KR102203600B1 - 차량 아래의 이동체의 존재를 검출하는 시스템 및 방법 - Google Patents

차량 아래의 이동체의 존재를 검출하는 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시는 차량 아래의 물체 또는 생물의 존재를 검출하기 위한 시스템들, 방법들, 및 장치들을 제공한다. 하나의 양태에서, 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템이 제공된다. 그 시스템은 차량 충전 패드로부터 이격된 베이스 충전 패드로부터 전력을 무선으로 수신하도록 구성된 차량 충전 패드를 포함한다. 시스템은 차량의 표면 상에 검출 장치를 더 포함한다. 검출 장치는 차량 아래의 배제 구역 내의 이동체의 존재를 검출하도록 구성된다. 검출 장치는 방사선을 송신하고 배제구역 내의 물질로부터 반사된 방사선을 수신하도록 구성된 적어도 하나의 안테나 어셈블리를 포함한다. 그 적어도 하나의 안테나 어셈블리는 송신된 방사선 및 수신된 방사선 중 적어도 하나에 대한 방사 패턴을 가지며, 그 방사 패턴은 최대 이득을 가지며 선형 스케일에서 그 최대 이득의 반절보다 작은 표면에 수직인 제 1 라인을 따른 제 1 이득을 갖는다.

Description

차량 아래의 이동체의 존재를 검출하는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING THE PRESENCE OF A MOVING OBJECT BELOW A VEHICLE}
본 개시는 일반적으로 무선 전력 전달에 관한 것으로서, 특히 배터리들을 포함하는 차량들과 같은 원격 시스템들로의 무선 전력 전달에 관련된 디바이스들, 시스템들, 및 방법들, 및 차량 섀시와 차량 섀시 아래의 충전 베이스 사이의 영역 내의 물체들의 존재를 검출하는 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
배터리와 같은 에너지 저장 디바이스로부터 수신된 전기로부터 도출된 운동 파워를 포함하는 차량들과 같은 원격 시스템들이 도입되었다. 예를 들어, 하이브리드 전기 차량들은 그들의 배터리들을 충전하기 위해 차량 브레이킹으로부터의 전력을 사용하는 온-보드 충전기들 및 전통적인 모터들을 포함한다. 전기만을 이용하는 차량들은 일반적으로 외부 소스들로부터 및 브레이킹 에너지의 회수로부터 배터리들을 충전하기 위한 전기를 수신한다. 배터리 전기 차량들은 (전기 차량들) 은 종종 가정 또는 상업용 AC 또는 DC 공급원들과 같은 유선 교류 (AC) 의 일부 타입을 통해 충전될 것이 제안된다. 유선 충전 연결들은 전력공급장치에 물리적으로 연결되는 케이블들 또는 다른 유사한 연결기들을 요구한다. 케이블들 및 유사한 연결기들은 때때로 불편하거나 귀찮을 수도 있고 다른 단점들을 가질 수도 있다. 전기 차량들을 충전하기 위해 사용되는 (예를 들어, 무선 필드를 통해) 자유 공간에서 전력을 전송할 수 있는 무선 충전 시스템들은 유선 충전 솔루션들의 결합들의 일부를 극복할 수도 있다. 이와 같이 무선 충전 시스템들 및 방법들은 전기 차량들을 충전하기 위해 전력을 효율적이고 안전하게 전송한다.
첨부된 청구범위의 범위 내의 시스템들, 방법들 및 디바이스들의 여러 구현들은 각각 수개의 양태들을 가지며, 이들 양태들 중 어느 것도 단독으로 여기에 기술된 바람직한 속성들에 책임이 있는 것은 아니다. 첨부된 청구범위들의 범위를 제한하지 않고, 일부 두드러진 특징들이 여기에 기술된다.
본 명세서에 기술된 주제의 하나 이상의 구현들의 상세들이 이하에 첨부하는 도면들 및 상세한 설명에서 진술된다. 다른 특징들, 양태들 및 이점들은 상세한 설명, 도면 및 청구범위로부터 명백하게 될 것이다. 다음의 도면들의 상대적인 치수들은 일정한 비율로 도시되지 않을 수도 있다.
본 개시의 하나의 양태는 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템을 제공한다. 그 시스템은 차량 충전 패드로부터 이격된 베이스 충전 패드로부터 전력을 무선으로 수신하도록 구성된 차량 충전 패드를 포함한다. 시스템은 차량의 표면 상에 검출 장치를 더 포함한다. 검출 장치는 차량 아래의 배제 구역 내에 이동체의 존재를 검출하도록 구성된다. 검출 장치는 방사선을 송신하고 배제구역 내의 물질로부터 반사된 방사선을 수신하도록 구성된 적어도 하나의 안테나 어셈블리를 포함한다. 그 적어도 하나의 안테나 어셈블리는 송신된 방사선 및 수신된 방사선 중 적어도 하나에 대한 방사 패턴을 가지며, 그 방사 패턴은 최대 이득을 가지며 선형 스케일에서 그 최대 이득의 반절보다 작은 표면에 수직인 제 1 라인을 따라 제 1 이득을 갖는다.
본 개시의 다른 양태는 전기 차량의 무선 충전 시스템을 제어하는 방법을 제공한다. 그 방법은 전기 차량의 하부 표면 아래의 영역에 소정 패턴의 에너지 파들을 송신하는 단계를 포함한다. 그 패턴은 최대 이득을 가지며 선형 스케일에서 그 최대 이득의 반절보다 작은 표면에 수직인 제 1 라인을 따라 제 1 이득을 갖는다. 방법은 그 영역 내의 물질로부터 반사된 에너지 파들을 수신하는 단계를 더 포함한다. 방법은 수신된 에너지 파들이 그 영역 내의 이동체를 나타내는지 여부를 결정하기 위해 수신된 에너지 파들을 분석하는 단계를 더 포함한다.
본 개시의 다른 양태는 전기 차량의 무선 충전 시스템을 제어하는 방법을 제공한다. 그 방법은 전기 차량의 하부 표면 아래의 영역에 에너지 파들을 송신하는 단계를 포함한다. 방법은 그 영역 내의 물질로부터 반사된 에너지 파들을 소정 패턴으로 수신하는 단계를 더 포함한다. 그 패턴은 최대 이득을 가지며 선형 스케일에서 그 최대 이득의 반절보다 작은 표면에 수직인 제 1 라인을 따라 제 1 이득을 갖는다. 방법은 수신된 에너지 파들이 그 영역 내의 이동체를 나타내는지 여부를 결정하기 위해 수신된 에너지 파들을 분석하는 단계를 더 포함한다.
본 개시의 다른 양태는 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템을 제공한다. 그 시스템은 전기 차량에 전력을 무선으로 전송하는 수단, 전자기 방사선을 수신하는 적어도 하나의 수단, 및 전자기 방사선을 송신하는 적어도 하나의 수단을 포함한다. 수신된 전자기 방사선 및 송신된 전자기 방사선은 방사 패턴을 갖는다. 그 방사 패턴은 최대 이득을 가지며 선형 스케일에서 그 최대 이득의 반절보다 작은 표면에 수직인 제 1 라인을 따라 제 1 이득을 갖는다.
도 1 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라, 전기 차량을 충전하는 예시적인 무선 전력 전송 시스템의 다이어그램이다.
도 2 는 도 1 의 무선 전력 전송 시스템의 예시적인 코어 컴포넌트들의 개략도이다.
도 3 은 도 1 의 무선 전력 전송 시스템의 예시적인 코어 및 부수적인 컴포넌트들을 보여주는 다른 기능 블록도이다.
도 4 는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라, 전기 차량에 배치된 대체가능한 무접촉 배터리를 도시하는 기능 블록도이다.
도 5a, 도 5b, 도 5c, 및 도 5d 는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라, 배터리에 대한 유도 코일 및 페라이트 재료의 배치에 대한 예시적인 구성들의 다이어그램들이다.
도 6 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라, 전기 차량을 무선 충전하기 위해 이용가능할 수도 있는 예시적인 주파수들을 도시하는 주파수 스펙트럼의 챠트이다.
도 7 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라, 전기 차량을 무선 충전하는데 있어서 유용할 수도 있는 예시적인 주파수들 및 송신 거리들을 도시하는 챠트이다.
도 8a 및 도 8b 는 여기에 기술된 소정의 실시형태들에 따른 배제 구역의 적어도 일부를 모니터하도록 구성된 예시의 검출 장치를 개략적으로 도시한다.
도 9 는 마이크로파 도플러 레이더 검출 시스템을 위한 오류 검출 이벤트들에 대한 2 개의 예시의 잠재적인 기여들을 개략적으로 도시한다.
도 10 은 여기에 기술된 소정의 실시형태들과 양립가능한 예시의 방사 패턴의 평면 단면을 개략적으로 도시한다.
도 11 은 여기에 기술된 소정의 실시형태들에 따른 예시의 방사 패턴에 대한 방위각 패턴 및 고도 패턴의 플롯이다.
도 12 는 여기에 기술된 소정의 실시형태들과 양립가능한 예시의 안테나 어셈블리를 개략적으로 도시한다.
도 13 은 여기에 기술된 소정의 실시형태들에 따른 전기 차량의 무선 충전 시스템을 제어하는 예시의 방법의 흐름도이다.
도면들에 도시된 여러 피쳐들은 일정한 비율로 도시되지 않을 수도 있다. 이에 따라, 여러 피쳐들의 치수들은 명확성을 위해 임의로 확대되거나 축소될 수도 있다. 또, 도면들의 일부는 주어진 시스템, 방법 또는 디바이스의 컴포넌트들의 모드를 묘사하지는 않을 수도 있다. 마지막으로, 유사한 참조 번호들은 명세서 및 도면들에 걸쳐 유사한 피쳐들을 표시하기 위해 사용될 수도 있다.
첨부된 도면들과 관련하여 이하에 진술된 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태들의 설명으로서 의도되고, 본 발명이 실시될 수도 있는 유일한 실시형태들을 나타내는 것으로 의도되지 않는다. 본 상세한 설명에 걸쳐 사용된 용어 "예시적인" 은 "예, 예시, 또는 설명으로서 작용하는" 을 의미하고, 반드시 다른 예시적인 실시형태들에 비해 바람직하다거나 이로운 것으로서 해석되지는 않아야 한다. 상세한 설명은 본 개시의 예시적인 실시형태들의 철저한 이해를 제공할 목적으로 특정의 상세들을 포함한다. 일부 예시들에서, 일부 디바이스들은 블록도 형태로 도시된다.
전력을 무선으로 전송하는 것은 물리적인 전기 전도체들의 사용 없이 송신기로부터 수신기로 전기장들, 자기장들, 전자기장들, 또는 다른 것과 연관된 에너지의 임의의 형태를 전송하는 것을 지칭할 수도 있다 (예를 들어, 전럭이 자유 공간을 통해 전송될 수도 있다). 무선 필드 (예를 들어, 자기장) 로 출력된 전력은 전력 전송을 달성하기 위해 "수신 코일" 에 의해 수신되거나, 캡쳐되거나, 커플링될 수도 있다.
전기 차량은 여기서 원격 시스템을 기술하기 위해 사용되며, 그것의 예는 그것의 운동 능력들의 부분으로서, 충전가능한 에너지 저장 디바이스 (예를 들어, 하나 이상의 재충전가능한 전기화학 전지들 또는 다른 타입의 배터리) 로부터 도출된 전력을 포함하는 차량이다. 비제한적인 예들로서, 일부 전기 차량은 전기 모터들 이외에, 직접적인 운동을 위해 또는 차량의 배터리를 충전하기 위해 전통적인 연소 엔진을 포함하는 하이브리드 전기 차량들일 수도 있다. 다른 전기 차량들은 전력으로부터 모든 운동 능력을 도출할 수도 있다. 전기 차량은 자동차에 제한되지 않고 모터사이클들, 카트들, 스쿠터들 등을 포함할 수도 있다. 제한이 아닌 예시로써, 원격 시스템은 전기 차량 (EV) 의 형태로 여기서 기술된다. 더욱이, 충전가능한 에너지 저장 디바이스를 사용하여 적어도 부분적으로 전력이 공급될 수도 있는 다른 원격 시스템들이 또한 고려될 수 있다 (예를 들어, 개인용 컴퓨팅 디바이스들과 같은 전자 디바이스들 등).
도 1 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라, 전기 차량 (112) 을 충전하는 예시적인 무선 전력 전송 시스템 (100) 의 다이어그램이다. 무선 전력 전송 시스템 (100) 은 전기 차량 (112) 이 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 근처에 주차되어 있는 동안 전기 차량 (112) 의 충전을 가능하게 한다. 2 대의 전기 차량들을 위한 공간들이 대응하는 베이스 무선 충전 시스템 (102a 및 102b) 위에 주차되도록 주차 영역에 도시되어 있다. 일부 실시형태들에서, 로컬 배전 센터 (130) 는 전력 백본 (132) 에 연결되고, 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 으로 전력 링크 (110) 를 통해 교류 (AC) 또는 직류 (DC) 공급을 제공하도록 구성될 수도 있다. 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 은 또한 전력을 무선으로 전송 또는 수신하기 위한 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 을 포함한다. 전기 차량 (112) 은 배터리 유닛 (118), 전기 차량 유도 코일 (116), 및 전기 차량 무선 충전 시스템 (114) 을 포함할 수도 있다. 전기 차량 유도 코일 (116) 은 예를 들어 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 에 의해 생성된 전자기장의 영역을 통해, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 과 상호작용할 수도 있다.
