JP6420320B2 - 電気車両有線およびワイヤレス充電に関するシステム、方法、および装置 - Google Patents

電気車両有線およびワイヤレス充電に関するシステム、方法、および装置 Download PDF

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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有線およびワイヤレス電力伝達に関係するデバイス、システム、ならびに方法に関する。
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、他の供給源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、家庭用または商用の交流(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ように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、時々不便であるか、または扱いにくく、かつ他の欠点を有する場合がある。電気車両を充電するため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ことができる。
一部の設計では、電気車両は、有線電源およびワイヤレス電源の両方を通して電荷を受信するように構成され得る。様々な二重供給源電気車両は、交互にもしくは同時に、のいずれかで、有線電力またはワイヤレス電力を受信することができる。したがって、有線およびワイヤレス電力の受信、条件付け、および蓄積を効率的かつ効果的に促進するワイヤレス充電システムおよび方法が必要とされる。
添付の特許請求の範囲内のシステム、方法、およびデバイスの様々な実装形態は各々、いくつかの態様を有し、そのいずれの態様も単独では、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。
本明細書で説明する主題の1つまたは複数の実装形態の詳細について、添付の図面および以下の説明において述べる。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。以下の図の相対的な寸法は、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。
一態様は、ワイヤレス充電電力および有線充電電力を受信するように構成された装置を提供する。この装置は、有線充電電力を受信して、第1の整流出力を提供するように構成された第1の整流器を含む。この装置は、ワイヤレス充電電力を受信して、第2の整流出力を提供するように構成された第2の整流器をさらに含む。この装置は、第1の整流出力および第2の整流出力を受信するように構成され、力率改善出力を提供するようにさらに構成された力率改善(PFC:power-factor corrected)モジュールをさらに含む。この装置は、力率改善出力を受信して、絶縁DC出力を提供するように構成された絶縁DC-DC変換器をさらに含む。この装置は、絶縁DC出力を受信するように構成されたバッテリーをさらに含む。
別の態様は、ワイヤレス充電電力および有線充電電力を受信するように構成された別の装置を提供する。この装置は、有線充電電力を受信して、第1の整流出力を提供するように構成された第1の整流器を含む。この装置は、電磁干渉(EMI)フィルタおよび整流器から第1の整流出力を受信するように構成され、力率改善出力を提供するようにさらに構成された力率改善(PFC)モジュールをさらに含む。この装置は、力率改善出力を受信して、絶縁DC出力を提供するように構成された絶縁DC-DC変換器をさらに含む。この装置は、ワイヤレス充電電力を受信するように構成されたコイルをさらに含む。この装置は、コイルからワイヤレス充電電力を受信して、絶縁出力を受信して、第2の整流出力を提供するように構成された整流器をさらに含む。この装置は、第2の整流出力を受信するように構成されたバッテリーをさらに含む。
様々な実施形態では、ワイヤレス充電電力は定振幅を含む。様々な実施形態では、この装置は、コイルを同調させるように構成された並列同調回路、有線充電電力をフィルタリングするように構成された電磁干渉(EMI)フィルタ、力率改善出力をフィルタリングするように構成されたバルクキャパシタンス、および第2の整流出力をフィルタリングするように構成された出力フィルタのうちの1つまたは複数をさらに含み得る。
別の態様は、ワイヤレス充電電力および有線充電電力を受信するように構成された別の装置を提供する。この装置は、有線充電電力を受信して、第1の整流出力を提供するように構成された第1の整流器を含む。この装置は、電磁干渉(EMI)フィルタおよび整流器から第1の整流出力を受信するように構成され、力率改善出力を提供するようにさらに構成された力率改善(PFC)モジュールをさらに含む。この装置は、ワイヤレス充電電力を受信するように構成されたコイルをさらに含む。この装置は、コイルを同調させるように構成された並列同調回路をさらに含む。この装置は、コイルからワイヤレス充電電力を受信して、第2の整流出力を提供するように構成された整流器をさらに含む。この装置は、第2の整流出力をフィルタリングして、フィルタリングされた出力を提供するように構成された出力フィルタをさらに含む。この装置は、力率改善出力を受信して、フィルタリングされた出力を受信して、絶縁DC出力を提供するように構成された絶縁DC-DC変換器をさらに含む。この装置は、絶縁DC出力を受信するように構成されたバッテリーをさらに含む。
様々な実施形態では、ワイヤレス充電電力は定振幅を含み得る。様々な実施形態では、この装置は、有線充電電力をフィルタリングするように構成された電磁干渉(EMI)フィルタ、第2の整流出力をフィルタリングするように構成された出力フィルタ、ならびに力率改善出力および第2の整流出力をフィルタリングするように構成されたバルクキャパシタンスのうちの1つまたは複数をさらに含み得る。
別の態様は、ワイヤレス充電電力および有線充電電力を受信するように構成された別の装置を提供する。この装置は、有線充電電力を受信して、第1の整流出力を提供するように構成された第1の整流器を含む。この装置は、電磁干渉(EMI)フィルタおよび整流器から第1の整流出力を受信するように構成され、力率改善出力を提供するようにさらに構成された力率改善(PFC)モジュールをさらに含む。この装置は、ワイヤレス充電電力を受信するように構成されたコイルをさらに含む。この装置は、コイルを同調させるように構成された直列同調回路をさらに含む。この装置は、コイルからワイヤレス充電電力を受信して、第2の整流出力を提供するように構成された整流器をさらに含む。この装置は、力率改善出力を受信して、第2の整流出力を受信して、絶縁DC出力を提供するように構成された絶縁DC-DC変換器をさらに含む。この装置は、絶縁DC出力を受信するように構成されたバッテリーをさらに含む。
様々な実施形態では、ワイヤレス充電電力は定振幅を含み得る。様々な実施形態では、この装置は、有線充電電力をフィルタリングするように構成された電磁干渉(IME)フィルタ、ならびに力率改善出力および第2の整流出力をフィルタリングするように構成されたバルクキャパシタンスのうちの1つまたは複数をさらに含み得る。
別の態様は、ワイヤレス充電電力および有線充電電力を受信するように構成された別の装置を提供する。この装置は、ワイヤレス充電電力を受信するように構成されたコイルを含む。この装置は、コイルを同調させるように構成された並列および部分直列同調回路をさらに含む。この装置は、有線充電電力を受信して、コイルからワイヤレス充電電力を受信して、第1の整流出力を提供するように構成された第1の整流器をさらに含む。この装置は、電磁干渉(EMI)フィルタおよび整流器から第1の整流出力を受信するように構成され、力率改善出力を提供するようにさらに構成された力率改善(PFC)モジュールをさらに含む。この装置は、力率改善出力を受信して、第2の整流出力を受信して、絶縁DC出力を提供するように構成された絶縁DC-DC変換器をさらに含む。この装置は、絶縁DC出力を受信するように構成されたバッテリーをさらに含む。
様々な実施形態では、ワイヤレス充電電力は定振幅を含み得る。様々な実施形態では、この装置は、有線充電電力をフィルタリングするように構成された電磁干渉(EMI)フィルタ、PFCモジュールに関連付けられた高速スイッチングコントローラ、および力率改善出力をフィルタリングするように構成されたバルクキャパシタンスのうちの1つまたは複数をさらに含み得る。
別の態様は、ワイヤレス充電電力および有線充電電力を受信するように構成された別の装置を提供する。この装置は、有線充電電力を受信して、第1の整流出力を提供するように構成された第1の整流器を含む。この装置は、電磁干渉(EMI)フィルタおよび整流器から第1の整流出力を受信するように構成され、力率改善出力を提供するようにさらに構成された力率改善(PFC)モジュールをさらに含む。この装置は、ワイヤレス充電電力を受信するように構成されたコイルをさらに含む。この装置は、コイルからワイヤレス充電電力を受信して、第2の整流出力を提供するように構成された整流器をさらに含む。この装置は、第2の整流出力を整形して、波形整形出力を提供するように構成された波形整形コントローラをさらに含む。この装置は、力率改善出力を受信して、波形整形出力を受信して、絶縁DC出力を提供するように構成された絶縁DC-DC変換器をさらに含む。この装置は、絶縁DC出力を受信するように構成されたバッテリーをさらに含む。
様々な実施形態では、ワイヤレス充電電力は変調振幅を含み得る。様々な実施形態では、この装置は、有線充電電力をフィルタリングするように構成された電磁干渉(EMI)フィルタ、コイルを同調させるように構成された並列同行回路、ならびに力率改善出力および波形整形出力をフィルタリングするように構成されたバルクキャパシタンスのうちの1つまたは複数をさらに含み得る。
別の態様は、ワイヤレス充電電力および有線充電電力を受信するように構成された別の装置を提供する。この装置は、有線充電電力を受信して、第1の整流出力を提供するように構成された第1の整流器を含む。この装置は、ワイヤレス充電電力を受信するように構成されたコイルをさらに含む。この装置は、コイルを同調させるように構成された並列同調回路をさらに含む。この装置は、コイルからワイヤレス充電電力を受信して、第2の整流出力を提供するように構成された整流器をさらに含む。この装置は、第1の整流出力および第2の整流出力を受信するように構成され、力率改善出力を提供するようにさらに構成されたデュアルモード力率改善(PFC)および波形整形モジュールをさらに含む。この装置は、力率改善出力を受信して、波形整形出力を受信して、絶縁DC出力を提供するように構成された絶縁DC-DC変換器をさらに含む。この装置は、絶縁DC出力を受信するように構成されたバッテリーをさらに含む。
様々な実施形態では、ワイヤレス充電電力は変調振幅を含み得る。様々な実施形態では、この装置は、有線充電電力をフィルタリングするように構成された電磁干渉(IME)フィルタ、および力率改善出力をフィルタリングするように構成されたバルクキャパシタンスのうちの1つまたは複数をさらに含み得る。
別の態様は、ワイヤレス充電電力および有線充電電力を受信するように構成された別の装置を提供する。この装置は、有線充電電力を受信して、第1の整流出力を提供するように構成された第1の整流器を含む。この装置は、ワイヤレス充電電力を受信するように構成されたコイルをさらに含む。この装置は、コイルを同調させるように構成された直列同調回路をさらに含む。この装置は、コイルからワイヤレス充電電力を受信して、第2の整流出力を提供するように構成された整流器をさらに含む。この装置は、第1の整流出力および第2の整流出力を受信するように構成され、力率改善出力を提供するようにさらに構成された力率改善(PFC)モジュールをさらに含む。この装置は、力率改善出力を受信して、波形整形出力を受信して、絶縁DC出力を提供するように構成された絶縁DC-DC変換器をさらに含む。この装置は、絶縁DC出力を受信するように構成されたバッテリーをさらに含む。
様々な実施形態では、ワイヤレス充電電力は変調振幅を含み得る。様々な実施形態では、この装置は、有線充電電力をフィルタリングするように構成された電磁干渉(IME)フィルタ、および力率改善出力をフィルタリングするように構成されたバルクキャパシタンスのうちの1つまたは複数をさらに含み得る。
別の態様は、ワイヤレス充電電力および有線充電電力を受信するように構成された別の装置を提供する。この装置は、ワイヤレス充電電力を受信するように構成されたコイルを含む。この装置は、コイルを同調させるように構成された直列同調回路をさらに含む。この装置は、有線充電電力を受信して、コイルからワイヤレス充電電力を受信して、第1の整流出力を提供するように構成された整流器と、第1の整流出力を受信するように構成され、力率改善出力を提供するようにさらに構成された力率改善(PFC)モジュールとをさらに含む。この装置は、力率改善出力を受信して、波形整形出力を受信して、絶縁DC出力を提供するように構成された絶縁DC-DC変換器をさらに含む。この装置は、絶縁DC出力を受信するように構成されたバッテリーをさらに含む。
様々な実施形態では、ワイヤレス充電電力は変調振幅を含み得る。様々な実施形態では、この装置は、有線充電電力をフィルタリングするように構成された電磁干渉(IME)フィルタ、および力率改善出力をフィルタリングするように構成されたバルクキャパシタンスのうちの1つまたは複数をさらに含み得る。
別の態様は、ワイヤレス充電電力および有線充電電力を受信するように構成された別の装置を提供する。この装置は、ワイヤレス充電電力を受信するように構成されたコイルを含む。この装置は、コイルを同調させるように構成された並列および部分直列同調回路をさらに含む。この装置は、有線充電電力を受信して、コイルからワイヤレス充電電力を受信して、第1の整流出力を提供するように構成された整流器と、第1の整流出力を受信するように構成され、力率改善出力を提供するようにさらに構成されたデュアルモード力率改善(PFC)および波形整形モジュールとをさらに含む。この装置は、力率改善出力を受信して、波形整形出力を受信して、絶縁DC出力を提供するように構成された絶縁DC-DC変換器をさらに含む。この装置は、絶縁DC出力を受信するように構成されたバッテリーをさらに含む。
様々な実施形態では、ワイヤレス充電電力は変調振幅を含み得る。様々な実施形態では、この装置は、有線充電電力をフィルタリングするように構成された電磁干渉(IME)フィルタ、および力率改善出力をフィルタリングするように構成されたバルクキャパシタンスのうちの1つまたは複数をさらに含み得る。
別の態様は、ワイヤレス充電電力および有線充電電力を受信するように構成された別の装置を提供する。この装置は、有線充電電力を受信して、第1の整流出力を提供するように構成された第1の整流器を含む。この装置は、第1の整流出力を受信して、絶縁DC出力を提供するように構成された低エネルギー絶縁DC-DC変換器をさらに含む。この装置は、ワイヤレス充電電力を受信するように構成されたコイルをさらに含む。この装置は、コイルを同調させるように構成された直列同調回路をさらに含む。この装置は、コイルからワイヤレス充電電力を受信して、絶縁DC出力を受信して、第2の整流出力を提供するように構成された第2の整流器をさらに含む。この装置は、第2の整流出力を受信するように構成され、電流源出力を提供するようにさらに構成された電流源力率改善(PFC)モジュールをさらに含む。この装置は、電流源出力を受信するように構成されたバッテリーをさらに含む。
様々な実施形態では、ワイヤレス充電電力は変調振幅を含み得る。この装置は、有線充電電力をフィルタリングするように構成された電磁干渉(EMI)フィルタをさらに含み得る。
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。 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。 二重供給源電力伝達システムの例示的な構成要素を示す機能ブロック図である。 別の二重供給源電力伝達システムの例示的な構成要素を示す機能ブロック図である。 別の二重供給源電力伝達システムの例示的な構成要素を示す機能ブロック図である。 別の二重供給源電力伝達システムの例示的な構成要素を示す機能ブロック図である。 別の二重供給源電力伝達システムの例示的な構成要素を示す機能ブロック図である。 別の二重供給源電力伝達システムの例示的な構成要素を示す機能ブロック図である。 別の二重供給源電力伝達システムの例示的な構成要素を示す機能ブロック図である。 別の二重供給源電力伝達システムの例示的な構成要素を示す機能ブロック図である。 別の二重供給源電力伝達システムの例示的な構成要素を示す機能ブロック図である。 別の二重供給源電力伝達システムの例示的な構成要素を示す機能ブロック図である。 別の二重供給源電力伝達システムの例示的な構成要素を示す機能ブロック図である。
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。
添付の図面に関して下記に詳細に記載される説明は、本発明の例示的な実施形態を説明するためのものであり、本発明を実践することができる唯一の実施形態を表すためのものではない。本説明全体にわたって使用される「例示的」という用語は、「例、実例、または例示として機能すること」を意味しており、必ずしも、他の例示的な実施態様よりも好ましい、または有利であると解釈されるべきではない。詳細に記載される説明は、本発明の例示的な実施形態の完全な理解をもたらすための具体的な詳細を含んでいる。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。
ワイヤレスで電力を伝達することは、物理的な導電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、自由空間を通って伝達され得る)ことを指す場合がある。電力伝達を実現するために、ワイヤレス場(たとえば、磁場)内に出力された電力は、「受信コイル」によって受信、捕捉、または結合され得る。
本明細書では、リモートシステムを記載するために電気車両が使用され、その一例は、その運動能力の一部として、充電可能なエネルギー蓄積デバイス(たとえば、1つもしく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すことができる。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む場合がある。限定ではなく例として、リモートシステムは、本明細書では電気車両(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)も考えられる。
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により、電気車両112がベースワイヤレス充電システム102aの近くに駐車している間に、電気車両112の充電が可能になる。対応するベースワイヤレス充電システム102aおよび102bの上に駐車させるために、2台の電気車両用のスペースが駐車エリア内に示されている。いくつかの実施形態では、ローカル配電センター130は、電力バックボーン132に接続され、交流電流(AC)または直流電流(DC)の供給を、電力リンク110を介してベースワイヤレス充電システム102aに提供するように構成することができる。ベースワイヤレス充電システム102aはまた、電力をワイヤレスに伝達または受信するためのベースシステム誘導コイル104aおよびアンテナ136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、アンテナ140とを含み得る。電気車両誘導コイル116は、たとえば、ベースシステム誘導コイル104aによって生成された電磁場の領域を介して、ベースシステム誘導コイル104aと相互作用することができる。
いくつかの例示的な実施形態では、ベース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、ベース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相当する。たとえば、ベースシステム誘導コイル104aによって出力されたエネルギーは、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(たとえば、バッテリーユニット118を充電するのに)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、ベースシステム誘導コイル104aの「近距離場」に相当する場合がある。近距離場は、ベースシステム誘導コイル104aから遠くに電力を放射しない、ベースシステム誘導コイル104a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相当する場合がある。場合によっては、近距離場は、以下でさらに記載されるように、ベースシステム誘導コイル104aの波長の約1/2π以内にある領域(電気車両誘導コイル116の場合も同様)に相当する場合がある。
ローカル分配センター130は、通信バックホール134を介して外部ソース(たとえば、電力網)と、かつ通信リンク108を介してベースワイヤレス充電システム102aと通信するように構成され得る。
ベースワイヤレス充電システム102aおよび102bは、アンテナ136および138を介して電気車両ワイヤレス充電システム114と通信するように構成され得る。たとえば、ワイヤレス充電システム102aは、アンテナ138とアンテナ140との間の通信チャネルを使用して、電気車両ワイヤレス充電システム114と通信することができる。通信チャネルは、たとえば、Bluetooth（登録商標）、zigbee、セルラー、ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)などのような、任意のタイプの通信チャネルであってよい。
いくつかの実施形態では、単に運転手がベースシステム誘導コイル104aに対して電気車両112を正確に配置することによって、電気車両誘導コイル116は、ベース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、近距離場の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られる場合がある。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され得、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(servo steering wheel)、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され得る。さらに他の実施形態では、電気車両誘導コイル116、ベースシステム誘導コイル104a、またはそれらの組合せは、誘導コイル116および104aを互いに対して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。
ベースワイヤレス充電システム102aは、様々な場所に位置することができる。非限定的な例として、いくつかの適切な場所には、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、ならびにショッピングセンターおよび職場などの他の場所の駐車場が含まれる。
ワイヤレスに電気車両を充電することは、数々の利点をもたらすことができる。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、ユーザの利便性が向上する。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の信頼性が向上する。ケーブルおよびコネクタを用いる操作を不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場合がある、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、安全性が向上する。見えるまたはアクセス可能なソケット、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が減少する。さらに、電力網を安定させるために、電気車両112を分散蓄積デバイスとして使用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)ソリューションを使用することができる。
