JP6262750B2 - ワイヤレス電力伝達におけるインダクタンス補償のためのシステムおよび方法 - Google Patents

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Description

本開示は、一般にワイヤレス電力伝達に関し、より詳細には、バッテリーを含む車両などのリモートシステムへのワイヤレス電力伝達に関係するデバイス、システム、および方法に関する。より詳細には、本発明は、ワイヤレス電力伝達システムに使用されるワイヤレス電力伝達送信機デバイスの多重撚線コイルの電流の平衡をとるために、自己インダクタンスおよび撚線間の相互インダクタンスを含む、インダクタンスを等化および/または補償するためのインダクタンス補償技法に関する。
バッテリーなどのエネルギー蓄積デバイスから受信された電気から導出された運動力を含む車両などのリモートシステムが導入されている。たとえば、ハイブリッド電気車両は、車両を充電するために、車両のブレーキおよび従来型モータからの電力を使用するオンボード充電器を含む。電気のみの車両は一般に、他のソースからバッテリーを充電するための電気を受信する。バッテリー式電気車両(電気車両)は、家庭用または商用交流(AC)供給源などの何らかのタイプの有線ACを通して充電されることが提案されることが多い。有線充電接続は、電源に物理的に接続されているケーブルまたは他の同様のコネクタを必要とする。ケーブルおよび同様のコネクタは、場合によっては、不便であるか、または扱いにくく、かつ他の欠点を有することがある。電気車両を充電するのに使用されるように(たとえば、ワイヤレス場を介して)自由空間内で電力を伝達することが可能なワイヤレス充電システムは、有線充電ソリューションの欠点の一部を克服する可能性がある。したがって、電気車両を充電するために電力を効率的かつ安全に伝達するワイヤレス充電システムおよび方法が望ましい。
多重撚線円形コイルまたは矩形コイル、たとえば、ワイヤレス電力伝達システムの基地パッドに使用されるコイルにおいて、各撚線の自己インダクタンスと撚線間の相互インダクタンスの両方を含む、撚線のインダクタンスは、巻線構造における撚線の位置によりわずかに異なる可能性がある。このインダクタンスの変動は、撚線間の高い相互インダクタンスにより、多重撚線コイル内の撚線間に大きい電流変動をもたらす可能性がある。特別な場合には、自己インダクタンスは等しい可能性があるが、撚線の対の間の相互インダクタンスは、等しくなく、電流変動をもたらす。電流変動は、結合の低減および/または損失の増大をもたらし、したがって、電力伝達効率の低減をもたらす可能性がある。電流変動を低減するために、撚線のインダクタンスは、等化および/または補償される必要がある。
添付の特許請求の範囲内のシステム、方法、およびデバイスの様々な実装形態の各々は、いくつかの態様を有し、そのどの態様も単独で、本明細書で説明する望ましい属性に関与することはない。添付の特許請求の範囲を限定することなく、本明細書においていくつかの顕著な特徴について説明する。以下の図の相対的な寸法は、必ずしも一定の縮尺で描かれていない可能性があることに留意されたい。
一態様では、充電電源からデバイスに電力をワイヤレスに伝達するための装置が提供される。本装置は、1つまたは複数の巻きで巻かれ充電電源に動作可能に結合された第1の撚線と、1つまたは複数の巻きで第1の撚線とともに巻かれ充電電源に動作可能に結合された第2の撚線とを含む。本装置は、第1の撚線に接続され第2の撚線から分離されたインダクタ回路をさらに含む。本インダクタ回路は、第1の撚線を通って流れる第1の電流と、第2の撚線を通って流れる第2の電流との間の電流差を低減するようにさらに構成される。
別の態様では、充電電源からデバイスに電力をワイヤレスに伝達するための装置が提供される。本装置は、1つまたは複数の巻きで巻かれた第1の撚線と、1つまたは複数の巻きで第1の撚線とともに巻かれた第2の撚線とを含む。第1の撚線と第2の撚線の両方は、充電電源に動作可能に結合される。本装置は、第1の撚線に接続された第1のトランスフォーマと、第2の撚線に接続された第2のトランスフォーマとをさらに含む。第1のトランスフォーマは、第2の撚線から分離され、第2のトランスフォーマは、第1の撚線から分離される。第1のトランスフォーマおよび第2のトランスフォーマは、第1の撚線を通って流れる第1の電流と、第2の撚線を通って流れる第2の電流との間の電流差を一括して低減するように構成される。
本開示の別の態様は、充電電源からデバイスにワイヤレスに電力伝達する方法を提供する。本方法は、1つまたは複数の巻きで巻かれ充電電源に動作可能に結合された第1の撚線を介して電力を伝送するステップと、1つまたは複数の巻きで第1の撚線とともに巻かれ充電電源に動作可能に結合された第2の撚線を介して電力を伝送するステップとを含む。本方法は、第1の撚線に接続されたインダクタ回路を介して電力を提供するステップをさらに含む。インダクタ回路は、第2の撚線から分離される。加えて、本方法は、第1の撚線を通って流れる第1の電流と、第2の撚線を通って流れる第2の電流との間の電流差を低減するステップを含む。
本開示の別の態様は、充電電源からデバイスにワイヤレスに電力伝達する方法を提供する。本方法は、1つまたは複数の巻きで巻かれ充電電源に動作可能に結合された第1の撚線を介して電力を伝送するステップと、1つまたは複数の巻きで第1の撚線とともに巻かれ充電電源に動作可能に結合された第2の撚線を介して電力を伝送するステップとを含む。本方法は、第1の撚線に動作可能に結合された第1のトランスフォーマを介して電力を提供するステップと、第2の撚線に動作可能に結合された第2のトランスフォーマを介して電力を提供するステップとをさらに含む。第1のトランスフォーマは、第2の撚線から分離され、第2のトランスフォーマは、第1の撚線から分離される。加えて、本方法は、第1の撚線を通って流れる第1の電流と、第2の撚線を通って流れる第2の電流との間の電流差を低減するステップを含む。
充電電源からデバイスに電力をワイヤレスに伝達するための装置の別の態様が提供される。本装置は、デバイスにワイヤレス電力を伝送するための第1の手段と、デバイスにワイヤレス電力を伝送するための第2の手段とを含む。本装置は、伝送するための第1の手段を通って流れる第1の電流と、伝送するための第2の手段を通って流れる第2の電流との間の電流差を低減するための手段をさらに含む。低減するための手段は、伝送するための第1の手段に接続され、伝送するための第2の手段から分離される。
本発明の例示的な実施形態による、電気車両を充電するための例示的なワイヤレス電力伝達システムの図である。 図1のワイヤレス電力伝達システムの例示的なコア構成要素の概略図である。 図1のワイヤレス電力伝達システムの例示的なコア構成要素および補助構成要素を示す別の機能ブロック図である。 本発明の例示的な実施形態による、電気車両に配置された交換可能非接触バッテリーを示す機能ブロック図である。 本発明の例示的な実施形態による、バッテリーに対する誘導コイルおよびフェライト材料の配置に関する例示的な構成の図である。 本発明の例示的な実施形態による、バッテリーに対する誘導コイルおよびフェライト材料の配置に関する例示的な構成の図である。 本発明の例示的な実施形態による、バッテリーに対する誘導コイルおよびフェライト材料の配置に関する例示的な構成の図である。 本発明の例示的な実施形態による、バッテリーに対する誘導コイルおよびフェライト材料の配置に関する例示的な構成の図である。 本発明の例示的な実施形態による、電気車両をワイヤレス充電するために利用可能であり得る例示的な周波数を示す周波数スペクトルのチャートである。 本発明の例示的な実施形態による、電気車両をワイヤレス充電するのに有用であり得る例示的な周波数および送信距離を示すチャートである。 基地パッドと車両パッドとの間の例示的な配置を示す図である。 例示的な基地パッドのいくつかの視点およびプロファイルを示す図である。 別の例示的な基地パッドのいくつかの視点およびプロファイルを示す図である。 マルチファイラーコイル用の例示的な巻線配置を示す図である。 マルチファイラーコイルの例示的な等価回路表現の図である。 マルチファイラーコイルの様々な例示的な平行巻線配置の図である。 マルチファイラーコイルの巻線配置のいくつかの例示的な実装形態を示す図である。 トライファイラーコイルに適用される1つのインダクタンス補償技法を示す例示的な等価回路の図である。 バイファイラーコイルに適用される4つの導線インダクタンス補償技法の図である。 バイファイラーコイルに適用されるタイプ1インダクタンス補償技法の図である。
図面に示された様々な特徴は、縮尺どおりに描かれていない場合がある。したがって、明確にするために、様々な特徴の寸法は任意に拡大または縮小されている場合がある。加えて、図面のいくつかは、所与のシステム、方法、またはデバイスの構成要素のすべてを描写していない場合がある。最後に、本明細書および図の全体を通して、同様の特徴を示すために同様の参照番号が使用される場合がある。
添付の図面に関連させて以下に記載される詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態の説明を目的としたものであり、本発明を実践できる唯一の実施形態を表すことを意図したものではない。本明細書全体にわたって使用される「例示的な」という用語は、「例、実例、または図例として役立つ」ことを意味しており、他の例示的な実施形態よりも好ましい、または有利であると必ずしも解釈すべきではない。詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態の完全な理解をもたらす目的で、具体的な詳細を含んでいる。場合によっては、いくつかのデバイスがブロック図の形式で示されている。
電力をワイヤレスに伝達することは、物理的な電気導体を使用することなく、電場、磁場、電磁場などに関連する任意の形態のエネルギーを送信機から受信機に伝達する(たとえば、電力は、自由空間を通して伝達され得る)ことを指し得る。電力伝達を実現するために、ワイヤレス場(たとえば、磁場)内に出力された電力は、「受信コイル」によって受信、捕捉、または結合され得る。
本明細書において、リモートシステムについて説明するために電気車両が使用され、その一例は、運動能力の一部として、充電可能なエネルギー蓄積デバイス(たとえば、1つまたは複数の再充電可能な電気化学セルまたは他のタイプのバッテリー)から導出された電力を含む車両である。非限定的な例として、いくつかの電気車両は、電気モータ以外に、直接運動のための、または車両のバッテリーを充電するための従来型内燃機関を含むハイブリッド電気車両であり得る。他の電気車両は、電力からすべての運動能力を引き出し得る。電気車両は、自動車に限定されず、オートバイ、カート、スクーターなどを含み得る。限定ではなく例として、リモートシステムは本明細書において、電気車両(EV)の形態で説明される。さらに、充電可能なエネルギー蓄積デバイスを使用して少なくとも部分的に電力供給され得る他のリモートシステム(たとえば、パーソナルコンピューティングデバイスなどの電子デバイス)も企図される。
