JP2024510294A - モジュール式磁束制御 - Google Patents

Abstract

【要約】【解決手段】 車両のワイヤレス充電のためのモジュール式コイルアセンブリは、人体またはその他の生物が存在する可能性のある領域における電磁場（ＥＭＦ）レベルを制限するように設計されたコイル形状および通信を備える。前記モジュール式コイルアセンブリは、例えば、並列方向の位相相殺、または（１ｘ３、２ｘ３のアレイ構成の場合）対角線対前後の位相相殺を提供することにより、自動車の車台によって提供される遮蔽領域内に、磁場の大部分が留まるように磁場を成形する能力を備えて設計されている。各コイルの電力レベルおよび周波数オフセット対補償を制御することで、相殺を改善し、磁場への暴露の可能性を低減することができる。各コイルアセンブリから発生する磁束密度の位相相殺は、例えば、オフセット１２５°で約５０％の相殺、オフセット１８０°で約１００％までの相殺など、提供される範囲にわたって変化する。車両および充電ステーションの充電プロファイルを利用することによって、充電中の磁束密度の相殺を最大限にすることができる。【選択図】 図３Ａ

Description

本特許出願は、磁気誘導を利用してワイヤレス充電を行うワイヤレス電力伝送コイルシステムについて記載する。このワイヤレス電力伝送コイルシステムは、発生する全磁束の制御を可能にするモジュール式コイルアセンブリを含む。

ワイヤレス電力伝送（ＷＰＴ）は、空芯変圧器における磁気誘導を利用する。ファラデーの磁気誘導の法則に記述されているように、一次コイル（送信側）と二次コイル（受信側）と間の磁束鎖交（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｕｘ ｌｉｎｋａｇｅ）により、送信装置から受信装置へ電力が伝送される。

磁気誘導によるワイヤレス電力伝送は１９世紀に導入されたが、長距離電力伝送に適した導電路を形成する大気の能力に対して誤解があり、商業的には失敗した。ワイヤレス電力伝送用野外変圧器については、「Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｅｎｅｒｇｙ（電気エネルギーの伝送装置）」と題する、１９００年５月１５日付で発行された米国特許第６４９，６２１号、および「Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｅｎｅｒｇｙ（電気エネルギーの伝送システム）」と題する、１９００年３月２０日付で発行された米国特許第６４５，５７６号でニコラ テスラによって特許が取得されている。

近年、磁気誘導によるワイヤレス電力伝送は、電気機器の充電、および最近では電動車両の充電に使用されている。効率的な電力伝送および周囲環境への磁束漏洩を最小限に抑えるために、磁束を正確に制御することが望ましい。例えば、米国特許第８，９３４，８５７号に記載されているように、無給電アンテナを送信アンテナに近接して使用することで、例えば、小型送信アンテナのカバレッジエリアを拡張、または大型送信アンテナの磁場を集中させて、ワイヤレス電力送信機によって生成された磁場分布の選択的な変更が行われてきた。

以下の詳細な説明においてさらに説明する概念の一部を簡略化した形で導入するために様々な実施例を説明する。本概要は、特許請求の範囲における発明特定事項の範囲の限定するために使用することを意図するものではない。

例示的な実施形態において、ｎｘｍ配列のコイルアセンブリを含むコイルアレイが提供され、ここで、ｎ≧１およびｍ≧２であり、前記コイルアセンブリは直線ｘ－ｙの格子パターンに配置されている。各コイルアセンブリは、充電時に近接するコイルアセンブリの充電信号と位相のずれた周波数で充電信号を生成するものであり、それにより、１つのコイルアセンブリによって伝送される充電信号が近接するコイルアセンブリによって伝送される充電信号を相殺的に干渉し、充電時に前記近接するコイルアセンブリが同位相である場合の追加磁束密度と比べ、充電時に追加磁束密度が低減する。前記コイルアレイは、地面に設置することができ、さらに、当該コイルアレイに関連付けられ、充電される車両に関連付けられた通信装置から設定パラメータを受信する通信装置を含む。充電場所サーバーは、前記設定パラメータを使用して前記コイルアレイの充電パラメータを提供することができる。前記充電パラメータを前記コイルアレイに適用することにより、充電時に発生する追加磁束密度の大部分を車両の立入禁止区域内に留めることができる。

各コイルアセンブリは、異なる電源によって駆動されてもよく、所定の振幅を有する充電信号を伝送することができる。前記コイルアセンブリによって伝送される充電信号は、前記近接するコイルアセンブリによって伝送される充電信号と約１８０°位相がずれており、これによって相殺的干渉が起こる。例示的な実施形態において、各コイルアセンブリは、充電時に、隣接するコイルアセンブリの充電信号と２５°～１８０°位相がずれた周波数で充電信号を生成するが、依然として有利な結果を得ることができる。

ｎ＝２、ｍ＝２である、コイルアレイの例示的な構成において、当該コイルアレイは、互いに隣接して配置されたコイルアセンブリの第１の対と、互いに隣接して配置され、かつ前記コイルアセンブリの第１の対と平行に配置されたコイルアセンブリの第２の対とを有することができる。前記コイルアセンブリの第１および第２の対は、対応する第１および第２の電源によって給電されるか、若しくは各コイルアセンブリは別々の電源によって給電されてもよい。前記コイルアセンブリの第１および第２の対の各々は、同一の伝送周波数および電力レベルを共有するが、当該各対におけるコイルアセンブリ間には一定の位相差が存在し、それによって所望の相殺的干渉が提供される。

ｎ＝２、ｍ＝２である、コイルアレイの別の構成において、当該コイルアレイは、互いに対角線上に配置されたコイルアセンブリの第１の対と、互いに対角線上に配置され、かつ前記コイルアセンブリの第１の対とｘ－ｙ方向において並列に配置されたコイルアセンブリの第２の対とを有することができる。前記コイルアセンブリの第１および第２の対は、対応する第１および第２の電源によって給電されるか、若しくは各コイルアセンブリは別々の電源によって給電されてもよい。前記コイルアセンブリの第１の対は、第１の周波数および電力レベルを共有し、前記コイルアセンブリの第２の対は、第２の周波数および電力レベルを共有することができ、前記第１および第２の周波数は異なるものであり、それにより、各コイルアセンブリは、充電時においてｘ－ｙ方向に隣接するコイルアセンブリと一定の位相差を有する。

ｎ＝２、ｍ＝２である、コイルアレイのさらに別の構成において、当該コイルアレイは、互いに並列に配置されたコイルアセンブリの第１の対と、互いに並列に配置され、かつ前記コイルアセンブリの第１の対と平行に配置されたコイルアセンブリの第２の対とを有することができる。前記コイルアセンブリの第１および第２の対は、対応する第１および第２の電源によって給電されるか、若しくは各コイルアセンブリは別々の電源によって給電されてもよい。前記コイルアセンブリの第１の対は、第１の周波数および電力レベルを共有し、前記コイルアセンブリの第２の対は、第２の周波数および電力レベルを共有することができ、前記第１および第２の周波数は異なるものであり、それにより、各コイルアセンブリは、充電時においてｘ－ｙ方向に隣接するコイルアセンブリと一定の位相差を有する。

ｎ＝１、ｍ＝３である、コイルアレイのさらなる構成において、当該コイルアレイは、一列に配置された第１、第２、および第３のコイルアセンブリを有することができる。前記第１および第３コイルアセンブリは、第１の周波数と、第１の位相と、第１の電力レベルとを有する第１の充電信号を出力することができる。前記第２のコイルアセンブリは、前記第１のコイルアセンブリと前記第３のコイルアセンブリとの間に配置され、前記第１の周波数を有する第２の充電信号を出力するように構成されている。但し、前記第２の充電信号は、前記第１の充電信号と位相がずれているとともに、前記第１の電力レベルとは異なる第２の電力レベルを有するものであり、当該第２の電力レベルは、前記第１、第２、および第３のコイルアセンブリが同一の電力レベルを出力した場合に発生する追加磁束密度と比べ、追加磁束密度を低減させるように設定されている。前記前記第１および第２の電力レベルは、充電時に前記加磁束密度を成形するために調整され、それにより、前記加磁束密度の大部分が前記車両の立入禁止区域内に留めることができるという利点がある。

例示的な実施形態において、前記第１および第２の電力レベルは、前記第１および第３のコイルアセンブリが、前記第２のコイルアセンブリによって伝送される電流と約１８０°位相のずれた電流を伝送する場合に、前記第１および第３のコイルアセンブリ対前記第２のコイルアセンブリ間の電流比と、相殺される磁束密度の割合との関数である曲線上で、前記第１および第２の充電信号間の磁束の相殺が最大となる領域に設定することができる。前記第１および第２の電力レベルは、前記第１および第２の充電信号間の最小磁束相殺値が最大化される点に近似するように設定することができる。

ｎ＝２、ｍ＝３である、コイルアレイのさらに別の構成において、当該コイルアレイは、互いに隣接して配置されたコイルアセンブリの第１の対と、互いに隣接して配置されたコイルアセンブリの第２の対と、互いに隣接して配置されたコイルアセンブリの第３の対とを有することができる。コイルアセンブリの各対は、互いに平行に配置され、第１の周波数を有する第１の充電信号を出力することができる。コイルアセンブリの各対は、対応する第１および第２の電源によって給電されるか、若しくは各対における各コイルアセンブリは、別々の電源によって給電されてもよい。コイルアセンブリの各対における１のコイルアセンブリは、充電時においてｘ－ｙ方向に隣接するコイルアセンブリと一定の位相差を有する充電信号を出力することができ、それによって所望の相殺的干渉が提供される。

ｎ＝２、ｍ＝３である、コイルアレイのさらなる構成において、当該コイルアレイは、互いに隣接して配置されたコイルアセンブリの第１の対と、互いに隣接して配置されたコイルアセンブリの第２の対と、互いに隣接して配置されたコイルアセンブリの第３の対とを有することができる。コイルアセンブリの各対は、互いに平行に配置され、第１の周波数を有する第１の充電信号を出力することができる。コイルアセンブリの各対は、対応する第１および第２の電源によって給電されるか、若しくは各対における各コイルアセンブリは、別々の電源によって給電されてもよい。コイルアセンブリの各対における第１のコイルアセンブリは、コイルアセンブリの各対における第２のコイルアセンブリと一定の位相差を有し、それにより、コイルアセンブリの各対における１のコイルアセンブリは、隣接するコイルアセンブリの対における隣接する１のコイルアセンブリによって出力される充電信号と同一の位相を有する充電信号を出力する。

別の例示的な実施形態において、車両コイルアレイと、地上コイルアレイとを含むワイヤレス電力伝送システムが提供される。前記車両コイルアレイは、ｎｘｍ配列の車両コイルアセンブリを含むことができ、ここで、ｎ≧１およびｍ≧２であり、前記車両コイルアセンブリは直線ｘ－ｙの格子パターンに配置されている。各車両コイルアセンブリは、充電時に隣接する車両コイルアセンブリの充電信号と位相のずれた周波数で充電信号を受信し、それにより、各車両コイルアセンブリによって受信された充電信号がｘ－ｙ方向に隣接する車両コイルアセンブリによって受信された充電信号を相殺的に干渉し、充電時に前記ｘ－ｙ方向に隣接する車両コイルアセンブリが同位相である場合の追加磁束密度と比べ、充電時に追加磁束密度が低減する。同様に、前記地上コイルアレイは、ｒｘｓ配列の地上コイルアセンブリを有することができ、ここで、ｒ≧ｎおよびｓ≧ｍであり、前記地上コイルアセンブリは直線ｘ－ｙの格子パターンに配置されている。各地上コイルアセンブリは、充電時に隣接する地上コイルアセンブリの充電信号と位相のずれた周波数で充電信号を生成し、それにより、各地上コイルアセンブリによって生成された充電信号がｘ－ｙ方向に隣接する地上コイルアセンブリによって生成された充電信号を相殺的に干渉し、充電時に前記ｘ－ｙ方向に隣接する地上コイルアセンブリが同位相である場合の追加磁束密度と比べ、充電時に追加磁束密度が低減する。

前記ワイヤレス電力伝送システムの例示的な実施形態において、前記地上コイルアレイは、車両コイルアセンブリが作動していないことを検出した場合、充電信号を送信するために、動作可能な車両コイルアセンブリに位置合わせされた地上コイルアセンブリのみを作動させることができる。また、各車両コイルアセンブリのデフォルト測定値および履歴測定値に関する充電プロファイルにアクセスするために、充電時に前記車両コイルアレイおよび／または前記地上コイルアレイの少なくとも１つによってアクセス可能なデータリポジトリを提供することができる。前記充電プロファイルは、充電時に充電パラメータを設定するための周波数応答および充電モデルを含むことができる。

前記ワイヤレス電力伝送システムの例示的な実施形態において、前記充電プロファイルは、前記車両コイルアセンブリの周波数オフセット、前記地上コイルアセンブリの型、モデル、および製造業者、前記車両コイルアセンブリの数、前記車両コイルアセンブリの位置、前記車両コイルアセンブリの最小および最大電流および電圧維持、前記車両コイルアセンブリの健全状態、前記車両コイルアセンブリの温度制限、前記車両コイルアセンブリの温度測定値、および／または前記車両コイルアセンブリの冷却可能性を含んでもよい。前記地上コイルアレイはまた、充電される車両の充電プロファイルから当該充電される車両の車両コイルアセンブリの数および配置を取得し、前記コイルアセンブリのｒｘｓ配列から、充電される車両の車両コイルアセンブリの数および配置に対応する地上コイルアセンブリのパターンを選択して、充電信号を送信することができる。

前記ワイヤレス電力伝送システムの別の例示的な実施形態において、前記データリポジトリは、さらに、位置合わせされた車両コイルアセンブリまたは車両コイルアセンブリの対に基づいて、各地上コイルアセンブリまたは地上コイルアセンブリの対の磁気信号特性を含む、前記地上コイルアセンブリの充電パラメータを格納することができる。前記地上コイルアセンブリの前記充電パラメータは、充電時の瞬時電力レベル、充電信号の周波数、周波数ドリフト、信号位相オフセット、および／または公称コイル間の間隔を含むことができる。前記地上コイルアセンブリの前記充電パラメータはまた、電力供給能力、環境要因、および／または内部温度、使用状況、地上コイルアセンブリ当たりのコイル数、地上コイルアセンブリ当たりの巻数、および／または前記地上コイルアセンブリが表面実装型であるか、若しくは埋込み型であるかを含む地上コイルアセンブリの条件を含んでもよい。前記地上コイルアセンブリの前記充電パラメータは、前記地上コイルアセンブリの型、モデル、および製造業者、前記地上コイルアセンブリの自動位置合わせ能力、前記地上コイルアセンブリの最小および最大電流および電圧維持、前記地上コイルアセンブリで利用可能な通信プロトコル、および／または前記地上コイルアセンブリの通信帯域幅をさらに含んでもよい。

さらなる例示的な実施形態において、車両コイルアレイと、地上コイルアレイとを含むワイヤレス電力伝送システムが提供され、前記車両コイルアレイは、前記地上コイルアレイにエネルギーを伝送する。前記車両コイルアレイは、ｎｘｍ配列の車両コイルアセンブリを含むことができ、ここで、ｎ≧１およびｍ≧２であり、前記車両コイルアセンブリは直線ｘ－ｙの格子パターンに配置されている。各車両コイルアセンブリは、充電時に隣接する車両コイルアセンブリの充電信号と位相のずれた周波数で充電信号を生成するものであり、それにより、各車両コイルアセンブリによって生成された充電信号がｘ－ｙ方向に隣接する車両コイルアセンブリによって生成された充電信号を相殺的に干渉し、充電時に前記ｘ－ｙ方向に隣接する車両コイルアセンブリが同位相である場合の追加磁束密度と比べ、充電時に追加磁束密度が低減する。前記地上コイルアレイは、ｒｘｓ配列の地上コイルアセンブリを含むことができ、ここで、ｒ≧ｎおよびｓ≧ｍであり、前記地上コイルアセンブリは合同な直線ｘ－ｙの格子パターンに配置されている。各地上コイルアセンブリは、充電時に隣接する地上コイルアセンブリの充電信号と位相のずれた周波数で充電信号を受信し、それにより、各地上コイルアセンブリによって受信された充電信号がｘ－ｙ方向に隣接する地上コイルアセンブリによって受信された充電信号を相殺的に干渉し、充電時に前記ｘ－ｙ方向に隣接するコイルアセンブリが同位相である場合の追加磁束密度と比べ、充電時に追加磁束密度が低減する。