図1を参照して説明するワイヤレス電力伝達システム100は、美的で無害な利点をもたらすこともできる。たとえば、車両および/または歩行者の妨げになる場合がある、充電柱(charge column)および充電ケーブル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、ワイヤレス電力の送信機能および受信機能は、ベースワイヤレス充電システム102aが電気車両112に電力を伝達し、たとえばエネルギー不足の際に電気車両112がベースワイヤレス充電システム102aに電力を伝達するように、相互的に構成することができる。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るエネルギー不足の際に、電気車両が配電システム全体に電力を寄与することを可能にすることによって、配電網を安定させるために有用であり得る。
図2は、図1のワイヤレス電力伝達システム100の例示的な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を有するベースシステム誘導コイル204を含むベースシステム送信回路206を含み得る。ワイヤレス電力伝達システム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、1次構造(送信機)と2次構造(受信機)の両方が共通の共振周波数に同調されている場合、磁気または電磁気の近距離場を介して1次構造から2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およびベース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、ベース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、上記で論じたように、電気車両112は、ベースワイヤレス充電システム102aに電力を伝達することができる。
図2を参照すると、電源208(たとえば、ACまたはDC)は、ベースワイヤレス電力充電システム202に電力PSDCを供給して、電気車両112にエネルギーを伝達する。ベースワイヤレス電力充電システム202は、ベース充電システム電力変換器236を含む。ベース充電システム電力変換器236は、標準的な幹線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、およびワイヤレス高電力伝達に適した動作周波数の電力にDC電力を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む場合がある。ベース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、ベースシステム誘導コイル204と直列のキャパシタC1を含むベースシステム送信回路206に電力P1を供給する。所望の周波数で共振するベースシステム誘導コイル204との共振回路を形成するために、キャパシタC1が提供され得る。ベースシステム誘導コイル204は電力P1を受信し、電気車両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、ベースシステム誘導コイル204によってワイヤレスに提供される電力レベルは、数キロワット(kW)程度(たとえば、1kWから110kWまでの間、またはこれよりも高いkWもしくは低いkW)であり得る。
ベースシステム誘導コイル204を含むベースシステム送信回路206および電気車両誘導コイル216を含む電気車両受信回路222は、実質的に同じ周波数に同調されてよく、ベースシステム誘導コイル204および電気車両誘導コイル116のうちの1つによって送信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116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、ベースシステム誘導コイル204および電気車両誘導コイル116は、互いに結合され得る。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ために、キャパシタC2が提供され得る。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316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変換器を含む場合がある。電気車両電力変換器238は、変換された電力PLDCを提供して、電気車両バッテリーユニット218を充電することができる。電源208、ベース充電システム電力変換器236、およびベースシステム誘導コイル204は、上記で論じた様々な場所に固定され、位置する場合がある。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に含まれる場合がある。電気車両充電システム214はまた、電気車両誘導コイル216を通してベースワイヤレス電力充電システム202にワイヤレスに電力を供給して、グリッドに電力を戻すように構成され得る。電気車両誘導コイル216およびベースシステム誘導コイル204の各々は、動作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)を含む場合がある。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る場合がある。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る場合があるか、またはバッテリー管理システムの一部であり得る。
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え回路(図示せず)を含む場合がある。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)ベース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、これを使用して、(受信機としての働きをする)電気車両充電システム114をベース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、負荷変動を検出することができる。したがって、ベース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、ベース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することができる。
上述されたように、動作中、車両またはバッテリーに向けてのエネルギー伝達を仮定すると、ベースシステム誘導コイル204がエネルギー伝達を提供するための場を発生させるように、電源208から入力電力が供給される。電気車両誘導コイル216は放射場に結合し、電気車両112による蓄積または消費のための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ベース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、ベース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がベースシステム誘導コイル204の近距離場に位置するとき、ベースワイヤレス電力充電システム202と電気車両充電システム214との間の送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できる誘導コイルの周りのエリアは、本明細書では近距離場結合モード領域と呼ばれる。
図示されていないが、ベース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、両方とも、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む場合がある。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て、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る場合がある。電力変換器236および238は、適切な電力出力を発生させてバッテリーを充電するために、整流器および切替え回路を含むこともできる。
開示される実施形態の全体にわたって説明する電気車両誘導コイル216およびベースシステム誘導コイル204は、「ループ」アンテナ、より具体的には、多巻きループアンテナと呼ばれるか、またはそのように構成される場合がある。誘導コイル204および216は、本明細書では「磁気」アンテナと呼ばれるか、またはそのように構成される場合もある。「コイル」という用語は、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ことが意図される。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。
上記で論じたように、送信機と受信機との間のエネルギーの効率的な伝達は、送信機と受信機との間の整合された共振またはほぼ整合された共振の間に生じる。しかしながら、送信機と受信機との間の共振が整合されていないときでも、効率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自由空間にエネルギーを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行われる。
共振周波数は、上述された誘導コイル(たとえば、ベースシステム誘導コイル204)を含む送信回路のインダクタンスおよびキャパシタンスに基づく場合がある。図2に示されたように、インダクタンスは、一般に誘導コイルのインダクタンスであり得るし、一方、キャパシタンスは、所望の共振周波数で共振構造を作成するために誘導コイルに追加される場合がある。非限定的な例として、図2に示すように、キャパシタは、電磁場を生成する共振回路(たとえば、ベースシステム送信回路206)を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、キャパシタは、誘導コイル(たとえば、並列共振回路)の2つの端子間に並列に配置される場合がある。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)因子を有するように設計される場合がある。たとえば、Q係数は300以上であり得る。
上述されたように、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を結合することが開示される。上述されたように、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相当する場合があるが、誘導コイルから離れて伝播または放射しない場合がある。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相当する場合がある。いくつかの実施形態によれば、1回巻きループアンテナ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が、電気タイプのアンテナ(たとえば、小さいダイポール)の電気近距離場と比較して、磁気タイプのコイルの場合に高い傾向があるためである。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の組合せが使用される場合がある。
図3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、ならびにベース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を示す。図2に関して上述されたように、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、ベース充電システム電力インターフェース360は、AC電源または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。ベース充電システム電力変換器336は、ベース充電システム電力インターフェース360からAC電力またはDC電力を受信して、ベース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の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を充電するのに適した電力信号に変換する。
ベースワイヤレス充電システム302はベース充電システムコントローラ342を含み、電気車両充電システム314は電気車両コントローラ344を含む。ベース充電システムコントローラ342は、たとえば、コンピュータ、ワイヤレスデバイス、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)へのベース充電システム通信インターフェースを含み得る。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。
ベース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用のサブシステムまたはモジュールを含む場合がある。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、ベース充電位置合わせシステム352は、通信リンク356を介して電気車両位置合わせシステム354と通信して、自律的に、またはオペレータの支援により、ベースシステム誘導コイル304と電気車両誘導コイル316をより厳密に位置合わせするためのフィードバック機構を提供することができる。同様に、ベース充電案内システム362はベース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366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、ベース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ベース充電通信システム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、通信リンク376などの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、ベース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。これらの通信リンクまたはチャネルは、たとえば、専用短距離通信(DSRC)、IEEE 802.11x(たとえば、Wi-Fi)、Bluetooth（登録商標）、zigbee、セルラー、赤外線など、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、ひいてはベース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)も含み得る。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、および、ジョイスティック、トラックボールなど、ポインティングデバイス)、ならびに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、ならびに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)ベースシステム誘導コイル304に近い金属オブジェクトの検出、ベース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、ならびにベース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。切替え回路は、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。
ベースワイヤレス充電システム302と電気車両充電システム314との間で通信するために、ワイヤレス電力伝達システム300は、帯域内シグナリングとRFデータモデム(たとえば、無認可の帯域内の無線を介したEthernet（登録商標）)の両方を使用することができる。帯域外通信は、車両の使用車/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、一部の通信は、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場合がある。たとえば、ワイヤレス電力誘導コイル304および316は、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る場合もある。したがって、ベース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上で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)を含む場合がある。既定のプロトコルによる既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)により、受信機は、送信機からのシリアル通信を検出することができる。ベース充電システム電力変換器336は、ベース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で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)を含む場合がある。例として、負荷感知回路は、ベース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で作動中の受信機の有無によって影響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、エネルギーを送信するための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判断する際に使用するためのベース充電システムコントローラ342によって監視することができる。
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。この低周波数結合により、固体デバイスを使用して実現され得る高効率な電力変換が可能になる場合がある。加えて、他の帯域と比較して無線システムによる共存問題が少なくなる場合がある。
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102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、ならびに非接触電力および電気車両412と図1に示すベース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、ベース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、ベース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、ベース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、ベース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。導電シールド層532aは、車両の同乗者を過剰なEMF送信から保護するために提供される。導電シールディングは、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層シールド532d(たとえば、銅板)があり得る。さらに、導電シールド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(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方向に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540d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は誘導コイルのパフォーマンスに好ましい影響を有し得る。
上で論じたように、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層シールド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ように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が関連駐車エリア内のベース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つもしくは複数の駐車スペースまたは駐車エリアを有する駐車場に適用可能であり、駐車場内の少なくとも1つの駐車スペースはベースワイヤレス充電システム102aを含むことができる。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がベース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、ベース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され得るように、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、無線測位、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)、あるいはそれらの任意の組合せを含むことができる。
上記で論じたように、電気車両充電システム114は、電力を送信し、かつベースワイヤレス充電システム102aから電力を受信するために、電気車両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、いくつかの除外がある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。
電気車両の充電サイクル中に、ワイヤレス電力伝達システムのベース充電ユニット(BCU)は、様々な動作段階を通過し得る。ワイヤレス電力伝達システムは「充電システム」と呼ばれ得る。BCUは、図1のベースワイヤレス充電システム102aおよび/または102bを含むことができる。BCUは、コントローラおよび/または電力変換ユニット、たとえば図2に示す電力変換器236を含むこともできる。さらに、BCUは、図1に示す誘導コイル104aおよび104bなどの誘導コイルを含む1つまたは複数のベース充電パッドを含むことができる。BCUが様々な段階を通過するのに伴い、BCUは充電スタンドと対話する。充電スタンドは、図1に示すローカル分配センター130を含むことができ、コントローラ、グラフィカルユーザインターフェース、通信モジュール、およびリモートサーバまたはサーバのグループへのネットワーク接続をさらに含むことができる。
図1を参照すると、上で説明したワイヤレス充電システムは、有線充電システムと組み合わせて使用され得る。たとえば、電気車両112は、有線接続を介して電力を受信するように構成され得る。有線充電システムとワイヤレス充電システムの両方を含む電力伝達システムは、二重供給源電力伝達システムと呼ばれる場合がある。図8〜図18に関連して下で説明する例示的な実施形態では、インフラストラクチャ側(infrastructure side)は、有線接続のみが可能な車両側に、もしくはワイヤレス接続のみが可能な車両側に、または有線接続とワイヤレス接続の両方が可能な車両側に電力を伝達することができる。いくつかの実施形態では、車両側は、有線接続を通してのみ電力伝達が可能なインフラストラクチャ側、またはワイヤレス接続を通してのみ電力伝達が可能なインフラストラクチャ側、あるいは有線接続もしくはワイヤレス接続、または両方のいずれかを介して電力伝達が可能なインフラストラクチャ側から電力を受信することが可能であり得る。