図1は、本発明の例示的な実施形態による、電気車両112を充電するための例示的なワイヤレス電力伝達システム100の図である。ワイヤレス電力伝達システム100は、電気車両112が基地ワイヤレス充電システム102aの近くに駐車している間に、電気車両112の充電を可能にする。駐車エリアにおいて2台の電気自動車を対応する基地ワイヤレス充電システム102aおよび102bの上に駐車させるためのスペースが示されている。いくつかの実施形態では、ローカル分配センター130を電力バックボーン132に接続することができ、ローカル分配センター130は、交流(AC)または直流(DC)供給を、電力リンク110を介して、基地ワイヤレス充電システム102aに提供するように構成され得る。基地ワイヤレス充電システム102aはまた、電力をワイヤレスに伝達または受信するための基地システム誘導コイル104aを含む。電気車両112は、バッテリーユニット118と、電気車両誘導コイル116と、電気車両ワイヤレス充電システム114とを含むことができる。電気車両誘導コイル116は、たとえば、基地システム誘導コイル104aによって生成された電磁場の領域を介して、基地システム誘導コイル104aと対話することができる。
いくつかの例示的な実施形態では、基地システム誘導コイル104aによって生成されたエネルギー場に電気車両誘導コイル116が位置するとき、電気車両誘導コイル116は電力を受信することができる。エネルギー場は、基地システム誘導コイル104aによって出力されたエネルギーが電気車両誘導コイル116によって捕捉され得る領域に対応する。たとえば、基地システム誘導コイル104aによって出力されたエネルギーは、電気車両112を充電するか、または電気車両112に電力供給するのに十分なレベルにあり得る。場合によっては、エネルギー場は、基地システム誘導コイル104aの「近距離場」に対応し得る。近距離場は、基地システム誘導コイル104aから電力を放射しない、基地システム誘導コイル104a内の電流および電荷からもたらされる、強い反応場が存在する領域に対応することができる。場合によっては、近距離場は、以下でさらに説明するように、基地システム誘導コイル104aの波長の約1/2πの範囲内にある領域(反対に電気車両誘導コイル116の場合も同様)に対応することができる。
ローカル分配130は、通信バックホール134を介して外部ソース(たとえば、電力網)と、および通信リンク108を介して基地ワイヤレス充電システム102aと通信するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、単純に運転手が電気車両112を基地システム誘導コイル104aに対して正しく位置付けることによって、電気車両誘導コイル116は、基地システム誘導コイル104aと位置合わせすることができ、したがって、近距離場領域内に配置することができる。他の実施形態では、ワイヤレス電力伝達のために電気車両112が適切に配置されたときを判断するために、運転手には、視覚的フィードバック、聴覚的フィードバック、またはそれらの組合せを与えることができる。また他の実施形態では、電気車両112は、オートパイロットシステムによって位置付けることができ、オートパイロットシステムは、位置合わせ誤差が許容値に達するまで、電気車両112を(たとえば、ジグザグ運動で)前後に移動させることができる。これは、電気車両112が、車両を調整するためのサーボハンドル、超音波センサ、およびインテリジェンスを備える場合、運転手が介入することなく、または運転手が最低限の介入しか行わずに、電気車両112によって自動的、および自律的に実行することができる。さらに他の実施形態では、電気車両誘導コイル116、基地システム誘導コイル104a、またはそれらの組合せは、誘導コイル116および104aを互いに対して変位および移動させて、それらをより正確に方向合わせし、それらの間により効率的な結合を生じさせるための機能を有することができる。
基地ワイヤレス充電システム102aは、様々な場所に位置し得る。非限定的な例として、いくつかの適切な場所は、電気車両112の所有者の自宅の駐車エリア、従来のガソリンスタンドに倣った電気車両ワイヤレス充電用に確保された駐車エリア、およびショッピングセンターおよび職場など、他の場所の駐車場を含む。
ワイヤレスに電気車両を充電することで、数々の利点が提供される。たとえば、充電は、自動的に、実質的に運転手の介入および操作なしに実行することができ、それによって、ユーザの利便性を向上させる。露出した電気接点、および機械的摩耗をなくすこともでき、それによって、ワイヤレス電力伝達システム100の信頼性を高める。ケーブルおよびコネクタを用いる操作を不必要にすることができ、戸外の環境において湿気および水分にさらされることがある、ケーブル、プラグ、またはソケットをなくすことができ、それによって、安全性を向上させる。見えるまたは接近できるソケット、ケーブル、およびプラグをなくすこともでき、それによって、電力充電デバイスへの潜在的な破壊行為を減らす。さらに、電力網を安定させるために、電気車両112を分散貯蔵デバイスとして使用することができるので、ビークルツーグリッド(V2G:Vehicle-to-Grid)動作のための車両の利用可能性を高めるために、ドッキングツーグリッド(docking-to-grid)ソリューションが使用されることがある。
図1に関して説明するワイヤレス電力伝達システム100は、美的でおよび無害の利点も提供し得る。たとえば、自動車および/または歩行者の妨害となることがある、充電カラムおよびケーブルをなくすことができる。
ビークルツーグリッド機能のさらなる説明として、ワイヤレス電力送信および受信機能は、基地ワイヤレス充電システム102aが電力を電気車両112に伝達し、たとえばエネルギー不足のときに電気車両112が電力を基地ワイヤレス充電システム102aに伝達するように、相互的になるように構成され得る。この機能は、過剰な需要または再生可能エネルギー生産(たとえば、風または太陽)の不足によって引き起こされたエネルギー不足のときに電気車両が分配システム全体に電力を寄与できるようにすることによって電力分配網を安定させるのに役立ち得る。
図2は、図1のワイヤレス電力伝達システム100の例示的なコア構成要素の概略図である。図2に示すように、ワイヤレス電力伝達システム200は、インダクタンスL1を有する基地システム誘導コイル204を含む基地システム送信回路206を含むことができる。ワイヤレス電力伝達システム200は、インダクタンスL2を有する電気車両誘導コイル216を含む電気車両受信回路222をさらに含む。本明細書で説明する実施形態は、一次構造(送信機)と二次構造(受信機)の両方が共通の共振周波数に合わせられている場合に、磁気または電磁気近距離場を介して一次構造から二次構造にエネルギーを効率的に結合することが可能な共振構造を形成する容量装荷ワイヤループ(すなわち、多巻きコイル)を使用することができる。コイルは、電気車両誘導コイル216および基地システム誘導コイル204に使用され得る。エネルギーを結合するために共振構造を使用することは、「磁気結合共振」、「電磁結合共振」、および/または「共振誘導」と呼ばれ得る。ワイヤレス電力伝達システム200の動作は、基地ワイヤレス電力充電システム202から電気車両112への電力伝達に基づいて説明されることになるが、これに限定されない。たとえば、上記で説明したように、電気車両112は、基地ワイヤレス充電システム102aに電力を伝達し得る。
図2を参照すると、電源208(たとえば、ACまたはDC)は、電気車両112にエネルギーを伝達するために電力PSDCを基地ワイヤレス電力充電システム202に供給する。基地ワイヤレス電力充電システム202は、基地充電システム電力変換器236を含む。基地充電システム電力変換器236は、標準的なメインAC電力から適切な電圧レベルのDC電力に電力を変換するように構成されたAC/DC変換器、およびDC電力をワイヤレス高電力伝達に適した動作周波数の電力に変換するように構成されたDC/低周波数(LF)変換器などの回路を含み得る。基地充電システム電力変換器236は、所望の周波数で電磁場を放出するために、基地システム誘導コイル204と直列のキャパシタC1を含む基地システム送信回路206に電力P1を供給する。所望の周波数で共振する基地システム誘導コイル204との共振回路を形成するように、キャパシタC1が提供され得る。基地システム誘導コイル204は電力P1を受信し、電気車両112の充電または電気車両112への電力供給に十分なレベルの電力をワイヤレスに送信する。たとえば、基地システム誘導コイル204によってワイヤレスに提供される電力レベルは、およそ数キロワット(kW)(たとえば、1kWから110kWまでの間、またはこれよりも高いkWまたは低いkW)であり得る。
基地システム誘導コイル204を含む基地システム送信回路206および電気車両誘導コイル216を含む電気車両受信回路222は、実質的に同じ周波数に合わせられてよく、基地システム誘導コイル204および電気車両誘導コイル216のうちの1つによって送出された電磁場の近距離場内に位置付けられ得る。この場合、キャパシタC2および電気車両誘導コイル216を含む電気車両受信回路222に電力が伝達され得るように、基地システム誘導コイル204および電気車両誘導コイル216は、互いに結合され得る。キャパシタC2は、所望の周波数で共振する電気車両誘導コイル216との共振回路を形成するように提供され得る。要素k(d)は、コイル分離で生じる相互結合係数を表す。等価抵抗Req,1およびReq,2は、誘導コイル204および216ならびに逆リアクタンスキャパシタC1およびC2に固有であり得る損失を表す。電気車両誘導コイル216およびキャパシタC2を含む電気車両受信回路222は、電力P2を受信し、電気車両充電システム214の電気車両電力変換器238に電力P2を提供する。
電気車両電力変換器238は、とりわけ、電気車両バッテリーユニット218の電圧レベルに整合する電圧レベルのDC電力に戻す形で動作周波数の電力を変換するように構成されたLF/DC変換器を含み得る。電気車両電力変換器238は、電気車両バッテリーユニット218を充電するために、変換された電力PLDCを提供することができる。電源208、基地充電システム電力変換器236、および基地システム誘導コイル204は、静止し、上述した様々な場所に位置してよい。バッテリーユニット218、電気車両電力変換器238、および電気車両誘導コイル216は、電気車両112の一部またはバッテリーパック(図示せず)の一部である電気車両充電システム214中に含まれ得る。電気車両充電システム214はまた、電力網に電力を戻すために、電気車両誘導コイル216を通して基地ワイヤレス電力充電システム202にワイヤレスに電力を提供するように構成され得る。電気車両誘導コイル216および基地システム誘導コイル204の各々は、動作モードに基づいて送信誘導コイルまたは受信誘導コイルとしての働きをすることができる。
