準にした受信コイルの中心のすべてのオフセットに対して、コイルと受信コイルとの間の最大または最小磁気結合係数の所定の割合内にある。

Description

本開示は、概してワイヤレス電力伝達に関し、より詳細には、ワイヤレス電力伝達用途における平坦なワイヤレス結合プロファイルのためのクローバーリーフおよびバタフライコイル構造に関する。

誘導電力伝達（ＩＰＴ）システムは、エネルギーのワイヤレス伝達の一例を実現する。ＩＰＴシステムでは、１次電力デバイス（たとえば、「トランスミッタ」）は、電力をワイヤレスに２次電力デバイス（たとえば、「レシーバ」）に送信する。トランスミッタおよびレシーバの各々は、通常は、リッツワイヤなどの電流搬送材料を含むシングルコイル構成またはマルチコイル構成の巻線である、誘導型カプラを含む。送信カプラを通る交流電流は、交流電磁場を生成する。受信カプラが送信カプラに近接して配置されるとき、交流磁場はファラデーの法則に従って受信カプラにおいて起電力（ＥＭＦ）を誘起し、それによってレシーバにワイヤレスに電力を伝達する。

しかしながら、従来の円形または矩形コイルには、それらのコイルの所望の範囲の横方向オフセットにわたって、特に、それらの垂直分離（たとえば、ｚ間隙）が小さい場合、送信コイルと受信コイルとの間の磁気結合係数に通常は大きい変動がある。そのような大きい結合変動は、比例して、送信および／または受信コイル電流の大きい変動を引き起こし、これは、高価なパワーエレクトロニクスを要求するか、またはシステムが定格限界内で機能するコイル間の横方向オフセットの範囲に望ましくない制限を強いることがある。したがって、ワイヤレス電力伝達用途における平坦なワイヤレス結合プロファイルのためのクローバーリーフおよびバタフライコイル構造が望まれる。

いくつかの実装形態は、充電電力をワイヤレスに伝達するための装置を提供する。装置は、コイルの複数の辺を画定する導体を含むコイルを含む。コイルの複数の辺の各々について、導体がコイルのそれぞれの辺の外側部分からコイルのそれぞれの辺の中央部分の方に延びるにつれて導体がコイルの中心の方に弓形に曲がる。

いくつかの他の実装形態は、充電電力をワイヤレスに伝達するための方法を提供する。方法は、コイルの複数の辺を画定する導体を含むコイルを交流電流で駆動するステップを含む。コイルの複数の辺の各々について、導体がコイルのそれぞれの辺の外側部分からコイルのそれぞれの辺の中央部分の方に延びるにつれて導体がコイルの中心の方に弓形に曲がる。方法は、コイルから受信コイルに充電電力をワイヤレスに伝達するステップを含む。

さらなる他の実装形態は、充電電力をワイヤレスに伝達するための装置を製作するための方法を提供する。方法は、フェリ磁性構造体を用意するステップを含む。方法は、複数の辺の各々について、導体がコイルのそれぞれの辺の外側部分からコイルのそれぞれの辺の中央部分の方に延びるにつれて導体がコイルの中心の方に弓形に曲がるように、コイルの複数の辺を画定する導体を配置することによってコイルを形成するステップを含む。

さらなる他の実装形態は、充電電力をワイヤレスに伝達するための装置を提供する。装置は、充電電力をワイヤレスに送信するための手段の複数の辺を画定する導体を含む充電電力をワイヤレスに送信するための手段であり、複数の辺の各々について、導体がそれぞれの辺の外側部分からそれぞれの辺の中央部分の方に延びるにつれて、導体が、充電電力をワイヤレスに送信するための手段の中心の方に弓形に曲がる、送信するための手段を含む。装置は、充電電力をワイヤレスに送信するための手段を交流電流で駆動するための手段を含む。

いくつかの実装形態による、電気車両を充電するためのワイヤレス電力伝達システムを示す図である。 いくつかの実装形態による、図１に関連してすでに説明したシステムと同様なワイヤレス電力伝達システムのコア構成要素の概略図である。 図１のワイヤレス電力伝達システムのコア構成要素および補助構成要素を示す機能ブロック図である。 ワイヤレス電力伝達のための従来のコイルシステムの等角図である。 図４の従来のコイルシステムの上面図である。 いくつかの実装形態による、図４および図５の受信コイルと従来のコイルとの間のｘ方向および垂直のｙ方向の各々におけるオフセットに対する磁気結合係数を示す図である。 いくつかの実装形態による、図４および図５の受信コイルと従来のコイルとの間のｘ方向および垂直のｙ方向の各々におけるオフセットに対する磁気結合係数を示す３次元図である。 いくつかの実装形態による、ワイヤレス電力伝達のための「バタフライ」または「クローバーリーフ」形状のコイルの等角図である。 図８のシステムにおける「バタフライ」または「クローバーリーフ」形状のコイルの上面図である。 いくつかの実装形態による、受信コイルと図８および図９の「バタフライ」または「クローバーリーフ」形状のコイルとの間のｘ方向および垂直のｙ方向の各々におけるオフセットに対する磁気結合係数を示す図である。 いくつかの実装形態による、受信コイルと図８および図９の「バタフライ」または「クローバーリーフ」形状のコイルとの間のｘ方向および垂直のｙ方向の各々におけるオフセットに対する磁気結合係数を示す３次元図である。 いくつかの実装形態による、図４および図５の従来のコイルシステムのｘ方向および垂直のｙ方向の各々における結合範囲を示す図である。 いくつかの実装形態による、図４および図５の従来のコイルシステムのｘ方向および垂直のｙ方向の各々における別の結合範囲を示す図である。 いくつかの実装形態による、図８および図９の「バタフライ」または「クローバーリーフ」形状のコイルのｘ方向および垂直のｙ方向の各々における結合範囲を示す図である。 いくつかの実装形態による、代替設計の「バタフライ」または「クローバーリーフ」形状のコイルの上面図である。 いくつかの実装形態による、別の代替設計の「バタフライ」または「クローバーリーフ」形状のコイルの上面図である。 いくつかの実装形態による、さらなる別の代替設計の「バタフライ」または「クローバーリーフ」形状のコイルの上面図である。 いくつかの実装形態による、充電電力をワイヤレスに伝達するための方法を示す流れ図である。 いくつかの実装形態による、充電電力をワイヤレスに伝達するための装置を製作するための方法を示す流れ図である。

添付の図面に関連して以下に記載される詳細な説明は、実装形態の説明であることが意図されており、本発明が実践される場合がある唯一の実装形態を表すことは意図されていない。この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役割を果たす」ことを意味しており、必ずしも、他の実装形態よりも好ましいか、または有利なものと解釈されるべきではない。詳細な説明は、実装形態の完全な理解を与える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はブロック図の形態で示される。

電力をワイヤレスに伝達することは、物理的な電気導体を使用せずに、電場、磁場、電磁場、またはその他に関連する任意の形態のエネルギーをトランスミッタからレシーバに伝達することを指す場合がある（たとえば、電力は、自由空間を通じて伝達される場合がある）。電力伝達を実現するために、ワイヤレス場（たとえば、磁場）に出力された電力は、「受信コイル」によって受信されるかまたは取り込まれるかまたは結合される場合がある。

本明細書では、遠隔システムについて説明するために電気車両が使用され、その一例は、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）から導かれた電力を含む車両である。非限定的な例として、いくつかの電気車両は、電気モータ以外に、直接運動するかまたは車両のバッテリーを充電するための従来型の燃焼機関を含むハイブリッド電気車両であってもよい。他の電気車両は、運動能力のすべてを電力から取り出してもよい。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んでもよい。限定ではなく例として、遠隔システムについて本明細書では、電気車両（ＥＶ）の形態で説明する。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る場合があ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、いくつかの実装形態による、電気車両を充電するためのワイヤレス電力伝達システム１００の図である。ワイヤレス電力伝達システム１００は、電気車両１１２が効率的にベースワイヤレス充電システム１０２ａに結合するように駐車している間に電気車両１１２を充電するのを可能にする。駐車エリアには、対応するベースワイヤレス充電システム１０２ａおよび１０２ｂの上に駐車する２台の電気車両用のスペースが示されている。いくつかの実装形態では、ローカル配電センター１３０は、電力バックボーン１３２に接続され、交流電流（ＡＣ）または直流電流（ＤＣ）を、電力リンク１１０を介してベースワイヤレス充電システム１０２ａおよび１０２ｂに供給するように構成されてもよい。ベースワイヤレス充電システム１０２ａおよび１０２ｂの各々はまた、それぞれ、電力をワイヤレスに伝達するためのベースカプラ１０４ａ、１０４ｂを含む。いくつかの他の実装形態では（図１に示さず）、ベースカプラ１０４ａまたは１０４ｂは、スタンドアロンの物理ユニットであってよく、ベースワイヤレス充電システム１０２ａまたは１０２ｂの一部ではない。

電気車両１１２は、バッテリーユニット１１８、電気車両カプラ１１６、および電気車両ワイヤレス充電ユニット１１４を含んでもよい。電気車両ワイヤレス充電ユニット１１４および電気車両カプラ１１６は、電気車両ワイヤレス充電システムを構成する。本明細書に示すいくつかの図では、電気車両ワイヤレス充電ユニット１１４は、車両充電ユニット（ＶＣＵ）とも呼ばれる。電動車両カプラ１１６は、たとえば、ベースカプラ１０４ａによって生成される電磁場の領域を介して、ベースカプラ１０４ａと相互作用してもよい。

