KR101970762B1 - 이중 도체 단상 유도 전력 전송 트랙들 - Google Patents

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Abstract

IPT 트랙 배열은 전원 공급 장치 및 전원 공급 장치에 전기적으로 연결된 도체를 포함하며, 도체는 실질적으로 서로 인접하여 위치된 복수의 루프들을 포함하고, 루프들의 인접한 부분들에서의 극성은 동일하며, 전원 공급 장치는 트랙 부하를 공유하는 하나 이상의 인버터들을 포함한다.

Description

이중 도체 단상 유도 전력 전송 트랙들{DOUBLE CONDUCTOR SINGLE PHASE INDUCTIVE POWER TRANSFER TRACKS}
본 발명은 유도 전력 전송(Inductive Power Transfer; IPT) 시스템들에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 개선된 트랙 및 트랙과 함께 사용하기 위한 픽업에 관한 것이다.
IPT는 물리적 접촉 없이, 공극을 가로질러 전력을 부하에 결합하기 위한 가변 자기장을 사용한다. 공극은 도전 재료의 긴 루프와 같은 1차 도체(일반적으로 본 문서에서 트랙으로서 지칭됨), 및 트랙과 연관된 자기장으로부터 전력을 수신하는 2차 코일을 가진 하나 이상의 픽업(pick-up) 디바이스들 사이에 존재한다. 시스템 성능은 구성요소들이 완전히 분리되기 때문에 젖거나 또는 더러운 환경들에 의해 영향을 받지 않으며 이러한 상태들 하에서 보안 위험들이 없다. IPT는 트램(tram)들 및 전기 버스(electric bus)들 상에서 사용되는 것들과 같은 종래의 플러그 또는 브러시 및 바 접촉 기반 방법들과 달리 신뢰 가능하며 유지 보수가 필요하지 않다. IPT는 현재 자재 관리 및 IC 제조와 같은 다수의 산업 애플리케이션들에서 사용된다. 시스템들은 1W 내지 200kW로부터 용량이 변하며 로봇들, 무인 반송 차들(Automatic Guided Vehicles; AGV), 전자 디바이스들, 레저용 피플 무버들(recreational people movers), 버스들 및 전기 차들(EV들)에 동력을 공급하고 재충전하기 위해 사용될 수 있다. IPT 시스템들은 두 개의 별개의 유형들로 나뉘어질 수 있다: 트랙 어딘가에 위치될 수 있는 하나 이상의 이동가능한 부하들로 이루어진 분산 시스템들, 및 단지 정의된 위치에서 전력 전송을 허용하는 집중 시스템.
분산 시스템들은 특히 도로 동력 EV(Roadway Powered EV; RPEV) 애플리케이션들에 적합하지만, 실현 가능한 대규모 RPEV 시스템들은 지금까지 실행 가능하지 않았다. 이것은 비유도 EV들에 의해 요구된 큰 수평 허용 오차(~700mm) 및 지면 간극(ground clearance)(150 내지 200mm)으로 인한 것이다. 본 문서에 제공된 트랙 토폴로지는 시스템 비용에 최소 증가를 갖고 증가된 수평 허용 오차를 허용함으로써 이전 설계들에 비해 상당한 개선을 제공한다. 이 기술분야의 숙련자들은 본 문서가 대부분 AGV들의 문맥에서 본 발명의 애플리케이션들을 참조하지만, 본 발명은 많은 다른 IPT 시스템 애플리케이션들에 적용가능하다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 강자성 재료들(페라이트와 같은)은 여기에 개시된 트랙 배열들과 연관되며, 그 후 본 발명은 EV들 및 RPEV들을 위한 IPT 시스템들에 대한 적용가능성을 가질 것이다.
EV들은 화석 연료들, 온실 가스들의 방출 및 오염 물질들의 방출에 대한 의존성을 감소시키도록 돕는다. 결과적으로, EV들의 활용은 그러나 EV들이 종래의 차량들만큼 비용 효과적이지 않기 때문에 1990년대의 시장 침투가 낮아진 이래 증가해오고 있다. 현재의 EV 시장은 연소 기관으로부터 그것들의 에너지를 도출하는 하이브리드 차량들에 의해 주도되지만, 그리드로부터의 에너지가 가솔린 소비를 완화시킬 수 있게 하는 플러그-인 EV들(PHEV)이 최근에 도입되어 왔다. EV들이 광범위한 채택을 하게 되기 위해, 배터리 수명, 비용, 및 그리드 연결에서의 주요한 개선들이 요구된다. 후자는 하루가 끝날 무렵에 긴 충전보다는 각각의 트립 후 기회적 충전을 허용한다. 그 결과, 배터리 웨어율(battery wear)은 방전의 깊이를 최소화함으로써 상당히 감소되며 EV는 보다 작은 배터리가 요구되기 때문에 보다 낮은 비용을 가진다. EV들을 가솔린 차량들보다 더 비용 효과적이게 만드는 바람직한 해결책은 도로를 통해 EV에 동력을 공급하고 이를 재충전하는 것이다. 이러한 동적 충전 시스템을 위한 기반 시설은 주간 고속도로들 상에서의 이동이 도로 마일들의 1%를 구성하지만 이동된 모든 차량 마일들의 22%를 운반한다. 동적 충전 시스템에 연결된 그것의 주행된 마일들의 50%를 가진 EV는 종래의 차량만큼 비용 효과적이며 부가적인 가솔린 비용들을 발생시키지 않는다.
IPT 시스템은, 도로에서의 사용의 일 예에 기초하는, 도 1에서의 단상 시스템을 위해 도시되는 3개의 주요 구성요소들을 포함한다. 전원 공급 장치는 유도 1차 도전 경로, 또는 트랙에서 전류(I1)를 구동하는 정현파 전류(보통 10 내지 40 kHz 주파수 범위에서의)를 생성한다. 도 1에 도시되지는 않지만, 트랙은 (이에 제한되지 않지만) 네트워크의 최종 "L"을 포함한 트랙 인덕턴스(L1)를 가진 LCL 네트워크의 일부를 포함한다. 병렬 보상 커패시터(C1)는 트랙 전류(I1)가 공진하도록 허용하여, 트랙의 부근에서 자기장 세기를 증가시킨다. 이것은 주어진 부하에 대한 전원 공급 장치의 VA 정격을 최소화한다. 트랙 및 픽업(PU)은 느슨하게 결합된 변압기로서 동작하여, 비교적 큰 공극들을 통해 전력 전송을 가능하게 한다. IPT PU 인덕턴스(L2)는 C2를 갖고 공진을 위해 조정된다. 이것은 비교적 큰 PU 누설 인덕턴스를 보상한다. C2에 걸친 전압은 정류되며 스위칭 모드 제어기는 공진 탱크가 정의된 품질 인자(Q)에서 동작하고, 전력 전송을 가속시키며 사용가능한 DC 출력을 제공하게 한다. IPT 시스템의 전력 출력(Pout)은 (1)에 도시된 바와 같이 품질 인자뿐만 아니라 PU의 개방 회로 전압(VOC) 및 단락 회로 전류(ISC)에 의해 수량화된다.
