JP6204410B2 - 電気車両用の誘導充電システム - Google Patents

Description

本発明は電気車両用の充電システムに関係し，より詳細には１次コイルと２次コイルとの位置揃えを改善する充電システムに関する。

誘導電力は種々の車両充電応用に用いられる。これらのシステムは，電源に接続された１次充電コイルと，バッテリに接続された，車両内の２次コイルとを含む。電力は１次充電コイルに印加されて，２次コイル内に電流を誘起し，バッテリを充電する。誘導充電システムは，１）１次コイルの位置と２次コイルの位置とが互いに適切に揃っていないとき，及び／又は２）コイルが互いに十分近接していないとき，効率問題が生じる。先行技術による設計は，コイルを位置揃えする，及び／又はコイルを物理的近傍に移動させる，種々の技法を含む。残念ながらこれらの設計は比較的複雑であり，比較的繊細な感知システム及び移動システムを含みことが多く，該システムは時間がたつと，較正及び維持管理が必要なことがある。さらに，動物又はほかの移動物体が１次コイルと２次コイルとの間をうろつくことがあり，１次コイルと２次コイルとの間の結合効率を損なうことがある。

上述の課題は，電気車両の安全，単純，及び効率的な充電を提供する誘導充電システムを提供することによって解消される。本発明の第１態様によれば，充電システムは車輪止め構造物内に１次コイルを含む。車両の車輪が車輪止め構造物に入ると，１次コイルが車両内の２次コイルに対する位置に自動的に移動する。例えば，車輪止めが１次充電コイルに結合された昇降機構を含んでもよい。車両が車輪止めに入ると，車輪の重量がペダルを前に押す。ペダルの動きは１次充電コイルを２次コイルのより近傍に持ち上げる。二つのコイルは誘導結合の位置におかれ，充電が開始される。充電が完了すると，車両は車輪止めから出て，ペダルは後に旋回し，１次充電コイルは２次コイルとの結合から解放される。

本発明の第２態様によれば，車両は２次コイルを１次充電コイルに対する所定位置に移動させる機構を含む。

本発明の第３態様によれば，１次充電コイルは車輪止めに対して固定的に長手方向の位置合わせがされている。１次コイルは，車両の車輪が車輪止めに接触したとき，１次コイルが車両内の２次コイルと整列するように配置されている。さらに，１次コイル及び２次コイルは，車両が充電システムに出入りする際にコイルの損傷のない結合及び解放を容易にするように，概略水平又は水平から角度を持っている。

本発明の第４態様によれば，充電システムは，少なくとも車庫扉開閉器又は車庫扉開閉器の送信器から送信された信号に応答して制御される。例えば，充電器は，車両が車輪止めから出た後，節電のため休止（ｓｌｅｅｐ）モードに遷移する。車両が戻ったときは，利用者が車庫扉開閉器を起動して車庫扉を開ける。充電器内の受信器は，車庫扉開閉器又は車庫扉開閉器の送信器のいずれかから信号を受信し，覚せい（醒）して充電に備える。車両が車輪止めに入ると，利用者が車庫扉開閉器を起動して車庫扉を閉める。充電器内の受信器は，車庫扉開閉器又は車庫扉開閉器の送信器のいずれかから信号を受信し，充電を開始する。利用者が車庫から出る準備ができたとき，利用者は車庫扉開閉器を起動し，車庫扉を開ける。車庫扉開閉器又は車庫扉開閉器の送信器からの信号は，充電器によって受信され，充電が終了する。

本発明の第５態様によれば，車輪止め構造物は車両の車輪用の横方向位置揃え機構を含む。この位置揃え機構は，車輪が車輪止めに入ると，自動的に横方向位置揃えを行うローラ及び車輪案内を含む。

本発明の第６態様によれば，１次充電コイルは，例えば１次コイル上の雪かきを容易にするために，舗装道路又は車両を支持する面の中の保護用非導電性カバー内に配置してもよい。さらに，又は代替として，２次充電コイルは，車両に搭載された保護用すべり板（ｓｋｉｄ ｐｌａｔｅ）内に配置してもよい。

本発明の第７態様によれば，動物検知及び抑止システムを充電システム内に組み込んでもよい。システムは，動物又はほかの物体が充電範囲に入ったことを検知し，その動物が充電範囲から出るように促すか，又は車両所有者に妨害物について警告するために，可聴警告音又はほかの信号を発することができる。