前記ワイヤレス電力伝送システムの別の例示的な実施形態において、車両コイルアレイは地上コイルアレイよりも大きい。この実施形態は、ｎｘｍ配列の地上コイルアセンブリを有する地上コイルアレイを含み、ここで、ｎ≧１およびｍ≧２であり、前記地上コイルアセンブリは直線ｘ－ｙの格子パターンに配置されている。各地上コイルアセンブリは、充電時に隣接する地上コイルアセンブリの充電信号と位相のずれた周波数で充電信号を生成するものであり、それにより、各地上コイルアセンブリによって生成された充電信号がｘ－ｙ方向に隣接する地上コイルアセンブリによって生成された充電信号を相殺的に干渉し、充電時に前記ｘ－ｙ方向に隣接する地上コイルアセンブリが同位相である場合の追加磁束密度と比べ、充電時に追加磁束密度が低減する。前記車両コイルアレイは、ｒｘｓ配列の車両コイルアセンブリを有することができ、ここで、ｒ≧ｎおよびｓ≧ｍであり、前記車両コイルアセンブリは直線ｘ－ｙの格子パターンに配置されている。各車両コイルアセンブリは、充電時に隣接する車両コイルアセンブリの充電信号と位相のずれた周波数で充電信号を受信し、それにより、各車両コイルアセンブリによって受信された充電信号がｘ－ｙ方向に隣接する車両コイルアセンブリによって受信された充電信号を相殺的に干渉し、充電時に前記ｘ－ｙ方向に隣接する車両コイルアセンブリが同位相である場合の追加磁束密度と比べ、充電時に追加磁束密度が低減する。

また、複数のコイルアレイを含む電動車両用充電システムが提供され、各コイルアレイは、一定の周波数で充電信号を生成する少なくとも１つのコイルアセンブリを有する。前記複数のコイルアレイによって生成された充電信号によって発生する総磁束を測定する少なくとも１つのセンサも提供される。磁束密度の追加的高密度領域を特定する手段、および前記磁束密度の追加的高密度領域の近傍にあるコイルアレイの少なくとも１つの電力、位相、および／または周波数オフセットを調整する手段も提供され、これにより、前記磁束密度の追加的高密度領域における磁束密度が低減される。

電動車両を充電する方法もまた記載され、この方法により、充電スタンドおよび前記電動車両は相互に通信を開始し、前記充電スタンドは、前記電動車両を充電するように前記充電スタンドを設定するための設定データを前記電動車両から受信する。前記設定データは、前記電動車両の製造業者、前記電動車両のモデル、および／または、立入禁止区域を含むことができる。次に、前記充電スタンドは、前記設定データに基づいて地上一次コイルを作動させ、当該作動された一次コイルに関連付けられた電力レベルを駆動して前記立入禁止区域内を超えて拡張しない磁束密度を有する充電信号を生成する。例えば、前記電動車両の製造業者、または前記電動車両のモデルを使用して、作動させるべき一次コイル、および当該作動させるべき一次コイルの電力レベルについて、データベースで検索することができる。前記充電スタンドは、前記受信した設定データに基づいて決定された、前記電動車両の二次コイルのレイアウトに従って、前記地上一次コイルを作動させることができる。前記充電スタンドは、さらに、前記充電信号によって生成される磁束が前記立入禁止区域内に適合するように、前記設定データに基づいた充電信号のパラメータを必要に応じて調整することができる。

例示的な実施形態において、前記充電スタンドおよび前記電動車両は、前記充電スタンドが、待機状態にあるときに誘導通信ビーコンを発信し、前記電動車両から応答を受信することで、前記電動車両が前記充電スタンドに接近していることを確認することにより、相互に通信を開始することができる。

本発明の概要は、進歩性を有する発明特定事項の観点を簡略化して導入するために提供するものであり、以下の発明の詳細な説明の記載においてこの進歩性を有する発明特定事項をさらに詳細に説明する。本発明の概要において記載した要素の特定の組み合わせおよび順序は、特許請求の範囲における発明特定事項の要素を限定することを意図するものではない。むしろ、本発明の概要は、以下の発明の詳細な説明に記載する実施形態の一部の概要例を提供するものであることが理解される。

本発明の上記のおよびその他の有益な特徴および利点は、添付の図面とともに以下の詳細な説明により明らかになると考えられる。
図１は、従来技術の二次コイルアセンブリおよび一次コイルアセンブリのコンポーネントの上位設計を示す。 図２は、２つの正弦波信号の追加の破壊的相殺を示す。 図３Ａは、例示的な実施形態における、一直線上に配置された一次コイルアセンブリの物理的特性を幾何学的に示す。 図３Ｂは、例示的な実施形態における、平行に配置された一次コイルアセンブリの単一の対の物理的特性を幾何学的に示す。 図３Ｃは、例示的な実施形態における、平行に配置された一次コイルアセンブリの複数の対の物理的特性を幾何学的に示す。 図４は、単一の一次コイルアセンブリおよび二次コイルアセンブリの対によって生成された磁束密度を示す。 図５Ａは、一直線上に配置された、一対のモジュール式一次コイルアセンブリおよび二次コイルアセンブリの組によって、同相の充電セッション中に生成された磁束密度をトポグラフィー画像として示すものである。 図５Ｂは、一直線上に配置された、一対のモジュール式一次コイルアセンブリおよび二次コイルアセンブリの組によって、位相のずれた充電セッション中に生成された磁束密度をトポグラフィー画像として示すものである。 図５Ｃは、平行に配置された、一対のモジュール式一次コイルアセンブリおよび二次コイルアセンブリの組によって、位相のずれた充電セッション中に生成された磁束密度をトポグラフィー画像として示すものである。 図６Ａは、４つのモジュール式一次コイルアセンブリおよび二次コイルアセンブリからなる組で構成された２ｘ２クラスタによって、同相の充電セッション中に生成された磁束密度を示す。 図６Ｂは、並列に配置された、４つのモジュール式一次コイルアセンブリおよび二次コイルアセンブリからなる組で構成された２ｘ２クラスタによって、位相のずれた充電セッション中に生成された磁束密度を示す。この構成においては、対角線上の組は同相であり、隣接した組は位相がずれている。 図６Ｃは、対角線上に対をなす、４つのモジュール式一次コイルアセンブリおよび二次コイルアセンブリからなる組で構成された２ｘ２クラスタによって、位相のずれた充電セッション中に生成された磁束密度を示す。 図６Ｄは、並列に配置された、４つのモジュール式一次コイルアセンブリおよび二次コイルアセンブリからなる組で構成された２ｘ２クラスタによって、位相のずれた充電セッション中に生成された磁束密度を示す。この構成においては、対角線上の組は位相がずれている。 図７Ａは、一直線上に配置された、３つのモジュール式一次コイルアセンブリおよび二次コイルアセンブリからなる組で構成された１ｘ３クラスタによって、同相の充電セッション中に生成された磁束密度を示す。 図７Ｂは、一直線上に配置された、３つのモジュール式一次コイルアセンブリおよび二次コイルアセンブリからなる組で構成された１ｘ３クラスタによって、位相のずれた充電セッション中に生成された磁束密度を示す。 図７Ｃは、一直線上に配置された、３つのモジュール式一次コイルアセンブリおよび二次コイルアセンブリからなる組で構成された１ｘ３クラスタによって、電力制御を伴う、位相のずれた充電セッション中に生成された磁束密度を示す。 図７Ｄは、電力制御を伴う、位相のずれた充電セッション中に、一直線上に配置された、３つのモジュール式一次コイルアセンブリおよび二次コイルアセンブリからなる組で構成された１ｘ３クラスタによって達成可能な磁束の相殺の範囲を示す。 図８Ａは、６つのモジュール式一次コイルアセンブリおよび二次コイルアセンブリからなる組で構成された２ｘ３クラスタによって、同相の充電セッション中に生成された磁束密度を示す。 図８Ｂは、６つのモジュール式一次コイルアセンブリおよび二次コイルアセンブリからなる組で構成された２ｘ３クラスタによって、対角線上の対において位相のずれた充電セッション中に生成された磁束密度を示す。 図８Ｃは、６つのモジュール式一次コイルアセンブリおよび二次コイルアセンブリからなる組で構成された２ｘ３クラスタによって、並列に配置された対において位相のずれた充電セッション中に生成された磁束密度を示す。 図９は、セダン型電動車両に単一の二次コイルアセンブリを実装する際の例示的な配置を示す。 図１０は、バン型電動車両に単一の二次コイルアセンブリの対を実装する際の例示的な配置を示す。 図１１は、トランジットバス型電動車両に３つの二次コイルアセンブリからなるクラスタを実装する際の例示的な配置を示す。 図１２は、通勤バス型電動車両に６つの二次コイルアセンブリからなるクラスタを実装する際の例示的な配置を示す。 図１３は、４つのモジュール式一次コイルアセンブリおよび二次コイルアセンブリからなる組で構成された２ｘ２クラスタにおける、磁束の相殺に対する対角線上の対の位相差のグラフを示す。 図１４は、例示的な１実施形態における、ワイヤレス電力伝送システムのコンポーネントの上位設計を示す。 図１５は、ワイヤレス充電セッション中の電動車両のサブシステムを図式的に示す。 図１６は、誘導結合式ワイヤレス充電セッションのための無線信号を示す。 図１７は、例示的な１実施形態における電動車両の充電方法を示す。 図１８は、例示的な１実施形態における、広域磁束管理を備えた充電ステーションを図示する。

本明細書に記載するワイヤレス電力伝送コイルシステムおよび方法は、以下の詳細な説明を本開示の一部である添付の図面および実施形態と関連付けて参照することでより理解される。また、本記載は、本明細書に記載する、および／または本明細書に示す特定の製品、方法、条件またはパラメータに限定されるものではないこと、さらに、本明細書で使用される用語は、例示的に特定の実施形態を説明することのみを目的として使用されているものであり、特許請求の範囲に記載する発明特定事項を限定することを意図するものではないことを理解されたい。同様に、可能な機構、動作形態、または改良の必要性の理由に関する任意の説明は例示のみを目的とするものであり、本明細書に記載する発明特定事項は、このような示唆された機構、動作形態、または改良の必要性の理由が正確性、若しくは不正確性よって制約されるものではない。本明細書全体を通して、本説明は方法、および当該方法を実施するシステム／ソフトウェアの双方を言及することを理解されたい。

次に、図１～図１８を参照して、例示的な実施形態を詳細に説明する。本明細書は、可能な実施態様の詳細な説明を提供するが、そのような詳細は例示的であることを意図しており、決して本発明の発明特定事項の範囲を限定するものではないことに留意されたい。本明細書において、「電池」という用語は、一般的な化学エネルギー貯蔵システムを表すために使用され、その他の携帯型エネルギー貯蔵システム（例えば、固体電池、可逆性燃料電池、ウルトラキャパシタ）と置換できること、またはその他の携帯型エネルギー貯蔵システムによって補足またはハイブリッド化することができることに留意されたい。また、使用例の多くは、車載システムに電力を供給し、定置電動車両（ＥＶ）の電池を充電するために使用されるワイヤレス電力伝送（ＷＰＴ）システムに関するのものであるが、このような使用用途は決して唯一の使用用途ではない。

一対の導電性一次コイルと二次コイルとの間の磁気結合によって電力伝送が可能であることは周知である。このようなシステムは、一般にワイヤレス電力伝送（ＷＰＴ）システムとして知られている。クラスタ状に配置された対称コイルに基づくモジュール式ワイヤレス電力伝送（ＷＰＴ）は、製造可能性、配置の柔軟性、動的プロビジョニング、および高電力伝送効率において利点を提供することが分かっている。

オープンコア形変圧器をベースとするワイヤレス電力伝送システムの一対のコイルによって生成される磁束は、電力レベルに応じて変化する。高電力システムでは、磁束によって電磁ノイズが発生し、人体曝露限度を超える可能性がある。

空芯変圧器ベースのワイヤレス電力伝送（ＷＰＴ）システムはすべて、当該システムの近接領域を超えて広がる磁束を発生させる。この磁束に関連するエネルギーの大部分（９５％超）は、交流交流周期ごとにワイヤレス電力伝送（ＷＰＴ）変圧器回路の静電容量に再循環される。再循環されないエネルギーの大部分（９９％超）は、コイル内およびその周辺の磁性体、誘電体、導電性材料内で熱エネルギーとなる。エネルギーのごく一部は放射されるが、このエネルギーに関連する高周波（ＲＦ）電磁波は非電離放射線（ＮＩＲ）の一種である。エネルギー移動により、磁束の大部分が磁気コイル間を通過すること、また、この領域（区域１）では人体および電子機器の暴露限度を超えていることが分かる。コイルの周囲の外側であって、電動車両の周辺内（すなわち、立入禁止区域または区域２の内）の近接場における磁束密度は、人体および／または電子機器の暴露限度を超える可能性がある。立入禁止区域の境界線（区域３）の外側では、発生する総磁束密度は、設定閾値外で単調減少する。

測定可能な磁束は、立入禁止区域の境界線内である区域１および区域２で主に発生する。立入禁止区域の外側では、閾値未満の磁束密度のみが許容される。立入禁止区域の閾値は、法的機関または規制機関を通じて、オペレーターの判断、若しくは磁気の影響に対する人体の知覚の限度によって設定することができる。

ワイヤレス電力伝送（ＷＰＴ）システムの一次コイルなどの電磁気的に短いアンテナの場合、近接場の範囲は、アンテナ０からλ／２πまでの距離として定義され、ここでλは波長である。例示的な８５ｋＨｚのワイヤレス電力伝送（ＷＰＴ）システムでは、これは、近接場の範囲が５６１メートルを超える範囲であり、磁場強度および磁場電力が、近接場における磁気充電信号（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｓｉｇｎａｌ）に対して、それぞれ１／（ｒ^３）および１／（ｒ^６）の割合（ここで、ｒ＝半径）で低下することを意味する。磁場強度（Ｈ磁場、アンペア／メートルで測定）は、線形磁性体（ｌｉｎｅａｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）および非磁性体（空気、グラスファイバー、真空など）における磁束密度（Ｂ磁場、テスラで測定）に比例定数を掛けたものに等しい。

システムの誘導エネルギーを蓄積し、電力伝送を媒介する再循環磁束は、放射線ではないが、人体が暴露される恐れのある領域に存在する可能性がある。高周波（ＲＦ）電磁場（ＥＭＦｓ）に対する人体曝露に関するガイドラインは、米国電気電子学会の文書、Ｃ９５．１－２０１９－ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｓａｆｅｔｙ Ｌｅｖｅｌｓ ｗｉｔｈ Ｒｅｓｐｅｃｔ ｔｏ Ｈｕｍａｎ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｔｏ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ，Ｍａｇｎｅｔｉｃ，ａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄｓ，０ Ｈｚ－ｔｏ－３００ ＧＨｚ（０Ｈｚ～３００ＧＨｚの電場、磁場、および電磁場への人体曝露に関する安全レベルの基準：ＩＥＥＥ Ｃ９５．１－２０１９）、および国際非電離放射線防護委員会（ＩＣＮＩＲＰ）の文書、ＧＵＩＤＥＬＩＮＥＳ ＦＯＲ ＬＩＭＩＴＩＮＧ ＥＸＰＯＳＵＲＥ ＴＯ ＥＬＥＣＴＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣＦＩＥＬＤＳ（１００ ＫＨＺ－ＴＯ－３００ＧＨＺ）（電磁場（１００ＫＨＺ～３００ＧＨＺ）に対する暴露を制限するためのガイドライン）に記載されている。

ワイヤレス電力伝送（ＷＰＴ）システムによって生成される高周波（ＲＦ）電磁場を低減させて、曝露に関するガイドラインに確実に準拠する一方で、システムのより高い電力スループットを可能にすることは、製造業者および使用者の双方の利益となる。コイル間の効率が低いと、それに応じて非循環磁束のレベルが高くなるため、非循環磁束を最小限に抑えることは、曝露に関するガイドラインに関わらず、製造業者および使用者の利益となる。

