[go: up one dir, main page]

KR101842308B1 - 커플링된 기생 공진기들을 통한 무선 에너지 전송 - Google Patents

커플링된 기생 공진기들을 통한 무선 에너지 전송 Download PDF

Info

Publication number
KR101842308B1
KR101842308B1 KR1020137013186A KR20137013186A KR101842308B1 KR 101842308 B1 KR101842308 B1 KR 101842308B1 KR 1020137013186 A KR1020137013186 A KR 1020137013186A KR 20137013186 A KR20137013186 A KR 20137013186A KR 101842308 B1 KR101842308 B1 KR 101842308B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
wirelessly
electric vehicle
coil
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1020137013186A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130121850A (ko
Inventor
나이젤 피 쿡
한스페터 비드메르
루카스 시에베르
Original Assignee
퀄컴 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 퀄컴 인코포레이티드 filed Critical 퀄컴 인코포레이티드
Publication of KR20130121850A publication Critical patent/KR20130121850A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101842308B1 publication Critical patent/KR101842308B1/ko
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0069—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to the isolation, e.g. ground fault or leak current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/04—Cutting off the power supply under fault conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/66—Arrangements of batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B60L53/124—Detection or removal of foreign bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B60L53/126—Methods for pairing a vehicle and a charging station, e.g. establishing a one-to-one relation between a wireless power transmitter and a wireless power receiver
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/35—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles
    • B60L53/36—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles by positioning the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/35—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles
    • B60L53/38—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles specially adapted for charging by inductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/63—Monitoring or controlling charging stations in response to network capacity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/68—Off-site monitoring or control, e.g. remote control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L55/00—Arrangements for supplying energy stored within a vehicle to a power network, i.e. vehicle-to-grid [V2G] arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/60—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power responsive to the presence of foreign objects, e.g. detection of living beings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/70—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the reduction of electric, magnetic or electromagnetic leakage fields
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/12—Bikes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/30—AC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/40—DC to AC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10—Vehicle control parameters
    • B60L2240/36—Temperature of vehicle components or parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/00032—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by data exchange
    • H02J7/00034—Charger exchanging data with an electronic device, i.e. telephone, whose internal battery is under charge
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y02T90/167—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles, i.e. smartgrids as interface for battery charging of electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/12—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
    • Y04S10/126—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV], i.e. power aggregation of EV or HEV, vehicle to grid arrangements [V2G]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S30/00—Systems supporting specific end-user applications in the sector of transportation
    • Y04S30/10—Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/12—Remote or cooperative charging

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 개시물은 기생 공진기들을 이용하여 전력을 무선으로 전송하는 시스템들, 방법들 및 장치를 제공한다. 일 양태에서, 전기 차량 (2412) 에 전력공급하거나 전기 차량을 충전하는 무선 전력 수신기 장치가 제공된다. 무선 전력 수신기 장치는 제 1 코일 (2416) 을 포함하는 수신 회로를 포함한다. 수신 회로는 전기 차량에 전력공급하거나 전기 차량을 충전하기 위해 전력을 무선으로 수신하도록 구성된다. 무선 전력 수신기 장치는 제 2 코일 (2403) 을 포함하는 수동 회로를 더 포함한다. 수동 회로는 제 3 코일 (2404) 을 포함하는 송신 회로로부터 전력을 무선으로 수신하도록 구성된다. 수동 회로는 또한, 송신 회로로부터 수신된 전력을 수신 회로로 무선으로 재송신하도록 구성된다. 무선 전력 수신기 장치는 제 2 코일 (2403) 을 제 1 코일 (2416) 로부터 변위시키도록 구성되는 제어기 (2444, 2454) 를 더 포함한다.

Description

커플링된 기생 공진기들을 통한 무선 에너지 전송{WIRELESS ENERGY TRANSFER VIA COUPLED PARASITIC RESONATORS}
본 출원은 2010년 10월 29일자에 출원되고, 발명의 명칭이 "WIRELESS ENERGY TRANSFER VIA COUPLED PARASITIC RESONATORS" 이고 본 양수인에게 양도된 미국 특허출원 번호 제 61/408,508호에 대해 우선권을 주장한다. 이전 출원의 개시물이 본 개시물의 부분으로 간주되며, 본 개시물에 참조로 포함된다.