일부 예시적인 실시형태들에서, 전기 차량 유도 코일 (116) 은 전기 차량 유도 코일 (116) 이 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 에 의해 생성된 에너지장에 위치될 때 전력을 수신할 수도 있다. 그 에너지 장은 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 에 의해 출력된 에너지가 전기 차량 유도 코일 (116) 에 의해 캡쳐될 수도 있는 영역에 대응한다. 예를 들어, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 에 의해 출력된 에너지는 전기 차량 (112) 을 충전하거나 전력을 공급하기에 충분한 레벨에 있을 수도 있다. 일부 경우들에서, 그 에너지 장은 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 의 "근접장" 에 대응할 수도 있다. 근접장은 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 로부터 전력을 방사하지 않는 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 내의 전류들 및 전하들로부터 초래되는 강한 리액티브 장들이 존재하는 영역에 대응할 수도 있다. 일부 경우들에서, 근접장은 아래에 더 기술되는 바와 같이 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 의 파장의 약 1/2π 내인 영역에 대응할 수도 있다 (전기 차량 유도 코일 (116) 에 대해 역도 또한 같음).
로컬 배전 센터 (130) 는 통신 백홀 (134) 을 통해 외부 소스들 (예를 들어, 전력 그리드) 과, 그리고 통신 링크 (108) 를 통해 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 과 통신하도록 구성될 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 전기 차량 유도 코일 (116) 은 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 과 정렬되고, 따라서 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 에 대해 올바르게 전기 차량 (112) 을 위치시키는 운전자에 의해 간단히 근접장 내에 배치될 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 운전자는 전기 차량 (112) 이 무선 전력 전송을 위해 적절하게 배치된 때를 결정하기 위해 시각적 피드백, 청각적 피드백, 또는 이들의 조합들이 주어질 수도 있다. 또 다른 실시형태들에서, 전기 차량 (112) 은 정렬 에러가 허용가능한 값에 도달할 때까지 앞뒤로 (예를 들어, 지그재그 이동들로) 전기 차량 (112) 을 이동시킬 수도 있는 오토파일럿 시스템에 의해 위치될 수도 있다. 이것은 전기 차량 (112) 이 그 차량을 조정하기 위해 서보 스티어링 휠, 초음파 센서들, 및 지능이 구비된다면 최소의 운전자 개입만을 가지거나 운전자 개입 없이 전기 차량 (112) 에 의해 자동적으로 그리고 자율적으로 수행될 수도 있다. 여전히 다른 실시형태들에서, 전기 차량 유도 코일 (116), 베이스 시스템 유도 코일 (104a), 또는 이들의 조합은 그 유도 코일들 (116 및 104a) 를 더욱 정확하게 배향시키고 그들 사이에 더욱 효율적인 커플링을 개발하기 위해 서로에 대해 그들을 배치 및 이동시키기 위한 기능성을 가질 수도 있다.
베이스 무선 충전 시스템 (102a) 은 다양한 로케이션들에 위치될 수도 있다. 비제한적인 예들로서, 일부 적합한 로케이션들은 전기 차량 (112) 소유자의 집의 주차 영역, 종래의 석유 기반 주유소들을 따라 모델링된 전기 차량 무선 충전을 위해 예비된 주파 영역들, 및 쇼핑 센터들 및 고용의 장소들과 같은 다른 로케이션들에서의 주차장들으르 포함한다.
전기 차량들을 무선으로 충전하는 것은 많은 이익들을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 충전은 실제로 운전자 개입 및 조작들 없이 자동적으로 수행되므로, 사용자에 대한 편의를 향상시킬 수도 있다. 또한 노출된 전기 콘택들 및 기계적 마모가 없어, 무선 전력 전송 시스템 (100) 의 신뢰성을 향상시킬 수도 있다. 케이블들 및 커넥터들을 갖는 조작들이 필요하지 않을 수도 있고, 옥외 환경에서 습기 및 물에 노출될 수도 있는 케이블들, 플러그들, 또는 소켓들이 존재하지 않아, 안전성을 향상시킬 수도 있다. 또한 가시적이거나 액세스 가능한 소켓들, 케이블들 및 플러그들이 존재하지 않아, 전력 충전 디바이스들의 잠재적인 파괴를 감소시킬 수도 있다. 또한, 전기 차량 (112) 은 전력 그리드를 안정화하기 위해 분포된 저장 디바이스들로서 사용될 수도 있기 때문에, 도킹-투-그리드 (docking-to-grid) 솔루션이 차량-대-그리드 (V2G) 동작을 위해 차량들의 이용가능성을 증가시키기 위해 사용될 수도 있다.
도 1 을 참조하여 기술된 바와 같은 무선 전력 전송 시스템 (100) 은 또한 심미적 및 방해되지 않는 이점들을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 차량들 및/또는 보행자들에 대해 방해될 수도 있는 충전 칼럼들 및 케이블들이 존재하지 않을 수도 있다.
차량-대-그리드 능력의 추가의 설명으로서, 무선 전력 송신 및 수신 능력들은 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 이 전기 차량 (112) 으로 전력을 전송하고 전기 차량 (112) 이 예를 들어 에너지 부족의 시간들에 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 으로 전력을 전송하도록 상호적이도록 구성될 수도 있다. 이러한 능력은 재생가능한 에너지 생산 (예를 들어, 바람 또는 태양) 에서 초과 수요 및 부족에 의해 초래된 에너지 부족 시에 전기 차량들이 전체 배전 시스템에 전력을 기여하는 것을 허용함으로써 전력 배전 그리드를 안정화하는데 유용할 수도 있다.
도 2 는 도 1 의 무선 전력 전송 시스템 (100) 의 예시적인 코어 컴포넌트들의 개략도이다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 무선 전력 전송 시스템 (200) 은 인덕턴스 (L1) 를 갖는 베이스 시스템 유도 코일 (204) 을 포함하는 베이스 시스템 송신 회로 (206) 를 포함할 수도 있다. 무선 전력 전송 시스템 (200) 은 인덕턴스 (L2) 를 갖는 전기 차량 유도 코일 (216) 을 포함하는 전기 차량 수신 회로 (222) 를 더 포함한다. 여기에 기술된 실시형태들은 일차 및 이차 양자 모두가 공통 공진 주파수로 튜닝되는 경우 자기 또는 전자기 근접장을 통해 일차 구조 (송신기) 로부터 이차 구조 (수신기) 로 에너지를 효율적으로 커플링할 수 있는 공진 구조를 형성하는 용량적으로 로딩된 와이어 루프들 (즉, 멀티-턴 코일들) 을 사용할 수도 있다. 그 코일들은 전기 차량 유도 코일 (216) 및 베이스 시스템 유도 코일 (204) 을 위해 사용될 수도 있다. 에너지를 커플링하기 위해 공진 구조들을 사용하는 것은 "자기 커플링된 공진", "전자기 커플링된 공진", 및/또는 "공진 유도" 로서 지칭될 수도 있다. 무선 전력 전송 시스템 (200) 의 동작이 베이스 무선 전력 충전 시스템 (202) 으로부터 전기 차량 (112) 으로의 전력 전송에 기초하여 기술될 것이지만, 이것에 제한되지 않는다. 예를 들어, 상술된 바와 같이, 전기 차량 (112) 은 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 으로 전력을 전송할 수도 있다.
도 2 를 참조하여, 전력 공급 장치 (208) (예를 들어, AC 또는 DC) 는 전기 차량 (112) 으로 에너지를 전송하기 위해 베이스 무선 전력 충전 시스템 (202) 으로 전력 (PSDC) 을 공급한다. 베이스 무선 전력 충전 시스템 (202) 은 베이스 충전 시스템 전력 변환기 (236) 를 포함한다. 베이스 충전 시스템 전력 변환기 (236) 는 표준 주요 AC 전력으로부터 적합한 전압 레벨의 DC 전력으로 전력을 변환하도록 구성된 AC/DC 변환기, 및 DC 전력을 무선 고전력 전송에 적합한 동작 주파수에서의 전력으로 변환하도록 구성된 DC/저주파수 (LF) 변환기와 같은 회로를 포함할 수도 있다. 베이스 충전 시스템 전력 변환기 (236) 는 원하는 주파수에서의 전자기장을 방출하기 위해 베이스 시스템 유도 코일 (204) 과 직렬인 커패시터 (C1) 를 포함하는 베이스 시스템 송신 회로 (206) 로 전력 (P1) 을 공급한다. 커패시터 (C1) 는 원하는 주파수에서 공진하는 베이스 시스템 유도 코일 (204) 과 공진 회로를 형성하기 위해 제공될 수도 있다. 베이스 시스템 유도 코일 (204) 은 전력 (P1) 을 수신하고 전기 차량 (112) 을 충전하거나 전력공급하기에 충분한 레벨에서 전력을 무선으로 송신한다. 예를 들어, 베이스 시스템 유도 코일 (204) 에 의해 무선으로 제공된 전력 레벨은 킬로와트 (kW) 정도일 수도 있다 (예를 들어, 1 kW 내지 110 kW 이상 또는 이하).
베이스 시스템 유도 코일 (204) 을 포함하는 베이스 시스템 송신 회로 (206) 및 전기 차량 유도 코일 (216) 을 포함하는 전기 차량 수신 회로 (222) 는 실질적으로 동일한 주파수들로 튜닝되고 베이스 시스템 유도 코일 (204) 및 전기 차량 유도 코일 (216) 중 하나에 의해 송신된 전자기장의 근접장 내에 위치될 수도 있다. 이러한 경우, 베이스 시스템 유도 코일 (204) 및 전기 차량 유도 코일 (216) 은 커패시터 (C2) 및 전기 차량 유도 코일 (216) 을 포함하는 전기 차량 수신 회로 (222) 로 전력이 전송될 수 있도록 서로에 커플링될 수도 있다. 커패시터 (C2) 는 원하는 주파수에서 공진하는 전기 차량 유도 코일 (216) 과 공진 회로를 형성하기 위해 제공될 수도 있다. 엘리먼트 (k(d)) 는 코일 분리에서 초래하는 상호 커플링 계수를 나타낸다. 등가 저항들 (Req,1 및 Req,2) 은 유도 코일들 (204 및 216) 및 안티-리액턴스 커패시터들 (C1 및 C2) 에 고유할 수도 있는 손실들을 나타낸다. 전기 차량 유도 코일 (216) 및 커피시터 (C2) 를 포함하는 전기 차량 수신 회로 (222) 는 전력 (P2) 을 수신하고 전기 차량 충전 시스템 (214) 의 전기 차량 전력 변환기 (238) 로 전력 (P2) 을 제공한다.
전기 차량 전력 변환기 (238) 는 무엇보다도 동작 주파수의 전력을 전기 차량 배터리 유닛 (218) 의 전압 레벨로 매칭된 전압 레벨의 DC 전력으로 다시 변환하도록 구성된 LF/DC 변환기를 포함할 수도 있다. 전기 차량 전력 변환기 (238) 는 전기 차량 배터리 유닛 (218) 을 충전하기 위해 변환된 전력 (PLDC) 을 제공할 수도 있다. 전력 공급 장치 (208), 베이스 충전 시스템 전력 변환기 (236), 및 베이스 시스템 유도 코일 (204) 은 고정되어 있고 상술된 바와 같이 다양한 로케이션들에 위치될 수도 있다. 배터리 유닛 (218), 전기 차량 전력 변환기 (238), 및 전기 차량 유도 코일 (216) 은 전기 차량 (112) 의 부분 또는 배터리 팩 (도시하지 않음) 의 부분인 전기 차량 충전 시스템 (214) 에 포함될 수도 있다. 전기 차량 충전 시스템 (214) 은 또한 전력을 다시 그리드로 피딩하기 위해 베이스 무선 전력 충전 시스템 (202) 으로 전기 차량 유도 코일 (216) 을 통해 무선으로 전력을 제공하도록 구성될 수도 있다. 전기 차량 유도 코일 (216) 및 베이스 시스템 유도 코일 (204) 각각은 동작의 모드에 기초하여 송신 또는 수신 유도 코일들로서 작용할 수도 있다.
도시하지 않지만, 무선 전력 전송 시스템 (200) 은 무선 전력 전송 시스템 (200) 으로부터 전기 차량 배터리 유닛 (218) 또는 전력 공급 장치 (208) 를 안전하게 분리하기 위해 로드 분리 유닛 (LDU) 을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 응급 상황 또는 시스템 고장의 경우, LDU 는 무선 전력 전송 시스템 (200) 으로부터 로드를 분리하도록 트리거될 수도 있다. LDU 는 배터리로의 충전을 관리하기 위한 배터리 관리 시스템에 추가하여 제공될 수도 있거나, 그것은 배터리 관리 시스템의 부분일 수도 있다.
또한, 전기 차량 충전 시스템 (214) 은 전기 차량 유도 코일 (216) 을 전기 차량 전력 변환기 (238) 에 선택적으로 연결하고 분리하는 스위칭 회로 (도시하지 않음) 를 포함할 수도 있다. 전기 차량 유도 코일 (216) 을 분리하는 것은 충전을 중지할 수도 있고 또한 (송신기로서 작용하는) 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 에 의해 "보여지는" 바와 같은 "로드" 를 조정할 수도 있으며, 이것은 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 으로부터 (수신기로서 작용하는) 전기 차량 충전 시스템 (214) 을 "은폐하기"위해 사용될 수도 있다. 로드 변경들은 송신기가 로드 감지 회로를 포함하는 경우 검출될 수도 있다. 이에 따라, 베이스 무선 전력 충전 시스템 (202) 과 같은 송신기는 전기 차량 충전 시스템 (214) 과 같은 수신기들이 베이스 시스템 유도 코일 (204) 의 근접장에 존재하는 때를 결정하기 위한 메커니즘을 가질 수도 있다.