磁場を低減するための能動的および受動的方法は、当技術分野で周知である。外部磁場を抑制可能な一定の磁場体積を生成するために補助的なコイルを使用する、ヘルムホルツコイルおよびマクスウェルコイルなどの能動的システムは、その周知例である。

受動的磁気遮蔽法では、高比透磁率および高飽和点を有する強磁性材料を使用して磁束を誘導する、若しくは反磁性体を使用して磁束をシフトさせる。これらの材料の例は、ＡＳＴＭ Ａ７５３－０８（２０１３）；「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｗｒｏｕｇｈｔ Ｎｉｃｋｅｌ－Ｉｒｏｎ Ｓｏｆｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ａｌｌｏｙｓ（鍛錬ニッケル鉄軟磁性合金標準仕様書）」およびＭＩＬ－Ｎ－１４４１１ Ｒｅｖｉｓｉｏｎ Ｃ，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２３，１９７７；「ＮＩＣＫＥＬ－ＩＲＯＮ ＡＬＬＯＹ，ＨＩＧＨ ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＰＥＲＭＥＡＢＩＬＩＴＹ，ＳＨＥＥＴ，ＳＴＲＩＰ，ＡＮＤ ＷＩＲＥ（高比透磁率ニッケル鉄合金製シート、ストリップ、およびワイヤー）」に記載されている。

能動的および受動的方法の双方は、ワイヤレス電力伝送システムで使用される場合、望ましくない磁束を抑制する有効性という点を超えて、欠点があることが分かっている。例えば、能動的方法では、（例えば、巻線、放熱器、ループ（複数可）などの）追加の磁気構造の設置が必要となる場合があり、当該構造は、正しい振幅、周波数、および位相の相殺信号（ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ）を生成するために電力供給する必要がある。このような能動的な寄生方法の一例は、米国特許第９，３０６，６３５号に記載されている。多くの能動的な事例では、フィードバック制御ループを作製するために１若しくはそれ以上の磁気感応アンテナが必要となる。能動制御システムは、寄生給電型相殺ループにより、必然的にワイヤレス電力伝送（ＷＰＴ）システムの電力伝送効率を低下させる。一方、受動的システムでは、材料、設置、配備の初期コスト、および各ワイヤレス充電時の前後に機械的に遮蔽体を所定の位置に移動させるために必要な装置の継続的な維持費の両方の負担がある。

例示的な実施形態における協調的な磁束低減システムおよび方法は、寄生ループおよび遮蔽材料の移動を必要とせず、電力効率を高め、可動部品の必要性を除去する。本明細書で説明する協調的な磁束低減システムは、ワイヤレス電力伝送装置以外の追加的な装置の装備を必要としない。当業者であれば理解するように、協調的な磁束低減システムは、整合する二次コイルアセンブリを充電する２若しくはそれ以上の共同配備された一次コイルアセンブリを有するモジュール式一次コイル構造を必要とする場合がある。

協調的な相殺法では、クラスタに配備された電力伝送用一次コイルおよび二次コイル（一対）を隣接する一対のコイルと組み合わせ、充電信号電圧、電流、および位相を調整することにより、ワイヤレス電力伝送（ＷＰＴ）システムによって生成される総磁束量が大幅に低減される結果となる。補助的な無給電型相殺ループやコイルは必要ない。サポートされるコイルのクラスタ構成には、例えば、１ｘ２、２ｘ２、２ｘ３などがある。不対クラスタ構成（例えば、１ｘ３、１ｘ５）もまた、クラスタ内の近接および／または隣接コイルとのバーチャルな組み合わせによって利益を得ることができ、この場合クラスタ内の各コイルに対して電圧、電流、位相が調整される。

クラスタは、特定の用途（例えば、自動車、小型トラックなどの電動車両の車両等級）に合わせてサイズ設定することができ、これにより、二次コイルのクラスタのサイズおよび形状に適合するように一次コイルを動的に選択することが可能となる。地上配備に応じて、クラスタ構成を動的にプロビジョニングすることができる。一例として、２ｘ１の２次クラスタを備えた電動車両（ＥＶ）は、３ｘ２の地上側クラスタによって充電することができ、位置合わせされた一対のコイルごとに位相、電圧、電流制御された電力伝送を利用して、磁束を低減することができる。

充電器と充電される機器または装置との間で双方向通信を利用すること（例えば、「Ｎｅａｒ ｆｉｅｌｄ， ｆｕｌｌ ｄｕｐｌｅｘ ｄａｔａ ｌｉｎｋ ｆｏｒ ｕｓｅ ｉｎ ｓｔａｔｉｃ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｈａｒｇｉｎｇ（静的および動的共鳴誘導ワイヤレス充電で使用する近接場全二重データリンク）」と題する、米国特許第１０，１３５，４９６号など）によって、ほぼリアルタイムのイベントおよびステータス（例えば、電池充電レベルなど）の通信が可能になるだけでなく、車両制御装置（例えば、電池管理システム（ＢＭＳ））と充電ステーション（例えば、各地上側アセンブリ（ＧＡ）および各地上側アセンブリ（ＧＡ）のクラスタをタスク処理する充電ステーションの制御装置）との間で、各システムの能力に関する情報を交換することができる。

本明細書の図４～図８Ｃに示す一定磁束密度の等値線は、一次コイルアセンブリと二次コイルアセンブリとの間で伝送される電力に依存する。各図において、全体的な磁束密度は一次コイル電流に対して線形的に変化するため、一次コイルアセンブリのクラスタへの入力電流が変化すると、等値線の間隔が縮小または拡張するが、磁束密度の等値線の地形マッピングの全体的な形状は変化しない。これは、各クラスタ、および図示する各電流・位相関係についても当てはまる。

図１
図１は従来の誘導結合されたワイヤレス電力伝送用の一次および二次コイルアセンブリの対１００における主要コンポーネントの分解図である。

例示的実施形態において、二次コイルアセンブリ１０５は、電動車両（ＥＶ）の下部に設置されるものであり、車両の電池管理システム（ＢＭＳ）（図示しない）に接続されている。本実施形態において、二次コイルアセンブリ１０５は、電動車両（ＥＶ）の下側に取り付けられているが、他の搭載位置でも可能である。

電磁場（ＥＭＦ）シールド１０１が、電動車両（ＥＶ）への機械的および電力的な相互接続を提供するのとともに、電動車両（ＥＶ）の金属コンポーネントに誘導される渦電流を防止する。

実質的にフェライト材料からなる連続したフラットスラブまたは成形された連続シートである二次裏打ちコア１０２は、磁束を車両から離れる方向に方向転換する機能を有する。本明細書で使用される「裏打ちコア」および「フェライト」は、磁束を誘導するのに使用される材料を説明するために用いられるものであるが、斯かる材料の選択を制限するものではない。斯かる用語は、どちらも高浸透率の磁気材料構築用の一般用語として使用されるものであるが、この場合、高浸透率とは、１よりも実質的に大きい（名目上１００超）の比透磁率を意味する。フェライトと言う用語は、裏打ちコアの構築に使用できる他の類似の材料の使用を除外するものではなく、フラットスラブまたは成形シートに製造可能な層状金属シート、粉末状酸化物、焼結された粉末状酸化物、および／または非晶質金属がそれに含まれてもよい。

二次コイル１０３は、磁気的に伝送されるエネルギーの伝送装置であり、導体の平面状螺旋部（すなわち巻線）を有していてもよい。螺旋部は円形であっても長方形であってもよく、裏打ちコア１０２および電磁場（ＥＭＦ）シールド１０１よりも面積または直径が小さい。例示的な螺旋コイルの形状は、全体が参照として本明細書に組み込まれる、「ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＰＯＷＥＲ ＴＲＡＮＳＦＥＲ ＴＨＩＮ ＰＲＯＦＩＬＥ ＣＯＩＬ ＡＳＳＥＭＢＬＹ（ワイヤレス電力伝送用薄型コイル）」と題する米国特許出願第１６／６１５，２９０号において、図７～１０との関連で記載されている。

二次コイルアセンブリのカバー１０４は、液体や粉塵の侵入から電子装置を保護するための、軽量で磁気的に不活性な筐体である。

図１の実施形態において、一次コイルアセンブリ１１０は、舗道表面上または舗道表面と面一となるように地下に設置される。

一次コイルアセンブリのカバー１０６は、重負荷に対応可能であるとともに、一次コイルアセンブリへの液体および粉塵の侵入を防止できる磁気的に不活性な筐体である。

一次コイル１０７は、磁気的に伝送されるエネルギーの送信装置であり、導体の平面状螺旋部（すなわち巻線）を有していてもよい。螺旋部は円形であっても長方形であってもよい。磁束の望ましくない発生を最小限に抑えるため、一次コイル１０７と二次コイル１０３は面積または直径が同一であるが、コイル巻数は異なっていてもよい。双方向システムにおいては、一次コイル１０７と二次コイル１０３は、電力が車両から地上へ伝送されるのを可能にする役割および方向を交換可能であることに注目されたい。

実質的にフェライト材料からなる連続したフラットスラブまたは成形された連続シートである一次裏打ちコア１０８は、磁束を地上から離れる方向に方向転換し、二次コイル１０３の方向に誘導する機能を有する。

地上プレート１０９は、一次コイルアセンブリの他の部分を機械的に支持する機能を有する。地上プレートは、電気接地への相互接続を提供してもよい。磁場特性に実質的に影響しない電気コネクタ、構造部材、冷却配管、およびセンサについては図１に図示しない。

図２
図２は、正弦波対破壊的相殺（ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）を例示している。時間（Ｘ軸）および振幅（Ｙ軸）で作図される第１の信号２０１は、波長２０２、振幅２０３、および位相ゼロ（０）の特性を示す。第２の信号２０５も時間（Ｘ軸）および振幅（Ｙ軸）で図示されている。第２の信号２０５は、第１の信号２０１と同一の振幅２０６および波長２０７を有しているが、位相差２０８は１８０°である。信号２０１および２０５が合わされると、第３の時間（Ｘ軸）および振幅（Ｙ軸）座標系で示される結果的信号２０９は、信号２０１および２０５間の１８０°の位相差による相殺的干渉によりゼロとなる。

図３Ａ
図３Ａは、一直線上に配置された、一対のモジュール式一次コイルアセンブリのセット３００（地上側アセンブリ（ＧＡ）としても知られる）の物理的特性を示す。一次コイルは長方形（通常、正方形）または楕円形（通常、円形）の螺旋部であってもよい。第１の一次コイルアセンブリ３０１は、隣接／近接した第２の一次コイルアセンブリ３０２と共に配置されている。隣接した一次コイルアセンブリ３０１および３０２は、間隔３０４によって分離されている。この例の場合、隣接した一次コイルアセンブリ３０１および３０２は、長さ３０５および幅３０６が同一であり、軸３０３に沿って充電される車両の移動方向３１０に一直線上に配置され、直線関係にある。隣接した一次コイルアセンブリ３０１および３０２の中間点３０７および３０８（ボアサイト（ｂｏｒｅｓｉｇｈｔ）としても知られる）は、距離３０９によって分離されている。

間隔３０４は、各モジュール式一次コイルアセンブリ３０１および３０２を電気的および磁気的に分離する機能を果たす。（米国特許出願第１６／６１５，２９０、「ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＰＯＷＥＲ ＴＲＡＮＳＦＥＲ ＴＨＩＮ ＰＲＯＦＩＬＥ ＣＯＩＬ ＡＳＳＥＭＢＬＹ（ワイヤレス電力伝送用薄型コイル）」）の図７～１０に示されるように）裏打ちコア層および電磁場（ＥＭＦ）シールドはコイル巻線よりも大きいので、間隔３０４は、近接したコイルアセンブリの電磁（ＥＭ）シールド間の距離である。磁気分離は、第１の一次コイルアセンブリ３０１から第２の一次コイルアセンブリ３０２に移動する磁束、および一次コイルアセンブリから当該一次コイルアセンブリとは整列していない近接した第２のコイルアセンブリに移動する磁束の加算（または破壊的相殺による減算）を防ぐように間隔３０４のサイズを設定することにより達成される。一直線上の構成に基づいてより大型のクラスタを作製するために、隣接した二次アセンブリ間に必要な分離間隔３０４を維持しつつ、追加の二次アセンブリ（および対応する地上ベースの一次アセンブリ）を車両の車台（ｃｈａｓｓｉｓ）の長さを限度として、クラスタの末端部に追加可能である。一直線上に配置されたクラスタの前方部は、図３Ａにおいて、充電される車両の移動方向左側３１０と定義される。

図３Ｂ
図３Ｂは、例示的実施形態において、一次コイルアセンブリの単一の平行に配置された対（ｐａｒａｌｌｅｌ ｐａｉｒ）を有する充電スタンドクラスタ３１１の物理的特性を幾何学的に示す。一次アセンブリのコイルは長方形（通常、正方形）または楕円形（通常、円形）の螺旋部であってもよい。第１の一次コイルアセンブリ３０１は、隣接／近接した第２の一次コイルアセンブリ３０２と共に配置されており、アセンブリ３０１および３０２は、車両の車台の中心線３０３の両側に対称的に配置されている。隣接した一次コイルアセンブリ３０１および３０２は、間隔３０４によって分離されている。この例の場合、隣接した一次コイルアセンブリ３０１および３０２は、長さ３０５および幅３０６において同一であり、軸３０３に沿って一列に配列されている。隣接した一次コイルアセンブリ３０１および３０２の中間点３０７および３０８（ボアサイトとしても知られる）は、距離３０９によって分離されている。平行クラスタ３１１の前方部は、図３Ｂにおいて、充電される車両の移動方向左側３１０と定義される。

図３Ｃ
図３Ｃは、一次コイルアセンブリの２ｘ２クラスタ３１２の物理的特性を幾何学的に示すものであり、第１の対３０１、３０２および第２の対３１３、３１４が並列に配置されており、各対のうちの一次コイルアセンブリの一つが車両の車台中心線３０３のいずれかの側に配置されている。第１の平行一次コイルアセンブリの対３０１、３０２は、第１の間隔３０４によって互いに分離されている。第１の平行一次コイルアセンブリの対３０１、３０２は、距離３０９によって分離されたボアサイト３０７および３０８を各々有している。第２の平行一次コイルアセンブリの対３１３、３１４は、第１の間隔３０４によって互いに分離されている。第２の平行一次コイルアセンブリの対３１３、３１４は、距離３０９によって分離されたボアサイト３１５および３１６をそれぞれ有している。平行一次コイルアセンブリの対の各対は直線的に位置合わせされ、第２の間隔３１８によって分離され、それにより、ボアサイト３０８、３１５および３０９、３１６の各々は、第２の距離３１７により、充電される車両の移動方向３１０の左右に分離されている。２ｘ２クラスタ３１２は、２つの並列に配置された対、２つの対角線上の対、さらに２つの前後の対として特徴付けることができる。

車両の車台中心線３０３のいずれかの側に平行に対を追加することにより追加の隣接一次アセンブリ（２ｘ２ｎ）を設置して、図３Ｃに示すモジュール式クラスタを拡張することができる。隣接した一次アセンブリは、一次アセンブリのモジュール式クラスタにおける最も近接した一次アセンブリ（複数も可）であり、全て接している。モジュール式クラスタにおいて隣接していない一次アセンブリは、近接一次アセンブリと定義される。２ｘ２（およびさらに大きい２ｘｎ（ｎ＞２））クラスタにおける一次コイルアセンブリ間のの対では、並列（車両の中心線のいずれかの側に平行）、対角線上、または前後（両方共、車両の中心線の同じ側）が使用されてもよい。

一次アセンブリのクラスタ（単一の一次アセンブリまたは一次アセンブリの単一クラスタを含む）はワイヤレス充電スタンドと呼ばれる。地理的にグループ分けされたワイヤレス充電スタンドのセットは、ワイヤレス充電ステーションと呼ばれる。共通制御下の大型ワイヤレス充電スタンド群は、ワイヤレス充電デポまたはワイヤレス充電設備と定義される場合がある。