본 발명은 일반적으로 무선 전력 전송에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는, 기생 공진기들을 이용하는 배터리들을 포함하는 차량 (vehicle) 들과 같은 원격 시스템들로의 무선 전력 전송에 관련된 디바이스들, 시스템들, 및 방법들에 관한 것이다.
배터리와 같은 에너지 저장 디바이스로부터 수신된 전기로부터 유도되는 이동 전력을 포함하는 원격 시스템들, 예컨대 차량들이 도입되고 있다. 예를 들어, 하이브리드 전기 차량들은 차량들을 충전하기 위해 차량들 브레이킹 (braking) 및 전통적인 모터들로부터의 전력을 이용하는 온-보드 충전기들을 포함한다. 단지 전기 장치인 차량들은 일반적으로 배터리들을 충전하기 위한 전기를 다른 소스들로부터 수신한다. 배터리 전기 차량들 (전기 차량들) 은 종종 가정용 또는 상업용 AC 공급 소스들과 같은 유선 교류 (AC) 의 일부 유형을 통해 충전되는 것이 제안된다. 유선 충전 접속들은 전원에 물리적으로 접속된 케이블들 또는 다른 유사한 커넥터들을 필요로 한다. 케이블들 및 유사한 커넥터들은 종종 불편하거나 또는 번거로울 수도 있으며 다른 단점들을 갖고 있다. 전기 차량들을 충전하는데 사용되는, 자유 공간에서 (예컨대, 무선 필드를 통해) 전력을 전송할 수 있는 무선 충전 시스템들은 유선 충전 솔루션들의 일부 결함들을 극복할 수도 있다. 이와 같이, 전기 차량들을 충전하기 위한 전력을 효율적으로 그리고 안전하게 전송하는 무선 충전 시스템들 및 방법들이 바람직하다.
첨부된 청구항들의 범위 내의 시스템들, 방법들 및 디바이스들의 여러 구현예들은 각각 여러 양태들을 가지며, 그 중 단 하나가 본원에서 설명하는 바람직한 속성들을 단독으로 담당하지 않는다. 첨부된 청구항들의 범위를 한정하지 않고, 일부 주요한 특성들이 본원에서 설명된다.
본 명세서에서 설명하는 기술요지의 하나 이상의 구현예들의 세부 사항들은 첨부도면 및 아래의 상세한 설명에서 개시된다. 다른 특성들, 양태들, 및 이점들은 설명, 도면들, 및 청구항들로부터 명백히 알 수 있을 것이다. 다음 도면들의 관련된 치수들은 정확한 축척으로 도시되지 않을 수도 있음에 유의해야 한다.
본 개시물의 일 양태는 전기 차량에 전력공급하거나 전기 차량을 충전하는 무선 전력 수신기 장치를 제공한다. 무선 전력 수신기 장치는 제 1 코일을 포함하는 수신 회로를 포함한다. 수신 회로는 전기 차량에 전력공급하거나 전기 차량을 충전하기 위해 전력을 무선으로 수신하도록 구성된다. 무선 전력 수신기 장치는 제 2 코일을 포함하는 수동 회로를 더 포함한다. 수동 회로는 제 3 코일을 포함하는 송신 회로로부터 전력을 무선으로 수신하도록 구성된다. 수동 회로는 또한, 송신 회로로부터 수신된 전력을 수신 회로로 무선으로 재송신하도록 구성된다. 무선 전력 수신기 장치는 제 1 코일로부터 제 2 코일을 변위시키도록 구성되는 제어기를 더 포함한다.