Figure 112014016409458-pct00001
(1)
PSU는 비보상 전력이고, ω는 트랙 전류(I1)의 각도 주파수이고, M은 트랙 및 PU 사이의 상호 인덕턴스이다. (1)에 도시된 바와 같이, 출력 전력은 전원 공급 장치(ωI1 2), 자기 결합(M2/L2) 및 PU 제어기(Q)에 의존한다.
트랙 및 PU 사이의 전력 출력 및 분리를 증가시키는 것은 매우 바람직하지만 효율성은 시스템의 동작 주파수(스위칭 소실) 및 전류 정격(구리 손실)에 의해 제한된다. 시스템이 높은 Q에서 동작하도록 허용하는 것은 전력 전송을 가속시키지만 실질적인 애플리케이션들에서, 그것은 보통 구성요소 VA 정격들 및 허용 오차들로 인해 4 및 6 사이에서 동작하도록 설계된다. 이들 제한들로 인해, 시스템 성능에서의 최대 증가는 양호한 자기 회로 설계에 의해 달성될 수 있다.
수평적 허용 오차를 개선하기 위해, 도 2(a)에 도시된 바와 같이 3상 트랙 토폴로지가 이전에 제안되어 왔다. 차량은 x-축으로서 지칭되는 트랙의 길이(Tx)를 따라 주행한다. 시스템은 전압원 인버터를 유도 트랙을 구동하기에 적합한 전류원으로 변환하는 인덕터-커패시터-인덕터(LCL) 임피던스 변환 네트워크를 사용한다. 절연 변압기의 누설 인덕턴스는 제 1 인덕터로서 사용되며 트랙은 마지막 인덕터를 형성하고, 따라서 단지 실제 전력이 변압기를 통과한다. 큰 무효 전류(도 1에서 I1)는 트랙 및 커패시터에서만 순환한다. 델타-델타 구성으로 연결된 3개의 개개의 절연 변압기들은 각각의 상을 위해 사용되지만, 변압기들의 출력 단자들은 6개의 와이어 트랙을 야기하는 각각의 트랙 루프의 시작 및 복귀에 직접 연결된다. 이러한 트랙 토폴로지는 PU가 전류들을 공급 장치에 포워딩하고 복귀시키기 위해 노출되기 때문에 본 문서에서 "양극(bipolar)"으로 지칭된다. 트랙 상들의 중첩 특징은 각각의 인접한 와이어에서 및 케이지 유도 모터에서의 권선들에 유사한 방식으로 60°만큼 다른 전류들을 야기하며, 이것은 트랙의 폭(Ty)에 걸쳐 이동 장을 생성한다. 이러한 움직이는 장은 단순한 단일 코일 PU를 갖고 넓고 고른 전력 프로파일을 야기한다.
그러나, 중첩 트랙들을 가진 결과는 상들 사이의 상호 인덕턴스의 존재이며, 따라서 하나의 트랙 상으로부터의 에너지는 각각의 트랙 도체 및 PU 사이의 전력 결합과 유사하게, 인접한 상들로 결합한다. 이러한 교차 결합은 인버터에서의 상이한 레그들이 에너지가 인버터에 공급된 바와 같이 큰 전류들 및 DC 버스 전압 서지들을 공급받게 한다. 두 개의 접근법들이 상호 인덕턴스 문제를 해결하기 위해 도시되었다. 첫 번째로, 트랙 루프들 사이의 중첩의 영역은 상호 인덕턴스를 감소시키기 위해 변경될 수 있지만, 이것은 트랙의 폭에 걸쳐 전력 프로파일의 평활도에 영향을 미치는 비-균일한 트랙 간격을 야기한다. 두 번째로, 변압기 결합이 기하학적 구조로 인해 길이를 따라 트랙들 사이의 결합을 갖고 역위상인 상들 사이의 결합을 생성하기 위해 트랙의 시작시 도입되는 플럭스 소거(flux cancelling) 접근법이 사용될 수 있다. 이것은 시작시 환상 코어들을 통해 트랙을 적절히 루핑(looping)함으로써 구현된다. 제 1 기술은 상간 상호 인덕턴스의 효과를 최소화하지만 결합된 PU에서의 보다 열악한 성능을 초래하는 반면, 제 2 기술은 양호한 성능을 갖지만 요구되는 추가의 자기 성분(magnetic component)들로 인해 부가된 비용을 가진다.
그러므로 개선된(예로서, 보다 평활한) 전력 프로파일을 가진 강화된 횡거리를 트랙에 제공하기 위한 요구가 존재한다.
본 발명의 목적은 적어도 상기-언급된 문제점들 중 하나 이상을 개선하는 배열을 제공하는 것이거나, 또는 적어도 유용한 선택을 대중에게 제공하는 것이다.
제 1 양상에서, 본 발명은 전원 공급 장치 및 상기 전원 공급 장치에 전기적으로 연결된 도체 수단을 포함한 IPT 트랙 배열을 광범위하게 제공하며, 상기 도체 수단은 실질적으로 서로 인접하여 위치된 복수의 루프들을 포함하고, 상기 루프들의 인접한 부분들에서의 극성은 동일하며, 상기 전원 공급 장치는 하나 이상의 인버터들을 포함한다.
바람직하게는, 상기 인버터들은 상기 트랙 배열에서 부하를 공유하다.
바람직하게는, 상기 인버터들은 전기적으로 병렬로 함께 연결된다.
바람직하게는, 상기 도체 수단은 단일 도체를 포함하며, 여기에서 상기 루프들을 형성할 때, 상기 도체는 복수의 포인트들에서 스스로를 중첩시킨다.
바람직하게는, 인접한 루프들 사이의 거리는 실질적으로 상기 루프의 폭보다 작다.
바람직하게는, 상기 복수의 루프들은 적어도 2개의 루프들을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 상기 복수의 루프들은 적어도 3개의 루프들을 포함한다.
제 2 양상에서, 본 발명은 전원 공급 장치 및 상기 전원 공급 장치에 전기적으로 연결된 도체 수단을 포함한 IPT 트랙 배열을 광범위하게 제공하며, 상기 도체 수단은 실질적으로 서로 인접하여 위치된 복수의 루프들을 형성하는 단일 도체를 포함하고, 상기 루프들의 인접한 부분들에서의 극성은 동일하다.
