JP2019526219A - 無線電力伝送を介して道路上の電気自動車に電力を供給するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

道路上の車両に無線で電力を供給するためのシステムが本明細書で提供される。システムは、複数のベースステーションと、複数のセグメントを有する道路の表面の下に位置する電力線であって、それぞれのセグメントが、少なくとも１つのコイル対およびセグメントのコイルへスイッチを介して電気的に接続される少なくとも１つのコンデンサを有する、電力線と、少なくとも１つのコンデンサに接続され、少なくとも２つのコイルを有する少なくとも１つの電力受信セグメント有する少なくとも１つの車両と、を含み、少なくとも１つの車両は、電力要求信号を送信するように構成された通信送信機をさらに含み、電力送信セグメントのコイルは、電力要求信号を受信するように構成され、ベースステーションの各々は、電力要求信号に応答して、複数の電力送信セグメントに共振周波数で電流を供給するようにさらに構成される。【選択図】図２６

Description

発明の分野
本発明は、一般に、無線電力伝送のシステムおよび方法に関し、特に、走行中の車両に電力を供給するような方法およびシステムに関する。

背景技術
関連技術の短い説明の前に、以下で使用される特定の用語の定義を示すことが有用である。

用語「無線電力伝送（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ）」（ＷＰＴ）（空中電力としても知られる）は、本明細書では導体を使用せずに、電源から電力グリッドまたは消費装置などの電気機器への電気エネルギーの伝送を指す。無線電力伝送では、電源に接続された無線送信機が介在空間を横切って１つまたは複数の受信機にフィールドエネルギーを伝達し、そこで、フィールドエネルギーが電流に変換されて戻され、次いで使用される。無線伝送は、相互接続ワイヤが不便、危険、または不可能である場合に、電気機器に電力を供給するのに有用である。無線電力技術は、２つのカテゴリー、つまり、非放射型および放射型に分類される。非放射技術では、電力が典型的にはワイヤのコイル間の磁気誘導結合を使用して磁界によって伝達される。この種の用途には、電車やバスなどの電気自動車の誘導給電が含まれる。

用語「電力送信機」は、本明細書ではＷＰＴネットワークのインフラストラクチャ側を指す。インダクトリベースのＷＰＴでは、電力送信機は、インダクタンス回路を含む。用語「電力受信機」は、本明細書ではＷＰＴネットワークの車両側を指す。「非軌道車両」という用語は、本明細書では通常の列車および軽量列車とは対照的に、自動車およびバスなどの特定の軌道に沿って移動することに束縛されない道路車両を指す。空中姿勢で非軌道車両に電力を供給することは、多くの挑戦を提起する。非軌道車両は、前進方向に対して横方向に移動力ため、送電側（道路）のインダクタンス回路と受電側（車両）のインダクタンス回路とが重ならなくなる危険性があり、ＷＰＴ処理が非効率となる。

別の挑戦は、道路の直下に配置されたコイルに起因する潜在的な放射危険性に対処することである。さらに別の課題は、負荷が変化するにもかかわらず、ネットワークによって車両に供給される電流を調整することである。電力受信機（車両）における調整されていない電流は、無制限の電流および電力受信機回路の破壊につながることがある。電力受信機（車両）が電力送信機（道路）からエネルギーを要求する効率的ではあるが単純な機構を提供することも重要である。

本発明のいくつかの実施形態によれば、道路上の車両に無線で電力を供給するためのシステムが本明細書で提供される。前記システムは、道路上の車両に無線で電力を供給するためのシステムであって、指定の周波数で交流電流を出力するように構成された複数のベースステーションと、道路の表面の下に位置し、それぞれが少なくとも１つのコンデンサに電気的に直列に接続され、スイッチを介して前記ベースステーションの１つに接続された少なくとも１つのコイル対を備える複数の独立に切り替えられた電力送信セグメントを備え、切り替えられた電力送信インダクタンス回路を形成する電力線と、少なくとも２つのコイルを有する少なくとも１つの電力受信セグメント、および電力受信インダクタンス回路を形成する少なくとも１つのコンデンサを有する少なくとも１つの車両と、を備え、前記少なくとも１つの車両は、電力要求信号を送信するように構成された通信送信機をさらに含み、前記電力送信セグメントのコイルは、前記電力要求信号を受信するように構成され、前記電力要求信号を受信する前記電力送信セグメントの前記コイルに関連付けられた前記ベースステーションは、前記電力要求信号に応答して、電力送信および受信インダクタンス回路の共振周波数である指定された周波数の交流電流を前記電力送信セグメントに供給するようにさらに構成されてもよい。

本発明のいくつかの実施形態によれば、前記電力送信セグメントにおける各コイル対の前記コイルは、逆位相で動作する。

本発明のいくつかの実施形態によれば、前記車両によって送信される前記電力要求信号は、前記電力送信セグメントの前記コイルと前記電力受信セグメントの前記コイルとの間に少なくとも部分的な重なりがある場合にのみ検出されてもよい。

本発明のいくつかの実施形態によれば、前記電力要求信号が前記ベースステーションに関連付けられたスイッチカードにおける電流ループによって検出され、前記電流ループにおける電流が検出され、前記ベースステーションによる許可を受けると、前記ベースステーションは、前記電力送信セグメントにおいて前記コイルに給電してもよい。

本発明のいくつかの実施形態によれば、前記電力要求信号は、前記電流ループにおいて交流電流を生成するように構成され、前記検出は、位相検出によって実行されてもよい。

本発明のいくつかの実施形態によれば、前記共振周波数は、約８０ｋＨｚから１００ｋＨｚであり、前記電力要求信号は、約４００ｋＨｚから１００ｋＨｚの周波数であってもよい。

本発明のいくつかの実施形態によれば、前記車両は、前記電力受信セグメントの両側に補助電力受信セグメントをさらに含んでもよい。

本発明のいくつかの実施形態によれば、前記補助電力受信セグメントは、楕円形または長方形のコイルを含んでもよい。

本発明のいくつかの実施形態によれば、前記車両は、電気モータと、前記電力受信インダクタンス回路から前記電流を受信し、前記電気モータにインピーダンス整合電流を供給するように構成されたインピーダンス整合回路と、をさらに含んでもよい。

本発明のいくつかの実施形態によれば、前記車両は、スーパー・コンデンサをさらに含み、前記インピーダンス整合回路は、前記インピーダンス整合された電流を、前記スーパー・コンデンサを介して電気モータに供給してもよい。

本発明のいくつかの実施形態によれば、前記車両は、前記電気モータにおける出力電圧が所定の値を超えるのを防止する電圧レギュレータをさらに含んでもよい。

本発明のいくつかの実施形態によれば、前記電圧レギュレータは、所定の値にわたって基準電圧を感知し、前記基準電圧が前記所定の値を下回るまで少なくとも１つのコンデンサを繰り返し放電する回路を含んでもよい。

本発明の実施形態は、添付図面の図において例として示されるが、これに制限されない。図中、同様の参照番号は、対応するか、類似するかまたは同様の要素を示す。

図１Ａは、本発明の一部の実施形態による電気自動車に電力を供給するシステムの概略的上面図である。 図１Ｂは、本発明の一部の実施形態による電気自動車に電力を供給するシステムの概略的縦断正面図である。 図１Ｃは、本発明の一部の実施形態による電気自動車に電力を供給するシステムの概略的縦断正面図である。 図２Ａは、本発明の一部の実施形態による空心トランスの概略的断面図である。 図２Ｂは、本発明の一部の実施形態による空心トランスの概略的断面図である。 図３Ａは、本発明の一部の実施形態による受信機アレイにおける多相受信機ユニットの側面図および下面図である。 図３Ｂは、本発明の一部の実施形態による受信機アレイにおける多相受信機ユニットの側面図および下面図である。 図４は、本発明の一部の実施形態による多相送電線の概略的側面図、概略的上面図および概略的下面図である。 図５は、本発明の一部の実施形態による蓄電池システムの概略的縦断面図である。 図６Ａは、本発明の一部の実施形態による６−コイルセクション部分の電気的配置の概略図である。 図６Ｂは、本発明の一部の実施形態による３−コイルセクションの電気的配置の概略図である。 図６Ｃは、本発明の一部の実施形態による３−コイルセクションの電気的配置の概略図である。 図６Ｄは、本発明の一部の実施形態による６−コイルセクションの電気的配置の概略図である。 図７は、本発明の一部の実施形態による単相受信機および単相蓄電池の概略的下面図であり、本発明の一部の実施形態では受信機および蓄電池を交換してもよい。 図８は、本発明の一部の実施形態による電気自動車５０に電力を供給するシステムのより詳細な縦断側面図である。 図９Ａは、本発明の一部の実施形態による受信機のインダクタンスを変えるための回路の概略図である。 図９Ｂは、本発明の一部の実施形態による、周知の期間における、周知の時間ウィンドウにおける、変調周波数の周知の範囲の蓄電池変化の周波数を示すグラフである。 図１０は、本発明の一部の実施形態による道路上の車両に電力を供給する方法の概略的フローチャートである。 図１１は、本発明の一部の実施形態による道路上の車両に電力を供給する方法の概略的フローチャートである。 図１２Ａは、本発明の一部の実施形態による送電線セグメントの上面図である。 図１２Ｂは、本発明の一部の実施形態による送電線セグメントの上面図である。 図１２Ｃは、本発明の一部の実施形態による送電線セグメントの上面図である。 図１２Ｄは、本発明の一部の実施形態による送電線セグメントの上面図である。 図１３Ａは、本発明の一部の実施形態による車両の下の受信機アレイの概略図である。 図１３Ｂは、本発明の一部の実施形態による車両の下の受信機アレイの概略図である。 図１４は、本発明の一部の実施形態による受信機アレイから集まるエネルギーのための受信機回路の概略図である。 図１５Ａは、本発明の一部の実施形態による送電線の機械的設置および構造の概略図である。 図１５Ｂは、本発明の一部の実施形態による送電線の機械的設置および構造の概略図である。 図１５Ｃは、本発明の一部の実施形態による送電線の機械的設置および構造の概略図である。 図１５Ｄは、本発明の一部の実施形態による送電線の機械的設置および構造の概略図である。 図１５Ｅは、本発明の一部の実施形態による送電線の機械的設置および構造の概略図である。 図１５Ｆは、本発明の一部の実施形態による送電線の機械的設置および構造の概略図である。 図１６Ａは、本発明の一部の実施形態による送電線の上に受信機アレイの行が位置する蓄電池コイルと受信機コイルとの間のエネルギー伝送の依存度の概略図である。 図１６Ｂは、本発明の一部の実施形態による送電線の上に受信機アレイの行が位置する蓄電池コイルと受信機コイルとの間のエネルギー伝送の依存度の概略図である。 図１６Ｃは、本発明の一部の実施形態による送電線の上に受信機アレイの行が位置する蓄電池コイルと受信機コイルとの間のエネルギー伝送の依存度の概略図である。 図１６Ｄは、本発明の一部の実施形態による送電線の上に受信機アレイの行が位置する蓄電池コイルと受信機コイルとの間のエネルギー伝送の依存度の概略図である。 図１７は、本発明の一部の実施形態による送電線を放射リークに対して妨げる付加的な解決策の概略図である。 図１８は、本発明の一部の実施形態による送電線および受信機アレイを放射リークに対して妨げる付加的な解決策の概略図である。 図１９Ａは、本発明の一部の実施形態による送電線のセクションにおける送電線セグメントの概略図である。 図１９Ｂは、本発明の一部の実施形態による送電線の部分における送電線セグメントの概略図である。 図２０は、本発明の一部の実施形態によるシステムの概略ブロック図である。 図２１は、本発明の一部の実施形態によるコイルに関する一部の態様を示す図である。 図２２は、本発明の一部の実施形態によるコイルに関する別の態様を示す図である。 図２３は、本発明の一部の実施形態によるコイルに関するさらに別の態様を示す図である。 図２４は、本発明の一部の実施形態によるベースステーションに関する態様を示す図である。 図２５は、本発明の一部の実施形態によるスイッチに関する別の態様を示す図である。 図２６は、本発明の一部の実施形態による受信機に関する別の態様を示す回路図である。 図２７は、本発明の一部の実施形態による受信機に関する別の態様を示す回路図である。 図２８は、本発明の一部の実施形態による受信機に関する別の態様を示す回路図である。 図２９は、本発明の一部の実施形態による受信機に関する態様を示す波形図である。 図３０は、本発明の一部の実施形態による受信機に関する別の態様を示す回路図である。