本発明の種々の利点及び特徴は，現在の実施形態の説明及び図面を参照することによって，より十分に理解されるであろう。

本発明の充電システム及びシステムに接近する車両の第１実施形態の透視図である。 車輪止め内の車両を示す，図１の充電システムの透視図である。 図１の充電システムの拡大した側面図である。 図１の充電システム及び結合した車両の側面図である。 本発明の第２実施形態の側面図である。 本発明の第３実施形態の透視図である。 第３実施形態の充電器に結合した車両の側面図である。 本発明の第４実施形態の透視図である。 第４実施形態の充電器に結合した車両の側面図である。 横方向車輪位置揃え機構の上面図である。 本発明の第６実施形態の側面図である。 第６実施形態によるカバーの上面図である。 カバーの底面図である。 第６実施形態による１次コイルと，カバーと，きょう体との断面図である。 第６実施形態によるすべり板の分解立体図である。 第６実施形態による１次コイル装置の上面図である。 第６実施形態による２次コイル装置の上面図である。 第６実施形態による，カバーを取り除いた１次コイル及び１次コイルきょう体の透視図である。 第６実施形態による２次コイル及びすべり板の透視図である。 第６実施形態と関係する回路のブロック図である。 監視システムのブロック図である。 本発明の第７実施形態による１次コイルと，カバーと，きょう体との断面図である。 車両ネットワーク及び充電ネットワークのブロック図である。 車両ネットワーク及び充電ネットワークのブロック図である。 承認及び充電処理を示すフローチャートである。 本発明の第８実施形態による動物検知システムの側面図である。 ２次温度基板の回路図の第１部分である。 ２次温度基板の回路図の第２部分である。 ２次温度基板の回路図の第３部分である。 ２次ＡＣ基板の回路図の第１部分である。 ２次ＡＣ基板の回路図の第２部分である。 ２次インバータの回路図である。 １次制御回路の回路図の第１部分である。 １次制御回路の回路図の第２部分である。 １次制御回路の回路図の第３部分である。 １次制御回路の回路図の第４部分である。 選択スイッチの回路図である。 デジタルインタフェースの回路図の第１部分である。 デジタルインタフェースの回路図の第２部分である。 デジタルインタフェースの回路図の第３部分である。 ＡＣ電力管理及び測定回路の回路図の第１部分である。 ＡＣ電力管理及び測定回路の回路図の第２部分である。 ＡＣ電力管理及び測定回路の回路図の第３部分である。 種々の電源装置と関係する回路図である。 温度回路の回路図である。 コイル駆動回路の回路図である。 スイッチ駆動回路用の電源装置の回路図の第１部分である。 スイッチ駆動回路用の電源装置の回路図の第２部分である。 スイッチ駆動回路用の電源装置の回路図の第３部分である。 表示灯を備えたカバーの透視図である。

Ｉ．第１実施形態
本発明の誘導車両充電システムの第１実施形態が図に示されており，一般に１０と記されている。充電システム１０は車輪止め５０及び車両１５０を含む。車輪止め５０は位置揃え走路（ｔｒａｃｋ）７０及び充電回路１００を含む。車両１５０は，位置揃え走路７０と整列する車輪２００を含む。車両１５０はバッテリ回路２５０を含む。

図１〜３に示すように，充電システム１０は，車輪止め５０と，位置揃え走路７０と，１次充電コイル１１０と，２次コイル２５２とを含む。図１において，おもちゃの車両１５０が車輪止め５０に近づき，おもちゃの車両１５０の車輪２００が位置揃え走路７０と整列していることが示されている。おもちゃの車両１５０の車輪２００は位置揃え走路７０に入り，おもちゃの車両１５０は前進する。位置揃え走路７０は前方の壁７４で終わる。車輪２００が位置揃え走路の前方の壁７４に接触した後，おもちゃの車両１５０の前方向への移動は妨げられる。図３に示すように，位置揃え走路７０は任意選択で穴（ｗｅｌｌ）７６を含んでもよく，それによって車輪２００が穴７６内にあるとき車両１５０の運転手がそれを感じることができる。

さらに図８に示すように，位置揃え走路７０’は任意選択で自動車輪横方向位置揃え機構４００を含んでもよい。車輪位置揃え機構４００は，横方向ローラ４１０及び車輪案内４２０を含む。横方向ローラ４１０は，車輪２００の移動方向と平行な軸に対して回転する。車輪４２０が車輪止め５０に入ると，車輪２００は横方向ローラ４１０上に乗る。横方向ローラ４１０は，車輪２００が横方向に移動できるようにする。車輪案内４２０は，角度付き部分４２２及び直線部分４２４を含む。車両１５０が前進すると，車輪案内４２０の角度付き部分４２２が車輪２００を車輪案内４２０の中央に向かわせる。車両１５０が更に前進すると，車輪案内４２０の直線部分４２４が車輪２００を車輪案内４２０の中央に保つ。

図３に示すように，車輪止め５０は，車輪２００が前方壁７４に当たるか，及び／又は穴７６内にあるとき，１次充電コイル１１０が車両１５０内の２次コイル２５２と長手方向及び横方向に揃うように設計される。穴７６は，２次コイル２５２が１次充電コイル１１０の上から１次充電コイル１１０に接近し，次第に揃った位置に向かって下がるようにする。任意選択で，車輪止め５０は車両移動方向に対する二つの横方向にだけコイル１１０，２５２が揃うようにしてもよい。図３に示すように，車輪２００が車輪止め５０にしっかりと入った後，２次コイル２５２に結合されたバネ式プランジャ２５６が，２次コイル２５２を１次充電コイル１１０に対して正しく垂直位置が揃うように下げてもよい。さらに任意選択で，空気力，水力又はほかの当該応用に適した方法を用いてプランジャ２５６を下げてもよい。さらに任意選択で，上記方法のいずれかによって作動する対応のプランジャを用いて，１次充電コイルを持ち上げてもよい。１次充電コイル１１０と２次コイル２５２とが適切に位置揃えされた後，充電が開始される。充電が完了したとき，車両１５０は穴７６から戻り，車輪止め５０から出てもよい。図１及び２に示すように，車輪止め５０を，自然の地形を模倣し，１次充電コイル１１０を隠すように設計してもよい。