図8は、二重供給源電力伝達システム800の例示的な構成要素を示す機能ブロック図である。二重供給源電力伝達システム800は、インフラストラクチャ側802と車両側804とを含み、有線接続806もしくはワイヤレス接続808、または両方を介して、電力がインフラストラクチャ側802から車両側804に伝達され得る。いくつかの実施形態では、有線接続806は50/60Hz AC幹線信号(mains signal)を含み得る。ワイヤレス接続808は、定振幅誘導充電場(constant amplitude inductive charging field)を含み得る。インフラストラクチャ側802および車両側804の様々な態様は本明細書で結合ユニットとして論じられるが、インフラストラクチャ側802および車両側804のいずれも1つもしくは複数の別個の構成要素またはサブシステムに分割され得、論じされる個々の構成要素またはサブシステムは別々にもしくは統合されて実装され得ることを当業者は諒解されよう。
インフラストラクチャ側802は、有線接続806および/またはワイヤレス接続808を介して、車両側804に充電電力を提供するようにサービスする。図8に示すように、インフラストラクチャ側804は、AC電源810と、力率改善(PFC)ユニット812と、バルクキャパシタンス814と、低周波(LF)インバータ816と、LCLベース同調および整合ユニット818と、ベースパッド820とを含む。様々な実施形態では、インフラストラクチャ側802は、図1に関して上で説明した、ワイヤレス電力伝達システム100の1つまたは複数の構成要素を含み得る。たとえば、インフラストラクチャ側802は、ローカル配電センター130とベースワイヤレス充電システム102aとを含み得る。インフラストラクチャ側802は、図2〜図3に関して上で説明したように、ワイヤレス接続808を介してワイヤレス充電電力を送信するように構成され得る。ある種の例示的な構成要素を図8に示すが、いくつかの構成要素を追加すること、省略すること、および/または並べ替えることが可能であることを当業者は諒解されよう。
AC供給源810は、有線接続806に、およびワイヤレス接続808を駆動する1つまたは複数の構成要素にAC電力を提供するようにサービスする。示すように、AC供給源810はPFCユニット812に電力を提供する。AC供給源810は、たとえば、ローカル配電センター130(図1)および/または電力バックボーン132(図1)を含み得る。いくつかの実施形態では、供給源810はDC供給源を含み得る。
PFCユニット812は、AC供給源810の電流の高調波成分を低減するようにサービスする。電流高調波成分を低減することは、国際規格または国内規格(たとえば、IEC61000-3-2)に従って、指定された限度を超える電力を消費する電気器具の準拠に関する要件であり得る。AC電流高調波成分を低減することは、エネルギーサプライヤが、電力網の過剰電力損失を削減して、幹線電圧を実質的に正弦的に維持するのに役立ち得る。様々な実施形態では、PFCユニット812は能動PFCまたは受動PFCを含み得る。いくつかの実施形態では、PFCユニット812は出力電圧を制御するように構成され得る。示すように、PFCユニット812は、バルクキャパシタンス814およびLFインバータ816を駆動する。
バルクキャパシタンス814は、LFインバータ816に入る波形を平滑化して、他の構成要素の誘導作用を妨げるようにサービスする。様々な実施形態では、バルクキャパシタンス814は、PFCユニット812および/またはLFインバータ816内に組み込まれることが可能である。
LFインバータ816は、誘導場生成のために低周波信号を生成するようにサービスする。一実施形態では、LFインバータ816はLF変換器と呼ばれる場合がある。様々な実施形態では、LFインバータ816は、PFCユニット812から信号を受信して、低周波信号をLCLベース同調および整合ユニット818に出力することができる。
LCLベース同調および整合ユニット818は、高調波または他の不要な周波数をフィルタ除去して、LFインバータ816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ようにサービスする。示すように、LCLベース同調および整合ユニット818は、LFインバータ816からLF信号を受信して、同調/整合された信号をベースパッド820に出力するように構成される。
ベースパッド820は、ワイヤレス接続808を介してワイヤレス充電電力を車両側804に送信するようにサービスする。いくつかの実施形態では、ベースパッド820は、ベース誘導コイル304(図3)を含み得る。示すように、ベースパッド820は、LCLベース同調および整合ユニット818を通して、同調/整合されたLF信号を受信して、ワイヤレス接続808のためにワイヤレス充電場を生成する。いくつかの実施形態では、ベースパッド820は、図1〜図3に関して上で説明したように、定振幅ワイヤレス接続808を車両側804に提供するように構成された送信回路を含み得る。
車両側804は、有線接続806および/またはワイヤレス接続808を介して、インフラストラクチャ側802から充電電力を受信するようにサービスする。図8に示すように、車両側804は、主電磁干渉(EMI)フィルタおよび整流器824と、PFCユニット826と、バルクキャパシタンス828と、絶縁DC-DC変換器830とを含む有線経路822を含む。車両側804は、車両パッド834と、車両同調回路836と、車両パッド減結合整流器838と、出力フィルタ840とを含むワイヤレス経路832をさらに含む。有線経路822とワイヤレス経路832は両方ともバッテリー842に電力を供給する。
様々な実施形態では、車両側804は、図1に関して上で説明した、ワイヤレス電力伝達システム100の1つまたは複数の構成要素を含み得る。たとえば、車両側804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、アンテナ140とを含み得る。車両側804は、図1〜図3に関して上で説明したように、ワイヤレス接続808を介してワイヤレス充電電力を受信するように構成され得る。ある種の例示的な構成要素を図8に示すが、いくつかの構成要素を追加すること、省略すること、および/または並べ替えることが可能であることを当業者は諒解されよう。
有線経路822内で、主EMIフィルタおよび整流器824は、入有線接続(incoming wired connection)806を整流して、不要な電磁干渉を放出し得る整流(または、他の原因)によって引き起こされる周波数をフィルタリングするようにサービスする。示すように、主EMIフィルタおよび整流器824は、有線接続806を介してAC信号を受信して、整流信号をPFCユニット826に提供する。
PFCユニット826は、AC供給源810の電流内の高調波成分を低減するようにサービスする。電流高調波成分を低減することは、国際規格または国内規格(たとえば、IEC61000-3-2)に従って、指定された限度を超える電力を消費する電気器具の準拠に関する要件であり得る。AC電流高調波成分を低減することは、エネルギーサプライヤが、電力網の過剰電力損失を削減して、幹線電圧を実質的に正弦的に維持するのに役立ち得る。示すように、PFCユニット826は主EMIフィルタおよび整流器824から信号を受信して、バルクキャパシタンス828に力率改善信号を提供する。
バルクキャパシタンス828は、絶縁DC-DC変換器830に入る信号を平滑化して、他の構成要素の誘導作用を妨げるようにサービスする。様々な実施形態では、バルクキャパシタンス828は、PFCユニット826および/または絶縁DC-DC変換器830内に組み込まれることが可能である。
DC-DC変換器830は、AC供給源810からの幹線電力からバッテリー842を絶縁するようにサービスする。DC-DC変換器830は、たとえば、一対の誘導コイルを含み得る。様々な実施形態では、DC-DC変換器830は、バッテリー842に充電するために適時に、有線接続806から入る電圧レベルを調整するように構成され得る。
ワイヤレス経路832内で、車両パッド834は、ワイヤレス接続808を介して、インフラストラクチャ側802からワイヤレス充電電力を受信するように構成される。いくつかの実施形態では、車両パッド834は、電気車両誘導コイル316(図3)を含み得る。示すように、車両パッド834は、ワイヤレス接続808からワイヤレス充電場を受信して、出力信号を並列車両同調モジュール836に提供する。
車両同調回路836は、効率的なワイヤレス電力伝達のためにワイヤレス経路832のインピーダンスを同調するようにサービスする。示される実施形態では、車両同調回路836は並列LC回路として構成される。他の実施形態では、車両同調回路836は直列LC回路として構成され得る。示すように、車両同調回路836は、車両パッド834から入力信号を受信して、出力信号を車両パッド減結合整流器838に提供する。
車両パッド減結合整流器838は、LF信号からの整流電力を提供するようにサービスする。車両パッド減結合整流器838は、整流を介して整流信号を生成することができる。示すように、減結合整流器838は、車両同調回路836からLF入力信号を受信して、整流電力出力を出力フィルタ840に提供する。
出力フィルタ840は、不要な電磁干渉を放出し得る整流(または、他の原因)によって引き起こされる周波数をフィルタリングして、さもなければ、車両パッド減結合整流器838からの出力を平滑にするようにサービスする。示すように、出力フィルタ840は、車両パッド減結合整流器838から信号を受信して、フィルタリングされた出力信号をバッテリー842に提供する。
図8の実施形態では、車両側804、ならびに、インフラストラクチャ側802の有線経路822およびワイヤレス経路832の様々な構成要素は、重複またはオーバラップした機能をサービスし得る。いくつかの実施形態では、有線経路822内の構成要素はワイヤレス経路832内で使用され得、逆も同様である。たとえば、有線経路822とワイヤレス経路832は両方とも、整流器、フィルタなどを含む。同様に、インフラストラクチャ側802と車両側804は両方とも、PFCユニット、バルクキャパシタンス、同調および整合回路などを含む。図9〜図18に関して本明細書で論じるように、様々な実施形態では、有線経路822およびワイヤレス経路832の1つまたは複数の態様は、組み合わされること、共有されること、あるいは併合されることが可能である。
図9に関して下でより詳細に説明する一実施形態では、有線経路822およびワイヤレス経路832は、減結合整流器838および出力フィルタ840を共有し得る。いくつかの実施形態では、この構成はコスト全体を削減し得る。いくつかの実施形態では、この構成は、有線経路822に関して、コストを増大し、かつ/または効率性を低減し得る。
図10に関して下でより詳細に説明する一実施形態では、有線経路822およびワイヤレス経路832は、バルクキャパシタンス828および絶縁DC-DC変換器830を共有し得る。いくつかの実施形態では、この構成はバッテリーのばらつきを低減または除去し、それによって、ワイヤレス経路832内の平均効率および/または許容差を増大し得る。いくつかの実施形態では、より高い電圧を使用することができる。いくつかの実施形態では、この構成は、ワイヤレス経路832のピーク効率性を低減し得る。
図11に関して下でより詳細に説明する一実施形態では、有線経路822およびワイヤレス経路832は、バルクキャパシタンス828および絶縁DC-DC変換器830を共有し得る。さらに、車両同調回路836は直列構成を含み得る。したがって、出力フィルタ840は省略され得る。いくつかの実施形態では、この構成はバッテリーのばらつきを低減または除去し、それによって、ワイヤレス経路832内の平均効率および/または許容差を増大し得る。いくつかの実施形態では、この構成は、ワイヤレス経路832に関する生産コストを低減し得る。いくつかの実施形態では、より高い電圧を使用することができる。いくつかの実施形態では、この構成は、ワイヤレス経路832のピーク効率性を低減し得る。さらに、この構成は、バルクキャパシタンス828にワイヤレス充電器リップル電力および突入電力を受けさせ得る。
図11に関して下でより詳細に説明する一実施形態では、有線経路822およびワイヤレス経路832は、バルクキャパシタンス828および絶縁DC-DC変換器830を共有し得る。さらに、車両同調回路836は直列構成を含み得る。したがって、出力フィルタ840は省略され得る。いくつかの実施形態では、この構成はバッテリーのばらつきを低減または除去し、それによって、ワイヤレス経路832内の平均効率および/または許容差を増大し得る。いくつかの実施形態では、この構成は、ワイヤレス経路832に関する生産コストを低減し得る。いくつかの実施形態では、より高い電圧を使用することができる。いくつかの実施形態では、この構成は、ワイヤレス経路832のピーク効率性を低減し得る。さらに、この構成は、バルクキャパシタンス828にワイヤレス充電器リップル電力および突入電力を受けさせ得る。
図12に関して下でより詳細に説明する一実施形態では、有線経路822およびワイヤレス経路832は、主EMIフィルタおよび整流器824、PFCユニット826、バルクキャパシタンス828、ならびに絶縁DC-DC変換器830を共有し得る。さらに、車両同調回路836は部分直列を伴う並列構成(parallel with partial series configuration)を含み得る。したがって、出力フィルタ840および車両パッド減結合整流器838は省かれてよい。いくつかの実施形態では、この構成は、生産コスト全体を削減することが可能であり、ワイヤレスシステムにおける許容差および/または頑強さを増大し得る。いくつかの実施形態では、より高い電圧を使用することができる。いくつかの実施形態では、この構成は、ワイヤレス経路832のピーク効率性を低減し得る。いくつかの実施形態では、PFCユニット826は、高速スイッチングコントローラを含み、それによって、複雑さを増大し得る。
図13に関して下でより詳細に説明する一実施形態では、PFCユニット812を整流器および低エネルギーバスに置換することができる。したがって、インフラストラクチャ側802は、変調振幅ワイヤレス場を生成するように構成され得る。有線経路822およびワイヤレス経路832は、バルクキャパシタンス828および絶縁DC-DC変換器830を共有し得る。出力フィルタ840を波形整形コントローラに置換することができる。いくつかの実施形態では、この構成は、インフラストラクチャ生産コスト全体を低減することが可能であり、結合のばらつきに対する許容差を高めることが可能である。いくつかの実施形態では、より高い電圧を使用することができる。いくつかの実施形態では、この構成は、ワイヤレス経路832の効率性を低減し得る。さらに、この構成は、バルクキャパシタンス828にワイヤレス充電器リップル電力および突入電力を受けさせ、排気を増大し、かつ/またはパッド損失を増大し得る。
図14に関して下でより詳細に説明する一実施形態では、PFCユニット812を整流器および低エネルギーバスに置換することができる。したがって、インフラストラクチャ側802は、変調振幅ワイヤレス場を生成するように構成され得る。有線経路822およびワイヤレス経路832は、デュアルモードPFCおよび波形整形コントローラ、バルクキャパシタンス828、ならびに絶縁DC-DC変換器830を共有し得る。したがって、出力フィルタ840は省略され得る。いくつかの実施形態では、この構成は、インフラストラクチャおよびワイヤレス経路832生産コスト全体を低減することが可能であり、結合のばらつきに対する許容差を高めることが可能である。いくつかの実施形態では、より高い電圧を使用することができる。いくつかの実施形態では、この構成は、ワイヤレス経路832の効率性を低減し得る。さらに、この構成は、排出を増大し、かつ/またはパッド損失を増大し得る。デュアルモードPFCおよび波形整形コントローラは複雑性を加える可能性がある。
図15に関して下でより詳細に説明する一実施形態では、PFCユニット812を整流器および低エネルギーバスに置換することができる。したがって、インフラストラクチャ側802は、変調振幅ワイヤレス場を生成するように構成され得る。有線経路822およびワイヤレス経路832は、PFCユニット826、バルクキャパシタンス828、および絶縁DC-DC変換器830を共有し得る。さらに、車両同調回路836は直列構成を含み得る。したがって、出力フィルタ840は省略され得る。いくつかの実施形態では、この構成は、インフラストラクチャおよびワイヤレス経路832生産コスト全体を低減することが可能であり、結合のばらつきに対する許容差を高めることが可能である。いくつかの実施形態では、より高い電圧を使用することができる。いくつかの実施形態では、この構成は、ワイヤレス経路832の効率性を低減し得る。さらに、この構成は、排出を増大し、かつ/またはパッド損失を増大し得る。
図16に関して下でより詳細に説明する一実施形態では、PFCユニット812を整流器および低エネルギーバスに置換することができる。したがって、インフラストラクチャ側802は、変調振幅ワイヤレス場を生成するように構成され得る。有線経路822およびワイヤレス経路832は、整流器およびフィルタ838、PFCユニット826、バルクキャパシタンス828、および絶縁DC-DC変換器830を共有し得る。さらに、車両同調回路836は直列構成を含み得る。したがって、出力フィルタ840は省略され得る。いくつかの実施形態では、この構成は、インフラストラクチャおよびワイヤレス経路832生産コスト全体を低減することが可能であり、結合のばらつきに対する許容差を高めることが可能である。いくつかの実施形態では、より高い電圧を使用することができる。いくつかの実施形態では、この構成は、ワイヤレス経路832の効率性を低減し得る。さらに、この構成は、排出を増大し、かつ/またはパッド損失を増大し得る。整流器1638は、低周波数(LF)およびAC信号の両方を処理するように修正され得る。
図17に関して下でより詳細に説明する一実施形態では、PFCユニット812を整流器および低エネルギーバスに置換することができる。したがって、インフラストラクチャ側802は、変調振幅ワイヤレス場を生成するように構成され得る。有線経路822およびワイヤレス経路832は、整流器およびフィルタ1638、デュアルモードPFCおよび波形整形コントローラ、バルクキャパシタンス828、ならびに絶縁DC-DC変換器830を共有し得る。さらに、車両同調回路836は部分直列を伴う並列構成を含み得る。したがって、出力フィルタ840は省略され得る。いくつかの実施形態では、この構成は、インフラストラクチャおよびワイヤレス経路832生産コスト全体を低減することが可能であり、結合のばらつきに対する許容差を高めることが可能である。いくつかの実施形態では、より高い電圧を使用することができる。いくつかの実施形態では、この構成は、ワイヤレス経路832の効率性を低減し得る。さらに、この構成は、排出を増大し、かつ/またはパッド損失を増大し得る。デュアルモードPFCおよび波形整形コントローラは複雑性を加える可能性がある。
図18に関して下でより詳細に説明する一実施形態では、PFCユニット812を整流器および低エネルギーバスに置換することができる。したがって、インフラストラクチャ側802は、変調振幅ワイヤレス場を生成するように構成され得る。有線経路822およびワイヤレス経路832は、整流器およびフィルタ1638、ならびに電流供給源出力PFCを共有し得る。絶縁DC-DC変換器830を低エネルギー絶縁DC-DC変換器に置換することができる。したがって、出力フィルタ840およびバルクキャパシタンス828は省略され得る。
図9は、別の二重供給源電力伝達システム900の例示的な構成要素を示す機能ブロック図である。二重供給源電力伝達システム900は、インフラストラクチャ側902と車両側904とを含み、有線接続906もしくはワイヤレス接続908、または両方を介して、電力がインフラストラクチャ側902から車両側904に伝達され得る。いくつかの実施形態では、有線接続906は50/60Hz AC幹線信号を含み得る。ワイヤレス接続908は、定振幅誘導充電場を含み得る。インフラストラクチャ側902および車両側904の様々な態様は本明細書で結合ユニットとして論じられるが、インフラストラクチャ側902および車両側904のいずれも1つもしくは複数の別個の構成要素またはサブシステムに分割され得、論じされる個々の構成要素またはサブシステムは別々にもしくは統合されて実装され得ることを当業者は諒解されよう。
インフラストラクチャ側902は、有線接続906および/またはワイヤレス接続908を介して、車両側904に充電電力を提供するようにサービスする。図9に示すように、インフラストラクチャ側904は、AC電源910と、力率改善(PFC)ユニット912と、バルクキャパシタンス914と、低周波(LF)インバータ916と、LCLベース同調および整合ユニット918と、ベースパッド920とを含む。様々な実施形態では、インフラストラクチャ側902は、図1に関して上で説明した、ワイヤレス電力伝達システム100の1つまたは複数の構成要素を含み得る。たとえば、インフラストラクチャ側902は、ローカル配電センター130とベースワイヤレス充電システム102aとを含み得る。インフラストラクチャ側902は、図2〜図3に関して上で説明した、ワイヤレス接続908を介してワイヤレス充電電力を送信するように構成され得る。ある種の例示的な構成要素を図9に示すが、いくつかの構成要素を追加すること、省略すること、および/または並べ替えることが可能であることを当業者は諒解されよう。
AC供給源910は、有線接続906に、およびワイヤレス接続908を駆動する1つまたは複数の構成要素にAC電力を提供するようにサービスする。示すように、AC供給源910はPFCユニット912に電力を提供する。AC供給源910は、たとえば、ローカル配電センター130(図1)および/または電力バックボーン132(図1)を含み得る。いくつかの実施形態では、供給源910はDC供給源を含み得る。
PFCユニット912は、AC供給源910の電流内の高調波成分を低減するようにサービスする。電流高調波成分を低減することは、国際規格または国内規格(たとえば、IEC61000-3-2)に従って、指定された限度を超える電力を消費する電気器具の準拠に関する要件であり得る。AC電流高調波成分を低減することは、エネルギーサプライヤが、電力網の過剰電力損失を削減して、幹線電圧を実質的に正弦的に維持するのに役立ち得る。様々な実施形態では、PFCユニット912は能動PFCまたは受動PFCを含み得る。いくつかの実施形態では、PFCユニット912は出力電圧を制御するように構成され得る。示すように、PFCユニット912は、バルクキャパシタンス914およびLFインバータ916を駆動する。
バルクキャパシタンス914は、LFインバータ916に入る波形を平滑化して、他の構成要素の誘導作用を妨げるようにサービスする。様々な実施形態では、バルクキャパシタンス914は、PFCユニット912および/またはLFインバータ916内に組み込まれることが可能である。
LFインバータ916は、誘導場生成のために低周波信号を生成するようにサービスする。一実施形態では、LFインバータ916はLF変換器と呼ばれる場合がある。様々な実施形態では、LFインバータ916は、PFCユニット912から信号を受信して、低周波信号をLCLベース同調および整合ユニット918に出力することができる。
LCLベース同調および整合ユニット918は、高調波または他の不要な周波数をフィルタ除去して、LFインバータ916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ようにサービスする。示すように、LCLベース同調および整合ユニット918は、LFインバータ916からLF信号を受信して、同調/整合された信号をベースパッド920に出力するように構成される。
ベースパッド920は、ワイヤレス接続908を介してワイヤレス充電電力を車両側904に送信するようにサービスする。いくつかの実施形態では、ベースパッド920は、ベース誘導コイル304(図3)を含み得る。示すように、ベースパッド920は、LCLベース同調および整合ユニット918を通して、同調/整合されたLF信号を受信して、ワイヤレス接続908のためにワイヤレス充電場を生成する。いくつかの実施形態では、ベースパッド920は、図1〜図3に関して上で説明したように、定振幅ワイヤレス接続908を車両側904に提供するように構成された送信回路を含み得る。