商業的に配置された２００ｋＷシステム（各々５０ｋＷの４つの一次コイルアセンブリで、２０ｋＨｚの中央周波数を有する）は、近接した一次コイルアセンブリ間に１０１．６ｍｍの分離を有していた。その後、商業的に設置された３００ｋＷシステム（各々７５ｋＷの４つの一次コイルアセンブリで、８５ｋＨｚの中央周波数を有する）は、７５ｍｍの分離を有していた。一次コイルアセンブリ（および対応する二次コイルアセンブリ）のさらに狭い間隔は、機械および設置を考慮して調整可能であり、その場合、位置合わせのずれにおける干渉を減らし、それにより一次および二次コイルアセンブリの対の間の位置合わせずれへの全体的感度を減少させるように最小間隔が維持される。

誘導結合されたワイヤレス電力伝送システムが能動的になると、一次および二次コイルにおける交流により磁束が発生する。コイルを取り巻く領域において、斯かる磁束の分布は、各コイルの磁気中心に位置する双極子源の磁場に関する方程式によって十分近似できる。斯かる磁場は一般的にトロイダル（ドーナツ）形状を有しており、磁束はポロイダル方向（ドーナツの穴をループする方向）へ向かう。あらゆる磁気双極子源同様、場の強さ（磁束密度に等しい）は、双極子からの距離の三乗に比例して低下する（１／ｒ３）。

１つの実際的な２００ｋＷの実施形態において、一次コイルアセンブリは各々９０２ｍｍの長さ、９０２ｍｍの幅であった。第２の実際的な３００ｋＷの実施形態において、一次コイルアセンブリは各々７２５ｍｍの長さ、６７５ｍｍの幅であった。

図４
図４は、デカルト座標系で作図された、単一の大型一次コイルアセンブリ４０１によって発生する一定磁束密度の等値線を示しており、両軸は、充電セッション中における一次コイルアセンブリの中心からの距離（メートル）を示している。これは、電動車両の車体からの遮蔽が一切考慮されていないので、最悪のモデルケースである。

図４の磁場は、有限要素法（ＦＥＭ）計算を用いて他の導電性材料（渦電流源）および磁性材料の存在下において、導電性コイルによって発生する磁束密度を決定することでモデル化された。

電力が二次コイルアセンブリ（図示しない）へ能動的に伝送されると、全磁束密度は、一次コイルアセンブリ４０１の中心からの距離が増加するにつれて減少する。電力が二次コイルアセンブリ（図示しない）へ能動的に伝送されると、全磁束密度は、一次コイルアセンブリ４０１の中心からの距離が増加するにつれて減少する。一次コイルアセンブリ４０１を直接取り巻く第１の等値線４０４は、３１６μＴ（マイクロテスラ）の一定磁束密度を示す。第２の等値線４０５は、１００μＴの定磁束密度を示す。第３の等値線４０６は、３１．６μＴの定磁束密度を示す。第４の等値線４０７は、１０μＴの定磁束密度を示す。第５の等値線４０８は、３．１６μＴの定磁束密度を示す。第６の等値線４０９は、１μＴの定磁束密度を示す。

安全な磁場曝露限界に関して最近提案された曝露規則には、国際非電離放射線防護委員会（ＩＣＮＩＲＰ）および技術専門工学および規格協会である米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）の規則が含まれる。米国連邦通信委員会は、Ｄｏｃｋｅｔ ＥＴ １９－２２６，「Ｔａｒｇｅｔｅｄ Ｃｈａｎｇｅｓ ｔｏ ｔｈｅ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ Ｒｕｌｅｓ Ｒｅｇａｒｄｉｎｇ Ｈｕｍａｎ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｔｏ Ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄｓ（高周波電磁場への人体曝露に関する委員会規則の一部変更」において、磁気曝露に関する新たな制限がワイヤレス電力伝送に必要であるか否かを調査している。

基準８５キロヘルツの磁気充電信号に関して、（「Ｇｕｉｄｌｉｎｅｓ ｆｏｒ ｌｉｍｉｔｉｎｇ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｔｏ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄｓ（電磁場への曝露を制限するためのガイドライン）（１００ｋＨｚ～３００ＧＨｚ）、Ｈｅａｌｔｈ Ｐｈｙｓ １１８； Ｍａｒｃｈ ２０２０」）により提案されたＩＣＮＩＲＰ制限は２７μＴ（３１．６μＴ等値線に極めて近い）であり、（「ＩＥＥＥ Ｃ９５．１－２０１９ － ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｓａｆｅｔｙ Ｌｅｖｅｌｓ ｗｉｔｈ Ｒｅｓｐｅｃｔ ｔｏ Ｈｕｍａｎ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｔｏ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ，Ｍａｇｎｅｔｉｃ，ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄｓ，０Ｈｚ ｔｏ ３００ＧＨｚ（０Ｈｚ～３００ＧＨｚの電場、磁場、および電磁場への人体曝露に関する安全レベルの基準：ＩＥＥＥ Ｃ９５．１－２０１９」による）関連するＩＥＥＥ制限は２００μＴ（３１６μＴ等値線と３１．６μＴ等値線の間）である。

図５Ａ
図５Ａは、デカルト座標系で作図され、一直線上に配置された、一対のモジュール式一次コイルアセンブリ５０１および５０２によって発生する一定磁束密度の等値線を示しており、両軸は、同位相充電セッション中における一次コイルアセンブリ５０１および５０２の対の間隔内の中心点からの距離（メートル）を示している。この場合、モジュール式一次コイルアセンブリ５０１および５０２の対は共通電源から電力を供給され、磁気制御装置（図示しない）によって設定された実質的に同一の振幅、周波数、および位相磁気信号を送信する。この例の場合、モジュール式一次コイルアセンブリ５０１および５０２は、合同な直線状格子パターンに従って平面充填されている。

追加磁束密度（ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｕｘ ｄｅｎｓｉｔｙ）が、一定磁束密度の等値線によって示されている。第１の等値線５０５は３１６μＴの一定磁束密度を示している。第２の等値線５０６は１００μＴの一定磁束密度を示している。第３の等値線５０７は３１．６μＴの一定磁束密度を示している。第４の等値線５０８は１０μＴの一定磁束密度を示している。第５の等値線５０９は３．１６μＴの一定磁束密度を示している。第６の等値線５１０は１μＴの一定磁束密度を示している。

自動車（１．８メートル）の公称幅５０３および公称長５０４が、特定の実施形態用に図示されている。図示されているように、図５Ａに示されるモジュール式一次コイルアセンブリの対は、自動車の充電での使用に好適である。車両の下側に二次コイルアセンブリ（複数も可）を配置することにより、乗客も近くの第三者も磁束遮蔽を享受でき、立ち入り禁止区域は、車両の下側に入り込むことによってのみ侵入可能となる。作動していない場合、磁気充電信号は存在するが、それは低電力の誘導通信信号に過ぎない。

車両、トラック、バス、および他の道路ベースの車両は一定の設計に従うものであり、車両の幅よりも長さの方が大きい。（単一の一次コイルアセンブリの円形磁場（図１を参照）に対し）一般的に楕円形の磁場パターンと比べると、図５Ａの１ｘ２コイルアセンブリは、金属製の車体からの追加遮蔽が得られ、しかも車体、車両フレーム、および車輪によって立ち入り禁止区域が提供されるという二つの利点がある。

全ての電動車両（ＥＶ）に関し、個々の二次コイルアセンブリのセットは、各車両に永久的に関連付けられている。各二次コイルアセンブリ用の周波数応答に関する情報は、車両によって、あるいは中央（地面側）リポジトリにおいて維持することができる。各対について、各一次コイルアセンブリ用に充電周波数を調整することにより、（例えば、二次コイルアセンブリの製造業者、型、モデルの違いによって生じる）周波数応答の不一致が最小限に抑えられる。新しい周波数の対は位相のずれがあるため、磁束の実質的な相殺の達成には効率の低下が伴う。

図５Ｂ
図５Ｂは、デカルト座標系で作図され、一直線上に配置された、一対のモジュール式一次コイルアセンブリ５０１および５０２によって発生する一定磁束密度の等値線を示しており、両軸は、位相のずれた充電セッション中における一次コイルアセンブリ５０１および５０２の対の間隔内の中心点からの距離（メートル）を示している。この例の場合、モジュール式一次コイルアセンブリ５０１および５０２は、合同な直線状格子パターンに従って平面充填されている。この場合、一直線上に配置された、一対のモジュール式一次コイルアセンブリ５０１および５０２は、複数の電源から電力を供給され、所定の振幅および周波数で同一の磁気充電信号を発生させるが、磁気充電信号間の位相差は約１８０°に設定されている。この文脈で使用される場合、「約」は＋／―１０°を意味する。

２つの充電信号によって生じる追加磁束密度が、等値線によって示されている。第１の等値線５０８は３１６μＴの一定磁束密度を示している。第２の等値線５０９は１００μＴの一定磁束密度を示している。第３の等値線５１０は３１．６μＴの一定磁束密度を示している。第４の等値線５１１は１０μＴの一定磁束密度を示している。第５の等値線５１２は３．１６μＴの一定磁束密度を示している。第６の等値線５１３は１μＴの一定磁束密度を示している。

自動車（１．８メートル）の公称幅５０３および公称長５０４が、特定の実施形態用に図示されている。図から分かるように、図５Ｂに示されるモジュール式一次コイルアセンブリの対は、自動車の充電充電での使用に好適である。車両の下側に二次コイルアセンブリ（複数も可）を配置することにより、乗客も近くの第三者も磁束遮蔽を享受でき、立ち入り禁止区域は、車両の下側に入り込むことによってのみ侵入可能となる。作動していない場合、磁気充電信号は全く存在しない。

図５Ｃ
図５Ｃは、デカルト座標系で作図され、並列に配置された、一対のモジュール式一次コイルアセンブリ５０１および５０２によって発生する一定磁束密度の等値線を組織分布的に示しており、両軸は、位相のずれた充電セッション中における一次コイルアセンブリ５０１および５０２の対の間隔内の中心点からの距離（メートル）を示している。この例の場合、モジュール式一次コイルアセンブリ５０１および５０２は、合同な直線状格子パターンに従って平面充填されている。この場合、モジュール式一次コイルアセンブリ５０１および５０２の対は、複数の電源から電力を供給され、決定された振幅および周波数で同一の磁気充電信号を発生させるが、磁気充電信号間の位相差は約１８０°に設定されている。２つの充電信号によって生じる追加磁束密度が等値線によって示されており、９０度回転されている点を除けば図５Ｂの実施形態と同じである。

２つの充電信号に関する結果的な追加磁束密度が、等値線によって示されている。第１の等値線５０５は３１６μＴの一定磁束密度を示している。第２の等値線５０６は１００μＴの一定磁束密度を示している。第３の等値線５０７は３１．６μＴの一定磁束密度を示している。第４の等値線５０７は３１．６μＴの一定磁束密度を示している。第５の等値線５１２は１μＴの一定磁束密度を示している。

自動車（１．８メートル）の公称幅５０３および公称長５０４が、特定の実施形態用に図示されている。図示されるように、図５Ｃに示される一対のモジュール式一次コイルアセンブリの２ｘ１の並列構成は、（本実施形態において二次コイルアセンブリを車両の下側に配置する場合）磁束の広面積が車台によって形成される立ち入り禁止区域の外側になるので、図５Ｂに示される１ｘ２の一直線上の配列構成と比べて、自動車の充電使用には適していない。

車両、トラック、バス、およびその他の路上車両は一定の設計に従うものであり、車両幅よりも長さの方が大きく、しかも車両幅は道路線幅によって制限されているので、一定磁束密度の等値線の幾何学的形状は、金属製の車体によって提供される追加の遮蔽の効果を利用することが好ましい。車体、車両フレーム、および車輪によって提供される一次コイルアセンブリの周囲の立ち入り禁止区域によって、潜在的な電磁場（ＥＭＦ）への曝露がさらに制限可能であることに注目されたい。

図６Ａ
図６Ａは、２ｘ２クラスタに配列された４つの一次コイルアセンブリのモジュール式クラスタを示している。個々の一次コイルアセンブリのサイズを考慮すると、この幾何学的配置は、バン、トラック、トレーラー、またはバスの車体の下に設置するのに適している。図６Ａにおいて、一次コイルアセンブリの各々は共通電源から電力を供給されており、伝送周波数、位相、および電力レベルを共有している。この例の場合、モジュール式一次コイルアセンブリ６０１、６０２、６０３、および６０４は、合同な直線状格子パターンに従って平面充填されている。

同位相充電セッション中の追加磁束密度が、デカルト座標系で作図された一定磁束密度の等値線によって示されており、原点が一次コイルアセンブリの２ｘ２クラスタの中心に置かれている。第１の等値線６０７は１００μＴの一定磁束密度を示している。第２の等値線６０８は３１．６μＴの一定磁束密度を示している。第３の等値線６０９は１０μＴの一定磁束密度を示している。第４の等値線６１０は３．１６μＴの一定磁束密度を示している。第５の等値線６１１は１μＴの一定磁束密度を示している。

人体への曝露に関して言えば、４つの一次コイルアセンブリ６０１、６０２、６０３、および６０４の全てが同じ周波数および位相を伝送しているこのシナリオは、磁束密度の最悪の場合を示している。公称自動車幅６０５および長さ６０６から分かるように、４ｘ４クラスタは、斯かる寸法の自動車の下に設置される可能性は小さい。しかし、バス（公称車台幅２．６メートル）などの大型の車両は追加の重なり、したがって増加した磁束密度から乗客や近くの第三者のための遮蔽を提供する。

図６Ｂ
図６Ｂは、２ｘ２クラスタに配列された４つの一次コイルアセンブリのモジュール式クラスタを示している。この例において、モジュール式一次コイルアセンブリ６０１、６０２、６０３、および６０４は、合同な直線状格子パターンに従って平面充填されている。さらに、この例において、一次コイルアセンブリは、第１の対６０１、６０２および第２の対い６０３、６０４に分離されており、各対は、個別の電源から電力を提供されるか、若しくは個別に電力を供給されるが、同じ伝送周波数および電力レベルを共有する（但し、並列に配置された一次コイルアセンブリの対の間には一定の位相差（例えば、１８０°）がある）。

上述したように、位相のずれた充電セッション中における一次コイルアセンブリの対の間の位相差は、伝送された磁気充電信号の相殺的干渉をもたらす。追加磁束密度が、デカルト座標系で作図された一定磁束密度の等値線によって示されており、原点が一次コイルアセンブリの２ｘ２クラスタの中心に置かれている。第１の等値線６１４は１００μＴの一定磁束密度を示している。第２の等値線６１５は３１．６μＴの一定磁束密度を示している。第３の等値線６１６は１０μＴの一定磁束密度を示している。第４の等値線６１７は３．１６μＴの一定磁束密度を示している。第５の等値線６１８は１μＴの一定磁束密度を示している。

（１μＴ等値線６１８で示される）結果的な磁場の形状は、面積が減少しているだけでなく、乗客の乗り降りが予想される電動車両（ＥＶ）側で減少している。バス（基準車台幅２．６メートル）などの大型の車両は追加の重なり、したがって増加した磁束密度から乗客や近くの第三者のための遮蔽を提供する。

図６Ｃ
図６Ｃは、２ｘ２クラスタに配列された４つの一次コイルアセンブリのモジュール式クラスタを示している。この例の場合、モジュール式一次コイルアセンブリ６０１、６０２、６０３、および６０４は、合同な直線状格子パターンに従って平面充填されている。

本実施形態において、一次コイルアセンブリは、対角線上の第１の対６０１、６０３および対角線上の第２の対６０２、６０４に分離されており、各対は個別の電源から電力を提供されている（または個別に電力を供給されている）が、各対は対となる一次コイルアセンブリ間で同じ電力レベルおよび一定の位相差（例えば、約１８０°）を共有している。二次アセンブリ（図示しない）の周波数オフセットを補償するために、第１の対角線上の一次コイルの対６０１、６０３は、位相のずれた充電セッション中に、第２の対角線上の一次コイルの対６０２、６０４とは異なる周波数で伝送されるように設定される。

第１の等値線６１４は１００μＴの一定磁束密度を示している。第２の等値線６１５は３１．６μＴの一定磁束密度を示している。第３の等値線６１６は１０μＴの一定磁束密度を示している。第４の等値線６１７は３．１６μＴの一定磁束密度を示している。第５の等値線６１８は１μＴの一定磁束密度を示している。

磁束等値線の結果的なパターンは丸まった正方形の形状を有しているが、図６Ａに示される基準パターンおよび面積よりも磁束密度が減少しており、有利である。磁場パターンの成形も、クラスタの側面が減少、ひいては電動車両（ＥＶ）の側面が顕著となるという点でも有利である。