상술된 바와 같이, 동작에 있어서, 차량 또는 배터리로의 에너지 전송을 가정하면, 입력 전력은 베이스 시스템 유도 코일 (204) 이 에너지 전송을 제공하기 위한 장을 생성하도록 전력 공급 장치 (208) 로부터 제공된다. 전기 차량 유도 코일 (216) 은 방사된 장에 커플링되고 전기 차량 (112) 에 의한 저장 또는 소비를 위해 출력 전력을 생성한다. 상술된 바와 같이, 일부 실시형태들에서, 베이스 시스템 유도 코일 (204) 및 전기 차량 유도 코일 (216) 은 전기 차량 유도 코일 (216) 의 공진 주파수 및 베이스 시스템 유도 코일 (204) 의 공진 주파수가 매우 가깝거나 실질적으로 동일한 경우 상호 공진 관계에 따라 구성된다. 베이스 무선 전력 충전 시스템 (202) 과 전기 차량 충전 시스템 (214) 사이의 송신 손실들은 전기 차량 유도 코일 (216) 이 베이스 시스템 유도 코일 (204) 의 근접장에 위치될 때 최소이다.
진술된 바와 같이, 효율적인 에너지 전송은 원거리장 (far-field) 으로 전자기파에서의 에너지의 대부분을 전파하기보다는 수신 유도 코일에 송신 유도 코일의 근접장에서의 에너지의 큰 부분을 커플링함으로써 발생한다. 근접장에 있을 때, 커플링 모드는 송신 유도 코일과 수신 유도 코일 사이에 확립될 수도 있다. 이러한 근접장 커플링이 발생할 수도 있는 유도 코일들 주위의 영역은 여기에서 근접장 커플링 모드 영역으로서 지칭된다.
도시되지 않지만, 베이스 시스템 전력 변환기 (236) 및 전기 차량 전력 변환기 (238) 는 양자 모두 발진기, 전력 증폭기와 같은 드라이버 회로, 필터, 및 무선 전력 유도 코일과의 효율적인 커플링을 위한 매칭 회로를 포함할 수도 있다. 발진기는 조정 신호에 응답하여 조정될 수도 있는 원하는 주파수를 생성하도록 구성될 수도 있다. 발진기 신호는 제어 신호들에 응답하는 증폭 양으로 전력 증폭기에 의해 증폭될 수도 있다. 필터 및 매칭 회로는 고조파들 또는 다른 원하지 않는 주파수들을 필터링하고 무선 전력 유도 코일에 전력 변환 모듈의 임피던스를 매칭하기 위해 포함될 수도 있다. 전력 변환기들 (236 및 238) 은 또한 배터리를 충전하기 위해 적합한 전력 출력을 생성하기 위해 정류기 및 스위칭 회로를 포함할 수도 있다.
개시된 실시형태들에 걸쳐 기술된 전기 차량 유도 코일 (216) 및 베이스 시스템 유도 코일 (204) 은 "루프" 안테나들, 및 더욱 구체적으로는 멀티-턴 루프 안테나들로서 지칭되거나 구성될 수도 있다. 유도 코일들 (204 및 216) 은 또한 "자기적" 안테나들로서 여기서 지칭되거나 구성될 수도 있다. 용어 "코일" 은 일반적으로 커플링을 위한 에너지를 다른 "코일" 로 무선으로 출력하거나 수신할 수도 있는 컴포넌트를 지칭한다. 코일은 또한 전력을 무선으로 출력하거나 수신하도록 구성되는 타입의 "안테나" 로서 지칭될 수도 있다. 여기서 사용되는 바와 같이, 코일들 (204 및 216) 은 전력을 무선으로 출력, 무선을 수신, 및/또는 무선으로 릴레이하도록 구성되는 타입의 "전력 전송 컴포넌트들" 의 예들이다. 루프 (예를 들어, 멀티-턴 루프) 안테나들은 페라이트 코어와 같은 공심 또는 물리적 코어를 포함하도록 구성될 수도 있다. 공심 루프 안테나는 코어 영역 내에 다른 컴포넌트들의 배치를 허용할 수도 있다. 강자성체 또는 강자성체 재료를 포함하는 물리적 코어 안테나들은 더 강한 전자기장 및 향상된 커플링의 개발을 허용할 수도 있다.
상술된 바와 같이, 송신기와 수신기 사이의 에너지의 효율적인 전송은 송신기와 수신기 사이의 매칭되거나 거의 매칭된 공진 동안 발생한다. 그러나, 심지어 송신기와 수신기 사이의 공진이 매칭되지 않는 경우에도, 에너지는 더 낮은 효율로 전송될 수도 있다. 에너지의 전송은 송신 유도 코일로부터 자유 공간으로 에너지를 전파시키기 보다는 이러한 근접장이 확립되는 영역 내에 (예를 들어, 공진 주파수의 미리결정된 주파수 영역 내에, 또는 근접장 영역의 미리결정된 거리 내에) 상주하는 수신 유도 코일로 송신 유도 코일의 근접장으로부터의 에너지를 커플링함으로써 발생한다.
공진 주파수는 상술된 바와 같은 유도 코일 (예를 들어, 베이스 시스템 유도 코일 (204)) 을 포함하는 송신 회로의 인덕턴스 및 커패시턴스에 기초할 수도 있다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 인덕턴스는 일반적으로 유도 코일의 인덕턴스일 수도 있는 반면, 커패시턴스는 원하는 공진 주파수에서 공진 구조를 생성하기 위해 유도 코일에 추가될 수도 있다. 비제한적인 예로서, 도 2 에 도시된 바와 같이, 커패시터는 전자기장을 생성하는 공진 회로 (예를 들어, 베이스 시스템 송신 회로 (206)) 를 생성하기 위해 유도 코일과 직렬로 추가될 수도 있다. 이에 따라, 더 큰 직경 유도 코일들의 경우, 공진을 유도하기 위해 필요한 커패시터의 값은 코일의 직경 또는 인덕턴스가 증가함에 따라 감소할 수도 있다. 인덕턴스는 또한 유도 코일의 턴들의 수에 의존할 수도 있다. 더욱이, 유도 코일의 직경이 증가함에 따라, 근접장의 효율적인 에너지 전송이 증가할 수도 있다. 다른 공진 회로들이 가능하다. 다른 비제하적인 예로서, 커패시터는 유도 코일의 2 개의 단자들 사이에 병렬로 배치될 수도 있다 (예를 들어, 병렬 공진 회로). 더욱이, 유도 코일은 유도 코일의 공진을 향상시키기 위해 높은 품질 (Q) 팩터를 갖도록 설계될 수도 있다. 예를 들어, Q 팩터는 300 이상일 수도 있다.
상술된 바와 같이, 일부 실시형태들에 따르면, 서로의 근접장에 있는 2 개의 유도 코일들 사이의 커플링 전력이 개시된다. 상술된 바와 같이, 근접장은 전자기장들이 존재하는 유도 코일 주위의 영역에 대응할 수도 있지만, 유도 코일로부터 전파하거나 방사하지 않을 수도 있다. 근접장 커플링 모드 영역들은 통상적으로, 파장의 작은 프랙션 (fraction) 내에서, 유도 코일의 물리적 체적 근처에 있는 체적에 대응할 수도 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 단일 및 다중 턴 루프 안테나들과 같은 전자기 유도 코일들은, 실제적인 실시형태들에서의 자기 근접장 진폭들이 전기 타입 안테나 (예를 들어, 소형 다이폴) 의 전기 근접장들에 비해 자기 타입 코일들에 대해 더 높은 경향이 있기 때문에, 송신 및 수신 양자 모두를 위해 사용된다. 이것은 그 쌍 사이에 잠재적으로 더 높은 커플링을 허용한다. 더욱이, "전기" 안테나들 (예를 들어, 다이폴들 및 모노폴들) 또는 자기 및 전기 안테나들의 조합이 사용될 수도 있다.
도 3 은 도 1 의 무선 전력 전송 시스템 (300) 의 예시적인 코어 및 부수적인 컴포넌트들을 보여주는 다른 기능 블록도이다. 무선 전력 전송 시스템 (300) 은 통신 링크 (376), 유도 링크 (366), 및 베이스 시스템 유도 코일 (304) 및 전기 차량 유도 코일 (316) 을 위한 정렬 시스템들 (352, 354) 을 도시한다. 도 2 를 참조하여 상술된 바와 같이, 그리고 전기 차량 (112) 을 향한 에너지 흐름을 가정하면, 도 3 에서, 베이스 충전 시스템 전력 인터페이스 (354) 는 AC 또는 DC 전력 공급 장치 (126) 과 같은 전력 소스로부터 충전 시스템 전력 변환기 (336) 로 전력을 제공하도록 구성될 수도 있다. 베이스 충전 시스템 전력 변환기 (336) 는 베이스 시스템 유도 코일 (304) 을 그것의 공진 주파수에서 또는 공진 주파수 근처에서 여기시키기 위해 베이스 충전 시스템 전력 인터페이스 (354) 로부터 AC 또는 DC 전력을 수신할 수도 있다. 전기 차량 유도 코일 (316) 은, 근접장 커플링 모드 영역에 있는 경우, 공진 주파수에서 또는 공진 주파수 근처에서 발진하기 위해 근접장 커플링 모드 영역으로부터 에너지를 수신할 수도 있다. 전기 차량 전력 변환기 (338) 는 전기 차량 유도 코일 (316) 로부터의 발진 신호를 전기 차량 전력 인터페이스를 통해 배터리를 충전하기에 적합한 전력 신호로 변환한다.
베이스 무선 충전 시스템 (302) 은 베이스 충전 시스템 제어기 (342) 를 포함하고, 전기 차량 충전 시스템 (314) 은 전기 차량 제어기 (344) 를 포함한다. 베이스 충전 시스템 제어기 (342) 는 예를 들어 컴퓨터, 및 전력 배전 센터, 또는 스마트 전력 그리드와 같은 다른 시스템들 (도시하지 않음) 로의 베이스 충전 시스템 통신 인터페이스 (162) 를 포함할 수도 있다. 전기 차량 제어기 (344) 는 예를 들어, 차량 상의 온-보드 컴퓨터, 다른 배터리 충전 제어기, 차량들 내의 다른 전자 시스템들, 및 원격 전자 시스템들과 같은 다른 시스템들 (도시하지 않음) 로의 전기 차량 통신 인터페이스를 포함할 수도 있다.
베이스 충전 시스템 제어기 (342) 및 전기 차량 제어기 (344) 는 별개의 통신 채널들을 갖는 특정의 애플리케이션에 대한 서브시스템들 또는 모듈들을 포함할 수도 있다. 이들 통신 채널들은 별개의 물리적 채널들 또는 별개의 로지컬 채널들일 수도 있다. 비제한적인 예들로서, 베이스 충전 정렬 시스템 (352) 은 자율적으로 또는 오퍼레이터의 도움으로 베이스 시스템 유도 코일 (304) 및 전기 차량 유도 코일 (316) 을 더욱 가깝게 정렬하기 위한 피드백 메커니즘을 제공하기 위해 통신 링크 (376) 를 통해 전기 차량 정렬 시스템 (354) 과 통신할 수도 있다. 유사하게, 베이스 충전 유도 시스템 (362) 은 베이스 시스템 유도 코일 (304) 및 전기 차량 유도 코일 (316) 을 정렬함에 있어서 오퍼레이터를 유도하기 위해 피드백 메커니즘을 제공하기 위해 유도 링크를 통해 전기 차량 유도 시스템 (364) 과 통신할 수도 있다. 또, 베이스 무선 전력 충전 시스템 (302) 과 전기 차량 충전 시스템 (314) 사이에 다른 정보를 통신하기 위해 베이스 충전 통신 시스템 (372) 과 전기 차량 통신 시스템 (374) 에 의해 지원되는 별개의 범용 통신 링크들 (예를 들어, 채널들) 이 존재할 수도 있다. 이러한 정보는 전기 차량 특징들, 배터리 특징들, 충전 상태, 및 베이스 무선 전력 충전 시스템 (302) 및 전기 차량 충전 시스템 (314) 양자 모두의 전력 능력들에 대한 정보뿐 아니라, 전기 차량 (112) 에 대한 유지보수 및 진단 데이터를 포함할 수도 있다. 통신 채널들은 예를 들어, 블루투스, 지그비, 셀룰러 등과 같은 별개의 물리적 통신 채널들을일 수도 있다.
전기 차량 제어기 (344) 는 또한 전기 차량 주요 배터리의 충전 및 방전을 관리하는 배터리 관리 시스템 (BMS) (도시하지 않음), 마이크로파 또는 초음파 레이터 원리들에 기초한 주차 보조 시스템, 반자동 주차 동작을 수행하도록 구성된 브레이크 시스템, 및 더 높은 주차 정확성을 제공할 수도 있는 크게 자동화된 주차 '파크 바이 와이어 (park by wire)' 를 돕도록 구성된 스티어링 휠 서보 시스템을 포함할 수도 있어, 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 및 전기 차량 충전 시스템 (114) 중 임의의 것에서의 기계적 수평 유도 코일 정렬에 대한 필요를 감소시킨다. 또, 전기 차량 제어기 (344) 는 전기 차량 (112) 의 일렉트로닉스와 통신하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 전기 차량 제어기 (344) 는 시각적 출력 디바이스들 (예를 들어, 대시보드 디스플레이), 음향/오디오 출력 디바이스들 (예를 들어, 부저, 스피커들), 기계적 입력 디바이스들 (예를 들어, 키보드, 터치 스크린, 및 조이스틱, 트랙볼 등과 같은 포인팅 디바이스들), 및 오디오 입력 디바이스들 (예를 들어, 전자 음성 인식을 갖는 마이크로폰) 과 통신하도록 구성될 수도 있다.