車両側904は、有線接続906および/またはワイヤレス接続908を介して、インフラストラクチャ側902から充電電力を受信するようにサービスする。図9に示すように、車両側904は、主電磁干渉(EMI)フィルタおよび整流器924と、PFCユニット926と、バルクキャパシタンス928と、絶縁DC-DC変換器930とを含む有線経路922を含む。車両側904は、車両パッド934と車両同調回路936とを含むワイヤレス経路932をさらに含む。車両側904は、減結合整流器938と、出力フィルタ940と、バッテリー942とを含む結合経路944をさらに含む。
様々な実施形態では、有線経路922、ワイヤレス経路932、または両方は、任意の時点で能動的であり得る。したがって、結合経路944内の様々な構成要素は、本明細書で、1つを超える供給源から電力を受信するとして説明される場合があるが、いくつかの実施形態では、1つのみの供給源が同時に能動的である。他の実施形態では、複数の供給源が同時に能動的である。
様々な実施形態では、車両側904は、図1に関して上で説明した、ワイヤレス電力伝達システム100の1つまたは複数の構成要素を含み得る。たとえば、車両側904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、アンテナ140とを含み得る。車両側904は、図1〜図3に関して上で説明した、ワイヤレス接続908を介してワイヤレス充電電力を受信するように構成され得る。ある種の例示的な構成要素を図9に示すが、いくつかの構成要素を追加すること、省略すること、および/または並べ替えることが可能であることを当業者は諒解されよう。
有線経路922内で、主EMIフィルタおよび整流器924は、入有線接続906を整流して、不要な電磁干渉を放出し得る整流(または、他の原因)によって引き起こされる周波数をフィルタリングするようにサービスする。示すように、主EMIフィルタおよび整流器924は、有線接続906を介してAC信号を受信して、整流信号をPFCユニット926に提供する。
PFCユニット926は、AC供給源910の電流内の高調波成分を低減するようにサービスする。電流高調波成分を低減することは、国際規格または国内規格(たとえば、IEC61000-3-2)に従って、指定された限度を超える電力を消費する電気器具の準拠に関する要件であり得る。AC電流高調波成分を低減することは、エネルギーサプライヤが、電力網の過剰電力損失を削減して、幹線電圧を実質的に正弦的に維持するのに役立ち得る。示すように、PFCユニット926は主EMIフィルタおよび整流器924から信号を受信して、バルクキャパシタンス928に力率改善信号を提供する。
バルクキャパシタンス928は、絶縁DC-DC変換器930に入る信号を平滑化して、他の構成要素の誘導作用を妨げるようにサービスする。様々な実施形態では、バルクキャパシタンス928は、PFCユニット926および/または絶縁DC-DC変換器930内に組み込まれることが可能である。
DC-DC変換器930は、AC供給源910からの幹線電力から結合経路944を絶縁するようにサービスする。DC-DC変換器930は、たとえば、一対の誘導コイルを含み得る。様々な実施形態では、DC-DC変換器930は、バッテリー942に充電するために適時に、有線接続906から入る電圧レベルを調整するように構成され得る。
ワイヤレス経路932内で、車両パッド934は、ワイヤレス接続908を介して、インフラストラクチャ側902からワイヤレス充電電力を受信するように構成される。いくつかの実施形態では、車両パッド934は、電気車両誘導コイル316(図3)を含み得る。示すように、車両パッド934は、ワイヤレス接続908からワイヤレス充電場を受信して、出力信号を並列車両同調モジュール936に提供する。
車両同調回路936は、効率的なワイヤレス電力伝達のためにワイヤレス経路932のインピーダンスを同調するようにサービスする。示される実施形態では、車両同調回路936は並列LC回路として構成される。他の実施形態では、車両同調回路936は直列LC回路として構成され得る。示すように、車両同調回路936は、車両パッド934から入力信号を受信して、出力信号を減結合整流器938に提供する。
結合経路944内で、減結合整流器938は、LF信号またはDC信号からのDC電力を提供するようにサービスする。減結合整流器938は、整流を介して整流信号を生成することができる。示すように、減結合整流器938は、車両同調回路936からLF入力信号を受信して、絶縁DC-DC変換器930からDC入力信号を受信して、整流電力出力を出力フィルタ940に提供する。
出力フィルタ940は、不要な電磁干渉を放出し得る整流(または、他の原因)によって引き起こされる周波数をフィルタリングして、さもなければ、減結合整流器938からの出力を平滑にするようにサービスする。示すように、出力フィルタ940は、減結合整流器938から信号を受信して、フィルタリングされた出力信号をバッテリー942に提供する。
図10は、別の二重供給源電力伝達システム1000の例示的な構成要素を示す機能ブロック図である。二重供給源電力伝達システム1000は、インフラストラクチャ側1002と車両側1004とを含み、有線接続1006もしくはワイヤレス接続1008、または両方を介して、電力がインフラストラクチャ側1002から車両側1004に伝達され得る。いくつかの実施形態では、有線接続1006は50/60Hz AC幹線信号を含み得る。ワイヤレス接続1008は、定振幅誘導充電場を含み得る。インフラストラクチャ側1002および車両側1004の様々な態様は本明細書で結合ユニットとして論じられるが、インフラストラクチャ側1002および車両側1004のいずれも1つもしくは複数の別個の構成要素またはサブシステムに分割され得、論じされる個々の構成要素またはサブシステムは別々にもしくは統合されて実装され得ることを当業者は諒解されよう。
インフラストラクチャ側1002は、有線接続1006および/またはワイヤレス接続1008を介して、車両側1004に充電電力を提供するようにサービスする。図10に示すように、インフラストラクチャ側1004は、AC電源1010と、力率改善(PFC)ユニット1012と、バルクキャパシタンス1014と、低周波(LF)インバータ1016と、LCLベース同調および整合ユニット1018と、ベースパッド1020とを含む。様々な実施形態では、インフラストラクチャ側1002は、図1に関して上で説明した、ワイヤレス電力伝達システム100の1つまたは複数の構成要素を含み得る。たとえば、インフラストラクチャ側1002は、ローカル配電センター130とベースワイヤレス充電システム102aとを含み得る。インフラストラクチャ側1002は、図2〜図3に関して上で説明した、ワイヤレス接続1008を介してワイヤレス充電電力を送信するように構成され得る。ある種の例示的な構成要素を図10に示すが、いくつかの構成要素を追加すること、省略すること、および/または並べ替えることが可能であることを当業者は諒解されよう。
AC供給源1010は、有線接続1006に、およびワイヤレス接続1008を駆動する1つまたは複数の構成要素にAC電力を提供するようにサービスする。示すように、AC供給源1010はPFCユニット1012に電力を提供する。AC供給源1010は、たとえば、ローカル配電センター130(図1)および/または電力バックボーン132(図1)を含み得る。いくつかの実施形態では、供給源1010はDC供給源を含み得る。
PFCユニット1012は、AC供給源1010の電流内の高調波成分を低減するようにサービスする。電流高調波成分を低減することは、国際規格または国内規格(たとえば、IEC61000-3-2)に従って、指定された限度を超える電力を消費する電気器具の準拠に関する要件であり得る。AC電流高調波成分を低減することは、エネルギーサプライヤが、電力網の過剰電力損失を削減して、幹線電圧を実質的に正弦的に維持するのに役立ち得る。様々な実施形態では、PFCユニット1012は能動PFCまたは受動PFCを含み得る。いくつかの実施形態では、PFCユニット1012は出力電圧を制御するように構成され得る。示すように、PFCユニット1012は、バルクキャパシタンス1014およびLFインバータ1016を駆動する。
バルクキャパシタンス1014は、LFインバータ1016に入る波形を平滑化して、他の構成要素の誘導作用を妨げるようにサービスする。様々な実施形態では、バルクキャパシタンス1014は、PFCユニット1012および/またはLFインバータ1016内に組み込まれることが可能である。
LFインバータ1016は、誘導場生成のために低周波信号を生成するようにサービスする。一実施形態では、LFインバータ1016はLF変換器と呼ばれる場合がある。様々な実施形態では、LFインバータ1016は、PFCユニット1012から信号を受信して、低周波信号をLCLベース同調および整合ユニット1018に出力することができる。
LCLベース同調および整合ユニット1018は、高調波または他の不要な周波数をフィルタ除去して、LFインバータ1016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ようにサービスする。示すように、LCLベース同調および整合ユニット1018は、LFインバータ1016からLF信号を受信して、同調/整合された信号をベースパッド1020に出力するように構成される。
ベースパッド1020は、ワイヤレス接続1008を介してワイヤレス充電電力を車両側1004に送信するようにサービスする。いくつかの実施形態では、ベースパッド1020は、ベース誘導コイル304(図3)を含み得る。示すように、ベースパッド1020は、LCLベース同調および整合ユニット1018を通して、同調/整合されたLF信号を受信して、ワイヤレス接続1008のためにワイヤレス充電場を生成する。いくつかの実施形態では、ベースパッド1020は、図1〜図3に関して上で説明したように、定振幅ワイヤレス接続1008を車両側1004に提供するように構成された送信回路を含み得る。
車両側1004は、有線接続1006および/またはワイヤレス接続1008を介して、インフラストラクチャ側1002から充電電力を受信するようにサービスする。図10に示すように、車両側1004は、主電磁干渉(EMI)フィルタおよび整流器1024と、PFCユニット1026とを含む有線経路1022を含む。車両側1004は、車両パッド1034と、車両同調回路1036と、車両パッド減結合整流器1038と、出力フィルタ1040とを含むワイヤレス経路1032をさらに含む。車両側1004は、バルクキャパシタンス1028と、絶縁DC-DC変換器1030と、バッテリー1042とを含む結合経路1044をさらに含む。
様々な実施形態では、有線経路1022、ワイヤレス経路1032、または両方は、任意の時点で能動的であり得る。したがって、結合経路1044内の様々な構成要素は、本明細書で、1つを超える供給源から電力を受信するとして説明される場合があるが、いくつかの実施形態では、1つのみの供給源が同時に能動的である。他の実施形態では、複数の供給源が同時に能動的である。
様々な実施形態では、車両側1004は、図1に関して上で説明したように、ワイヤレス電力伝達システム100の1つまたは複数の構成要素を含み得る。たとえば、車両側1004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、アンテナ140とを含み得る。車両側1004は、図1〜図3に関して上で説明したように、ワイヤレス接続1008を介してワイヤレス充電電力を受信するように構成され得る。ある種の例示的な構成要素を図10に示すが、いくつかの構成要素を追加すること、省略すること、および/または並べ替えることが可能であることを当業者は諒解されよう。
有線経路1022内で、主EMIフィルタおよび整流器1024は、入有線接続1006を整流して、不要な電磁干渉を放出し得る整流(または、他の原因)によって引き起こされる周波数をフィルタリングするようにサービスする。示すように、主EMIフィルタおよび整流器1024は、有線接続1006を介してAC信号を受信して、整流信号をPFCユニット1026に提供する。
PFCユニット1026は、AC供給源1010の電流内の高調波成分を低減するようにサービスする。電流高調波成分を低減することは、国際規格または国内規格(たとえば、IEC61000-3-2)に従って、指定された限度を超える電力を消費する電気器具の準拠に関する要件であり得る。AC電流高調波成分を低減することは、エネルギーサプライヤが、電力網の過剰電力損失を削減して、幹線電圧を実質的に正弦的に維持するのに役立ち得る。示すように、PFCユニット1026は主EMIフィルタおよび整流器1024から信号を受信して、バルクキャパシタンス1028に力率改善信号を提供する。
ワイヤレス経路1032内で、車両パッド1034は、ワイヤレス接続1008を介して、インフラストラクチャ側1002からワイヤレス充電電力を受信するように構成される。いくつかの実施形態では、車両パッド1034は、電気車両誘導コイル316(図3)を含み得る。示すように、車両パッド1034は、ワイヤレス接続1008からワイヤレス充電場を受信して、出力信号を並列車両同調モジュール1036に提供する。
車両同調回路1036は、効率的なワイヤレス電力伝達のためにワイヤレス経路1032のインピーダンスを同調するようにサービスする。示される実施形態では、車両同調回路1036は並列LC回路として構成される。他の実施形態では、車両同調回路1036は直列LC回路として構成され得る。示すように、車両同調回路1036は、車両パッド1034から入力信号を受信して、出力信号を車両パッド減結合整流器1038に提供する。
車両パッド減結合整流器1038は、LF信号からの整流電力を提供するようにサービスする。車両パッド減結合整流器1038は、整流を介して整流信号を生成することができる。示すように、減結合整流器1038は、車両同調回路1036からLF入力信号を受信して、整流電力出力を出力フィルタ1040に提供する。
出力フィルタ1040は、不要な電磁干渉を放出し得る整流(または、他の原因)によって引き起こされる周波数をフィルタリングして、さもなければ、車両パッド減結合整流器1038からの出力を平滑にするようにサービスする。示すように、出力フィルタ1040は、車両パッド減結合整流器1038から信号を受信して、フィルタリングされた出力信号をバルクキャパシタンス1028に提供する。
結合経路1044内で、バルクキャパシタンス1028は、絶縁DC-DC変換器1030に入る信号を平滑化して、他の構成要素の誘導作用を妨げるようにサービスする。様々な実施形態では、バルクキャパシタンス1028は、PFCユニット1026および/または絶縁DC-DC変換器1030内に組み込まれることが可能である。
DC-DC変換器1030は、AC供給源1010からの幹線電力からバッテリー1042を絶縁するようにサービスする。DC-DC変換器1030は、たとえば、一対の誘導コイルを含み得る。様々な実施形態では、DC-DC変換器1030は、バッテリー1042に充電するために適時に、有線接続1006から入る電圧レベルを調整するように構成され得る。
図11は、別の二重供給源電力伝達システム1100の例示的な構成要素を示す機能ブロック図である。二重供給源電力伝達システム1100は、インフラストラクチャ側1102と車両側1104とを含み、有線接続1106もしくはワイヤレス接続1108、または両方を介して、電力がインフラストラクチャ側1102から車両側1104に伝達され得る。いくつかの実施形態では、有線接続1106は50/60Hz AC幹線信号を含み得る。ワイヤレス接続1108は、定振幅誘導充電場を含み得る。インフラストラクチャ側1102および車両側1104の様々な態様は本明細書で結合ユニットとして論じられるが、インフラストラクチャ側1102および車両側1104のいずれも1つもしくは複数の別個の構成要素またはサブシステムに分割され得、論じされる個々の構成要素またはサブシステムは別々にもしくは統合されて実装され得ることを当業者は諒解されよう。
インフラストラクチャ側1102は、有線接続1106および/またはワイヤレス接続1108を介して、車両側1104に充電電力を提供するようにサービスする。図11に示すように、インフラストラクチャ側1104は、AC電源1110と、力率改善(PFC)ユニット1112と、バルクキャパシタンス1114と、低周波(LF)インバータ1116と、LCLベース同調および整合ユニット1118と、ベースパッド1120とを含む。様々な実施形態では、インフラストラクチャ側1102は、図1に関して上で説明した、ワイヤレス電力伝達システム110の1つまたは複数の構成要素を含み得る。たとえば、インフラストラクチャ側1102は、ローカル配電センター130とベースワイヤレス充電システム112aとを含み得る。インフラストラクチャ側1102は、図2〜図3に関して上で説明したように、ワイヤレス接続1108を介してワイヤレス充電電力を送信するように構成され得る。ある種の例示的な構成要素を図11に示すが、いくつかの構成要素を追加すること、省略すること、および/または並べ替えることが可能であることを当業者は諒解されよう。
AC供給源1110は、有線接続1106に、およびワイヤレス接続1108を駆動する1つまたは複数の構成要素にAC電力を提供するようにサービスする。示すように、AC供給源1110はPFCユニット1112に電力を提供する。AC供給源1110は、たとえば、ローカル配電センター130(図1)および/または電力バックボーン132(図1)を含み得る。いくつかの実施形態では、供給源1110はDC供給源を含み得る。
PFCユニット1112は、AC供給源1110の電流内の高調波成分を低減するようにサービスする。電流高調波成分を低減することは、国際規格または国内規格(たとえば、IEC61000-3-2)に従って、指定された限度を超える電力を消費する電気器具の準拠に関する要件であり得る。AC電流高調波成分を低減することは、エネルギーサプライヤが、電力網の過剰電力損失を削減して、幹線電圧を実質的に正弦的に維持するのに役立ち得る。様々な実施形態では、PFCユニット1112は能動PFCまたは受動PFCを含み得る。いくつかの実施形態では、PFCユニット1112は出力電圧を制御するように構成され得る。示すように、PFCユニット1112は、バルクキャパシタンス1114およびLFインバータ1116を駆動する。
バルクキャパシタンス1114は、LFインバータ1116に入る波形を平滑化して、他の構成要素の誘導作用を妨げるようにサービスする。様々な実施形態では、バルクキャパシタンス1114は、PFCユニット1112および/またはLFインバータ1116内に組み込まれることが可能である。
LFインバータ1116は、誘導場生成のために低周波信号を生成するようにサービスする。一実施形態では、LFインバータ1116はLF変換器と呼ばれる場合がある。様々な実施形態では、LFインバータ1116は、PFCユニット1112から信号を受信して、低周波信号をLCLベース同調および整合ユニット1118に出力することができる。
LCLベース同調および整合ユニット1118は、高調波または他の不要な周波数をフィルタ除去して、LFインバータ1116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ようにサービスする。示すように、LCLベース同調および整合ユニット1118は、LFインバータ1116からLF信号を受信して、同調/整合された信号をベースパッド1120に出力するように構成される。
ベースパッド1120は、ワイヤレス接続1108を介してワイヤレス充電電力を車両側1104に送信するようにサービスする。いくつかの実施形態では、ベースパッド1120は、ベース誘導コイル304(図3)を含み得る。示すように、ベースパッド1120は、LCLベース同調および整合ユニット1118を通して、同調/整合されたLF信号を受信して、ワイヤレス接続1108のためにワイヤレス充電場を生成する。いくつかの実施形態では、ベースパッド1120は、図1〜図3に関して上で説明したように、定振幅ワイヤレス接続1108を車両側1104に提供するように構成された送信回路を含み得る。
車両側1104は、有線接続1106および/またはワイヤレス接続1108を介して、インフラストラクチャ側1102から充電電力を受信するようにサービスする。図11に示すように、車両側1104は、主電磁干渉(EMI)フィルタおよび整流器1124と、PFCユニット1126とを含む有線経路1122を含む。車両側1104は、車両パッド1134と、車両同調回路1136と、車両パッド減結合整流器1138とを含むワイヤレス経路1132をさらに含む。車両側1104は、バルクキャパシタンス1128と、絶縁DC-DC変換器1130と、バッテリー1142とを含む結合経路1144をさらに含む。
様々な実施形態では、有線経路1122、ワイヤレス経路1132、または両方は、任意の時点で能動的であり得る。したがって、結合経路1144内の様々な構成要素は、本明細書で、1つを超える供給源から電力を受信するとして説明される場合があるが、いくつかの実施形態では、1つのみの供給源が同時に能動的である。他の実施形態では、複数の供給源が同時に能動的である。
様々な実施形態では、車両側1104は、図1に関して上で説明した、ワイヤレス電力伝達システム110の1つまたは複数の構成要素を含み得る。たとえば、車両側1104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、アンテナ140とを含み得る。車両側1104は、図1〜図3に関して上で説明したように、ワイヤレス接続1108を介してワイヤレス充電電力を受信するように構成され得る。ある種の例示的な構成要素を図11に示すが、いくつかの構成要素を追加すること、省略すること、および/または並べ替えることが可能であることを当業者は諒解されよう。
有線経路1122内で、主EMIフィルタおよび整流器1124は、入有線接続1106を整流して、不要な電磁干渉を放出し得る整流(または、他の原因)によって引き起こされる周波数をフィルタリングするようにサービスする。示すように、主EMIフィルタおよび整流器1124は、有線接続1106を介してAC信号を受信して、整流信号をPFCユニット1126に提供する。
PFCユニット1126は、AC供給源1110の電流内の高調波成分を低減するようにサービスする。電流高調波成分を低減することは、国際規格または国内規格(たとえば、IEC61000-3-2)に従って、指定された限度を超える電力を消費する電気器具の準拠に関する要件であり得る。AC電流高調波成分を低減することは、エネルギーサプライヤが、電力網の過剰電力損失を削減して、幹線電圧を実質的に正弦的に維持するのに役立ち得る。示すように、PFCユニット1126は主EMIフィルタおよび整流器1124から信号を受信して、バルクキャパシタンス1128に力率改善信号を提供する。
ワイヤレス経路1132内で、車両パッド1134は、ワイヤレス接続1108を介して、インフラストラクチャ側1102からワイヤレス充電電力を受信するように構成される。いくつかの実施形態では、車両パッド1134は、電気車両誘導コイル316(図3)を含み得る。示すように、車両パッド1134は、ワイヤレス接続1108からワイヤレス充電場を受信して、出力信号を直列車両同調モジュール1136に提供する。
車両同調回路1136は、効率的なワイヤレス電力伝達のためにワイヤレス経路1132のインピーダンスを同調するようにサービスする。示される実施形態では、車両同調回路1136は直列LC回路として構成される。他の実施形態では、車両同調回路1136は並列LC回路として構成され得る。示すように、車両同調回路1136は、車両パッド1134から入力信号を受信して、出力信号を車両パッド減結合整流器1138に提供する。
車両パッド減結合整流器1138は、LF信号からの整流電力を提供するようにサービスする。車両パッド減結合整流器1138は、整流を介して整流信号を生成することができる。示すように、減結合整流器1138は、車両同調回路1136からLF入力信号を受信して、整流電力出力をバルクキャパシタンス1128に提供する。