説明の単純性および明快さのために、図に示される要素が正確にまたは一定の比率で必ずしも引かれたわけではないことは、いうまでもない。例えば、要素のいくつかの寸法は、明確にするために他の要素と関連して誇張されてよい。または、いくつかの物理的構成要素は、１つの機能ブロックまたは要素に含まれてよい。さらに、適切であるとみなされる所で、参照番号は、対応するかまたは類似する要素を示すために図の中で繰り返されてよい。

以下の詳細な説明において、多数の具体的な詳細は、本発明の完全な理解を提供するために記載される。しかしながら、本発明がこれらの具体的な詳細なしで実施されることができることは、当業者によってよく理解される。他の例、周知の方法、手順、およびコンポーネント、モジュール、ユニットおよび／または回路は、本発明を不明瞭にしないように詳述しなかった。

本発明の一部の実施形態による、道路上の電気自動車を充電するためのシステムおよび方法は、道路上を走行しながら車両に電力を供給することを可能にしてよい。道路の特定のセクションは、充電を誘導するインフラを含んでよい。そしてそれは、そこを走行している車両に電力を供給してよい。このように、この種のインフラを含んでいない他の道路セクションの移動用に、車両の充電可能なバッテリは、使用されてよい。例えば、車両の充電可能なバッテリ（他の道路セクションにおいて移動するために使用されてよい）の寸法は、減少してよい、および／または、より長い移動は、可能であってよい。充電を誘導するインフラを含む道路セクションでは、少なくとも電源の態様から、移動の範囲は、実質的に無制限である。

ここで、図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃが参照される。そしてそれは、本発明の一部の実施形態による電気自動車に電力を供給するシステム１００の、それぞれ、概略的上面図、概略的縦断正面図および概略的縦断正面図を示す。システム１００は、少なくとも１つの蓄電池システム３００（図５に関してさらに詳細に記載される）を含む。そしてそのうちの２つが図１Ａに示される。システム３００は、誘導的なストライプまたは送電線２０を含む。そしてそれは、図１Ｂに示すように、道路３０上に配置されてよいか、または道路３０に掘られた堀割３２の内側にあってよい。図２Ａに示すように、誘導的なストライプまたは送電線２０は、空心トランス２００の一次巻線を含んでよくておよび／または空心トランス２００の一次巻線として実行してよい。そして、トランス２００の二次巻線は、車両５０の車両下部５２に設置される受信機アレイ１０でよい。受信機アレイ１０は、道路３０上の車両５０の走行方向におよび／または送電線２０の長手方向軸線に垂直な軸線Ａに沿って、左右に移動してよい。

軸線Ａに沿った受信機アレイ１０の中心から同じ距離で、２つのトラッキングコイル１３は、受信機アレイ１０の両側に設置されてよい。トラッキングコイル１３による受信機アレイ１０の位置決めは、本明細書に記載された閉ループ制御法によって実行されてよい。送電線２０から電力を効率的に受け取るために、軸線Ａに沿った受信機アレイ１０の中心（すなわち軸線Ａに沿ったコイル１７（図３Ａに示される）の中心）は、蓄送電線２０の中心の上方（すなわち軸線Ａに沿ったコイル２７（図３Ａに示される）の中心の上方）に配置されなければならない。したがって、受信機アレイ１０が効率的なエネルギー伝送のための送電線２０の上方の所望の位置にあるときに、受信機アレイ１０の両側の２つのトラッキングコイル１３は、軸線Ａに沿って送電線２０の中心から同じ距離に位置しなければならない。ガイド信号または電力信号が蓄電池コイル２７を介して送られる一方で、本明細書において詳細に説明するように、電圧値は、トラッキングコイル１３の出口で測定されてよい。受信機アレイ１０およびトラッキングコイル１３が送電線２０の上方の望ましい位置からシフトオフされるときに、異なる平均エネルギー値は、トラッキングコイル１３の出口で測定されてよい。送電線２０の上方の望ましい位置からのシフトがより小さいほど、２つのトラッキングコイル１３の平均エネルギー値間の違いは、より小さくてよい。そして、受信機アレイ１０およびトラッキングコイル１３が所望の位置に置かれるときに、２つのトラッキングコイル１３の平均エネルギー値は、実質的に同一でよい。

いくらかの他の実施形態では、図１Ｃに示すように、受信機アレイ１０は、いくつかの受信機アレイ１０ａを含んでよい。そしてそれは、送電線２０から電力を受け取るために受信機を動かす必要を除去してよい。システム１００は、一般の電力網から電力を受け取ることができて、それぞれの道路セクションにおける送電線２０によって必要とされる電力を提供することができる発電機またはコンバータ２２をさらに含んでよい。車線数、交通負荷、道路の峻度および／または、車両５０のおよび／またはコンバータ２２の電力消費量に影響を及ぼすことができる他の任意のパラメータに応じて、１つの発電機またはコンバータ２２は、数十メートル間隔から数百メートル間隔で特定の道路セクションに割り当てられてよい。

本発明の一部の実施形態によれば、送電線２０は、多相電力システムを含んでよい。そしてそれは、１つ以上の相によって動作してよい。本説明において、多相電力は、１つ以上の任意の数の相を含んでよく、いくらかの実施形態では、単相電力を参照してもよいことは、いうまでもない。したがって、本明細書に記載されたいかなる多相システムまたは要素も、１つ以上の任意の数の相のシステムまたは要素であってよく、またはそれを含んでよい。

本明細書において下でさらに詳細に示されるように、送電線２０は、蓄電池ユニットのアレイを含んでよい。そして、各ユニットは、相数にしたがって蓄電池ロード（例えば蓄電池コイル）の多くのセットを含んでよい。そして、コイルの各セットは、異なる相シフトにおいてＡＣ電力を受け取る。したがって、対応する多数の導体グループ２４を経てコンバータ２２から多相ＡＣ電力を受け取るために、多相送電線２０は、相数にしたがって多くの導体グループ２４を含んでよい。

ここで、図２Ａおよび図２Ｂが参照される。そしてそれは、本発明の一部実施形態による空心トランス２００および２００ａの概略的断面図である。送電線２０および受信機アレイ１０が示される。図２Ａに示すように、受信機アレイ１０は、例えばトラッキングコイル１３で測定される信号にしたがって送電線２０の上方の所望の位置に置かれるために、道路３０上の車両５０の走行方向におよび／または送電線２０の長手方向軸線に垂直な軸線Ａに沿って、左右に移動してよい。図２Ｂに示すように、受信機アレイ１０は、空心トランス２００ａにいくつかの受信機アレイ１０ａを含んでよい。そしてそれは、送電線２０から電力を受け取るために受信機を動かす必要を除去してよい。車両５０の幅に沿った受信機の数は、車両の幅に依存する。

下で詳述するように、受信機アレイ１０または受信機アレイ１０ａの各々は、受信機ユニット（例えば組み立てられる受信機コイル）のアレイを構成してよい。そしてそれは、対応する蓄電池コイルから電力を受け取ってよい。作業領域の（例えば各コイルの、受信機アレイ１０の、または、受信機アレイ１０ａの各々の）幅は、送電線２０の幅（例えば蓄電池コイルの幅）と同様でなければならない。

空気の中間のすきま（すなわち送電線２０と受信機アレイ１０との間の空心２１０）のサイズは、エネルギーを転送するトランス２００の能力に影響を及ぼしてよい。送電線２０と受信機アレイ１０との間の距離ｄがより少ないほど、エネルギーロスは、より小さくてよい。距離ｄは、移動の間、周知の範囲の中で変化してよい（例えば、はね上がりおよび／または道路の質にしたがって）。そしてそれは、軸Ｚに沿って受信機アレイ１０の動きに影響を及ぼしてよい。いくらかの例示的実施形態では、送電線２０と受信機アレイ１０との間の距離ｄは、最大約２０ｃｍあってよい。そして、受信機アレイ１０の（例えば受信機コイルの）幅は、最大約４０ｃｍあってよい。車体の磁気特性を中和するために、トランス２００は、受信機アレイ１０または受信機アレイ１０ａと車両下側５２との間に１つまたは複数の絶縁体プレート１２を含んでよい。

トランス２００の電力ロスは、例えば受信機および蓄電池コイルの導体の抵抗によって、そして、送電線２０と受信機アレイ１０との間の距離（それは、とりわけ、道路条件に依存してよい）によって、生じてよい。コイルの抵抗は、適切なリッツ線を用いることにより減少してよい。送電線２０と受信機アレイ１０との間の距離によって生じるロスは、コイル幅がより大きいほど、より小さくてよい。

加えて、近接効果は、受信機および蓄電池コイルにおいて作られてよい。コイルのワイヤ間の近接は、特に高周波で、ワイヤの電流に耐えることができる相互の渦電流を引き起こす場合がある。本発明の実施形態は、１つの層でできている螺旋リッツコイルを含んでよい。そして、近接するワイヤ間に低い相互作用を可能にして、したがって、近接効果を減らしておよび／またはコイルに高品質係数を提供する。