더욱이, 무선 전력 전송 시스템 (300) 은 검출 및 센서 시스템들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 전송 시스템 (300) 은 운전자 또는 차량을 충전 스폿으로 적절하게 유도하는 시스템들과 함께 사용하기 위한 센서들, 요구된 분리/커플링과 함께 유도 코일들을 서로 정렬하는 센서들, 전기 차량 유도 코일 (316) 이 커플링을 달성하기 위해 특정의 높이 및/또는 위치로 이동하는 것을 막을 수도 있는 물체들을 검출하는 센서들, 및 시스템의 신뢰가능하고 손상이 없으며 안전한 동작을 수행하기 위해 시스템들과 함께 사용하기 위한 안전 센서들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 안전 센서는 안전 반경을 너머 무선 전력 유도 코일들 (104a, 116) 에 접근하는 동물들이나 아이들의 존재의 검출, 가열 (유도 가열) 될 수도 있는 베이스 시스템 유도 코일 (304) 근처의 금속 물체들의 검출, 베이스 시스템 유도 코일 (304) 상의 백열성의 물체와 같은 위험한 이벤트들의 검출, 및 베이스 무선 전력 충전 시스템 (302) 및 전기 차량 충전 시스템 (314) 컴포넌트들의 온도 모니터링을 위한 센서를 포함할 수도 있다.
무선 전력 전송 시스템 (300) 은 또한 유선 연결을 통해 플러그-인 충전을 지원할 수도 있다. 유선 충전 포트는 전기 차량 (112) 으로 또는 전기 차량 (112) 으로부터 전력을 전송하기 전에 2 개의 상이한 충전기들의 출력들을 통합할 수도 있다. 스위칭 회로들은 무선 충전 및 유선 충전 포트를 통한 충전 양자 모두를 지원하는데 필요한 기능성을 제공할 수도 있다.
베이스 무선 전력 충전 시스템 (302) 및 전기 차량 충전 시스템 (314) 사이에서 통신하기 위해, 무선 전력 전송 시스템 (300) 은 인-밴드 시그널링 및 RF 데이터 모뎀을 사용할 수도 있다 (예를 들어, 무허가 대역에서의 라디오를 통한 이더넷). 대역외 통신은 차량 사용자/소유자에게 가치 가산 (value-add) 서비스들의 할당을 위해 충분한 대역폭을 제공할 수도 있다. 무선 전력 캐리어의 낮은 깊이 진폭 또는 위상 변조는 치소 간섭을 갖는 인-밴드 시그널링 시스템으로서 작용할 수도 있다.
또, 일부 통신은 특정의 통신 안테나들을 사용하지 않고 무선 전력 링크를 통해 수행될 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 유도 코일들 (304 및 316) 은 또한 무선 통신 송신기들로서 작용하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 베이스 무선 전력 충전 시스템 (302) 의 일부 실시형태들은 무선 전력 경로 상의 키잉 타입 프로토콜을 인에이블하는 제어기 (도시하지 않음) 를 포함할 수도 있다. 미리 정의된 프로토콜로 미리 정의된 간격들에서 송신 전력 레벨을 키잉함으로써 (진폭 시프트 키잉), 수신기는 송신기로부터의 직렬 통신을 검출할 수도 있다. 베이스 충전 시스템 전력 변환기 (336) 는 베이스 시스템 유도 코일 (304) 에 의해 생성된 근접장의 근처에서 활성 전기 차량 수신기들의 존재 또는 부재를 검출하는 로드 감지 회로 (도시하지 않음) 를 포함할 수도 있다. 예시로써, 로드 센싱 회로는 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 에 의해 생성된 근접장의 근처에서 활성 수신기들의 존재 또는 부재에 의해 영향을 받는, 전력 증폭기로 흐르는 전류를 모니터한다. 전력 증폭기상의 로딩에 대한 변경들의 검출은 에너지를 송신하기 위해 발진기를 인에이블할지, 활성 수신기와 통신할지, 또는 이들의 조합을 할지 여부를 결정함에 있어서 사용하기 위해 베이스 충전 시스템 제어기 (342) 에 의해 모니터될 수도 있다.
무선 고전력 전송을 가능하게 하기 위해, 일부 실시형태들은 10 - 60 kHz 의 범위에서의 주파수에서 전력을 전송하도록 구성될 수도 있다. 이러한 낮은 주파수 커플링은 고체 상태 디바이스들을 사용하여 달성될 수도 있는 고도로 효율적인 전력 변환을 허용할 수도 있다. 또, 다른 대역들에 비해 라디오 시스템들과 더 적은 공존 문제들이 존재할 수도 있다.
기술된 무선 전력 전송 시스템 (100) 은 재충전가능하거나 대체가능한 배터리들을 포함하는 다양한 전기 차량 (112) 과 함께 사용될 수도 있다. 도 4 는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라, 전기 차량 (412) 에 배치된 대체가능한 무접촉 배터리를 도시하는 기능 블록도이다. 이러한 실시형태에서, 낮은 배터리 위치는 무선 전력 인터페이스 (예를 들어, 충전기-대-배터리 코드리스 인터페이스 (426)) 를 통합하고, 그라운드에 임베딩된 충전기 (도시하지 않음) 로부터 전력을 수신할 수도 있는 전기 차량 배터리 유닛에 유용할 수도 있다. 도 4 에서, 전기 차량 배터리 유닛은 재충전가능한 배터리 유닛일 수도 있고, 배터리 컴파트먼트 (424) 에 수용될 수도 있다. 전기 차량 배터리 유닛은 또한 공진 유도 코일, 전력 변환 회로, 및 그라운드 기반 무선 충전 유닛과 전기 차량 배터리 유닛 사이의 효율적이고 안전한 무선 에너지 전송을 위해 필요한 다른 제어 및 통신 기능들을 포함하는 전체 전기 차량 무선 전력 서브시스템을 통합할 수도 있는 무선 전력 인터페이스 (426) 를 제공한다.
전기 차량 유도 코일이 돌출 부분들이 존재하지 않도록 그리고 특정된 그라운드-대-차체 클리어런스가 유지될 수 있도록 전기 차량 배터리 유닛 또는 차체의 저부측과 동일면으로 통합되는 것이 유용할 수도 있다. 이러한 구성은 전기 차량 무선 전력 서브시스템에 전용인 전기 차량 배터리 유닛 내의 일부 여유 (room) 를 요구할 수도 있다. 전기 차량 배터리 유닛 (422) 은 또한 배터리-대-EV 코드리스 인터페이스 (422), 및 도 1 에 도시된 바와 같이 전기 차량 (412) 과 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 사이에 무접촉 전력 및 통신을 제공하는 충전기-대-배터리 코드리스 인터페이스 (426) 을 포함할 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 그리고, 도 1 을 참조하여, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 및 전기 차량 유도 코일 (116) 은 고정된 위치에 있을 수도 있고, 그 유도 코일들은 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 에 대한 전기 차량 유도 코일 (116) 의 전체 배치에 의해 근접장 커플링 영역 내에 가져와 진다. 그러나, 에너지 전송을 신속하게, 효율적으로, 그리고 안전하게 수행하기 위해, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 과 전기 차량 유도 코일 (116) 사이의 거리는 커플링을 향상시키도록 감소될 필요가 있을 수도 있다. 따라서, 일부 실시형태들에서, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 및/또는 전기 차량 유도 코일 (116) 은 그들을 더 양호한 정렬로 가져오기 위해 전개가능하고 및/또는 이동가능할 수도 있다.
도 5a, 도 5b, 도 5c, 및 도 5d 는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라, 배터리에 대한 유도 코일 및 페라이트 재료의 배치에 대한 예시적인 구성들의 다이어그램들이다. 도 5a 는 완전히 페라이트 임베딩된 유도 코일 (536a) 을 도시한다. 무선 전력 유도 코일은 페라이트 재료 (538a) 및 그 페라이트 재료 (538a) 주위로 감긴 코일 (536a) 을 포함할 수도 있다. 코일 (536a) 그 자체는 표준 리츠 와이어로 제작될 수도 있다. 도전성 실드 (532a) 는 과도한 EMF 전송으로부터 차량의 승객들을 보호하기 위해 제공될 수도 있다. 도전성 실딩은 플라스틱 또는 복합재료들로 이루어진 차량들에서 특히 유용할 수도 있다.
도 5b 는 커플링을 향상시키고 도전성 실드 (532b) 내의 와전류 (열 소산) 를 감소시키도록 최적으로 디멘젼된 페라이트 플레이트 (즉, 페라이트 백킹) 를 도시한다. 코일 (536b) 은 비도전성 비자성 (예를 들어, 플라스틱) 재료에 완전히 임베딩될 수도 있다. 예를 들어, 도 5a 내지 도 5d 에 도시된 바와 같이, 코일 (536b) 은 보호 하우징 (534b) 에 임베딩될 수도 있다. 자기 커플링과 페라이트 히스테리시스 손실 사이의 트레이드-오프의 결과로서 코일 (536b) 과 페라이트 재료 (538b) 사이에 분리가 존재할 수도 있다.
도 5c 는 코일 (536c) (예를 들어, 구리 리츠 와이어 멀티-턴 코일) 이 측면 ("X") 방향으로 이동가능할 수도 있는 다른 실시형태를 도시한다. 도 5d 는 유도 코일 모듈이 아래 방향으로 전개되는 다른 실시형태를 도시한다. 일부 실시형태들에서, 배터리 유닛은 무선 전력 인터페이스의 부분으로서 전개가능한 그리고 전개가능하지 않은 전기 차량 유도 코일 모듈 (540d) 중 하나를 포함한다. 자기장들이 배터리 공간 (530d) 내로 그리고 차량의 내부로 침투하는 것을 방지하기 위해, 배터리 공간 (530d) 과 차량 사이에 도전성 실드 (532d) (예를 들어, 구리 시트) 가 존재할 수도 있다. 더욱이, 비도전성 (예를 들어, 플라스틱) 보호층 (533d) 이 환경 영향들 (예를 들어, 기계적 손상, 산화 등) 로부터 도전성 실드 (532d), 코일 (536d), 및 페라이트 재료 (538d) 를 보호하기 위해 사용될 수도 있다. 더욱이, 코일 (536d) 은 측면 X 및/또는 Y 방향들로 이동가능할 수도 있다. 도 5d 는 전기 차량 유도 코일 모듈 (540d) 이 배터리 유닛 본체에 대해 하향 Z 방향으로 전개되는 실시형태를 도시한다.
이러한 전개가능한 전기 차량 유도 코일 모듈 (540d) 의 설계는 전기 차량 유도 코일 모듈 (542d) 에 도전성 실딩이 존재하지 않는 것을 제외하고 도 5b 의 그것과 유사하다. 도전성 실드 (532d) 는 배터리 유닛 본체와 함께 머문다. 보호층 (533d) (예를 들어, 플라스틱층) 은 전기 차량 유도 코일 모듈 (542d) 이 전개된 상태에 있지 않을 때 도전성 실드 (532d) 와 전기 차량 유도 코일 모듈 (542d) 사이에 제공된다. 배터리 유닛 본체로부터 전기 차량 유도 코일 모듈 (542d) 의 물리적 분리는 유도 코일의 성능에 긍정적인 영향을 줄 수도 있다.
상술된 바와 같이, 전개되어 있는 전기 차량 유도 코일 모듈 (542d) 은 코일 (536d) (예를 들어, 리츠 와이어) 및 페라이트 재료 (538d) 만을 포함할 수도 있다. 페라이트 백킹은 커플링을 향상시키고 차량의 하체에서 또는 도전성 실드 (532d) 에서 과도한 와전류 손실로부터 방지하기 위해 제공될 수도 있다. 게다가, 전기 차량 유도 코일 모듈 (542d) 은 변환 일렉트로닉스 및 센서 일렉트로닉스에 전력을 공급하기 위해 유연한 와이어 연결을 포함할 수도 있다. 이러한 와이어 번들은 전기 차량 유도 코일 모듈 (542d) 을 전개하기 위한 기계적 기어 내로 통합될 수도 있다.
도 1 을 참조하여, 상술된 충전 시스템들은 전기 차량 (112) 을 충전하거나 전력 그리드로 전력을 다시 전송하기 위해 다양한 로케이션들에서 사용될 수도 있다. 예를 들어, 전력의 전송은 주차장 환경에서 발생할 수도 있다. "주차 영역" 은 또한 "주차 공간" 으로서 여기서 지칭될 수도 있다. 차량 무선 전력 전송 시스템 (100) 의 효율을 향상시키기 위해, 전기 차량 (112) 은 전기 차량 (112) 내의 전기 차량 유도 코일 (116) 이 연관된 주차 영역 내에서 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 과 적절하게 정렬되는 것을 가능하게 하기 위해 X 방향 및 Y 방향을 따라 정렬될 수도 있다.
더욱이, 개시된 실시형태들은 하나 이상의 주차 공간들 또는 주차 영역들을 갖는 주차장들에 적용가능하며, 여기서 주차장 내의 적어도 하나의 주차 공간은 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 을 포함할 수도 있다. 유도 시스템들 (도시하지 않음) 은 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 과 전기 차량 (112) 내의 전기 차량 유도 코일 (116) 을 정렬하기 위해 주차 영역 내에서 전기 차량 (112) 을 위치시킴에 있어서 차량 오퍼레이터를 돕기 위해 사용될 수도 있다. 유도 시스템들은 전기 차량 (112) 내의 유도 코일 (116) 이 충전 베이스 (예를 들어, 베이스 무선 충전 시스템 (102a)) 내의 충전 유도 코일과 적절하게 정렬되는 것을 가능하게 하기 위해 전기 차량 (112) 을 위치시킴에 있어서 전기 차량 오퍼레이터를 돕기 위해, 전자 기반 접근법들 (예를 들어, 무선 포지셔닝, 방향 발견 원리들, 및/또는 광학적, 준 광학적 및/또는 초음파 감지 방법들) 또는 기계적 기반 접근법들 (예를 들어, 차량 휠 가이드들, 트랙들 또는 스톱들), 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다.