充電回路１００の電気部品及びバッテリ回路２５０を図３に示す。ＡＣ幹線１０２は電源回路１０４に電気的に接続されている。電源回路１０４は１次駆動及び制御回路１０６に電気的に接続されている。電源回路１０４及び１次駆動及び制御回路１０６は，車輪止め５０の中に配置してもよいし，任意のほかの適切な場所に配置してもよい。電源回路１０４はＡＣ幹線１０２から来る電力を１次駆動及び制御回路１０６用に利用可能な電源に変換する。１次駆動及び制御回路１０６は１次充電コイル１１０に電気的に接続されている。１次充電コイル１１０は２次コイル２５２と誘導結合している。１次充電コイル１１０は，１次充電コイル１１０に電圧が印加されたとき，電磁誘導によって２次コイル２５２に電力を転送する。２次コイル２５２は，２次整流回路及び制御回路２５８に電気的に接続されている。２次整流回路及び制御回路２５８は車両１５０内のバッテリ２６０に電気的に接続されている。２次整流回路及び制御回路２５８は，１次充電コイル１１０から２次コイル２５２に転送された電力をバッテリ２６０用に利用可能な電力に変換する。１次磁束シールド１０８は１次充電コイル１１０に隣接して配置され，２次磁束シールド２５４は２次コイル２５２に隣接して配置される。１次及び２次シールド１０８，２５４は，充電回路１００及びバッテリ回路２５０の部品を，コイル１１０，２５２からの磁気干渉から保護し，充電中の損失を制限する。

図４に示すように，おもちゃの車両１５０に関して上述した充電システム１０は，通常の自動車１５０’を含む，事実上任意の大きさ又は種類の車両に用いてもよい。任意選択で，この充電システムを，バス，タクシー，飛行機，ゴルフカート，スクーター又は娯楽用車両を含むが，これらに限定しない任意の車両に用いてもよい。さらに任意選択で，充電電子回路は，車両の電源遮断，車両を駐車状態にする，車両の操作禁止（ｌｏｃｋ ｏｕｔ）のような種々の機能を達成するために，車両の電気システムと通信してもよい。車両操作禁止は，盗難，子供のいたずら又は所望の充電状態になる前に車両を操作すること，を防ぐ目的であってもよい。操作禁止解除は，例えば鍵，電子鍵又は電子キーパッドによって行うことができる。

ＩＩ．第２実施形態
本発明の第２実施形態を図５に示す。この実施形態においては，１次充電コイル１１０は車輪止め５０’から分離されて，充電ブロック２１０に搭載される。車両１５０”は車輪２００が車輪止め５０’に接触して車両１５０”の前進が妨げられるまで前進する。この実施形態は，車輪２００が車輪止め５０’に接触したとき，１次充電コイル１１０と２次コイル２５２とが互いに適切な誘導充電の位置に揃うように設計される。図５に示すように，１次充電コイル１１０及び２次コイル２５２は概略水平であるが，道路面３００に対してわずかに角度を持っている。このことによって，車両及び充電器が相対的に長手方向に移動した際に，２次コイル２５２が１次充電コイル１１０と結合し，解放されるようにする。この配置はまた，車両１５０”が充電中突然後退したとき，コイル１１０，２５２が損傷することも防ぐ。

ＩＩＩ．第３実施形態
本発明の第３実施形態を図６Ａ及び６Ｂに示す。この実施形態においては，車輪止め５０”は穴７６’及びヒンジピン９２を含む。充電ペダル８０は，ヒンジピン９２において車輪止め５０”に丁番結合されている。充電ペダル８０は前部８４及び後部８６を有する，わん曲した，剛性のレバー８２を含む。１次コイルプラットホーム８８はレバー８２と丁番９０で丁番結合されている。丁番９０内には，１次コイルプラットホーム８８が丁番９０の周りを，レバー８２の後部８６に対して所定のプラットホーム角θを超えて旋回しないようにする丁番止めがある。任意選択で，プラットホーム８８が丁番９０の周りをプラットホーム角θを超えて旋回しないようにする任意のほかの装置を使用してもよい。プラットホーム角θについては，以降更に説明する。１次充電コイル１１０は，１次コイルプラットホーム８８の上面に配置される。

車両１５０”がないとき，車輪止め５０”は図６Ｂに示す方向を向いている。車両１５０”の車輪２００が穴７６’に入ると，車両１５０”の重量によって，レバー８２の前部８４がヒンジピン９２の周りを旋回し，車輪止め５０”に対して前方及び下方に回転する。前部８４が前方及び下方に移動したとき，後部８６がヒンジピン９２の周りを旋回して，車輪止め５０”に対して前方及び上方に移動する。レバー８２の後部８６がヒンジピン９２の周りを回転すると，後部８６が１次コイルプラットホーム８８を地面から持ち上げる。１次コイルプラットホーム８８は丁番９０の周りを旋回し，後部８６に対してプラットホーム角θを形成する。車両１５０”は，車輪２００が穴７６の中央にあり，車両１５０”の前進が妨げられるまで前進する。