본 개시물의 또 다른 양태는 송신 회로와 전기 차량 사이에서 전력을 무선으로 전송하는 방법의 구현예를 제공한다. 이 방법은 전력을 제 1 코일을 포함하는 수신 회로에서 무선으로 수신하는 단계를 포함한다. 이 방법은 전력을 송신 회로로부터 제 2 코일을 포함하는 수동 회로에서 무선으로 수신하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 송신 회로로부터 수신된 전력을 수동 회로를 통해 수신 회로로 무선으로 재송신하는 단계를 포함한다. 이 방법은 무선으로 송신된 전력을 수신 회로로부터 전기 차량의 에너지 저장 디바이스에 제공하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 제 2 코일을 제 1 코일로부터 변위시키는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 개시물의 또 다른 양태는 전기 차량에 전력공급하거나 전기 차량을 충전하는 무선 전력 수신기 장치를 제공한다. 무선 전력 수신기 장치는 전기 차량에 전력공급하거나 전기 차량을 충전하기 위해 전력을 무선으로 수신하도록 구성되는, 전력을 무선으로 수신하는 수단을 포함한다. 무선 전력 수신기 장치는 전력을 무선으로 송신하는 수단으로부터 전력을 무선으로 수신하도록 구성되는, 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 수단을 더 포함한다. 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 수단은 또한, 전력을 무선으로 송신하는 수단으로부터 수신된 전력을, 전력을 무선으로 수신하는 수단으로 무선으로 재송신하도록 구성된다. 무선 전력 수신기 장치는 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 수단을 전력을 무선으로 수신하는 수단으로부터 변위시키도록 구성되는, 제어하는 수단을 더 포함한다.
본 개시물의 또 다른 양태는 전기 차량에 전력공급하거나 전기 차량을 충전하는 무선 전력 송신기 장치를 제공한다. 무선 전력 송신기 장치는 제 1 코일을 포함하는 송신 회로를 포함한다. 송신 회로는 전력을 무선으로 송신하도록 구성된다. 무선 전력 송신기 장치는 제 2 코일을 포함하는 수동 회로를 더 포함한다. 수동 회로는 송신 회로로부터 전력을 무선으로 수신하도록 구성된다. 수동 회로는 또한, 송신 회로로부터 수신된 전력을 수신 회로로 무선으로 재송신하도록 구성된다. 수신 회로는 제 3 코일을 포함하며, 전기 차량에 전력공급하거나 전기 차량을 충전하기 위해 전력을 제공하도록 구성된다. 무선 전력 송신기 장치는 제 2 코일을 제 1 코일로부터 변위시키도록 구성되는 제어기를 더 포함한다.
본 개시물의 또 다른 양태는 송신 회로와 전기 차량 사이에서 전력을 무선으로 전송하는 방법의 구현예를 제공한다. 이 방법은 전력을 제 1 코일을 포함하는 송신 회로로부터 무선으로 송신하는 단계를 포함한다. 이 방법은 송신 회로로부터 제 2 코일을 포함하는 수동 회로에서 전력을 무선으로 수신하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 전력을 제공하여 전기 차량에 전력공급하거나 전기 차량을 충전하기 위해 무선으로 수신된 전력을 수동 회로를 통해 제 3 코일을 포함하는 수신 회로로 무선으로 재송신하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 제 2 코일을 제 1 코일로부터 변위시키는 단계를 더 포함한다.
본 개시물의 또 다른 양태는 전기 차량에 전력공급하거나 전기 차량을 충전하는 무선 전력 송신기 장치를 제공한다. 무선 전력 송신기 장치는 전력을 무선으로 송신하는 수단을 포함한다. 무선 전력 송신기 장치는 전력을 무선으로 송신하는 수단으로부터 전력을 무선으로 수신하도록 구성되는, 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 수단을 더 포함한다. 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 수단은 또한, 전력을 무선으로 송신하는 수단으로부터 수신된 전력을, 전력을 무선으로 수신하는 수단으로 무선으로 재송신하도록 구성된다. 전력을 무선으로 수신하는 수단은 전기 차량에 전력공급하거나 전기 차량을 충전하기 위해 전력을 제공하도록 구성된다. 무선 전력 송신기 장치는 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 수단을 전력을 무선으로 송신하는 수단으로부터 변위시키도록 구성되는, 제어하는 수단을 더 포함한다.
도 1 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 전기 차량을 충전하는 예시적인 무선 전력 전송 시스템의 도면이다.
도 2 는 도 1 의 무선 전력 전송 시스템의 예시적인 코어 컴포넌트들의 기능 블록도이다.