いくつかの実装形態では、電気車両カプラ１１６は、ベースカプラ１０４ａによって生成された電磁場内に位置するときに、電力を受信する場合がある。この場は、ベースカプラ１０４ａによって出力されるエネルギーが電動車両カプラ１１６によって捕捉される場合がある領域に相当してもよい。たとえば、ベースカプラ１０４ａによって出力されるエネルギーは、電気車両１１２を充電または給電するのに十分なレベルであってもよい。場合によっては、この場は、ベースカプラ１０４ａの「近距離場」に相当してもよい。近距離場は、ベースカプラ１０４ａから離れる方向に電力を放射しない、ベースカプラ１０４ａ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てもよい。場合によっては、近距離場は、以下でさらに説明するように、ベースカプラ１０４ａから、ベースカプラ１０４ａによって生成される電磁場の周波数の波長の約１／２π以内離れた位置にある領域に相当してもよい。

ローカル配電センター１３０は、通信バックホール１３４を介して外部ソース（たとえば、電力網）と通信し、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てもよい。

いくつかの実装形態では、電気車両カプラ１１６は、電気車両のオペレータによって単に、電気車両カプラ１１６がベースカプラ１０４ａと十分に位置合わせされるように電気車両１１２を位置決めすることによって、ベースカプラ１０４ａと位置合わせされ、したがって、近距離場の領域内に配置されてもよい。位置合わせ誤差が許容できる値を下回ったときに位置合わせが十分であると見なされてもよい。他の実装形態では、オペレータに、電気車両１１２がワイヤレス電力伝達のための許容エリア内に適切に配置されたときにそのことを判定するために、視覚的なフィードバックおよび／または音声のフィードバックが与えられてもよい。また他の実装形態では、電気車両１１２は、オートパイロットシステムによって位置決めされてもよく、オートパイロットシステムは、十分な位置合わせが達成されるまで電気車両１１２を移動させてもよい。これは、運転者の介入の有無とは無関係に電気車両１１２によって自動的かつ自律的に実行されてもよい。これは、サーボステアリング、レーダーセンサ（たとえば、超音波センサ）、および電気車両を安全に操作かつ調整するための知能が装備されている電気車両１１２の場合に可能であることがある。さらに他の実装形態では、電気車両１１２および／またはベースワイヤレス充電システム１０２ａは、カプラ１１６および１０４ａをそれぞれ互いに対して機械的に変位および移動させてそれらの向きまたは位置をより正確に合わせ、それらの間に十分な結合および／または場合によってはより効率的な結合を生じさせるための機能を有してもよい。

ベースワイヤレス充電システム１０２ａは、様々なロケーションに位置してもよい。非限定的な例として、いくつかの適切なロケーションは、電気車両１１２の所有者の自宅における駐車エリア、従来型の石油ベースの給油所にならって作られた、電気車両のワイヤレス充電のために確保された駐車エリア、およびショッピングセンターや職場などの他のロケーションにおける駐車場を含む。

電気車両をワイヤレスに充電することは、数多くの利点をもたらす場合がある。たとえば、充電は、自動的に、ほとんど運転者の介入または操作を伴わずに実行されてもよく、それによって、ユーザの利便性を向上させる。また、露出した電気的接点および機械的な摩耗がなくなる場合があり、それによってワイヤレス電力伝達システム１００の信頼性が向上する。ケーブルおよびコネクタを用いる操作が不要になる場合があり、屋外環境において水分にさらされるケーブル、プラグ、またはソケットがなくてもよいので、安全性が向上する場合がある。さらに、目に見えるかまたは手が届くソケット、ケーブル、またはプラグもなくてよく、それによって、電力充電デバイスへの潜在的な荒らしが抑制される。さらに、電力網を安定させるために、電気車両１１２を分散蓄積デバイスとして使用してもよいので、好都合な電力網へのドッキングソリューション（ｄｏｃｋｉｎｇ−ｔｏ−ｇｒｉｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）は、車両から電力網への（Ｖ２Ｇ）の動作への車両の利用可能性を高める助けとなり得る。

図１を参照して記載されたワイヤレス電力伝達システム１００は、見た目がよくかつ障害がないという利点をもたらし得る。たとえば、車両および／または歩行者の妨げになる場合がある、充電柱（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｌｕｍｎ）および充電ケーブルがなくなり得る。

車両から電力網への機能のさらなる説明として、ワイヤレス電力の送信機能および受信機能は、ベースワイヤレス充電システム１０２ａが電気車両１１２に電力を送信することができ、あるいは電気車両１１２がベースワイヤレス充電システム１０２ａに電力を送信することができるように、互恵的に構成することができる。この機能は、再生可能エネルギー生産（たとえば、風または太陽）の過剰な需要または不足によって引き起こされるエネルギー不足の際に、電気車両１１２が配電システム全体に電力を与えることができるようにすることによって配電網を安定させるために、有用であり得る。

図２は、いくつかの実装形態による、図１に関連してすでに説明したシステムと同様なワイヤレス電力伝達システム２００のコア構成要素の概略図である。図２に示すように、ワイヤレス電力伝達システム２００は、インダクタンスＬ_１を有するベースカプラ２０４を含むベース共振回路２０６を含んでもよい。ワイヤレス電力伝達システム２００は、インダクタンスＬ_２を有する電気車両カプラ２１６を含む電気車両共振回路２２２をさらに含む。本明細書において説明する実装形態は、１次側構造物（トランスミッタ）と２次側構造物（レシーバ）の両方が共通の共振周波数に同調されている場合に、磁気的または電磁気的な近距離場を介してトランスミッタからレシーバ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導体ループ（すなわち、多巻回コイル）を使用してもよい。コイルは、電気車両カプラ２１６およびベースカプラ２０４に使用されてもよい。エネルギーを結合するために共振構造を使用することは、「磁気結合共振」、「電磁結合共振」、および／または「共振誘導」と呼ばれる場合がある。ワイヤレス電力伝達システム２００の動作について、ベースカプラ２０４から電気車両１１２（図示せず）への電力伝達に基づいて説明するが、それに限定されない。たとえば、上記で説明したように、エネルギーはまた、逆方向に伝達されてもよい。

図２を参照すると、電源２０８（たとえば、ＡＣまたはＤＣ）が、ベースワイヤレス電力充電システム２０２の部分としてのベース電力コンバータ２３６に電力Ｐ_ＳＤＣを供給して、エネルギーを電気車両（たとえば、図１の電気車両１１２）に伝達する。ベース電力コンバータ２３６は、標準的な電源のＡＣからの電力を、適切な電圧レベルのＤＣ電力へ変換するように構成されるＡＣ／ＤＣコンバータ、および、ＤＣ電力をワイヤレス大電力伝達に適した動作周波数の電力に変換するように構成されるＤＣ／低周波（ＬＦ）コンバータなどの回路を含んでもよい。いくつかの実装形態では、電源２０８およびベース電力コンバータ２３６の一方または両方は、送信コイルを交流電流で駆動するための手段として知られている場合がある。ベース電力コンバータ２３６は、電力Ｐ_１をベースカプラ２０４と直列の同調キャパシタＣ_１を含むベース共振回路２０６に供給して、動作周波数において電磁場を放出する。直列同調共振回路２０６は、例として解釈されるべきである。別の実装形態では、キャパシタＣ_１は、ベースカプラ２０４と並列に結合されてもよい。また他の実装形態では、同調は、並列トポロジまたは直列トポロジの任意の組合せにおいて、いくつかのリアクタンス要素から形成されてもよい。キャパシタＣ_１は、実質的に動作周波数で共振するベースカプラ２０４とともに共振回路を形成するために設けられてもよい。ベースカプラ２０４は、電力Ｐ_１を受信し、電気車両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、ベースカプラ２０４によってワイヤレスに供給される電力レベルは、数キロワット（ｋＷ）程度（たとえば、１ｋＷから１１０ｋＷまでの任意のレベルであるが、実際のレベルはこれより高くてもあるいは低くてもよい）であってもよい。

ベース共振回路２０６（ベースカプラ２０４および同調キャパシタＣ_１を含む）および電気車両共振回路２２２（電気車両カプラ２１６および同調キャパシタＣ_２を含む）は、実質的に同じ周波数に同調されてもよい。さらに以下で説明するように、電気車両カプラ２１６は、ベースカプラの近距離場内に位置決めされてもよく、その逆も同様である。この場合には、ベースカプラ２０４および電気車両カプラ２１６は、電力がベースカプラ２０４から電気車両カプラ２１６へワイヤレスに伝達される場合があるように互いに結合されるようになってもよい。直列キャパシタＣ_２は、実質的に動作周波数で共振する電気車両カプラ２１６とともに共振回路を形成するように設けられてもよい。直列同調共振回路２２２は、例として解釈されるべきである。別の実装形態では、キャパシタＣ_２は、電気車両カプラ２１６と並列に結合されてもよい。また他の実装形態では、電気車両共振回路２２２は、並列トポロジまたは直列トポロジの任意の組合せにおいて、いくつかのリアクタンス要素から形成されてもよい。要素ｋ（ｄ）は、コイル間隔ｄにおいて得られる相互結合係数を表す。等価抵抗Ｒ_ｅｑ，１およびＲ_ｅｑ，２は、それぞれ、ベースカプラ２０４および電気車両カプラ２１６ならびに同調（逆リアクタンス）キャパシタＣ_１およびＣ_２に固有であり得る損失を表す。電気車両カプラ２１６およびキャパシタＣ_２を含む電気車両共振回路２２２は、電力Ｐ_２を受信し、電力Ｐ_２を電気車両充電システム２１４の電気車両電力コンバータ２３８に供給する。