所定のプラットホーム角θは，車輪２００が穴７６’の中央にあるとき，レバー８２の後部８６が１次充電コイル１１０を２次コイル２５２に対して適切な位置に揃えるように計算される。この方向は図６Ｂに示されている。この時点で充電を開始してもよい。充電は手動で起動してもよいし，任意選択で，レバー８２の回転運動，車両１５０”の後部の回転運動，若しくは任意のほかの動き，又は充電を起動するのに適した物理位置を検出する感知器（図示せず）に基づいて，自動的に行ってもよい。

代替として，プラットホーム角θは，例えばバネ式丁番（図示せず）を用いて自己整列するものであってもよい。プラットホームが持ち上げられたとき，プラットホームは車両の下部に接触する。レバーが更にプラットホームを持ち上げると，プラットホームはバネ式丁番で旋回する。この自己整列バネ式丁番は，プラットホームの表面と車両の受信位置との密着を容易にする。

充電が完了したとき，車両１５０”は穴７６’から戻り，これによって車両の重量がレバー８２の前部８４からレバー８２の後部８６へ移る。これは，後部８６をヒンジピン９２の周りに旋回させ，車輪止め５０”に対して後方及び下方に移動させる。同時にレバー８２の前部８４がヒンジピン９２の周りを旋回して，車輪止め５０”に対して後方及び上方に移動する。車両１５０”の車輪２００が完全に穴７６’から出た後，車輪止め５０”は図６Ａに示す方向に戻る。任意選択で，車輪２００が車輪止め５０”に入り，水力ピストンに応力を働かせた後，水力リンクが１次充電コイル１１０を２次コイル２５２と位置が揃うように持ち上げるようにしてもよい。さらに，任意選択で，車輪２００が車輪止め５０”に入り，空気力ピストンに応力を働かせた後，空気力リンクが１次充電コイル１１０を２次コイル２５２と位置が揃うように持ち上げるようにしてもよい。

ＩＶ．第４実施形態
第４実施形態を図７Ａ及び７Ｂに示す。この実施形態は，車両１５０”の二つの前輪２００を支えるように位置揃えされた二つの車輪止め５０”を含む。横棒９４が二つのペダル８２を剛性に結合する。横棒９４は１次コイル延長部９６に剛性に結合されている。図７Ａに示す実施形態において，１次コイル延長部９６はペダル８２の間のおよそ中間点に配置されている。任意選択で，１次コイル延長部９６はペダル８２の間の任意の位置に配置してもよい。さらに，任意選択で，１次コイル延長部９６はペダル８２と整列してもよいし，ペダル９６の間の空間の外に配置してもよい。１次コイル延長部９６は，丁番９０’によって１次コイルプラットホーム８８’に丁番結合されている。丁番９０’は，１次コイルプラットホーム８８’が，１次コイル延長部９６に対して所定のプラットホーム角θ’を超えて旋回しないようにする丁番止めを含む。任意選択で，プラットホーム８８’がプラットホーム角θ’を超えて旋回しないようにする任意のほかの適切な装置を使用してもよい。１次充電コイル１１０は，１次コイルプラットホーム８８’の上面に配置される。

車両１５０”の前輪２００が車輪止め５０”に入ったとき，レバー８２がヒンジピン９２の周りを旋回する。レバー８２の旋回によって，横棒９４が回転する。横棒９４の回転は，１次コイル延長部９６を回転させる。１次コイル延長部９６が回転すると，１次コイルプラットホーム８８’が丁番９０の周りを旋回する。プラットホーム角θ’が所定値に達した後，丁番止めが働き，１次コイルプラットホーム８８’が１次コイル延長部９６に対して更に旋回しないようする。レバー８２が車輪２００の重量下でヒンジピン９２の周りを旋回し続けると，１次コイルプラットホーム８８’は地面から上昇する。プラットホーム角θ’及び１次コイル延長部９６の長さは，車輪２００が穴７６’の中央にあるとき，１次充電コイル１１０が２次コイル２５２に対して適切な充電位置揃えになるように計算される。この方向は図７Ｂに示されている。この時点で充電を開始してもよい。図６Ａ及び６Ｂに関して説明したとおり，充電は手動で起動してもよいし，自動的に起動してもよい。充電が完了したとき，車両１５０”は穴７６’から戻る。これによって，車輪止め５０”が図６Ａ及び６Ｂについて説明したとおり，図７に示す方向に戻る。バネ式丁番を含む前に説明した自己整列プラットホームを，この実施形態においても同様に使用してよい。

誘導充電システム１０は，車両が一定時間停止する任意の場所に配置してもよい。例えば，車輪止めは駐車場に配置してもよく，利用者が充電を開始するための決済の方法を提供することを必要とする。充電システムはまた，住宅の車庫に配置してもよい。