図示されていないが、ワイヤレス電力伝達システム200は、電気車両バッテリーユニット218または電源208をワイヤレス電力伝達システム200から安全に切断する負荷切断ユニット(LDU)を含み得る。たとえば、緊急事態またはシステム障害の場合、LDUは、ワイヤレス電力伝達システム200から負荷を切断するようにトリガされ得る。LDUは、バッテリーへの充電を管理するためのバッテリー管理システムに加えて提供されてよく、またはバッテリー管理システムの一部であってもよい。
さらに、電気車両充電システム214は、電気車両誘導コイル216を電気車両電力変換器238との間で選択的に接続および切断するための切替回路(図示せず)を含むことができる。電気車両誘導コイル216を切断することで、充電を中止することができ、(送信機としての働きをする)基地ワイヤレス充電システム102aによって「見られる」ように「負荷」を調整することもでき、これを利用して、(受信機としての働きをする)電気車両充電システム114を基地ワイヤレス充電システム102aから「隠す」ことができる。送信機が負荷感知回路を含む場合、負荷変動が検出され得る。したがって、基地ワイヤレス充電システム202などの送信機は、電気車両充電システム114などの受信機が基地システム誘導コイル204の近距離場に存在するときを判断するための機構を有し得る。
上記で説明したように、動作中、車両またはバッテリーへのエネルギー伝達を仮定すると、基地システム誘導コイル204がエネルギー伝達を提供するための場を生成するように、電源208から入力電力が提供される。電気車両誘導コイル216は放射場に結合し、電気車両112による貯蔵または消費のために出力電力を生成する。上記のように、いくつかの実施形態では、電気車両誘導コイル116の共振周波数および基地システム誘導コイル204の共振周波数が非常に近くなるか、または実質的に同じになるように相互共振関係に従って、基地システム誘導コイル204および電気車両誘導コイル116は構成される。電気車両誘導コイル216が基地システム誘導コイル204の近距離場に位置するとき、基地ワイヤレス電力充電システム202と電気車両充電システム214との間の送電損失は最小である。
上述のように、効率的なエネルギー伝達は、電磁波内のエネルギーの大部分を遠距離場に伝播するのではなく、送信誘導コイルの近距離場内のエネルギーの大部分を受信誘導コイルに結合することによって生じる。この近距離場にあるとき、送信誘導コイルと受信誘導コイルとの間に結合モードが確立され得る。この近距離場結合が発生し得る誘導コイルの周りのエリアを、本明細書では近距離場結合モード領域と呼ぶ。
図示されていないが、基地充電システム電力変換器236および電気車両電力変換器238はいずれも、発振器、電力増幅器などのドライバ回路、フィルタ、およびワイヤレス電力誘導コイルと効率的に結合するための整合回路を含み得る。発振器は、調整信号に応答して調整され得る所望の周波数を生成するように構成され得る。発振器信号は、電力増幅器によって、制御信号に応答する増幅量で増幅され得る。フィルタおよび整合回路は、高調波または他の不要な周波数をフィルタ除去し、電力変換モジュールのインピーダンスをワイヤレス電力誘導コイルに整合させるために含まれ得る。電力変換器236および238はまた、バッテリーを充電するために適切な電力出力を生成するための整流器および切替回路を含み得る。
開示する実施形態を通じて説明する電気車両誘導コイル216および基地システム誘導コイル204は、「ループ」アンテナ、より具体的には、多巻きループアンテナと呼ばれるか、またはそのようなものとして構成され得る。誘導コイル204および216はまた、本明細書において「磁気」アンテナと呼ばれるか、またはそのようなものとして構成され得る。「コイル」という用語は、一般に別の「コイル」に結合するためのエネルギーをワイヤレスに出力または受信することができる構成要素を指す。コイルは、電力をワイヤレスに出力または受信するように構成されるタイプの「アンテナ」と呼ぶこともできる。本明細書で使用する場合、コイル204および216は、電力をワイヤレスに出力、ワイヤレスに受信、および/またはワイヤレスに中継するように構成されるタイプの「電力伝達構成要素」の例である。ループ(たとえば、多巻きループ)アンテナは、空芯、またはフェライトコアなどの物理的コアを含むように構成され得る。空芯ループアンテナにより、コアエリア内に他の構成要素を配置することが可能になり得る。強磁性材料またはフェリ磁性材料を含む物理的コアアンテナにより、より強い電磁場の生成および結合の改善が可能になり得る。
上述のように、送信機と受信機との間のエネルギーの効率的な伝達は、送信機と受信機との間に整合した共振またはほぼ整合した共振が生じている間に行われる。しかしながら、送信機と受信機との間の共振が整合しないときでも、効率性を下げてエネルギーを伝達することができる。エネルギーの伝達は、送信誘導コイルからのエネルギーを自由空間に伝播するのではなく、送信誘導コイルの近距離場からのエネルギーを、この近距離場が確立された領域内(たとえば、共振周波数の所定の周波数範囲内または近距離場領域の所定の距離内)に存在する受信誘導コイルに結合することによって生じる。
共振周波数は、上述した誘導コイル(たとえば、基地システム誘導コイル204)を含む送信回路のインダクタンスおよびキャパシタンスに基づき得る。図2に示すように、インダクタンスは概して、誘導コイルのインダクタンスであってよく、一方でキャパシタンスは、所望の共振周波数で共振構造を形成するために誘導コイルに追加され得る。インダクタンスは、誘導コイル間の相互インダクタンスを含むこともできる。非限定的な例として、図2に示すように、キャパシタが、電磁場を生成する共振回路(たとえば、基地システム送信回路206)を形成するために誘導コイルと直列に追加され得る。したがって、より大きい直径の誘導コイルでは、共振を誘起するために必要なキャパシタンスの値は、コイルの直径またはインダクタンスが増加するにつれて減少してよい。インダクタンスはまた、誘導コイルの巻数に左右され得る。さらに、誘導コイルの直径が増加するにつれて、近距離場の効率的なエネルギー伝達面積が増加してよい。他の共振回路も考えられる。別の非限定的な例として、誘導コイルの2つの端子間に実質的に並列にキャパシタを配置してよい(たとえば、並列共振回路)。さらに、誘導コイルは、誘導コイルの共振を改善するための高品質(Q)係数を有するように設計され得る。たとえば、Q係数は300以上であり得る。
上述のように、いくつかの実施形態によれば、互いの近距離場にある2つの誘導コイルの間の電力結合が開示されている。上述のように、近距離場は、電磁場が存在する誘導コイルの周りの領域に対応し得るが、誘導コイルから伝播または放射することはない場合がある。近距離場結合モード領域は、通常は波長のごく一部の中にある、誘導コイルの物理容積に近い容積に対応し得る。いくつかの実施形態によれば、1回巻きまたは多巻きループアンテナなどの電磁誘導コイルは、送信と受信の両方に使用され、その理由は、実際の実施形態における磁気近距離場振幅は、電気タイプアンテナ(たとえば、小さいダイポール)の電気近距離場と比較して、磁気タイプコイルの場合に高い傾向があることにある。これにより、ペア間の潜在的により高い結合が可能になる。さらに、「電気」アンテナ(たとえば、ダイポールおよびモノポール)または磁気アンテナと電気アンテナとの組合せが使用され得る。
図3は、図1のワイヤレス電力伝達システム300の例示的なコア構成要素および補助構成要素を示す別の機能ブロック図である。ワイヤレス電力伝達システム300は、通信リンク376、案内リンク366、および基地システム誘導コイル304および電気車両誘導コイル316のための位置合わせシステム352、354を示している。図2に関して上述したように、電気車両112へのエネルギーフローを仮定すると、図3では、基地充電システム電力インターフェース354は、ACまたはDC電源126などの電源からの電力を充電システム電力変換器336に提供するように構成され得る。基地充電システム電力変換器336は、基地充電システム電力インターフェース354からACまたはDC電力を受信して、基地システム誘導コイル304をその共振周波数においてまたはその共振周波数近くで励磁することができる。電気車両誘導コイル316は、近距離場結合モード領域にあるとき、近距離場結合モード領域からエネルギーを受信して、共振周波数においてまたは共振周波数近くで発振することができる。電気車両電力変換器338は、電気車両誘導コイル316からの発振信号を、電気車両電力インターフェースを介してバッテリーに充電するのに適した電力信号に変換する。
基地ワイヤレス充電システム302は基地充電システムコントローラ342を含み、電気車両充電システム314は電気車両コントローラ344を含む。基地充電システムコントローラ342は、たとえば、コンピュータ、および電力分配センター、またはスマート電力網などの他のシステム(図示せず)への基地充電システム通信インターフェース162を含むことができる。電気車両コントローラ344は、たとえば、車両搭載コンピュータ、他のバッテリー充電コントローラ、車両内の他の電子システム、およびリモート電子システムなどの他のシステム(図示せず)への電気車両通信インターフェースを含み得る。
基地充電システムコントローラ342および電気車両コントローラ344は、別個の通信チャネルを有する特定のアプリケーションのためのサブシステムまたはモジュールを含み得る。これらの通信チャネルは、別個の物理チャネルまたは別個の論理チャネルであり得る。非限定的な例として、基地充電位置合わせシステム352は、自律的に、またはオペレータの支援により、基地システム誘導コイル304と電気車両誘導コイル316とをよりしっかりと位置合わせするためのフィードバック機構を提供する通信リンク356を介して、電気車両位置合わせシステム354と通信することができる。同様に、基地充電案内システム362は基地システム誘導コイル304と電気車両誘導コイル316とを位置合わせする際にオペレータを案内するためのフィードバック機構を提供する案内リンクを介して、電気車両案内システム364と通信することができる。さらに、基地ワイヤレス電力充電システム302と電気車両充電システム314との間で他の情報を通信するための基地充電通信システム372および電気車両通信システム374によってサポートされる別個の汎用通信リンク(たとえば、チャネル)があり得る。この情報は、基地ワイヤレス電力充電システム302と電気車両充電システム314の両方の電気車両特性、バッテリー特性、充電ステータス、および電力容量に関する情報、ならびに電気車両112に関する保守および診断データを含み得る。これらの通信チャネルは、たとえば、ブルートゥース、zigbee、セルラーなどの別個の物理通信チャネルであり得る。