受信機コイルが蓄電池コイルの上方に位置して、したがってトランスを作るときに、例えば、エネルギーの転送は、提供されてよい。送電線２０の上方の受信機アレイ１０または受信機アレイ１０ａの位置決めは、閉ループ制御によって自動的に実行されてよい。

ここで、図３Ａおよび図３Ｂが参照される。そしてそれは、本発明の一部実施形態によるそれぞれ受信機１０または受信機アレイ１０ａにおける多相受信機ユニット１５の側面図および下面図である。受信機ユニット１５のセルまたはコイル１７の数は、車両によって必要とされる電力に依存する。本発明の典型的な実施形態に含まれるように、多相受信機１５は、システムが動作する相数、またはこの数の任意の他の倍数に対応する少なくともかなりのコイル１７を含んでよい。図１Ｃ、図２Ｂおよび図３Ｂで示す配置では、受信機アレイ１０ａの数は、車両の構造および幅に依存する。

ここで、図４が参照される。そしてそれは、本発明の一部の実施形態による多相送電線２０の概略的側面図、概略的上面図および概略的下面図である。送電線２０は、２０〜３０メートルのセグメントで形成されてよい。各セグメントは、約１メートルの２〜３のセクション２５を構成してよい。各セクション２５は、対応する多相発電機（例えば発電機２２）によって別々に電力を供給されてよい。各セクション２５は、相数またはこの数の他の倍数にしたがって、多くの蓄電池ロード（例えば蓄電池コイル２７）を含んでよい。例えば、三相送電線２０は、対応する三相発電機（例えば発電機２２）によって電力を供給されてよい。したがって、各セクション２５は、３つの蓄電池ロード（例えば蓄電池コイル２７）、または３の他の倍数（例えば６つの蓄電池ロード）を含んでよい。図４〜図７の実施形態では、三相構成が示される。但し、本発明は、その態様に制限されない。図４〜図７に示した実施形態は、他のいかなる相数の電源によっても動作してよい。したがって、説明が三相電源に対応する３つの要素または３つの要素の倍数に言及するときはいつでも、それは、システムが動作する相数、またはこの数の倍数にしたがう別の数のシステム要素と置き換えられてよい。

図４に示すように、コイル２７は、互いに少なくとも部分的な重なりあって組み立てられて、および／または三角形接続によって接続される。各セクションにおけるコイル２７の巻上げの方向は、同じでよく、したがって、磁界は、各セクション２５に沿って同じ相を有してよい。コイル２７は、各グループのコイルが同じ相シフトを有するＡＣ電源を受ける、コイルの３つのグループを含んでよく、そして、互いに平行に接続されてよい。各グループは、発電機２２から異なる相シフトを有するＡＣ電源を受けてよい。電力は、コイルの３つのグループ（または、相数に対応する別の数のグループ）に対応する、導体２４ａ、２４ｂおよび２４ｃの３つのグループ（導体の各グループは、発電機２２からの異なる相シフトを有するＡＣ電源を導通している）を介して受け取られてよい。その結果、コイルの３つ（または別の数）のグループの各々は、特定の相シフトを有する電力を伝送している導体の３つのグループのうちの別のものから電力を受け取る。各セクション２５は、コイルの各グループのうちの１つのコイルを含んでよい。その結果、各セクション２５は、本実施形態の三相負荷を構成する。

本発明の一実施形態によれば、三相構成において、各セクション２５は、例えば全３つのコイル２７において同じ電流方向を有する３つのコイルを含んでよい。そしてそれは、互いに部分的な重なりによって配置されてよい。この種の３−コイルセクションの電気的配置の概略図は、図６Ａに示される。

本発明のさらなる実施形態によれば、三相構成において、各セクション２５は、例えば交流方向を有する６つのコイル２７を含んでよい。６つのコイルは、例えば各コイル２７が次のコイル２７の半分に重なるように配置されてよい。この配置における２つの重なり合うコイル２７は、反対の電流方向を有してよい。この配置は、より高価でもよい。しかしながら、それは、より多くの磁束およびより均一で強い電力を提供してよい。両方の実施形態では、コイル２７間の重なり体制（例えば位置決めおよび重なりの量）、および受信機コイル１７間の重なり体制は、実質的に同一である。この種の６−コイルセクション２７の電気的配置の概略図は、図６Ｂに示される。

ここで、図５が参照される。そしてそれは、本発明の一部の実施形態による蓄電池システム３００の概略的縦断面図である。蓄電池システム３００は、道路３０に埋め込まれる送電線２０を含んでよい。送電線２０は、道路３０の堀割３２の中に配置されてよい。送電線２０は、３つのグループの導体２４ａ、２４ｂおよび２４ｃおよびもう一方の上に少なくとも部分的な重なって配置されるコイル２７を含んでよい。堀割３２の中で、蓄電池システム３００は、例えば、送電線２０がコイル２７の上部だけを介して電力を伝送することを可能にするために、例えばコイル２７の上部以外のすべての側面から送電線２０を絶縁するために絶縁体キャスティング２９を含んでよい。送電線２０の上に石またはアスファルトの層３３を張り付けるために、蓄電池システム３００は、例えば、接着材層２６をさらに含んでよい。

ここで、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃおよび図６Ｄを参照する。図６Ａおよび６Ｂは、それぞれ、３−コイルセクション２５のおよび６−コイルセクション２２５の電気的配置４００ａおよび４００ｂの概略図である。図６Ｃおよび６Ｄは、それぞれ、３−コイルセクション２５のおよび６−コイルセクション２２５の平面図である。電気的配置４００ａおよび４００ｂの各々は、発電機２２を含んでよい。そしてそれは、三相インバータ２１を含んでよい。そしてそれは、例えば、一般の電力網から受け取る単相交流電力を、各々異なる相シフトを有する三相電力に（例えば３つのエネルギー伝送に）インバートさせてよい。あるいは、発電機２２は、三相中心電力網から電力を受け取ってよい。加えて、発電機２２は、導体２４ａ、２４ｂおよび２４ｃの３つのグループに三相電力を送ることができるアダプタ２３を含んでよい。その結果、導体の各グループは、異なる相シフトを有する電力を導通する。図６Ａにおいて、各セクション２５における３つのコイル２７は、図６Ｃに示すように、同じ電流方向を有してよい。図６Ｂにおいて、セクション２５ａにおける３つのコイル２７は、同じ電流方向を有してよい。その一方で、図６Ｄに示すように、セクション２５ａにおける電流方向の反対側に、セクション２５ｂにおける３つのコイル２７は、同じ電流方向を有してよい。セクション２５ａまたは２５ｂの各々の３つのコイル２７は、三角形接続によって接続されて、導体２４ａ、２４ｂおよび２４ｃの３つのグループを介して三相電力を受け取る。

本発明のいくらかの実施形態において、単相の構成は、使用されてよい。ここで、図７が参照される。そしてそれは、本発明の実施形態による単相受信機アレイ１０および単相送電線２０の概略的下面図である。そしてそれは、本明細書に記載される本発明のいくらかの実施形態では受信機アレイ１０および送電線２０を交換してもよい。単相受信機アレイ１０ａは、各々が単独で受信機ユニット１５を構成する１つ以上の単一の受信機コイル１７ａを含んでよい。送電線２０は、本明細書に記載された本発明のいくらかの実施形態では蓄電池セクション２５を置き換えることができる単相蓄電池セクション２５５を含んでよい。その各々は、多くの蓄電池コイル（例えば図７に示す３つのコイル）を含んでよい。単一の受信機コイル１７の幅は、全ての蓄電池セクション２５の幅に一致してよい。各蓄電池セクション２５は、平行に接続される多くの蓄電池コイルを含んでよく、２つの出口導体を有してよい。この配置は、受信機コストを減らすことができる。加えて、大型の受信機コイル１７ａのせいで、電力受け取りは、軸線Ａに沿っておよび軸線Ｚに沿って受信機アレイ１０の位置決めに対してより影響されなくてよい。

ここで、図８が参照される。そしてそれは、本発明の一部の実施形態による電気自動車５０に電力を供給するシステム１００のより詳細な縦断側面図である。システム１００は、道路３０上にまたはその内部に、セクション２５を含む送電線２０を含んでよい。システム１００は、発電機２２、調整コンデンサ８４、通信ユニット８２、三相電源装置９０、および本明細書に詳細に説明したような導体２４ａ、２４ｂおよび２４ｃの３つのグループをさらに含んでよい。システム１００は、車両５０に設置された、少なくとも２つのトラッキングコイル１３、少なくとも１つの三相受信機１５、加速度計１９および通信コイル１８を含む受信機アレイ１０をさらに含んでよい。加えて、システム１００は、車両５０に設置された、調整コンデンサ６４、通信ユニット６２、ダイオードブリッジ６６、スーパー・コンデンサ６８、蓄電池７０およびエンジン／インバータ７２を含んでよい。加速度計１９は、軸線Ｚに沿って受信機アレイ１０の動きを検出してよい。

受信機アレイ１０によって受け取られる電力は、ＤＣ電力に変換されてよく、いくらかのエネルギーを格納することができる蓄電池７０に、そして車両に電力を供給することができるエンジン／インバータ７２に伝送されてよい。例えば、充分なおよび／または利用可能な蓄電池インフラが道路にないときに、または、車両が車線から逸脱するときに、車両５０の蓄電池７０は、バックアップ・エネルギー源として使用されてよい。いくつかの実施形態では、道路の送電線２０によって提供される電力は、登り道路上の走行にとって十分でないかもしれない。そして、必要な追加のエネルギーは、蓄電池７０によって提供されてよい。

スーパー・コンデンサ６８は、比較的短時間に有意なエネルギー量の集約を可能にしてよい。車両がその速度を減少させるときに、スーパー・コンデンサ６８は、電力を集約してよい。例えば、スーパー・コンデンサ６８は、１００ＫＭ／ｈの速度からの車両５０の急ブレーキの間、開放される全エネルギーを集約してよい。スーパー・コンデンサ６８は、車両５０のブレーキングの間に集約されるエネルギーを保存してよい。スーパー・コンデンサ６８に保存されたエネルギーは、例えば、補助エネルギーが必要とされるときに、状況において利用されてよい。例えば、スーパー・コンデンサ６８に保存されたエネルギーは、車両５０の加速のために利用されてよい。例えば、送電線２０上の他の車両に電力を供給するために、道路照明に電力を供給するために、および／またはいかなる適切な使用のためにも、本発明のいくらかの実施形態では、余剰エネルギーは、受信機アレイ１０を介して送電線２０に、次いで一般の電気系統または発電機２２に戻されてよい。