Ｖ．第５実施形態
第５実施形態は，車庫扉開閉器又は車庫扉開閉器の送信器から送信された信号によって，充電システム１０の準備，起動，停止を制御する充電回路受信器を含む。充電回路１００は，車両１５０が車輪止め５０から出て車庫から出た後，節電のために休止モードに遷移してもよい。例えば，車両が車庫から出た後，車庫扉開閉器の送信器からの無線周波又はほかの信号が，車庫扉開閉器を起動して車庫扉を閉め，同時に充電回路を停止させて低電力休止モードにしてもよい。任意選択で，車両１５０が車庫内にあるときは，車庫扉を開けるための車庫扉開閉器の送信器からの信号が充電器を停止させ，車両１５０が車庫から出た後では車庫扉を閉じるための車庫扉開閉器の送信器からの別の信号が充電器を低電力休止モードにしてもよい。充電回路受信器もまた，信号を受信したとき充電器を覚せいさせてもよい。例えば，車両が車庫の外から接近しているとき，利用者は車庫扉開閉器の送信器から信号を送信することによって，車庫扉を起動してもよい。充電回路１００の受信器は，信号を受信し，充電回路１００を覚せいさせて充電に備えさせてもよい。車両１５０が車庫内に入った後，車庫扉開閉器の送信器によって送信された信号に応答して，車庫扉を閉じてもよい。充電回路１００の受信器は，車庫扉開閉器の送信器によって送信された信号を検出し，この信号に基づいて充電を起動してもよい。任意選択で，車両１５０の存在を検出する感知器を，誤って充電器を起動することを防ぎ，充電を起動・停止するために，車庫扉開閉器の送信器と組み合わせて使用してもよい。例えば，車庫扉が開けられたが，車両１５０が入らないとき，充電器は，感知器から車両が車庫に入ったとの確認を受信したときだけ，起動してもよい。さらに，任意選択で，車庫扉開閉器自体が，車庫扉開閉器が車庫扉を開き，又は閉じたときいつでも，充電回路受信器が受信する信号を送信する送信器を含んでもよい。充電回路１００は，これらの信号を受信して，充電器を覚せい，起動，停止及び低電力休止モードに遷移させるために使用する受信器を含んでもよい。

ＶＩ．第６及び第７実施形態
本発明の誘導車両充電システムの第６実施形態を図９〜１８に示し，一般に５００と記す。充電システムは一般に，１次充電コイル５３０及び２次コイル５４０を支持する構造物を含む。充電システム５００は，１次充電コイルきょう体５１０と，１次充電コイルカバー５２０と，２次コイルきょう体５５０と，車輪止め５７０とを含む。図９に示すように，１次充電コイルきょう体５１０は凹所（ｒｅｃｅｓｓ）５１２内に配置され，当該凹所は車両５８０を支持する面５９０に入り込んでいる。１次充電コイルカバー５２０の上面は，図９に示すように，面５９０とほぼ同一の平面に配置され，車両が１次充電コイルきょう体５１０の上を走行したとき，車両５８０の車輪は概略同一水平面にあるようになっている。任意選択で，１次充電コイルカバー５２０の上面は，面５９０の雪かき又は類似の清掃を可能にし，一方で１次コイルを保護し，無線充電を可能にするように平滑であってよい。

図１６に示すように，１次充電コイルきょう体５１０はシリンダ５１４と，上面５１６と，へり（ｌｉｐ）５１８とを含んでもよい。１次充電コイル５３０はきょう体上面５１６によって支持され，へり５１８とかみ合う。ほかの１次充電コイルきょう体構成も考えられる。例えば，１次充電コイル５１０は任意選択で，１次充電コイル５３０を支持する凹所の下面を含む，簡単な凹所を含んでもよい。この構成においては，１次充電コイルカバー５２０は凹所下面とかみ合う。

１次充電コイル５３０は内側１次駆動コイル５３２と，図１４に示す外側１次自由共振コイル５３４を含んでもよい。外側１次自由共振コイル５３４は，１又は複数の結合コンデンサに接続されている。この構成は，１次充電コイル５３０から２次コイル５４０への電力転送を改善する。図９に戻り，１次充電コイルきょう体５１０は，２次コイルきょう体５５０に対して種々の高さで構成してもよい。１次充電コイルきょう体６１０は，車両が充電位置に置かれると，１次コイル５３０と２次コイル５４０との結合を改善するために，地面から高くなるようにしてもよい。１次充電コイルきょう体５１０の移動は，空気力リンク，水力リンク，機械的リンク又は任意のほかの適切な方法によって達成される。

図９〜１２に示すように，１次充電コイルカバー５２０は１次充電コイル５３０の上に配置され，１次コイル５３０を保護するために１次充電コイルきょう体５１０の上面５１６及び／又はへり５１８とかみ合う。カバーはまた，１次充電コイル５３０を支え，保護する１又は複数の凹所５２２，５２４も含んでよい。凹所５２２，５２４はまた，上面５１６上の突起５２６，５２８と整列し，かみ合う。上面は１次充電コイル５３０を更に保護する。突起５２６，５２８は，１次充電コイル５３０がカバー５２０内に格納されるように，１次充電コイルカバー５２０の第２部分に任意選択で規定される。図１１に示すように，カバー５２０の下側は，カバー５２０の強度を増し，１次コイル５３０の保護を強化するためにリブ支持構造物を含んでもよい。第７実施形態においては，図２０に示すように，コイルは凹所５２２’，５２４’に支えられ，突起はカバー５２０’の下面にあってもよい。凹所５２２’，５２４’は１次充電コイルきょう体５１０内に規定される。凹所５２２’，５２４’は，１次充電コイル５３０がカバー５２０’内に格納されるように，１次充電コイルカバー５２０’の第２部分に，任意選択で規定してもよい。１次充電コイルきょう体５１０のカバー５２０及びほかの要素は，非導電性の合成物又はプラスチックを含む，任意の適切な材料で製造してもよい。これは，カバーの上を走行する車両を支持するために必要な強度及び構造を提供するために，ガラスエポキシ，プラスチック又はガラス繊維の層を含んでもよい。任意選択で，図３６に示すように，カバー５２０”は１又は複数の表示灯５３６を含んでもよい。表示灯５３６は，図３６に示すように光る輪の形態であってもよく，充電１次コイルの位置，決済が受諾／承認されたこと，充電が開始されたこと，障害が起きたこと，又は利用者若しくは保守点検会社に有用な任意のほかの情報を示してもよい。