図６Ｄ
図６Ｄは、２ｘ２クラスタに配列された４つの一次コイルアセンブリのモジュール式クラスタを示している。この例の場合、モジュール式一次コイルアセンブリ６０１、６０２、６０３、および６０４は、合同な直線状格子パターンに従って平面充填されている。但し、この例において、一次コイルアセンブリは、並列に配置された第１の対６０１、６０４および並列に配置された第２の対６０２、６０３に分離されており、各対は個別の電源から電力を提供されるか、若しくは個別に電力を供給されるが、同じ伝送周波数および電力レベルを共有している（但し、位相のずれた充電セッション中に、並列に配置されたの第１および第２の対の一次コイルアセンブリ間に一定の位相差（例えば、１８０°）がある）。

図６Ｄにおいて、第１の等値線６１４は１００μＴの一定磁束密度を示している。第２の等値線６１５は３１．６μＴの一定磁束密度を示している。第３の等値線６１６は１０μＴの一定磁束密度を示している。第４の等値線６１７は３．１６μＴの一定磁束密度を示している。第５の等値線６１８は１μＴの一定磁束密度を示している。

図６Ｂ（並列に配置された、位相のずれた一次コイルアセンブリの対）および図６Ｃ（位相のずれた一次コイルアセンブリの対角線上の対）との比較から分かるように、並列構成では、対角線上の構成ほど磁束密度が低減しない。

図７Ａ
図７Ａは、１ｘ３クラスタに配列された３つの一次コイルアセンブリのモジュール式クラスタである。この幾何学的配列は、バン、トラック、トレーラー、またはバスの車台の下に設置されることを意図している。この例の場合、モジュール式一次コイルアセンブリ７０１、７０２、および７０３は、合同な直線状格子パターンに従って平面充填されている。

同位相充電セッション中の追加磁束密度が、デカルト座標系で作図された一定磁束密度の等値線によって示されており、原点が中央の一次コイルアセンブリ７０２の中心に置かれている。第１の等値線７０６は３１６μＴの一定磁束密度を示している。第２の等値線７０７は１００μＴの一定磁束密度を示している。第３の等値線７０８は３１．６μＴの一定磁束密度を示している。第４の等値線７０９は１０μＴの一定磁束密度を示している。第５の等値線７１０は３．１６μＴの一定磁束密度を示している。第６の等値線７１１は１μＴの一定磁束密度を示している。

一定磁束密度の等値線の全体的パターンでは、電動車両（ＥＶ）の中心線に沿ったクラスタの配列により近傍の第三者に最大限の隔離および遮蔽が提供されるため、発生する電磁場（ＥＭＦ）の減少が望ましいワイヤレス電力伝送（ＷＰＴ）で使用されるのに適している。

図７Ｂ
図７Ｂは、１ｘ３クラスタに配列された３つの一次コイルアセンブリのモジュール式クラスタである。個々の一次コイルアセンブリのサイズを考慮すると、この幾何学的配置は、バン、トラック、トレーラー、またはバスの車体の下に設置するのに適している。この例において、モジュール式一次コイルアセンブリ７０１、７０２、および７０３は、一列に配置される（合同な直線状格子パターンに従った平面充填が利用される）。デカルト平面は、中央の一次コイルアセンブリ７０２の中心点にその中心が置かれる。

上述したように、一次コイルアセンブリの対の間の位相差によって、位相のずれた充電セッション中に、伝送された磁気充電信号の相殺的干渉が生じる。３つの一次コイルアセンブリをクラスタにする場合、対の変更形態が必要となる。同じ充電信号電力、周波数、および位相を伝送するように第１の一次コイルアセンブリ７０１および第３の一次コイルアセンブリ７０３を設定し、次に、同じ電力および周波数であるが第１の一次コイルアセンブリ７０１および第３の一次コイルアセンブリ７０３とは位相が異なる充電信号を伝送するように中央の一次コイルアセンブリ７０２を設定することにより、磁束密度の実質的な低減が達成できる。

追加磁束密度が、デカルト座標系で作図された一定磁束密度の等値線によって示されており、原点が中央一次コイルアセンブリ７０２の中心に置かれている。第１の等値線７１３は３１６μＴの一定磁束密度を示している。第２の等値線７１４は１００μＴの一定磁束密度を示している。第３の等値線７１５は３１．６μＴの一定磁束密度を示している。第４の等値線７１６は１０μＴの一定磁束密度を示している。第５の等値線７１７は３．１６μＴの一定磁束密度を示している。第６の等値線７１８は１μＴの一定磁束密度を示している。

磁場等値線によって示される磁場の低減は、公称の図７Ａと比べ、相当量である。等値線が電動車両（ＥＶ）の側面で相当低減される磁場成形も有利である。

図７Ｃ
図７Ｃは、１ｘ３クラスタに配列された３つの一次コイルアセンブリのモジュール式クラスタである。この例において、モジュール式一次コイルアセンブリ７０１、７０２、および７０３は、一列に配置される（合同な直線状格子パターンに従った平面充填が利用される）。デカルト平面は、中央の一次コイルアセンブリ７０２の中心点にその中心が置かれる。

同一の充電信号電力、周波数、および位相を伝送するように第１の一次コイルアセンブリ７０１および第３の一次コイルアセンブリ７０３を設定することに加え、次に、同一の周波数であるが第１の一次コイルアセンブリ７０１および第３の一次コイルアセンブリ７０３とは位相がずれた（例えば、１８０°）充電信号を伝送するように中央の一次コイルアセンブリ７０２を設定することにより、中央の一次コイルアセンブリ７０２の電力を増加でき（あるいは、第１の一次コイルアセンブリ７０１および第３の一次コイルアセンブリ７０３の充電信号の電力を削減でき）、位相調整のみで達成可能なレベルよりも大きいレベルの低減が磁束密度において達成できる。

電力制御を伴う位相のずれた充電セッションである本例において、外側の一次コイル７０１および７０３は、中央の一次コイル７０２の電流の７０％の電流を流すように設定される。したがって、電力レベルは、外側のコイル７０１おより７０３において５０％、中央のコイル７０２において５０％である。第１の等値線７２１は１００μＴの一定磁束密度を示している。第２の等値線７２２は３１．６μＴの一定磁束密度を示している。第３の等値線７２３は１０μＴの一定磁束密度を示している。第４の等値線７２４は３．１６μＴの一定磁束密度を示している。第５の等値線７２５は１μＴの一定磁束密度を示している。

（磁束密度等値線によって示される）磁場の面積は、電力制御により低減される。さらに電力制御レベルの調整を用いて、電動車両（ＥＶ）の車台遮蔽および立ち入り禁止区域に最も適合した形状に磁束密度を成形できる。

図７Ｄ
図７Ｄは、１ｘ３一次コイルアセンブリのクラスタを使用する際の、位相のずれた充電セッション中の有効磁束密度をバーチャルの相殺対電力制御で示す。磁気相殺対電流差の割合は、外側の２つのコイルの電流が中央のコイルと１８０°位相がずれており、外側のコイル電流が中央コイルの電流に比例して変化する場合に得られる。図７Ｄにおいて、Ｘ軸は内側および外側のコイルセット間の電流比（パーセント表示）を示し、Ｙ軸は、一方のコイルセット（例えば、外側のコイル）が他方のセット（例えば、内側のコイル）が流す電流と約１８０°位相のずれた電流を流す場合に相殺される磁束密度の割合を示している。

曲線７２６は、通常の車両端に対応する連結器の横の線（１．３ｍ）に沿って達成可能な磁束密度の相殺の最大値を示す。曲線７２６は、３つの領域７２９、７３０、および７３１を有している。領域７２９では、外側のセットの電流は、最大の相殺を可能にするには低すぎる。領域７３０において、外側のセットの電流は、最大の相殺を可能にするのに適切なレベルである。領域７３１では、外側のセットの電流は、最大の相殺を可能にするには高すぎる。領域７３０または７３１での動作により、磁束の低減という利点が提供されるとともに、状況に応じて供給電力の調整が行われる。

曲線７２７は、通常の車両端に対応する連結器の横の線（１．３ｍ）に沿って達成可能な磁束密度の相殺の最小値（最悪の場合）を示す。曲線７２７は２つの領域７３２および７３３を有しており、７２８において最大となる。領域７３２において、外側セットの電流が増加するにつれて、最小の相殺も増加する。領域７３３において、外側セットの電流が増加するにつれて、最小の相殺は減少する。これらの領域は、最小の相殺が最大値に達する点を取り囲んでいる。当該点もまた、曲線７２６の最大相殺領域７３０にあるため、動作を当該点に近似させることにより、磁場の全体的な低減が最大になる。

図８Ａ
図８Ａは、同位相充電セッション中の、２ｘ３クラスタに配列された６つのモジュール式一次コイルアセンブリのクラスタを示す。個々の一次コイルアセンブリのサイズを考慮すると、この幾何学的配置は、トラック、トレーラー、またはバスなどの大型車両の下部に設置するのに適している。この例において、合同な直線状格子パターンに従って平面充填された後、モジュール式一次コイルアセンブリ８０１、８０２、および８０３は第１の列に配置され、モジュール式一次コイルアセンブリ８０４、８０５、および８０６は第２の列に配置される。デカルト平面は、中央の対である一次コイルアセンブリ８０２および８０５間の中心点にその中心が置かれる。

第１の等値線８０７は３１６μＴの一定磁束密度を示している。第２の等値線８０８は１００μＴの一定磁束密度を示している。第３の等値線８０９は３１．６μＴの一定磁束密度を示している。第４の等値線８１０は３．１６μＴの一定磁束密度を示している。第５の等値線８１１は１μＴの一定磁束密度を示している。

図８Ｂ
図８Ｂは、２ｘ３クラスタに配置された６つの一次コイルアセンブリのモジュール式クラスタを示す。この幾何学的配置は、大型トラック、トレーラー、またはバスの車台の下部に設置されることを意図している。この例において、モジュール式一次コイルアセンブリ８０１、８０２、８０３、８０４、８０５、および８０６は、車両の長さに沿った横２列ｘ縦３列（２ｘ３）の合同な直線状格子パターンに従って平面充填されている。

図８Ｂにおいて、磁気エネルギーは、第１の対８０１および８０４、第２の対８０２および８０５、ならびに第３の対８０３および８０６による、０°および１８０°の位相シフトのオフセットによって伝送される。斯かる対角線上のパターンにより、充電セッション中、各一次および二次コイルアセンブリの組には、反対の位相オフセットを有する組のみが近接することになる。

追加磁束密度が、デカルト座標系で作図された一定磁束密度の等値線によって示されており、原点が一次コイルアセンブリ８０２と一次コイルアセンブリ８０５の中心におけるクラスタの中央に置かれている。第１の等値線８１４は３１６μＴの一定磁束密度を示している。第２の等値線８１５は１００μＴの一定磁束密度を示している。第３の等値線８１６は３１．６μＴの一定磁束密度を示している。第４の等値線８１７は１０μＴの一定磁束密度を示している。第５の等値線８１８は３．１６μＴの一定磁束密度を示している。第６の等値線８１９は１μＴの一定磁束密度を示している。

等値線によって示されるように、磁束密度は、（図８Ａに示されるように）６つの一次コイルアセンブリの全てが同位相で伝送される場合と比べ、１メートル、２メートル、および３メートル領域で大幅に減少している。図８Ｂに示す、磁束密度の等値線によって表される磁場の形状は、側面方向に大幅に良好に減少している。二次コイルアセンブリが車両の中心線に沿って配置されると仮定すると、車両の車台は、斯かる構成において、磁束の遮蔽および磁束によるヒト立ち入り禁止区域の双方を提供する。

図８Ｃ
図８Ｃにおいて、磁気エネルギーは、並列に配置された対における、位相のずれた充電セッション中に、第１の対８０１、８０４、第２の対８０２、８０５、および第３の対８０３、８０６により、０°および１８０°位相シフトで伝送される。このパターンは、左側対右側の磁束相殺系を設定する。

追加磁束密度が、デカルト座標系で作図された一定磁束密度の等値線によって示されており、原点が一次コイルアセンブリ８０２と一次コイルアセンブリ８０５の中心におけるクラスタの中央に置かれている。第１の等値線８２０は３１６μＴの一定磁束密度を示している。第２の等値線８２１は１００μＴの一定磁束密度を示している。第３の等値線８２２は３１．６μＴの一定磁束密度を示している。第４の等値線８２３は１０μＴの一定磁束密度を示している。第５の等値線８２４は３．１６μＴの一定磁束密度を示している。第６の等値線８２５は１μＴの一定磁束密度を示している。

並列に配置された対による相殺では、同等の磁束密度が生成され、面積がより増加するとともに有利な形状は減少する。電動車両（ＥＶ）側面への同等な磁束密度範囲の増加は、近くの第三者および乗り降りする乗客への曝露の低減と言う目的に反するものである。

図９
図９は、タクシーとして一般的に使用されるタイプの一般的な電気自動車またはハイブリッドのセダンに関する２つの図である。側面図９０１は、例示的な単一の車両搭載二次コイルアセンブリ９０３を示す。二次コイルアセンブリは、受信装置または車両アセンブリ（ＶＡ）としても知られる。

透視上面図９０２は、セダン車台の左側対右側の中心かつ前輪のすぐ後ろ（凸凹な地面によるコイルアセンブリへの損傷の可能性を減らすため）へ配置される二次コイルアセンブリ９０４を示す。立ち入り禁止区域９０５は、車両の下部構造の周囲によって形成される比較的アクセス不能な領域を示す。例示的実施形態において、充電中に形成される磁場は有利に形成されており、十分立ち入り禁止区域９０５内に限定されている。

図１０
図１０は、輸送車両として一般的に使用されるタイプの一般的な電気自動車またはハイブリッドのバンに関する２つの図である。側面図１００１は、車両搭載二次コイルアセンブリ１００３および１００４の１ｘ２の対に関する位置決めオプションを示す。透視上面図１００２は、セダン車台の左側対右側の中心線に沿い、前輪のすぐ後ろ（凸凹な地面によるコイルアセンブリへの損傷の可能性を減らすため）近くに配置される第１の１００５および第２の１００６受信装置を搭載するための好ましい位置を示す。立ち入り禁止区域１００７は、車両の下部構造の周囲によって形成される比較的アクセス不能な領域を示す。充電中に形成される磁場は有利に形成されており、十分立ち入り禁止区域１００７内に限定されている。

図１１
図１１は、一般的な電気またはハイブリッドの路線バスに関する２つの図である。側面図１１０１は、車両搭載二次コイルアセンブリの２ｘ２クラスタ１１０３に関する位置合わせオプションを示す。透視上面図１１０２は、車台左側対右側の中心線に沿い、前輪のすぐ後ろ（凸凹な地面によるコイルアセンブリへの損傷の可能性を減らすため）近くに配置される二次クラスタ１１０４を搭載するための好ましい位置を示す。立ち入り禁止区域１１０５は、車両の下部構造の周囲によって形成される比較的アクセス不能な領域を示す。充電中に形成される磁場は有利に形成されており、十分立ち入り禁止区域１１０５内に限定されている。

図１２
図１２は、一般的な電気またはハイブリッドのバスの二次（すなわち受信装置）クラスタの例を、側面図１２０１および透視上面図１２０２で示している。側面図１２０１は、車両搭載二次コイルアセンブリの２ｘ３クラスタ１２０３に関する位置合わせオプションを示す。透視上面図１２０２は、バス車台の左側対右側の下側の中心線に沿い、前輪のすぐ後ろ（凸凹な地面によるコイルアセンブリへの損傷の可能性を減らすため）近くに例示的２ｘ３二次クラスタ１２０４を搭載するための例示的位置を示す。立ち入り禁止区域１２０５は、車両の下部構造の周囲によって形成される比較的アクセス不能な領域を示す。充電中に形成される磁場は有利に形成されており、十分立ち入り禁止区域１２０５内に限定されている。上述した通り、閾値未満の磁束密度だけが、立ち入り禁止領域の外側で許容される。