送電線２０に対する受信機アレイ１０の（例えば走行方向に対して垂直な軸線Ａの）位置決めを可能にするために、発電機２２は、送電線２０を介してガイド信号を提供してよくおよび／または送信してよい。ガイド信号の生成または伝送は、発電機２２の完全な開始および／または発電機２２による電力の完全な伝送の前に実行されてよい。例えば、低消費電力の指定された発電機は、バックグラウンドで常に動作してよく、そして、対応するセクション２５を介して、信号を送っている発電機２２と同期して、ガイド信号を送ってよい。別の実施形態では、発電機２２は、例えば蓄電池コイルの上方に受信機が検出されないときに、発電機２２の動作モードを完全伝送モードからガイド信号モードに変えることができて、例えば受信機アレイ１０が蓄電池コイルの上方に検出されるときに、ガイド信号モードから完全伝送モードに変えることができるスイッチ８６を含んでよい。例えば、受信機アレイ１０に対する完全な電力伝送の開始の前に、発電機２２からの電流は、リアクティブ成分（例えば、コイル２７のインダクタンスの少なくとも１０倍を有するコイル、または送電線２０の共振周波数を回避するために十分小型のコンデンサ）を介して、セクション２５に提供されてよい。必要なときに、例えば受信機アレイ１０が適切に位置して、本発明の実施形態による電力を受信することができるときに、ＡＣスイッチ８６は、リアクティブ成分を短絡させてよい。その結果、発電機２２からの電力は、セクション２５に送られてよく、リアクティブ成分のインピーダンスなしに受信機アレイ１０に誘導されてよい。発電機２２の完全な開始および／または発電機２２による完全な電力伝送は、受信機アレイ１０の最初の位置決めのために送信される本明細書に記載された低電力ガイド信号と対照的に、発電機２２が、車両５０の電力供給のための電力を伝送することを意味する。

ガイド信号は２つ以上のトラッキングコイル１３を介して受け取られてよい。そしてそれは、受信機アレイ１０の両側に位置してよい。ガイド信号は、対応する送電線２７を介してトラッキングコイル１３によって受信されてよく、本発明の一部の実施形態による送電線２０の上方の受信機アレイ１０の位置決めのために使われてよい。一旦受信機アレイ１０が十分に正確な方法で蓄電池アレイ２０の上方に配置されると、識別信号は、例えば通信コイル１８を介して、通信ユニット８２に送られてよい。

本明細書において詳細にて説明したように、例えば、平均エネルギー値が２つのトラッキングコイル１３で同じであるときに、すなわち受信機アレイ１０が効率的な電力伝送のための送電線２０の上方の所望の位置に配置されるときに、通信ユニット６２は、電力伝送を初期化するために通信コイル１８を介して識別信号を送電線２０に送信してよい。

通信コイル１８は、車両の走行方向Ｂにおいて受信機アレイ１０の先頭に位置してよい。通信コイル１８は、発電機２２とのおよび／またはシステム１００のオペレータとの通信を可能にしてよい。例えば、識別は、車両、加入者のデビットおよび発電機の開始の識別のために必要とされてよい。

通信コイル１８は、図８に示すように走行方向Ｂにおいて受信機アレイ１０の先頭に接続されてよい。通信コイル１８は、例えば、２つの巻上げを有してよい。通信コイル１８は、約１〜１０ＭＨｚの変調周波数によって動作してよい。識別信号は、通信コイル１８を介して通信ユニット６２により伝送されてよく、蓄電池コイル２７に誘導されてよく、発電機２２の通信ユニット８２により受信されてよく、さらに信号処理に送信されてよい。通信コイル１８からの識別信号が識別される場合には、関連したセクション２５は、動作されてよく、例えば上記の通りの対応するＡＣスイッチ８６によって対応するセクション１５の上方に位置する動作セクション２５になってよく、セクション１５までインダクタンスによって電力を伝送してよい。セクション１５がセクション２５の上方にあり、蓄電池コイル２７および受信機コイル１７のトランス２００が形成されるときに、これは、起こってよい。加えて、隣接するセクション２５（例えば車両５０の走行方向Ｂにおける次のセクション２５）は、セクション１５が次のセクション２５の上方位置に到達するとき受信機アレイ１０に電力を伝送しやすいために動作されてよい。したがって、一旦通信コイル１８からの識別信号が識別されると、２つのセクション２５は動作される。車両５０が方向Ｂにおいて進行するにつれて、一旦受信機セクション１５の認識がセクション２５の上方にないと、例えばガイド信号を除いて、セクション２５は、全電力の受信および／または誘導を中止してよい。例えば、この中止は、上記の通りに対応するＡＣスイッチ８６によって実行されてよい。そしてそれは、短絡を開いてよく、したがって、発電機２２からの低消費電力ガイド信号だけがリアクティブ成分を経てセクション２５に発信されてよい。受信機セクション１５がセクション２５の上方であるかどうかの認識は、セクション２５による電流の点検によって実行されてよい。そしてそれは、受信機アレイ１０に電力を誘導するときに、そしてしないときに、概して異なる形を有する。一旦セクション１５が次のセクション２５によって識別されると、次のセクション２５は、動作セクションになり、そして走行方向において動作セクション２５の後のセクション２５は、記述の通りに開始されてもよい。

受信機アレイ１０と送電線２０との間の空心２１０が比較的大きいとき、例えば、送電線２０と受信機アレイ１０との間の距離ｄが幅の４分の１よりも大きいときに、電力ロスは高くてよい。高い電力ロスを克服して、電力伝送をより効率的にするために、受信機アレイ１０は、例えば、発電機２２により規定される周波数に続く共振において動作してよい。電力伝送の効率を向上するために、送電線２０は、サブ共振において動作してよい。例えば、コンデンサ８４は、セクション２５に直列に接続されてよい。そしてそれは、受信機アレイ１０の同じ共振周波数を有するために必要であるよりも大きな容量を有してよい。したがって、例えば、送電線２０の共振周波数は、受信機アレイ１０の共振周波数の例えば８０パーセントよりも小さくてよい。コイルの磁界は、電流の強さに、そして巻き数に比例して発達する。十分に強い磁界をつくるために、コイルのインダクタンスは、巻き数を増加させることによって増加してよい。そしてそれは、電圧の増加を必要としてよい。加えて、これは、非常に細いコイルワイヤを必要としてよい。その一方で、絶縁は厚くなければならないかもしれない。あるいは、十分に強い磁界をつくるために、電流は、コイルワイヤの幅を増加させることによって増加してよい。しかしながら、高電流によって動作は、システムのコストを上昇させることができる厚い導体を必要としてよい。例えば送電線２０および／または受信機アレイ１０に対して直列の適切なコンデンサの追加によって、トランス２００の共振において動作することは、非常に高い強度の電流を引き起こしてよく、したがって、磁界は、同様に劇的に増加してよい。その一方で、システムは、コントロールすることが不安定になり難しくなってよい。しかしながら、送電線２０のサブ共振状態において動作することは、効率を上昇させる一方で、電流および磁界を増加させてよい。したがって、適切なコンデンサ８４は、システムを安定に保つために挿入されなければならない。

受信機アレイ１０と送電線２０との間の距離は、移動の間、変化してよい。そしてそれは、空気トランス２００の相互の結合係数の変化に影響を及ぼしてよい。結合係数の変化は、共振周波数に影響を及ぼしてよい。したがって、受信機アレイ１０と送電線２０との間のより小さい距離ｄは、例えば受信機アレイ１０の動作共振周波数に対するトランス２００の共振周波数を増加させてよく、そして、より大きい距離ｄは、トランス２００の共振周波数を減少させてよい。送電線２０に対する受信機アレイ１０の水平方向の動きは、例えば受信機アレイ１０の動作共振周波数に対するトランス２００の共振周波数を減少させてもよい。受信機アレイ１０の動作共振周波数に対するトランス２００の共振周波数のこれらの変化は、トランス２００を介しての電力伝送を減少させてよい。

本発明の一部の実施形態は、共振周波数の変化に起因する電力伝送の減少を防止しておよび／または緩和するために道路条件を変えるための解決策を提供する。電力伝送を最大にするために、受信機アレイ１０のインダクタンスは、図９Ａに示される調整回路５００によって変えられてよい。トランスＫ４は、受信機アレイ１０のコイル１７に、最大１パーセントのインダクタンスを追加してよい。インダクタンスの追加は、受信機コイル１７の共振周波数を減少させてよい。スイッチＭ３〜Ｍ７は、インダクタを接続してよくまたは分離してよい。したがって、トランスＫ４のインダクタンスへのまたはからのインダクタンス値を加算するかまたは減算する。したがって、トランス２００の共振周波数および／または送電線２０の周波数にかなうために、コイル１７の共振周波数は、制御されてよくおよび／または調整されてよい。

加えて、受信機アレイ１０は、移動の間のリアルタイムに、高さ、例えば上下移動、例えば（軸線Ｚに沿って）地面に向かう動きにおける変化を検出することができる加速度計１９（図８に示される）を含んでよい。上記の２つのトラッキングコイル１３は、受信機のリアルタイムシフト（例えば送電線２０に対する受信機アレイ１０の水平方向の動き）を検出してよい。この種の動きが検出されるときに、コイル１７の共振周波数は、本明細書に記載される回路５００によって制御されてよく、較正されてよくおよび／または調整されてよい。

本発明のいくらかの実施形態では、コイル１７の共振周波数の較正は、送電線２０の周波数によって実行されてよい。周知の期間において、周知の時間ウィンドウにおいて、送電線２０の周波数は、変調周波数の周知の範囲において変えられてよい。例えば、図９Ｂに示すように、蓄電池周波数は、１００ｋＨｚから１０１ｋＨｚまで、１０１ｋＨｚから９９ｋＨｚまで、および９９ｋＨｚから１００ｋＨｚまで、１ｍｓの時間ウィンドウにおいて、あらゆる１００ｍｓを変えてよい。１ｍｓのこの時間ウィンドウの間、受信機アレイ１０は、受信機アレイ１０の動作共振周波数と最適周波数との違いにしたがって、上記の通りの回路５００による加算／減算インダクタンスによって、最大電力伝送に結果としてなる最適周波数に較正されてよい。この較正は、１ｍｓの次のウィンドウまで保持してよい。

各発電機２２は、２０〜３０メートルの、例えば最大約百メートルの道路の特定のセグメントを占めてよい。この種のセグメントは、例えば、各々の長さが約１メートルでもよい何十ものセクション２５を含んでよい。各発電機２２は、例えば双方向の４車線道路セグメントのために、少なくとも１００ＫＷを生成することを必要としてよい。そこでは、約１０台の車両が所与の瞬間に約ｌ００ｋｍ／ｈで走行していて、各車両が約１０ＫＷを必要とする。発電機は、約４００ＫＨｚ以下の矩形波または湾曲波、および約ｌ０００ｖ以下の交流電圧を提供してよい。