바람직하게는, 상기 전원 공급 장치는 인버터를 포함한다.
바람직하게는, 인접한 루프들 사이의 거리는 실질적으로 상기 루프의 폭보다 작다.
바람직하게는, 상기 복수의 루프들은 적어도 2개의 루프들을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 상기 복수의 루프들은 적어도 3개의 루프들을 포함한다.
제 3 양상에서, 본 발명은 상기 제 1 또는 제 2 양상들에 따라 IPT 트랙 배열과 함께 사용되도록 적응된 IPT 픽업을 광범위하게 제공하며, 상기 IPT 픽업은 IPT 트랙 배열에 의해 발생된 자속(magnetic flux)의 수평 및 수직 성분들 모두를 수신하도록 적응된다.
바람직하게는, 상기 IPT 픽업은 직교 픽업, DDP 패드, DDPQ 패드, BPRP 패드 중 하나 이상을 포함한다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 전원 공급 장치 및 상기 전원 공급 장치에 전기적으로 연결된 도체 수단을 가진 IPT 트랙 배열로서, 상기 도체 수단이 실질적으로 서로 인접하여 위치된 복수의 루프들을 포함하고, 상기 루프들의 인접한 부분들에서의 극성이 동일한, 상기 IPT 트랙 배열 및 IPT 픽업을 포함한 IPT 시스템을 광범위하게 제공한다.
바람직하게는, 상기 픽업은 복수의 코일들을 포함한다.
바람직하게는, 상기 픽업은 공간 직교하는 IPT 트랙 배열에 의해 발생된 자속의 성분들을 수신하도록 적응된다.
바람직하게는, 상기 전원 공급 장치는 전기적으로 병렬로 함께 연결된 복수의 인버터들을 포함한다.
바람직하게는, 상기 도체 수단은 복수의 루프들을 형성한 단일 도체를 포함한다.
바람직하게는, 상기 루프들을 형성할 때, 상기 도체는 복수의 포인트들에서 스스로를 중첩시킨다.
바람직하게는, 인접한 루프들 사이의 거리는 실질적으로 상기 루프의 폭보다 작다.
바람직하게는, 상기 복수의 루프들은 적어도 2개의 루프들을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 상기 복수의 루프들은 적어도 3개의 루프들을 포함한다.
바람직하게는, IPT 픽업은 직교 픽업, DDP 패드, DDPQ 패드, BPRP 패드 중 하나 이상을 포함한다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 루프들의 인접한 부분들에서의 극성이 동일한 도전 재료의 복수의 긴 루프들을 포함하며, 실질적으로 도 12 또는 도 20에 도시된 바와 같은 단면을 가진 IPT 시스템 트랙 배열을 제공한다.
다른 양상들에서, 본 발명은 실질적으로 여기에 설명된 바와 같이 IPT 트랙 배열, IPT 픽업 및/또는 IPT 시스템을 광범위하게 제공한다.
본 발명의 추가 양상들이 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 실시예들이 이제 단지 예로서, 첨부한 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 단상 트랙 시스템을 위한 IPT 시스템 구성요소들의 알려진 배열을 도시한 다이어그램이다.
도 2는 3-상 IPT 트랙 토폴로지들의 다이어그램이며, (a)는 양극이고 (b)는 단극이다.
도 3은 3-상 양극 트랙의 다이어그램이다.
도 4는 라인(4-4')을 따라 취해진 바와 같이, 도 3의 트랙의 극성의 다이어그램이다.
도 4a는 도 3의 트랙을 구현하기 위한 인버터 및 LCL 네트워크 배열을 도시한다.
도 5는 반복된 단-상(single-phase) 트랙의 다이어그램이다.
도 6은 라인(6-6')을 따라 취해진 바와 같이, 도 5의 트랙의 극성의 다이어그램이다.
도 7은 이중 도체 반복 단-상 트랙의 다이어그램이다.
도 8은 라인(8-8')을 따라 취해진 바와 같이, 도 7의 트랙의 극성의 다이어그램이다.
도 8a는 도 7의 반복 단상 트랙을 위한 인버터들 및 LCL 네트워크들의 배열을 도시한다.
도 9는 2-상(two-phase) 양극 트랙의 다이어그램이다.
도 9a는 각각의 인버터 및 LCL 네트워크를 위한 배열과 함께 2상 양극 트랙(90°역위상으로 동기화된 인버터들)을 위한 배열을 도시한 다이어그램이다.
도 10은 라인(10-10')을 따라 취해진 바와 같이, 도 9의 트랙의 극성의 다이어그램이다.
도 11은 2개의 도체들을 가진 이중 도체 반복 단-상 트랙의 다이어그램이다.
도 11a는 도 11의 이중 도체 반복 단상 트랙을 위한 인버터들 및 LCL 네트워크들의 배열을 도시한다.
도 12는 라인(12-12')을 따라 취해진 바와 같이, 도 11의 트랙의 극성의 다이어그램이다.
도 13은 도 3에 도시된 트랙의 (a) 개방-회로 전압(VOC), (b) 단락-회로 전류(ISC), 및 (c) 비보상 전력(Su)을 도시한 그래프들의 세트이다.
도 14는 도 5에 도시된 트랙의 (a) 개방-회로 전압(VOC), (b) 단락-회로 전류(ISC), 및 (c) 비보상 전력(Su)을 도시한 그래프들의 세트이다.
도 15는 도 7에 도시된 트랙의 (a) 개방-회로 전압(VOC), (b) 단락-회로 전류(ISC), 및 (c) 비보상 전력(Su)을 도시한 그래프들의 세트이다.
도 16은 도 9에 도시된 트랙의 (a) 개방-회로 전압(VOC), (b) 단락-회로 전류(ISC), 및 (c) 비보상 전력(Su)을 도시한 그래프들의 세트이다.
도 17은 도 11에 도시된 트랙의 (a) 개방-회로 전압(VOC), (b) 단락-회로 전류(ISC), 및 (c) 비보상 전력(Su)을 도시한 그래프들의 세트이다.
도 18a는 도 7에 도시된 바와 같이 직렬 조정된 트랙을 위한 (a) PTotal, (b) VARTotal 및 (c) STotal을 도시한 그래프들의 세트이다.
도 18b는 도 7에 도시된 바와 같이 병렬 조정된 트랙을 위한 (a) PTotal, (b) VARTotal 및 (c) STotal을 도시한 그래프들의 세트이다.
도 18c는 도 11의 4 와이어 이중 도체 반복 단상 트랙 및 도 9의 트랙과 같이 0.29 중첩을 가진 2 상 양극 트랙 사이의 비교를 도시한 그래프이다.