電気車両電力コンバータ２３８は、とりわけ、動作周波数での電力を、電気車両バッテリーユニットを表す場合がある負荷２１８の電圧レベルでのＤＣ電力に戻す形で変換するように構成される、ＬＦ／ＤＣコンバータを含んでもよい。電気車両電力コンバータ２３８は、変換された電力Ｐ_ＬＤＣを負荷２１８に供給してもよい。電源２０８、ベース電力コンバータ２３６、およびベースカプラ２０４は、上記で説明したような様々なロケーションに固定され、位置してもよい。電気車両負荷２１８（たとえば、電気車両バッテリーユニット）、電気車両電力コンバータ２３８、および電気車両カプラ２１６は、電気車両（たとえば、電気車両１１２）の一部、またはそのバッテリーパック（図示せず）の一部である電気車両充電システム２１４に含まれてもよい。電気車両充電システム２１４はまた、電気車両カプラ２１６を通じてベースワイヤレス電力充電システム２０２に電力をワイヤレスに供給して、電力を電力網に戻すように構成されてもよい。電気車両カプラ２１６およびベースカプラ２０４の各々は、動作モードに基づいて、送信カプラまたは受信カプラとしての働きをすることができる。

図示されていないが、ワイヤレス電力伝達システム２００は、電気車両負荷２１８または電源２０８をワイヤレス電力伝達システム２００から安全に切り離すための、負荷切断ユニット（ＬＤＵ）（図示せず）を含んでもよい。たとえば、緊急事態またはシステム障害の場合、ＬＤＵは、トリガされワイヤレス電力伝達システム２００から負荷を切断してもよい。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もよい。

さらに、電気車両充電システム２１４は、電気車両カプラ２１６を電気車両電力コンバータ２３８と選択的に接続および切断するための、スイッチング回路（図示せず）を含んでもよい。電気車両カプラ２１６を切断することによって、充電が中止する場合があり、（トランスミッタとしての働きをする）ベースワイヤレス電力充電システム２０２によって「見える」「負荷」を変化することもあり、このことが、（レシーバとしての働きをする）電気車両充電システム２１４をベースワイヤレス充電システム２０２から「覆い隠す」ために使用されてもよい。トランスミッタが負荷感知回路を含む場合、負荷の変化が検出されることがある。したがって、以下においてさらに説明するように、ベースワイヤレス充電システム２０２などのトランスミッタは、電気車両充電システム２１４などのレシーバがベースカプラ２０４の近距離場結合モード領域に存在するときにそのことを判定するための機構を有してもよい。

動作時には、電気車両（たとえば、図１の電気車両１１２）にエネルギーが伝達される間に、ベースカプラ２０４がエネルギー伝達を実現するための電磁場を生成するように、入力電力が電源２０８から供給される。電気車両カプラ２１６は、電磁場に結合し、電気車両１１２によって蓄積または消費される出力電力を生成する。上述のように、いくつかの実装形態では、ベース共振回路２０６および電気車両共振回路２２２は、それらがほぼ動作周波数においてあるいは実質的に動作周波数において共振するような、相互共振関係に従って構成され同調される。以下でさらに説明するように、電気車両カプラ２１６がベースカプラ２０４の近距離場結合モード領域内に位置しているとき、ベースワイヤレス電力充電システム２０２と電気車両充電システム２１４との間の送信損失は最小である。

効率的なエネルギー伝達は、空間への放射による大幅な損失を伴うことがある遠距離場での電磁波を介するのではなく、磁気的な近距離場を介してエネルギーを伝達することによって行われる。近距離場内に位置するとき、送信カプラと受信カプラとの間に結合モードが確立される場合がある。この近距離場結合が発生する場合があるカプラの周りの空間は、本明細書では近距離場結合モード領域と呼ばれる。

図示されていないが、ベース電力コンバータ２３６および電気車両電力コンバータ２３８は双方向型である場合、どちらも、送信モードに関して発振器、電力増幅器などの駆動回路、フィルタ、および整合回路を含み、受信モードに関して整流器回路を含んでもよい。発振器は、調整信号に応答して調整される場合がある所望の動作周波数を生成するように構成されてもよい。発振器信号は、電力増幅器によって、制御信号に応答する増幅量で増幅されてもよい。フィルタおよび整合回路は、高調波または他の不要な周波数を除去し、共振回路２０６および２２２によって与えられるようなインピーダンスを、ベース電力コンバータ２３６および電気車両電力コンバータ２３８にそれぞれ整合させるために含まれてもよい。受信モードに関して、ベース電力コンバータ２３６および電気車両電力コンバータ２３８はまた、整流器およびスイッチング回路を含んでもよい。

開示される実装形態全体で説明されるような電気車両カプラ２１６およびベースカプラ２０４は、「導体ループ」、より具体的には「多巻回導体ループ」またはコイルと呼ばれることがあり、またはそのように構成されてもよい。ベースカプラ２０４および電気車両カプラ２１６はまた、「磁気」カプラと本明細書では呼ばれることがあり、またはそのように構成されてもよい。「カプラ」という用語は、別の「カプラ」に結合するために、エネルギーをワイヤレスに出力または受信することができる構成要素を指すことを意図される。

上記で説明したように、トランスミッタとレシーバとの間のエネルギーの効率的な伝達は、トランスミッタとレシーバとの間の共振が整合しているときまたはほぼ整合しているときに行われる。しかしながら、トランスミッタとレシーバ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達される場合がある。

共振周波数は、上述のようなカプラ（たとえば、ベースカプラ２０４およびキャパシタＣ_２）を含む共振回路（たとえば、共振回路２０６）のインダクタンスおよび静電容量に基づいてもよい。図２に示すように、インダクタンスは、一般にカプラのインダクタンスである場合があり、一方、静電容量は、所望の共振周波数において共振構造を作成するようにカプラに付加される場合がある。したがって、大きいインダクタンスを示す大きい直径のコイルを使用する大きいサイズのカプラの場合、共振を生み出すために必要となる静電容量の値は小さくてよい。インダクタンスはまた、コイルの巻回数に依存する場合がある。さらに、カプラのサイズが増大するにつれて、結合効率が高くなる場合がある。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増大する場合に当てはまる。さらに、カプラおよび同調キャパシタを含む共振回路は、エネルギー伝達効率を改善するために高い品質（Ｑ）ファクタを有するように設計されてもよい。たとえば、Ｑファクタは３００以上であってもよい。

上述のように、いくつかの実装形態によれば、互いの近距離場内に位置する２つのカプラの間で電力を結合することが開示される。上述のように、近距離場は、主にリアクタンスを持つ電磁場が存在するカプラの周りの領域に相当してもよい。カプラの物理的サイズが周波数に反比例する波長よりもずっと小さい場合、波がカプラから離れる方向に伝搬または放射することに起因する電力の損失はほとんどない。近距離場結合モード領域は、カプラの物理的ボリュームの近くに位置し、通常は波長のごく一部の中に位置するボリュームに相当してもよい。いくつかの実装形態によれば、外来物体、たとえば、誘電物体および人体との相互作用がより小さいので、実際に磁場を取り扱うことは電場よりも容易であるために、単巻回および多巻回導体ループなどの磁気カプラが送信と受信の両方のために使用されることが好ましい。とはいえ、「電気」カプラ（たとえば、ダイポールおよびモノポール）または磁気カプラと電気カプラの組合せが使用されてもよい。

図３は、図１のワイヤレス電力伝達システム１００および／または図２のワイヤレス電力伝達システム２００において使用される場合がある、ワイヤレス電力伝達システム３００の構成要素を示す機能ブロック図である。ワイヤレス電力伝達システム３００は、通信リンク３７６と、位置または方向を決定するための、たとえば磁場信号を使用する案内リンク３６６と、ベースカプラ３０４と電気車両カプラ３１６のうちの一方または両方を機械的に移動させることができる位置合わせ機構３５６とを示す。ベースカプラ３０４および電気車両カプラ３１６の機械的な（運動学的な）位置合わせは、ベース位置合わせシステム３５２および電気車両充電位置合わせシステム３５４によって、それぞれ制御されてもよい。案内リンク３６６は、双方向シグナリングを可能にすることがあり、すなわち、案内信号は、ベース案内システムによって放出されることもまたは電気車両案内システムによって放出されることもあり、あるいはその両方によって放出されることもある。図１を参照して上記で説明したように、エネルギーが電気車両１１２の方へ流れるとき、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３４８は、ベース電力コンバータ３３６にＡＣ電源またはＤＣ電源（図示せず）などの電源から電力を供給するように構成されてもよい。ベース電力コンバータ３３６は、ベース充電システム電力インターフェース３４８を介してＡＣ電力またはＤＣ電力を受信して、図２に関するベース共振回路２０６の共振周波数に近い周波数または共振周波数においてベースカプラ３０４を駆動してもよい。電気車両カプラ３１６は、近距離場結合モード領域内に位置するとき、エネルギーを電磁場から受信して、図２に関する電気車両共振回路２２２の共振周波数または共振周波数に近い周波数において発振する場合がある。電気車両電力コンバータ３３８は、電気車両カプラ３１６からの発振信号を、電気車両電力インターフェースを介してバッテリーを充電するための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、ベースコントローラ３４２を含み、電気車両充電システム３１４は、電気車両コントローラ３４４を含む。ベースコントローラ３４２は、たとえば、コンピュータ、ベース共通通信（ＢＣＣ）、電力配電センターの通信エンティティ、またはスマート電力網の通信エンティティなどの他のシステム（図示せず）に、ベース充電システム通信インターフェースを提供してもよい。電気車両コントローラ３４４は、たとえば、車両上のオンボードコンピュータ、バッテリー管理システム、車両内の他のシステム、および遠隔システムなどの他のシステム（図示せず）に、電気車両通信インターフェースを提供してもよい。