ブレーキング車両（すなわちその速度を減少させる車両）は、発電機として動作してよく、例えばそれ自身の蓄電池７０が満杯である場合、電力を送電線２０に提供してよい。車両５０がその速度を減少させるときに、過剰な電力は、蓄電池コイル２７に提供されてよい。これは、効率的な配置でよい。そして、道路を下り走行している車両は、道路を上り走行している車両に電力を提供してよく、したがって、発電機２２から消費される全電力は、減少してよい。道路なしにトランスを構成することができる、その上方に受信機セクション１５のない蓄電池セクション２５は、予備のロスおよびガイド信号を除いて、エネルギーを実質的に消費しなくてよい。加えて、安全性の理由で、蓄電池セクション２５は、動作されてよく、例えば、対応する受信機セクション１５がそれを通じて位置するときだけ、発電機２２から全出力を受信する。受信機コイル１７が対応する蓄電池コイル２７の上方にあるときに、共振が生じた場合、高く強い電流および強磁界は発達してよい。しかしながら、これらの磁界は、動作セクション２５から約２０ｃｍの距離においてほぼなくなる。

送電線２０に接続するために、例えば、通信ユニット８２と通信して通信ユニット８２によって識別されるために、送電線２０が車輪間にある間、車両は移動しなければならない。すなわち走行方向に対して垂直な軸線Ａに沿って受信機アレイ１０を移動することによる、受信機アレイ１０の正確な位置決めは、自動的におよび動的に実行されてよい。いくつかの受信機アレイ１０ａを含む受信機アレイ１０の場合には、送電線２０と受信機アレイ１０との間の伝送は、連続的に実行されてよい。

ここで、図１０が参照される。そしてそれは、本発明の一部の実施形態による道路上の車両に電力を供給する方法の概略的フローチャートである。ブロック８１０に示すように、方法は、最低１つの相の多相発電機によって少なくとも１つの相の多相電力を発生することを含んでよい。ブロック８２０に示すように、方法は、道路に設置された送電線によって多相発電機から多相電力を受信することを含んでよく、送電線は、一連の蓄電池セクションを含み、各セクションは、相数に対応する少なくとも多数の送電線を含み、コイルの各々は、異なる相シフトを有する電力を受信するように構成されてよい。方法は、相数に対応する導体の多くのグループによって電力をもたらすことをさらに含んでよく、各グループは、多相発電機からの異なる相シフトを有する電力を蓄電池アレイにもたらす。ブロック８３０に示すように、方法は、蓄電池セクションの少なくとも１つの上方に位置する車両の通信コイルから、通信ユニットで信号を受信することを含んでよい。ブロック８４０に示すように、方法は、車両に取り付けられた受信機に電力を供給するために、動作している対応する蓄電池セクションを含んでよい。

いくつかの実施形態では、方法は、蓄電池を介して車両で受信機に送られるガイド信号を発電機によって出力することをさらに含んでよい。

いくつかの実施形態では、方法は、車両で受信機が次のセクションの上方の位置に到達する前に、車両の走行方向における次の蓄電池セクションを通信ユニットによって動作することをさらに含んでよい。

いくつかの実施形態では、方法は、特定のセクションの上方に受信機の認識が一旦なければ、発電機によって特定の蓄電池セクションに全電力を伝送することを終わることをさらに含んでよい。

いくつかの実施形態では、方法は、対応する多相発電機によって各蓄電池セクションに別々に電力を供給することをさらに含んでよい。

いくつかの実施形態では、方法は、蓄電池コイルの上方に受信機が検出されないときに、完全な伝送モードからガイド信号モードへ、そして蓄電池コイルの上方に受信機が検出されるときに、その逆への切換えによって、発電機の動作モードを変えることをさらに含んでよい。

ここで、図１１が参照される。そしてそれは、本発明の一部の実施形態による道路上の車両に電力を供給する方法の概略的フローチャートである。ブロック９１０に示すように、方法は、車両の下部に設置される受信機アレイによって、少なくとも１つの相の多相電力を受信することを含んでよく、受信機アレイは、道路に設置された対応する蓄電池コイルから、相数に対応する少なくともいくつかの受信機コイル（例えば少なくとも１つの受信機コイル）を含む少なくとも１つの多相受信機を含み、一方で、車両は、蓄電池コイルの上方の道路上を移動する。

ブロック９２０に示すように、方法は、車両の走行方向において受信機アレイの前に位置する通信コイルによって、蓄電池コイルの対応する１つを介して、通信ユニットに識別信号を送ることを含んでよい。

いくつかの実施形態では、方法は、対応する蓄電池コイルから異なる相シフトを有する受信機コイルの各々によって電力を受信することをさらに含んでよい。

いくつかの実施形態では、方法は、多相受信機のうちの少なくとも１つの中心から等間隔に位置する、多相受信機のうちの少なくとも１つの両側の少なくとも２つのトラッキングコイルによって、蓄電池コイルの対応する１つを介してガイド信号を受信すること、および、少なくとも２つのトラッキングコイルを測定した平均エネルギーにしたがって蓄電池コイルの上方に受信機アレイを位置決めすること、をさらに含んでよい。

いくつかの実施形態では、方法は、車両がその速度を減少させるときに、過剰な電力を受信機アレイによって蓄電池コイルに戻すことをさらに含んでよい。

いくつかの実施形態では、方法は、車両がその速度を減少させるときに、スーパー・コンデンサによって電力を集約することをさらに含んでよい。

いくつかの実施形態では、方法は、調整回路によって蓄電池セクションを共振周波数に従わせるために、受信機コイルの各々のインダクタンスを調整回路によって変えることをさらに含んでよい。そして、受信機コイルにインダクタンスを追加するために、および、トランスのインダクタンス値を変えるためにインダクタを接続するかまたは分離するように切り換えるために、調整回路はトランスを含む。

いくつかの実施形態では、方法は、受信機アレイの垂直および水平の動きをリアルタイムに検出することをさらに含んでよい。そして、動きが検出されるときに、前記調整回路は、受信機コイルの共振周波数を調整してよい。

送電線２０は、中央電力系統から電力を受け取ってよく、システム１００から中央電力系統（例えば国家および／または地方電力系統）に電力を戻してよい。本明細書において詳述するように、車両５０が対応する蓄電池コイル２７の上方の道路上を移動する間、各受信機コイル１７は、対応する蓄電池コイル２７から電力を受け取るように、そしてさらに、過剰な電力を送電線２０に戻すように、構成されてよい。過剰な電力は、中央電力系統に戻されてよくおよび／または送電線２０によって他の車両に供給されてよい。したがって、送電線２０は、エネルギー源ならびにエネルギー蓄電池として実行してよい。それ自体、例えば、蓄電池２０は、放射安全上の要件を満たすことを必要としてよい。

ここで、図１２Ａ〜図１２Ｄが参照される。そしてそれは、本発明のいくらかの実施形態による蓄電池アレイセグメント２２７または２２７ａの上面図である。送電線セグメント２２７または２２７ａは、本発明の実施形態の１−相構成に適していてよい。すなわち、送電線セグメント２２７または２２７ａのコイル２７は、同じ相で電力を受信してよい。送電線セグメント２２７（すなわち蓄電池アレイ２０のセグメント）は、いくらかの例示的実施形態では、４つのコイルを含んでよい。いくらかの他の例示的実施形態では、セグメントは、図１２Ｃに示されるセグメント２２７ａのような２つのコイルを含んでよい。他の実施態様では、送電線セグメント２２７は、他のいかなる適数のコイルも含んでよい。本発明のいくらかの実施形態では、２つの隣接する蓄電池コイル２７は、図１２Ａ〜図１２Ｄにおいて矢印ｗおよびｗ’で示すように、逆の電流方向を有してよい。本発明のいくらかの実施形態によれば、２つの隣接する蓄電池コイル２７が逆の電流方向を有する配置は、送電線２０からの、したがって安全なシステム１００からの、放射の著しい削減を容易にしてよい。

逆の電流方向を有する２つの隣接する蓄電池コイル２７を有することによって、２つの隣接するコイル２７によってつくられる磁界２６０は、送電線２０の軸線からの距離Ｄｍが送電線２０の領域の外側でより大きいので、互いに弱まってよい。この弱まりは、送電線２０から受信機アレイ１０までの、そして受信機アレイ１０から送電線２０までのエネルギー遷移を害することができない。したがって、この種の実施形態では、各２つの隣接するコイル２７は、互いに磁界を弱めさせてよい。この種の配置で起こるかもしれない１つの課題は、２つの隣接するコイル２７間の移行地域（例えば２つの隣接するコイル２７が接触するところ）での強度低下２６５にともなう、エネルギー遷移にむらがあってよいということである。本発明のいくらかの実施形態では、これらの強度低下を克服するために、コンデンサ（例えば、送電線２０から受け取られる電力を滑らかにしてよく、仲介してよいスーパー・コンデンサ）は、受信機アレイ１１７（図示せず）への接続において取り付けられてよい。

上述の如く、いくらかの例示的実施形態では、図１２Ａ、図１２Ｂおよび図１２Ｄに示すように、送電線セグメント２２７は、４つのコイル２７を含んでよい。この種の送電線セグメント２２７の長さは、約１００〜１３０ｃｍでよい。コイル２７間のインタフェース位置は、隣接するコイル２７の相互インダクタンス、したがって送電線セグメント２２７のおよび／または次の送電線セグメント２２７の一般的インダクタンスを強化する。図１２Ｂは、３つの続きの送電線セグメント２２７を示す。

図１２Ｃおよび図１２Ｄは、それぞれ、送電線セグメント２２７ａおよび２２７において直列接続された続きのコイル２７におけるコイル２７のワイヤ２７５の巻取方法、および導体２３８により直列接された続きのコイル２７間の接続方法を示す。次のまたは以前の送電線セグメント２２７ａまたは２２７との接続を表す矢印２３７によって、次のまたは以前の送電線セグメント２２７ａまたは２２７間の移行は、示される。次のまたは以前の送電線セグメント２２７ａまたは２２７間の移行は、大きい電位差によって特徴づけられる。そしてそれは、強化された電気的絶縁を必要とする。図１３Ａおよび図１３Ｂに示される受信機アレイ１１７および１１７ａのコイル１７にとって、巻取および接続のこの方法は、類似していてよい。