도 3 은 도 2 의 무선 전력 전송 시스템의 예시적인 컴포넌트들의 개략도이다.
도 4 는 코일들로부터의 거리에 대한 자기장 세기를 나타내는, 베이스 시스템 유도 코일 및 전기 차량 유도 코일의 도면이다.
도 5 는 풀-브릿지 전력 변환 및 하프-브릿지로서의 예시적인 무선으로 전력 전송 시스템의 개략도이다.
도 6a 및 도 6b 는 예시적인 하프-브릿지 전력 변환 구성 및 예시적인 풀-브릿지 전력 변환 구성의 개략도들이다.
도 7 은 도 1 의 무선 전력 전송 시스템의 예시적인 코어 및 보조적 컴포넌트들을 나타내는 또 다른 기능 블록도이다.
도 8 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 전기 차량에 배치된 교체가능한 비접촉 배터리를 나타내는 기능 블록도이다.
도 9a, 도 9b, 도 9c, 및 도 9d 는 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 배터리에 대한 무선 전력 코일 및 페라이트 재료의 배치를 위한 예시적인 구성들의 도면들이다.
도 10 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 전기 차량을 무선으로 충전하는데 이용할 수도 있는 예시적인 주파수들을 나타내는 주파수 스펙트럼의 차트이다.
도 11 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 무선 충전 전기 차량들에 유용할 수도 있는 예시적인 주파수들 및 송신 거리들을 나타내는 차트이다.
도 12 는 복수의 주차 영역들 및 각각의 주차 영역 내에 위치된 예시적인 충전 베이스를 포함하는 주차장의 도면이다.
도 13a 는 섀시 클리어런스를 필요로 할 수도 있는 차량에 의해 조우될 수도 있는 여러 장애물들의 예들을 나타내는 도면이다.
도 13b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 차량의 섀시의 밑면의 캐비티 내에 로케이팅된 예시적인 무선 전력 코일의 사시도이다.
도 14a, 도 14b 및 도 14c 는 일부 실시형태들에 따른, 충전 베이스를 매립하는 예시적인 변형예들의 도면들이다.
도 15 는 수동 회로 유도 코일을 포함하는 수동 회로를 포함하는 무선 전력 전송 시스템의 예시적인 컴포넌트들의 기능 블록도이다.
도 16a 는 수동 회로 유도 코일을 포함하는 수동 회로를 포함하는 도 15 의 무선 전력 전송 시스템의 예시적인 컴포넌트들의 개략도이다.
도 16b 는 수동 회로 유도 코일들을 포함하는 2개의 복수의 수동 회로들을 포함하는 도 15 의 무선 전력 전송 시스템의 예시적인 컴포넌트들의 개략도이다.
도 17a 및 도 17b 는 수동 회로들의 2개의 수동 회로 유도 코일들을 1차 및 2차 유도 코일과 동일 평면 배열들로 각각 상이한 거리들에 나타내는 도면들이다.
도 18 은 수동 회로 유도 코일을 포함하는 수동 회로를 포함하는 무선 전력 전송 시스템의 예시적인 코어 및 보조적 컴포넌트들을 나타내는 기능 블록도이다.
도 19a 및 도 19b 는 무선 전력 전송 시스템에서 수동 회로의 수동 회로 유도 코일의 배치를 위한 예시적인 구성들의 도면들이다.
도 20a 및 도 20b 는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 수동 회로 유도 코일과 함께 사용하기 위한 베이스 무선 충전 시스템 위에 걸쳐서 위치된 전기 차량을 도시한다.
도 21 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 전기 차량 충전 시스템을 베이스 무선 충전 시스템과 정렬하는 가이던스 시스템의 사용을 도시하는 도면이다.
도 22 는 예시적인 실시형태에 따른, 수동 회로 유도 코일의 위치를 조정하기 위한, X 및 Y 방향에서의 가능한 로케이션들을 도시한다.
도 23a, 도 23b 및 도 23c 는 수동 회로 유도 코일을 무선 전력 전송 시스템 내에 재위치시키는데 이용될 수도 있는 기계 디바이스들을 도시한다.