結合経路1144内で、バルクキャパシタンス1128は、絶縁DC-DC変換器1130に入る信号を平滑化して、他の構成要素の誘導作用を妨げるようにサービスする。様々な実施形態では、バルクキャパシタンス1128は、PFCユニット1126および/または絶縁DC-DC変換器1130内に組み込まれることが可能である。
DC-DC変換器1130は、AC供給源1110からの幹線電力からバッテリー1142を絶縁するようにサービスする。DC-DC変換器1130は、たとえば、一対の誘導コイルを含み得る。様々な実施形態では、DC-DC変換器1130は、バッテリー1142に充電するために適時に、有線接続1106から入る電圧レベルを調整するように構成され得る。
図12は、別の二重供給源電力伝達システム1200の例示的な構成要素を示す機能ブロック図である。二重供給源電力伝達システム1200は、インフラストラクチャ側1202と車両側1204とを含み、有線接続1206もしくはワイヤレス接続1208、または両方を介して、電力がインフラストラクチャ側1202から車両側1204に伝達され得る。いくつかの実施形態では、有線接続1206は50/60Hz AC幹線信号を含み得る。ワイヤレス接続1208は、定振幅誘導充電場を含み得る。インフラストラクチャ側1202および車両側1204の様々な態様は本明細書で結合ユニットとして論じられるが、インフラストラクチャ側1202および車両側1204のいずれも1つもしくは複数の別個の構成要素またはサブシステムに分割され得、論じされる個々の構成要素またはサブシステムは別々にもしくは統合されて実装され得ることを当業者は諒解されよう。
インフラストラクチャ側1202は、有線接続1206および/またはワイヤレス接続1208を介して、車両側1204に充電電力を提供するようにサービスする。図12に示すように、インフラストラクチャ側1204は、AC電源1210と、力率改善(PFC)ユニット1212と、バルクキャパシタンス1214と、低周波(LF)インバータ1216と、LCLベース同調および整合ユニット1218と、ベースパッド1220とを含む。様々な実施形態では、インフラストラクチャ側1202は、図1に関して上で説明した、ワイヤレス電力伝達システム120の1つまたは複数の構成要素を含み得る。たとえば、インフラストラクチャ側1202は、ローカル配電センター130とベースワイヤレス充電システム122aとを含み得る。インフラストラクチャ側1202は、図2〜図3に関して上で説明したように、ワイヤレス接続1208を介してワイヤレス充電電力を送信するように構成され得る。ある種の例示的な構成要素を図12に示すが、いくつかの構成要素を追加すること、省略すること、および/または並べ替えることが可能であることを当業者は諒解されよう。
AC供給源1210は、有線接続1206に、およびワイヤレス接続1208を駆動する1つまたは複数の構成要素にAC電力を提供するようにサービスする。示すように、AC供給源1210はPFCユニット1212に電力を提供する。AC供給源1210は、たとえば、ローカル配電センター130(図1)および/または電力バックボーン132(図1)を含み得る。いくつかの実施形態では、供給源1210はDC供給源を含み得る。
PFCユニット1212は、AC供給源1210の電流内の高調波成分を低減するようにサービスする。電流高調波成分を低減することは、国際規格または国内規格(たとえば、IEC61000-3-2)に従って、指定された限度を超える電力を消費する電気器具の準拠に関する要件であり得る。AC電流高調波成分を低減することは、エネルギーサプライヤが、電力網の過剰電力損失を削減して、幹線電圧を実質的に正弦的に維持するのに役立ち得る。様々な実施形態では、PFCユニット1212は能動PFCまたは受動PFCを含み得る。いくつかの実施形態では、PFCユニット1212は出力電圧を制御するように構成され得る。示すように、PFCユニット1212は、バルクキャパシタンス1214およびLFインバータ1216を駆動する。
バルクキャパシタンス1214は、LFインバータ1216に入る波形を平滑化して、他の構成要素の誘導作用を妨げるようにサービスする。様々な実施形態では、バルクキャパシタンス1214は、PFCユニット1212および/またはLFインバータ1216内に組み込まれることが可能である。
LFインバータ1216は、誘導場生成のために低周波信号を生成するようにサービスする。一実施形態では、LFインバータ1216はLF変換器と呼ばれる場合がある。様々な実施形態では、LFインバータ1216は、PFCユニット1212から信号を受信して、低周波信号をLCLベース同調および整合ユニット1218に出力することができる。
LCLベース同調および整合ユニット1218は、高調波または他の不要な周波数をフィルタ除去して、LFインバータ1216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ようにサービスする。示すように、LCLベース同調および整合ユニット1218は、LFインバータ1216からLF信号を受信して、同調/整合された信号をベースパッド1220に出力するように構成される。
ベースパッド1220は、ワイヤレス接続1208を介してワイヤレス充電電力を車両側1204に送信するようにサービスする。いくつかの実施形態では、ベースパッド1220は、ベース誘導コイル304(図3)を含み得る。示すように、ベースパッド1220は、LCLベース同調および整合ユニット1218を通して、同調/整合されたLF信号を受信して、ワイヤレス接続1208のためにワイヤレス充電場を生成する。いくつかの実施形態では、ベースパッド1220は、図1〜図3に関して上で説明したように、定振幅ワイヤレス接続1208を車両側1204に提供するように構成された送信回路を含み得る。
車両側1204は、有線接続1206および/またはワイヤレス接続1208を介して、インフラストラクチャ側1202から充電電力を受信するようにサービスする。図12に示すように、車両側1204は、主電磁干渉(EMI)フィルタおよび整流器1224と、PFCユニット1226と、バルクキャパシタンス1228と、絶縁DC-DC変換器1230と、バッテリー1242とを含む結合経路1244を含む。車両側1204は、車両パッド1234と、車両同調回路1236と、車両パッド減結合整流器1238とを含むワイヤレス経路1232をさらに含む。
様々な実施形態では、有線経路1222、ワイヤレス経路1232、または両方は、任意の時点で能動的であり得る。したがって、結合経路1244内の様々な構成要素は、本明細書で、1つを超える供給源から電力を受信するとして説明される場合があるが、いくつかの実施形態では、1つのみの供給源が同時に能動的である。他の実施形態では、複数の供給源が同時に能動的である。
様々な実施形態では、車両側1204は、図1に関して上で説明した、ワイヤレス電力伝達システム120の1つまたは複数の構成要素を含み得る。たとえば、車両側1204は、バッテリーユニット128と、電気車両誘導コイル126と、電気車両ワイヤレス充電システム124と、アンテナ140とを含み得る。車両側1204は、図1〜図3に関して上で説明した、ワイヤレス接続1208を介してワイヤレス充電電力を受信するように構成され得る。ある種の例示的な構成要素を図12に示すが、いくつかの構成要素を追加すること、省略すること、および/または並べ替えることが可能であることを当業者は諒解されよう。
結合経路1244内で、主EMIフィルタおよび整流器1224は、入有線接続1206を整流して、不要な電磁干渉を放出し得る整流(または、他の原因)によって引き起こされる周波数をフィルタリングするようにサービスする。示される実施形態では、主EMIフィルタおよび整流器1224は、入ワイヤレス接続1208を整流および減結合するようにさらにサービスする。示すように、主EMIフィルタおよび整流器1224は、有線接続1206を介してAC信号を受信して、(車両同調回路1236を通して)車両パッド1234からLF信号を受信して、整流信号をPFCユニット1226に提供する。
PFCユニット1226は、AC供給源1210の電流内の高調波成分を低減するようにサービスする。電流高調波成分を低減することは、国際規格または国内規格(たとえば、IEC61000-3-2)に従って、指定された限度を超える電力を消費する電気器具の準拠に関する要件であり得る。AC電流高調波成分を低減することは、エネルギーサプライヤが、電力網の過剰電力損失を削減して、幹線電圧を実質的に正弦的に維持するのに役立ち得る。示すように、PFCユニット1226は主EMIフィルタおよび整流器1224から信号を受信して、バルクキャパシタンス1228に力率改善信号を提供する。
示されるPFCユニット1226は有線接続1206および/またはワイヤレス接続1208の両方によって電力供給される信号を受信するため、力率改善はより複雑であり得る。たとえば、車両パッド1234において受信されたLF信号は、有線接続1206を介して受信されたAC信号よりも、電流フロー内により迅速な変化を引き起こす可能性がある。PFCユニット1226は、電流フロー内でより迅速な変化に応答するように構成された高速スイッチングコントローラを含み得る。
バルクキャパシタンス1228は、絶縁DC-DC変換器1230に入る信号を平滑化して、他の構成要素の誘導作用を妨げるようにサービスする。様々な実施形態では、バルクキャパシタンス1228は、PFCユニット1226および/または絶縁DC-DC変換器1230内に組み込まれることが可能である。
DC-DC変換器1230は、AC供給源1210からの幹線電力からバッテリー1242を絶縁するようにサービスする。DC-DC変換器1230は、たとえば、一対の誘導コイルを含み得る。様々な実施形態では、DC-DC変換器1230は、バッテリー1242に充電するために適時に、有線接続1206から入る電圧レベルを調整するように構成され得る。
ワイヤレス経路1232内で、車両パッド1234は、ワイヤレス接続1208を介して、インフラストラクチャ側1202からワイヤレス充電電力を受信するように構成される。いくつかの実施形態では、車両パッド1234は、電気車両誘導コイル316(図3)を含み得る。示すように、車両パッド1234は、ワイヤレス接続1208からワイヤレス充電場を受信して、出力信号を並列直列車両同調モジュール1236に提供する。
車両同調回路1236は、効率的なワイヤレス電力伝達のためにワイヤレス経路1232のインピーダンスを同調するようにサービスする。示される実施形態では、車両同調回路1236は部分直列を伴う並列LC回路として構成される。他の実施形態では、車両同調回路1236は直列LC回路または並列LC回路として構成され得る。示すように、車両同調回路1236は、車両パッド1234から入力信号を受信して、出力信号を主EMIフィルタおよび整流器1224に提供する。
図13は、別の二重供給源電力伝達システム1300の例示的な構成要素を示す機能ブロック図である。二重供給源電力伝達システム1300は、インフラストラクチャ側1302と車両側1304とを含み、有線接続1306もしくはワイヤレス接続1308、または両方を介して、電力がインフラストラクチャ側1302から車両側1304に伝達され得る。いくつかの実施形態では、有線接続1306は50/60Hz AC幹線信号を含み得る。ワイヤレス接続1308は、変調振幅誘導充電場を含み得る。インフラストラクチャ側1302および車両側1304の様々な態様は本明細書で結合ユニットとして論じられるが、インフラストラクチャ側1302および車両側1304のいずれも1つもしくは複数の別個の構成要素またはサブシステムに分割され得、論じされる個々の構成要素またはサブシステムは別々にもしくは統合された実装され得ることを当業者は諒解されよう。
インフラストラクチャ側1302は、有線接続1306および/またはワイヤレス接続1308を介して、車両側1304に充電電力を提供するようにサービスする。図13に示すように、インフラストラクチャ側1304は、AC電源1310と、整流器および低エネルギーバス1312と、低周波数(LF)インバータ1316と、LCLベース同調および整合ユニット1318と、ベースパッド1320とを含む。様々な実施形態では、インフラストラクチャ側1302は、図1に関して上で説明した、ワイヤレス電力伝達システム130の1つまたは複数の構成要素を含み得る。たとえば、インフラストラクチャ側1302は、ローカル配電センター130とベースワイヤレス充電システム102aとを含み得る。インフラストラクチャ側1302は、図2〜図3に関して上で説明したように、ワイヤレス接続1308を介してワイヤレス充電電力を送信するように構成され得る。ある種の例示的な構成要素を図13に示すが、いくつかの構成要素を追加すること、省略すること、および/または並べ替えることが可能であることを当業者は諒解されよう。
AC供給源1310は、有線接続1306に、およびワイヤレス接続1308を駆動する1つまたは複数の構成要素にAC電力を提供するようにサービスする。示すように、AC供給源1310は整流器および低エネルギーバス1312に電力を提供する。AC供給源1310、たとえば、ローカル配電センター130(図1)および/または電力バックボーン132(図1)を含み得る。いくつかの実施形態では、供給源1310はDC供給源を含み得る。
整流器および低エネルギーバス1312は、AC供給源1310信号から変調電力信号を提供するようにサービスする。整流器および低エネルギーバス1312は、整流を介して変調電力信号を生成することができる。示すように、整流器および低エネルギーバス1312は、AC供給源1310からAC入力信号を受信して、整流電力出力を低エネルギーバス上でLFインバータ1316に提供する。
LFインバータ1316は、誘導場生成のために低周波信号を生成するようにサービスする。一実施形態では、LFインバータ1316はLF変換器と呼ばれる場合がある。様々な実施形態では、LFインバータ1316は、整流器および低エネルギーバス1312から信号を受信して、低周波信号をLCLベース同調および整合ユニット1318に出力することができる。
LCLベース同調および整合ユニット1318は、高調波または他の不要な周波数をフィルタ除去して、LFインバータ1316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ようにサービスする。示すように、LCLベース同調および整合ユニット1318は、LFインバータ1316からLF信号を受信して、同調/整合された信号をベースパッド1320に出力するように構成される。
ベースパッド1320は、ワイヤレス接続1308を介してワイヤレス充電電力を車両側1304に送信するようにサービスする。いくつかの実施形態では、ベースパッド1320は、ベース誘導コイル304(図3)を含み得る。示すように、ベースパッド1320は、LCLベース同調および整合ユニット1318を通して、同調/整合されたLF信号を受信して、ワイヤレス接続1308のためにワイヤレス充電場を生成する。いくつかの実施形態では、ベースパッド1320は、図1〜図3に関して上で説明したように、変調振幅ワイヤレス接続1308を車両側1304に提供するように構成された送信回路を含み得る。
車両側1304は、有線接続1306および/またはワイヤレス接続1308を介して、インフラストラクチャ側1302から充電電力を受信するようにサービスする。図13に示すように、車両側1304は、主電磁干渉(EMI)フィルタおよび整流器1324と、PFCユニット1326とを含む有線経路1322を含む。車両側1304は、車両パッド1334と、車両同調回路1336と、車両パッド減結合整流器1338と、波形整形コントローラ1340とを含むワイヤレス経路1332をさらに含む。車両側1304は、バルクキャパシタンス1328と、絶縁DC-DC変換器1330と、バッテリー1342とを含む結合経路1344をさらに含む。
様々な実施形態では、有線経路1322、ワイヤレス経路1332、または両方は、任意の時点で能動的であり得る。したがって、結合経路1344内の様々な構成要素は、本明細書で、1つを超える供給源から電力を受信するとして説明される場合があるが、いくつかの実施形態では、1つのみの供給源が同時に能動的である。他の実施形態では、複数の供給源が同時に能動的である。
様々な実施形態では、車両側1304は、図1に関して上で説明した、ワイヤレス電力伝達システム130の1つまたは複数の構成要素を含み得る。たとえば、車両側1304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、アンテナ140とを含み得る。車両側1304は、図1〜図3に関して上で説明したように、ワイヤレス接続1308を介してワイヤレス充電電力を受信するように構成され得る。ある種の例示的な構成要素を図13に示すが、いくつかの構成要素を追加すること、省略すること、および/または並べ替えることが可能であることを当業者は諒解されよう。
有線経路1322内で、主EMIフィルタおよび整流器1324は、入有線接続1306を整流して、不要な電磁干渉を放出し得る整流(または、他の原因)によって引き起こされる周波数をフィルタリングするようにサービスする。示すように、主EMIフィルタおよび整流器1324は、有線接続1306を介してAC信号を受信して、整流信号をPFCユニット1326に提供する。
PFCユニット1326は、AC供給源1310の電流内の高調波成分を低減するようにサービスする。電流高調波成分を低減することは、国際規格または国内規格(たとえば、IEC61000-3-2)に従って、指定された限度を超える電力を消費する電気器具の準拠に関する要件であり得る。AC電流高調波成分を低減することは、エネルギーサプライヤが、電力網の過剰電力損失を削減して、幹線電圧を実質的に正弦的に維持するのに役立ち得る。示すように、PFCユニット1326は主EMIフィルタおよび整流器1324から信号を受信して、バルクキャパシタンス1328に力率改善信号を提供する。
ワイヤレス経路1332内で、車両パッド1334は、ワイヤレス接続1308を介して、インフラストラクチャ側1302からワイヤレス充電電力を受信するように構成される。いくつかの実施形態では、車両パッド1334は、電気車両誘導コイル316(図3)を含み得る。示すように、車両パッド1334は、ワイヤレス接続1308からワイヤレス充電場を受信して、出力信号を並列車両同調モジュール1336に提供する。
車両同調回路1336は、効率的なワイヤレス電力伝達のためにワイヤレス経路1332のインピーダンスを同調するようにサービスする。示される実施形態では、車両同調回路1336は並列LC回路として構成される。他の実施形態では、車両同調回路1336は直列LC回路として構成され得る。示すように、車両同調回路1336は、車両パッド1334から入力信号を受信して、出力信号を車両パッド減結合整流器1338に提供する。
車両パッド減結合整流器1338は、LF信号からの整流電力を提供するようにサービスする。車両パッド減結合整流器1338は、整流を介して整流信号を生成することができる。示すように、減結合整流器1338は、車両同調回路1336からLF入力信号を受信して、整流電力出力を波形整形コントローラ1340に提供する。
波形整形コントローラ1340は、高周波成分を削減して、電力品質を維持するようにサービスする。いくつかの実施形態では、波形整形コントローラ1340は、PFCユニットまたは類似の回路を含み得る。示すように、波形整形コントローラ1340は車両パッド減結合整流器1338から信号を受信して、バルクキャパシタンス1328に波形整形信号を提供する。
結合経路1344内で、バルクキャパシタンス1328は、絶縁DC-DC変換器1330に入る信号を平滑化して、他の構成要素の誘導作用を妨げるようにサービスする。様々な実施形態では、バルクキャパシタンス1328は、PFCユニット1326および/または絶縁DC-DC変換器1330内に組み込まれることが可能である。
DC-DC変換器1330は、AC供給源1310からの幹線電力からバッテリー1342を絶縁するようにサービスする。DC-DC変換器1330は、たとえば、一対の誘導コイルを含み得る。様々な実施形態では、DC-DC変換器1330は、バッテリー1342に充電するために適時に、有線接続1306から入る電圧レベルを調整するように構成され得る。
図14は、別の二重供給源電力伝達システム1400の例示的な構成要素を示す機能ブロック図である。二重供給源電力伝達システム1400は、インフラストラクチャ側1402と車両側1404とを含み、有線接続1406もしくはワイヤレス接続1408、または両方を介して、電力がインフラストラクチャ側1402から車両側1404に伝達され得る。いくつかの実施形態では、有線接続1406は50/60Hz AC幹線信号を含み得る。ワイヤレス接続1408は、変調振幅誘導充電場を含み得る。インフラストラクチャ側1402および車両側1404の様々な態様は本明細書で結合ユニットとして論じられるが、インフラストラクチャ側1402および車両側1404のいずれも1つもしくは複数の別個の構成要素またはサブシステムに分割され得、論じされる個々の構成要素またはサブシステムは別々にもしくは統合された実装され得ることを当業者は諒解されよう。
インフラストラクチャ側1402は、有線接続1406および/またはワイヤレス接続1408を介して、車両側1404に充電電力を提供するようにサービスする。図14に示すように、インフラストラクチャ側1404は、AC電源1410と、整流器および低エネルギーバス1412と、低周波数(LF)インバータ1416と、LCLベース同調および整合ユニット1418と、ベースパッド1420とを含む。様々な実施形態では、インフラストラクチャ側1402は、図1に関して上で説明した、ワイヤレス電力伝達システム140の1つまたは複数の構成要素を含み得る。たとえば、インフラストラクチャ側1402は、ローカル配電センター140とベースワイヤレス充電システム142aとを含み得る。インフラストラクチャ側1402は、図2〜図3に関して上で説明したように、ワイヤレス接続1408を介してワイヤレス充電電力を送信するように構成され得る。ある種の例示的な構成要素を図14に示すが、いくつかの構成要素を追加すること、省略すること、および/または並べ替えることが可能であることを当業者は諒解されよう。
AC供給源1410は、有線接続1406に、およびワイヤレス接続1408を駆動する1つまたは複数の構成要素にAC電力を提供するようにサービスする。示すように、AC供給源1410は整流器および低エネルギーバス1412に電力を提供する。AC供給源1410は、たとえば、ローカル配電センター140(図1)および/または電力バックボーン142(図1)を含み得る。いくつかの実施形態では、供給源1410はDC供給源を含み得る。
整流器および低エネルギーバス1412は、AC供給源1410信号から変調電力信号を提供するようにサービスする。整流器および低エネルギーバス1412は、整流を介して変調電力信号を生成することができる。示すように、整流器および低エネルギーバス1412は、AC供給源1410からAC入力信号を受信して、整流電力出力を低エネルギーバス上でLFインバータ1416に提供する。
LFインバータ1416は、誘導場生成のために低周波信号を生成するようにサービスする。一実施形態では、LFインバータ1416はLF変換器と呼ばれる場合がある。様々な実施形態では、LFインバータ1416は、整流器および低エネルギーバス1412から信号を受信して、低周波信号をLCLベース同調および整合ユニット1418に出力することができる。
LCLベース同調および整合ユニット1418は、高調波または他の不要な周波数をフィルタ除去して、LFインバータ1416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ようにサービスする。示すように、LCLベース同調および整合ユニット1418は、LFインバータ1416からLF信号を受信して、同調/整合された信号をベースパッド1420に出力するように構成される。
ベースパッド1420は、ワイヤレス接続1408を介してワイヤレス充電電力を車両側1404に送信するようにサービスする。いくつかの実施形態では、ベースパッド1420は、ベース誘導コイル304(図3)を含み得る。示すように、ベースパッド1420は、LCLベース同調および整合ユニット1418を通して、同調/整合されたLF信号を受信して、ワイヤレス接続1408のためにワイヤレス充電場を生成する。いくつかの実施形態では、ベースパッド1420は、図1〜図3に関して上で説明したように、変調振幅ワイヤレス接続1408を車両側1404に提供するように構成された送信回路を含み得る。