ここで、図１３Ａおよび図１３Ｂが参照される。そしてそれは、本発明の一部の実施形態による車両の下の受信機アレイの概略図である。受信機アレイ１７は、各々受信機コイル１７のアレイを構成するいくつかの行（ｒｏｗ）を含んでよい。例えば車両５０の長さおよび／または他の任意の適切な考慮によれば、行１２７は、任意の適切な数の受信機コイル１７を含んでよい。加えて、行１２７は、車両の走行方向Ｂにおける受信機コイル１７の先頭に位置することができる通信コイル１８を含んでよい。例えば車両５０の幅および／または他の任意の適切な考慮によれば、受信機アレイ１１７は、任意の適切な数の行１２７を含んでよい。送電線セグメント２２７または２２７ａにしたがって、受信機アレイ１１７は、本発明の実施形態の１−相構成に適していてよい。したがって、例えば矢印ｗおよびｗ’で示すように、行１２７の２つの隣接する受信機コイル１７は、反対の電流方向を有してよく、および／または、例えば、図１３Ｃおよび図１３Ｄに示す送電線セグメント２２７または２２７ａの蓄電池コイル２７の巻取および接続と同じように、配列１１７のコイル１７は、直列に接続されてよい。

あるいは、受信機アレイ１１７ａは、例えば、一連の卵形または矩形の直列接続された長方形の受信機コイル１７ａを含んでよい。そして、例えば矢印ｗおよびｗ’で示すように、２つの隣接する受信機コイル１７ａは、反対の電流方向を有してよい。長方形の受信機コイル１７ａの幅は、車両５０の幅および／または他の任意の適切な考慮にしたがって決定されてよい。受信機アレイ１１７ａは、例えば、車両の走行方向Ｂにおける受信機コイル１７ａの先頭に位置することができる長方形の通信コイル１８ａを含んでもよい。

ここで、図１４が参照される。そしてそれは、本発明の一部の実施形態による受信機アレイ１１７または１１７ａから集まるエネルギーのための受信機回路７００の概略図である。回路７００は、例えば、直列に接続された２つのコイルＬ１およびＬ２を含んでよい。但し、他の任意の適切な数のコイルが含まれてもよい。コイルＬ１およびＬ２は、それぞれ、インダクタンスＬ１およびＬ２を有するアレイ１１７（または１１７ａ）における２つの続きのコイル１７（または１７ａ）のインダクタンスを表してよい。回路７００に示すように、コイルＬ１およびＬ２は、コンデンサＣ１６、Ｃ１９およびＣ１７と並列に接続されてよい。そして、コンデンサＣ１６およびＣ１９は、直列に接続されて、一緒に等価なキャパシタンスＣ１を有する。エネルギー（すなわち出力電圧）は、ダイオードブリッジＤｌを介してコンデンサＣ１８によって集められてよい。回路７００の共振周波数は、この場合、（Ｌ１＋Ｌ２）−（Ｃ１７＋Ｃ１）の平方根におよそ反比例してもよい。

回路７００は、道路要件（例えば車両５０のエンジン／インバータ７２の要件）にしたがって受信機回路７００の共振周波数を調整するための機構をさらに含んでよい。本発明のいくらかの実施形態によれば、受信機コイル１７を介して受け取られるエネルギーは、例えば蓄電池７０においてバックアップのために格納される小さいエネルギー部分を除いて、エンジン／インバータ７２に直接電力を供給して、バッテリまたは他の蓄電装置には充電されない。通常、受信機回路７００の共振周波数は、送電線セグメント２２７（または２２７ａ）の共振周波数よりも高い。したがって、受信機アレイ１１７または１１７ａと送電線セグメント２２７（または２２７ａ）との間のエネルギー遷移は、最適でなくてもよい。したがって、回路７００は、パルス幅変調器（ＰＷＭ）コントローラ７１０、スイッチＳ１および追加のコンデンサＣ２０を含んでよい。そしてそれは、スイッチＳ１が閉じるときにコンデンサＣ１９と並列に接続されてよい。ＰＷＭコントローラ７１０は、道路がより多くの電力を必要とするときに、および道路がより少ない電力を必要とするときに、それを感知してよい。スイッチＳ１が開いていて、そして道路がより多くの電力を必要とすることをＰＷＮコントローラ７１０が感知するときに、それは、スイッチＳ１を閉じてよい。閉じたスイッチＳ１がコンデンサＣ１９と並列にコンデンサ２０を追加するので、受信機回路７００の共振周波数は、送電線セグメント２２７（または２２７ａ）の共振周波数に対して減少されてよい。そしてそれは、エネルギー移行を改善してよく、コンデンサＣ１８での出力電圧を増加させてよい。スイッチＳ１が閉じていて、そして道路がより少ない電力を必要とすることをＰＷＮコントローラ７１０が感知するときに、それは、スイッチＳ１を開いてよい。したがって、例えば、コンデンサＣ２０は、切断される。コンデンサＣ２０が切断されるときに、受信機回路７００の共振周波数は、送電線セグメント２２７（または２２７ａ）の共振周波数より上に増加してよい。そしてそれは、コンデンサＣ１８での出力電圧を減少させてよい。ＰＷＭコントローラ７１０による調節は、動的に実行されてよく、そして、電源の充分な安定性を提供するために、充分な速度にあることができる。スイッチＳ１は、高い電圧差を生むために十分安定でなければならない。

ここで、図１５Ａ〜図１５Ｆが参照される。そしてそれは、本発明の一部の実施形態による蓄電池アレイの機械的設置および構造の概略図である。送電線２０は、機械的におよび電気的に保護されてよく、湿度および／または湿気に対してシールされてよい。送電線２０は、本明細書において詳述する送電線の基本的設置ユニット２５０から造られてよい。

本発明の一部の実施形態によれば、図１５Ａおよび１５Ｂは、送電線の基本的設置ユニット２５０の概略図である。基本的設置ユニット２５０は、モノリシック・ユニットでもよくおよび／または、図１５Ａに示すように送電線セグメント２２７（または２２７ａ）、または図１５Ｂに示すようにいくつかの送電線セグメント２２７（または２２７ａ）、および、セグメント２２７（または２２７ａ）へおよび／またはセグメント２２７（または２２７ａ）から電流を導通するためにユニット２５０の一端２５１から出ている導体２４０、を含んでよい。基本的設置ユニット２５０は、いくつかの送電線セグメント２２７（または２２７ａ）、例えば、図１５Ｂに示すように、３つの送電線セグメント２２７（または２２７ａ）または他の任意の適切な数の送電線セグメント２２７（または２２７ａ）の）を含んでよい。基本的設置ユニット２５０は、道路３０の堀割３２の中に１列に順次配置されてよい。

図１５Ｃおよび図１５Ｄは、それぞれ、本発明のいくらかの実施形態による送電線２０の構造および設置６００の概略的上面図および概略的縦断正面図である。設置６００は、道路３０において溝を掘られることができる堀割３２を含んでよい。基本的設置ユニット２５０は、堀割３２の中に順次配置されてよい。例えば、第１の設置ユニット２５０は、本明細書において詳述する発電機２２と関連して堀割の遠位端（例えば発電機２２から遠い堀割３２の端）に置かれてよい。ユニット２５０の一端から出ている導体２４０は、発電機２２の方向において堀割３２に置かれてよい。例えば、導体２４０が出ているユニット２５０の端２５１は、発電機２２の方向において配置される。例えば、ユニット２５０に対して導体２４０の遠位端は、発電機２２に達してよい。すなわち、導体２４０が出ているユニット２５０の端が発電機２２の方向において配置されるように、および／または、ユニット２５０の一端から出ている導体２４０が発電機２２の方向において堀割３２に置かれることができるように、各次のユニット２５０は、以前のユニット２５０に隣接した同じ方向の以前のユニットの導体２４０に配置されてよい。このように、発電機２２に対して遠位端のユニット２５０から発電機２２に対して近位端のユニット２５０まで、ユニット２５０は、次々と配置されてよい。ユニット２５０対して導体２４０の遠位端は、発電機２２に達してよい。

図１５Ｄに示すように、堀割３２の中で、設置６００は、例えば、送電線２０がコイル２７の上部だけを介して電力を伝送することを可能にするために、例えばコイル２７の上部以外のすべての側から送電線セグメント２２７（または２２７ａ）を絶縁するために絶縁体鋳造物２９を含んでよい。送電線２０の上に石またはアスファルトの層３３を取り付けるために、設置６００は、例えば、接着材層２６をさらに含んでよい。ユニット２５０から出ている導体２４０は、互いに電気的に絶縁されて互いに隣接して、そして、導体ワイヤのループおよび／または絡み合いを防止するために秩序あるクラスタにおいて配置されてよい。

図１５Ｅおよび図１５Ｆは、それぞれ、本発明のいくらかの実施形態による、送電線セグメント２２７および導体２４０を含む基本的設置ユニット２５０の構造および設置６００の概略的な詳細上面図および概略的な長手方向縦断面図である。送電線セグメント２２７は、例えば、ポリカーボネートまたは他の任意の適切な絶縁および／または防水材料であって、インダクタンスを著しく減らさない材料の２つの表面２７０間に配置されてよい。加えて、送電線セグメント２２７は、シール２７１によってその周辺において囲まれてよい。そしてそれは、湿度および電圧発生（ｖｏｌｔａｇｅ ｏｕｔｂｒｅａｋ）に対して送電線セグメント２２７をシールすることができる。コイル２７間の距離１は、電圧発生を防止するために、電位を考慮することによって決定されてよい。例えば図８Ｄに示される方法では、セグメント２２７の中の続きのコイル２７は、導体２３８によって互いに接続されてよい。

ここで、図１６Ａ〜図１６Ｄが参照される。そしてそれは、本発明の一部の実施形態による送電線セグメント２２７の上に受信機アレイ行１２７が位置する蓄電池コイル２７と受信機コイル１７との間のエネルギー伝送の依存度の概略図である。図１６Ａおよび図１６Ｂは、本発明の実施形態による受信機アレイ行１２７および送電線セグメント２２７の概略図である。例えば、受信機アレイ行１２７は、２つの受信機コイル１７および、２つのコイル１７を直列に接続する導体１３８を含んでよい。底部に受信機アレイ１１７を有する車両５０が走行方向Ｂにおいて送電線セグメント２２７の上方に通過するときに、時々、受信機コイル１７は、例えば図１６Ａに示すように、対応する蓄電池コイル２７の上方に整列配置されてよく、その結果、エネルギー伝送は最大限でもよい。そして、時々、受信機コイル１７は、例えば図１６Ｂに示すように、２つの続きの蓄電池コイル２７間の移行地域の上方に位置してよく、ここで、エネルギー伝送は減少してよい。図６Ｃは、エネルギー伝送と、送電線セグメント２２７の上方の受信機アレイ行１２７の位置との概略的グラフ１６００ａである。グラフ１６００ａに示すように、エネルギー伝送は、送電線セグメント２２７に沿ってむらがあってよい。図６Ｄは、コンデンサによって媒介される、エネルギー伝送と、送電線セグメント２２７の上方の受信機アレイ行１２７の位置との概略的グラフ１６００ｂである。グラフ１６００ｂに示すように、受信機アレイ行１２７に接続しているコンデンサは、グラフ１６００ａに示される送電線セグメント２２７に沿って、エネルギー伝送の差を減少させてよい。