도 24 는 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 수동 회로 유도 코일과 함께 사용하기 위한 무선 전력 전송 시스템에 대한 예시적인 컴포넌트들의 기능 블록도이다.
도 25 는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 전력을 송신 회로와 전기 차량 사이에 무선으로 전송하는 예시적인 방법의 플로우차트이다.
도 26 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 무선 전력 수신기의 기능 블록도이다.
도면들에 도시된 여러 피쳐들 (features) 은 정확한 축척으로 도시되지 않을 수도 있다. 따라서, 여러 피쳐들의 치수들은 명확성을 위해 임의로 확대되거나 또는 축소될 수도 있다. 또한, 도면들 중 일부는 주어진 시스템, 방법 또는 디바이스의 컴포넌트들 모두를 도시하지 않을 수도 있다. 마지막으로, 유사한 도면부호들이 명세서 및 도면들 전반에 걸쳐서 유사한 피쳐들을 나타내기 위해 사용될 수도 있다.
첨부 도면을 참조하여 아래에 개시된 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태들의 설명으로서 의도되며 본 발명이 실시될 수도 있는 유일한 실시형태들을 나타내는 것으로 의도되지 않는다. 본 설명에 걸쳐서 사용되는 용어 "예시적인" 은, "예, 인스턴스, 또는 예시로서 기능한 것"을 의미하며, 반드시 다른 예시적인 실시형태들에 비해 바람직하거나 또는 이점이 있는 것으로 해석되어서는 안된다. 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태들의 완전한 이해를 제공하려는 목적을 위해, 구체적인 세부 사항들을 포함한다. 당업자들은 본 발명의 예시적인 실시형태들이 이들 구체적인 세부 사항들 없이 실시될 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 일부의 경우, 널리 공지된 구조 및 디바이스들은 본원에서 제시된 예시적인 실시형태들의 신규성을 불명료하게 하는 것을 피하기 위해 블록도 형태로 나타낸다.
전력을 무선으로 전송하는 것은 전기장들, 자기장들, 전자기장들과 연관되는 임의 유형의 에너지, 또는 아니면, 송신기로부터 수신기로 물리적인 전기 도체들의 사용없이 전송하는 것을 지칭할 수도 있다 (예컨대, 전력이 자유 공간을 거쳐서 무선 필드를 통해 전송될 수도 있다). 무선 필드 (예컨대, 자기장) 로서 출력된 전력은 전력 전송을 달성하기 위해 "수신 코일" 에 의해 수신되거나 또는 캡쳐될 수도 있다. 전송되는 전력의 양은 디바이스를 급전하거나 또는 충전할 정도로 충분할 수도 있다. 무선으로 수신된 전력은 전기화학 셀들을 재충전할 목적을 위해 하나 이상의 전기화학 셀들 또는 전기화학 셀들을 포함하는 시스템들에 제공될 수도 있다.
전기 차량은 본원에서 원격 시스템을 설명하기 위해 사용되며, 이의 일 예는 그의 이동 능력들의 부분으로서, 충전가능한 에너지 저장 디바이스 (예컨대, 하나 이상의 재충전가능한 전기화학 셀들 또는 다른 유형의 배터리) 로부터 유도되는 전기 전력을 포함하는 차량이다. 비한정적인 예들로서, 일부 전기 차량들은 전기 모터들 이외에, 이동 (locomotion) 을 안내하거나 또는 차량의 배터리 (범위 확장기 (range extender)) 를 충전하기 위한 연소 엔진을 포함하는 하이브리드 전기 차량들일 수도 있다. 다른 전기 차량들은 전기 전력으로부터 모든 이동 능력을 끌어낼 수도 있다. 전기 차량은 자동차에 한정되지 않으며, 오토바이들, 카트들, 스쿠터들, 및 등등을 포함할 수도 있다. 일 예로서 비한정적으로, 원격 시스템이 전기 차량 (EV) 의 유형으로 본원에서 설명된다. 더욱이, 충전가능한 에너지 저장 디바이스를 이용하여 적어도 부분적으로 급전될 수도 있는 다른 원격 시스템들이 또한 고려되는 (예컨대, 개인 컴퓨팅 디바이스들 등등과 같은 전자 디바이스들).