도 18d는 각각의 인버터에 의해 120mm 트랙 간격 0.29 중첩(즉, 도 9에 도시된 것에 대응하는 트랙 배열)을 갖고 2 상 양극 트랙 위에서 2 킬로와트들로 동작하는 병렬 조정된 직교 픽업(페라이트 효과를 포함하여)에 공급된 (a) 실제, (b) 무효, 및 (c) 총 전력을 도시한 그래프들의 세트이다.
도 18e는 각각의 인버터에 의해 120mm 트랙 간격(이중 도체들 사이에서 20mm)을 가진 4 와이어 이중 도체 반복 단상 트랙, 즉 도 11에 도시된 것에 대응하는 트랙 위에서 2 킬로와트로 동작하는 병렬 조정된 직교 픽업(페라이트 효과를 포함함)에 공급된 (a) 실제, (b) 무효, 및 (c) 총 전력을 도시한 그래프들의 세트이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙을 도시한다.
도 19a는 도 19에 도시된 트랙을 위해 그것과 연관된 3개의 인버터들 및 LCL 네트워크의 배열을 도시한다.
도 19b는 인버터 및 LCL 네트워크와 함께, 단상 이중 도체 반복 트랙을 위한 대안적인 배열을 도시한다.
도 20은 라인(20-20')을 따라 취해진 바와 같이, 도 19에 도시된 트랙의 극성을 도시한다.
도 21은 플랫-E 픽업의 다이어그램이다.
도 22는 플랫 픽업의 다이어그램이다.
도 23은 자속 수신기 패드의 측면도 및 평면도이다.
도 24는 직교 코일을 포함하여, 도 23의 패드의 측면도 및 평면도이다.
도 25는 자속 수신기 패드의 대안적인 형태의 측면도 및 평면도이다.
본 명세서에서, 용어 "트랙"은 IPT 배열의 1차 회로를 나타내기 위해 사용된다. 그러나, 이것은 차량들 등에서 사용하도록 본 발명을 제한하는 것으로서 해석되지 않아야 한다.
트랙 배열
먼저 도 19를 참조하면, 전원(208)에 연결된 도체(202)를 포함한 트랙(200)이 도시되어 있다. 도체(202)는, 그것이 이 기술분야의 숙련자들에 의해 보다 많거나 또는 보다 적은 루프들이 본 발명으로부터 벗어나지 않고 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이지만, 실질적으로 평면에 3개의 루프들을 형성하도록 배열된다. 루프들은 3개의 루프들의 각각이 실질적으로 동일한 형태 및 크기이도록 2개의 별개의 포인트들(204)에서 스스로를 중첩시키는 도체(202)에 의해 형성되며, 루프들은 실질적으로 서로 인접한다. 인접한 측면들 사이의 거리는 감소되며, 0이거나 또는 루프의 폭에 대하여 또 다른 낮은 값일 수 있다.
안전하게 동작하기 위해, 도체(202)는 정격 트랙 전류에 대한 충분한 단면적을 가져야 하며, 결과적인 케이블 직경은 인접한 케이블들 사이의 간격을 제한한다. 부가적으로, 케이블 절연 및 임의의 지지 재료가 케이블에 추가 두께를 더할 것이다. 예를 들면, 대략 15 mm 직경의 Litz 케이블은 125 A의 트랙 전류들을 위해 사용될 수 있다. 그 결과, 20 mm의 간격이 인접한 케이블들 사이에서 사용될 수 있다. 그러나, 적절한 도체와, 인접한 도체들 사이의 적절한 간격의 선택은 이 기술분야의 숙련자에게 분명할 것이며, 따라서 여기에서 임의의 추가적인 세부사항을 시작할 필요는 없다.
도시된 실시예에서, 루프들은 2개의 실질적으로 긴 직선 측면들 및 두 개의 실질적으로 원형 측면들을 가진, 둥근 직사각형들과 실질적으로 유사하게 성형되며, 여기에서 루프들은 그것들의 직선 측면들을 따라 서로 인접한다. 포인트들(204 및 206)은 직선 측면들에 더 가까이, 둥근 측면들 상에 위치된다. 도 19에 도시된 트랙 레이아웃은 도식적인 예임이 이해될 것이다. 다른 구성들이 사용될 수 있다.
전원(208)은 LCL 네트워크를 사용하여 트랙(200)의 총 전력을 공급하도록 평가되는 단일 인버터를 포함할 수 있다.
대안적인 실시예들에서(및 도 19에 묘사된 바와 같이), 예를 들면, 전원(208)은 전기적으로 병렬로 함께 연결된 복수의 인버터들을 포함할 수 있다. 다시, LCL 네트워크는 도 19a에 도시된 바와 같이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 인버터들은 동일하며 서로 동위상이도록 동기화된다. 인버터들은 통상적으로 공통 주 전원으로부터 공급된다. 도시된 바와 같이, 개개의 정류기들은 각각의 인버터를 위해 제공될 수 있으며, 원한다면, 정류기들은 공통 DC 버스를 형성하기 위해 함께 연결될 수 있다. 대안적으로, 단일 정류기는 인버터들을 공급하는 공통 DC 버스를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
트랙(200)의 극성이 도 19의 라인(8-8')을 따라 취해진 도 8에 도시된다. 특히, 루프들의 인접한 부분들은 동일한 극성을 공유한다는 것이 이해될 수 있다. 이것은 널 스팟들(null spots) 또는 저-전력 구역들과 같이, 인접한 부분들에서의 자속의 대립(opposition)에 의해 야기된 이점을 회피하거나 또는 감소시킨다.
트랙(200)의 유익한 속성들을 보여주기 위해, 다수의 알려진 트랙 배열들이 시뮬레이션되고 테스트된다. 배열들 및 결과들이 이하에 상세히 설명될 것이다.
다른 배열들
도 3은 3-상 양극 트랙을 도시한다. 트랙(100)은 6개의 도체들을 포함한, 3개의 연장 루프들(102A, 102B, 및 102C)로 이루어지며, 각각의 루프는 그것들의 원위부들 가까이에서, 및 다시 그것들의 근위부들에서 다른 2개의 루프들과 교차한다. 루프들(102A, 102B, 및 102C) 각각은 각각 독립적인 인버터(104A, 104B, 및 104C)에 의해 구동되며 주파수 및 크기가 동일하지만, 120°만큼 상(phase)이 전기적으로 분리된 전류들을 운반한다. 정류기는 공통 DC 버스를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 3개의 인버터들은 위상 시프트를 제외하고 동일하며, 모든 3개의 상들은 각각 도 4a에 도시된 바와 같이 LCL 네트워크를 갖고 조정되며, 이것은 상에서의 로딩에 상관없이 일정한 트랙 전류를 제공한다. 이것은 각각의 상에 의해 발생되는 총 부하의 부분이 픽업의 위치가 트랙의 폭에 걸쳐 변화함에 따라 변할 것이기 때문에 바람직하다. 각각의 상에서의 전류는 통상적으로 동일하며 동작 주파수뿐만 아니라 전원 공급 장치에 의해 적어도 명목상 일정하게 유지된다. 몇몇 상황들에서, 상들은 예를 들면, 약간의 조정들이 구성요소 허용 오차를 고려하게 하기 위해 개별적으로 제어될 수 있다.