車両側1404は、有線接続1406および/またはワイヤレス接続1408を介して、インフラストラクチャ側1402から充電電力を受信するようにサービスする。図14に示すように、車両側1404は、主電磁干渉(EMI)フィルタおよび整流器1424を含む有線経路1422を含む。車両側1404は、車両パッド1434と、車両同調回路1436と、車両パッド減結合整流器およびフィルタ1438とを含むワイヤレス経路1432をさらに含む。車両側1404は、デュアルモードPFCおよび波形整形ユニット1426と、バルクキャパシタンス1428と、絶縁DC-DC変換器1430と、バッテリー1442とを含む結合経路1444をさらに含む。
様々な実施形態では、有線経路1422、ワイヤレス経路1432、または両方は、任意の時点で能動的であり得る。したがって、結合経路1444内の様々な構成要素は、本明細書で、1つを超える供給源から電力を受信するとして説明される場合があるが、いくつかの実施形態では、1つのみの供給源が同時に能動的である。他の実施形態では、複数の供給源が同時に能動的である。
様々な実施形態では、車両側1404は、図1に関して上で説明した、ワイヤレス電力伝達システム140の1つまたは複数の構成要素を含み得る。たとえば、車両側1404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、アンテナ140とを含み得る。車両側1404は、図1〜図3に関して上で説明したように、ワイヤレス接続1408を介してワイヤレス充電電力を受信するように構成され得る。ある種の例示的な構成要素を図14に示すが、いくつかの構成要素を追加すること、省略すること、および/または並べ替えることが可能であることを当業者は諒解されよう。
有線経路1422内で、主EMIフィルタおよび整流器1424は、入有線接続1406を整流して、不要な電磁干渉を放出し得る整流(または、他の原因)によって引き起こされる周波数をフィルタリングするようにサービスする。示すように、主EMIフィルタおよび整流器1424は、有線接続1406を介してAC信号を受信して、整流信号をデュアルモードPFCおよび波形整形ユニット1426に提供する。
ワイヤレス経路1432内で、車両パッド1434は、ワイヤレス接続1408を介して、インフラストラクチャ側1402からワイヤレス充電電力を受信するように構成される。いくつかの実施形態では、車両パッド1434は、電気車両誘導コイル316(図3)を含み得る。示すように、車両パッド1434は、ワイヤレス接続1408からワイヤレス充電場を受信して、出力信号を並列車両同調モジュール1436に提供する。
車両同調回路1436は、効率的なワイヤレス電力伝達のためにワイヤレス経路1432のインピーダンスを同調するようにサービスする。示される実施形態では、車両同調回路1436は並列LC回路として構成される。他の実施形態では、車両同調回路1436は直列LC回路として構成され得る。示すように、車両同調回路1436は、車両パッド1434から入力信号を受信して、出力信号を車両パッド減結合整流器およびフィルタ1438に提供する。
車両パッド減結合整流器およびフィルタ1438は、LF信号からの整流電力を提供するようにサービスする。車両パッド減結合整流器およびフィルタ1438は、整流を介して整流信号を生成することができる。車両パッド減結合整流器およびフィルタ1438は、整流信号をフィルタリングするようにさらに構成される。示すように、減結合整流器およびフィルタ1438は、車両同調回路1436からLF入力信号を受信して、整流信号をデュアルモードPFCおよび波形整形ユニット1426に提供する。
結合経路1444で、デュアルモードPFCおよび波形整形ユニット1426は、AC供給源1410の電流内の高調波成分を削減して、電力品質を維持するようにサービスする。電流高調波成分を低減することは、国際規格または国内規格(たとえば、IEC61000-3-2)に従って、指定された限度を超える電力を消費する電気器具の準拠に関する要件であり得る。AC電流高調波成分を低減することは、エネルギーサプライヤが、電力網の過剰電力損失を削減して、幹線電圧を実質的に正弦的に維持するのに役立ち得る。デュアルモードPFCおよび波形整形ユニット1426は、PFCと波形整形ユニットの両方として構成される。示すように、デュアルモードPFCおよび波形整形ユニット1426は主EMIフィルタおよび整流器1424から信号を受信して、バルクキャパシタンス1428に力率改善信号を提供する。
バルクキャパシタンス1428は、絶縁DC-DC変換器1430に入る信号を平滑化して、他の構成要素の誘導作用を妨げるようにサービスする。様々な実施形態では、バルクキャパシタンス1428は、デュアルモードPFCおよび波形整形ユニット1426ならびに/または絶縁DC-DC変換器1430内に組み込まれることが可能である。
DC-DC変換器1430は、AC供給源1410からの幹線電力からバッテリー1442を絶縁するようにサービスする。DC-DC変換器1430は、たとえば、一対の誘導コイルを含み得る。様々な実施形態では、DC-DC変換器1430は、バッテリー1442に充電するために適時に、有線接続1406から入る電圧レベルを調整するように構成され得る。
図15は、別の二重供給源電力伝達システム1500の例示的な構成要素を示す機能ブロック図である。二重供給源電力伝達システム1500は、インフラストラクチャ側1502と車両側1504とを含み、有線接続1506もしくはワイヤレス接続1508、または両方を介して、電力がインフラストラクチャ側1502から車両側1504に伝達され得る。いくつかの実施形態では、有線接続1506は50/60Hz AC幹線信号を含み得る。ワイヤレス接続1508は、変調振幅誘導充電場を含み得る。インフラストラクチャ側1502および車両側1504の様々な態様は本明細書で結合ユニットとして論じられるが、インフラストラクチャ側1502および車両側1504のいずれも1つもしくは複数の別個の構成要素またはサブシステムに分割され得、論じされる個々の構成要素またはサブシステムは別々にもしくは統合された実装され得ることを当業者は諒解されよう。
インフラストラクチャ側1502は、有線接続1506および/またはワイヤレス接続1508を介して、車両側1504に充電電力を提供するようにサービスする。図15に示すように、インフラストラクチャ側1504は、AC電源1510と、整流器および低エネルギーバス1512と、低周波数(LF)インバータ1516と、LCLベース同調および整合ユニット1518と、ベースパッド1520とを含む。様々な実施形態では、インフラストラクチャ側1502は、図1に関して上で説明した、ワイヤレス電力伝達システム150の1つまたは複数の構成要素を含み得る。たとえば、インフラストラクチャ側1502は、ローカル配電センター150とベースワイヤレス充電システム152aとを含み得る。インフラストラクチャ側1502は、図2〜図3に関して上で説明したように、ワイヤレス接続1508を介してワイヤレス充電電力を送信するように構成され得る。ある種の例示的な構成要素を図15に示すが、いくつかの構成要素を追加すること、省略すること、および/または並べ替えることが可能であることを当業者は諒解されよう。
AC供給源1510は、有線接続1506に、およびワイヤレス接続1508を駆動する1つまたは複数の構成要素にAC電力を提供するようにサービスする。示すように、AC供給源1510は整流器および低エネルギーバス1512に電力を提供する。AC供給源1510、たとえば、ローカル配電センター150(図1)および/または電力バックボーン152(図1)を含み得る。いくつかの実施形態では、供給源1510はDC供給源を含み得る。
整流器および低エネルギーバス1512は、AC供給源1510信号から変調電力信号を提供するようにサービスする。整流器および低エネルギーバス1512は、整流を介して変調電力信号を生成することができる。示すように、整流器および低エネルギーバス1512は、AC供給源1510からAC入力信号を受信して、整流電力出力を低エネルギーバス上でLFインバータ1516に提供する。
LFインバータ1516は、誘導場生成のために低周波信号を生成するようにサービスする。一実施形態では、LFインバータ1516はLF変換器と呼ばれる場合がある。様々な実施形態では、LFインバータ1516は、整流器および低エネルギーバス1512から信号を受信して、低周波信号をLCLベース同調および整合ユニット1518に出力することができる。
LCLベース同調および整合ユニット1518は、高調波または他の不要な周波数をフィルタ除去して、LFインバータ1516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ようにサービスする。示すように、LCLベース同調および整合ユニット1518は、LFインバータ1516からLF信号を受信して、同調/整合された信号をベースパッド1520に出力するように構成される。
ベースパッド1520は、ワイヤレス接続1508を介してワイヤレス充電電力を車両側1504に送信するようにサービスする。いくつかの実施形態では、ベースパッド1520は、ベース誘導コイル304(図3)を含み得る。示すように、ベースパッド1520は、LCLベース同調および整合ユニット1518をとして、同調/整合されたLF信号を受信して、ワイヤレス接続1508のためにワイヤレス充電場を生成する。いくつかの実施形態では、ベースパッド1520は、図1〜図3に関して上で説明したように、変調振幅ワイヤレス接続1508を車両側1504に提供するように構成された送信回路を含み得る。
車両側1504は、有線接続1506および/またはワイヤレス接続1508を介して、インフラストラクチャ側1502から充電電力を受信するようにサービスする。図15に示すように、車両側1504は、主電磁干渉(EMI)フィルタ1524を含む有線経路1522を含む。車両側1504は、車両パッド1534と、車両同調回路1536と、整流器およびフィルタ1538とを含むワイヤレス経路1532をさらに含む。車両側1504は、PFCユニット1526と、バルクキャパシタンス1528と、絶縁DC-DC変換器1530と、バッテリー1542とを含む結合経路1544をさらに含む。
様々な実施形態では、有線経路1522、ワイヤレス経路1532、または両方は、任意の時点で能動的であり得る。したがって、結合経路1544内の様々な構成要素は、本明細書で、1つを超える供給源から電力を受信するとして説明される場合があるが、いくつかの実施形態では、1つのみの供給源が同時に能動的である。他の実施形態では、複数の供給源が同時に能動的である。
様々な実施形態では、車両側1504は、図1に関して上で説明した、ワイヤレス電力伝達システム150の1つまたは複数の構成要素を含み得る。たとえば、車両側1504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、アンテナ150とを含み得る。車両側1504は、図1〜図3に関して上で説明したように、ワイヤレス接続1508を介してワイヤレス充電電力を受信するように構成され得る。ある種の例示的な構成要素を図15に示すが、いくつかの構成要素を追加すること、省略すること、および/または並べ替えることが可能であることを当業者は諒解されよう。
有線経路1522内で、主EMIフィルタ1524は、入有線接続1506を整流して、不要な電磁干渉を放出し得る整流(または、他の原因)によって引き起こされる周波数をフィルタリングするようにサービスする。示すように、主EMIフィルタ1524は、有線接続1506を介してAC信号を受信して、整流信号をPFCユニット1526に提供する。
ワイヤレス経路1532内で、車両パッド1534は、ワイヤレス接続1508を介して、インフラストラクチャ側1502からワイヤレス充電電力を受信するように構成される。いくつかの実施形態では、車両パッド1534は、電気車両誘導コイル316(図3)を含み得る。示すように、車両パッド1534は、ワイヤレス接続1508からワイヤレス充電場を受信して、出力信号を直列車両同調モジュール1536に提供する。
車両同調回路1536は、効率的なワイヤレス電力伝達のためにワイヤレス経路1532のインピーダンスを同調するようにサービスする。示される実施形態では、車両同調回路1536は直列LC回路として構成される。他の実施形態では、車両同調回路1536は並列LC回路として構成され得る。示すように、車両同調回路1536は、車両パッド1534から入力信号を受信して、出力信号を整流器およびフィルタ1538に提供する。
整流器およびフィルタ1538は、LF信号からの整流電力を提供するようにサービスする。整流器およびフィルタ1538は、整流を介して整流信号を生成することができる。整流器およびフィルタ1538は、整流信号をフィルタリングするようにさらに構成される。示すように、減結合整流器およびフィルタ1538は、車両同調回路1536からLF入力信号を受信して、整流信号をPFCユニット1526に提供する。
結合経路1544で、PFCユニット1526は、AC供給源1510の電流内の高調波成分を削減して、電力品質を維持するようにサービスする。電流高調波成分を低減することは、国際規格または国内規格(たとえば、IEC61000-3-2)に従って、指定された限度を超える電力を消費する電気器具の準拠に関する要件であり得る。AC電流高調波成分を低減することは、エネルギーサプライヤが、電力網の過剰電力損失を削減して、幹線電圧を実質的に正弦的に維持するのに役立ち得る。一実施形態では、PFCユニット1526は、PFCと波形整形ユニットの両方として構成される。示すように、PFCユニット1526は主EMIフィルタ1524から信号を受信して、バルクキャパシタンス1528に力率改善信号を提供する。
バルクキャパシタンス1528は、絶縁DC-DC変換器1530に入る信号を平滑化して、他の構成要素の誘導作用を妨げるようにサービスする。様々な実施形態では、バルクキャパシタンス1528は、PFCユニット1526および/または絶縁DC-DC変換器1530内に組み込まれることが可能である。
DC-DC変換器1530は、AC供給源1510からの幹線電力からバッテリー1542を絶縁するようにサービスする。DC-DC変換器1530は、たとえば、一対の誘導コイルを含み得る。様々な実施形態では、DC-DC変換器1530は、バッテリー1542に充電するために適時に、有線接続1506から入る電圧レベルを調整するように構成され得る。
図16は、別の二重供給源電力伝達システム1600の例示的な構成要素を示す機能ブロック図である。二重供給源電力伝達システム1600は、インフラストラクチャ側1602と車両側1604とを含み、有線接続1606もしくはワイヤレス接続1608、または両方を介して、電力がインフラストラクチャ側1602から車両側1604に伝達され得る。いくつかの実施形態では、有線接続1606は50/60Hz AC幹線信号を含み得る。ワイヤレス接続1608は、変調振幅誘導充電場を含み得る。インフラストラクチャ側1602および車両側1604の様々な態様は本明細書で結合ユニットとして論じられるが、インフラストラクチャ側1602および車両側1604のいずれも1つもしくは複数の別個の構成要素またはサブシステムに分割され得、論じされる個々の構成要素またはサブシステムは別々にもしくは統合された実装され得ることを当業者は諒解されよう。
インフラストラクチャ側1602は、有線接続1606および/またはワイヤレス接続1608を介して、車両側1604に充電電力を提供するようにサービスする。図16に示すように、インフラストラクチャ側1604は、AC電源1610と、整流器および低エネルギーバス1612と、低周波数(LF)インバータ1616と、LCLベース同調および整合ユニット1618と、ベースパッド1620とを含む。様々な実施形態では、インフラストラクチャ側1602は、図1に関して上で説明した、ワイヤレス電力伝達システム160の1つまたは複数の構成要素を含み得る。たとえば、インフラストラクチャ側1602は、ローカル配電センター160とベースワイヤレス充電システム162aとを含み得る。インフラストラクチャ側1602は、図2〜図3に関して上で説明したように、ワイヤレス接続1608を介して、ワイヤレス充電電力を送信するように構成され得る。ある種の例示的な構成要素を図16に示すが、いくつかの構成要素を追加すること、省略すること、および/または並べ替えることが可能であることを当業者は諒解されよう。
AC供給源1610は、有線接続1606に、およびワイヤレス接続1608を駆動する1つまたは複数の構成要素にAC電力を提供するようにサービスする。示すように、AC供給源1610は整流器および低エネルギーバス1612に電力を提供する。AC供給源1610、たとえば、ローカル配電センター160(図1)および/または電力バックボーン162(図1)を含み得る。いくつかの実施形態では、供給源1610はDC供給源を含み得る。
整流器および低エネルギーバス1612は、AC供給源1610信号から変調電力信号を提供するようにサービスする。整流器および低エネルギーバス1612は、整流を介して変調電力信号を生成することができる。示すように、整流器および低エネルギーバス1612は、AC供給源1610からAC入力信号を受信して、整流電力出力を低エネルギーバス上でLFインバータ1616に提供する。
LFインバータ1616は、誘導場生成のために低周波信号を生成するようにサービスする。一実施形態では、LFインバータ1616はLF変換器と呼ばれる場合がある。様々な実施形態では、LFインバータ1616は、整流器および低エネルギーバス1612から信号を受信して、低周波信号をLCLベース同調および整合ユニット1618に出力することができる。
LCLベース同調および整合ユニット1618は、高調波または他の不要な周波数をフィルタ除去して、LFインバータ1616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ようにサービスする。示すように、LCLベース同調および整合ユニット1618は、LFインバータ1616からLF信号を受信して、同調/整合された信号をベースパッド1620に出力するように構成される。
ベースパッド1620は、ワイヤレス接続1608を介してワイヤレス充電電力を車両側1604に送信するようにサービスする。いくつかの実施形態では、ベースパッド1620は、ベース誘導コイル304(図3)を含み得る。示すように、ベースパッド1620は、LCLベース同調および整合ユニット1618を通して、同調/整合されたLF信号を受信して、ワイヤレス接続1608のためにワイヤレス充電場を生成する。いくつかの実施形態では、ベースパッド1620は、図1〜図3に関して上で説明したように、変調振幅ワイヤレス接続1608を車両側1604に提供するように構成された送信回路を含み得る。
車両側1604は、有線接続1606および/またはワイヤレス接続1608を介して、インフラストラクチャ側1602から充電電力を受信するようにサービスする。図16に示すように、車両側1604は、主電磁干渉(EMI)フィルタ1624を含む有線経路1622を含む。車両側1604は、車両パッド1634と車両同調回路1636とを含むワイヤレス経路1632をさらに含む。車両側1604は、整流器およびフィルタ1638と、PFCユニット1626と、バルクキャパシタンス1628と、絶縁DC-DC変換器1630と、バッテリー1642とを含む結合経路1644をさらに含む。
様々な実施形態では、有線経路1622、ワイヤレス経路1632、または両方は、任意の時点で能動的であり得る。したがって、結合経路1644内の様々な構成要素は、本明細書で、1つを超える供給源から電力を受信するとして説明される場合があるが、いくつかの実施形態では、1つのみの供給源が同時に能動的である。他の実施形態では、複数の供給源が同時に能動的である。
様々な実施形態では、車両側1604は、図1に関して上で説明した、ワイヤレス電力伝達システム160の1つまたは複数の構成要素を含み得る。たとえば、車両側1604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、アンテナ160とを含み得る。車両側1604は、図1〜図3に関して上で説明したように、ワイヤレス接続1608を介してワイヤレス充電電力を受信するように構成され得る。ある種の例示的な構成要素を図16に示すが、いくつかの構成要素を追加すること、省略すること、および/または並べ替えることが可能であることを当業者は諒解されよう。
有線経路1622内で、主EMIフィルタ1624は、不要な電磁干渉を放出し得る整流(または、他の原因)によって引き起こされる周波数をフィルタリングするようにサービスする。示すように、主EMIフィルタ1624は、有線接続1606を介してAC信号を受信して、フィルタリングされた信号を整流器およびフィルタ1638に提供する。
ワイヤレス経路1632内で、車両パッド1634は、ワイヤレス接続1608を介して、インフラストラクチャ側1602からワイヤレス充電電力を受信するように構成される。いくつかの実施形態では、車両パッド1634は、電気車両誘導コイル316(図3)を含み得る。示すように、車両パッド1634は、ワイヤレス接続1608からワイヤレス充電場を受信して、出力信号を直列車両同調モジュール1636に提供する。
車両同調回路1636は、効率的なワイヤレス電力伝達のためにワイヤレス経路1632のインピーダンスを同調するようにサービスする。示される実施形態では、車両同調回路1636は直列LC回路として構成される。他の実施形態では、車両同調回路1636は並列LC回路として構成され得る。示すように、車両同調回路1636は、車両パッド1634から入力信号を受信して、出力信号を整流器およびフィルタ1638に提供する。
結合経路1644内で、整流器およびフィルタ1638は、AC信号またはLF信号からの整流電力を提供するようにサービスする。整流器およびフィルタ1638は、整流を介して整流信号を生成することができる。整流器およびフィルタ1638は、整流信号をフィルタリングするようにさらに構成される。示すように、整流器およびフィルタ1638は、車両同調回路1636からLF入力信号を、および主EMIフィルタ1624からフィルタリングされたAC信号を受信して、整流信号をPFCユニット1626に提供する。
PFCユニット1626は、AC供給源1610の電流内の高調波成分を削減して、電力品質を維持するようにサービスする。電流高調波成分を低減することは、国際規格または国内規格(たとえば、IEC61000-3-2)に従って、指定された限度を超える電力を消費する電気器具の準拠に関する要件であり得る。AC電流高調波成分を低減することは、エネルギーサプライヤが、電力網の過剰電力損失を削減して、幹線電圧を実質的に正弦的に維持するのに役立ち得る。一実施形態では、PFCユニット1626は、PFCと波形整形ユニットの両方として構成される。示すように、PFCユニット1626は主EMIフィルタ1624から信号を受信して、バルクキャパシタンス1628に力率改善信号を提供する。
バルクキャパシタンス1628は、絶縁DC-DC変換器1630に入る信号を平滑化して、他の構成要素の誘導作用を妨げるようにサービスする。様々な実施形態では、バルクキャパシタンス1628は、PFCユニット1626および/または絶縁DC-DC変換器1630内に組み込まれることが可能である。
DC-DC変換器1630は、AC供給源1610からの幹線電力からバッテリー1642を絶縁するようにサービスする。DC-DC変換器1630は、たとえば、一対の誘導コイルを含み得る。様々な実施形態では、DC-DC変換器1630は、バッテリー1642に充電するために適時に、有線接続1606から入る電圧レベルを調整するように構成され得る。