도 1 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 전기 차량 (112) 을 충전하는 예시적인 무선 전력 전송 시스템 (100) 의 도면이다. 무선 전력 전송 시스템 (100) 은 전기 차량 (112) 이 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 근처에 주차하고 있는 동안 전기 차량 (112) 의 충전을 가능하게 한다. 2개의 전기 차량들에 대한 공간들은, 대응하는 베이스 무선 충전 시스템 (102a, 102b) 위에 주차되도록, 주차 영역들에 도시되어 있다. 일부 실시형태들에서, 로컬 분배 센터 (130) 는 전력 중추 (132) 에 접속되고 교류 (AC) 또는 직류 (DC) 공급을 전력 링크 (또는 전원)(110) 을 통해 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 에 제공하도록 구성될 수도 있다. 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 은 또한 전력을 무선으로 전송하거나 또는 수신하는 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 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 과, 예를 들어, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 에 의해 생성되는 전자기장의 영역을 통해 상호작용할 수도 있다.
베이스 시스템 유도 코일 (104a) 이나 전기 차량 유도 코일 (116) 은 또한 "루프" 안테나로서 지칭되거나 또는 구성될 수도 있다. 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 또는 전기 차량 유도 코일 (116) 은 또한 "자기" 안테나 또는 유도 코일로서 본원에서 지칭되거나 또는 구성될 수도 있다. 용어 "코일" 은 일 양태에서 또 다른 "코일" 에 커플링하기 위해 에너지를 무선으로 출력하거나 또는 수신할 수도 있는 컴포넌트를 지칭하도록 의도된다. 코일은 또한 전력을 무선으로 출력하거나 또는 수신하도록 구성되는 유형의 "안테나" 로서 지칭될 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 에너지 필드에 로케이팅될 때 전력을 수신할 수도 있다. 이 필드는 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 에 의해 출력된 에너지가 전기 차량 유도 코일 (116) 에 의해 캡쳐될 수도 있는 영역에 대응한다. 일부의 경우, 필드는 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 의 "근거리장" 에 대응할 수도 있다. 근거리장은, 전력을 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 로부터 멀리 방사하지 않는, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 에서의 전류들 및 전하들에 기인하는 강한 반응 필드들이 존재하는 영역에 대응할 수도 있다. 일부 경우, 근거리장은 아래에 추가로 설명되는 바와 같이, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 의 약 하나의 (one) 1/2π 파장 이내인 영역 (및 전기 차량 유도 코일 (116) 에 대해서도 마찬가지이다) 에 대응할 수도 있다.
로컬 분배 센터 (130) 는 통신 백홀 (communication backhaul; 134) 을 통해 외부 소스들 (예컨대, 전력 그리드) 와, 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 정렬될 수도 있으며, 따라서, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 에 대해 정확하게 전기 차량 (112) 을 위치시키는 드라이버에 의해 근거리장 영역 내에 간단히 배치될 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 전기 차량 (112) 이 무선 전력 전송을 위해 적절히 배치될 때를 결정하기 위해 드라이버에게 시각적 피드백, 청각적 피드백, 또는 이들의 조합들이 제공될 수도 있다. 또 다른 실시형태들에서, 전기 차량 (112) 은 오토파일럿 (autopilot) 시스템에 의해 위치될 수도 있으며, 오토파일럿 시스템은 정렬 에러가 허용가능한 값에 도달될 때까지 전기 차량 (112) 을 앞뒤로 (예컨대, 지그-재그 움직임들로) 이동시킬 수도 있다. 이것은 전기 차량 (112) 에 차량을 조정하기 위한 서보 스티어링 휠, 초음파 센서들, 및 인텔리전스가 장착되어 있으면, 전기 차량 (112) 에 의해 단지 최소의 드라이버 중재로 또는 중재 없이 자동적으로 및 자율적으로 수행될 수도 있다. 또 다른 실시형태들에서, 전기 차량 유도 코일 (116), 베이스 시스템 유도 코일 (104a), 또는 이들의 조합은 서로에 대해 코일들 (116 및 104a) 을, 그들을 좀더 정확하게 배향하고 그들 사이에 좀더 효율적인 커플링을 발현시키기 위해, 변위시키고 이동시키는 기능을 가질 수도 있다.