도 4는 도 3의 라인(4-4')을 통해 취해진 바와 같이, 트랙(100)의 도체들의 극성을 도시한다. 특히, 심볼들(108a 및 108b)은 제 1 상에 있는 도체(102)에 대응하고, 심볼들(110a 및 110b)은 제 2 상에 있는 도체(104)에 대응하며 심볼들(112a 및 112b)은 제 3 상에 있는 도체(106)에 대응한다. 심볼들(108a, 110a, 및 112a)은 동일한 극성을 공유하며, 마찬가지로 심볼들(108b, 110b, 및 112b)은 동일한 극성을 공유한다. 페이저 도(114)는 다양한 상들 사이의 상대적인 관계를 보여준다.
도 5는 반복된 단-상 트랙을 도시한다. 도 3에 도시된 트랙(100)과 유사하게, 트랙(120)은 6개의 도체들을 포함한 3개의 연장 루프들(122, 124, 및 126)로 이루어진다. 트랙 루프들 각각은 별개의 인버터(129, 130, 및 132)에 의해 각각 구동되며, 주파수 및 크기가 동일하며, 실질적으로 서로 동위상인 전류들을 운반한다. 트랙(100)과 달리, 루프들(122, 124, 및 126)은 교차하지 않으며, 루프들 중 하나의 폭과 동일할 수 있는 트랙 간격(134)만큼 분리된다.
도 6은 도 5의 라인(6-6')을 통해 취해진 바와 같이, 트랙(120)의 도체들의 극성을 도시한다. 심볼들(122a 및 122b)은 도체(122)의 길이에 대응하고, 유사하게 심볼들(124a 및 124b) 및 심볼들(126a 및 126b)에 대해, 각각 도체들(124 및 126)의 길이들에 대응한다. 특히, 그 각각이 루프들의 인접한 측면들에 대응하는 122b 및 124a와 124b 및 126a는 동일한 극성을 공유한다는 것에 주목해야 한다. 트랙(200)에 관하여 이전에 주지된 바와 같이, 이것은 널 스팟들 또는 저-전력 구역들과 같이, 자속의 대립에 의해 야기된 단점들을 회피하거나 또는 감소시킨다.
도 7은 이중 도체 반복 단-상 트랙을 도시한다. 트랙(140)은 도 5에 도시된 트랙(120)과 유사하지만, 트랙 간격(148)은 트랙 간격(134)보다 실질적으로 작으며, 트랙의 폭에 관하여 사실상 0이거나 또는 몇몇 작은 값일 수 있다. 트랙 루프들은 도 8a에 도시된 바와 같이, LCL 네트워크를 사용하여 구동된다.
도 8은 도 7의 라인(8-8')을 통해 취해진 바와 같이, 트랙(140)의 극성을 도시한다. 심볼들(142a 및 142b)은 도체(142)의 길이들에 대응하고, 그리고 유사하게 심볼들(144a 및 144b) 및 심볼들(146a 및 146b)에 대하여, 각각 도체들(144 및 146)의 길이들에 대응한다.
트랙(120)과 달리, 트랙(140)의 루프들의 인접한 길이들의 극성은 동일하며, 말하자면, 각각 루프들(142 및 144)의 인접한 길이들에 대응하는 142b 및 144a, 및 루프들(144 및 146)의 인접한 길이들에 대응하는 144b 및 146a는 동일한 극성을 공유한다는 것에 주목해야 한다. 이것은 감소된 트랙 간격(148)으로 인해, 상호 결합을 방지하는 것이지만, 트랙(140)은 또한 트랙(120)과 유사한 극성을 가질 수 있으며, 그에 의해 트랙의 인접한 부분들이 상이한 극성을 가진다는 것이 고려된다.
도 9는 2-상 양극 트랙을 도시한다. 트랙(160)은 4개의 도체들을 포함하는, 2개의 연장 루프들(162 및 164)로 이루어지며, 루프들은 그것들의 원위부들에서 교차한다. 루프들(162 및 164) 각각은 각각 독립 인버터(166 및 168)에 의해 구동되며, 주파수 및 크기가 동일하지만 전기적으로 180°만큼 위상이 분리된 전류들을 운반한다. 정류기는 공통 DC 서브를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 인버터들(166 및 168)은 위상 시프트를 제외하고 동일하며, 양쪽 상들 모두는 상기 상에서의 로딩에 상관없이 일정한 트랙 전류를 제공하는 LCL 네트워크를 갖고 조정된다. 이것은 각각의 상에 의해 발생된 총 부하의 부분이 픽업의 위치가 트랙의 폭에 걸쳐 변화함에 따라 변할 것이기 때문에 바람직하다. 각각의 상에서의 전류는 동일하며 동작 주파수뿐만 아니라 전원 공급 장치에 의해 일정하게 유지된다. 상들은 도 9a에 도시된 바와 같이 LCL 네트워크들에 의해 구동된다.
도 10은 도 10의 라인(10-10')을 통해 취해진 바와 같이, 트랙(160)의 극성을 도시한다. 심볼들(170a 및 170b)은 도체(162)에 대응하며 심볼들(172a 및 172b)은 도체(164)에 대응한다. 페이저 도(174)는 트랙의 상들의 관계를 도시한다. 다시, 루프들은 도 11a에 도시된 바와 같이 LCL 네트워크들을 사용하여 구동된다.
트랙(160)과의 보다 양호한 비교를 위해, 2-루프 이중 도체 반복 단-상 트랙이 도 11에 도시된다. 트랙(180)은 2개의 루프들을 형성하는, 단지 2개의 도체들(182 및 184)이 존재한다는 점을 제외하고, 트랙(140)과 실질적으로 유사하다.
도 12는 도 11의 라인(12-12')을 통해 취해진 바와 같이, 트랙(180)의 도체들의 극성을 도시한다. 심볼들(182a 및 182b)은 도체(182)의 길이들에 대응하며, 심볼들(184a 및 184b)은 도체(184)의 길이들에 대응한다.
비교들
이제 도 13 내지 도 17을 참조하면, 각각 트랙들(100, 120, 140, 160, 및 180)의 각각에 대해, 트랙의 폭을 따른 변화를 도시한, 개방-회로 전압(VOC), 단락-회로 전류(ISC) 및 비보상 전력(Su)의 그래프들이 도시되어 있다. 직교 픽업 구조(도 21 및 도 22 참조)는 트랙 위로 20 mm의 높이에서, 비교를 하기 위해 사용된다. 픽업 구조는 이하에 추가로 논의된다.