電気車両コントローラ344は、電気車両主バッテリーの充電および放電を管理するバッテリー管理システム(BMS)(図示せず)、マイクロ波または超音波レーダー原理に基づく駐車支援システム、半自動式駐車動作を実行するように構成されたブレーキシステム、および駐車の正確性を高め、ひいては基地ワイヤレス充電システム102aおよび電気車両充電システム114のうちのいずれかにおける機械的水平誘導コイルの位置合わせの必要性を低減し得る、概ね自動化された駐車「park by wire」を支援するように構成されたハンドルサーボシステム(steering wheel servo system)も含むことができる。さらに、電気車両コントローラ344は、電気車両112の電子機器と通信するように構成され得る。たとえば、電気車両コントローラ344は、視覚的出力デバイス(たとえば、ダッシュボードディスプレイ)、音響/オーディオ出力デバイス(たとえば、ブザー、スピーカー)、機械的入力デバイス(たとえば、キーボード、タッチスクリーン、ポインティングデバイス、たとえば、ジョイスティック、トラックボールなど)、およびオーディオ入力デバイス(たとえば、電子音声認識によるマイクロフォン)と通信するように構成され得る。
さらに、ワイヤレス電力伝達システム300は、検出およびセンサシステムを含み得る。たとえば、ワイヤレス電力伝達システム300は、運転手または車両を充電場所に適切に案内するためのシステムとともに使用するセンサ、必要な分離/結合により誘導コイルを相互に位置合わせするためのセンサ、結合を達成するために特定の高さおよび/または位置に電気車両誘導コイル316が移動するのを妨げ得るオブジェクトを検出するためのセンサ、およびシステムの信頼できる無害および安全な動作を実行するためのシステムとともに使用する安全センサを含み得る。たとえば、安全センサは、安全区域を越えてワイヤレス電力誘導コイル104a、116に近づいてくる動物または子供の存在の検出、加熱され得る(誘導加熱)基地システム誘導コイル304に近い金属オブジェクトの検出、基地システム誘導コイル304上の白熱オブジェクトなどの危険な事象の検出、および基地ワイヤレス電力充電システム302および電気車両充電システム314の構成要素の温度監視のためのセンサを含み得る。
ワイヤレス電力伝達システム300はまた、有線接続を介したプラグイン充電をサポートすることができる。電気車両112との間で電力を伝達する前に、有線充電ポートが、2つの異なる充電器の出力を一体化し得る。切替回路は、ワイヤレス充電と有線充電ポートを介した充電の両方をサポートするために必要な機能を提供し得る。
基地ワイヤレス充電システム302と電気車両充電システム314との間で通信するために、ワイヤレス電力伝達システム300は、帯域内シグナリングとRFデータモデム(たとえば、許可されていない帯域での無線によるイーサネット（登録商標）)の両方を使用することができる。帯域外通信は、車両の使用者/所有者への付加価値サービスの提供に十分な帯域幅を提供し得る。ワイヤレス電力キャリアの低深度振幅または位相変調は、干渉を最小限に抑えた帯域内シグナリングシステムとしての働きをし得る。
さらに、特定の通信アンテナを使用せずにワイヤレス電力リンクを介して実行される通信もあり得る。たとえば、ワイヤレス電力誘導コイル304および316はまた、ワイヤレス通信送信機としての働きをするように構成され得る。したがって、基地ワイヤレス電力充電システム302のいくつかの実施形態は、ワイヤレス電力経路におけるキーイングタイププロトコルを可能にするためのコントローラ(図示せず)を含むことができる。所定のプロトコルによる所定の間隔での送信電力レベルのキーイング(振幅シフトキーイング)によって、受信機は、送信機からのシリアル通信を検出することができる。基地充電システム電力変換器336は、基地システム誘導コイル304によって生成された近距離場の近傍における作動中の電子車両受信機の有無を検出するための負荷感知回路(図示せず)を含むことができる。例として、負荷感知回路は、基地システム誘導コイル104aによって生成された近距離場の近傍における作動中の受信機の有無によって影響を及ぼされる電力増幅器に流れる電流を監視する。電力増幅器上の負荷に対する変化の検出は、エネルギーを伝送するために発振器を有効にすべきかどうか、作動中の受信機と通信すべきかどうか、またはそれらの組合せを決定する際に使用するために基地充電システムコントローラ342によって監視され得る。
ワイヤレス高電力伝達を可能にするために、いくつかの実施形態は、10〜60kHzの範囲内の周波数で電力を伝達するように構成され得る。この低周波数結合は、固体デバイスを使用して達成され得る高効率な電力変換を可能にし得る。加えて、無線システムによる共存問題が他の帯域と比べて少なくなり得る。
説明したワイヤレス電力伝達システム100は、再充電可能または交換可能なバッテリーを含む様々な電気車両112で使用され得る。図4は、本発明の例示的な実施形態による、電気車両412に配置された交換可能非接触バッテリーを示す機能ブロック図である。本実施形態では、ワイヤレス電力インターフェース(たとえば、充電器/バッテリーコードレスインターフェース426)を組み込んだ、地中に埋め込まれた充電器(図示せず)から電力を受信し得る電気車両バッテリーユニットにとって、低バッテリー位置は有益であり得る。図4において、電気車両バッテリーユニットは、再充電可能バッテリーユニットであってよく、バッテリーコンパートメント424に収容されてよい。電気車両バッテリーユニットはワイヤレス電力インターフェース426も提供し、ワイヤレス電力インターフェース426は、共振誘導コイル、電力変換回路、ならびに地上ベースワイヤレス充電ユニットと電気車両バッテリーユニットとの間の効率的かつ安全なワイヤレスエネルギー伝達のために必要な他の制御および通信機能を含む電気車両ワイヤレス電力サブシステム全体を組み込み得る。
電気車両誘導コイルは、突き出た部分がないように、および地上/車体の指定間隔が維持され得るように、電気車両バッテリーユニットまたは車体の下側と面一に組み込まれるのが有益であり得る。この構成は、電気車両ワイヤレス電力サブシステム専用の電気車両バッテリーユニット内の何らかの余地を必要とし得る。電気車両バッテリーユニット422はまた、バッテリー/EVコードレスインターフェース428、および非接触電力および電気車両412と図1に示す基地ワイヤレス充電システム102aとの間の通信を提供する充電器/バッテリーコードレスインターフェース426を含むことができる。
いくつかの実施形態では、図1を参照すると、基地システム誘導コイル104aおよび電気車両誘導コイル116は固定位置にあってよく、これらの誘導コイルは、基地ワイヤレス充電システム102aに対する電気車両誘導コイル116の全体的配置によって近距離場結合領域内に置かれる。しかしながら、エネルギー伝達を迅速、効率的および安全に実行するために、基地システム誘導コイル104aと電気車両誘導コイル116との間の距離は、結合を改善するために短縮される必要があり得る。したがって、いくつかの実施形態では、基地システム誘導コイル104aおよび/または電気車両誘導コイル116は、それらの位置合わせを改善するように配置可能および/または移動可能であり得る。
図5A、図5B、図5C、および図5Dは、本発明の例示的な実施形態による、バッテリーに対する誘導コイルおよびフェライト材料の配置に関する例示的な構成の図である。図5Aは、完全なフェライト埋込み型誘導コイル536aを示している。ワイヤレス電力誘導コイルは、フェライト材料538aおよびフェライト材料538aの辺りに巻かれたコイル536aを含むことができる。コイル536a自体は、標準的なリッツワイヤから作られ得る。導電性シールド532aは、車両の同乗者を過剰なEMFトランスミッションから保護するために提供される。導電性シールディングは、プラスチックまたは複合物から作られた車両では特に有益であり得る。
図5Bは、結合を高めるための、および導電性シールド532bにおける渦電流(熱放散)を減らすための最適に寸法決定されたフェライトプレート(すなわち、フェライトバッキング)を示している。コイル536bは、非導電性の非磁性(たとえば、プラスチック)材料に完全に埋め込まれ得る。たとえば、図5A〜図5Dに示すように、コイル536bは、保護筐体534bに埋め込まれ得る。磁気結合とフェライトヒステリシス損との間のトレードオフの結果として、コイル536bとフェライト材料538bとの間に分離があり得る。
図5Cは、コイル536c(たとえば、銅リッツワイヤ多巻きコイル)が横(「X」)方向で移動可能であり得る別の実施形態を示している。図5Dは、誘導コイルモジュールが下方向に配置される別の実施形態を示している。いくつかの実施形態では、バッテリーユニットは、ワイヤレス電力インターフェースの一部として、配置可能な電気車両誘導コイルモジュール542dおよび配置不可能な電気車両誘導コイルモジュール542dのうちの1つを含む。磁場がバッテリー空間530dに、また車両の内部に浸透するのを防ぐために、バッテリー空間530dと車両との間に導電性シールド532d(たとえば、銅板)があり得る。さらに、導電性シールド532d、コイル536d、およびフェライト材料538dを環境の影響(たとえば、機械的損傷、酸化など)から保護するために、非導電性(たとえば、プラスチック)保護層534dが使用され得る。さらに、コイル536dは、横X方向および/またはY方向で移動可能であり得る。図5Dは、電気車両誘導コイルモジュール542dがバッテリーユニット本体に対して下方Z方向に配置された一実施形態を示している。
この配置可能な電気車両誘導コイルモジュール542dの設計は、電気車両誘導コイルモジュール542dに導電性シールディングがないことを除いて、図5Bの設計と同様である。導電性シールド532dは、バッテリーユニット本体に付帯している。電気車両誘導コイルモジュール542dが配置状態にないときに、保護層534d(たとえば、プラスチック層)は、導電性シールド532dと電気車両誘導コイルモジュール542dとの間に提供される。電気車両誘導コイルモジュール542dをバッテリーユニット本体から物理的に分離することで、誘導コイルのパフォーマンスに好ましい影響が生じ得る。
上述したように、配置された電気車両誘導コイルモジュール542dは、コイル536d(たとえば、リッツワイヤ)およびフェライト材料538dのみを含むことがある。フェライトバッキングは、結合を高めるために、および車体の底面または導電性シールド532dにおける過剰な渦電流損から保護するために提供され得る。さらに、電気車両誘導コイルモジュール542dは、電力変換電子機器およびセンサ電子機器への柔軟なワイヤ接続を含み得る。このワイヤ束は、電気車両誘導コイルモジュール542dを配置するための機械ギアに組み込まれ得る。