상술된 바와 같이, 전기 차량 충전 시스템 (114) 는 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 으로부터 전력을 송신하고 수신하기 위해 전기 차량 (112) 의 하부상에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 전기 차량 유도 코일 (116) 은 바람직하게는 EM 노출과 관련하여 최대 안전 거리를 제공하고 전기 차량의 순방향 및 역방향 주차를 허용하는 중심 위치 근처에서 차량 하체에 통합될 수도 있다.
도 6 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라, 전기 차량을 무선 충전하기 위해 사용될 수도 있는 예시적인 주파수들을 도시하는 주파수 스펙트럼의 챠트이다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 전기 차량들로의 무선 고 전력 전송을 위한 잠재적인 주파수 범위들은: 3 kHz 내지 30 kHz 대역에서의 VLF, 일부 배제들을 갖는 (ISM-형 애플리케이션들을 위한) 30 kHz 내지 150 kHz 대역에서의 낮은 LF, HF 6.78 MHz (ITU-R ISM-Band 6.765 - 6.795 MHz), HF 13.56 MHz (ITU-R ISM-Band 13.553 - 13.567), 및 HF 27.12 MHz (ITU-R ISM-Band 26.957 - 27.283) 를 포함할 수도 있다.
도 7 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라, 전기 차량을 무선 충전하는데 있어서 유용할 수도 있는 예시적인 주파수들 및 송신 거리들을 도시하는 챠트이다. 전기 차량 무선 충전에 유용할 수도 있는 일부 예시의 송신 거리들은 약 30 mm, 약 75 mm, 및 약 150 mm 이다. 일부 예시적인 주파수들은 VLF 대역에서의 약 27 kHz 및 LF 대역에서의 약 135 kHz 일 수도 있다.
생물들 (예를 들어, 인간들 또는 동물들) 또는 다른 원하지 않는 물체들이 위험한 조건들에의 노출의 위험을 무릎쓰고 차량과 그라운드 사이의 영역으로 들어갈 수도 있다. 현존하는 시스템들은 차량의 이동 시에 그 생물을 치거나 다르게는 충격을 가하는 것을 피하기 위해 차량 아래의 그러한 생물의 검출 시에 차량 운전방지 (immobilization) 를 이용한다. 다른 현존하는 시스템들은 생물들을 그들이 위험한 조건들에 잠재적으로 노출될 수 있는 영역들로 들어가는 것으로부터 쫓아내는 것을 추구한다 (예를 들어, 담비들을 차량 엔진으로부터 쫓아내도록 구성된 초음파 시스템들).
차대 충전 시스템을 갖는 전기 차량의 경우에, 차량 아래에 있는 생물들은 허용가능하지 않은 레벨들 (예를 들어, 국제 또는 국내 안전 가이드라인들 및 규정들에 의해 정의된 상한들) 에 있는 전자기파들에 노출될 수도 있다. 예를 들어, 충전 프로세스 동안, 전기 차량과 충전 패드 사이의 영역 내의 자속 밀도는 임계 레벨들 (일반적으로 그 영역 내의 생물에게 손상을 입힐 레벨들보다 더 낮도록 선택되는, 안전 가이드라인들 및 규정들에 의해 정의된 한계들) 을 초과할 수도 있다.
따라서, 허용가능하지 않은 레벨들에서의 전자기장 노출을 피하기 위해, 이동체 (예를 들어, 500 ㎤ 보다 큰 체적을 갖는 생물) 가 충전 프로세스를 시작하기 전에 배제 구역 내에 있는지 여부를 검출하도록 구성된 검출 시스템을 이용하는 것이 이로울 수 있다. 배제 구역은 생물들이 배제되기 원하는 체적으로서 정의될 수 있다. 예를 들어, 배제 구역은 전자기장 (EMF) 노출이 미리 결정된 한계들을 초과할 수 있는 체적일 수 있거나, 차량 아래의 전체 체적 (예를 들어, 차량 아웃라인에 의해 한정되는 차량과 그라운드 사이의 영역) 일 수도 있다. 배제 구역의 다른 정의들은 또한 여기에 기술된 소정의 실시형태들과 양립가능하다.
배제 구역 내에 이동체 (예를 들어, 생물) 의 검출 시에, 무선 충전 시스템은 미리 결정된 시간 주기 동안 전력 전송을 일시 정지할 수 있다. 이러한 일시 정지 기간 동안, 검출 시스템은 배제 구역을 계속 모니터할 수 있다. 전력 전송은, 일시정지 기간의 지속시간 동안 배제 구역에서 이동체가 검출되지 않는 경우, (예를 들어, 사용자의 개재 없이 자동적으로) 재개될 수 있다. 무선 충전 시스템은 배제 구역에 이동체가 존재하는지 여부를 나타내는 검출 시스템으로부터의 신호들을 수신하도록 구성되고, 무선 충전 시스템의 다른 부분들로 적절한 제어 신호들을 송신하도록 구성된 제어기 (예를 들어, 상술된 프로세서 또는 다른 제어 구조) 를 포함할 수 있다.
도 8a 및 도 8b 는 여기에 기술된 소정의 실시형태들에 따른 배제 구역 (802) 의 적어도 일부를 모니터하도록 구성된 예시의 검출 장치 (800) 를 개략적으로 도시한다. 검출 장치 (800) 는 (예를 들어, 차량 충전 패드 (806) 에 근접하여) 차량 (804) 아래의 배제 구역 (802) 의 적어도 일부를 모니터하고 배제 구역 (802) 내의 이동체 (예를 들어, 생물) 의 존재를 검출하도록 위치된다. 예를 들어, 차량 충전 패드 (806) 는 (예를 들어, 차량의 하체 구조 (808) 상의) 차량의 제 1 부분 상에 있을 수 있고, 검출 장치 (800) 는 차량의 제 2 부분의 표면상에 있을 수 있다. 차량 (804) 이 차량 충전 패드 (806) 와 베이스 충전 패드 (810) 사이의 무선 전력 전송을 위해 위치되는 경우, 검출 장치 (800) 에 의해 모니터되고 있는 배제 구역 (802) 의 부분은 또한 베이스 충전 패드 (810) 에 근접하여 있다.
검출 장치 (800) 는 방사선을 송신하고 배제 구역 (802) 내의 물질로부터 반사된 방사선을 수신하도록 구성된 적어도 하나의 안테나 어셈블리 (812) 를 포함한다. 예를 들어, 적어도 하나의 안테나 어셈블리 (812) 는 전자기 방사선 (예를 들어, 에너지 파들) 을 송신하도록 구성된 하나 이상의 안테나들 및 방출된 방사선이 배제 구역 내의 물질로부터 반사한 후 방출된 방사선의 적어도 일부를 수신하도록 구성된 하나 이상의 안테나들을 포함할 수 있다. 방사선을 송신하도록 구성된 하나 이상의 안테나들은 반사된 방사선을 수신하도록 구성된 동일한 하나 이상의 안테나들일 수 있거나, 방사선을 송신하도록 구성된 하나 이상의 안테나들은 반사된 방사선을 수신하도록 구성된 하나 이상의 안테나들로 부터 분리되고 이격될 수 있다.
도 8a 및 도 8b 의 적어도 하나의 안테나 어셈블리 (812) 는 전기 차량 (804) 의 하체 구조 (808) 상에 있지만, 적어도 하나의 안테나 어셈블리 (812) 의 다른 위치들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 안테나 어셈블리 (812) 는, 차량 (804) 이 무선 전력 전송을 위해 위치된 경우 그 적어도 하나의 안테나 어셈블리 (812) 가 차량 충전 패드 (806) 와 베이스 충전 패드 (810) 양자 모두에 근접한 배제 구역 (802) 의 부분을 모니터하도록, 무선 충전 시스템의 베이스 충전 패드 (810) 로 통합될 수 있다.
도 8a 의 측면도에서 도시된 바와 같이, 다수의 안테나 어셈블리들 (예를 들어, 2 개 이상) 이 (예를 들어, 차량측 전력 충전 패드 (806) 에 인접하여) 차량 저부에 장착될 수 있다. 이러한 로케이션은 배제 구역 (802) 외부의 이동체들로부터의 리턴 신호들을 구별하는 것에 관련하여 이로울 수 있다. 도 8a 에 도시된 (812a 및 812b 로 라벨링된) 2 개의 안테나 어셈블리들은 차량 하체 구조 (808) 와 그라운드 (816) 사이의 그리고 베이스 충전 패드 (810) 위로 적어도 부분적으로 연장되는 2 개의 대응하는 영역들 (814a, 814b) (예를 들어, 감시 공간들; 점선들로 표시됨) 내의 이동체들 또는 생물들을 검출하도록 구성될 수 있다. 도 8a 는 영역들 (814a, 814b) 을 서로 중첩하지 않는 것으로서 개략적으로 도시하지만, 이들 영역들 (814a, 814b) 은 양 안테나 어셈블리들 (812a, 812b) 이 이동체 또는 생물을 검출할 수 있는 영역이 존재하도록 다른 구성들에서는 중첩하고 있을 수 있다. 또, 다른 구성들은 3 개 이상의 안테나 어셈블리들 (812) 및 서로 적어도 부분적으로 중첩할 수 있는 3 개 이상의 영역들 (814) (예를 들어, 감시 공간들) 을 이용할 수 있다.
소정의 실시형태들에서, 검출 시스템 (800) 은 물체 또는 생물의 모션을 검출하기 위해 마이크로파 도플러 레이더를 이용할 수 있다. 마이크로파 도플러 레이더 시스템들은 목표 영역으로 마이크로파 전자기 방사선 (예를 들어, 에너지 파들) 을 송신하고 목표 영역 내의 물체들로부터 반사된 리턴 신호들 (예를 들어, 에너지 파들) 을 수신한다. 이들 리턴 신호들의 주파수는 리턴 신호가 반사되는 물체의 (검출기에 대한) 속도를 나타낸다. 배제 구역 내의 물체들 또는 생물들을 검출하는 그러한 마이크로파 도플러 레이터에 대한 예시의 적합한 동작 주파수는 국제적으로 조화된 대역 (EU, UK, NA) 내의 24 GHz/K-Band 일 수 있다. 다른 동작 주파수들이 또한 여기에 기술된 소정의 실시형태들과 양립가능하다. 검출 시스템 (800) 은 마이크로파 전자기 방사선으로 배제 구역 (802) 의 일부를 조사하도록 구성된 적어도 하나의 안테나 어셈블리 (812), 및 배제 구역 내의 이동체들 또는 생물들로부터 리턴 신호들을 수신하도록 구성된 적어도 하나의 안테나 어셈블리 (812) 를 포함할 수 있다. 도 8b 의 평면도에서 도시된 바와 같이, 4 개의 안테나 어셈블리들 (812) (812a, 812b, 812c, 812d 로 라벨링됨; "레이더 모듈들" 로서 지칭될 수 있음) 은 전기 차량 (804) 의 차량 실드 상에 대체로 직사각형 패턴으로 또는 그 차량 실드와 일체로 위치될 수 있으며, 차량 충전 패드 (806) 는 안테나 어셈블리들 (812) 사이에 위치된다. 각 안테나 어셈블리 (812) 는 하우징 및 통합된 마이크로파 전단 및 도플러 검출기 유닛을 가질 수 있다.
도 9 는 마이크로파 도플러 레이더 검출 시스템을 위한 오류 검출 이벤트들에 대한 2 개의 예시의 잠재적인 기여들을 개략적으로 도시한다. 차량의 저부에 장착된 "밑바닥" 포인팅 레이터 검출 시스템들은 (도 9 의 거의 수직인 실선 화살표로 개략적으로 도시된) 그라운드를 향한 마이크로파 방사선을 송신할 수도 있고, (도 9 의 거의 수직인 점선 화살표로 개략적으로 도시된) 그라운드로부터 또는 그라운드상의 임의의 다른 마이크로파 반사성 물체로부터 리턴 신호들 (예를 들어, 에코들) 을 수신할 수도 있다. 차량이 (예를 들어, 차량 서스펜션 시스템, 차량에 들어가거나 나가는 사람들, 차량에 작용하는 풍력들로 인해) 위아래로 약간 이동하는 경우 (도 9 에서 이중 화살표로 개략적으로 도시됨), 그라운드로부터의 마이크로파 방사선의 반사들로부터 초래되는 수신된 리턴 신호들은 배제 구역 내의 이동체 또는 생물로부터 반사된 리턴 신호들로서 착각할 수 있어, 오류 검출 이벤트를 야기한다.
또, 그러한 "밑바닥" 포인팅 레이터 검출 시스템들은 또한 그라운드에 대체로 평행하게 마이크로파 방사선을 송신할 수도 있고 (도 9 의 거의 수평의 실선 화살표로 개략적으로 도시됨), 배제 구역 외부의 마이크로파 반사성 물체들로부터 강한 리턴 신호들 (예를 들어, 에코들) 을 수신할 수도 있다 (도 9 의 거의 수평의 점선 화살표로 개략적으로 도시됨). 배제 구역 외부의 물체들 또는 생물들로부터의 반사들로부터 초래된 이들 수신된 리턴 신호들은 배제 구역 내의 이동체 또는 생물로부터 반사된 리턴 신호들로서 착각할 수 있어, 오류 검출 이벤트를 야기한다.