２次コイルきょう体又はすべり板５５０が図１３に示されており，車両の下側に搭載されるようになっている。２次コイルきょう体５５０は，Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）合成物のような非導電性，耐水性材料を含む，任意の適切な材料でできた外側層５５２を含んでもよい。外側層５５２は，２次コイルきょう体５５０用の保護耐摩耗層を提供する。内側層５５４を外側層５５２に隣接して配置してもよいし，内側層５５４と外側層５５２との間に他の層を配置してもよい。内側層５５４は，非導電性のガラス繊維，プラスチック又は合成物を含む，任意の適切な材料でできたものであってよい。内側層５５４は一般に，２次コイル５４０を支持し，保護する。任意選択で，２次コイル５４０は一般に，２次コイル５４０の上の面によって支持される。さらに，任意選択で，２次コイル５４０をこの応用に適当な任意の面によって支持してもよい。２次コイル５４０は，図１５に示すように，内側２次受信器コイル５４２及び外側２次自由共振コイル５４４を含んでもよい。外側２次自由共振コイル５４４は，電力監視回路及び制御回路によって制御される調整のために，リレーで並列又は直列に切り替えることができる１又は複数のコンデンサ５４６に接続される。この構成は１次コイル５３０と２次コイル５４０との間の電力転送を改善することができる。図１７は，外側層５５２がない構成における，２次コイル５４０を支持する内側層５５４を示している。図１３に戻り，誘導電力転送によって発生する磁場から電子回路を保護するために，２次コイル５４０の上に鎧（ｍａｉｌ）保護層５５６を配置してもよい。磁界から電子回路を更に保護するために，鎧保護層５５６の上に２次保護層５５８を配置してもよい。鎧保護層５５６及び２次保護層５５８は，任意の強磁性材料を含む任意の通常の保護材料でできたものであってよい。２次コイルきょう体５５０は，車両が充電位置に置かれたとき，１次コイル５３０と２次コイル５４０との間の結合を改善するために，２次コイル５４０を下げるようにしてもよい。２次コイルきょう体５５０の移動は，空気力リンク，水力リンク，機械式リンク又は任意のほかの適切な方法によって達成される。この移動は，システムが最高効率に基づいて適切な結合を調整することを可能にする調整方法である。

使用中に車両が充電領域に入ることがある。上述のとおり，１次充電コイル５３０はカバー５２０で保護されているので，車両の車輪が１次充電コイルきょう体５１０の上を走ってもよい。車両の前進は，図９に示すように１次充電コイル５３０と２次コイル５４０とが，長手方向（前方及び後方）に整列するように配置された車輪止め５７０によって阻止される。車両の車輪の横方向位置揃えもまた，本願明細書で説明した任意の実施形態のすべて又は一部を用いて案内及び／又は調整される。車両が適切な位置に置かれると，１次充電コイル５３０と２次コイル５４０とが整列する。１次充電コイルきょう体５５０及び／又は２次コイルきょう体５１０は垂直方向に移動してもよい。これは，コイルを誘導結合に最適な間隔に配置するために互いに近づき，離れることを意味する。この時点で車両は充電される。更なる自由度が所望されるときは，損失を避けるために追加保護をシャーシに加えてもよいことに注意されたい。この追加保護は，図に示した範囲を超えてもよい。

ＶＩＩ．第８実施形態
図２４に示す第８実施形態においては，動物検知システム及び警報又はほかの抑止手段をシステムに組み込んでもよい。１次充電コイル５３０と２次コイル５４０との間の空間に，動物又はほかの移動物体が入ることは望ましくない。とりわけ，このことは１次充電コイル５３０と２次コイル５４０との間の結合効率を低下させることがある。充電システムに感知器を組み込むことによって，何かが充電領域に入ったことを検出することができる。これは，警報，振動及び／又はほかの抑止手段を起動してもよい。感知器は，受動赤外，超音波及びマイクロ波を含む任意の通常の種類の動き検知感知器であってよい。任意選択で，感知器を充電回路に接続して，感知器が移動物体を検出したとき，充電回路が起動しないようにすることができる。感知器はまた，警報，振動及び／又はほかの抑止手段を起動してもよい。