이 기술분야의 숙련자들에게 명백할 것이지만, 픽업이 중심으로부터의 몇몇 오프셋에 위치되도록 허용하기 위해, 트랙의 폭에 걸쳐 평활한 Su를 갖는 것이 유익할 수 있다. 이것은 또한 보다 일반적으로 EV들에 사용된 픽업들에 대한 특정한 관련성을 가질 수 있다.
각각의 그래프는 도 21 및 도 22의 직교 픽업 구조에 의해 수신된 플럭스(flux)의 상이한 공간 성분들을 도시한다는 것에 추가로 주목해야 한다. 편리함을 위해, 따라서 성분들은 자기장의 수평 및 수직 성분들로서 지칭된다. 이들 성분들은 각각의 그래프에서 개별적으로, 뿐만 아니라 전체적으로(즉, 최고 곡선) 도시된다. 이하에 분명해질 바와 같이, 픽업은 양쪽 성분들 모두를 픽업할 수 있는 것이 유리할 수 있으며, 그러므로 일반적으로 수평 또는 수직 출력들보다는 총 출력들에 대한 참조가 이루어질 것이다. 수평 및 수직 성분들 양쪽 모두를 사용하는 픽업들이 이하에 설명될 것이다.
구체적으로 도 13 내지 도 15로 돌아가면, 트랙(100) 및 트랙(140)은, 트랙(120)에 대한 최대치(Su)가 300 VA 미만이도록 제한된다는 점에서, 트랙(120)과 비교될 때 일반적으로 우수한 전력 프로파일들을 디스플레이하는 반면, 트랙(100) 및 트랙(140)은 몇몇 횡거리(lateral range)를 희생할지라도, 훨씬 더 큰 SU를 가진다는 것이 이해될 수 있다.
이러한 감소된 횡거리는 작은 부가된 복잡도를 갖고, 예를 들면, 부가적인 루프들을 부가함으로써, 트랙(140)과 같은 단-상 트랙들에서 보상될 수 있다. 그러므로, 트랙(100) 또는 트랙(140)에 비해 트랙(120)을 사용하는 것으로부터 얻어지는 이득이 거의 없다는 것이 이해될 수 있다.
트랙(100) 및 트랙(140)의 출력 프로파일들은 실질적으로 유사하다. 트랙(100)과 같은, 다-상(poly-phase) 트랙들이 상들 사이의 상호 인덕턴스에 대한 추가 보상을 요구함에 따라, 단-상 레이아웃은 많은 애플리케이션들에 대해 선호될 수 있다. 트랙(140)은 그러므로 상당한 이득들을 보여준다.
이제 도 16 및 도 17에서의 그래프들로 돌아가면, 트랙(180)은 일반적으로 트랙(160)보다 우수한 전력 프로파일, 및 다소 더 큰 횡거리를 보여준다는 것이 이해될 수 있다. 그러므로 2-상 트랙(160)보다는, 단-상 트랙(180)을 사용하는 것이 명확히 이득이 존재한다.
그러므로, 대체로, 단-상 트랙들은 일반적으로 우수한 전력 프로파일들, 개선된 Su 및 보다 유연한 폭을 보여준다는 것이 이해될 수 있다. 또한, 단-상 트랙들 내에서, 트랙(140) 및 트랙(180)과 같이, 이중 도체 반복 단-상 배열은 일반적으로 대안들에 비해 선호될 수 있다. 이것은 4 와이어 이중 도체(즉, 2 루프) 반복 단상 트랙 및 0.29 중첩을 가진 2 상 양극 트랙 사이의 비교를 도시한 도 18c에 도시된다.
전원
도 7에 도시된 바와 같이, 루프들(142, 144, 및 146)의 각각은 각각 분리된 인버터들(150, 152, 및 154)에 연결될 수 있다.
그러나, 이제 직렬 조정된 픽업(트랙 상으로 유도 부하를 반영하는)에 대한 결과들을 도시한 도 18a 및 병렬 조정된 픽업(트랙 상으로 용량성 부하를 반영하는)에 대한 결과들을 도시한 도 18b를 참조하면, 트랙 배열들 각각은 3개의 분리된 인버터들을 가진다. 도면들로부터 분리된 인버터들의 사용은 바람직하지 않다는 것이 이해될 수 있다. 특히, 횡거리의 에지들에서 특히, 인버터들(150 및 154)이 시스템을 제조할 때 증가된 비용들을 초래할 수 있는, 총 출력보다 더 큰 출력에 대해 평가될 필요가 있을 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 또한, 각각의 루프가 단일 인버터에 의해 동력을 공급받음에 따라, 인버터들 중 임의의 하나의 고장은 널 구역들을 도입함으로써 전체적으로 시스템을 손상시킬 수 있다. 도 18d는 각각의 인버터에 의해 2 상 양극 트랙 위에서 병렬 조정된 직교 픽업에 공급된 실제, 무효, 및 총 전력을 도시하고; 도 18e는 각각의 인버터에 의해 4 와이어 이중 도체 반복 단상 트랙 위에서 병렬 조정된 직교 픽업에 공급된 실제, 무효, 및 총 전력을 도시한다. 하나의 인버터 상에서의 용량성 부하 및 다른 인버터 상에서의 유도 부하를 갖고, + 또는 - 50 mm 동작 범위를 넘어 + 또는 - 300 VAR에 도달하는, 2 상 트랙 상에서의 VAR 부하는 매우 바람직하지 않다는 것이 이해될 수 있다. 비교시, 이중 도체 반복 단상 트랙 상에서의 VAR 부하는 트랙 루프당 -200 VAR의 평활한 용량성 부하 프로파일이다. 이중 도체 반복 단상 트랙은 4개의 도체들을 가진 트랙들에 대해 바람직하다는 것이 명백하다.
대안적인 트랙 배열이 도 19에 도시된다. 트랙(200)은 단일 도체(202)로 형성된다. 도체(202)는 3개의 루프들을 형성하도록 배열된다(비록, 이 기술분야의 숙련자들에게 명백할 바와 같이, 보다 많거나 또는 보다 적은 루프들이 사용될 수 있지만). 이것은 포인트들(204, 206)에서 스스로를 중첩시키는 도체(202)에 의해 수행되지만, 포인트들(204, 206)의 위치는 고정되지 않으며, 도체(202)를 따라 임의의 적절한 위치에 있을 수 있다. 중첩이 이들 포인트들에서 트랙의 높이를 반드시 증가시키기 때문에, 트랙(200)은 부가적인 수직 간극을 필요로 할 수 있다. 도체의 인접한 부분들 사이의 거리는 이전에 상세히 설명된 바와 같이 이중 도체 반복 단-상 트랙의 이득들을 보유하도록, 보다 작은 값으로 감소될 수 있다.