여기에 기술된 소정의 실시형태들은 이롭게도 원하는 그리고 원하지 않는 리턴 신호들 (예를 들어, 에코들) 에 대한 민감성에 대한 최적의 트레이드-오프를 나타내는 (예를 들어, 송신된 방사선, 수신된 방사선, 또는 양자 모두에 대한) 최적화된 방사 패턴을 갖는 마이크로파 레이더 안테나들을 사용함으로써 그러한 오류 검출 이벤트들을 완화시킨다. 소정의 실시형태들에서, 최적화된 방사 패턴은 그라운드로부터 및 낮은 고도 각도들을 갖는 방향들을 따른 배제 구역 외부의 물체들로부터의 리턴 신호들 (예를 들어, 에코들) 을 감쇠시키도록 구성될 수 있다. 도 10 은 여기에 기술된 소정의 실시형태들과 양립가능한 예시의 방사 패턴 (1000) 의 평면 단면을 개략적으로 도시한다. 도 10 의 방사 패턴 (1000) 은 표면 (1002) (차량 섀시의 하체 (806) 의 일부를 포함하고 그라운드를 향해 포인팅하는 법선 방향 (1004) 을 갖는 표면) 에 장착된 적어도 하나의 안테나 어셈블리 (812) 에 의해 생성된 이득의 크기 (및/또는 적어도 하나의 안테나 어셈블리 (812) 에 의해 수신된 이득의 크기) 를 나타낼 수 있다. 적어도 하나의 안테나 어셈블리 (812) 는 방사선을 생성하고 배제 구역 (802) 내의 물질로부터 반사된 방사선을 수신하도록 구성될 수 있다. 도 10 에 도시된 바와 같이, 송신된 방사선 및 수신된 방사선 중 적어도 하나에 대한 방사 패턴 (1000) 은 최대 이득을 가질 수 있고 선형 스케일로 최대 이득의 절반보다 작은 표면 (1002) 에 수직인 라인 (1004) 을 따른 이득을 가질 수 있다.
도 10 의 평면 단면은 표면 (1002) 에 수직인 평면에 있다. 방사 패턴 (1000) 은, 표면 (1002) 에 수직인 평면에서, (예를 들어, 하향 포인팅 수직 화살표에 의해 도 10 에서 개략적으로 도시된, 수직 축을 따라) 표면에 수직인 제 1 라인 (1004) 을 따른 제 1 이득 (1006), (예를 들어, 오른쪽 포인팅 수평 화살표에 의해 도 10 에서 개략적으로 도시된, 수평 축을 따라) 표면 (1002) 에 평행인 제 2 라인 (1010) 을 따른 제 2 이득 (1008), 및 (예를 들어, 점선에 의해 도 10 에서 개략적으로 도시된 라인 (1014) 을 따라) 제 1 라인 (1004) 과 제 2 라인 (1010) 사이의 제 3 라인 (1014) 을 따른 최대 이득 (1012) 을 갖는다. 제 1 이득 (1006) 은 최대 이득 (1012) 의 절반보다 작고 제 2 이득 (1008) 은 선형 스케일로 최대 이득 (1012) 의 절반보다 작다.
도 10 에 도시된 방사 패턴 (1000) 은 (예를 들어, 수직축에 대해 일반적으로 회전 대칭인) 방위각에서 일반적으로 전방향인 것으로서 그리고 (예를 들어, 수평축에 대해 소정 각도로) 제 3 라인 (1014) 을 따라 고도에서 로브 (lobe) 를 갖는 것으로서 기술될 수 있다. 방사 패턴 (1000) 은 (예를 들어, 수평축을 따르는 제 2 라인 (1010) 을 따라) 제로 도의 고도에서 그리고 (예를 들어, 수직축을 따르는 제 1 라인 (1004) 을 따라) 90 도의 고도에서 이득 최소값들을 가질 수 있다. 제 3 라인 (1014) 은 약 30 도, 약 35 도, 약 40 도, 약 45 도, 약 50 도, 약 55 도, 약 60 도, 30 도와 35 도 사이, 35 도와 40 도 사이, 40 도와 45 도 사이, 45 도와 50 도 사이, 50 도와 55 도 사이, 또는 55 도와 60 도 사이의 (예를 들어, 수평축 (1010) 에 대한) 고도각에 있을 수 있다. 방사 패턴 (1000) 은 제 1 라인 (1004) 에 대해 (예를 들어, 수직축에 대해) 일반적으로 회전 대칭일 수 있다. 적어도 하나의 안테나 어셈블리 (812) 는 제 1 라인 (1004) 을 따라 (예를 들어, 수직축을 따라) 위치될 수 있다.
여기에 기술된 소정의 실시형태들과 양립가능한 다른 방사 패턴 (1000) 의 경우, 선형 스케일의 최대 이득 (1012) 은 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 50 이상의 팩터로 제 1 이득 (1006) 보다 더 크거나, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 50 이상의 팩터로 제 2 이득 (1008) 보다 더 크거나, 또는 양자 모두일 수 있다. 제 1 이득 (1006) 은 로그 스케일로 적어도 10 dB 만큼 최대 이득 (1012) 보다 작을 수 있고, 제 2 이득 (1008) 은 로그 스케일로 적어도 10 dB 만큼 최대 이득 (1012) 보다 작을 수 있다. 제 1 이득 (1006) 은 제 2 이득 (1008) 과 동일하거나 상이할 수 있다. 수직축의 제 1 사이드상의 로브 부분 (예를 들어, 수직축과 도 10 의 수직축의 오른쪽의 수평축의 부분 사이의 제 1 로브 부분 (1016a)) 의 이득은 수직축의 제 2 사이드상의 로브 부분 (예를 들어, 수직축과 도 10 의 수직축의 왼쪽의 수평축의 부분 사이의 제 2 로브 부분 (1016b)) 의 이득과 동일하거나 상이할 수 있다. 이들 2 개의 로브 부분들 (1016a, 1016b) 의 이득들이 서로 상이한 경우, 그 둘 중 더 큰 이득이 최대 이득 (1012) 으로서 고려될 수 있다.
소정의 실시형태들에서, 실질적으로 모든 배제 구역 (802) 이 검출 시스템 (800) 에 의해 모니터될 수 있도록 배제 구역 (802) 의 대응하는 부분들로부터 리턴 신호들을 수신하기 위해 서로로부터 최적으로 이격되는 다수의 안테나 어셈블리들 (812) 이 사용될 수 있다. 다수의 안테나 어셈블리들 (812) 을 사용할 때, 각 안테나 어셈블리 (812) 의 동작 주파수 및 송신 레벨은 (예를 들어, 온도 드리프트, 에이징, 또는 다른 조건들의 경우) 상호 간섭 및 수신기 오버로딩으로 인한 오류 검출 이벤트들을 방지하도록 제어될 수 있다. 상업적인, 기성품의 마이크로파 레이터 안테나 어셈블리들의 경우, 주파수는 충전 로컬 발진기 공급 전압에 의해 제어될 수 있고, 안테나 어셈블리들 (812) 의 송신 레벨은 각 안테나 어셈블리 (812) 상에 흡수재 폼 (foam) 을 배치함으로써 감소 (예를 들어, 3 내지 10 dB 만큼 감쇠) 될 수 있다.
도 11 은 여기에 기술된 소정의 실시형태들에 따른 예시의 방사 패턴 (1000) 에 대한 측정된 방위각 패턴 (1100) 및 측정된 고도 패턴 (1102) 의 플롯이다. 도 11 의 방사 패턴 (1000) 은 차량의 하체 (808) 의 표면 (1002) 에 대해 수직으로 배향될 수 있는 (예를 들어, 방출된 방사선의 파장의 1/4 와 대략 동일한 길이를 갖는) 2 개의 "λ/4" 모노폴 로드 안테나들 (812) 의 배열에서 측정되었다. 도 11 의 방위각 패턴 (1100) 은 약 -12 dB 의 범위 내에 있도록 수직축 (예를 들어, 표면 (1002) 에 대해 수직인 방향) 에 대한 (예를 들어, 차량의 하체 (808) 의 표면 (1002) 에 평행한 평면 내의 참조 방향에 대한) 각도에 따른 이득의 변동을 보여준다. 그러한 방사 패턴 (1000) 은 방위각에서 일반적으로 전방향성인 방사 패턴의 예이다. 도 11 의 고도 패턴 (1102) 은 약 제로 도에서 및 약 ±90 도에서 이득 최소값들을 갖도록 수직축 (예를 들어, 표면 (1002) 에 대해 수직인 방향) 으로부터의 각도에 따른 이득의 변동을 보여준다. 도 11 의 방사 패턴 (1000) 은 안테나 어셈블리 (812) (예를 들어, 작은 그라운드 평면을 갖는 2 개의 모노폴 안테나들) 만으로부터 그리고 큰 차량 실드 없이 획득되었다. 이것은 (예를 들어, 수평선 아래에서) 약간 더 큰 각도들에서 발생하는 ±90 도들에서 명목적으로 2 개의 최소값들을 설명할 수도 있다. 방사 패턴 (1000) 은 약 40-70 도의 고도각에서 최대 이득 (1012) 을 갖는 로브를 가진다. 도 11 의 고도 패턴 (1102) 의 경우, 각도의 네거티브 값들은 수직축의 제 1 사이드의 제 1 로브 부분 (1016a) 에 대응하고 각도의 포지티브 값들은 수직축의 (제 1 사이드에 반대인) 제 2 사이드의 제 2 로브 부분 (1016b) 에 대응한다.
도 12 는 여기에 기술된 소정의 실시형태들과 양립가능한 예시의 안테나 어셈블리 (812) 를 개략적으로 도시한다. 도 12 의 안테나 어셈블리 (812) 는 표면 (1002) 에 장착된 적어도 하나의 패치 안테나 (1200) (예를 들어, 패치 어레이) 를 포함한다. 적어도 하나의 패치 안테나 (1200) 는 하향 수직 방향으로 (예를 들어, 그라운드 (816) 를 향해) 포인팅하는 로브를 갖는 방사 패턴 (1000) 을 생성한다. 도 12 의 안테나 어셈블리 (812) 는 (이중 화살표로 도 12 에 개략적으로 도시된) 거리만큼 적어도 하나의 패치 안테나 (1200) 아래에 위치된 적어도 하나의 금속판 (1204) 을 더 포함한다. 24-GHz 시스템의 경우, 그 거리는 적어도 하나의 패치 안테나 (1200) 아래 5 밀리미터와 10 밀리미터 사이일 수 있다. 금속판 (1204) 은 하향 수직 방향에서의 이득이 감소되도록 방사 패턴 (1000) 을 변경하고, 수평축과 수직축 사이의 미리 결정된 고도각에서 로브들을 생성하도록 구성된다. (마이크로파 도플러 레이더 시스템과 관련하여 해로울 수 있는) 마이크로포니 (microphony) 효과들을 회피하기 위해, 금속판 (1204) 은 그 금속판 (1204) 이 기판 (1202) 에 대해 위치에 있어서 실질적으로 진동하거나 발진하지 않도록 (예를 들어, 기판 (1202) 과 금속판 (1204) 사이에 배치된 폼 재료를 사용하여) 음향적으로 댐핑될 수 있다.
도 13 은 여기에 기술된 소정의 실시형태들에 따른 전기 차량의 무선 충전 시스템을 제어하는 예시의 방법 (1300) 의 흐름도이다. 방법 (1300) 은 동작 블록 (1302) 에서 전기 차량의 하부 표면 아래의 영역에서 에너지 파들을 송신하는 단계를 포함한다. 방법 (1300) 은 동작 블록 (1304) 에서 그 영역 내의 물질로부터 반사된 에너지 파들을 수신하는 단계를 더 포함한다. 방법 (1300) 은 동작 블록들 (1306 및 1308) 에서 수신된 에너지 파들이 그 영역 내의 생물을 나타내는지 여부를 결정하기 위해 수신된 에너지 파들을 분석하는 단계를 더 포함한다. 송신된 에너지 파들은 최대 이득을 가지며 그 최대 이득의 반절보다 작은 표면에 수직인 라인을 따른 제 1 이득을 갖는 패턴에 있을 수 있다. 수신된 에너지 파들은 최대 이득을 가지며 그 최대 이득의 반절보다 작은 표면에 수직인 라인을 따른 제 1 이득을 갖는 패턴에 있을 수 있다.
도 13 의 방법 (1300) 은 동작 블록 (1308) 에서 수신된 에너지 파들이 그 영역 내의 이동체 (예를 들어, 생물) 를 나타낸다고 결정할 때, 동작 블록 (1310) 에서 무선 충전 시스템에 의한 전력 전송을 일시정지시키는 단계를 더 포함한다. 방법 (1300) 은 (예를 들어, 일시정지된 기간의 지속시간 동안) 전력 전송이 일시정지되는 동안 상기 송신하는 단계, 상기 수신하는 단계, 및 상기 분석하는 단계를 계속하는 단계를 더 포함한다. 방법 (1300) 은 전력 전송이 일시정지되는 동안 동작 블록 (1308) 에서 수신된 에너지 파들이 영역 내의 이동체 (예를 들어, 생물) 를 나타내지 않는다는 것을 결정할 때, 동작 블록 (1312) 에서 상기 무선 충전 시스템에 의한 전력 전송을 개시하는 단계를 더 포함한다.