ベース通信システム３７２および電気車両通信システム３７４は、別個の通信チャネルを伴う特有の用途のためのサブシステムまたはモジュールであって、さらに図３の図に示されない他の通信エンティティとワイヤレスに通信するためのサブシステムまたはモジュールを含んでもよい。これらの通信チャネルは、別個の物理チャネルまたは別個の論理チャネルであってもよい。非限定的な例として、ベース位置合わせシステム３５２は、通信リンク３７６を通じて電気車両位置合わせシステム３５４と通信して、たとえば、電気車両位置合わせシステム３５４もしくはベース位置合わせシステム３５２のいずれか、またはそれらの両方による自律的、機械的（運動学的）な位置合わせを介して、または本明細書において説明するオペレータ支援を用いて、ベースカプラ３０４および電気車両カプラ３１６をより綿密に位置合わせするためのフィードバック機構を供給してもよい。同様に、ベース案内システム３６２は、充電スポットへオペレータを案内するために、またベースカプラ３０４および電気車両カプラ３１６を位置合わせする際に、必要とされる位置または方向を決定するために、通信リンク３７６を通じて、また同様に案内リンク３６６を使用して電気車両案内システム３６４と通信してもよい。いくつかの実装形態では、通信リンク３７６は、ベースワイヤレス充電システム３０２と電気車両充電システム３１４との間で他の情報を通信するために、ベース通信システム３７２および電気車両通信システム３７４によってサポートされる複数の別個の汎用通信チャネルを備えてもよい。この情報は、電気車両の特性、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と電気車両充電システム３１４の両方の電力能力についての情報、および電気車両に関する保守および診断データを含んでもよい。これらの通信チャネルは、たとえば、ＷＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ｚｉｇｂｅｅ、セルラーなどのような、別個の論理チャネルまたは別個の物理通信チャネルであってもよい。

いくつかの実装形態では、電気車両コントローラ３４４はまた、電気車両の主要バッテリーおよび／または補助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）を含んでもよい。本明細書で説明するように、ベース案内システム３６２および電気車両案内システム３６４は、たとえば、マイクロ波、超音波レーダー、または磁気ベクトル化原理に基づいて位置または方向を決定するために必要とされる機能およびセンサを含む。さらに、電気車両コントローラ３４４は、電気車両搭載システムと通信するように構成されてもよい。たとえば、電気車両コントローラ３４４は、たとえば、半自動の駐車操作を実行するように構成されたブレーキシステムに関する位置データ、または、ベースカプラ３０４と電気車両カプラ３１６との間において十分な位置合わせを行うためにいくつかの応用例で必要となる場合があるより高い利便性および／またはより高い駐車精度を実現する場合がある、大部分が自動化された駐車（「パークバイワイヤ」）とともに支援するように構成されたステアリングサーボシステムに関する位置データを、電気車両通信インターフェースを介して供給してもよい。その上、電気車両コントローラ３４４は、視覚的出力デバイス（たとえば、ダッシュボードのディスプレイ）、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、トラックボールなど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てもよい。

ワイヤレス電力伝達システム３００は、検出およびセンサシステム（図示せず）などの他の補助システムを含んでもよい。たとえば、ワイヤレス電力伝達システム３００は、案内システム３６２、３６４によって必要とされる位置を決定して運転者または車両を充電スポットへ適切に案内するためのシステムとともに使用されるセンサ、必要な分離／結合を用いてカプラ同士を相互に位置合わせするためのセンサ、電気車両カプラ３１６が結合を達成するために特定の高さおよび／または位置へ移動するのを妨げることがある物体を検出するためのセンサ、ならびにシステムの信頼できる無害かつ安全な動作を実行するためにシステムとともに使用される安全センサを含んでもよい。たとえば、安全センサは、安全半径を越えてベースカプラ３０４および電気車両カプラ３１６に接近しつつある動物または子供の存在の検出、加熱（誘導加熱）されることがあるベースカプラ３０４または電気車両カプラ３１６の近くにまたは近接して位置する金属物体の検出、およびベースカプラ３０４または電気車両カプラ３１６に近接する白熱物体などの有害な事象の検出のためのセンサを含んでもよい。

ワイヤレス電力伝達システム３００はまた、たとえば、有線充電ポート（図示せず）を電気車両充電システム３１４に設けることによって、有線接続を介したプラグイン充電をサポートしてもよい。電気車両充電システム３１４は、電気車両との間で電力を伝達する前に、２つの異なる充電器の出力を統合してもよい。スイッチング回路は、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機能を実現してもよい。

ベースワイヤレス充電システム３０２と電気車両充電システム３１４との間で通信するために、ワイヤレス電力伝達システム３００は、ベースカプラ３０４および電気車両カプラ３１６を介した帯域内シグナリング、および／または、通信システム３７２、３７４を介した、たとえば、ＲＦデータモデム（たとえば、非ライセンス帯域の中での無線上のイーサーネット）を介した帯域外シグナリングを使用してもよい。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割振りのために十分な帯域幅を実現する場合がある。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、干渉が最小限の帯域内シグナリングシステムとしての働きをする場合がある。

一部の通信（たとえば、帯域内シグナリング）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てもよい。たとえば、ベースカプラ３０４および電気車両カプラ３１６はまた、ワイヤレス通信アンテナとしての働きをするように構成されてもよい。したがって、ベースワイヤレス充電システム３０２のいくつかの実装形態は、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）を含んでもよい。あらかじめ定められたプロトコルによりあらかじ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）、レシーバはトランスミッタからのシリアル通信を検出してもよい。ベース電力コンバータ３３６は、ベースカプラ３０４の近距離場結合モード領域内での動作中の電気車両電力レシーバ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）を含んでもよい。例として、負荷感知回路は、ベース電力コンバータ３３６の電力増幅器へ流れている電流を監視し、その電流は、ベースカプラ３０４の近距離場結合モード領域内での動作中の電力レシーバの存在または不在によって影響を及ぼされる。電力増幅器での負荷の変化の検出は、エネルギーを送信するためのベースワイヤレス充電システム３０２を有効にするのかどうか、レシーバと通信するのかどうか、またはそれらの組合せを判定する際に使用するために、ベースコントローラ３４２によって監視されてもよい。

図４は、ワイヤレス電力伝達のための従来のコイルシステムの等角図４００である。図４に示すように、金属バックプレート４０２がフェリ磁性構造体４０４の下に配置されてもよい。従来の送信コイル４０６はフェリ磁性構造体４０４の上に配置されてもよい。送信コイル４０６は、実質的に長方形、円形、または楕円形を有してもよく、交流電磁場を介して電力をワイヤレスに送信するように構成されてもよい。受信コイル４０８が送信コイル４０６の上に配置されてもよく、交流電磁場を介して送信コイル４０６から電力をワイヤレスに受信するように構成されてもよい。フェリ磁性構造体４１０が受信コイル４０８を覆ってもよく、金属バックプレート４１２がフェリ磁性構造体４１０を覆ってもよい。受信コイル４０８がワイヤレス電力伝達のために理想的に向きを合わされるとき、受信コイル４０８は、送信コイル４０６の上で実質的に中心に置かれ得る。

図５は、図４の従来のコイルシステムの上面図５００である。図５に示すように、送信コイル４０６はフェリ磁性構造体４０４の上に配置され、フェリ磁性構造体４０４は金属バックプレート４０２の上に配置される。受信コイル４０８は、ｘ方向および垂直のｙ方向の両方において送信コイル４０６の上で実質的に中心に置かれるように示されている。フェリ磁性構造体４１０は受信コイル４０８の上に配置され、金属バックプレート４１２はフェリ磁性構造体４１０の上に配置される。通常は、受信コイル４０８、フェリ磁性構造体４１０、および金属バックプレート４１２は車両カプラを構成し、一方、送信コイル４０６、フェリ磁性構造体４０４、および金属バックプレート４０２はベースカプラを構成する。より詳細に示すように、送信コイル４０６は、導体４２０の複数の巻きまたは巻回を含んでもよく、導体４２０は、重ねて巻かれてもよく、および／またはすぐ隣接する巻回の周囲に沿って巻かれてもよい。

図４および図５の従来の長方形、円形、または楕円形の形状のコイル４０６および４０８は、通常は、それらの間の小さい垂直分離距離（たとえば、ｚ間隙）では磁気結合係数の比較的大きい変動を有する。この大きい変動について、図６および図７に関連して説明する。