図1を参照すると、上述の充電システムは、電気車両112を充電するために、または電力網に戻す形で電力を伝達するために、様々な場所で使用され得る。たとえば、電力の伝達は、駐車場環境で生じることがある。「駐車エリア」は、本明細書で「駐車スペース」と呼ばれることもあることに留意されたい。車両ワイヤレス電力伝達システム100の効率性を高めるために、電気車両112は、電気車両112内の電気車両誘導コイル116が関連駐車スペース内の基地ワイヤレス充電システム102aと適切に位置合わせできるようにX方向およびY方向に沿って位置合わせされ得る。
さらに、開示する実施形態は、1つまたは複数の駐車スペースまたは駐車エリアを有する駐車場に適用可能であり、駐車場内の少なくとも1つの駐車スペースは基地ワイヤレス充電システム102aを含むことができる。案内システム(図示せず)を使用して、電気車両112内の電気車両誘導コイル116が基地ワイヤレス充電システム102aと位置合わせされるように、車両オペレータが電気車両112を駐車エリアに位置付けるのを支援することができる。案内システムは、電気車両112内の電気車両誘導コイル116が充電基地(たとえば、基地ワイヤレス充電システム102a)内の充電誘導コイルと適切に位置合わせできるように、電気車両オペレータが電気車両112を位置付けるのを支援するための、電子ベースの手法(たとえば、無線位置付け、方向発見原理、ならびに/または光学、準光学および/もしくは超音波感知方法)または機械ベースの手法(たとえば、車輪ガイド、トラックまたはストップ)またはそれらの任意の組合せを含むことができる。
上記で説明したように、電気車両充電システム114は、電力を送信し、かつ基地ワイヤレス充電システム102aから電力を受信するために、電気車両112の下面に配置され得る。たとえば、電気車両誘導コイル116は、好ましくは中心位置の近くで車体底面に組み込まれてよく、それにより、EM露出に関して最大の安全な距離がもたらされ、電気車両の前進駐車および後進駐車が可能になる。
図6は、本発明の例示的な実施形態による、電気車両をワイヤレス充電するために使用され得る例示的な周波数を示す周波数スペクトルのチャートである。図6に示すように、電気車両へのワイヤレス高電力伝達のための潜在的周波数範囲は、3kHz〜30kHz帯域のVLF、30kHz〜150kHz帯域の低LF(ISMなどの用途)、HFの6.78MHz(ITU-R ISM-帯域6.765〜6.795MHz)、HFの13.56MHz(ITU-R ISM-帯域13.553〜13.567)、およびHFの27.12MHz(ITU-R ISM-帯域26.957〜27.283)を含み得る。
図7は、本発明の例示的な実施形態による、電気車両をワイヤレス充電するのに有用であり得る例示的な周波数および送信距離を示すチャートである。電気車両のワイヤレス充電に有用であり得るいくつかの例示的な送信距離は、約30mm、約75mmおよび約150mmである。いくつかの例示的な周波数は、VLF帯域の約27kHzおよびLF帯域の約135kHzであり得る。
本明細書で使用する「コイル」という用語は、単一の導電性撚線、または1つの機能的導電性経路として集まる撚線の多重撚線のいずれかを含むタイプである、通常ケーブルまたはワイヤと呼ばれる、比較的堅固な材料または可撓性材料のひも状部品またはフィラメントを指す。すなわち、らせんの構成で導体の撚線を物理的に巻くことが通常であるが、本明細書で使用する上記の用語は、得られた構成を指し、パターンを形成するのに使用される方法ではない。ゆえに、たとえば、コイルは、円筒形本体から本体材料の除去によって形成することができ、これが、らせん状巻線に相当する形状になる。多重撚線コイルという用語は、単一の識別可能なユニットとして形成され、ワイヤの識別可能な単一のユニットを形成するために互いに撚られ、織られ、編まれ、または交互絡合され得る、複数の導電性撚線から構成されたコイルを指す。多重撚線コイルは、円形、矩形、または非矩形の断面を具現化するコイルの形態をとることができる。
図8は、基地パッド802と車両パッド804との間の例示的な配置を示す図である。車両パッド804は、基地パッド802の少なくとも1つのコイルから電力を受信するように構成された少なくとも1つの受信機コイルを含む。いくつかの実施形態では、車両パッド804は、基地パッド802の頂部に配置され得る。いくつかの他の実施形態では、車両パッド804は、基地パッド802の底部に配置され得る。他の実施形態では、車両パッド804は、基地パッド802に隣接して配置され得る。
図9は、例示的な基地パッド802(図8参照)のいくつかの視点および2つのプロファイルを示す図である。図9は、上面図902と2つの側面図904および906とを示す。より詳細には、側面図904はプロファイル914を示し、かつ側面図906はプロファイル916を示す。図9に示す詳細に対応させると、プロファイル914は、基地パッド802が、導電性シールド908、少なくとも1つの絶縁層910、コイル912、およびフェライトバッキング918を含むことを示す。いくつかの実施形態では、絶縁層910は、図9に示すように、2つの個別の絶縁層である、絶縁層1および絶縁層2を有することができる。
図10は、例示的な基地パッド802(図8参照)の3つの視点および2つのプロファイルを示す図である。図10は、上面図1002と2つの側面図1004および1006とを示す。より詳細には、側面図1004はプロファイル1008を示し、かつ側面図1006はプロファイル1016を示す。図10に示す詳細に対応させると、基地パッド802のプロファイル1016は、基地パッド802が、導電性シールド1010、少なくとも1つの絶縁層1012、ならびに少なくとも3つのコイル1014a、1014b、および1014cを含むことを示す。2つのコイル1014bおよび1014cは、平面上に互いに隣接している。これらのコイルは、コイル1014aの頂部に配置される。いくつかの実施形態では、絶縁層1012は、図10に示すように、2つの個別の絶縁層である、絶縁層1および絶縁層2を有することができる。
図11は、コイル912(図9参照)、コイル1014a、コイル1014b、またはコイル1014c(図10参照)などのマルチファイラーコイル用の例示的な巻線配置1102を示す図である。図11の図では、巻線配置1102は、互いに実質的に平行に配置された少なくとも3つの巻線1104、1106、および1108を含む。一実施形態では、これらの巻線は、一方の端部から他方の端部に巻かれたマルチファイラーまたはトライファイラーであるので、等しい巻数を有する。
図12は、いくつかの例示的な実施形態によるマルチファイラーコイル1102(図11参照)の例示的な等価回路表現1200の図である。図12に示すように、マルチファイラーコイル1102の例示的な実装形態はN個の巻線を含むので、回路1200は、互いに実質的に並列に接続され同じ電圧源1204を共有する、N個のインダクタ1202-1、1202-2、...、および1202-Nを含む。電圧源1204が回路1200上で電圧Vを発生させるとき、電流Iは、電圧源1204を通って流れる。マルチファイラーコイル1102のN個の巻線のすべての対の間に相互インダクタンスが存在するので、N個のインダクタ1202-1、1202-2、...、および1202-Nのすべての対の間に相互インダクタンスが存在する。たとえば、インダクタ1202-1上では、それぞれ、他の(N-1)個のインダクタ1202-2、1202-3、...、および1202-Nによって誘起された追加の(N-1)個の電圧V21、V31、...、およびVN1が存在する。他の(N-1)個のインダクタ1202-2、1202-3、...、および1202-Nの各々に関しても同様である。
インダクタンスの不平衡の影響を説明するために、本明細書の一例として、バイファイラーコイルの1つの例示的な等価回路が使用される。この例では、図12に示すマルチファイラー等価回路1200と同様に、バイファイラー等価回路は、互いに実質的に並列の2つのインダクタのみ、たとえばインダクタ1202-1および1202-2を含む。我々は2つのインダクタの一例のみを提供するが、この例は、任意の数のインダクタの回路表現に適用することもできる。バイファイラー等価回路は、2つのインダクタ、たとえばインダクタ1202-1および1202-2に同時に電圧Vを印加する電圧源、たとえば電圧源1204をさらに含む。その結果、それぞれ、これら2つのインダクタを通って流れるように、2つの電流I1およびI2が生成される。これら2つの電流は、以下の式によって書かれ得る、2つの値を有する。
ここで、インダクタンスL1およびL2は、それぞれ、2つのインダクタのインダクタンスを示す。これら2つのインダクタ間の相互インダクタンスは、Mによって示される。相互インダクタンスMとインダクタンスL1およびL2との間の関係は、
である。
ここで、変数kは、2つのインダクタ間の結合係数を示す。
2つのインダクタ間のインダクタンスの不平衡を定量化するために、2つのインダクタ間のインダクタンス比を以下の式によって定義し、書くことができる。
Δは、2つのインダクタ間のインダクタンス不均衡のパーセンテージを示す。相互インダクタンスMを考慮すれば、2つのインダクタ間のインダクタンス比を以下の式によって定義し、書くことができる。
いくつかの実施形態では、Δは通常、0から100%の間の値を有する。一実装形態では、Δを低減するための方法は、Mの値を増加させることである。
したがって、電流I1とI2との間の電流比は以下の式として導出される。
加えて、漏れ係数sは、s=1-kとして定義される。したがって、式(6)によって表現される電流比は、以下の式によって書かれ得る。
いくつかの実施形態では、インダクタンス不均衡のパーセンテージは、Δ=2%であり、漏れ係数s=0.04である。その結果、2つの電流I1とI2との間の電流比は、以下の式によって概算され得る。
これは、この例ではインダクタンス不均衡のパーセンテージΔが2%にすぎなくとも、2つのインダクタを通って流れる電流間のかなりの電流不平衡(たとえば、約50%)が存在する可能性があることを意味する。
加えて、不平衡電流と平衡電流との損失比は、以下の式として定義および表現され得る。
その結果、不均衡のパーセンテージΔ=2%および漏れ係数s=0.04の例では、この不平衡電流と平衡電流との損失比は、以下の式になる。
図13は、いくつかの例示的な実施形態による、マルチファイラーコイル1102に関する、6つの例示的なインダクタンス補償技法1300A、1300B、1300C、1300D、1300E、および1300Fを示す図である。これら6つのインダクタンス補償技法は、マルチファイラーコイル1102のインダクタンスを等化および/または補償するために使用され、したがって、電力伝達中にマルチファイラーコイル1102が有する可能性がある電流変動を低減することができる。我々は、2つの撚線を有するバイファイラーコイルの例示的な実装形態を提供するにすぎないが、図13に示す、すべての例示的な実装形態は、N個の撚線を有するマルチファイラーコイルにも適用され得る。