図17は、別の二重供給源電力伝達システム1700の例示的な構成要素を示す機能ブロック図である。二重供給源電力伝達システム1700は、インフラストラクチャ側1702と車両側1704とを含み、有線接続1706もしくはワイヤレス接続1708、または両方を介して、電力がインフラストラクチャ側1702から車両側1704に伝達され得る。いくつかの実施形態では、有線接続1706は50/60Hz AC幹線信号を含み得る。ワイヤレス接続1708は、変調振幅誘導充電場を含み得る。インフラストラクチャ側1702および車両側1704の様々な態様は本明細書で結合ユニットとして論じられるが、インフラストラクチャ側1702および車両側1704のいずれも1つもしくは複数の別個の構成要素またはサブシステムに分割され得、論じされる個々の構成要素またはサブシステムは別々にもしくは統合された実装され得ることを当業者は諒解されよう。
インフラストラクチャ側1702は、有線接続1706および/またはワイヤレス接続1708を介して、車両側1704に充電電力を提供するようにサービスする。図17に示すように、インフラストラクチャ側1704は、AC電源1710と、整流器および低エネルギーバス1712と、低周波数(LF)インバータ1716と、LCLベース同調および整合ユニット1718と、ベースパッド1720とを含む。様々な実施形態では、インフラストラクチャ側1702は、図1に関して上で説明した、ワイヤレス電力伝達システム170の1つまたは複数の構成要素を含み得る。たとえば、インフラストラクチャ側1702は、ローカル配電センター170とベースワイヤレス充電システム172aとを含み得る。インフラストラクチャ側1702は、図2〜図3に関して上で説明したように、ワイヤレス接続1708を介してワイヤレス充電電力を送信するように構成され得る。ある種の例示的な構成要素を図17に示すが、いくつかの構成要素を追加すること、省略すること、および/または並べ替えることが可能であることを当業者は諒解されよう。
AC供給源1710は、有線接続1706に、およびワイヤレス接続1708を駆動する1つまたは複数の構成要素にAC電力を提供するようにサービスする。示すように、AC供給源1710は整流器および低エネルギーバス1712に電力を提供する。AC供給源1710、たとえば、ローカル配電センター170(図1)および/または電力バックボーン172(図1)を含み得る。いくつかの実施形態では、供給源1710はDC供給源を含み得る。
整流器および低エネルギーバス1712は、AC供給源1710信号から変調電力信号を提供するようにサービスする。整流器および低エネルギーバス1712は、整流を介して変調電力信号を生成することができる。示すように、整流器および低エネルギーバス1712は、AC供給源1710からAC入力信号を受信して、整流電力出力を低エネルギーバス上でLFインバータ1716に提供する。
LFインバータ1716は、誘導場生成のために低周波信号を生成するようにサービスする。一実施形態では、LFインバータ1716はLF変換器と呼ばれる場合がある。様々な実施形態では、LFインバータ1716は、整流器および低エネルギーバス1712から信号を受信して、低周波信号をLCLベース同調および整合ユニット1718に出力することができる。
LCLベース同調および整合ユニット1718は、高調波または他の不要な周波数をフィルタ除去して、LFインバータ1716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ようにサービスする。示すように、LCLベース同調および整合ユニット1718は、LFインバータ1716からLF信号を受信して、同調/整合された信号をベースパッド1720に出力するように構成される。
ベースパッド1720は、ワイヤレス接続1708を介してワイヤレス充電電力を車両側1704に送信するようにサービスする。いくつかの実施形態では、ベースパッド1720は、ベース誘導コイル304(図3)を含み得る。示すように、ベースパッド1720は、LCLベース同調および整合ユニット1718を通して、同調/整合されたLF信号を受信して、ワイヤレス接続1708のためにワイヤレス充電場を生成する。いくつかの実施形態では、ベースパッド1720は、図1〜図3に関して上で説明したように、変調振幅ワイヤレス接続1708を車両側1704に提供するように構成された送信回路を含み得る。
車両側1704は、有線接続1706および/またはワイヤレス接続1708を介して、インフラストラクチャ側1702から充電電力を受信するようにサービスする。図17に示すように、車両側1704は、主電磁干渉(EMI)フィルタ1724を含む有線経路1722を含む。車両側1704は、車両パッド1734と車両同調回路1736とを含むワイヤレス経路1732をさらに含む。車両側1704は、整流器およびフィルタ1738と、デュアルモードPFCおよび波形整形コントローラ1726と、バルクキャパシタンス1728と、絶縁DC-DC変換器1730と、バッテリー1742とを含む結合経路1744をさらに含む。
様々な実施形態では、有線経路1722、ワイヤレス経路1732、または両方は、任意の時点で能動的であり得る。したがって、結合経路1744内の様々な構成要素は、本明細書で、1つを超える供給源から電力を受信するとして説明される場合があるが、いくつかの実施形態では、1つのみの供給源が同時に能動的である。他の実施形態では、複数の供給源が同時に能動的である。
様々な実施形態では、車両側1704は、図1に関して上で説明した、ワイヤレス電力伝達システム170の1つまたは複数の構成要素を含み得る。たとえば、車両側1704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、アンテナ170とを含み得る。車両側1704は、図1〜図3に関して上で説明した、ワイヤレス接続1708を介してワイヤレス充電電力を受信するように構成され得る。ある種の例示的な構成要素を図17に示すが、いくつかの構成要素を追加すること、省略すること、および/または並べ替えることが可能であることを当業者は諒解されよう。
有線経路1722内で、主EMIフィルタ1724は、不要な電磁干渉を放出し得る整流(または、他の原因)によって引き起こされる周波数をフィルタリングするようにサービスする。示すように、主EMIフィルタ1724は、有線接続1706を介してAC信号を受信して、フィルタリングされた信号を整流器およびフィルタ1738に提供する。
ワイヤレス経路1732内で、車両パッド1734は、ワイヤレス接続1708を介して、インフラストラクチャ側1702からワイヤレス充電電力を受信するように構成される。いくつかの実施形態では、車両パッド1734は、電気車両誘導コイル316(図3)を含み得る。示すように、車両パッド1734は、ワイヤレス接続1708からワイヤレス充電場を受信して、出力信号を並列直列車両同調モジュール1736に提供する。
車両同調回路1736は、効率的なワイヤレス電力伝達のためにワイヤレス経路1732のインピーダンスを同調するようにサービスする。示される実施形態では、車両同調回路1736は部分直列を伴う並列LC回路として構成される。他の実施形態では、車両同調回路1736は並列LC回路または直列LC回路として構成され得る。示すように、車両同調回路1736は、車両パッド1734から入力信号を受信して、出力信号を整流器およびフィルタ1738に提供する。
結合経路1744内で、整流器およびフィルタ1738は、AC信号またはLF信号からの整流電力を提供するようにサービスする。整流器およびフィルタ1738は、整流を介して整流信号を生成することができる。整流器およびフィルタ1738は、整流信号をフィルタリングするようにさらに構成される。示すように、整流器およびフィルタ1738は、車両同調回路1736からLF入力信号を、主EMIフィルタ1724からフィルタリングされたAC信号を受信して、整流信号をデュアルモードPFCおよび波形整形コントローラ1726に提供する。
デュアルモードPFCおよび波形整形コントローラ1726は、AC供給源1710の電流内の高調波成分を削減して、電力品質を維持するようにサービスする。電流高調波成分を低減することは、国際規格または国内規格(たとえば、IEC61000-3-2)に従って、指定された限度を超える電力を消費する電気器具の準拠に関する要件であり得る。AC電流高調波成分を低減することは、エネルギーサプライヤが、電力網の過剰電力損失を削減して、幹線電圧を実質的に正弦的に維持するのに役立ち得る。一実施形態では、デュアルモードPFCおよび波形整形コントローラ1726は、PFCと波形整形ユニットの両方として構成される。示すように、デュアルモードPFCおよび波形整形コントローラ1726は主EMIフィルタ1724から信号を受信して、バルクキャパシタンス1728に力率改善信号を提供する。
バルクキャパシタンス1728は、絶縁DC-DC変換器1730に入る信号を平滑化して、他の構成要素の誘導作用を妨げるようにサービスする。様々な実施形態では、バルクキャパシタンス1728は、デュアルモードPFCおよび波形整形コントローラ1726ならびに/または絶縁DC-DC変換器1730内に組み込まれることが可能である。
DC-DC変換器1730は、AC供給源1710からの幹線電力からバッテリー1742を絶縁するようにサービスする。DC-DC変換器1730は、たとえば、一対の誘導コイルを含み得る。様々な実施形態では、DC-DC変換器1730は、バッテリー1742に充電するために適時に、有線接続1706から入る電圧レベルを調整するように構成され得る。
図18は、別の二重供給源電力伝達システム1800の例示的な構成要素を示す機能ブロック図である。二重供給源電力伝達システム1800は、インフラストラクチャ側1802と車両側1804とを含み、有線接続1806もしくはワイヤレス接続1808、または両方を介して、電力がインフラストラクチャ側1802から車両側1804に伝達され得る。いくつかの実施形態では、有線接続1806は50/60Hz AC幹線信号を含み得る。ワイヤレス接続1808は、変調振幅誘導充電場を含み得る。インフラストラクチャ側1802および車両側1804の様々な態様は本明細書で結合ユニットとして論じられるが、インフラストラクチャ側1802および車両側1804のいずれも1つもしくは複数の別個の構成要素またはサブシステムに分割され得、論じされる個々の構成要素またはサブシステムは別々にもしくは統合された実装され得ることを当業者は諒解されよう。
インフラストラクチャ側1802は、有線接続1806および/またはワイヤレス接続1808を介して、車両側1804に充電電力を提供するようにサービスする。図18に示すように、インフラストラクチャ側1804は、AC電源1810と、整流器および低エネルギーバス1812と、低周波数(LF)インバータ1816と、LCLベース同調および整合ユニット1818と、ベースパッド1820とを含む。様々な実施形態では、インフラストラクチャ側1802は、図1に関して上で説明した、ワイヤレス電力伝達システム180の1つまたは複数の構成要素を含み得る。たとえば、インフラストラクチャ側1802は、ローカル配電センター180とベースワイヤレス充電システム182aとを含み得る。インフラストラクチャ側1802は、図2〜図3に関して上で説明した、ワイヤレス接続1808を介してワイヤレス充電電力を送信するように構成され得る。ある種の例示的な構成要素を図18に示すが、いくつかの構成要素を追加すること、省略すること、および/または並べ替えることが可能であることを当業者は諒解されよう。
AC供給源1810は、有線接続1806に、およびワイヤレス接続1808を駆動する1つまたは複数の構成要素にAC電力を提供するようにサービスする。示すように、AC供給源1810は整流器および低エネルギーバス1812に電力を提供する。AC供給源1810、たとえば、ローカル配電センター180(図1)および/または電力バックボーン182(図1)を含み得る。いくつかの実施形態では、供給源1810はDC供給源を含み得る。
整流器および低エネルギーバス1812は、AC供給源1810信号から変調電力信号を提供するようにサービスする。整流器および低エネルギーバス1812は、整流を介して変調電力信号を生成することができる。示すように、整流器および低エネルギーバス1812は、AC供給源1810からAC入力信号を受信して、整流電力出力を低エネルギーバス上でLFインバータ1816に提供する。
LFインバータ1816は、誘導場生成のために低周波信号を生成するようにサービスする。一実施形態では、LFインバータ1816はLF変換器と呼ばれる場合がある。様々な実施形態では、LFインバータ1816は、整流器および低エネルギーバス1812から信号を受信して、低周波信号をLCLベース同調および整合ユニット1818に出力することができる。
LCLベース同調および整合ユニット1818は、高調波または他の不要な周波数をフィルタ除去して、LFインバータ1816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ようにサービスする。示すように、LCLベース同調および整合ユニット1818は、LFインバータ1816からLF信号を受信して、同調/整合された信号をベースパッド1820に出力するように構成される。
ベースパッド1820は、ワイヤレス接続1808を介してワイヤレス充電電力を車両側1804に送信するようにサービスする。いくつかの実施形態では、ベースパッド1820は、ベース誘導コイル304(図3)を含み得る。示すように、ベースパッド1820は、LCLベース同調および整合ユニット1818を通して、同調/整合されたLF信号を受信して、ワイヤレス接続1808のためにワイヤレス充電場を生成する。いくつかの実施形態では、ベースパッド1820は、図1〜図3に関して上で説明したように、変調振幅ワイヤレス接続1808を車両側1804に提供するように構成された送信回路を含み得る。
車両側1804は、有線接続1806および/またはワイヤレス接続1808を介して、インフラストラクチャ側1802から充電電力を受信するようにサービスする。図18に示すように、車両側1804は、主電磁干渉(EMI)フィルタ1824と、整流器およびフィルタ1825と、絶縁DC-DC変換器1830とを含む有線経路1822を含む。車両側1804は、車両パッド1834と車両同調回路1836とを含むワイヤレス経路1832をさらに含む。車両側1804は、整流器およびフィルタ1838と、電流源出力PFCユニット1826と、バッテリー1842とを含む結合経路1844をさらに含む。
様々な実施形態では、有線経路1822、ワイヤレス経路1832、または両方は、任意の時点で能動的であり得る。したがって、結合経路1844内の様々な構成要素は、本明細書で、1つを超える供給源から電力を受信するとして説明される場合があるが、いくつかの実施形態では、1つのみの供給源が同時に能動的である。他の実施形態では、複数の供給源が同時に能動的である。
様々な実施形態では、車両側1804は、図1に関して上で説明した、ワイヤレス電力伝達システム180の1つまたは複数の構成要素を含み得る。たとえば、車両側1804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、アンテナ180とを含み得る。車両側1804は、図1〜図3に関して上で説明したように、ワイヤレス接続1808を介してワイヤレス充電電力を受信するように構成され得る。ある種の例示的な構成要素を図18に示すが、いくつかの構成要素を追加すること、省略すること、および/または並べ替えることが可能であることを当業者は諒解されよう。
有線経路1822内で、主EMIフィルタ1824は、不要な電磁干渉を放出し得る整流(または、他の原因)によって引き起こされる周波数をフィルタリングするようにサービスする。示すように、主EMIフィルタ1824は、有線接続1806を介してAC信号を受信して、フィルタリングされた信号を整流器およびフィルタ1825に提供する。
整流器およびフィルタ1825は、AC信号からの整流電力を提供するようにサービスする。整流器およびフィルタ1825は、整流を介して整流信号を生成することができる。整流器およびフィルタ1825は、整流信号をフィルタリングするようにさらに構成される。示すように、整流器およびフィルタ1825は、主EMIフィルタ1824からフィルタリングされたAC信号を受信して、整流信号を絶縁低エネルギーDC-DC変換器1830に提供する。
DC-DC変換器1830は、AC供給源1810からの幹線電力からバッテリー1842を絶縁するようにサービスする。DC-DC変換器1830は、たとえば、一対の誘導コイルを含み得る。様々な実施形態では、DC-DC変換器1830は、低エネルギーDC-DC変換器として構成され得る。示すように、DC-DC変換器1830は、整流器およびフィルタ1825から整流信号を受信して、絶縁低エネルギーDC電力を整流器およびフィルタ1838に提供するように構成される。
ワイヤレス経路1832内で、車両パッド1834は、ワイヤレス接続1808を介して、インフラストラクチャ側1802からワイヤレス充電電力を受信するように構成される。いくつかの実施形態では、車両パッド1834は、電気車両誘導コイル316(図3)を含み得る。示すように、車両パッド1834は、ワイヤレス接続1808からワイヤレス充電場を受信して、出力信号を並列直列車両同調モジュール1836に提供する。
車両同調回路1836は、効率的なワイヤレス電力伝達のためにワイヤレス経路1832のインピーダンスを同調するようにサービスする。示される実施形態では、車両同調回路1836は部分直列を伴う並列LC回路として構成される。他の実施形態では、車両同調回路1836は並列LC回路または直列LC回路として構成され得る。示すように、車両同調回路1836は、車両パッド1834から入力信号を受信して、出力信号を整流器およびフィルタ1838に提供する。
結合経路1844内で、整流器およびフィルタ1838は、整流信号またはLF信号からの整流電力を提供するようにサービスする。整流器およびフィルタ1838は、整流を介して整流信号を生成することができる。整流器およびフィルタ1838は、整流信号をフィルタリングするようにさらに構成される。示すように、整流器およびフィルタ1838は、車両同調回路1836からLF入力信号を受信し、絶縁低エネルギーDC-DC変換器1830から整流信号を受信して、整流信号を電流源出力PFCユニット1826に提供する。
電流源出力PFCユニット1826は、AC供給源1810の電流内の高調波成分を削減して、電力品質を維持するようにサービスする。電流高調波成分を低減することは、国際規格または国内規格(たとえば、IEC61000-3-2)に従って、指定された限度を超える電力を消費する電気器具の準拠に関する要件であり得る。AC電流高調波成分を低減することは、エネルギーサプライヤが、電力網の過剰電力損失を削減して、幹線電圧を実質的に正弦的に維持するのに役立ち得る。一実施形態では、電流源出力PFCユニット1826は、PFCと波形整形ユニットの両方として構成される。示した実施形態では、PFCユニット1826は、電流源出力を提供するように構成される。示すように、電流源出力PFCユニット1826は、整流器およびフィルタ1838から整流信号を受信して、バッテリー1842に力率改善電流源出力を提供する。
上記の方法の様々な動作は、様々なハードウェアおよび/もしくはソフトウェアの構成要素、回路、ならびに/またはモジュールなどの、動作を実行することが可能な任意の適切な手段によって実行され得る。一般に、図に示す任意の動作は、それらの動作を実行することが可能な対応する機能手段によって実行され得る。
様々な異なる技術および技法のうちのいずれかを使用して、情報および信号が表され得る。たとえば、上記の説明全体にわたって言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは磁性粒子、光学場もしくは光学粒子、またはそれらの任意の組合せによって表され得る。
本明細書で開示する実施形態に関して説明する様々な例示的論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはその両方の組合せとして実装され得る。ハードウェアおよびソフトウェアのこの互換性を明確に示すために、様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップについて、上記では概してそれらの機能性に関して説明した。そのような機能がハードウェアとして実装されるか、またはソフトウェアとして実装されるかは、具体的な適用例および全体的なシステムに課される設計の制約に依存する。説明した機能は特定の適用例ごとに様々な方法で実装され得るが、そのような実装の決定は、本発明の実施形態の範囲からの逸脱を生じるものと解釈されるべきではない。
本明細書で開示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、本明細書で説明した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せで、実装あるいは実行され得る。汎用プロセッサはマイクロプロセッサとすることができるが、代替形態では、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、または状態機械とすることができる。プロセッサは、また、たとえば、DSPとマイクロプロセッサの組合せ、複数のマイクロプロセッサの組合せ、1つもしくは複数のマイクロプロセッサのDSPコアと一緒の組合せ、またはそのような任意の他の構成など、コンピューティングデバイスの組合せとして実装されてもよい。
本明細書で開示する実施形態に関して説明した方法またはアルゴリズムおよび機能のステップは、直接ハードウェアで具現化されても、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールで具現化されても、またはその2つの組合せで具現化されてもよい。ソフトウェアで実装される場合、それらの機能は、1つもしくは複数の命令またはコードとして有形の非一時的コンピュータ可読媒体上に記憶されるか、または有形の非一時的コンピュータ可読媒体を介して送信される場合がある。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ(RAM)、フラッシュメモリ、読取り専用メモリ(ROM)、電気的プログラマブルROM(EPROM)、電気的消去可能プログラマブルROM(EEPROM)、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、CD ROM、または、当技術分野で既知である任意の、他の形態の記憶媒体中に存在し得る。記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、かつ記憶媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合される。代替形態では、記憶媒体はプロセッサと一体にすることができる。本明細書で使用するディスク(disk)およびディスク(disc)は、コンパクトディスク(disc)(CD)、レーザディスク(disc)、光ディスク(disc)、デジタル多用途ディスク(disc)(DVD)、フロッピー（登録商標）ディスク(disk)およびブルーレイディスク(disc)を含み、ディスク(disk)は、通常、データを磁気的に再生し、ディスク(disc)は、データをレーザで光学的に再生する。上述したものの組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲の中に含められるべきである。プロセッサおよび記憶媒体はASIC内に存在し得る。その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し得る。
本開示の概要を示すために、本発明のいくつかの態様、利点、および新規の特徴が本明細書に記載されている。本発明の任意の特定の実施形態に従って、そのような利点の必ずしもすべてが実現され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た1つの利点または利点のグループを、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することができる。
上述された実施形態の様々な修正が容易に明らかになり、本明細書に定義された一般原理は、本発明の趣旨または範囲を逸脱することなく、他の実施形態に適用することができる。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られるものである。
100 ワイヤレス電力伝達システム
102a、102b ベースワイヤレス充電システム
104a ベースシステム誘導コイル