図６は、いくつかの実装形態による、図４および図５の受信コイルと従来のコイル４０６との間のｘ方向および垂直のｙ方向の各々におけるオフセットに対する磁気結合係数を示す図６００である。横軸はミリメートル（ｍｍ）単位で正および負のオフセットを示し、一方、縦軸はやはりミリメートル単位で正および負のオフセットを示す。図６００では、送信コイル４０６は、受信コイル４０８を保持する車両からの距離が地面から約７０ｍｍである状態で、３２ｍｍの例示の距離だけ受信コイル４０８から離されている。理論的には０．００から１．００の範囲内に入る可能性がある送信コイル４０６と受信コイル４０８との間の磁気結合係数は、約０．２１から約０．２８の範囲にあることが示されている。図６に示すように、送信コイル４０６と受信コイル４０８との間の実質的に理想的な中心位置合わせにより、磁気結合係数の「谷」６０２（たとえば、約０．２１の結合係数を有する）が、理想的に位置合わせされたコイル４０６および４０８の中心に現われ得る。そのような谷は、送信コイル４０６の寸法が増加するにつれてより大きくより深くなる傾向がある。残念ながら、十分な電力をワイヤレスに伝達することができる妥当なオフセット範囲を用意するためには、より大きい寸法の送信コイル４０６が望ましい。そのような実装形態では、結合強度は、「谷」６０２から離れる半径方向において増加する場合があり、「ピーク」６０４ａ、６０４ｂ、６０４ｃ、および６０４ｄ（たとえば、約０．２８の結合係数を有する）に達する場合があり、各ピークは受信コイル４０８の外側コーナー、エッジ、または周囲に実質的に相当する。「谷」６０２およびピーク６０４ａ〜６０４ｄは、図７を参照してより容易に視覚化することができる。

図７は、図４および図５の受信コイル４０８と従来のコイル４０６との間のｘ方向および垂直のｙ方向の各々におけるオフセットに対する磁気結合係数を示す３次元図７００である。図７に示すように、磁気結合係数の「谷」６０２は図７００の中心にディップとして示されており、一方、「ピーク」６０４ａ〜６０４ｄは図７００のエッジの近くの４つの高いポイントとして示されている。送信コイル４０６と受信コイル４０８との間の磁気結合係数のこの変動は、ワイヤレス電力伝達の間、すべてのオフセット条件において、送信コイル４０６を駆動するパワーエレクトロニクスおよび受信コイル４０８から電力を受信するパワーエレクトロニクスに供給される電流範囲に比例する。したがって、この変動を低減しなければならない場合、より簡単で、より安価で、より頑強なシステムが、所与のオフセットおよび距離範囲に対して設計され得、または、代替として、同じシステムが、所与のコストに対してより大きいオフセットおよび距離範囲をサポートし得る。

図８は、いくつかの実装形態による、ワイヤレス電力伝達のための「バタフライ」または「クローバーリーフ」形状の送信コイル８０６の等角図８００である。図８に示すように、金属バックプレート８０２がフェリ磁性構造体８０４の下に配置されてもよい。「バタフライ」または「クローバーリーフ」形状の送信コイル８０６は、フェリ磁性構造体８０４の上に配置されてもよい。受信コイルを備える車両パッドが、送信コイル８０６によって送信されるワイヤレス電力を受信するために利用されてもよいが、それは図８に示されていない。送信コイル８０６は、少なくとも１つの巻回を形成するように配置または巻かれる導体を含んでもよい（たとえば、導体は、図示のように、送信コイル８０６の特定の形状を有する少なくとも１つのループが形成されるように配置される）。いくつかの実装形態では、「充電電力をワイヤレスに送信するための手段」は送信コイル８０６を含むことができる。送信コイル８０６の特定の形状は、図４〜図７に関連してすでに説明したように、従来の送信コイル４０６および従来の受信コイル４０８と比較して、送信コイル８０６と受信コイル（図示せず）との間の磁気結合係数のより小さい変動を可能にする。さらに、図８および図９の送信コイル８０６の自己インダクタンスは、図４および図５の送信コイル４０６の自己インダクタンスよりも高い（たとえば、１つの実装形態では、コイル８０６での６．２μＨ対コイル４０６での５．８７μＨ）。送信コイル８０６の特定の形状は、図９に示されるようにより容易に理解することができる。

図９は、図８のシステムにおける「バタフライ」または「クローバーリーフ」形状のコイル８０６の上面図９００である。図９は、金属バックプレート８０２、フェリ磁性構造体８０４、および「バタフライ」または「クローバーリーフ」形状の送信コイル８０６を示しているが、車両パッドは示されていない。図９は、中心９０２ならびに複数の辺９０４、９０６、９０８、９１０を有する送信コイル８０６を示している。送信コイル８０６は、導体をコイル８０６の形状に配置または巻くことによって形成される。たとえば、導体は、複数の辺９０４、９０６、９０８、および９１０の各々を画定することができる。図９に示すように、複数の辺９０４、９０６、９０８、および９１０の各々について、導体は、導体が送信コイルのそれぞれの辺の外側部分９１２から送信コイル８０６のそれぞれの辺の中央部分９１４の方に延びるにつれて送信コイル８０６の中心９０２の方に弓形に曲がる。辺９０４、９０６、９０８、および９１０の各々の延在の方向は、実質的に白い矢印の方向であってもよい。したがって、送信コイル８０６の２つの対辺の中央部分９１４は、送信コイル８０６の２つの対辺の外側部分９１２よりも互いに（ならびに送信コイル８０６の中心９０２に）近づくことができる。より詳細に図９００の右上に示すように、送信コイル８０６は、導体９２０の複数の巻きまたは巻回を含んでもよく、導体９２０は、重ねて巻かれてもよく、および／またはすぐ隣接する巻回の周囲に沿って巻かれてもよい。そのような実装形態では、送信コイル８０６の１つのコーナーのみがそのようなものとして示されているが、送信コイル８０６の各コーナーが同じ構成を有してもよい。

他の実装形態では、より詳細に図９００の右下に示すように、導体９２０のすべての巻きまたは巻回が送信コイル８０６の中心９０２の方に実質的に等しい程度に弓形に曲がるのではなく、導体９２０の連続する巻きまたは巻回は、送信コイル８０６の最も外側の巻回から最も内側の巻回まで程度が次第に増加して送信コイル８０６の中心９０２の方に弓形に曲がってもよい。そのような実装形態では、送信コイル８０６の１つのコーナーのみがそのようなものとして示されているが、送信コイル８０６の各コーナーが同じ構成を有してもよい。

さらなる他の実装形態では、より詳細に図９００の左下に示すように、導体９２０のすべての巻きまたは巻回が送信コイル８０６の中心９０２の方に弓形に曲がるのではなく、１つまたは複数の巻回が中心９０２の方に弓形に曲がらない場合があり、一方、１つまたは複数の他の巻回は中心９０２の方に弓形に曲がる場合がある。そのような実装形態では、送信コイル８０６の１つのコーナーのみがそのようなものとして示されているが、送信コイル８０６の各コーナーが同じ構成を有してもよい。クローバーリーフ巻回パターンと従来の巻回パターンとの間で同じコイルに巻きまたは巻回を分配すると、送信コイル８０６に対する受信コイルのすべてのオフセットにわたって磁気結合係数範囲がさらに平坦化され得る（または受信コイルの許容できるオフセット範囲が増加され得る）。４個の巻きまたは巻回が図９００のより詳細な部分の各々に示されているが、任意の数の巻回、たとえば、５個から２０個の巻回が企図されてもよい。

図１０は、いくつかの実装形態による、受信コイルと図８および図９の「バタフライ」または「クローバーリーフ」形状のコイル８０６との間のｘ方向および垂直のｙ方向の各々におけるオフセットに対する磁気結合係数を示す図１０００である。横軸は、図９に示した「Ｙ」軸に関する受信コイルの正または負のオフセット（ミリメートル単位）に相当し、一方、縦軸は、図９に示したような「Ｘ」軸に関する受信コイルの正または負のオフセット（ミリメートル単位）に相当する。図１０００では、送信コイル８０６は、受信コイルを保持する車両（図示せず）からの距離が地面から約７０ｍｍである状態で、３２ｍｍの例示の距離だけ受信コイル（図示せず）から離されている。理論的には０．００から１．００の範囲内に入る可能性がある送信コイル８０６と受信コイルとの間の磁気結合係数は、約０．２０から約０．２８の範囲にあることが示されている。図１０に示すように、約０．２６と約０．２８との間の実質的に均一な（たとえば、安定した）磁気結合係数を有する大きく実質的に平坦な「クローバーリーフ」形状の区域１００２が、図１０００の中心に位置する。この区域１００２は、図８および図９に示したように、送信コイル８０６の特定の形状のおかげで存在することができる。具体的には、複数の辺９０４、９０６、９０８、および９１０の各々に属する中央部分９１４は送信コイル８０６の中心９０２の方に弓形に曲がっているので、送信コイル８０６の１つの辺の導体は、図４および図５の同様のサイズの従来の円形、長方形、または楕円形の形状のコイル４０６と比較して、送信コイル８０６の隣接する辺の導体により近い。これにより、送信コイル８０６を通って循環する交流電流によって生成されるより多くの磁束線を、送信コイル８０６の周囲によって画定されるより小さい区域に集中させることができる。磁束線の集中により、近傍の受信コイルは、所与の受信コイルサイズに対してより多くの磁束線を捕捉できるようになる。この大きい実質的に平坦な区域１００２は、図１１においてより容易に視覚化することができる。