도체(202)는 그것의 단부들에서 전원(208)에 부착된다. 전원(208)은 바람직하게는 병렬로 연결된 다수의 인버터들을 포함할 것이다. 이것은 인버터들 중 하나가 고장날 수 있으며, 나머지 기능적 인버터들이 시스템이 손상되는 것을 회피하기 위해 보다 큰 부하를 채용할 수 있을 것이라는 점에서 시스템에 회복 탄력성을 부가한다.
트랙(200)은 트랙(120)과 동일한 전력 출력을 가질 것이지만, 인버터들이 병렬로 연결됨에 따라, 각각의 인버터는 단지 총 부하의 일부를 취하기 위해 평가받을 필요가 있다. 예를 들면, 3개의 인버터들이 있다면(예로서 도 19에 도시된 바와 같이), 각각의 인버터는 단지 총 부하의 약 1/3을 취하기 위해 평가받을 필요가 있다. 이것은 보다 낮게 평가된 구성요소들의 사용을 허용함으로써, 시스템을 제조할 때의 비용들을 감소시킬 수 있다. 따라서, 하나 이상의 인버터들이 반복된 단상 트랙 배열을 형성하는 루프들(루프들이 단일 도체를 사용하여 형성되는지 또는 다수의 도체들을 사용하여 형성되는지에 상관없이)에 걸쳐 부하를 공유하기 위해 사용될 수 있다.
전원(208)은 또한 단지 전체 부하를 취하도록 평가받을 필요가 있는, 단일 인버터에 제한될 수 있어서, 트랙(120)에서의 문제점을 회피한다. 2개의 루프들로부터 형성된 유사한 트랙이 도 19b에 도시된다.
픽업
이전에 주지된 바와 같이, 단지 하나의 구성요소를 사용하는 표준 픽업들과 는 대조적으로, IPT 트랙에 의해 발생된 공간 직교에 있는 자속의 성분들(편리함을 위해 여기에서 자속의 수평 및 수직 성분들로서 지칭됨) 양쪽 모두를 사용하도록 적응된 픽업을 사용하는 것이 유익할 수 있다.
이것들 중 가장 간단한 것은 직교 픽업으로서 알려져 있으며, 이것은 픽업 코어 상에서 2개의 코일들을 감음으로써 달성된다.
직교 권선을 달성하는 2개의 방식들이 있다. 첫 번째는 도 21에 도시된 바와 같이, 플랫-E 코어(5)의 사용을 요구하는, 제 1 코일과 물리적으로 직교한 제 2 코일을 감는 것이다. 제 2 옵션은 도 22에 도시된 바와 같이, 각각의 단부에서, 표준 플랫 코어(6) 상에서 2개의 개개의 코일들을 감는 것이다. 이들 코일들이 직렬로 그러나 180°역위상으로 연결된다면, 그것들은 또한 수직으로 배향된 플럭스의 캡처를 허용할 것이다. 어떤 토폴로지가 선택되는지에 관계없이, 직교 코일들의 각각은 개별적으로 조정되며, 그것들의 출력들은 조합되고 출력은 단일 스위칭-모드 제어기를 갖고 제어될 수 있다.
도 23을 참조하면, 차량 애플리케이션들에 적합한 우수한 특성들을 가진 Boys, Covic, Huang 및 Budhia에 의해 이전에 개시된 자속 패드 구성이 도시된다. 도 23의 구성은 국제 특허 공개물(WO2010/090539A1)에 공개되어 왔다. 편리함을 위해, 이러한 일반적인 구성은 여기에서 DDP 패드로서 지칭된다.
도 23에 도시된 DDP 패드는 일반적으로 코어(54)와 자기적으로 연관되며 그거의 최상부에 있는 52 및 53으로 참조된 2개의 실질적으로 동일 평면상의 코일들을 포함한다. 패드는 실질적으로 코일들이 1차 트랙을 마주보도록 반전될 것이다. 도 23으로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 코어(54)는 서로 병렬로 배열되지만 이격되는 페라이트 스트립들 또는 바들(55)과 같은 투과성 재료의 복수의 개개의 길이들로 이루어질 수 있다. 패드 구성은 코어가 위치되는 스페이서(56), 및 스페이서 아래에 있는 판(57)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 커버(58)가 플랫 코일들(52 및 53)의 다른 표면상에 제공될 수 있다. 패딩(59)이 패드의 대략 주변에 제공될 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 코일들(52 및 53) 각각은 극 영역(60 및 61)을 각각 정의한다. 도 23에 도시된 바와 같은 이러한 DDP 패드 구성은 본 문서에 설명된 트랙 토폴로지들을 위해 PU에서 사용될 수 있는 플럭스 수신기로서 사용될 수 있다.
이제 도 24로 돌아가면, 도 23의 DDP 구성이 도시되지만, 직교 코일(62)(여기에서, DDPQ 패드로서 지칭됨)을 추가로 포함한다. 이러한 구성은 또한 특허 공개물(WO2010/090539A1)에 설명된다. 직교 코일은 적절한 인버터에 의해 활성화될 때 도 23의 DDP 패드와 같은 플럭스 발생기에 대하여 도 24에 도시된 구성의 횡 움직임이 존재할 때 전력 전송 프로파일을 연장시킨다. 직교 코일은 전력으로 하여금 다른 코일들(52, 53)이 가로챈 플럭스의 "수평" 성분으로부터 전력 추출을 용이하게 하는 동안 수신기 패드가 가로채는 자기장의 "수직" 성분으로부터 추출되도록 허용한다. 그러므로, 도 24의 구성은 본 문서에 설명된 트랙 토폴로지들을 위해 PU에서 사용될 수 있는 플럭스 수신기로서 적합하다.
이제 도 25로 돌아가면, 본 문서에서 양-극 수신기 패드로서, 또는 대안적으로 BPRP로서 지칭되는 또 다른 플럭스 수신기 구성이 도시된다. BPRP 패드는 도 23 및 도 24에 대하여 논의된 DDP와 유사한 구성을 가진다. 일 실시예에서, BPRP 패드는 아래에서 위로, 알루미늄 판(57), 유전체 스페이서(56), 페라이트 바들(55)(여기에서 페라이트들로서 지칭됨)의 4개의 로우들을 포함한 코어(54), 횡 방향으로 널리 퍼진 2개의 평평하고 실질적으로 동일 평면상의, 중첩하며 이상적으로 "직사각형" 형상의 코일들(52, 53)(실질적으로 이것들은 Litz 와이어를 감을 때의 용이함으로 인해 보다 타원형이다), 및 유전체 커버(58)로 이루어진다. 코어(54)는 이상적으로 모든 플럭스가 코어 내지 패드의 최상부를 통해 채널링되도록 실드로서 동작한다. 판(57)은 단지 a) 특정 환경들에서 코어(4) 위에 존재할 수 있는 작은 표류(stray) 또는 불요(spurious) 필드들을 제거하며, b) 부가적인 구조적 세기를 제공하도록 동작한다.