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
116 電気車両誘導コイル
118 バッテリーユニット
130 ローカル配電センター
132 電力バックボーン
138 アンテナ
140 アンテナ
200 ワイヤレス電力伝達システム
202 ベースワイヤレス電力充電システム
204 ベースシステム誘導コイル
206 ベースシステム送信回路
208 電源
214 電気車両充電システム
216 電気車両誘導コイル
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 ベース充電システム電力変換器、電力変換器
238 電気車両電力変換器
300 ワイヤレス電力伝達システム
302 ベースワイヤレス充電システム
304 ベースシステム誘導コイル、ベース誘導コイル
314 電気車両充電システム
316 電気車両誘導コイル
336 充電システム電力変換器、ベース充電システム電力変換器
338 電気車両電力変換器
342 ベース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、ベース充電位置合わせシステム
354 位置合わせシステム、電気車両位置合わせシステム
356 通信リンク
360 ベース充電システム電力インターフェース
362 ベース充電案内システム
364 電気車両案内システム
366 案内リンク
372 ベース充電通信システム
374 電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 導電シールド層
532b 導電シールド
532d 導電層シールド
534b 保護筐体
534d 非導電(たとえば、プラスチック)保護層
536a 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
800 二重供給源電力伝達システム
802 インフラストラクチャ側
804 車両側
806 有線接続
808 ワイヤレス接続
810 AC電源、AC供給源、供給源
812 力率改善(PFC)ユニット
814 バルクキャパシタンス
816 低周波(LF)インバータ
818 LCLベース同調および整合ユニット
820 ベースパッド
822 有線経路
824 主電磁干渉(EMI)フィルタおよび整流器
826 PFCユニット
828 バルクキャパシタンス
830 絶縁DC-DC変換器
832 ワイヤレス経路
834 車両パッド
836 車両同調回路、並列車両同調モジュール
838 車両パッド減結合整流器
840 出力フィルタ
842 バッテリー
900 二重供給源電力伝達システム
902 インフラストラクチャ側
904 車両側
906 有線接続
908 ワイヤレス接続
910 AC電源、AC供給源、供給源
912 力率改善(PFC)ユニット
914 バルクキャパシタンス
916 低周波(LF)インバータ
918 LCLベース同調および整合ユニット
920 ベースパッド
922 有線経路
924 主電磁干渉(EMI)フィルタおよび整流器
926 PFCユニット
928 バルクキャパシタンス
930 絶縁DC-DC変換器
932 ワイヤレス経路
934 車両パッド
936 車両同調回路
938 減結合整流器
940 出力フィルタ
942 バッテリー
944 結合経路
1000 二重供給源電力伝達システム
1002 インフラストラクチャ側
1004 車両側
1006 有線接続
1008 ワイヤレス接続
1010 AC電源、AC供給源、供給源
1012 力率改善(PFC)ユニット
1014 バルクキャパシタンス
1016 低周波(LF)インバータ
1018 LCLベース同調および整合ユニット
1020 ベースパッド
1022 有線経路
1024 主電磁干渉(EMI)フィルタおよび整流器
1026 PFCユニット
1028 バルクキャパシタンス
1030 絶縁DC-DC変換器
1032 ワイヤレス経路
1034 車両パッド
1036 車両同調回路
1038 車両パッド減結合整流器
1040 出力フィルタ
1042 バッテリー
1044 結合経路
1100 二重供給源電力伝達システム
1102 インフラストラクチャ側
1104 車両側
1106 有線接続
1108 ワイヤレス接続
1110 AC電源、AC供給源、供給源
1112 力率改善(PFC)ユニット
1114 バルクキャパシタンス
1116 低周波(LF)インバータ
1118 LCLベース同調および整合ユニット
1120 ベースパッド
1122 有線経路
1124 主電磁干渉(EMI)フィルタおよび整流器
1126 PFCユニット
1128 バルクキャパシタンス
1130 絶縁DC-DC変換器1130
1132 ワイヤレス経路
1134 車両パッド
1136 車両同調回路
1138 車両パッド減結合整流器
1142 バッテリー
1144 結合経路
1200 二重供給源電力伝達システム
1202 インフラストラクチャ側
1204 車両側
1206 有線接続
1208 ワイヤレス接続
1210 AC電源
1212 力率改善(PFC)ユニット
1214 バルクキャパシタンス
1216 低周波(LF)インバータ
1218 LCLベース同調および整合ユニット
1220 ベースパッド
1224 主電磁干渉(EMI)フィルタおよび整流器
1226 PFCユニット
1228 バルクキャパシタンス
1230 絶縁DC-DC変換器
1232 ワイヤレス経路
1234 車両パッド
1236 車両同調回路
1238 車両パッド減結合整流器
1242 バッテリー
1244 結合経路
1300 二重供給源電力伝達システム
1302 インフラストラクチャ側
1304 車両側
1306 有線接続
1308 ワイヤレス接続
1310 AC電源、AC供給源、供給源
1312 整流器および低エネルギーバス
1316 低周波数(LF)インバータ
1318 LCLベース同調および整合ユニット
1320 ベースパッド
1322 有線経路
1324 主電磁干渉(EMI)フィルタおよび整流器
1326 PFCユニット
1328 バルクキャパシタンス
1330 絶縁DC-DC変換器
1332 ワイヤレス経路
1334 車両パッド
1336 車両同調回路
1338 車両パッド減結合整流器
1340 波形整形コントローラ
1342 バッテリー
1344 結合経路
1400 二重供給源電力伝達システム
1402 インフラストラクチャ側
1404 車両側
1406 有線接続
1408 ワイヤレス接続
1410 AC電源
1412 整流器および低エネルギーバス
1416 低周波数(LF)インバータ
1418 LCLベース同調および整合ユニット
1420 ベースパッド
1422 有線経路
1424 主電磁干渉(EMI)フィルタおよび整流器
1426 デュアルモードPFCおよび波形整形ユニット
1428 バルクキャパシタンス
1430 絶縁DC-DC変換器
1432 ワイヤレス経路
1434 車両パッド
1436 車両同調回路
1438 車両パッド減結合整流器およびフィルタ
1442 バッテリー
1444 結合経路
1500 二重供給源電力伝達システム
1502 インフラストラクチャ側
1504 車両側
1506 有線接続
1508 ワイヤレス接続
1510 AC電源、AC供給源、供給源
1512 整流器および低エネルギーバス
1516 低周波数(LF)インバータ
1518 LCLベース同調および整合ユニット
1520 ベースパッド
1522 有線経路
1524 主電磁干渉(EMI)フィルタ
1526 PFCユニット
1528 バルクキャパシタンス
1530 絶縁DC-DC変換器
1532 ワイヤレス経路
1534 車両パッド
1536 車両同調回路
1538 整流器およびフィルタ、減結合整流器およびフィルタ
1542 バッテリー
1544 結合経路
1600 二重供給源電力伝達システム
1602 インフラストラクチャ側
1604 車両側
1606 有線接続
1608 ワイヤレス接続
1610 AC電源、AC供給源、供給源
1612 整流器および低エネルギーバス
1616 低周波数(LF)インバータ
1618 LCLベース同調および整合ユニット
1620 ベースパッド
1622 有線経路
1624 主電磁干渉(EMI)フィルタ
1626 PFCユニット
1628 バルクキャパシタンス
1630 絶縁DC-DC変換器
1632 ワイヤレス経路
1634 車両パッド
1636 車両同調回路
1638 整流器およびフィルタ
1642 バッテリー
1644 結合経路
1700 二重供給源電力伝達システム
1702 インフラストラクチャ側
1704 車両側
1706 有線接続
1708 ワイヤレス接続
1710 AC電源、AC供給源、供給源
1712 整流器および低エネルギーバス
1716 低周波数(LF)インバータ
1718 LCLベース同調および整合ユニット
1720 ベースパッド
1722 有線経路
1724 主電磁干渉(EMI)フィルタ
1726 デュアルモードPFCおよび波形整形コントローラ
1730 絶縁DC-DC変換器
1732 ワイヤレス経路
1734 車両パッド
1736 車両同調回路
1738 整流器およびフィルタ
1742 バッテリー
1744 結合経路
1800 二重供給源電力伝達システム
1802 インフラストラクチャ側
1804 車両側
1806 有線接続
1808 ワイヤレス接続
1810 AC電源、AC供給源、供給源
1812 整流器および低エネルギーバス
1816 低周波数(LF)インバータ
1818 LCLベース同調および整合ユニット
1820 ベースパッド
1822 有線経路
1824 主電磁干渉(EMI)フィルタ
1825 整流器およびフィルタ
1826 電流源出力PFCユニット
1830 絶縁DC-DC変換器、絶縁低エネルギーDC-DC変換器
1832 ワイヤレス経路
1834 車両パッド
1836 車両同調回路
1838 整流器およびフィルタ
1842 バッテリー
1844 結合経路

Claims (11)

  1. ワイヤレス充電電力および有線充電電力を受信するように構成された装置であって、
    バッテリーと、
    前記ワイヤレス充電電力を受信して、ワイヤレス充電経路に沿って前記バッテリーを充電するように構成されたワイヤレス接続と、
    前記有線充電電力を受信して、有線充電経路に沿って前記バッテリーを充電するように構成された有線接続と
    を含み、
    前記有線充電経路および前記ワイヤレス充電経路が、結合充電経路内でオーバラップする、装置において、
    前記ワイヤレス充電経路が、
    前記ワイヤレス充電電力を受信するように構成されたコイルと、
    前記コイルを同調させるように構成された直列同調回路と
    を含み、
    前記有線充電経路が、
    前記有線充電電力を受信して、第1の整流出力を提供するように構成された第1の整流器と、
    電磁干渉(EMI)フィルタおよび整流器から前記第1の整流出力を受信するように構成され、力率改善出力を提供するようにさらに構成された力率改善(PFC)モジュールと、
    前記力率改善出力を受信して、絶縁DC出力を提供するように構成された絶縁DC-DC変換器と
    を含み、
    前記結合充電経路が、
    前記コイルから前記ワイヤレス充電電力を受信して、前記絶縁DC出力を受信して、第2の整流出力を前記バッテリーに提供するように構成された整流器
    を含む
    装置。
  2. ワイヤレス充電電力および有線充電電力を受信するように構成された装置であって、
    バッテリーと、
    前記ワイヤレス充電電力を受信して、ワイヤレス充電経路に沿って前記バッテリーを充電するように構成されたワイヤレス接続と、
    前記有線充電電力を受信して、有線充電経路に沿って前記バッテリーを充電するように構成された有線接続と
    を含み、
    前記有線充電経路および前記ワイヤレス充電経路が、結合充電経路内でオーバラップする、装置において、
    前記ワイヤレス充電経路が、
    前記ワイヤレス充電電力を受信するように構成されたコイルと、
    前記コイルを同調させるように構成された並列同調回路と、
    前記コイルから前記ワイヤレス充電電力を受信して、第2の整流出力を提供するように構成された整流器と、
    前記第2の整流出力をフィルタリングして、フィルタリングされた出力を提供するように構成された出力フィルタと
    を含み、
    前記有線充電経路が、
    前記有線充電電力を受信して、第1の整流出力を提供するように構成された第1の整流器と、
    電磁干渉(EMI)フィルタおよび整流器から前記第1の整流出力を受信するように構成され、力率改善出力を提供するようにさらに構成された力率改善(PFC)モジュールと
    を含み、
    前記結合充電経路が、
    前記力率改善出力を受信して、前記フィルタリングされた出力を受信して、絶縁DC出力を前記バッテリーに提供するように構成された絶縁DC-DC変換器
    を含む
    装置。
  3. ワイヤレス充電電力および有線充電電力を受信するように構成された装置であって、
    バッテリーと、
    前記ワイヤレス充電電力を受信して、ワイヤレス充電経路に沿って前記バッテリーを充電するように構成されたワイヤレス接続と、
    前記有線充電電力を受信して、有線充電経路に沿って前記バッテリーを充電するように構成された有線接続と
    を含み、
    前記有線充電経路および前記ワイヤレス充電経路が、結合充電経路内でオーバラップする、装置において、
    前記ワイヤレス充電経路が、
    前記ワイヤレス充電電力を受信するように構成されたコイルと、
    前記コイルを同調させるように構成された直列同調回路と、
    前記コイルから前記ワイヤレス充電電力を受信して、第2の整流出力を提供するように構成された整流器と
    を含み、
    前記有線充電経路が、
    前記有線充電電力を受信して、第1の整流出力を提供するように構成された第1の整流器と、
    電磁干渉(EMI)フィルタおよび整流器から前記第1の整流出力を受信するように構成され、力率改善出力を提供するようにさらに構成された力率改善(PFC)モジュールと
    を含み、
    前記結合充電経路が、
    前記力率改善出力を受信して、前記第2の整流出力を受信して、絶縁DC出力を前記バッテリーに提供するように構成された絶縁DC-DC変換器
    を含む
    装置。
  4. ワイヤレス充電電力および有線充電電力を受信するように構成された装置であって、
    バッテリーと、
    前記ワイヤレス充電電力を受信して、ワイヤレス充電経路に沿って前記バッテリーを充電するように構成されたワイヤレス接続と、
    前記有線充電電力を受信して、有線充電経路に沿って前記バッテリーを充電するように構成された有線接続と
    を含み、
    前記有線充電経路および前記ワイヤレス充電経路が、結合充電経路内でオーバラップする、装置において、
    前記ワイヤレス充電経路が、
    前記ワイヤレス充電電力を受信するように構成されたコイルと、
    前記コイルを同調させるように構成された並列および部分直列同調回路と
    を含み、
    前記結合充電経路が、
    前記有線接続を通して前記有線充電電力を受信して、前記コイルから前記ワイヤレス充電電力を受信して、第1の整流出力を提供するように構成された第1の整流器と、
    電磁干渉(EMI)フィルタおよび整流器から前記第1の整流出力を受信するように構成され、力率改善出力を提供するようにさらに構成された力率改善(PFC)モジュールと、
    前記力率改善出力を受信して、第2の整流出力を受信して、絶縁DC出力を前記バッテリーに提供するように構成された絶縁DC-DC変換器と
    を含む
    装置。
  5. ワイヤレス充電電力および有線充電電力を受信するように構成された装置であって、
    バッテリーと、
    前記ワイヤレス充電電力を受信して、ワイヤレス充電経路に沿って前記バッテリーを充電するように構成されたワイヤレス接続と、
    前記有線充電電力を受信して、有線充電経路に沿って前記バッテリーを充電するように構成された有線接続と
    を含み、
    前記有線充電経路および前記ワイヤレス充電経路が、結合充電経路内でオーバラップする、装置において、
    前記ワイヤレス充電経路が、
    前記ワイヤレス充電電力を受信するように構成されたコイルと、
    前記コイルから前記ワイヤレス充電電力を受信して、第2の整流出力を提供するように構成された整流器と、
    前記第2の整流出力を整形して、波形整形出力を提供するように構成された波形整形コントローラと
    をさらに含み、
    前記有線充電経路が、
    前記有線充電電力を受信して、第1の整流出力を提供するように構成された第1の整流器と、
    電磁干渉(EMI)フィルタおよび整流器から前記第1の整流出力を受信するように構成され、力率改善出力を提供するようにさらに構成された力率改善(PFC)モジュールと
    を含み、
    前記結合充電経路が、
    前記力率改善出力を受信して、前記波形整形出力を受信して、絶縁DC出力を前記バッテリーに提供するように構成された絶縁DC-DC変換器
    を含む
    装置。
  6. ワイヤレス充電電力および有線充電電力を受信するように構成された装置であって、
    バッテリーと、
    前記ワイヤレス充電電力を受信して、ワイヤレス充電経路に沿って前記バッテリーを充電するように構成されたワイヤレス接続と、
    前記有線充電電力を受信して、有線充電経路に沿って前記バッテリーを充電するように構成された有線接続と
    を含み、
    前記有線充電経路および前記ワイヤレス充電経路が、結合充電経路内でオーバラップする、装置において、
    前記ワイヤレス充電経路が、
    前記ワイヤレス充電電力を受信するように構成されたコイルと、
    前記コイルを同調させるように構成された並列同調回路と、
    前記コイルから前記ワイヤレス充電電力を受信して、第2の整流出力を提供するように構成された整流器と
    を含み、
    前記有線充電経路が、
    前記有線充電電力を受信して、第1の整流出力を提供するように構成された第1の整流器を含み、
    前記結合充電経路が、
    前記第1の整流出力および前記第2の整流出力を受信するように構成され、力率改善出力を提供するようにさらに構成されたデュアルモード力率改善(PFC)および波形整形モジュールと、
    前記力率改善出力を受信して、波形整形出力を受信して、絶縁DC出力を前記バッテリーに提供するように構成された絶縁DC-DC変換器と
    を含む
    装置。
  7. ワイヤレス充電電力および有線充電電力を受信するように構成された装置であって、
    バッテリーと、
    前記ワイヤレス充電電力を受信して、ワイヤレス充電経路に沿って前記バッテリーを充電するように構成されたワイヤレス接続と、
    前記有線充電電力を受信して、有線充電経路に沿って前記バッテリーを充電するように構成された有線接続と
    を含み、
    前記有線充電経路および前記ワイヤレス充電経路が、結合充電経路内でオーバラップする、装置において、
    前記ワイヤレス充電経路が、
    前記ワイヤレス充電電力を受信するように構成されたコイルと、
    前記コイルを同調させるように構成された直列同調回路と、
    前記コイルから前記ワイヤレス充電電力を受信して、第2の整流出力を提供するように構成された整流器と
    を含み、
    前記有線充電経路が、
    前記有線充電電力を受信して、第1の整流出力を提供するように構成された第1の整流器を含み、
    前記結合充電経路が、
    前記第1の整流出力および前記第2の整流出力を受信するように構成され、力率改善出力を提供するようにさらに構成された力率改善(PFC)モジュールと、
    前記力率改善出力を受信して、波形整形出力を受信して、絶縁DC出力を前記バッテリーに提供するように構成された絶縁DC-DC変換器と
    を含む
    装置。
  8. ワイヤレス充電電力および有線充電電力を受信するように構成された装置であって、
    バッテリーと、
    前記ワイヤレス充電電力を受信して、ワイヤレス充電経路に沿って前記バッテリーを充電するように構成されたワイヤレス接続と、
    前記有線充電電力を受信して、有線充電経路に沿って前記バッテリーを充電するように構成された有線接続と
    を含み、
    前記有線充電経路および前記ワイヤレス充電経路が、結合充電経路内でオーバラップする、装置において、
    前記ワイヤレス充電経路が、
    前記ワイヤレス充電電力を受信するように構成されたコイルと、
    前記コイルを同調させるように構成された直列同調回路と
    を含み、
    前記結合充電経路が、
    前記有線接続から前記有線充電電力を受信して、前記コイルから前記ワイヤレス充電電力を受信して、第1の整流出力を提供するように構成された整流器と、
    前記第1の整流出力を受信するように構成され、力率改善出力を提供するようにさらに構成された力率改善(PFC)モジュールと、
    前記力率改善出力を受信して、波形整形出力を受信して、絶縁DC出力を前記バッテリーに提供するように構成された絶縁DC-DC変換器と
    を含む
    装置。
  9. ワイヤレス充電電力および有線充電電力を受信するように構成された装置であって、
    バッテリーと、
    前記ワイヤレス充電電力を受信して、ワイヤレス充電経路に沿って前記バッテリーを充電するように構成されたワイヤレス接続と、
    前記有線充電電力を受信して、有線充電経路に沿って前記バッテリーを充電するように構成された有線接続と
    を含み、
    前記有線充電経路および前記ワイヤレス充電経路が、結合充電経路内でオーバラップする、装置において、
    前記ワイヤレス充電経路が、
    前記ワイヤレス充電電力を受信するように構成されたコイルと、
    前記コイルを同調させるように構成された並列および部分直列同調回路と
    を含み、
    前記結合充電経路が、
    前記有線接続から前記有線充電電力を受信して、前記コイルから前記ワイヤレス充電電力を受信して、第1の整流出力を提供するように構成された整流器と、
    前記第1の整流出力を受信するように構成され、力率改善出力を提供するようにさらに構成されたデュアルモード力率改善(PFC)および波形整形モジュールと、
    前記力率改善出力を受信して、波形整形出力を受信して、絶縁DC出力を前記バッテリーに提供するように構成された絶縁DC-DC変換器と
    を含む
    装置。
  10. ワイヤレス充電電力および有線充電電力を受信するように構成された装置であって、
    バッテリーと、
    前記ワイヤレス充電電力を受信して、ワイヤレス充電経路に沿って前記バッテリーを充電するように構成されたワイヤレス接続と、
    前記有線充電電力を受信して、有線充電経路に沿って前記バッテリーを充電するように構成された有線接続と
    を含み、
    前記有線充電経路および前記ワイヤレス充電経路が、結合充電経路内でオーバラップする、装置において、
    前記ワイヤレス充電経路が、
    前記ワイヤレス充電電力を受信するように構成されたコイルと、
    前記コイルを同調させるように構成された直列同調回路と
    を含み、
    前記有線充電経路が、
    前記有線充電電力を受信して、第1の整流出力を提供するように構成された第1の整流器と、
    前記第1の整流出力を受信して、絶縁DC出力を提供するように構成された絶縁DC-DC変換器と
    を含み、
    前記結合充電経路が、
    前記コイルから前記ワイヤレス充電電力を受信して、前記絶縁DC出力を受信して、第2の整流出力を提供するように構成された第2の整流器と、
    前記第2の整流出力を受信するように構成され、電流源出力を前記バッテリーに提供するようにさらに構成された電流源力率改善(PFC)モジュールと
    を含む
    装置。
  11. 前記ワイヤレス充電電力が変調振幅を含む、請求項1から10のいずれか１項に記載の装置。
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