本明細書において述べられるように、本発明の一部の実施形態は、放射リークに対して送電線２０を妨げるために解決策を提供してよい。上記したように、逆の電流方向、したがって例えば逆の磁界を有する隣接するコイルを有することによって、磁界は、送電線２０の領域の外側で弱まり、送電線２０の領域の中でより強くなる。例えば、単相電力を使用する本発明の実施形態にとって、この解決策は、適している。

ここで、図１７が参照される。そしてそれは、本発明の一部の実施形態による送電線２０を放射リークに対して妨げる付加的な解決策の概略図である。送電線２０は、コイル２７の電流方向に対して逆の電流方向を有する、蓄電池コイル２７周辺で逆のコイル巻線２８を有してよい。逆のコイル巻線２８における逆の電流方向は、コイル２７周辺で磁界を減らす。

ここで、図１８が参照される。そしてそれは、本発明の一部の実施形態による送電線２０および受信機アレイ１０または１１７（または１１７ａ）を放射リークに対して妨げる付加的な解決策の概略図である。本発明のいくらかの実施形態では、保護材料は、磁界を切り開くおよび／または仕切るために用いられてよい。例えば、受信機アレイ１０または１１７（または１１７ａ）は、絶縁体プレートと車両５０の底部との間にアルミホイル１１を含んでよい。そして、アルミホイル１１は、受信機コイル１７の側に折られる残部１１ａを含む。石またはアスファルトの層３３の下で蓄電池コイル２７によって作られる磁気流れは、受信機コイル１７により矢印ｈで示すように上に進み、電流を誘発する。磁気流れが絶縁体プレート１２に出会うと、矢印ｉで示すように回転して、矢印ｊで示すように下に進み、矢印ｋで示すように磁界ループを閉じる。しかしながら、一部の磁気流れは、絶縁体プレート１２を通してしみ出て熱に変わり、したがって、例えば、アルミホイル残部１１ａにおいて、矢印ｐで示すように渦流をつくる。アルミホイル残部１１ａがより長い、すなわちより低くなるので、磁気流れリークは、より小さくてよい。

ここで、図１９Ａおよび図１９Ｂが参照される。そしてそれは、本発明のいくらかの実施形態による送電線２０のセクションにおける送電線セグメント２２７の概略図である。図１９Ａおよび図１９Ｂにおいて、各送電線セグメント２２７は、３つの蓄電池コイル２７を含んでよい。但し、本発明はその点で少しも制限されない。続きの送電線セグメント２２７ｉおよび２２７ｊは、電力を供給される、すなわち発電機２２からの電力を受け取る。矢印ｗおよびｗ’で示すように、各２つの続きの蓄電池コイル２７は、逆の電流方向を有する。電流方向ｗは、電流方向ｗ’の反対である。したがって、続きの送電線セグメント２２７ｉおよび２２７ｊを含む送電線２０の帯電セクションの両端に位置する両端コイル２７ｉおよび２７ｊの磁界を除いて、２つの続きの蓄電池コイル２７の磁界は、コイルの領域の外側で互いに弱まる。両端コイル２７ｉおよび２７ｊの磁界は、弱められず、したがって、残留放射９００のソースを構成する。

本発明の一部の実施形態によれば、送電線２０は、保護リング８００を含んでよい。そして、図１９Ｂに示すように、各保護リング８００は、２つの続きの送電線セグメント２２７の２つの隣接する両端コイル２７を囲む。保護リング８００は、閉じた導電リングを構成する。リング８００は、リング８００を通過する磁界を短絡させる。磁界がリング８００を通過しないときに、または、磁界が帯電送電線セグメント２２７ｉと２２７ｊの間でリング８００におけるように互いに弱まるときに、リング８００は、送電線２０の動作に対して無関係でありおよび／または重要な影響を有しない。両端コイル２７ｉおよび２７ｊによってつくられる磁界が弱まらないので、それぞれのリング８００ｉおよび８００ｊは、活性であり、磁界を捕えて、残留放射を減らす。他のリング８００は、それらによる重要な磁界を有しなくて、したがって、例えば、無関係なままである。リング８００ｉおよび８００ｊは、両端コイル２７ｉおよび２７ｊにより供給される電力をわずか低下させるが、残留放射の課題を解決しない。類似のリングは、受信機アレイ１０または１１７（または１１７ａ）において、類似の方法で設置されてよい。

本出願の残りの部分では、本発明のいくつかの特定の非限定的な例示的実施形態を本明細書で例示する。

図２０は、本発明のいくつかの実施形態によるシステムの２つの動作モードの性質を示す概略ブロック図である。構成２０００Ａは、電力グリッド入力がベースステーション２０１０（道路側の電力送信機）に供給され、次にベースステーション２０１０（道路側の電力送信機）が電力線２０３０に沿って動作セグメントにエネルギーを伝達する電力動作モードを示す。電力受信機２０２０（車両側）は、電磁束を受信し、この電磁束は、直流電流（ＤＣ）に変換され、負荷（モータ）に供給される。通信動作モード２０００Ｂでは、同じベースステーション２０１０が通信受信機として動作し、電力受信機２０２０は、電力伝送を実行するために電力線（ロッド側）で使用される同じセグメントが車両側から通信信号を受信するために使用される同じセグメントであるように、電力線２０３０に電力要求を送信する通信送信機として動作する。有利なことに、道路側におけるセグメントの二重使用は、より効率的なインフラストラクチャを可能にする。

図２１は、本発明のいくつかの実施形態によるコイルに関するいくつかの態様を示す図である。上述したように、各セグメントは、２対以上の逆相コイルを含む。各コイルは、様々な形状とすることができる。本発明者らは、円形スパイラルコイル２１１０とは別に、楕円形スパイラルコイル２１２０および正方形スパイラルコイル２１３０の両方を効率的に使用できることを発見した。同じセグメント２１４０内のコイルは、直列に接続され、各隣接するコイル（例えば、２１４０Ａおよび２１４０Ｂ）は、逆位相を有する。円形コイルの場合、互いに離れた半径Ｒ（コイルの）に配置された２つの隣接するコイルを有することが好ましい。機械的観点から、眼鏡状の形状２１５０は、単一のワイヤ２１７０によって給電され得るコイルの各対に対して使用され得る。いくつかの実施形態では、ハチの針状のコネクタ２１６０Ａおよび２１６０Ｂがセグメントの効率的な連結を可能にし、セグメントの不整合を防止するために、セグメントの両側にある。

図２２は、本発明のいくつかの実施形態によるコイルに関する他の態様を示す図である。セグメントの電力線の展開を容易にするために、セグメント２２２０のロール２２１０を使用することができる。可撓性材料を使用することは、アスファルトが適用される前に電力線の容易な展開を確実にする１つの方法である。１つの構成では、非重複セグメント２２３０Ａおよび２２３０Ｂを使用することができる。別の実施形態では、重複セグメント２２４０Ａ、２２４０Ｂおよび２２４０Ｃを使用することができる。重なり合うセグメントでは、２つの隣接するコイルが重なり合っている。重なり合うコイルの電磁束は、低ｋ結合係数レベルを助ける重なり合うコイルに加えられ、受信機がセグメントのエッジにより近いときに加えられる。

図２３は、本発明のいくつかの実施形態によるコイルに関するさらに他の態様を示す図である。電力受信機（車両側）のセグメント２３１０が示され、コイルは電力送信器（道路側）のものと同一である。受電セグメントにおける最小数の２つのコイルが考えられる。１つの非限定的な実施形態では、４つの電力受信コイルＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤは、１．５Ｒ（Ｒはコイルの半径）離れていてもよく、コイルＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤは、互いに独立して電力を受信する独立型インダクタ回路として働く。

あるいは、コイルＡとコイルＣを並列に接続し、コイルＢとコイルＤを並列に接続してもよい。電力送信機セグメント２３２０上のコイルは、電力受信機コイルＡおよびＣが電力送信機コイル１および２にそれぞれ重なり合い、電力受信機（車両）が右に移動すると、電力受信機コイルＢおよびＤが電力送信機コイル２および４と重なり合うように配置することができる。

通信モードでは、通信送信機セグメント２３３０（車両側）は、コイルＡおよびＢ（好ましくは２３１０の電力受信機コイルＡおよびＢとは異なる）を有し、これらのコイルは、同時に送信するのではなく、むしろ相互に排他的な方法で送信することができる（Ａを送信する間、Ｂは送信せず、逆もまた同様である）。通信受信機セグメント２３４０（道路側）は、電力送信機セグメント２３２０のコイル１−４の正確なコイル１−４を使用するが、さらに、通信ワイヤ２５３０Ｂが電力ワイヤ２３５０Ａおよび２３５０Ｂに追加される。動作において、２３３０のＡおよびＢを介した通信信号の交互動作（送信）は、通信線２３５０Ｂにおける連続電流を保証し、この連続電流は、ベースステーションにおいて、指定されたセグメントにおける車両からの電力要求として解釈される。

図２４は、本発明のいくつかの実施形態によるベースステーションに関する態様を示す図である。ベースステーションは、複数のセグメントを互いに独立して制御する。三相電力グリッドの入力は、整流および力率補正（ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）（ＰＦＣ）モジュール２４２０に供給され、このモジュールは、直流電流（ＤＣ）をインバータ２４３０に供給し、このインバータは、約８５−９０ＫＨｚの周波数（送電セグメントおよび受電セグメントにおけるインダクタンス回路の好ましい共振周波数である）の交流電流（ＡＣ）を生成し、この交流電流は、それぞれのスイッチカード２４４０Ａ、２４４０Ｂ、および２４４０Ｃを介してセグメントに供給され、各スイッチカードは、異なるセグメントに関連付けられ、中央コントローラ２４１０によって制御される。動作において、各スイッチカード（例えば、２４４０Ａ）が、そのそれぞれのセグメント（例えば、セグメントＮ、図示せず）からの電力要求を感知するときはいつでも、スイッチカード（例えば、２４４０Ａ）は、コントローラ２４１０に通知し、コントローラ２４１０は、（識別および他のネットワークレベルの考慮を検証した後）８５−９０ＫＨｚの電力信号が対応するセグメント（例えば、セグメントＮ）に到達することを可能にするようにスイッチカード（例えば、２４４０Ａ）に命令する。

図２５は、本発明のいくつかの実施形態によるスイッチカードの非限定的な実装を示すブロック図である。スイッチカードは、道路側の通信受信コイルから来るワイヤを包囲または取り囲む電流ループ２５５０を含むことができる。電流が電流センサ２５４０によって検知されると、通信受信機は、ネットワークの利用可能性および車両の識別などの他のパラメータが与えられると、スイッチドライバ２５１０を介してスイッチ２５２０を接続または切断するかどうかを決定するコントローラと相互作用する。