図１１は、いくつかの実装形態による、受信コイルと図８および図９の「バタフライ」または「クローバーリーフ」形状のコイル８０６との間のｘ方向および垂直のｙ方向の各々におけるオフセットに対する磁気結合係数を示す３次元図１１００である。図１１に示すように、磁気結合係数の大きく実質的に平坦な「クローバーリーフ」形状の区域１００２が図１１００に示されている。この平坦な区域１００２は、同じ所与の量の伝達される電力に対して、すべてのオフセット条件において、ワイヤレス電力伝達の間、送信コイル８０６を駆動するパワーエレクトロニクスによって供給される必要がある、および／または受信コイルからの電力を受信するパワーエレクトロニクスによって処理される必要がある電流の比例的に平坦な範囲をもたらす。これにより、そのようなパワーエレクトロニクスの構成要素へのストレスが少なくなることになる。したがって、図４〜図７に関連してすでに説明した実装形態と比較して、より簡単で、より安価で、より頑強なシステムが、所与のオフセットおよび距離範囲に対して設計され得、または、代替として、同じシステムが、所与のコストに対してより大きいオフセットおよび距離範囲をサポートし得る。その上、磁気結合係数が区域１００２においてより平坦なプロファイルを有するので、図４〜図７に関連してすでに説明した実装形態と比較して、送信コイル８０６と、関連する受信コイルとの間のより大きい垂直分離（ｚ間隙）が、所与の量の電力送信、ドライバ電流、またはｘ／ｙオフセットに関して利用され得る。

送信コイルと受信コイルとの間の実質的に平坦な磁気結合係数がワイヤレス充電電力送信システムの動作に与えることができる効果をより明確に理解するために、次に、図１２〜図１４を参照する。図１２は、いくつかの実装形態による、図４および図５の従来のコイルシステム４００での磁気結合係数範囲の最大または最小のうちの所定の割合内の磁気結合係数を与えるｘ方向および垂直のｙ方向の各々におけるオフセットの区域１２０２を示す図１２００である。図１２に示したオフセットおよび磁気結合係数は、約０．２１から約０．２８の範囲にわたる図６に示したものに相当することができる。しかしながら、いくつかの実装形態では、電流、電圧、もしくは電力を送信コイル４０６に供給するか、または電流、電圧、もしくは電力を受信コイル４０８から受信する電力電子回路は、磁気結合係数範囲の最大または最小のうちの所定の割合（たとえば、一般に、１％と５５％との間であるが、図１２〜図１４では１２％として示されている）内で動作し、それぞれ、比例する電流、電圧、もしくは電力を供給するように単に設計されてもよい。したがって、図１２に示した個々のボックスは、その値が最小の磁気結合係数（たとえば、０．２１〜０．２４）の１２％以内にある場合の特定の磁気結合係数値と、その値が最小の磁気結合係数の１２％よりも大きい（＞０．２４）場合の空白の白いボックスとを含む。区域１２０２は、図１２００の最小の結合値の１２％以下の結合および電流変動の制限を考慮すればワイヤレス電力伝達システムが正しく動作することになる場合の単なるｘ方向オフセットおよびｙ方向オフセットを示している。図示のように、区域１２０２は、±４０ｍｍのｘオフセットでは１０ｍｍ以下、±３０ｍｍのｘオフセットでは２０ｍｍ以下、±２０ｍｍのｘオフセットでは３０ｍｍ以下、および±１０ｍｍ以下のｘオフセットでは４０ｍｍ以下の単なるｙオフセットを含む小さい円形形状の領域を含む。そのようなワイヤレス電力伝達システムが適切に動作することになる残りのオフセットはすべて９０〜１００ｍｍの末端のｘまたはｙオフセットのところにあり、大多数のｘオフセットおよびｙオフセットは所望の動作範囲の外に残されている。

図１３は、いくつかの実装形態による、図４および図５の従来のコイルシステム４００での磁気結合係数範囲の最大または最小のうちの所定の割合内の磁気結合係数を与えるｘ方向および垂直のｙ方向の各々におけるオフセットの区域１３０２を示す図１３００である。図１３に示したオフセットおよび磁気結合係数は、約０．２１から約０．２８の範囲にわたる図６に示したものに相当することができる。図１３に示した個々のボックスは、その値が最大の磁気結合係数（たとえば、０．２５〜０．２８）の１２％以内にある場合の特定の磁気結合係数値と、その値が最大の磁気結合係数からのその１２％の範囲の外にある（＜０．２５）場合の空白の白いボックスとを含む。区域１３０２は、最大の結合値から１２％以下の結合および電流変動の制限を考慮すればワイヤレス電力伝達システムが正しく動作することになる場合の単なるｘ方向オフセットおよびｙ方向オフセットを示している。図示のように、区域１３０２は、図１２の区域１２０２に含まれていないほぼすべてのオフセットを含むが、図１２に示した区域１２０２内では正しく動作しないことになる。したがって、図１２および図１３の上述の議論に基づいて、磁気結合係数の大きい「谷」は、関連するパワーエレクトロニクスがサポートするように構成された結合係数および電流の範囲への特定の制限を考慮すれば受信コイル４０８が送信コイル４０６を基準にして位置決めされてもよいオフセットを必然的におよび好ましくなく制限する。

図１４は、いくつかの実装形態による、図８および図９に示したコイルシステムでの磁気結合係数範囲の最大または最小のうちの所定の割合内の磁気結合係数を与えるｘ方向および垂直のｙ方向の各々におけるオフセットの区域１４０２を示す図１４００である。図１４に示したオフセットおよび磁気結合係数は、約０．２０から約０．２８の範囲にわたる図１０に示したものに相当することができる。図１４に示した個々のボックスは、その値が最大の磁気結合係数（たとえば、０．２５〜０．２８）の１２％以内にある場合の特定の磁気結合係数と、その値が最大の磁気結合係数からのその１２％の範囲の外にある（＜０．２５）場合の空白の白いボックスとを含む。区域１４０２は、最大の結合値から１２％以下の結合および電流変動の制限を考慮すればワイヤレス電力伝達システムが正しく動作することになる場合のｘ方向オフセットおよびｙ方向オフセットを示している。図示のように、区域１４０２は、±７０ｍｍ以下のすべてのｘオフセットおよびｙオフセットと、正方向または負方向のどちらでも７０ｍｍと９０ｍｍとの間のｘオフセットおよびｙオフセットの大部分とを含む。区域１４０２は、送信コイル８０６の特定の形状に似ている。したがって、区域１４０２に相当する図１０および図１１の各々における区域１００２にわたる実質的に平坦で均一な磁気結合係数範囲は、関連するパワーエレクトロニクスがサポートするように構成された結合係数および電流の範囲への特定の制限を考慮すれば受信コイルが送信コイル８０６を基準にして位置決めされてもよい区域の制限を低減する（たとえば、その区域のサイズを増加させる）。さらに、図１２〜図１４の図１２００、図１３００、図１４００は、それぞれの送信コイルおよび受信コイルの間の単一のｚ間隙、すなわち、垂直変位に対して示されている。しかしながら、本出願は、送信コイルおよび受信コイルが、すでに説明したように、容認できる程度に平坦な磁気結合係数範囲を有することになるｘ、ｙ、およびｚ方向の各々におけるオフセット範囲を考えている。したがって、交流電流で駆動されたとき、送信コイル８０６と別のコイル（たとえば、受信コイル）との間の磁気結合係数は、送信コイル８０６の導体によって画定された周囲内にある、送信コイル８０６の中心９０２を基準にした受信コイルの中心のすべてのオフセット（たとえばｘ、ｙ、またはｚオフセット）に対して、送信コイル８０６と別のコイルとの間の最大または最小の磁気結合係数の所定の割合内にある。

特定のコイル形状が図８および図９に示されているが、本出願はそのように限定されない。図１５〜図１７は、考えられる追加の非限定のコイル形状を示す。図１５は、いくつかの実装形態による、代替設計の「バタフライ」または「クローバーリーフ」形状のコイル１５０６の上面図１５００である。コイル１５０６は、送信コイル８０６に関しては、コイル１５０６を形成する導体の延在の方向のすべての変化が特定の方向に緩やかに傾くのではなく特定の曲げ点で行われることを除いて、送信コイル８０６と実質的に同じ形状であってもよい。たとえば、対応する辺（たとえば、辺１５０４および１５０２）の各コーナー（たとえば、コーナー１５０８）において、導体は、実質的に丸いコーナー１５０８を形成するために対応する辺１５０２、１５０４の各々の延在の方向を基準にして鋭角（たとえば、実質的に４５°の角度）に曲げられる。延在のそのような方向が、双頭矢印によって示されている。さらに、辺の各々の中央部分１５１４において、導体は、中央部分１５１４の各端部のところで辺の延在の方向を基準にして鋭角（たとえば、実質的に４５°の角度）に曲げられる。４５°が明確にラベル付けされているが、丸いコーナー１５０８、および／またはコイル１５０６の中心１５１０の方に弓形に曲がる中央部分１５１４をもたらす任意の鋭角（たとえば、０°＜鋭角＜９０°）が利用されてもよい。その上、送信コイル１５０６は実質的に同じ幅および長さを有するように示されているが、幅または長さのいずれか一方が他方よりも長くてもよい。

図１６は、いくつかの実装形態による、別の代替設計の「バタフライ」または「クローバーリーフ」形状のコイル１６０６の上面図１６００である。コイル１６０６は、対応する辺（たとえば、辺１６０４および１６０２）の各コーナー（たとえば、コーナー１６０８）において、導体が、実質的に矩形のコーナーを形成するために対応する辺１６０４、１６０２の各々の延在の方向を基準にして直角（たとえば、実質的に９０°の角度）に曲げられることを除いては、コイル１５０６と実質的に同じであってもよい。延在のそのような方向が、双頭矢印によって示されている。図１５のコイル１５０６と同様に、辺の各々の中央部分１６１４において、導体は、中央部分１６１４の各端部において辺の延在の方向を基準にして鋭角（たとえば、実質的に４５°の角度）に曲げられる。すでに述べたように、４５°が明確にラベル付けされているが、コイル１６０６の中心１６１０の方に弓形に曲がる中央部分１６１４をもたらす任意の鋭角が利用されてもよい。その上、送信コイル１６０６は実質的に同じ幅および長さを有するように示されているが、幅または長さのいずれか一方が他方よりも長くてもよい。