図１８に本発明の任意の実施形態に用いることができる回路のブロック図を示す。ＡＣ幹線入力が図１８に示されており，一般に８００と記されている。電源回路の例が図３２に示されている。ＡＣ幹線８００は降圧（ｂｕｃｋ）昇圧（ｂｏｏｓｔ）制御回路８０５と共に降圧変換器８０２及び昇圧変換器８０６に接続してもよい。降圧変換器８０２及び昇圧変換器８０６は入力電力を管理し，適切な電力を供給するために必要なＤＣレールすなわち振幅を制御する。降圧変換器８０２及び昇圧変換器８０６の駆動回路の例を図３１Ａ〜３１Ｂに示す。電力係数補正は，降圧昇圧システムを用いて管理してもよい。降圧変換器８０２及び昇圧変換器８０６用の降圧昇圧制御回路８０５の例を図３０Ａ〜３０Ｂに示す。電力測定回路８０４と，高電圧，温度及び位相感知回路８１４は電力制御及び通信回路８１０に接続され，電力制御及び通信回路は次いで降圧昇圧制御回路８０５及び電力スイッチ駆動回路８０８を介して１次コイル５３０に配電される電力を調整する。このシステムは１次コイル及び２次コイルからのデータを用いて，適切な運転データ及び電力情報を調整し，調停（ｒｅｃｏｎｃｉｌｅ）し，測定する。電力測定回路８０４並びに高電圧，電力，温度及び位相感知回路８１４は，システムが最適の効率で正確な量の電力を配電し，一方，内側１次駆動コイル５３２及び外側１次自由共振コイル５３４を監視することによって，安全な運転を強化できるようにする。制御回路は，最適性能のために選択された動作周波数に対するシステム共振周波数の変化を調整するために，動作周波数を掃引できるように設計されていることに注意されたい。システム共振周波数は，制御システムの１次側又は２次側のいずれか，又は双方で調整できる，制御システムによって制御された切替型コンデンサ（ｓｗｉｔｃｈｅｄ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）を用いて意図的に変更してもよい。電力制御及び通信回路８１０並びに電力，温度，位相感知回路の例を図２８Ａ〜２８Ｄに示す。電力測定回路８０４の例を図３１Ｃに示す。スイッチ駆動回路８０８は，１次コイル５３０に電力を供給するために電力スイッチ８１２を駆動する。スイッチ回路の例を図２８Ａ〜２８Ｃに示す。スイッチ駆動回路の電源の例を図３５Ａ〜３５Ｃに示す。１次コイル５３０の駆動回路の例を図３４に示す。システムは，電力スイッチ８１２と１次コイル５３０との間に配置された１又は複数の結合コンデンサ８０７を含んでもよい。システムはまた，利用者にデータを表示するためのデジタルインタフェース並びに電力及び温度インタフェースも含んでよい。これらの機能のための回路の例を図３０Ｃに示す。１次電流監視範囲選択スイッチの例を図２９に示す。

２次コイル５４０は１次コイル５３０から誘導電力を受電する。２次コイル５４０に関係する回路の例を図２６Ａ〜２６Ｂに示す。２次コイル５４０は，所望であれば，可変高周波ＡＣ電圧を直接バッテリを充電し，又はＤＣ負荷に供給するために使用できるＤＣ電圧に整流する整流回路及びローパスフィルタに接続してもよい。整流回路８２０は，所望であれば，ＡＣプラグと置き換えるためにＤＣ電圧を逆に固定した低周波のＡＣに変換するためにインバータ回路８２２に接続してもよい。固定低周波ＡＣの例は５０，６０及び４００Ｈｚを含むが，これに限定されるものではない。２次インバータ回路の例を図２７に示す。この構成はシステムがＡＣプラグの接続があってもなくても動作できるようにする。例えば，車両は充電用にプラグを含んでもよいし，２次コイルを含んでもよい。監視，フィードバック及び制御回路８２４は，内側２次受電コイル５４２及び外側２次自由共振コイル５４４の監視も含んで，２次コイル５４０の入力の電圧，位相及び周波数を監視することができる。監視，フィードバック及び制御回路８２４はインバータ回路８２２への入力を監視し，必要な電源に応じてＡＣとＤＣとを切り替える。監視，フィードバック及び制御回路８２４はシステムが同時に複数のＡＣ電圧を供給しようとすることを防ぐ。この監視はまた，複数電源が安全かどうかに応じて，同時に複数の電源を許可するか，又は一つの接続を許可することができる。このようにして無線電源を分離することによって，システムの安全性を強化することができる。温度監視回路８２６は２次コイル５４０の温度を監視し，高電圧感知器は，内側２次受電コイル５４２，外側２次自由共振コイル５４４及び関係する回路を含む，２次コイル５４０の電圧を監視することができる。２次温度基板回路の例を図２５Ａ〜２５Ｃに示し，温度感知器用回路の例を図３３に示す。２次コイル５４０と関係する監視回路は，例えば，監視，フィードバック及び制御回路８２４によって，適切な運転のために１次コイル５４０へのフィードバックを供給する。