図９～１２は、（縁石、スピードバンプによる損傷の可能性を少なくする）機械的考慮と、磁気発生を減少させる磁気遮蔽としての金属製車台の使用との間の技術的なトレードオフを示している。車両の車台は様々であり、モジュール式二次アセンブリの数も多様なので、（供給電力、周波数、位相、および二次アセンブリレイアウトを通して調整される破壊的相殺を用いて）磁束への曝露を最小限に抑えるような磁場を形成する手腕は実用面で増加する。

図９～１２において、立ち入り禁止区域の周囲は金属車台または下部機構の輪郭と一致するように示されている。代替実施形態においては、立ち入り禁止区域は、車両の周囲によって形成される領域よりも小さい部分またはそれよりも大きい広がりであってもよく、異なるレベルの磁束密度に対応する複数の領域であってもよい。小さい部分は、例えば、異物検出（ＦＯＤ）システムまたは生物検出（ＬＯＤ）システムのセンサ範囲によって制限されてもよい。大きい領域は、物理的バリアまたは表示によって制限される立ち入り禁止領域によって画成されてもよい。ＦＯＤまたはＬＯＤシステムのセンサ範囲は、車両輪郭よりも大きい立ち入り禁止区域を規定するのに使用されてもよい。斯かる小さいまたは大きい立ち入り禁止区域は、閾値を超えた磁束密度領域の発生に関して、望ましい形状を成形するのに使用されてもよい。あるいは、発生した磁場領域の形状は、立ち入り禁止区域のサイズおよび境界を調整するのに使用されてもよい。

図１３
図１３は、（図６Ｂに示すような４つの一次および二次コイルアセンブリからなる組で、対角線上に対となっている）代表的な２ｘ２クラスタにおける磁束密度の相殺のグラフを示す。Ｘ軸は対となるセット間の位相角を示す。Ｙ軸は、クラスタの中央から（通常の路線バスまたは通学用バスの端に対応する）１．３メートルの位置の、磁束密度相殺量を示す。２つの線１３０１、１３０２は、異なる位相角における、異なる磁束密度相殺量を示している。第１の線１３０１は、クラスタの中心から１．３ｍの半径円に沿って達成可能な磁束密度相殺の最大量を示す。斯かる最大相殺は、一般的に、２ｘ２クラスタによって形成される格子の軸に沿っている。第２の線１３０２は、クラスタの中心から１．３ｍの半径円に沿って達成可能な磁束密度相殺の最小量を示す。斯かる最小相殺は、一般的に、２ｘ２クラスタによって形成される格子の対角線に沿っている。

全ての位相オフセットが、最高状態１３０１においても最悪状態１３０２においても何らかの相殺を示しているが、最悪の場合の線は、座標の一次アセンブリの対の間の０°～２５°までの位相オフセットである第１の領域１３０３においては、相殺は実質的に全く達成されていない（＜１％）。したがって、２５°～１８０°へ延びる第２の領域１３０４における位相オフセットが好ましい。

図１４
図１４は、電池貯蔵装置を有する電動車両用に本明細書に記載するモジュール式コイルアセンブリを組み込むように構成された高出力ワイヤレス伝送システムを示す。電池貯蔵装置には、湿電池、乾電池、固体電池、ならびに容量性貯蔵装置、可逆燃料電池、およびそれらの組み合わせ（すなわち、ハイブリッドエネルギー貯蔵装置）が含まれる。

このシステムにおいて、地上側電子機器１４０１は、一次コイルアセンブリ１４０２へ調整済み電力信号を提供する。高出力システムにおいては、一次コイルアセンブリ１４０２は、一次コイル巻線１４０３および整合コンデンサ１４０４および１４０５を有する平衡直列構成を有していることが好ましい。

一次コイルアセンブリ１４０２によって生成される磁気信号を受信するのに、エアギャップ１４１０を介して、二次コイルアセンブリ１４０６が使用される。二次コイルアセンブリ１４０６も、二次コイル巻線１４０７および整合コンデンサ１４０８および１４０９を含む平衡直列構成を有していてもよい。二次コイルアセンブリ１４０６によって生成されるＡＣ電力レベル、周波数、および位相（すなわち、ＡＣ信号データ）はセンサ１４１１によって測定され、その測定値が、デジタルデータリンク１４１２を通して能動型整流器制御装置（ＡＲＣ）１４１３へ報告される。能動型整流器制御装置（ＡＲＣ）１４１３は、ＡＣ信号データを用いて、能動型整流を最適化するため、ゼロクロスを決定するための信号予測モデルを作成する。整流制御信号は、制御リンク１４１７を通して、能動型整流器１４１６へ送信され、そこでＡＣ信号入力１４１５が受信され、当該ＡＣ信号入力がＤＣ電力出力１４１９に変換される。整流器モジュールの温度センサ（図示しない）は、デジタルデータリンク１４１８を用いて、能動型整流器制御装置（ＡＲＣ）１４１３に報告を行う。電力調整装置１４２０が整流器１４１６のＤＣ出力１４１９を受信し、フィルタ１４２１でリップルおよびノイズを除去し、電池パック１４２４を充電する。調整済みＤＣ信号特性はセンサ１４２２によって監視され、デジタルデータリンク１４２３を通して能動型整流器制御装置（ＡＲＣ）１４１３へ報告される。

単一の一般的なコンピュータ、またはコンピュータおよびソフトウェアデータベースのクラスタとして具体化された、あるいは地理的に複数の異なる場所に分散され、各々が計算資源およびデータベースを有するように具体化された、地面側のデータリポジトリ１４２６は、車両に搭載された各二次コイルアセンブリ用に、デフォルト測定値および履歴測定値に関する充電プロファイルを維持することができる。リポジトリ１４２６は、車両が充電されている際に充電セッションパラメータを設定するように、データネットワーク１４２７を通して、充電場所制御装置１４２８（現場管理ソフトエアおよびデータベースソフトウェアを実行する一般コンピュータまたはコンピュータクラスタ）によって要求される可能性がある性能データ（周波数応答および充電モデルを含む）を有している。

斯かる充電セッションパラメータは、位置合わせされた二次コイル（または位置合わせされた一次および二次コイルの対）および局地的条件、例えば、電力供給能力、環境要因（例えば、温度）および設置された一次コイルアセンブリの状態（例えば、内部温度（複数も可）、使用状況、一次のコイル数、一次の巻数、表面実装型または埋込み型の一次コイルアセンブリ（複数も可）など）に基づいて、各一次コイルアセンブリまたは一次コイルアセンブリの対の磁気信号特性（例えば、充電セッション中の瞬時電力レベル、ベース信号周波数、周波数ドリフト、信号位相オフセット、およびコイル間の基準間隔）を含んでいてもよい。

充電セッションパラメータは、以下の表１に示されるタイプの一次コイルアセンブリまたは一次コイルアセンブリの対の充電器プロファイルを含んでもよい。

自動車充電関連のデータもデータリポジトリ１４２６に保存することができる。斯かるデータは、電池老朽化情報（例えば、１若しくはそれ以上の充電セッションに関する、充電時間対電池充電状態）、ならびに二次コイルアセンブリの車台上の位置、および電動車両（ＥＶ）車体によって提供される電磁（ＥＭ）シールドを含んでもよい。

以下の表２は、データリポジトリ１４２６に保存される、および／または車両側に保存され、充電中に地上側の充電器に送信される、例示的な車両充電プロファイルを提供する。

ワイヤレス電力伝送（ＷＰＴ）システムは、充電場所制御装置１４２８を介して車両充電プロファイルおよび準リアルタイムデータにアクセスすることにより、セッション開始時および充電セッション中に、一次コイルアセンブリセンサからのデータ、および誘導通信システム（図示せず）を介したエアギャップ1410の反対側の二次コイルアセンブリおよび／または負荷からのフィードバックに基づいて、各一次コイルを再構成することができる。

充電場所制御装置１４２８へのアクセスは、デジタルデータリンク１４２９、１４３０を介して行われ、その場合、第１の一次および二次コイルアセンブリ１４３１ならびに第２の一次および二次コイルアセンブリ１４３２の各々は、同じプロファイル情報へアクセスする。充電スタンドにおいて一次および二次コイルアセンブリ１４３１、１４３２によって生成された電流は、電池のプラス端子および電池のマイナス端子で組み合わされ、車両電池パック１４２４の充電に使用される。

第１の能動型整流器制御装置（ＡＲＣ）１４１３および第２の能動型整流器制御装置（ＡＲＣ）（図示しない）は、ＡＣおよびＤＣ電力特性を、ネットワーク化された制御装置１４１４へ保存およびデジタルデータリンク１４３５を介して報告するために、当該ネットワーク化された制御装置に報告する。

図１５
図１５は、例示的実施形態において、自動ワイヤレス充電に関連する上位レベルの電動車両システムを示している。図示するように、電動車両１５００は、一次地上コイルアセンブリ１５０１からワイレス充電を受信する二次車両コイルアセンブリ１５０２（この場合、単一のコイルユニット）を備えている。電池管理システム（ＢＭＳ）１５０９は、電池パック１５０４の監視および管理を行う。本明細書で使用される場合、「電池パック」と言う用語は、一般的な化学エネルギー保存システムを意味するものであり、他の携帯用エネルギー保存システム（例えば、固体電池、可逆燃料電池、ウルトラキャパシタ）で置き換え、補充、またはそれらと組み合わせることができる。電池管理システム（ＢＭＳ）１５０９は、アルゴリズムに基づき、性能を管理するとともに、充電率を設定し、充電レベルおよび温度を監視しつつ個々の電池（または電池貯蔵装置）の充電／放電の均衡を取ることにより、電池の範囲および寿命を最大にする。

電池管理システム（ＢＭＳ）１５０９は、二次アセンブリ１５０２が提供する誘導通信送受信システムによってサポートされるダウンリンクデータリンク１５０５およびアプリンクデータリンク１５０６を介して送信されるメッセージにより、充電セッション（および関連するロジスティクス、課金、およびセンサの読み取り）を制御する。電池管理システム（ＢＭＳ）１５０９に保存されるデータには、身元証明および認可に関する情報、電池の電圧、および最大電流レベル設定が含まれる。電池管理システム（ＢＭＳ）１５０９には、任意に、車両および搭載された二次アセンブリに関する磁気充電データプロファイルのローカルバージョンまたがサブセットが含まれてもよい。ワイヤレス充電制御装置１５０３は、データリンク１５０７を介して車両ネットワークおよび誘導通信送受信システム間の変換し、橋渡しする機能を有する。電池管理システム（ＢＭＳ）１５０９は、例えば、制御装置エリアネットワーク（ＣＡＮ）バスを介して実装される、有線または無線のデータリンク１５１０を介して電池パック１５０４から送信されるセンサデータを受信する。

二次車両コイルアセンブリ１５０２は、高電流バス１５０８を介して電池パックへ直流を伝送する。電池パック１５０４が完全に充電されている場合、待ち行列にいる間、位置合わせの際、および充電スタンドの最大電流レベル設定と通信している間に、通信、娯楽、および環境制御などの車両１５００の車載システムと電流を分流または共有することができる。

図１６
図１６は、例示的実施形態において、単一の充電スタンドにおける自動ワイヤレス充電で使用される、ワイヤレス充電信号および範囲を示している。自動充電において、舗道１６０２の表面と面一に埋め込まれた地上側一次アセンブリ１６０１は、充電中、車両の二次アセンブリ１６０３との間で、実質的な位置合わせおよび通信を行う。この例において、二次アセンブリ１６０３は、車両の車台１６０４の下側に搭載されている。

充電信号１６０５が開始される前に、例えば、本明細書にこの参照により組み込まれる米国特許第１０，１３５，４９６号に記載されているような通信装置を使用し、誘導通信リンクを用いて、アップリンク１６０６およびダウンリンク１６０７データパスが確立される。誘導リンク１６０６および１６０７は、地上側一次コイルアセンブリ１６０１のサイズ（約５００ミリメーター）を僅かに上回る接近範囲１６０８および出発範囲１６０９によって限定される電力である。位置合わせプロセスに関する追加情報は、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｏｆ ａ ｖｅｈｉｃｌｅ ａｎｄ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｃｏｉｌ ｐｒｉｏｒ ｔｏ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｈａｒｇｉｎｇ（ワイヤレス充電前の車両および充電コイルの位置合わせのための方法および装置）」と題する、米国特許第１０，８１４，７２９号、「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｃｏｉｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｅｒｒｏｒ ｉｎ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｓｉｏｎ（ワイヤレス誘導電力伝送におけるコイルの位置合わせ誤差を検出する方法および装置）」と題する、米国特許第１０，１９３，４００号、および「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｐｒｉｏｒ ｔｏ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ａ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ｔｈａｔ ｌｅａｋｓ ａ ｓｉｇｎａｌ ｆｏｒ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ（位置合わせ信号を漏洩する伝送路を含む、ワイヤレス充電前の車両の位置合わせのための方法および装置）」と題する、米国特許第１０，０４０，３６０号に記載されており、当該内容は、この参照により本明細書に組み込まれる。代替短距離ローカルエリアワイヤレスネットワーキング技術（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ）または長距離ワイヤレス広域ネットワーク（ＷＷＡＮ）技術（例えば、ＬＴＥ、Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ－Ｃａｒワイヤレスパケットデータシステム、Ｖｅｈｉｃｌｅ－ｔｏ－Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ（Ｖ２Ｉ）、Ｖｅｈｉｃｌｅ－ｔｏ－Ｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇ（Ｖ２Ｘ）などの携帯電話技術）が使用できる。

図１７
図１７は、例示的実施形態において、電動車両を充電する方法１７００を示すフローチャートである。図示された例において、充電スタンドは、双方向通信が開始されるまで待機状態１７０１にある。充電スタンドは、待機状態中、誘導通信ビーコンを発信する。代替的に、充電スタンドは、無線通信システム（ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）または広域無線通信システム（例えば、セルラパケット無線システム））を通して、または電動車両が充電スタンドに接近しつつあることを示す別の車両検出機構を通して充電場所の制御装置１４２８が到着情報を受信し、命令を送信する場合にのみ、ビーコンを発信を開始する。

双方向通信は、通信開始状態１７０２で開始される。通信開始状態１７０２に入るために、双方向通信リンクが設定され、充電用の認証および認可が確立される。一次コイルアセンブリ（複数も可）と二次コイルアセンブリ（複数も可）との位置合わせが行われる前に通信開始状態１７０２が開始され、信頼できる双方向リンクが保証された後、設定データ取得１７０３が開始される場合もあるが、プロファイル取得状態１７０４は、位置合わせが完了するまで開始されない。

双方向通信が開始および確立され（したがって、電動車両（ＥＶ）の存在が確証され）ると、電動車両（ＥＶ）のコンピュータシステムと地面側の認証サービス、認可サービス、および支払いサービスとの間で充電セッション設定データの受け渡しが可能となる。この設定データ取得状態１７０３の一部または別個のプロファイル取得状態１７０４の一部として、電動車両（ＥＶ）の誘導充電能力に関する詳細が取得される。設定データ取得状態１７０３は、要求される車両の充電電力レベルに関する詳細を含んでいてもよい。

電動車両（ＥＶ）の充電プロファイルは、電動車両（ＥＶ）の設計者および運転者の選択に基づいて、いくつかの方法で取得可能である。１つの例では、電動車両（ＥＶ）のコンピュータシステム（例えば、電池管理システム（ＢＭＳ）または自動運転システム（ＡＤＳ））は、ダウンロード対象の充電プロファイルを含む。別の例では、充電プロファイルは、設定データ取得状態１７０３で以前に取得された電動車両（ＥＶ）の情報を用いて、地面側のデータリポジトリからダウンロードされる。あるいは、（電動車両（ＥＶ）、地面側リポジトリ、またはローカルキャッシュから入手される）一般的な電動車両（ＥＶ）型／モデル／製造業者の充電プロファイルが使用されてもよいし、充電プロファイル情報や電動車両（ＥＶ）型／モデル／製造業者情報が入手可能でない場合は、検出された電動車両（ＥＶ）の二次コイルアセンブリの数およびレイアウトに基づいて、デフォルト充電プロファイルが使用されてもよい。

プロファイル取得状態１７０４において充電プロファイルが取得されると、充電パラメータ設定状態１７０５が開始される。充電パラメータ設定状態１７０５において、各一次コイルアセンブリ用の充電信号が、周波数、振幅、および位相に関して設定される。充電信号用のパラメータは、取得された磁気プロファイルおよび要求されている充電電力レベルに基づいて、大部分が立ち入り禁止区域内にある磁場を有する充電信号に設定される。