무선 전력 충전 시스템은 전기 차량 (804) 에 전력을 무선으로 전송하는 수단 (예를 들어, 베이스 충전 패드 (810), 차량 충전 패드 (806), 및 상술된 바와 같은 전기 차량 (804) 에 전력을 전송하는데 이용되는 다른 구조), 전자기 방사선을 수신하는 적어도 하나의 수단, 및 전자기 방사선을 송신하는 적어도 하나의 수단을 포함할 수 있다. 수신된 전자기 방사선 또는 송신된 전자기 방사선 중 적어도 하나는 방사 패턴 (1000) 을 가진다. 방사 패턴 (1000) 은 최대 이득 (1012) 을 가질 수 있고, 선형 스케일에서 최대 이득 (1012) 의 반절보다 작은 표면 (1002) 에 수직인 제 1 라인 (1004) 을 따라 제 1 이득 (1006) 을 가질 수 있다. 적어도 하나의 수신하는 수단은 적어도 하나의 마이크로파 레이더 센서 또는 적어도 하나의 안테나 어셈블리 (812) 를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 송신하는 수단은 적어도 하나의 안테나 어셈블리 (812) (예를 들어, 적어도 하나의 수신하는 수단의 동일한 적어도 하나의 안테나 어셈블리) 를 포함할 수 있다. 무선 전력 충전 시스템은 적어도 하나의 수신하는 수단으로부터의 신호들에 응답하여 전송하는 수단을 제어하는 수단을 더 포함할 수 있다. 제어하는 수단은 적어도 하나의 수신하는 수단으로부터의 신호들을 수신하고 전송하는 수단으로 제어 신호들을 송신하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다.
상술된 방법들의 여러 동작들은 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트(들), 회로들, 및/또는 모듈(들) 과 같은, 동작들을 수행할 수 있는 임의의 적합한 수단에 의해 수행될 수도 있다. 일반적으로, 도면들에 도시된 임의의 동작들은 동작들을 수행할 수 있는 대응하는 기능적 수단에 의해 수행될 수도 있다.
정보 및 신호들은 임의의 다양한 상이한 기술들 및 기법들을 사용하여 표현될 수도 있다. 예를 들어, 상기의 설명에 걸쳐 참조될 수도 있는 데이터, 명령들, 커맨드들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들, 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기 필드들 또는 입자들, 광학 필드들 또는 입자들, 또는 이들의 조합에 의해 표현될 수도 있다.
여기에 개시된 실시형태들과 관련하여 기술된 여러 예시적인 로지컬 블록들, 모듈들, 회로들 및 알고리즘 단계들은 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이들의 조합들로서 구현될 수도 있다. 하드웨어와 소프트웨어의 이러한 교환가능성을 명확히 설명하기 위해, 여러 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들이 그들의 기능성에 의해 일반적으로 상술되었다. 그러한 기능성이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 특정의 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과된 설계 제약들에 달려 있다. 기술된 기능성은 각각의 특정의 애플리케이션에 대해 여러 방법들로 구현될 수도 있지만, 그러한 구현 결정들은 본 발명의 실시형태들의 범위로부터 일탈을 초래하는 것으로서 해석되지 않아야 한다.
여기에 개시된 실시형태들과 관련하여 기술된 여러 예시적인 블록들, 모듈들, 및 회로들은 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 주문형 반도체 (ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (FPGA) 또는 다른 프로그래머블 로직 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 여기에 기술된 기능들을 수행하도록 설계된 이들의 임의의 조합으로 구현 또는 수행될 수도 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있지만, 대안으로, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수도 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예를 들어, DSP 와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 결합한 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 그러한 구성으로서 구현될 수도 있다.
여기에 개시된 실시형태들과 관련하여 기술된 방법 또는 알고리즘의 단계들 및 기능들은 하드웨어로 직접, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로, 또는 이 둘의 조합으로 구현될 수도 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우, 그 기능들은 유형의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체 상의 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 저장 또는 송신될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 랜덤 액세스 메모리 (RAM), 플래시 메모리, 리드 온리 메모리 (ROM), 전기적으로 프로그램가능한 ROM (EPROM), 전기적으로 소거가능 프로그램가능한 ROM (EEPROM), 레지스터들, 하드 디스크, 착탈가능 디스크, CD-ROM, 또는 본 기술에서 알려진 임의의 다른 형태의 저장 매체에 상주할 수도 있다. 저장 매체는 프로세서가 그 저장 매체로부터 정보를 판독하고, 그 저장 매체로 정보를 기입할 수 있도록 프로세서에 커플링된다. 대안으로서, 저장 매체는 프로세서와 일체일 수도 있다. 여기에 사용되는 디스크 (disk) 및 디스크 (disc) 는 컴팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크, 광디스크, DVD (digital versatile disc), 플로피 디스크, 및 블루레이 디스크를 포함하며, 여기서, 디스크 (disk) 는 보통 자기적으로 데이터를 재생하는 반면, 디스크 (disc) 는 레이저를 사용하여 광학적으로 데이터를 재생한다. 상기한 것의 조합들은 또한 컴퓨터 판독가능 매체의 범위 내에 포함되어야 한다. 프로세는 및 저장 매체는 ASIC 에 상주할 수도 있다. ASIC 는 사용자 단말기에 상주할 수도 있다. 대안으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내의 이산 컴포넌트들로서 상주할 수도 있다.
본 개시를 요약할 목적으로, 발명들의 소정의 양태들, 이점들 및 신규의 특징들이 여기에 기술되었다. 본 발명의 임의의 특정의 실시형태에 따라 모든 그러한 이점들이 반드시 달성될 수도 있는 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명은 여기서 교시되거나 제시될 수도 있는 바와 같은 다른 이점들을 반드시 달성하지는 않고 여기에 교시된 바와 같은 하나의 이점 또는 이점들의 그룹을 달성하거나 최적화하는 방식으로 구현되거나 수행될 수도 있다.
상술된 실시형태들의 여러 변경들이 용이하게 분명할 것이고, 여기에 정의된 일반 원리들은 본 발명의 사상 또는 범위로부터 일탈하지 않고 다른 실시형태들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 도시된 실시형태들에 제한되는 것으로 의도되지 않고, 여기에 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관성이 있는 가장 넓은 범위에 일치되어야 한다.

Claims (40)

  1. 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템으로서,
    차량 충전 디바이스로부터 이격된 베이스 충전 디바이스로부터 전력을 무선으로 수신하도록 구성된 상기 차량 충전 디바이스;
    상기 전기 차량의 하부 표면상의 검출 장치로서, 상기 검출 장치는 상기 전기 차량 아래의 구역 내의 이동체의 존재를 검출하도록 구성되고, 상기 검출 장치는 방사선을 송신하고 상기 구역 내로부터 반사된 방사선을 수신하도록 구성된 적어도 하나의 안테나 어셈블리를 포함하며, 상기 적어도 하나의 안테나 어셈블리는 상기 송신된 방사선 또는 상기 수신된 방사선 중 적어도 하나에 대한 방사 패턴을 가지며, 상기 방사 패턴은, 상기 하부 표면에 대해 수직인 평면에서, 상기 전기 차량의 상기 하부 표면에 대해 수직인 제 1 라인을 따른 제 1 이득, 상기 하부 표면에 평행한 제 2 라인을 따른 제 2 이득, 및 상기 제 1 라인과 상기 제 2 라인 사이의 제 3 라인을 따른 최대 이득을 가지며, 상기 제 1 이득은 선형 스케일에서 상기 방사 패턴의 상기 최대 이득의 반절보다 작고, 상기 제 2 이득은 선형 스케일에서 상기 방사 패턴의 상기 최대 이득의 반절보다 작고, 상기 방사 패턴은 상기 제 1 라인을 따라 그리고 상기 제 2 라인을 따라 이득 최소값을 가지는, 상기 검출 장치를 포함하며,
    상기 검출 장치는 상기 수신된 방사선이 상기 구역 내에서 이동체의 존재를 나타내는지 여부를 결정하기 위해 상기 수신된 방사선을 분석하는 수단을 더 포함하고,
    상기 시스템은,
    상기 차량 충전 디바이스 또는 상기 베이스 충전 디바이스 중 적어도 하나에 그리고 상기 검출 장치에 동작적으로 커플링된 제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는 상기 검출 장치로부터 적어도 하나의 제 1 신호를 수신하도록 구성되며, 상기 적어도 하나의 제 1 신호는 상기 구역 내의 이동체의 존재를 나타내고,
    상기 제어기는 상기 적어도 하나의 제 1 신호에 응답하도록 구성되는, 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 안테나 어셈블리는 상기 제 1 라인을 따라 위치되고,
    상기 제 1 이득은 로그 스케일로 적어도 10 dB 만큼 상기 최대 이득보다 작고, 상기 제 2 이득은 로그 스케일로 적어도 10 dB 만큼 상기 최대 이득보다 작은, 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 3 라인은 상기 제 1 라인으로부터 약 30 도, 약 35 도, 약 40 도, 약 45 도, 약 50 도, 약 55 도, 또는 약 60 도인, 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 3 라인은 상기 제 1 라인으로부터 30 도와 35 도 사이, 35 도와 40 도 사이, 40 도와 45 도 사이, 45 도와 50 도 사이, 50 도와 55 도 사이, 또는 55 도와 60 도 사이인, 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 방사 패턴은 방위각에서 일반적으로 전방향성이고, 상기 제 3 라인을 따라 고도에서 적어도 하나의 로브를 갖는, 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사 패턴은 상기 제 1 라인에 대해 일반적으로 회전 대칭인, 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면은 상기 전기 차량의 하체 (underbody) 의 일부를 포함하고, 상기 표면은 그라운드를 향해 포인팅하는 법선 방향을 갖는, 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 미리 결정된 시간 주기 동안 상기 베이스 충전 디바이스와 상기 차량 충전 디바이스 사이의 전력 전송을 일시정지시킴으로써 상기 적어도 하나의 제 1 신호에 응답하도록 구성되는, 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출 장치는 일시정지된 시간 주기 동안 상기 구역을 계속 모니터하도록 구성되는, 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 또한 상기 구역 내의 이동체의 부존재를 나타내는 적어도 하나의 제 2 신호에 응답하도록 구성되는, 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 베이스 충전 디바이스와 상기 차량 충전 디바이스 사이의 전력 전송을 개시함으로써 상기 적어도 하나의 제 2 신호에 응답하도록 구성되는, 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템.
  13. 전기 차량의 무선 충전 시스템을 제어하는 방법으로서,
    차량 충전 디바이스로부터 이격된 베이스 충전 디바이스로부터 상기 차량 충전 디바이스에서 전력을 무선으로 수신하는 단계;
    상기 전기 차량의 하부 표면 상의 검출 장치로부터, 상기 전기 차량의 상기 하부 표면 아래의 영역에 소정 패턴의 에너지 파들을 송신하는 단계로서, 상기 패턴은, 상기 하부 표면에 대해 수직인 평면에서, 상기 전기 차량의 하부 표면에 대해 수직인 제 1 라인을 따른 제 1 이득, 상기 하부 표면에 평행한 제 2 라인을 따른 제 2 이득, 및 상기 제 1 라인과 상기 제 2 라인 사이의 제 3 라인을 따른 최대 이득을 가지며, 상기 제 1 이득은 선형 스케일에서 상기 패턴의 상기 최대 이득의 반절보다 작고, 상기 제 2 이득은 선형 스케일에서 상기 패턴의 상기 최대 이득의 반절보다 작고, 상기 패턴은 상기 제 1 라인을 따라 그리고 상기 제 2 라인을 따라 이득 최소값을 가지는, 상기 에너지 파들을 송신하는 단계;
    상기 검출 장치에서, 상기 영역 내로부터 반사된 에너지 파들을 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 에너지 파들이 상기 영역 내의 이동체를 나타내는지 여부를 결정하기 위해 상기 수신된 에너지 파들을 분석하는 단계를 포함하고,
    상기 방법은,
    제어기에서, 상기 검출 장치로부터 적어도 하나의 제 1 신호를 수신하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 제 1 신호는 구역 내의 이동체의 존재를 나타내고, 상기 제어기는 상기 차량 충전 디바이스 또는 상기 베이스 충전 디바이스 중 적어도 하나에 그리고 상기 검출 장치에 동작적으로 커플링되는, 상기 적어도 하나의 제 1 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 제어기에서, 상기 적어도 하나의 제 1 신호에 응답하는 단계를 더 포함하는, 전기 차량의 무선 충전 시스템을 제어하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 이득은 로그 스케일로 적어도 10 dB 만큼 상기 최대 이득보다 작고, 상기 제 2 이득은 로그 스케일로 적어도 10 dB 만큼 상기 최대 이득보다 작은, 전기 차량의 무선 충전 시스템을 제어하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 3 라인은 상기 제 1 라인으로부터 약 30 도, 약 35 도, 약 40 도, 약 45 도, 약 50 도, 약 55 도, 또는 약 60 도인, 전기 차량의 무선 충전 시스템을 제어하는 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 3 라인은 상기 제 1 라인으로부터 30 도와 35 도 사이, 35 도와 40 도 사이, 40 도와 45 도 사이, 45 도와 50 도 사이, 50 도와 55 도 사이, 또는 55 도와 60 도 사이인, 전기 차량의 무선 충전 시스템을 제어하는 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 패턴은 방위각에서 일반적으로 전방향성이고, 상기 제 3 라인을 따라 고도에서 적어도 하나의 로브를 갖는, 전기 차량의 무선 충전 시스템을 제어하는 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 패턴은 상기 제 1 라인에 대해 일반적으로 회전 대칭인, 전기 차량의 무선 충전 시스템을 제어하는 방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 수신된 에너지 파들이 상기 영역 내의 이동체를 나타낸다는 것을 결정할 때, 상기 무선 충전 시스템에 의한 전력 전송을 일시정지시키는 단계를 더 포함하는, 전기 차량의 무선 충전 시스템을 제어하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    전력 전송이 일시정지되는 동안 상기 송신하는 단계, 상기 수신하는 단계, 및 상기 분석하는 단계를 계속하는 단계를 더 포함하는, 전기 차량의 무선 충전 시스템을 제어하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    전력 전송이 일시정지되는 동안 상기 수신된 에너지 파들이 상기 영역 내의 이동체를 나타내지 않는다는 것을 결정할 때, 상기 무선 충전 시스템에 의한 전력 전송을 개시하는 단계를 더 포함하는, 전기 차량의 무선 충전 시스템을 제어하는 방법.