いくつかの実装形態では、コイルの辺のすべてよりも少ない辺がコイルの中心の方に弓形に曲がってもよい。これは、実質的に均一な磁気結合係数およびプロファイルが、１つの次元でのみ望まれる場合に有用である場合がある。図１７は、いくつかの実装形態による、さらなる別の代替設計の「バタフライ」または「クローバーリーフ」形状のコイル１７０６の上面図１７００である。コイル１７０６は、コイルの辺のすべてよりも少ない辺の導体がコイル１７０６の中心１７１０の方に弓形に曲がることを除いては、コイル１６０６と実質的に同じ形状であってもよい。図１６のコイル１６０６と同様に、対応する辺（たとえば、辺１７０４および１７０２）の各コーナー（たとえば、コーナー１７０８）において、導体は、実質的に矩形のコーナーを形成するために対応する辺１７０４、１７０２の各々の延在の方向を基準にして直角（たとえば、実質的に９０°の角度）に曲げられる。延在のそのような方向が、双頭矢印によって示されている。辺のうちの一部の中央部分１７１４において、導体は、中央部分１７１４の各端部のところで辺の延在の方向を基準にして鋭角（たとえば、実質的に４５°の角度）に曲げられる。４５°が明確にラベル付けされているが、コイル１７０６の中心１７１０の方に弓形に曲がる中央部分１７１４をもたらす任意の鋭角が利用されてもよい。コイル１７００の辺１７０２、１７０４のすべてよりも少ない辺がコイル１７００の中心１７１０の方に弓形に曲がるので、コイル１７００の複数の辺のうちの少なくとも１つの辺１７０２について、導体は、辺１７０２全体に沿って実質的に直線に延びる。その上、送信コイル１７０６は実質的に同じ幅および長さを有するように示されているが、幅または長さのいずれか一方が他方よりも長くてもよい。コイル構成の多種多様な実装形態の１つまたは複数の曲げが、曲げのところで急激な方向転換を有する（たとえば、鋭いエッジまたはコーナーを有する）ように示されているが、実際には、導体は、いずれの曲げについても最小の実際的な曲げ半径を有することになることに留意されたい。たとえば、５ｍｍ×５ｍｍ矩形断面リッツ線が利用される場合、そのような最小曲げ半径は、たとえば３０ｍｍであり得る。したがって、図示の実装形態は、導体の曲げがゼロ最小曲げ半径で実装されるものに限定されるべきでない。しかし、代わりに、一般的な範囲は、そのような最小曲げ半径を条件として、コイルの導体の延在の隣接する方向の変化を、すでに説明した鋭角および／または直角によって説明できるように理解されてもよい。

図１８は、いくつかの実装形態による、充電電力をワイヤレスに伝達するための方法を示す流れ図１８００である。流れ図１８００の方法は、図１〜図３、図８〜図１１、および図１４〜図１７に関連する説明を参照して本明細書において説明される。流れ図１８００の方法は特定の順序を参照して本明細書では説明されているが、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るかまたは省略されてもよく、追加のブロックが加えられてもよい。

流れ図１８００はブロック１８０２で始まることができ、ブロック１８０２は、コイルの複数の辺を画定する導体を含むコイルを交流電流で駆動するステップを含み、コイルの複数の辺の各々について、導体は、導体がコイルのそれぞれの辺の外側部分からコイルのそれぞれの辺の中央部分の方に延びるにつれてコイルの中心の方に弓形に曲がる。たとえば、図２に関連してすでに説明したように、電源２０８および／またはベース電力コンバータ２３６は、コイル８０６、１５０６、１６０６、１７０６のいずれも交流電流で駆動することができる。たとえば、コイル８０６は、コイル８０６の複数の辺９０４、９０６、９０８、９１０の各々を画定する導体を含み、コイル８０６の複数の辺９０４、９０６、９０８、９１０の各々について、導体は、導体がコイルのそれぞれの辺の外側部分９１２からコイルのそれぞれの辺の中央部分９１４の方に延びるにつれてコイル８０６の中心９０２の方に弓形に曲がる。

次いで、流れ図１８００はブロック１８０４に進むことができ、ブロック１８０４は、コイルから受信コイルに充電電力をワイヤレスに伝達するステップを含む。たとえば、図８〜図１１および図１４〜図１７に関連してすでに説明したように、コイル８０６は、充電電力を受信コイル（たとえば、図４の受信コイル４０８）にワイヤレスに送信することができる。

図１９は、いくつかの実装形態による、充電電力をワイヤレスに伝達するための装置を製作するための方法を示す流れ図１９００である。流れ図１９００の方法は、図８、図９、および図１５〜図１７に関連する説明を参照して本明細書において説明される。流れ図１９００の方法は特定の順序を参照して本明細書では説明されているが、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るかまたは省略されてもよく、追加のブロックが加えられてもよい。

流れ図１９００はブロック１９０２で始まることができ、ブロック１９０２は、フェリ磁性構造体を用意するステップを含む。たとえば、図８および図９に関連してすでに説明したように、フェリ磁性構造体８０４が用意されてもよい。

次いで、流れ図１９００はブロック１９０４に進むことができ、ブロック１９０４は、複数の辺の各々について、導体がコイルのそれぞれの辺の外側部分からコイルのそれぞれの辺の中央部分の方に延びるにつれて導体がコイルの中心の方に弓形に曲がるように、コイルの複数の辺を画定する導体を配置することによってコイルを形成するステップを含む。たとえば、図８、図９、および図１５〜図１６に関連してすでに説明したように、コイル８０６は、複数の辺の各々について、導体がコイルのそれぞれの辺の外側部分９１２からコイル８０６のそれぞれの辺の中央部分９１４の方に延びるにつれて導体がコイル８０６の中心９０２の方に弓形に曲がるように、導体によって画定され得る複数の辺９０４、９０６、９０８、９１０を有する。

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、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てもよい。一般に、それらの動作を実行することができる相当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てもよい。

様々な異なる技術および技法のいずれかを使用して、情報および信号が表されてもよい。たとえば、上記の説明全体にわたって参照される場合があるデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、記号、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てもよい。

本明細書において開示される実装形態に関連して説明した種々の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てもよい。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、およびステップについて、それらの機能に関して上記において概略的に説明した。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、特定の用途およびシステム全体に課せられる設計制約によって決まる。説明した機能は特定の用途ごとに様々な方法において実装される場合があるが、そのような実装形態の決定は、本発明の実装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。

本明細書において開示される実装形態に関連した説明した種々の例示的なブロック、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、本明細書において説明される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てもよい。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであってもよいが、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）として実装されてもよい。

本明細書において開示される実装形態に関連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、直接ハードウェアにおいて具現化されても、あるいはプロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールにおいて具現化されても、あるいはその２つの組合せにおいて具現化されてもよい。ソフトウェアで実装される場合、機能は、１つ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もよく、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、リードオンリーメモリ（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既知の他の任意の形の記憶媒体内に存在する場合がある。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（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）、光ディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピーディスクおよびブルーレイディスクを含み、ディスク（ｄｉｓｋ）は通常、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同じく含まれるものとする。

本開示を要約する目的のために、本明細書では、本発明の特定の態様、利点、および新規な特徴について説明した。本発明の任意の特定の実装形態に従って、そのような利点の必ずしもすべてが実現され得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、本明細書で教示または示唆される場合があ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１つの利点または一群の利点を達成または最適化するように具現化または実行されてもよい。

上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、本明細書で定義される一般原理は、本発明の趣旨または範囲を逸脱することなく他の実装形態に適用されてもよい。したがって、本発明は、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。

１００ ワイヤレス電力伝達システム
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 ベースカプラ
１０４ｂ ベースカプラ
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ユニット
１１６ 電気車両カプラ
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 ベースカプラ
２０６ 共振回路
２０８ 電源
２１４ 電気車両充電システム
２１６ 電気車両カプラ
２１８ 負荷
２２２ 共振回路
２３６ ベース電力コンバータ
２３８ 電気車両電力コンバータ
３００ ワイヤレス電力伝達システム
３０２ ベースワイヤレス充電システム
３０４ ベースカプラ
３１４ 電気車両充電システム
３１６ 電気車両カプラ
３３６ ベース電力コンバータ
３３８ 電気車両電力コンバータ
３４２ ベースコントローラ
３４４ 電気車両コントローラ
３４８ ベース充電システム電力インターフェース
３５２ ベース位置合わせシステム
３５４ 電気車両充電位置合わせシステム
３５６ 位置合わせ機構
３６２ ベース案内システム
３６４ 電気車両案内システム
３６６ 案内リンク
３７２ ベース通信システム
３７４ 電気車両通信システム
３７６ 通信リンク
４０２ 金属バックプレート
４０４ フェリ磁性構造体
４０６ 送信コイル
４０８ 受信コイル
４１０ フェリ磁性構造体
４１２ 金属バックプレート
４２０ 導体
６０２ 谷
６０４ａ、６０４ｂ、６０４ｃ、６０４ｄ ピーク
８０２ 金属バックプレート
８０４ フェリ磁性構造体
８０６ 送信コイル
９０２ 中心
９０４、９０６、９０８、９１０ 辺
９１２ 辺の外側部分
９１４ 辺の中央部分
９２０ 導体
１００２ クローバーリーフ形状の区域
１２０２、１３０２、１４０２ オフセットの区域
１５０２、１５０４ 辺
１５０６ コイル
１５０８ コーナー
１５１０ コイルの中心
１５１４ 中央部分
１６０２、１６０４ 辺
１６０６ コイル
１６０８ コーナー
１６１０ コイルの中心
１６１４ 中央部分
１７０２、１７０４ 辺
１７０６ コイル
１７０８ コーナー
１７１０ コイルの中心
１７１４ 中央部分