充電スタンドは、充電開始状態１７０６の開始で充電信号をオンにする。充電が開始されると、充電状態１７０７は、充電が完了または終了したことが１７０８で決定されるまで維持される。通常の完了イベントには、電動車両（ＥＶ）によるセッションの終わり（例えば、電池の完全充電）、充電場所制御装置１４２８によるセッションの終了（例えば、元払い認証レベルが満たされた場合）、あるいは一次または二次コイルアセンブリによるセッションの終了（例えば、電動車両（ＥＶ）が充電スタンドを超えたことの検出）が含まれる。通常の充電セッション完了イベントの後、充電スタンドの状態は待機状態１７０１へ戻る。異常なセッション終了イベント（例えば、過熱の検出）は障害と見なされ、充電セッション１７０７の即時終了となり、充電スタンドは、当該障害が解決されるまで停止状態１７０９に設定される。

追加実施形態
双方向
密接結合された電力伝送コイルのみが関与しているので、前述した位相、周波数、および電力制御を用いて、低減された全磁束での双方向電力伝送が可能である。双方向電力伝送には、車両へのＤＣ－ＡＣ変換の追加、ならびにローカルＡＣグリッド供給のための、地上側におけるＡＣ－ＤＣ－ＡＣ変換またはＡＣ／ＡＣ変換が要求される場合がある。

様々な組み合わせ
誘導通信リンク、ならびに各一次コイルアセンブリにおける充電信号の周波数、電力レベル、および位相の制御により、十分大型の格子の建設が可能である。各充電セッションにおいて、一次コイルアセンブリのユニークなパターンが、電力伝送用に選択できる。１つの例では、一次コイルアセンブリの３ｘ３の格子が建設される。電動車両（ＥＶ）は、電動車両（ＥＶ）上の二次コイルアセンブリの数および配置を決定する車両プロファイルを用い、一次コイルアセンブリのセットが電動車両（ＥＶ）の二次コイルアセンブリと位置合わせされるように電動車両（ＥＶ）へ送信される車線インジケーターまたは通信信号を通して、運転者または自動操縦によって操縦可能である。３ｘ３の例は、二次コイルアセンブリの３ｘ３アレイを有する車両だけでなく、（地上側の３ｘ３コイルアセンブリの適切なサブセットが作動される場合に）１ｘ１、１ｘ２、１ｘ３、および２ｘ３アレイを有する車両でも充電可能である。

特定の場合、電動車両（ＥＶ）は、小さいアレイを有する一次コイルアセンブリから充電可能である。例えば、２つの一次コイルアセンブリが６つの二次コイルアセンブリのうちの２つに位置合わせされる場合、２ｘ３二次アレイを充電するのに、１ｘ２一次アレイが使用できる。

電動車両（ＥＶ）が作動していないの１若しくはそれ以上の二次コイルアセンブリを有している場合、充電ステーションは、機能する二次コイルアセンブリに位置合わせされる一次コイルアセンブリのみを用いて、電動車両（ＥＶ）を充電できる。

それぞれの状況において、ならびに任意に電動車両（ＥＶ）の磁気充電プロファイルに基づいて、一次コイルアセンブリによって生成される充電信号の周波数、位相、および電力は、磁気放射を制限するように調整可能である。

広域における均衡
各モジュール式一次コイルアセンブリについて周波数、位相、および電力を制御する機能は、単一の充電スタンド（単一の車両に対応する一次コイルアセンブリのクラスタ）だけでなく、複数の充電スタンドを密集して配備した場合（例えば、停車場、駐車場、交通待ち行列、または駅構内）においても適用される。

最大磁場（例えば、磁場密度）のマッピングは、配備場所におけるセンサの測定値またはモデリングにより作成可能である。モデルは、充電スタンドまたは他の関連電子機器から発生する総磁束密度を測定するのに使用可能な１若しくはそれ以上の個別アンテナのリアルタイムのローカルセンサアレイを用いて、作成または増強できる。

３次元的総磁束密度は、プロセッサによって計算される、若しくは磁束密度の追加的「高密度領域」を特定する手段として機能する処理能力を有するセンサを通して取得される。一連の最高状態／最悪状態モデルは、斯かる特定する手段により生成できる。同様に、地上レベルモデルおよびヘッドレベルモデルは、斯かる特定する手段により生成できる。

電力、位相、および周波数オフセットは、磁気充電信号の均衡を回復し、望ましい安全／曝露閾値（例えば、ＦＣＣ Ｐａｒｔ１５、Ｐａｒｔ １８、ＩＥＥＥ Ｃ．９５またはＩＣＮＲＩＰ閾値の運転者規定部分）を超える磁束密度の領域を減少させる、または排除ために使用することができる。

図１８
図１８は、例示的実施形態において、広域磁束管理を備えた充電ステーションを図示したものである。図１８の実施形態は、複数のモジュール式ワイヤレス充電スタンドの調整を通して、磁場を均衡化する。充電ステーション１８０１は、舗装領域１８０２および造園領域１８０３を含む。造園領域１８０３は、ワイヤレス充電スタンドへの電力の伝送に必要な電源供給装置（図示しない）を含み、路肩、ワイヤ障壁、壁を設置することにより、作動中に充電スタンド１８０４によって生成される磁束を分離および包囲することができる。占有された充電スタンド１８０５、１８０６、および１８０７は磁束を発生させ、一方、作動していない充電スタンド１８０４は休止している。追加磁束密度の領域を最小限に抑えるため、作動中の充電スタンド１８０５、１８０６、および１８０７の位相を調整するのに、所定のモデルが適用される。本明細書記載の相殺的干渉を通して広域磁束軽減計画を増強、監視、または補足するため、１若しくはそれ以上の磁気アンテナ１８０８が設置されてもよい。この実施形態においては、中央に置かれた単一の監視アンテナステーション１８０８が示されている。既知の追加的高密度領域あるいは保護されていない歩行者交通領域において、充電ステーションの周囲を監視する手段として、ならびに必要に応じて相殺的干渉信号を提供するための手段として、複数のアンテナステーションが配置されてもよい。アンテナステーションは、磁束密度の追加的高密度領域の近辺においてコイルアセンブリの電力、位相、および／または周波数オフセットを調整するため、信号を各コイルアセンブリへ提供し、各コイルアセンブリからの充電信号を均衡化させて、磁束密度の追加的高密度領域における磁束密度を減少させることができる。

結論
当業者であれば、本明細書に記載されたトポロジーおよび回路実装方法により、コイルアセンブリが搭載された車両の寸法および特徴に応じて磁束密度を制御可能であることを理解するものと考えられる。

使用した実施例および図は、幾何学的に対称な一次コイルおよび二次コイルアセンブリのクラスタを説明するものであり、この場合、各コイルは同一平面上に配置されている。同一サイズのコイルおよび同一平面上のコイル配置を使用することで、説明の容易化を図った。非対称コイル、非直線グリッド配置、および非共平面配置では、磁場生成を管理するために本明細書で説明した原理と技術を使用することができるが、性能が低下する可能性がある。

上記で様々な実施形態を説明してきたが、これらの実施形態は例示的な目的のみで提示されているものであり、限定的なものではないことを理解されたい。例えば、上述したシステムおよび方法に関連する要素のいずれも上述した望ましい機能のうち任意の機能を採用することができる。したがって、好適な実施形態の範囲は、上述した例示的な実施形態のうち任意の実施形態によって限定されるべきではない。

本明細書で説明したように、本明細書に記載した方法の態様を実施する論理、コマンド、または命令は、デスクトップまたはノートブックパーソナルコンピュータ、タブレット、ネットブック、およびスマートフォンなどのモバイルデバイス、クライアント端末、およびサーバによってホストされるマシンインスタンスなどのコンピューティングシステムのための任意の数のフォームファクタを含むコンピューティングシステムにおいて提供することができる。本明細書に記載した別の実施形態は、本明細書に記載される技術を別の形態に組み込むことを含むものであり、当該形態は、当該技術の機能を実行する各手段を有する装置を含む、プログラムドロジック、ハードウェア構成、または特殊なコンポーネントもしくはモジュールの別の形態を含む。このような技術の機能を実施するために使用される各アルゴリズムは、本明細書に記載される電子的動作の一部またはすべてのシーケンス、または添付の図面および詳細な説明に記載されるその他の態様を含むことができる。本明細書に記載された方法を実施するための命令を含むシステムおよびコンピュータ可読媒体はまた、例示的な実施形態を構成する。

本明細書に記載した能動的整流器制御装置１４１３、車両の電流充電場所制御装置１４２８、および／または車両充電制御装置１４１４の監視機能および制御機能は、１実施形態においてソフトウェアで実施することができる。ソフトウェアは、ローカルまたはネットワーク接続された１若しくはそれ以上の複数の非一時的メモリまたはその他のタイプのハードウェアベースの記憶装置などのコンピュータ可読媒体またはコンピュータ可読記憶装置に格納されたコンピュータ実行可能命令で構成されてもよい。さらに、このような機能はモジュールに対応し、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせであってもよい。必要に応じて複数の機能を１若しくはそれ以上のモジュールで実行可能であり、記載した実施形態は単なる例に過ぎない。ソフトウェアは、パーソナルコンピュータ、サーバ、または特定用途向けにプログラムされた機械に変更されたその他のコンピュータシステムなどのコンピュータシステム上で動作するデジタルシグナルプロセッサ、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、マイクロプロセッサ、またはその他のタイプのプロセッサで実行することができる。

本明細書で説明したように、本実施例は、プロセッサ、論理、または多数のコンポーネント、モジュール、または機構（「モジュール」と言う。）を含むことができ、若しくは当該モジュール上で動作することができる。モジュールは、指定された動作を実行することができる有形エンティティ（例えば、ハードウェア）であり、特定の態様で構成または配置されてもよい。一例として、回路は、モジュールとして指定された態様で（例えば、内部に、または他の回路などの外部エンティティに対して）配置されてもよい。一例において、１若しくはそれ以上のコンピュータシステム（例えば、スタンドアロン、クライアントまたはサーバコンピュータシステム）、または１若しくはそれ以上のハードウェアプロセッサの全体または一部は、指定された動作を実行するように動作するモジュールとしてのファームウェアまたはソフトウェア（例えば、命令、アプリケーションの一部分、またはアプリケーション）によって構成されてもよい。一例において、ソフトウェアは、機械可読媒体上に存在してもよい。ソフトウェアは、モジュールの基礎となるハードウェアによって実行されることで、ハードウェアに指定動作を実行させる。

したがって、「モジュール」という用語は、有形ハードウェアおよび／またはソフトウェアエンティティを包含するものであり、当該エンティティは、物理的に構築、または（例えば、ハードウェアにより実現される）特定用途向けに構成、または一時的に構成され（例えば、プログラムされ）、指定された態様で動作、若しくは本明細書に記載される任意の動作の一部または全部を実行するものであると理解される。モジュールが一時的に構成される例を考えると、各モジュールは、任意の瞬間時においてインスタンス化される必要はない。例えば、モジュールがソフトウェアを使用して構成された汎用ハードウェアプロセッサからなる場合、汎用ハードウェアプロセッサは、異なる時点でそれぞれの異なるモジュールとして構成されてもよい。したがって、ソフトウェアは、例えば、ある時点では特定のモジュールを構成し、異なる時点では異なるモジュールを構成するように、ハードウェアプロセッサを構成することができる。

当業者であれば、本明細書に含まれる開示は車両への電力供給に関するものであるが、これは多くの可能な用途の１つに過ぎず、非車両用途を含む他の実施形態も可能であることを理解されたい。例えば、当業者であれば、歯ブラシ、携帯電話、およびその他の装置を充電するために使用される充電器（例えば、ＰｏｗｅｒＭａｔ（商標））など、携帯型家電装置用充電器のなどの非車両誘導充電用途において多数の用途があることを理解すると考えられる。したがって、これらの用途およびその他の用途は、以下の特許請求の範囲に含まれる。

近年、磁気誘導によるワイヤレス電力伝送は、電気機器の充電、および最近では電動車両の充電に使用されている。効率的な電力伝送および周囲環境への磁束漏洩を最小限に抑えるために、磁束を正確に制御することが望ましい。例えば、米国特許第８，９３４，８５７号に記載されているように、無給電アンテナを送信アンテナに近接して使用することで、例えば、小型送信アンテナのカバレッジエリアを拡張、または大型送信アンテナの磁場を集中させて、ワイヤレス電力送信機によって生成された磁場分布の選択的な変更が行われてきた。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある（国際出願日以降国際段階で引用された文献及び他国に国内移行した際に引用された文献を含む）。
（先行技術文献）
（特許文献）
（特許文献１） 国際公開第２０１５／０３７６９０号
（特許文献２） 米国特許第９，８８９，７５７号明細書
（特許文献３） 米国特許出願公開第２０１６／００８７４７７号明細書
（特許文献４） 米国特許出願公開第２０２０／００２１１４７号明細書
（特許文献５） 米国特許出願公開第２０１２／００８６２８１号明細書
（特許文献６） 米国特許出願公開第２０１１／０２７８９４０号明細書
（特許文献７） 米国特許出願公開第２０１９／００９７４４７号明細書
（特許文献８） 米国特許出願公開第２０１６／００１３６６１号明細書

Claims (31)