  22. 전기 차량의 무선 충전 시스템을 제어하는 방법으로서,
    차량 충전 디바이스로부터 이격된 베이스 충전 디바이스로부터 상기 차량 충전 디바이스에서 전력을 무선으로 수신하는 단계;
    상기 전기 차량의 하부 표면 상의 검출 장치로부터 상기 전기 차량의 상기 하부 표면 아래의 영역에 에너지 파들을 송신하는 단계;
    상기 검출 장치에서 소정 패턴으로, 상기 영역 내의 물질로부터 반사된 에너지 파들을 수신하는 단계로서, 상기 패턴은, 상기 하부 표면에 대해 수직인 평면에서, 상기 전기 차량의 하부 표면에 대해 수직인 제 1 라인을 따른 제 1 이득, 상기 하부 표면에 평행한 제 2 라인을 따른 제 2 이득, 및 상기 제 1 라인과 상기 제 2 라인 사이의 제 3 라인을 따른 최대 이득을 가지며, 상기 제 1 이득은 선형 스케일에서 상기 패턴의 상기 최대 이득의 반절보다 작고, 상기 제 2 이득은 선형 스케일에서 상기 패턴의 상기 최대 이득의 반절보다 작고, 상기 패턴은 상기 제 1 라인을 따라 그리고 상기 제 2 라인을 따라 이득 최소값을 가지는, 상기 에너지 파들을 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 에너지 파들이 상기 영역 내의 이동체를 나타내는지 여부를 결정하기 위해 상기 수신된 에너지 파들을 분석하는 단계를 포함하고,
    상기 방법은,
    제어기에서, 상기 검출 장치로부터 적어도 하나의 제 1 신호를 수신하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 제 1 신호는 구역 내의 이동체의 존재를 나타내고, 상기 제어기는 상기 차량 충전 디바이스 또는 상기 베이스 충전 디바이스 중 적어도 하나에 그리고 상기 검출 장치에 동작적으로 커플링되는, 상기 적어도 하나의 제 1 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 제어기에서, 상기 적어도 하나의 제 1 신호에 응답하는 단계를 더 포함하는, 전기 차량의 무선 충전 시스템을 제어하는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 1 이득은 로그 스케일로 적어도 10 dB 만큼 상기 최대 이득보다 작고, 상기 제 2 이득은 로그 스케일로 적어도 10 dB 만큼 상기 최대 이득보다 작은, 전기 차량의 무선 충전 시스템을 제어하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 3 라인은 상기 제 1 라인으로부터 약 30 도, 약 35 도, 약 40 도, 약 45 도, 약 50 도, 약 55 도, 또는 약 60 도인, 전기 차량의 무선 충전 시스템을 제어하는 방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 3 라인은 상기 제 1 라인으로부터 30 도와 35 도 사이, 35 도와 40 도 사이, 40 도와 45 도 사이, 45 도와 50 도 사이, 50 도와 55 도 사이, 또는 55 도와 60 도 사이인, 전기 차량의 무선 충전 시스템을 제어하는 방법.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 패턴은 방위각에서 일반적으로 전방향성이고, 상기 제 3 라인을 따라 고도에서 적어도 하나의 로브를 갖는, 전기 차량의 무선 충전 시스템을 제어하는 방법.
  27. 제 22 항에 있어서,
    상기 패턴은 상기 제 1 라인에 대해 일반적으로 회전 대칭인, 전기 차량의 무선 충전 시스템을 제어하는 방법.
  28. 제 22 항에 있어서,
    상기 수신된 에너지 파들이 상기 영역 내의 이동체를 나타낸다는 것을 결정할 때, 상기 무선 충전 시스템에 의한 전력 전송을 일시정지시키는 단계를 더 포함하는, 전기 차량의 무선 충전 시스템을 제어하는 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    전력 전송이 일시정지되는 동안 상기 송신하는 단계, 상기 수신하는 단계, 및 상기 분석하는 단계를 계속하는 단계를 더 포함하는, 전기 차량의 무선 충전 시스템을 제어하는 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    전력 전송이 일시정지되는 동안 상기 수신된 에너지 파들이 상기 영역 내의 이동체를 나타내지 않는다는 것을 결정할 때, 상기 무선 충전 시스템에 의한 전력 전송을 개시하는 단계를 더 포함하는, 전기 차량의 무선 충전 시스템을 제어하는 방법.
  31. 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템으로서,
    상기 전기 차량에 전력을 무선으로 전송하는 수단;
    전자기 방사선을 수신하는 적어도 하나의 수단; 및
    전자기 방사선을 송신하는 적어도 하나의 수단으로서, 상기 수신된 전자기 방사선 또는 상기 송신된 전자기 방사선 중 적어도 하나는 방사 패턴을 가지며, 상기 방사 패턴은, 하부 표면에 대해 수직인 평면에서, 상기 전기 차량의 하부 표면에 대해 수직인 제 1 라인을 따른 제 1 이득, 상기 하부 표면에 평행한 제 2 라인을 따른 제 2 이득, 및 상기 제 1 라인과 상기 제 2 라인 사이의 제 3 라인을 따른 최대 이득을 가지며, 상기 제 1 이득은 선형 스케일에서 상기 방사 패턴의 상기 최대 이득의 반절보다 작고, 상기 제 2 이득은 선형 스케일에서 상기 방사 패턴의 상기 최대 이득의 반절보다 작고, 상기 방사 패턴은 상기 제 1 라인을 따라 그리고 상기 제 2 라인을 따라 이득 최소값을 가지는, 상기 전자기 방사선을 송신하는 적어도 하나의 수단을 포함하고,
    상기 시스템은,
    차량 충전 디바이스 또는 베이스 충전 디바이스 중 적어도 하나에 그리고 검출 장치에 동작적으로 커플링된 제어하는 수단으로서, 상기 제어하는 수단은 상기 검출 장치로부터 적어도 하나의 제 1 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 적어도 하나의 제 1 신호는 구역 내의 이동체의 존재를 나타내는, 상기 제어하는 수단을 더 포함하고;
    상기 제어하는 수단은 상기 적어도 하나의 제 1 신호에 응답하도록 구성되는,
    전기 차량에 대한 무선 충전 시스템.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 전송하는 수단은 무선 전력을 송신하도록 구성된 베이스 충전 디바이스 및 상기 베이스 충전 디바이스로부터 상기 무선 전력을 수신하도록 구성된 차량 충전 디바이스를 포함하는, 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 수신하는 수단은 적어도 하나의 마이크로파 레이더 센서를 포함하는, 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템.
  34. 제 31 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 송신하는 수단은 적어도 하나의 안테나 어셈블리를 포함하는, 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 수신하는 수단은 상기 적어도 하나의 안테나 어셈블리를 포함하는, 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템.
  36. 제 31 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 수신하는 수단으로부터의 신호들에 응답하여 상기 전송하는 수단을 제어하는 수단을 더 포함하는, 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 제어하는 수단은 상기 적어도 하나의 수신하는 수단으로부터의 신호들을 수신하고 상기 전송하는 수단으로 제어 신호들을 송신하도록 구성된 프로세서를 포함하는, 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템.
  38. 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템으로서,
    차량 충전 디바이스로부터 이격된 베이스 충전 디바이스로부터 전력을 무선으로 수신하도록 구성된 상기 차량 충전 디바이스;
    상기 전기 차량의 하부 표면상의 검출 장치로서, 상기 검출 장치는 상기 전기 차량 아래의 구역 내의 이동체의 존재를 검출하도록 구성되고, 상기 검출 장치는 방사선을 송신하고 상기 구역 내로부터 반사된 방사선을 수신하도록 구성된 적어도 하나의 안테나 어셈블리를 포함하며, 상기 적어도 하나의 안테나 어셈블리는 상기 송신된 방사선 또는 상기 수신된 방사선 중 적어도 하나에 대한 방사 패턴을 가지며, 상기 방사 패턴은 상기 전기 차량의 상기 하부 표면에 대해 수직인 제 1 라인을 따른 제 1 이득, 상기 하부 표면에 평행한 제 2 라인을 따른 제 2 이득, 및 상기 제 1 라인과 상기 제 2 라인 사이의 제 3 라인을 따른 최대 이득을 가지며, 상기 제 1 이득은 선형 스케일에서 상기 방사 패턴의 상기 최대 이득의 반절보다 작고, 상기 제 2 이득은 선형 스케일에서 상기 방사 패턴의 상기 최대 이득의 반절보다 작은, 상기 검출 장치를 포함하고,
    상기 검출 장치에 및 상기 차량 충전 디바이스 또는 상기 베이스 충전 디바이스 중 적어도 하나에 동작적으로 커플링된 제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는 상기 검출 장치로부터 적어도 하나의 제 1 신호를 수신하도록 구성되며, 상기 적어도 하나의 제 1 신호는 상기 구역 내의 이동체의 존재를 나타내고,
    상기 제어기는 상기 적어도 하나의 제 1 신호에 응답하도록 구성되고,
    상기 제어기는 미리 결정된 시간 주기 동안 상기 베이스 충전 디바이스와 상기 차량 충전 디바이스 사이의 전력 전송을 일시정지시킴으로써 상기 적어도 하나의 제 1 신호에 응답하도록 구성되는, 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템.
  39. 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템으로서,
    차량 충전 디바이스로부터 이격된 베이스 충전 디바이스로부터 전력을 무선으로 수신하도록 구성된 상기 차량 충전 디바이스;
    상기 전기 차량의 하부 표면상의 검출 장치로서, 상기 검출 장치는 상기 전기 차량 아래의 구역 내의 이동체의 존재를 검출하도록 구성되고, 상기 검출 장치는 방사선을 송신하고 상기 구역 내로부터 반사된 방사선을 수신하도록 구성된 적어도 하나의 안테나 어셈블리를 포함하며, 상기 적어도 하나의 안테나 어셈블리는 상기 송신된 방사선 또는 상기 수신된 방사선 중 적어도 하나에 대한 방사 패턴을 가지며, 상기 방사 패턴은 상기 전기 차량의 상기 하부 표면에 대해 수직인 제 1 라인을 따른 제 1 이득, 상기 하부 표면에 평행한 제 2 라인을 따른 제 2 이득, 및 상기 제 1 라인과 상기 제 2 라인 사이의 제 3 라인을 따른 최대 이득을 가지며, 상기 제 1 이득은 선형 스케일에서 상기 방사 패턴의 상기 최대 이득의 반절보다 작고, 상기 제 2 이득은 선형 스케일에서 상기 방사 패턴의 상기 최대 이득의 반절보다 작은, 상기 검출 장치를 포함하고,
    상기 검출 장치에 및 상기 차량 충전 디바이스 또는 상기 베이스 충전 디바이스 중 적어도 하나에 동작적으로 커플링된 제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는 상기 검출 장치로부터 적어도 하나의 제 1 신호를 수신하도록 구성되며, 상기 적어도 하나의 제 1 신호는 상기 구역 내의 이동체의 존재를 나타내고,
    상기 제어기는 상기 적어도 하나의 제 1 신호에 응답하도록 구성되고,
    상기 검출 장치는 일시정지된 시간 주기 동안 상기 구역을 계속 모니터하도록 구성되는, 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템.
  40. 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템으로서,
    차량 충전 디바이스로부터 이격된 베이스 충전 디바이스로부터 전력을 무선으로 수신하도록 구성된 상기 차량 충전 디바이스;
    상기 전기 차량의 하부 표면상의 검출 장치로서, 상기 검출 장치는 상기 전기 차량 아래의 구역 내의 이동체의 존재를 검출하도록 구성되고, 상기 검출 장치는 방사선을 송신하고 상기 구역 내로부터 반사된 방사선을 수신하도록 구성된 적어도 하나의 안테나 어셈블리를 포함하며, 상기 적어도 하나의 안테나 어셈블리는 상기 송신된 방사선 또는 상기 수신된 방사선 중 적어도 하나에 대한 방사 패턴을 가지며, 상기 방사 패턴은 상기 전기 차량의 상기 하부 표면에 대해 수직인 제 1 라인을 따른 제 1 이득, 상기 하부 표면에 평행한 제 2 라인을 따른 제 2 이득, 및 상기 제 1 라인과 상기 제 2 라인 사이의 제 3 라인을 따른 최대 이득을 가지며, 상기 제 1 이득은 선형 스케일에서 상기 방사 패턴의 상기 최대 이득의 반절보다 작고, 상기 제 2 이득은 선형 스케일에서 상기 방사 패턴의 상기 최대 이득의 반절보다 작은, 상기 검출 장치를 포함하고,
    상기 검출 장치에 및 상기 차량 충전 디바이스 또는 상기 베이스 충전 디바이스 중 적어도 하나에 동작적으로 커플링된 제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는 상기 검출 장치로부터 적어도 하나의 제 1 신호를 수신하도록 구성되며, 상기 적어도 하나의 제 1 신호는 상기 구역 내의 이동체의 존재를 나타내고,
    상기 제어기는 상기 적어도 하나의 제 1 신호에 응답하도록 구성되고,
    상기 제어기는 또한 상기 구역 내의 이동체의 부존재를 나타내는 적어도 하나의 제 2 신호에 응답하도록 구성되는, 전기 차량에 대한 무선 충전 시스템.

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