Claims (30)

1. 充電電力をワイヤレスに伝達するための装置であって、
   コイルの複数の辺を画定する導体を含むコイルであり、前記コイルの前記複数の辺の各々について、前記導体が前記コイルの前記それぞれの辺の外側部分から前記コイルの前記それぞれの辺の中央部分の方に延びるにつれて前記導体が前記コイルの中心の方に弓形に曲がる、コイル
   を含む装置。
2. 前記コイルの対応する辺の各コーナーにおいて、前記導体が、実質的に丸いコーナーを形成するために前記対応する辺の各々の延在の方向を基準にして鋭角に曲げられる、請求項１に記載の装置。
3. 前記コイルの対応する辺の各コーナーにおいて、前記導体が、前記対応する辺の各々の延在の方向を基準にして実質的に９０度の角度で曲げられる、請求項１に記載の装置。
4. 前記コイルの前記導体が複数の巻回を形成し、前記コイルの前記複数の辺のうちの１つの辺の少なくとも１つの巻回について前記導体が前記辺全体に沿って実質的に直線に延びる、請求項１に記載の装置。
5. 前記コイルと別のコイルとの間の磁気結合係数が、前記コイルの前記導体によって画定される周囲内にある、前記コイルの前記中心を基準にした前記別のコイルの中心のすべてのオフセットに対して、前記コイルと前記別のコイルとの間の最大または最小の磁気結合係数の所定の割合内にある、請求項１に記載の装置。
6. 所与の電圧が前記コイルにわたって印加される場合、前記コイルの前記導体によって画定される周囲内にある、前記コイルの前記中心を基準にした前記別のコイルの中心のすべてのオフセットに対して、前記コイルに循環する電流の量が、前記コイルに循環する電流の最大量または最小量の所定の割合内にある、請求項１に記載の装置。
7. 前記コイルの前記導体が複数の巻回を形成し、前記複数の巻回のうちの連続する巻回が、最も外側の巻回から最も内側の巻回まで程度を次第に増加させて前記コイルの中心の方に弓形に曲がる、請求項１に記載の装置。
8. 前記コイルの前記導体が複数の巻回を形成し、前記導体が、前記複数の巻回のうちの少なくとも１つについて、前記複数の辺の各々の全体に沿って実質的に直線に延びる、請求項１に記載の装置。
9. 充電電力をワイヤレスに伝達するための方法であって、
   コイルの複数の辺を画定する導体を含む前記コイルを交流電流で駆動するステップであり、前記コイルの前記複数の辺の各々について、前記導体が前記コイルの前記それぞれの辺の外側部分から前記コイルの前記それぞれの辺の中央部分の方に延びるにつれて前記導体が前記コイルの中心の方に弓形に曲がる、ステップと、
   前記コイルから別のコイルに充電電力をワイヤレスに伝達するステップと
   を含む、方法。
10. 前記コイルが複数の巻回を含み、前記コイルの前記複数の辺のうちの１つの辺の少なくとも１つの巻回について前記導体が前記辺全体に沿って実質的に直線に延びる、請求項９に記載の方法。
11. 前記コイルと前記別のコイルとの間の磁気結合係数が、前記コイルの前記導体によって画定される周囲内にある、前記コイルの前記中心を基準にした前記別のコイルの中心のすべてのオフセットに対して、前記コイルと前記別のコイルとの間の最大または最小磁気結合係数の所定の割合内にある、請求項９に記載の方法。
12. 所与の電圧が前記コイルにわたって印加される場合、前記コイルに循環する電流の量が、前記コイルの前記導体によって画定される周囲内にある、前記コイルの前記中心を基準にした前記別のコイルの中心のすべてのオフセットに対して、前記コイルに循環する電流の最大量または最小量の所定の割合内にある、請求項９に記載の方法。
13. 前記コイルの前記導体が複数の巻回を形成し、前記複数の巻回のうちの連続する巻回が、最も外側の巻回から最も内側の巻回まで程度を次第に増加させて前記コイルの中心の方に弓形に曲がる、請求項９に記載の方法。
14. 前記コイルの前記導体が複数の巻回を形成し、前記導体が、前記複数の巻回のうちの少なくとも１つについて、前記複数の辺の各々の全体に沿って実質的に直線に延びる、請求項９に記載の方法。
15. 充電電力をワイヤレスに伝達するための装置を製作するための方法であって、
    フェリ磁性構造体を用意するステップと、
    複数の辺の各々について、導体がコイルの前記それぞれの辺の外側部分から前記コイルの前記それぞれの辺の中央部分の方に延びるにつれて前記導体が前記コイルの中心の方に弓形に曲がるように、前記コイルの前記複数の辺を画定する前記導体を配置することによって前記コイルを形成するステップと
    を含む、方法。
16. 前記導体は、対応する辺の各コーナーにおいて、前記導体が、実質的に丸いコーナーを形成するために前記対応する辺の各々の延在の方向を基準にして鋭角に曲げられるように配置される、請求項１５に記載の方法。
17. 前記導体は、対応する辺の各コーナーにおいて、前記導体が、前記対応する辺の各々の延在の方向を基準にして実質的に９０度の角度で曲げられるように配置される、請求項１５に記載の方法。
18. 前記複数の辺のうちの少なくとも１つの辺について、前記導体が、前記辺の全体に沿って実質的に直線に延びるように配置される、請求項１５に記載の方法。
19. 前記コイルは、交流電流で駆動されたとき、前記コイルと別のコイルとの間の磁気結合係数が、前記コイルの前記導体によって画定される周囲内にある、前記コイルの前記中心を基準にした前記別のコイルの中心のすべてのオフセットに対して、前記コイルと前記別のコイルとの間の最大または最小磁気結合係数の所定の割合内にあるように形成される、請求項１５に記載の方法。
20. 前記コイルは、所与の電圧が前記コイルにわたって印加される場合、前記コイルに循環する電流の量が、前記コイルの前記導体によって画定される周囲内にある、前記コイルの前記中心を基準にした別のコイルの中心のすべてのオフセットに対して、前記コイルに循環する電流の最大量または最小量の所定の割合内にあるように形成される、請求項１５に記載の方法。
21. 前記コイルが複数の巻回を含むように前記導体を配置するステップであり、前記複数の巻回のうちの連続する巻回が、最も外側の巻回から最も内側の巻回まで程度を次第に増加させて前記コイルの中心の方に弓形に曲がる、ステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
22. 複数の巻回を形成するように前記導体を配置するステップであり、前記導体が、前記複数の巻回のうちの少なくとも１つについて、前記複数の辺の各々の全体に沿って実質的に直線に延びる、ステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
23. 充電電力をワイヤレスに伝達するための装置であって、
    充電電力をワイヤレスに送信するための手段の複数の辺を画定する導体を含む充電電力をワイヤレスに送信するための手段であり、前記複数の辺の各々について、前記導体が前記それぞれの辺の外側部分から前記それぞれの辺の中央部分の方に延びるにつれて、前記導体が、充電電力をワイヤレスに送信するための前記手段の中心の方に弓形に曲がる、送信するための手段と、
    充電電力をワイヤレスに送信するための前記手段を交流電流で駆動するための手段と
    を含む、装置。
24. 対応する辺の各コーナーにおいて、前記導体が、実質的に丸いコーナーを形成するために前記対応する辺の各々の延在の方向を基準にして鋭角に曲げられる、請求項２３に記載の装置。
25. 対応する辺の各コーナーにおいて、前記導体が、前記対応する辺の各々の延在の方向を基準にして実質的に９０度の角度で曲げられる、請求項２３に記載の装置。
26. 前記導体が複数の巻回を形成し、前記複数の辺のうちの少なくとも１つの辺について、前記導体が、前記辺の全体に沿って実質的に直線に延びる、請求項２３に記載の装置。
27. 充電電力をワイヤレスに送信するための前記手段と別のコイルとの間の磁気結合係数が、前記導体によって画定される周囲内にある、充電電力をワイヤレスに送信するための前記手段の前記中心を基準にした前記別のコイルの中心のすべてのオフセットに対して、充電電力をワイヤレスに送信するための前記手段と前記別のコイルとの間の最大または最小の磁気結合係数の所定の割合内にある、請求項２３に記載の装置。
28. 所与の電圧が、充電電力をワイヤレスに送信するための前記手段にわたって印加される場合、充電電力をワイヤレスに送信するための前記手段に循環する電流の量が、前記導体によって画定される周囲内にある、充電電力をワイヤレスに送信するための前記手段の前記中心を基準にした別のコイルの中心のすべてのオフセットに対して、充電電力をワイヤレスに送信するための前記手段に循環する電流の最大量または最小量の所定の割合内にある、請求項２３に記載の装置。
29. 前記導体が複数の巻回を形成し、前記複数の巻回のうちの連続する巻回が、最も外側の巻回から最も内側の巻回まで程度を次第に増加させて充電電力をワイヤレスに送信するための前記手段の中心の方に弓形に曲がる、請求項２３に記載の装置。
30. 前記導体が複数の巻回を形成し、前記導体が、前記複数の巻回のうちの少なくとも１つについて、前記複数の辺の各々の全体に沿って実質的に直線に延びる、請求項２３に記載の装置。