1. ｎｘｍ配列のコイルアセンブリを有するコイルアレイであって、
   ｎ≧１およびｍ≧２であり、前記コイルアセンブリは直線ｘ－ｙの格子パターンに配置されており、
   各コイルアセンブリは、充電時に近接するコイルアセンブリの充電信号と位相のずれた周波数で充電信号を生成するものであり、それにより、１つのコイルアセンブリによって伝送される充電信号が近接するコイルアセンブリによって伝送される充電信号を相殺的に干渉し、充電時に前記近接するコイルアセンブリが同位相である場合のの追加磁束密度と比べ、充電時に追加磁束密度が低減するものである、
   コイルアレイ。
2. 請求項１記載のコイルアレイにおいて、当該コイルアレイは地面に設置されているものであり、さらに、
   当該コイルアレイに関連付けられ、充電される車両に関連付けられた通信装置から設定パラメータを受信する通信装置と、前記設定パラメータを使用して当該コイルアレイの充電パラメータを設定する充電場所サーバーとを有し、これにより、充電時に前記追加磁束密度の大部分が前記車両の立入禁止区域内に留まるものである、コイルアレイ。
3. 請求項１記載のコイルアレイにおいて、各コイルアセンブリは、異なる電源によって駆動され、所定の振幅を有する充電信号を伝送するものである、コイルアレイ。
4. 請求項１記載のコイルアレイにおいて、前記コイルアセンブリによって伝送される充電信号は、前記近接するコイルアセンブリによって伝送される充電信号と約１８０°位相がずれているものである、コイルアレイ。
5. 請求項１記載のコイルアレイにおいて、ｎ＝２、ｍ＝２であり、
   互いに隣接して配置されたコイルアセンブリの第１の対と、
   互いに隣接して配置され、かつ前記コイルアセンブリの第１の対と平行に配置されたコイルアセンブリの第２の対と
   を有し、
   前記コイルアセンブリの第１および第２の対は、対応する第１および第２の電源によって給電されるか、若しくは各コイルアセンブリは別々の電源によって給電されるものであり、
   前記コイルアセンブリの第１および第２の対の各々は、同一の伝送周波数および電力レベルを共有するが、当該各対におけるコイルアセンブリ間には一定の位相差が存在するものである、コイルアレイ。
6. 請求項１記載のコイルアレイにおいて、ｎ＝２、ｍ＝２であり、
   互いに対角線上に配置されたコイルアセンブリの第１の対と、
   互いに対角線上に配置され、かつ前記コイルアセンブリの第１の対とｘ－ｙ方向において並列に配置されたコイルアセンブリの第２の対と
   を有し、
   前記コイルアセンブリの第１および第２の対は、対応する第１および第２の電源によって給電されるか、若しくは各コイルアセンブリは別々の電源によって給電されるものであり、
   前記コイルアセンブリの第１の対は、第１の周波数および電力レベルを共有し、
   前記コイルアセンブリの第２の対は、第２の周波数および電力レベルを共有し、
   前記第１および第２の周波数は異なるものであり、それにより、各コイルアセンブリは、充電時においてｘ－ｙ方向に隣接するコイルアセンブリと一定の位相差を有するものである、
   コイルアレイ。
7. 請求項１記載のコイルアレイにおいて、ｎ＝２、ｍ＝２であり、
   互いに並列に配置されたコイルアセンブリの第１の対と、
   互いに並列に配置され、かつ前記コイルアセンブリの第１の対と平行に配置されたコイルアセンブリの第２の対と
   を有し、
   前記コイルアセンブリの第１および第２の対は、対応する第１および第２の電源によって給電されるか、若しくは各コイルアセンブリは別々の電源によって給電されるものであり、
   前記コイルアセンブリの第１の対は、第１の周波数および電力レベルを共有し、
   前記コイルアセンブリの第２の対は、第２の周波数および電力レベルを共有し、
   前記第１および第２の周波数は異なるものであり、それにより、各コイルアセンブリは、充電時においてｘ－ｙ方向に隣接するコイルアセンブリと一定の位相差を有するものである、
   コイルアレイ。
8. 請求項１記載のコイルアレイにおいて、ｎ＝１、ｍ＝３であり、
   一列に配置された第１、第２、および第３のコイルアセンブリを有し、
   前記第１および第３コイルアセンブリは、第１の周波数と、第１の位相と、第１の電力レベルとを有する第１の充電信号を出力するものであり、
   前記第２のコイルアセンブリは、前記第１のコイルアセンブリと前記第３のコイルアセンブリとの間に配置され、前記第１の周波数および第１の電力レベルを有する第２の充電信号を出力するものであり、
   前記第２の充電信号は、前記第１の充電信号と位相がずれているものである、
   コイルアレイ。
9. 請求項１記載のコイルアレイにおいて、ｎ＝１、ｍ＝３であり、
   一列に配置された第１、第２、および第３のコイルアセンブリを有し、
   前記第１および第３コイルアセンブリは、第１の周波数と、第１の位相と、第１の電力レベルとを有する第１の充電信号を出力するものであり、
   前記第２のコイルアセンブリは、前記第１のコイルアセンブリと前記第３のコイルアセンブリとの間に配置され、前記第１の周波数を有する第２の充電信号を出力するものであり、
   前記第２の充電信号は、前記第１の充電信号と位相がずれているとともに、前記電力レベルとは異なる第２の電力レベルを有するものであり、当該第２の電力レベルは、前記第１、第２、および第３のコイルアセンブリが同一の電力レベルを有する充電信号を出力した場合に発生する追加磁束密度と比べ、加磁束密度を低減させるように設定されているものである、
   コイルアレイ。
10. 請求項９記載のコイルアレイにおいて、前記第１および第２の電力レベルは、前記加磁束密度を成形するために調整されるものであり、それにより、充電時に前記加磁束密度の大部分が前記車両の立入禁止区域内に留まるものである、コイルアレイ。
11. 請求項９記載のコイルアレイにおいて、前記第１および第２の電力レベルは、前記第１および第３のコイルアセンブリが、前記第２のコイルアセンブリによって伝送される電流と約１８０°位相のずれた電流を伝送する場合に、前記第１および第３のコイルアセンブリ対前記第２のコイルアセンブリ間の電流比と、相殺される磁束密度の割合との関数である曲線上で、前記第１および第２の充電信号間の磁束の相殺が最大となる領域に設定されるものであり、
    前記第１および第２の電力レベルは、前記第１および第２の充電信号間の最小磁束相殺値が磁束密度の最大の割合と対応する点に近似するように設定されるものである、
    コイルアレイ。
12. 請求項１記載のコイルアレイにおいて、ｎ＝２、ｍ＝３であり、
    互いに隣接して配置されたコイルアセンブリの第１の対と、
    互いに隣接して配置されたコイルアセンブリの第２の対と、
    互いに隣接して配置されたコイルアセンブリの第３の対と
    を有し、
    コイルアセンブリの各対は、互いに平行に配置され、第１の周波数を有する第１の充電信号を出力するものであり、
    コイルアセンブリの各対は、対応する第１および第２の電源によって給電されるか、若しくは各対における各コイルアセンブリは、別々の電源によって給電されるものであり、
    コイルアセンブリの各対における１のコイルアセンブリは、充電時においてｘ－ｙ方向に隣接するコイルアセンブリと一定の位相差を有する充電信号を出力するものである、
    コイルアレイ。
13. 請求項１記載のコイルアレイにおいて、ｎ＝２、ｍ＝３であり、
    互いに隣接して配置されたコイルアセンブリの第１の対と、
    互いに隣接して配置されたコイルアセンブリの第２の対と、
    互いに隣接して配置されたコイルアセンブリの第３の対と
    を有し、
    コイルアセンブリの各対は、互いに平行に配置され、第１の周波数を有する第１の充電信号を出力するものであり、
    コイルアセンブリの各対は、対応する第１および第２の電源によって給電されるか、若しくは各対における各コイルアセンブリは、別々の電源によって給電されるものであり、
    コイルアセンブリの各対における第１のコイルアセンブリは、コイルアセンブリの各対における第２のコイルアセンブリと一定の位相差を有するものであり、
    コイルアセンブリの各対における１のコイルアセンブリは、隣接するコイルアセンブリの対における隣接する１のコイルアセンブリによって出力される充電信号と同一の位相を有する充電信号を出力するものである、
    コイルアレイ。
14. 請求項１記載のコイルアレイにおいて、各コイルアセンブリは、充電時に、隣接するコイルアセンブリの充電信号と２５°～１８０°位相がずれた周波数で充電信号を生成するものである、コイルアレイ。
15. ワイヤレス電力伝送システムであって、
    ｎｘｍ配列の車両コイルアセンブリを有する車両コイルアレイであって、
    ｎ≧１およびｍ≧２であり、前記車両コイルアセンブリは直線ｘ－ｙの格子パターンに配置されており、
    各車両コイルアセンブリは、充電時に隣接する車両コイルアセンブリの充電信号と位相のずれた周波数で充電信号を受信するものであり、それにより、各車両コイルアセンブリによって受信された充電信号がｘ－ｙ方向に隣接する車両コイルアセンブリによって受信された充電信号を相殺的に干渉し、充電時に前記ｘ－ｙ方向に隣接する車両コイルアセンブリが同位相である場合の追加磁束密度と比べ、充電時に追加磁束密度が低減するものである、
    前記車両コイルアレイと、
    ｒｘｓ配列の地上コイルアセンブリを有する地上コイルアレイであって、
    ｒ≧ｎおよびｓ≧ｍであり、前記地上コイルアセンブリは直線ｘ－ｙの格子パターンに配置されており、
    各地上コイルアセンブリは、充電時に隣接する地上コイルアセンブリの充電信号と位相のずれた周波数で充電信号を生成するものであり、それにより、各地上コイルアセンブリによって生成された充電信号がｘ－ｙ方向に隣接する地上コイルアセンブリによって生成された充電信号を相殺的に干渉し、充電時に前記ｘ－ｙ方向に隣接する地上コイルアセンブリが同位相である場合の追加磁束密度と比べ、充電時に追加磁束密度が低減するものである、
    前記地上コイルアレイと
    を有する、ワイヤレス電力伝送システム。
16. 請求項１５記載のワイヤレス電力伝送システムにおいて、前記地上コイルアレイは、車両コイルアセンブリが作動していないことを検出した場合、充電信号を送信するために、動作可能な車両コイルアセンブリに位置合わせされた地上コイルアセンブリのみを作動させるものである、ワイヤレス電力伝送システム。
17. 請求項１５記載のワイヤレス電力伝送システムにおいて、さらに、
    各車両コイルアセンブリのデフォルト測定値および履歴測定値に関する充電プロファイルにアクセスするために、充電時に前記車両コイルアレイまたは前記地上コイルアレイの少なくとも１つによってアクセス可能なデータリポジトリを有し、
    前記充電プロファイルは、充電時に充電パラメータを設定するための周波数応答および充電モデルを含むものである、
    ワイヤレス電力伝送システム。
18. 請求項１７記載のワイヤレス電力伝送システムにおいて、前記充電プロファイルは、前記車両コイルアセンブリの周波数オフセット、前記地上コイルアセンブリの型、モデル、および製造業者、前記車両コイルアセンブリの数、前記車両コイルアセンブリの位置、前記車両コイルアセンブリの最小および最大電流および電圧維持、前記車両コイルアセンブリの健全状態、前記車両コイルアセンブリの温度制限、前記車両コイルアセンブリの温度測定値、または前記車両コイルアセンブリの冷却可能性のうちの少なくとも１つを有するものである、ワイヤレス電力伝送システム。
19. 請求項１７記載のワイヤレス電力伝送システムにおいて、前記地上コイルアレイは、充電される車両の充電プロファイルから当該充電される車両の車両コイルアセンブリの数および配置を取得し、前記コイルアセンブリのｒｘｓ配列から、充電される車両の車両コイルアセンブリの数および配置に対応する地上コイルアセンブリのパターンを選択して、充電信号を送信するものである、ワイヤレス電力伝送システム。
20. 請求項１７記載のワイヤレス電力伝送システムにおいて、前記データリポジトリは、さらに、位置合わせされた車両コイルアセンブリまたは車両コイルアセンブリの対に基づいて、各地上コイルアセンブリまたは地上コイルアセンブリの対の磁気信号特性を含む、前記地上コイルアセンブリの充電パラメータを格納するものである、ワイヤレス電力伝送システム。
21. 請求項２０記載のワイヤレス電力伝送システムにおいて、前記地上コイルアセンブリの前記充電パラメータは、充電時の瞬時電力レベル、充電信号の周波数、周波数ドリフト、信号位相オフセット、または公称コイル間の間隔のうちの少なくとも１つを含むものである、ワイヤレス電力伝送システム。
22. 請求項２０記載のワイヤレス電力伝送システムにおいて、前記地上コイルアセンブリの前記充電パラメータは、電力供給能力と、環境要因と、内部温度、使用状況、地上コイルアセンブリ当たりのコイル数、地上コイルアセンブリ当たりの巻数、または前記地上コイルアセンブリが表面実装型であるか、若しくは埋込み型であるか、のうちの少なくとも１つを含む地上コイルアセンブリの条件とのうちの少なくとも１つを含むものである、ワイヤレス電力伝送システム。
23. 請求項２０記載のワイヤレス電力伝送システムにおいて、前記地上コイルアセンブリの前記充電パラメータは、前記地上コイルアセンブリの型、モデル、および製造業者、前記地上コイルアセンブリの自動位置合わせ能力、前記地上コイルアセンブリの最小および最大電流および電圧維持、前記地上コイルアセンブリで利用可能な通信プロトコル、または前記地上コイルアセンブリの通信帯域幅のうちの少なくとも１つを含むものである、ワイヤレス電力伝送システム。
24. ワイヤレス電力伝送システムであって、
    ｎｘｍ配列の車両コイルアセンブリを有する車両コイルアレイであって、
    ｎ≧１およびｍ≧２であり、前記車両コイルアセンブリは直線ｘ－ｙの格子パターンに配置されており、
    各車両コイルアセンブリは、充電時に隣接する車両コイルアセンブリの充電信号と位相のずれた周波数で充電信号を生成するものであり、それにより、各車両コイルアセンブリによって生成された充電信号がｘ－ｙ方向に隣接する車両コイルアセンブリによって生成された充電信号を相殺的に干渉し、充電時に前記ｘ－ｙ方向に隣接する車両コイルアセンブリが同位相である場合の追加磁束密度と比べ、充電時に追加磁束密度が低減するものである、
    前記車両コイルアレイと、
    ｒｘｓ配列の地上コイルアセンブリを有する地上コイルアレイであって、
    ｒ≧ｎおよびｓ≧ｍであり、前記地上コイルアセンブリは合同な直線ｘ－ｙの格子パターンに配置されており、
    各地上コイルアセンブリは、充電時に隣接する地上コイルアセンブリの充電信号と位相のずれた周波数で充電信号を受信するものであり、それにより、各地上コイルアセンブリによって受信された充電信号がｘ－ｙ方向に隣接する地上コイルアセンブリによって受信された充電信号を相殺的に干渉し、充電時に前記ｘ－ｙ方向に隣接するコイルアセンブリが同位相である場合の追加磁束密度と比べ、充電時に追加磁束密度が低減するものである、
    前記地上コイルアレイと
    を有する、ワイヤレス電力伝送システム。
25. ワイヤレス電力伝送システムであって、
    ｎｘｍ配列の地上コイルアセンブリを有する地上コイルアレイであって、
    ｎ≧１およびｍ≧２であり、前記地上コイルアセンブリは直線ｘ－ｙの格子パターンに配置されており、
    各地上コイルアセンブリは、充電時に隣接する地上コイルアセンブリの充電信号と位相のずれた周波数で充電信号を生成するものであり、それにより、各地上コイルアセンブリによって生成された充電信号がｘ－ｙ方向に隣接する地上コイルアセンブリによって生成された充電信号を相殺的に干渉し、充電時に前記ｘ－ｙ方向に隣接する地上コイルアセンブリが同位相である場合の追加磁束密度と比べ、充電時に追加磁束密度が低減するものである、
    前記地上コイルアレイと、
    ｒｘｓ配列の車両コイルアセンブリを有する車両コイルアレイであって、
    ｒ≧ｎおよびｓ≧ｍであり、前記車両コイルアセンブリは直線ｘ－ｙの格子パターンに配置されており、
    各車両コイルアセンブリは、充電時に隣接する車両コイルアセンブリの充電信号と位相のずれた周波数で充電信号を受信するものであり、それにより、各車両コイルアセンブリによって受信された充電信号がｘ－ｙ方向に隣接する車両コイルアセンブリによって受信された充電信号を相殺的に干渉し、充電時に前記ｘ－ｙ方向に隣接する車両コイルアセンブリが同位相である場合の追加磁束密度と比べ、充電時に追加磁束密度が低減するものである、
    前記車両コイルアレイと
    を有する、ワイヤレス電力伝送システム。
26. 電動車両用充電システムであって、
    複数のコイルアレイであって、各コイルアレイは、一定の周波数で充電信号を生成する少なくとも１つのコイルアセンブリを有するものである、前記複数のコイルアレイと、
    前記複数のコイルアレイによって生成された充電信号によって発生する総磁束を測定する少なくとも１つのセンサと、
    磁束密度の追加的高密度領域を特定する手段と、
    前記磁束密度の追加的高密度領域の近傍にあるコイルアレイの少なくとも１つの電力、位相、周波数オフセットの少なくとも１つを調整する手段であって、これにより、前記磁束密度の追加的高密度領域における磁束密度が低減されるものである、前記調整する手段と
    を有する、電動車両用充電システム。
27. 電動車両を充電する方法であって、
    充電スタンドおよび前記電動車両が相互に通信を開始する工程と、
    前記充電スタンドが、設定データを前記電動車両から受信する工程であって、前記設定データは、前記電動車両を充電するように前記充電スタンドを設定するためのものであり、前記電動車両の製造業者、前記電動車両のモデル、または、立入禁止区域のうちの少なくとも１つを含むものである、前記受信する工程と、
    前記充電スタンドが、前記設定データに基づいて地上一次コイルを作動させ、当該作動された一次コイルに関連付けられた電力レベルを駆動して前記立入禁止区域内に大部分留まる磁束密度を有する充電信号を生成する工程と
    を有する、方法。
28. 請求項２７記載の方法において、さらに、
    前記電動車両の製造業者、または前記電動車両のモデルを使用して、作動させるべき一次コイル、および当該作動させるべき一次コイルの電力レベルについて、データベースで検索する工程を有する、方法。
29. 請求項２７記載の方法において、前記充電スタンドは、前記受信した設定データに基づいて決定された、前記電動車両の二次コイルのレイアウトに従って、前記地上一次コイルを作動させる、方法。
30. 請求項２７記載の方法において、前記充電スタンドは、前記充電信号によって生成される磁束の大部分が前記立入禁止区域内に適合するように、前記設定データに基づいた充電信号のパラメータを必要に応じて調整する、方法。
31. 請求項２７記載の方法において、前記充電スタンドおよび前記電動車両が相互に通信を開始する工程は、前記充電スタンドが、待機状態にあるときに誘導通信ビーコンを発信し、前記電動車両から応答を受信することで、前記電動車両が前記充電スタンドに接近していることを確認する工程を有する、方法。

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