図２６は、本発明のいくつかの実施形態による、受信機側の電力供給態様に関する態様を示す図である。送電コイル１および２は、道路側２６８０の通信モジュールによって、それぞれの受電コイルＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤにエネルギーを供給するように指示される（１および２との共振は一度に２つ、ＡおよびＣ、ならびにＢおよびＤのみ生じる）。コイルＡ−ＣおよびＢ−Ｄの各対は、次いで、それぞれの共振コンデンサ２６２０および２６１０にそれぞれ供給され、次いで、インピーダンス負荷整合コンデンサ２６３０および２６４０に供給され、整流器２６６０および２６５０に供給され、最終的に電圧レギュレータ２６７０に供給され、電圧レギュレータ２６７０は車両の電気モータ（図示せず）である負荷に直流電流を出力する。

図２７は、本発明の実施形態による車両側の電圧レギュレータの機構に関する他の態様を示す回路図である。電圧調整回路２７００は、受信機コイルＬ１と、共振コンデンサＣ１と、負荷Ｒ１のためのインピーダンス負荷整合コンデンサＣ２とを含み、コイルＬ１を有するコンデンサＣ１およびＣ２は、電流源を共に形成し、それ自体短絡されてもよい。それは、ここでは給電源と称される。給電源は電流源であるので、出力電圧は負荷抵抗Ｒ１の値に依存するため、非常に高い負荷の場合、または断線の場合、出力電圧は破壊的な数千ボルトになる。調整中、スイッチ１（オン位置）は、ダイオードブリッジＤ１、Ｄ２、Ｄ５、Ｄ６を介して給電源をショートカットする。スイッチ１がオフ位置にあるとき、給電源の全整流は、ダイオードブリッジＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を介して行われる。ＶＤＣ ｏｕｔ制御回路は、出力電圧をサンプリングし、電圧が所定の値に達すると、スイッチ１をオン位置に切り換え、負荷Ｒ１自体がショートカットを「見る」ことはなく、したがって、コンデンサＣ１は、その電圧を維持し、Ｒ１を介してのみ放電する。出力電圧の調整は、スイッチ１が負荷および必要な電圧を扱うことができるＩＧＢＴまたはＭＯＳＦＥＴなどの電子スイッチである場合に生じる。スイッチ１とＶＤＣ ＯＵＴ制御との間の電圧差のために、絶縁されたプッシュ回路を介して動作することが有利である。

図２８は、本発明のいくつかの実施形態による、受信機（車両側）における過電圧からの保護に関する他の態様を示す回路図である。この回路は、図２７に示す回路と並列に接続され、出力電圧がツェナーダイオードＤ８の電圧に達すると、コンデンサＣ９が抵抗Ｒ２１を介して充電される。コンデンサＣ９上の電圧がダイオードＤ７の放電点を横切ると、パルスが生成され、変圧器Ｘ５の一次巻線を介して流れ、その二次巻線に流れる。次に、トランジスタＱ１はブレークダウンし、スイッチ１をショートカットする。したがって、ＶＤ７＋ＶＤ８が過電圧保護値に達したときに保護が適用される。このショートカットは、Ｑ１を介した流れが２つの可能性のうちの１つで停止されるまで維持される：図２５に示される回路内のスイッチ２は、ＯＦＦであるか、またはトランジスタＱ１上で開始されたショートカットである。

有利には、この回路は独立しており、外部電圧源を必要としない。さらに、それは、非常に少ない構成要素を有し、それらの全てがトランジスタＱ１からのものを除いて受動型であるので、非常に信頼性が高い。

図２９は、本発明のいくつかの実施形態による電力受信機（車両側）に関する態様を示す波形図２９００を示す。本発明のいくつかの実施形態によれば、電力送信機セグメントにおける電流の位相を認識することによって、受信機における電圧を調整することが可能である。波形Ａは、（ベースステーションにおける）インバータ電圧であり、波形Ｂ、Ｃ、およびＤは、受信機（車両側）の負荷によって「見られる」電力送信機セグメントにおける電流位相である。位相Ｂ、Ｃ、およびＤは、上述の図２５に示す電流センサによって容易に検出することができる。

動作中、および上記で説明したように、図２７に示すようなスイッチ１がショートカットである場合、図２５に示すような電流センサは、位相シフト（ここでは波形Ｄ）を検出し、セグメントに流れる電流に応答して切り離す。電流を遮断すると、トランジスタＱ１（図２８のように）が解放され、通信受信モードに切り替わる。到来する通信が存在する場合（例えば、受信機が電力送信セグメントの上に位置する場合、受信機の一部に要求があり、したがって電力要求信号が存在する）、スイッチ２（図２５に示されるように）は、モード「オン」にシフトし、したがって受信機において電圧が再び上昇することを可能にする。この処理は、電圧を調整するために数回繰り返される。

図３０は、本発明のいくつかの実施形態による受信機における通信モードに関する他の態様を示す回路図である。回路３０００は、電力送信セグメントにおける共振のために〜８６ＫＨｚの主周波数を発生する電圧発生器ＶＩを含む。スイッチ２は、電力送信セグメントを作動させるためのメインスイッチを表す。コイルＬ５およびＬ６は、電力送信セグメントの２つのコイル（逆位相）を表す。コンデンサＣ１３およびＣ１７は、電力送信セグメントの共振周波数の共振コンデンサを表す。コイルＬ８およびＬ９は、通信周波数（数百ＫＨｚ）上の通信送信アンテナ（車両上）を表す。コンデンサＣ１８およびＣ１９は、通信周波数で動作する送信機（車両側）の共振コンデンサを表す。コンデンサＣ１４およびＣ１５は、通信周波数で動作する通信受信機（道路側）の共振コンデンサを表す。Ｌ４およびＬ５は、電力送信アンテナおよび通信受信アンテナの両方として機能するが（電力伝送線に沿った銅のコストを節約するために）、車両側で電力受信のために使用されるものから車両側で通信を送信するためのアンテナとして他のコイル（例えば、Ｌ８およびＬ９）を使用することが好ましいことに留意されたい。

動作中、車両側で通信送信機を動作させるｖ２およびｖ３は同時には動作しない。コイルＬ５を介したＣ１４、Ｃ１３の共振電流およびコイルＬ４を介したＣ１４、Ｃ１７の共振電流は、常に抵抗Ｒ２４を介して流れる。コイルＬ８およびＬ９の交互動作は、セグメント上の２つのコイル間の不均衡を保証する（したがって、それらは互いに逆位相で相殺しない。したがって、電力送信機セグメントのコイルＬ５およびＬ４に対する、アンテナＬ８およびＬ９の位置に関係なく、抵抗Ｒ２４にわたる電圧降下が常に存在することになる。この他、スイッチが「ＯＮ」に設定されている場合には、回路内で通信は行われない。

本発明の実施形態の前記記述は、図示および説明のために示された。それは、本発明を開示される正確な形に余すところなくまたは制限することを意図しない。当業者によって、その多くの修正、変更、代替、変化および等価物が上記の教示を考慮して可能であることが理解されるべきである。したがって、特許請求の範囲は、本発明の要旨の範囲内に含まれるこれらのようなすべての改変および変形をカバーすることを意図している。

Claims (14)

1. 道路上の車両に無線で電力を供給するためのシステムであって、
   指定の周波数で交流電流を出力するように構成された複数のベースステーションと、
   道路の表面の下に位置し、それぞれが少なくとも１つのコンデンサに電気的に直列に接続され、スイッチを介して前記ベースステーションの１つに接続された少なくとも１つのコイル対を備える複数の独立に切り替えられた電力送信セグメントを備え、切り替えられた電力送信インダクタンス回路を形成する電力線と、
   少なくとも２つのコイルを有する少なくとも１つの電力受信セグメント、および電力受信インダクタンス回路を形成する少なくとも１つのコンデンサを有する少なくとも１つの車両と、
   を備え、
   前記少なくとも１つの車両は、電力要求信号を送信するように構成された通信送信機をさらに含み、
   前記電力送信セグメントのコイルは、前記電力要求信号を受信するように構成され、
   前記電力要求信号を受信する前記電力送信セグメントの前記コイルに関連付けられた前記ベースステーションは、前記電力要求信号に応答して、電力送信および受信インダクタンス回路の共振周波数である指定された周波数の交流電流を前記電力送信セグメントに供給するようにさらに構成される、
   システム。
2. 前記電力送信セグメントにおける各コイル対の前記コイルは、逆位相で動作する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記車両によって送信される前記電力要求信号は、前記電力送信セグメントの前記コイルと前記電力受信セグメントの前記コイルとの間に少なくとも部分的な重なりがある場合にのみ検出される、請求項１に記載のシステム。
4. 前記電力要求信号が前記ベースステーションに関連付けられたスイッチカードにおける電流ループによって検出され、前記電流ループにおける電流が検出され、前記ベースステーションによる許可を受けると、前記ベースステーションは、前記電力送信セグメントにおいて前記コイルに給電する、請求項１に記載のシステム。
5. 前記電力要求信号は前記電流ループにおいて交流電流を生成するように構成され、前記検出は位相検出によって実行される、請求項４に記載のシステム。
6. 前記共振周波数は、約８０ｋＨｚから１００ｋＨｚであり、前記電力要求信号は、約４００ｋＨｚから１００ｋＨｚの周波数である、請求項１に記載のシステム。
7. 前記車両は、前記電力受信セグメントの両側に補助電力受信セグメントをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
8. 前記補助電力受信セグメントは、楕円形または長方形のコイルを含む、請求項７に記載のシステム。
9. 前記車両は、電気モータと、前記電力受信インダクタンス回路から電流を受信し、前記電気モータにインピーダンス整合電流を供給するように構成されたインピーダンス整合回路と、をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
10. 前記車両は、スーパー・コンデンサをさらに含み、前記インピーダンス整合回路は、インピーダンス整合された電流を、前記スーパー・コンデンサを介して電気モータに供給する、請求項９に記載のシステム。
11. 前記車両は、前記電気モータにおける出力電圧が所定の値を超えるのを防止する電圧レギュレータをさらに備える、請求項９に記載のシステム。
12. 前記電圧レギュレータは、所定の値にわたって基準電圧を感知し、前記基準電圧が前記所定の値を下回るまで少なくとも１つのコンデンサを繰り返し放電する回路を備える、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記車両における前記通信送信機は、通信受信回路として機能する前記電力送信セグメントの逆相コイルにおいて非ゼロ信号を保証するように、相互排他的に送信する少なくとも２つのコイルを備える、請求項２に記載のシステム。
14. 前記車両は、電力供給信号を生成するようにさらに再構成され、それに応答して、前記車両において共振回路は、前記車両が電気を生成する場合に、送電線の共振回路および前記ベースステーションに電力を送信する、請求項１に記載のシステム。

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