図１９に，車両が有線電力及び無線電力双方を受電できるようになっている，入力電圧及び電流の監視システムを示す。このシステムは二つの電源回路と，１次コイル５３０と，ＡＣコード８５０を含む。１次コイル５３０は上述のように２次コイル５４０を介して車両に電力を誘導転送することができる。ＡＣコード８５０を介してＡＣ電力が利用できるときは，ＡＣコード８５０をコネクタ８５２に接続してもよい。２次コイル５４０及びコネクタ８５２双方はスイッチ８５４に接続されている。電力測定回路８５８及び充電制御回路８５６は入力条件を監視し，スイッチ８５４を起動して２次コイル５４０からの電力と，ＡＣコード８５０からの電力とを切り替えてもよい。どちらの電力を使用するかは，各電源から利用可能な電圧を含む，種々の要因に依存する。電力は入力制御回路８６０に送電される。このようにしてシステムは入力条件を監視し，電力入力を充電用に選択可能な最もよい条件に切り替える。

図２１〜２２は，本発明の実施形態に用いることができる車両ネットワーク及び充電ネットワークを示している。図２１に示すように，２次コイル５４０は無線電源インタフェース６００に接続されている。無線電源インタフェース６００は，自動車コンピュータ６１０及び／又は無線電源装置６４０に接続されている。自動車コンピュータは自動車バス６２０を介して無線電源装置６４０に接続される。これらの装置は互いに通信してもよい。図２２に示すように，ネットワーク６５０は，一意の識別符号を取得するために，自動車，移動体装置６３０及び充電器と通信してもよい。これは，充電時間，充電場所及び費用を追跡するために有用なことがある。ネットワークはまた，充電を開始するための承認を得るために，移動体装置６３０と通信してもよい。自動車識別符号が事前承認されているときは，移動体装置６３０を介した承認は必要ないことがある。

図２３は，上述の車両ネットワーク及び充電ネットワークを用いるための処理を示すフローチャートである。充電器は，休止（ｄｏｒｍａｎｔ），低エネルギモードで車両を待ち受け（ステップ７００），車両があるかどうか監視する（ステップ７１０）。車両があるときは，車両識別符号が充電ネットワークに提供される（ステップ７２０）。車両し識別符号が登録されているときは，承認のためのメッセージが移動体装置に送信される（ステップ７４０）か，車両識別符号が事前承認されているときは充電が開始される。車両識別符号が登録されていないときは，移動体装置識別符号が充電ネットワークで共有され（ステップ７５０），装置識別符号が登録されているかどうかが判定される(ステップ７６０）。装置識別符号が登録されているときは，承認のためのメッセージが移動体装置に送信される（ステップ７４０）。装置識別符号が登録されていないときは，移動体装置及び／又は車両は登録が必要になる（ステップ７７０）。移動体装置及び／又は車両を登録するためには。利用者は充電を可能にするために充電領域に掲示されている電話番号に発呼してもよいし，掲示されているウェブサイトを訪問してもよい（ステップ７８０）。そして，車両及び利用者が決済サービスに既に登録していないときは，充電を開始する承認のためのメッセージが移動体装置に送信される（ステップ７９０）。

本願は，２００９年１月６日に出願された，”Metered Delivery of Wireless Power”と題する同時係属中の米国特許出願第１２／３４９，３５５号，現在米国特許第 号を参照し，組み込む。参照した出願の「充電のための課金」という思想を本願明細書に記載された任意の実施形態に組み込んでもよいことに注意されたい。

上記の説明は本発明の現在の実施形態のものである。添付の請求項において規定された本発明の精神及びより広い態様から逸脱することなく，種々の代替物及び変更物を作ることができ，それらは均等論を含む特許法の原理に従って解釈されるものとする。上述の任意の実施形態の任意の要素を組み合わせてもよいし，ほかの上記実施形態と交換してもよいことに注意されたい。例えば冠詞”a”，”an”，”the”又は”said”を用いた単数形の請求項要素へのいかなる言及も，当該要素が単数であることに制限されないものとする。

Claims (5)

1. 車両を充電するシステムであって，
   前記車両を支持する面の下に入り込み，かつ１次充電コイルカバーの相互にかみ合う部分の間に含まれる，１次コイル及び自由共振コイルと，
   前記車両に搭載された２次コイルであって，前記１次コイルと前記自由共振コイルの少なくとも一つが前記２次コイルに誘導的に電力を転送するように適合されている，２次コイルと，
   前記１次コイル及び前記２次コイルと関係する回路であって，前記車両に有線電力又は無線電力のいずれかを入力できるようにし，前記１次コイル及び前記自由共振コイルのうち少なくとも一つが無線電力を供給するとき，前記１次充電コイルカバーは１次充電コイルきょう体の上に配置され，かつ前記１次充電コイルきょう体とかみ合う，回路と，
   を含むシステム。
2. 前記回路は，前記車両への有線電力入力と無線電力入力とを切り替えられるスイッチ回路を含む，請求項１に記載のシステム。
3. 前記回路は，前記有線電力又は無線電力を監視し，入力電圧の位相を監視し，前記１次コイル及び前記２次コイルの温度を監視する監視回路を含む，請求項２に記載のシステム。
4. 前記回路は，ＡＣ電圧をＤＣ電圧に整流する整流回路を含む，請求項３に記載のシステム。
5. 前記回路は，ＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換するインバータ回路を含む，請求項４に記載のシステム。

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