図13に示すように、インダクタンス補償技法1300Aの例示的な一実装形態では、ループワイヤ1302が、バイファイラーコイル1314に追加される。バイファイラーコイル1314は、2つの撚線1312aおよび1312bを含む。ループワイヤ1302は、バイファイラーコイル1312の撚線1312bに追加される。ループワイヤ1302は、撚線1312aからさらに分離され得る。例示的な一実装形態では、ループワイヤ1302の第1の端部は、撚線1312bの第1の端部に接続される。ループワイヤ1302の第2の端部は、撚線1312bの第2の端部にさらに接続され得る。ループワイヤ1302を追加することは、バイファイラーコイル1314の撚線のインダクタンス全体に影響を及ぼす巻線インダクタンスを本質的に追加する。しかしながら、巻線インダクタンスの追加は、撚線のインダクタンスだけでなく、この撚線とバイファイラーコイル1314の他の撚線の各々との間の相互インダクタンスも変化させる。その結果、ループワイヤ1302は、バイファイラーコイル1314の撚線1312aおよび1312bを通って流れる電流の平衡をとるためにインダクタンスを選択され得る。
図13に示すように、インダクタンス補償技法1300Bの例示的な一実装形態では、インダクタ回路1304が、バイファイラーコイル1318に追加される。例示的な一実装形態では、インダクタ回路1304は、外部のインダクタ、内部のインダクタ、またはこれら2つの組合せである。バイファイラーコイル1318は、2つの撚線1316aおよび1316bを含む。インダクタ回路1304は、撚線1316bに追加される。インダクタ回路1304は、撚線1316aからさらに分離され得る。別の例示的な実装形態では、インダクタ回路1304の第1の端部は、撚線1316bの第1の端部に接続される。ループ1304の第2の端部は、撚線1316bの第2の端部にさらに接続され得る。インダクタンス補償技法1300Aと同様に、インダクタ回路1304は、撚線1316bのインダクタンスを変化させる。しかしながら、インダクタ回路1304は、バイファイラー1318の撚線1316aと1316bとの間の相互インダクタンスを変化させない可能性がある。それでも、インダクタ回路1304の値を適切に構成する場合、インダクタンス補償技法1300Bは、バイファイラーコイル1318の撚線1316aおよび1316bを通って流れる電流の平衡をとり、バイファイラーコイル1318の電力伝達効率を改善する。
図13に示すように、インダクタンス補償技法1300Cの例示的な一実装形態では、2つの交差路1306aおよび1306bが、バイファイラーコイル1322に追加される。バイファイラー1322は、2つの撚線1320aおよび1320bを含む。バイファイラーコイル1322の撚線1320aおよび1320b上の交差路の使用は、撚線の巻線の交差領域の平衡をとる。その結果、バイファイラーコイル1322の撚線1320aおよび1320bのインダクタンス不平衡が低減され、したがって、得られた電流不平衡が低減される。したがって、損失が低減され、バイファイラーコイル1322による電力伝達効率が改善される。
図13に示すように、インダクタンス補償技法1300Dの例示的な一実装形態では、1つの差動モードブロック1308が、バイファイラーコイル1326の2つの撚線1324aおよび1324b上に追加される。差動モードブロック1308は、バイファイラーコイル1326の撚線1324aおよび1324bを通って流れる電流に関する負のフィードバックを本質的に導入する。この負のフィードバックは、少なくとも撚線1324aと1324bとの間のインダクタンス不平衡の影響を低減し、したがって、バイファイラーコイル1326の電力伝達効率を改善する。
図13に示すように、インダクタンス補償技法1300Eの例示的な一実装形態では、直列に接続された2つのトランスフォーマ1310aおよび1310bが、バイファイラーコイル1330の2つの撚線1328aおよび1328bにそれぞれ適用される。トランスフォーマ1310aは、撚線1328aに接続され、撚線1328bから分離され得る。トランスフォーマ1310bは、撚線1328bに接続され、撚線1328aから分離され得る。例示的な一実装形態では、トランスフォーマ1310aの第1の端部は、撚線1328aの第1の端部に接続される。ループ1310aの第2の端部は、撚線1328aの第2の端部にさらに接続され得る。別の例示的な実装形態では、トランスフォーマ1310bの第1の端部は、撚線1328bの第1の端部にさらに接続され、ループ1310bの第2の端部は、撚線1328bの第2の端部にさらに接続され得る。トランスフォーマ1310aおよび1310bは、ある変圧比を有する可能性がある。トランスフォーマ1310aまたは1310bのうちの少なくとも1つは、1よりも大きい変圧比を有する可能性がある。インダクタンス補償技法1300Dと同様に、トランスフォーマ1310aおよび1310bの使用は、バイファイラーコイル1330のインダクタンス不平衡の影響を低減するために撚線1328aおよび1328b上の電流を調整するインダクタンス補償技法である。いくつかの実施形態では、トランスフォーマ1310aおよび1310bを適切に選択する場合、撚線1328aおよび1328bを通って流れる電流は同じである。その結果、バイファイラーコイル1330の電力伝達効率を増加させることができる。
図13に示すように、インダクタンス補償技法1300Fの例示的な一実装形態では、2つのトランスフォーマ1336aおよび1336bが、バイファイラーコイル1330の2つの撚線1332aおよび1332bにそれぞれ適用される。トランスフォーマ1336aは、撚線1332aに接続され、撚線1332bから分離され得る。トランスフォーマ1336bは、撚線1332bに接続され、撚線1332aから分離され得る。例示的な一実装形態では、トランスフォーマ1336aの第1の端部は、撚線1332aの第1の端部に接続される。ループ1336aの第2の端部は、撚線1332aの第2の端部にさらに接続され得る。別の例示的な実装形態では、トランスフォーマ1336bの第1の端部は、撚線1332bの第1の端部にさらに接続され、ループ1336bの第2の端部は、撚線1332bの第2の端部にさらに接続され得る。トランスフォーマ1336aおよび1336bは各々、ある変圧比を有する可能性がある。トランスフォーマ1310aまたは1310bのうちの少なくとも1つは、1よりも大きい変圧比を有する可能性がある。図1300Eとは対照的に、2つのトランスフォーマ1336aおよび1336bは、図13には示されていない2つの別の電圧源によって駆動される。いくつかの他の実施形態では、バイファイラーコイル1334の電流不平衡は、それに応じて電圧源を調整することによって補償され得る。いくつかの実施形態では、これら2つのトランスフォーマ1336aおよび1336bの動作は、相関している可能性がある。いくつかの他の実施形態では、これら2つのトランスフォーマ1336aおよび1336bの動作は、相関していない可能性がある。インダクタンス補償技法1300Eと同様に、トランスフォーマ1336aおよび1336bの使用は、バイファイラーコイル1334のインダクタンス不平衡の影響を低減するために撚線1332aおよび1332b上の電流を調整するインダクタンス補償技法である。いくつかの実施形態では、トランスフォーマ1336aおよび1336bを適切に選択する場合、撚線1332aおよび1332bを通って流れる電流は同じであり、撚線が等しい断面を有する場合、最小の損失になる。その結果、バイファイラーコイル1334の電力伝達効率を増加させることができる。
図14は、いくつかの実施形態によるインダクタンス補償技法1300D(図13参照)のいくつかの例示的な実装形態1400Aおよび1400Bを示す図である。実装形態1400Aはバイファイラーコイルのインダクタンス不平衡を低減するのを助け、かつ実装形態1400Bはトライファイラーコイル上で機能する。
図14に示すように、実装形態1400Aを含むいくつかの実装形態では、差動モードブロック1402aが、バイファイラーコイル1404a上に導入される。差動モードブロック1402aは、2つの撚線1406aと1406bとの間に負のフィードバックを追加する。たとえば、撚線1406aを通って流れる電流が増加するとき、この電流の増加は、撚線1406aと1406bとの間の負の結合のために、撚線1406bを通って流れる電流を誘導的に低減する。連続して、撚線1406bを通って流れる電流の低減は、撚線1406aを通って流れる電流を増加させる。その結果、これら2つの撚線間の電流不平衡が低減され、このバイファイラーコイル1404aの電力伝達効率が増加する。バイファイラーコイル1408a上の差動モードブロック1402の別の例示的な実装形態も図14に示す。この実装形態では、撚線1410aは、撚線1410bと異なる方向に巻かれる。一実施形態では、撚線1410aは、撚線1410b上に1つまたは複数の巻きで巻かれるか、または包まれ、これら2つの撚線1410aと1410bとの間の負のフィードバックをもたらす。
図14に示すように、例示的な実装形態1400Bを含むいくつかの他の実施形態では、3つの差動モードブロック1402b、1402c、および1402dが、トライファイラーコイル1404b上に使用される。差動モードブロック1402b、1402c、および1402dは、3つの撚線1406c、1406d、および1406eのうちのあらゆる2つの間に負のフィードバックを追加する。その結果、トライファイラーコイル1404bの電流不平衡が低減され、このトライファイラーコイル1404bの電力伝達効率が増加する。トライファイラーコイル1408b上の差動モードブロック1402b、1402c、および1402dの別の例示的な実装形態も図14に示す。この実装形態では、撚線1410c、1410d、および1410eは、3つの撚線1410c、1410d、および1410eの各対の間に存在する負の誘導性フィードバックがあるので、様々な方向に巻かれる。その結果、トライファイラーコイル1408bの電流不平衡も低減される。
図15は、トライファイラーコイル1404bまたは1408bに適用される1つのインダクタンス補償技法1400Bを示す例示的な等価回路1500Aおよび1500Bの図である。回路1500Aは、インダクタンス補償技法1400Bを適用する前のトライファイラーコイル1404bを表す。回路1500Aでは、トライファイラーコイル1404bの3つの撚線をそれぞれ表す3つのインダクタ1502a、1502b、および1502cが存在する。回路1500Bは、インダクタンス補償技法1400Bを適用した後のトライファイラーコイル1404bを表す。回路1500Bでは、トライファイラーコイル1404bの3つの撚線をそれぞれ表す3つのインダクタ1502d、1502e、および1502fのほかに、3つのインダクタンス変更ブロック(inductance modification block)1504a、1504b、および1504cが存在する。これら3つのインダクタンス変更ブロックは、トライファイラーコイル1404bのインダクタンス不平衡を低減するためのインダクタンス補償技法1400Bの適用例を表す。