BPRP의 자기 구조는 1차에서 코일들(52, 53) 중 하나 사이에서 실질적으로 어떤 상호 결합도 없도록 설계된다. 이것은 코일들이 서로로의 결합 전압 없이 임의의 크기 또는 위상에서 독립적으로 조정되도록 허용하며, 이것은 존재한다면, 이러한 코일의 전력 출력을 반대할 것이다. 각각의 코일은 다른 코일의 플럭스 캡처 및 전력 전송에 영향을 미치지 않고 독립적으로 조정 및 조정될 수 있다. 따라서, BPRP는 본 문서에 설명된 트랙 토폴로지들을 위해 PU에서 사용될 수 있는 플럭스 수신기로서 적합하다.
도 23 내지 도 25를 참조하여 상기 설명된 픽업 구조들은 강자성 재료의 스트립들을 사용하지만, 강자성 재료의 양 및 배열은 요구된 애플리케이션에 의존하여 상당히 변할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 몇몇 실시예들에서, 어떤 페라이트도 없을 수 있으며, 다른 것들에서 전체 시트가 존재할 수 있다.
문맥이 달리 명확하게 요구하지 않는다면, 설명 전체에 걸쳐, 단어들("포함하다", "포함하는" 등)은 배타적이거나 또는 철저한 의미와는 대조적으로 포괄적인 의미로, 말하자면, "포함하지만, 이에 제한되지 않는"의 의미로 해석되는 것이다.
상기 및 이하에 인용된 모든 출원들, 특허들, 및 공개물들의 전체 개시들은, 만약에 있다면, 여기에 참조로서 통합된다.
본 명세서에서의 임의의 종래 기술에 대한 참조는 세계의 임의의 국가에서 노력의 분야에서의 공통의 일반적인 지식의 일부를 형성하는 인정 또는 임의의 형태의 제안이 아니며, 그것으로서 취하지 않아야 한다.
본 발명은 또한 개별적으로 또는 총괄하여, 부분들, 요소들 또는 특징들 중 둘 이상 중 임의의 또는 모든 조합들로, 애플리케이션의 명세서에 참조되거나 또는 그것에 표시된 상기 부분들, 요소들 및 특징들에 있다고 광범위하게 일컬어질 수 있다.
앞서 말한 설명 참조는 그것의 알려진 등가물들을 가진 정수들 또는 성분들에 대해 이루어지며, 이들 정수들은 여기에서 개별적으로 제시된 것처럼 통합된다.
여기에 설명된 현재 바람직한 실시예들에 대한 다양한 변화들 및 수정들이 이 기술분야의 숙련자들에게 명백할 것이라는 점에 주목해야 한다. 이러한 변화들 및 수정들은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 및 그것의 수반되는 이점을 약화시키지 않고 이루어질 수 있다. 그러므로 이러한 변화들 및 수정들은 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된다.

Claims (18)

  1. 전원 공급 장치 및 상기 전원 공급 장치에 전기적으로 연결된 도체 수단을 포함한 IPT(Inductive Power Transfer) 트랙 배열에 있어서,
    상기 도체 수단은 실질적으로 서로 인접하게 그리고 실질적으로 평면에 위치된 복수의 루프들을 포함하고,
    상기 도체 수단은 상기 루프들의 인접한 부분들에서의 극성이 동일하도록 복수의 포인트에서 스스로 중첩하며,
    상기 전원 공급 장치는 하나 이상의 인버터들을 포함하는, IPT 트랙 배열.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전원 공급 장치는 상기 IPT 트랙 배열상에서의 부하를 공유하도록 배열된 복수의 인버터들을 포함하는, IPT 트랙 배열.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 인버터들은 전기적으로 병렬로 함께 연결되는, IPT 트랙 배열.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도체 수단은 단일 도체를 포함하며, 상기 루프들을 형성할 때, 상기 도체는 복수의 포인트들에서 스스로 중첩하는, IPT 트랙 배열.
  5. 청구항 1에 있어서,
    인접한 루프들 사이의 거리는 상기 루프의 폭보다 실질적으로 더 작은, IPT 트랙 배열.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 루프들은 적어도 2개의 루프들을 포함하는, IPT 트랙 배열.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 루프들은 적어도 3개의 루프들을 포함하는, IPT 트랙 배열.
  8. 청구항 1항에 기재된 IPT(Inductive Power Transfer) 트랙 배열과 IPT(Inductive Power Transfer) 픽업을 포함하는, IPT(Inductive Power Transfer) 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 IPT 픽업은 복수의 코일들을 포함하는, IPT 시스템.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 IPT 픽업은 공간 직교에 있는 상기 IPT 트랙 배열에 의해 발생된 자속의 성분들을 수신하도록 적응되는, IPT 시스템.
  11. 청구항 9에 있어서,
    하나의 코일은 상기 IPT 트랙 배열에 의해 발생된 자속의 제 1 성분을 수신하도록 적응되며 또 다른 코일은 상기 IPT 트랙 배열에 의해 발생된 자속의 제 2 성분을 수신하도록 적응되고, 상기 성분들은 공간 직교에 있는, IPT 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    두 개의 코일들은 상기 제 1 성분을 수신하도록 적응되며 하나의 코일은 상기 제 2 성분을 수신하도록 적응되는, IPT 시스템.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 코일들은 상호 분리되는, IPT 시스템.
  14. 청구항 8에 있어서,
    상기 전원 공급 장치는 상기 IPT 트랙 배열상에서의 부하를 공유하도록 배열된 복수의 인버터들을 포함하는, IPT 시스템.
  15. 청구항 8에 있어서,
    상기 도체 수단은 단일 도체를 포함하며, 상기 루프들을 형성할 때 상기 도체는 복수의 포인트들에서 스스로 중첩하는, IPT 시스템.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 루프들은 실질적으로 동일한 크기인, IPT 트랙 배열.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 인접한 부분들은 상기 루프들의 직선 측면들을 포함하는, IPT 트랙 배열.
  18. 청구항 12에 있어서,
    상기 도체 수단은 단일 도체를 포함하며, 상기 루프들을 형성할 때 상기 도체는 복수의 포인트들에서 스스로 중첩하는, IPT 시스템.
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