図16は、バイファイラーコイル1404aまたは1408a(図14参照)に適用されるインダクタンス補償技法1400Aの4つの異なる例示的な実装形態の図である。インダクタンス補償技法1400Aのいくつかの異なるタイプの実装形態、すなわち、図16に示す、1つのタイプ1の実装形態1602A、2つのタイプ2の実装形態1602Cおよび1602D、ならびに3つのタイプ3の実装形態1602E、1602F、および1602Gが存在する。
タイプ1の実装形態1602Aでは、斜視図は、撚線1604aおよび1604bのそれぞれの軸線が互いに直交する2つの幾何学的平面内に収まるように、撚線1604aおよび1604bが巻かれることを示す。タイプ1の実装形態1602Aの断面斜視図は、タイプ1の実装形態1602Bとして示す。図16に示すように、撚線1606aと撚線1606bとの間にギャップが存在する。このギャップのサイズを制御する場合、コイルAとコイルBとの間のインダクタンス不平衡を調整することができる。
タイプ2の実装形態1602Cでは、斜視図は、撚線1608bが撚線1608aの外側の周りに巻かれることを示す。撚線1608aと1608bの両方は、撚線のそれぞれの軸線が共通の平面内に収まるように巻かれる。しかしながら、2つの撚線1608aおよび1608bをそれぞれ通って流れる2つの電流は、2つの異なる方向を有する。タイプ2の実装形態1602Dでは、2つの撚線1608aおよび1608bは、同じ平面上で巻かれ、同じ方向に流れる2つの電流を有する。タイプ1の実装形態1602Aと同様に、2つの撚線1608aと1608bとの間にギャップが存在する。このギャップのサイズを適切に調整する場合、2つの撚線1608aと1608bとの間のインダクタンス不平衡を制御することができる。
2つのタイプ3の実装形態1602Eおよび1602Fでは、撚線1610aは、撚線1610bに平行に、かつ撚線1610bの頂部に巻かれる。タイプ3の実装形態1602Eでは、撚線1610aおよび1610bは、2つの撚線1610aおよび1610bを通ってそれぞれ2つの異なる方向に流れる2つの電流を有する。しかしながら、タイプ3の実装形態1602Fでは、撚線1610aおよび1610bは、2つの撚線1610aおよび1610bを通って同じ方向に流れる2つの電流を有する。タイプ3の実装形態1602Gでは、撚線1612aおよび1612bは、撚線のそれぞれの軸線が互いに直交する2つの平面内に収まるようにそれぞれ巻かれる。
上述のように、様々な配置は、2つの撚線における2つの電流間の様々な比をもたらす可能性がある。たとえば、タイプ3の配置に関して、コイルインダクタンスの変動は、タイプ1の配置の2つの電流間の比よりも低い、2つの電流間の比をもたらす可能性がある。
図17は、いくつかの実施形態による、バイファイラーコイル1404aまたは1408a(図14参照)に適用される、タイプ1のインダクタンス補償技法の図である。図17に示すように、撚線1702は、内部熱収縮部1706の周りに1つまたは複数の巻きで巻かれるか、または包まれる。撚線1704は、外部熱収縮部1708の周りに、かつ撚線1702上に1つまたは複数の巻きで巻かれるか、または包まれる。内部熱収縮部1706と外部熱収縮部の両方は、撚線1702および1704をともに適切な位置に保持するために使用される。
多種多様な技術および技法のうちのいずれかを使用して情報および信号を表すことができる。たとえば、上記の説明全体にわたって言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは磁性粒子、光場もしくは光学粒子、またはそれらの任意の組合せによって表され得る。
本明細書で開示する実施形態に関して説明する様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはその両方の組合せとして実装され得る。ハードウェアおよびソフトウェアのこの互換性を明確に示すために、様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップが、概してそれらの機能に関して上記で説明されている。そのような機能をハードウェアとして実装するか、またはソフトウェアとして実装するかは、特定の適用例および全体的なシステムに課される設計制約に依存する。説明した機能は、特定の適用例ごとに様々な方法で実装できるが、そのような実装上の決定は、本発明の実施形態の範囲からの逸脱を生じさせると解釈すべきではない。
本明細書で開示する実施形態に関して説明する様々な例示的なブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)もしくは他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートもしくはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、または、本明細書で説明する機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せで、実装または実行されてよい。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであり得るが、代替として、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であり得る。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、DSPとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連携する1つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実装され得る。
本明細書で開示する実施形態に関して説明する方法またはアルゴリズムおよび機能のステップは、直接ハードウェアで具現化されても、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールで具現化されても、またはその2つの組合せで具現化されてもよい。ソフトウェアで実装される場合、機能は、1つまたは複数の命令またはコードとして、有形な非一時的コンピュータ可読媒体上に記憶すること、または有形な非一時的コンピュータ可読媒体を介して送信することができる。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ(RAM)、フラッシュメモリ、読取り専用メモリ(ROM)、電気的にプログラム可能なROM(EPROM)、電気的に消去可能およびプログラム可能なROM(EEPROM)、レジスタ、ハードディスク、着脱可能ディスク、CD ROM、または当技術分野で知られた任意の他の形態の記憶媒体内に存在することができる。記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、かつ記憶媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合される。代替として、記憶媒体はプロセッサと一体であり得る。ディスク(diskおよびdisc)は、本明細書で使用される場合、コンパクトディスク(CD)、レーザディスク、光ディスク、デジタル多用途ディスク(DVD)、フロッピー（登録商標）ディスク、およびブルーレイディスクを含み、ディスク(disk)は、通常、磁気的にデータを再生し、一方、ディスク(disc)は、レーザを用いて光学的にデータを再生する。上記の組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲の中に含まれるべきである。プロセッサおよび記憶媒体はASIC内に存在することができる。ASICはユーザ端末内に存在することができる。代替として、プロセッサおよび記憶媒体は、ユーザ端末内に個別構成要素として存在することができる。
本開示の概要を述べるために、本発明のいくつかの態様、利点、および新規の特徴について本明細書で説明してきた。本発明の任意の特定の実施形態に従って、そのような利点の必ずしもすべてを実現できない場合があることを理解されたい。したがって、本発明は、本明細書に教示される1つの利点または利点の群を、本明細書に教示または示唆され得る他の利点を必ずしも実現することなく実現または最適化するように具現化または実行され得る。
上述の実施形態への様々な修正が容易に明らかになり、本明細書に定義する一般原理は、本発明の趣旨または範囲を逸脱することなく他の実施形態に適用され得る。したがって、本発明は、本明細書に示された実施形態に限定されるものではなく、本明細書に開示された原理および新規の特徴に一致する最大の範囲を与えるものである。
100 ワイヤレス電力伝達システム、車両ワイヤレス電力伝達システム
102a 基地ワイヤレス充電システム
102b 基地ワイヤレス充電システム
104a 基地システム誘導コイル、誘導コイル、ワイヤレス電力誘導コイル
108 通信リンク
110 電力リンク
112 電気車両
114 電気車両ワイヤレス充電システム、電気車両充電システム
116 電気車両誘導コイル、誘導コイル、ワイヤレス電力誘導コイル
118 バッテリーユニット
126 ACまたはDC電源
130 ローカル分配センター、ローカル分配
132 電力バックボーン
134 通信バックホール
200 ワイヤレス電力伝達システム
202 基地ワイヤレス電力充電システム、基地ワイヤレス充電システム
204 基地システム誘導コイル、誘導コイル、コイル
206 基地システム送信回路
208 電源
214 電気車両充電システム
216 電気車両誘導コイル、誘導コイル、コイル
218 電気車両バッテリーユニット、バッテリーユニット
222 電気車両受信回路
236 基地充電システム電力変換器、電力変換器、充電電源ユニット
238 電気車両電力変換器、電力変換器
300 ワイヤレス電力伝達システム
302 基地ワイヤレス充電システム、基地ワイヤレス電力充電システム
304 基地システム誘導コイル、ワイヤレス電力誘導コイル
314 電気車両充電システム
316 電気車両誘導コイル、ワイヤレス電力誘導コイル
336 充電システム電力変換器、基地充電システム電力変換器
338 電気車両電力変換器
342 基地充電システムコントローラ
344 電気車両コントローラ
352 位置合わせシステム、基地充電位置合わせシステム
354 位置合わせシステム、基地充電システム電力インターフェース、電気車両位置合わせシステム
362 基地充電案内システム
364 電気車両案内システム
366 案内リンク
372 基地充電通信システム
374 電気車両通信システム
376 通信リンク
412 電気車両
422 電気車両バッテリーユニット
424 バッテリーコンパートメント
426 充電器/バッテリーコードレスインターフェース、ワイヤレス電力インターフェース
428 バッテリー/EVコードレスインターフェース
530d バッテリー空間
532a 導電性シールド
532b 導電性シールド
532d 導電性シールド
534b 保護筐体
534d 保護層
536a 完全なフェライト埋込み型誘導コイル、コイル
536b コイル
536c コイル
536d コイル
538a フェライト材料
538b フェライト材料
538d フェライト材料
542d 電気車両誘導コイルモジュール
802 基地パッド
804 車両パッド
908 導電性シールド
910 絶縁層
912 コイル
1010 導電性シールド
1012 絶縁層
1014a コイル
1014b コイル
1014c コイル
1102 マルチファイラーコイル
1104 巻線
1106 巻線
1108 巻線
1200 回路
1202-1 インダクタ
1202-2 インダクタ
1202-N インダクタ
1300A インダクタンス補償技法
1300B インダクタンス補償技法
1300C インダクタンス補償技法
1300D インダクタンス補償技法
1300E インダクタンス補償技法
1300F インダクタンス補償技法
1302 ループワイヤ
1304 インダクタ回路
1306a 交差路
1306b 交差路
1308 差動モードブロック
1310a トランスフォーマ
1310b トランスフォーマ
1312a 撚線
1312b 撚線
1314 バイファイラーコイル
1316a 撚線
1316b 撚線
1318 バイファイラーコイル
1320a 撚線
1320b 撚線
1322 バイファイラーコイル
1324a 撚線
1324b 撚線
1326 バイファイラーコイル
1328a 撚線
1328b 撚線
1330 バイファイラーコイル
1332a 撚線
1332b 撚線
1334 バイファイラーコイル
1336a トランスフォーマ
1336b トランスフォーマ
1400A インダクタンス補償技法1300Dの実装形態
1400B インダクタンス補償技法1300Dの実装形態
1402a 差動モードブロック
1402b 差動モードブロック
1402c 差動モードブロック
1402d 差動モードブロック
1404a バイファイラーコイル
1404b トライファイラーコイル
1406a 撚線
1406b 撚線
1406c 撚線
1406d 撚線
1406e 撚線
1408a バイファイラーコイル
1408b トライファイラーコイル
1410a 撚線
1410b 撚線
1410c 撚線
1410d 撚線
1410e 撚線
1500A インダクタンス補償技法1400B適用前のトライファイラーコイル1404bの等価回路
1500B インダクタンス補償技法1400B適用後のトライファイラーコイル1404bの等価回路
1502a インダクタ
1502b インダクタ
1502c インダクタ
1502d インダクタ
1502e インダクタ
1502f インダクタ
1504a インダクタンス変更ブロック
1504b インダクタンス変更ブロック
1504c インダクタンス変更ブロック
1602A インダクタンス補償技法1400Aの実装形態タイプ1
1602C インダクタンス補償技法1400Aの実装形態タイプ2
1602D インダクタンス補償技法1400Aの実装形態タイプ2
1602E インダクタンス補償技法1400Aの実装形態タイプ3
1602F インダクタンス補償技法1400Aの実装形態タイプ3
1602G インダクタンス補償技法1400Aの実装形態タイプ3
1604a 撚線
1604b 撚線
1606a 撚線
1606b 撚線
1608a 撚線
1608b 撚線
1610a 撚線
1610b 撚線
1612a 撚線
1612b 撚線
1702 撚線
1704 撚線
1706 内部熱収縮部
1708 外部熱収縮部

Claims (15)

  1. 充電電源からデバイスに電力をワイヤレスに伝達するための装置であって、
    1つまたは複数の巻きで巻かれ前記充電電源に動作可能に結合された第1の撚線と、
    1つまたは複数の巻きで前記第1の撚線とともに巻かれ前記充電電源に動作可能に結合された第2の撚線と、
    前記第1の撚線を通って流れる第1の電流と、前記第2の撚線を通って流れる第2の電流との間の電流差を低減するように前記第1の撚線と前記第2の撚線との間のインダクタンス不平衡を補償するように構成される、前記第1の撚線に接続され前記第2の撚線から分離されたインダクタ回路と
    を含む、装置。
  2. 前記インダクタ回路は、前記第1の撚線および前記第2の撚線の自己インダクタンスの差による前記電流差を補償するように構成される、請求項1に記載の装置。
  3. 前記インダクタ回路は、前記第1の撚線の第1の端部に接続された第1の端部を有し前記第1の撚線の第2の端部に接続された第2の端部を有するループワイヤまたはインダクタを含む、請求項1または2に記載の装置。
  4. 1つまたは複数の巻きで巻かれ前記充電電源に動作可能に結合された第3の撚線をさらに含み、前記インダクタ回路は、前記第3の撚線を通って流れる第3の電流と、前記第1の電流および前記第2の電流のうちの少なくとも1つとの間の少なくとも別の1つの電流差を低減するようにさらに構成される、請求項1から3のいずれか一項に記載の装置。
  5. 前記第1の撚線に動作可能に結合され、第1の平面上に、かつ前記第1の平面に直交する第1の軸線の周りに配置される第1の導線と、
    前記第2の撚線に動作可能に結合され、第2の平面上に、かつ前記第2の平面に直交する第2の軸線の周りに配置される第2の導線と
    をさらに含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の装置。
  6. 前記第1の平面は、前記第2の平面に直交するか、または、
    前記第1の平面および前記第2の平面は、実質的に同じであるか、または、
    前記第1の平面は、前記第2の平面に実質的に平行である、
    請求項5に記載の装置。
  7. 充電電源からデバイスに電力をワイヤレスに伝達するための装置であって、
    1つまたは複数の巻きで巻かれ前記充電電源に動作可能に結合された第1の撚線と、
    1つまたは複数の巻きで前記第1の撚線とともに巻かれ前記充電電源に動作可能に結合された第2の撚線と、
    前記第1の撚線に直列に接続され前記第2の撚線から分離された第1のトランスフォーマの第1の巻線と、
    前記第2の撚線に直列に接続され前記第1の撚線から分離された第2のトランスフォーマの第1の巻線であって、前記第1のトランスフォーマおよび前記第2のトランスフォーマは、前記第1の撚線を通って流れる第1の電流と、前記第2の撚線を通って流れる第2の電流との間の電流差を一括して低減するように前記第1の撚線と前記第2の撚線との間のインダクタンス不平衡を補償するように構成される、第2のトランスフォーマの第1の巻線と
    を含む、装置。
  8. 前記第1のトランスフォーマおよび前記第2のトランスフォーマは、前記第1の撚線および前記第2の撚線の自己インダクタンスの差による前記電流差を補償するようにさらに構成される、請求項7に記載の装置。
  9. 前記第1の撚線の少なくとも1つの第1のセグメントおよび前記第2の撚線の少なくとも1つの第2のセグメントは、互いに平行に配置される、請求項1,2,7,または8に記載の装置。
  10. 前記第1の撚線の少なくとも1つの第1のセグメントおよび前記第2の撚線の少なくとも1つの第2のセグメントは、互いに撚られ、交差され、または編まれる、請求項1,2,7,8,または9に記載の装置。
  11. 1つまたは複数の巻きで巻かれ前記充電電源に動作可能に結合された第3の撚線をさらに含み、前記第1のトランスフォーマおよび前記第2のトランスフォーマのうちの少なくとも1つは、前記第3の撚線を通って流れる第3の電流と、前記第1の電流および前記第2の電流のうちの少なくとも1つとの間の少なくとも別の1つの電流差を低減するようにさらに構成される、請求項7または8のいずれか一項に記載の装置。
  12. 前記少なくとも別の1つの電流差は、前記第1の撚線と前記第3の撚線との間の第1の相互インダクタンスと、前記第2の撚線と前記第3の撚線との間の第2の相互インダクタンスとの間の相互インダクタンス不平衡によって少なくとも部分的に引き起こされる、請求項4または11に記載の装置。
  13. 前記第1のトランスフォーマの第1の端部は、前記第1の撚線の第1の端部に接続され、前記第1のトランスフォーマの第2の端部は、前記第1の撚線の第2の端部に接続される、請求項7から10のいずれか一項に記載の装置。
  14. 充電電源からデバイスにワイヤレスに電力伝達する方法であって、
    1つまたは複数の巻きで巻かれ前記充電電源に動作可能に結合された第1の撚線を介して電力を伝送するステップと、
    1つまたは複数の巻きで前記第1の撚線とともに巻かれ前記充電電源に動作可能に結合された第2の撚線を介して電力を伝送するステップと、
    前記第1の撚線に接続され前記第2の撚線から分離されたインダクタ回路を介して前記第1の撚線に電力を提供するステップと、
    前記第1の撚線を通って流れる第1の電流と、前記第2の撚線を通って流れる第2の電流との間の電流差を低減するように、前記インダクタ回路を用いて前記第1の撚線と前記第2の撚線との間のインダクタンス不平衡を補償するステップと
    を含む、方法。
  15. 充電電源からデバイスにワイヤレスに電力伝達する方法であって、
    1つまたは複数の巻きで巻かれ前記充電電源に動作可能に結合された第1の撚線を介して電力を伝送するステップと、
    1つまたは複数の巻きで前記第1の撚線とともに巻かれ前記充電電源に動作可能に結合された第2の撚線を介して電力を伝送するステップと、
    前記第1の撚線に直列に接続され前記第2の撚線から分離された第1のトランスフォーマの第1の巻線を介して電力を提供するステップと、
    前記第2の撚線に直列に接続され前記第1の撚線から分離された第2のトランスフォーマの第1の巻線を介して電力を提供するステップと、
    前記第1の撚線を通って流れる第1の電流と、前記第2の撚線を通って流れる第2の電流との間の電流差を低減するように、前記第1のトランスフォーマと前記第2のトランスフォーマを用いて前記第1の撚線と前記第2の撚線との間のインダクタンス不平衡を補償するステップと
    を含む、方法。
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