베이스 무선 충전 시스템 (102a) 은 다양한 로케이션들에 로케이팅될 수도 있다. 비한정적인 예들로서, 일부 적합한 로케이션들은 전기 차량 (112) 소유자의 홈에서의 주차 영역, 종래의 석유계 주유소들 이후에 모델링된 전기 차량 무선 충전용으로 확보되어 있는 주차 영역들, 및 쇼핑 센터들 및 근무지들과 같은 다른 로케이션들에서의 주차장들을 포함한다.
전기 차량들을 무선으로 충전하는 것은 매우 많은 이점들을 제공한다. 예를 들어, 충전은 사실상 드라이버 중재 및 조작들 없이 자동적으로 수행되므로, 사용자에 대한 편의를 향상시킬 수도 있다. 또한, 어떤 노출된 전기 콘택들도 없고 어떤 기계적 마모도 없으므로, 무선 전력 전송 시스템 (100) 의 신뢰성을 향상시킬 수도 있다. 케이블들 및 커넥터들을 이용한 조작들이 요구되지 않을 수도 있고, 실외 환경에서 수분 및 물에 노출될 수도 있는 케이블들, 플러그들, 또는 소켓들이 존재하지 않을 수도 있으므로, 안전을 향상시킬 수도 있다. 또한, 볼 수 있거나 액세스가능한 소켓들, 케이블들, 및 플러그들이 존재하지 않을 수도 있으므로, 전력 충전 디바이스들의 잠재적인 공공기물 파손을 감소시킬 수도 있다. 또한, 전기 차량들이 전력 그리드를 안정화하기 위해 분배된 저장 디바이스들로서 사용될 수도 있기 때문에, 편리한 도킹-대-그리드 (docking-to-grid) 솔루션들은 차량-대-그리드 (vehicle-to-grid; V2G) 동작들에 대한 차량들의 이용가능성을 증가시키는 것이 바람직할 수도 있다.
도 1 을 참조하여 설명한 바와 같은 무선 전력 전송 시스템 (100) 은 또한 심미적이고 비-방해적인 이점들을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 차량들 및/또는 보행자들에 방해가 될 수도 있는 충전 칼럼들 및 케이블들이 존재하지 않을 수도 있다.
차량-대-그리드 능력의 추가적인 설명으로서, 무선 전력 송신 및 수신 능력들은, 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 이 전력을 전기 차량 (112) 으로 전송하고 (예컨대, 에너지 부족 시에) 전기 차량 (112) 이 전력을 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 로 전송하도록, 상호 반대가 되도록 구성될 수도 있다. 이 능력은 과도한-수요에 의해 초래되는 에너지 부족 또는 재생가능한 에너지 생산 (예컨대, 바람 또는 태양) 에서의 부족 시에 전기 차량들이 전체 분배 시스템에의 전력에 기여할 수 있도록 함으로써, 전력 분배 그리드를 안정화하는데 유용할 수도 있다.
도 2 는 도 1 의 무선 전력 전송 시스템의 예시적인 컴포넌트들의 기능 블록도이다. 본원에서 설명하는 실시형태들은 1차 및 2차 양자가 공통 공진 주파수로 동조 (tune) 되면, 1차 구조 (송신기) 로부터 2차 구조 (수신기) 로 자기 또는 전자기 근거리장을 통해 에너지를 효율적으로 커플링할 수 있는 공진 구조를 형성하는 용량성으로 로드된 와이어 루프들 (즉, 다중 권취 코일들) 을 이용할 수도 있다. 코일들은 전기 차량 유도 코일 (216) 및 베이스 시스템 유도 코일 (204) 용으로 사용될 수도 있다. 에너지를 커플링하는 공진 구조들을 이용하는 것은 "자기 커플링된 공진", "전자기 커플링된 공진", 및/또는 "공진 유도" 로 지칭될 수도 있다. 무선 전력 전송 시스템 (200) 의 동작이 베이스 무선 충전 시스템 (202) 으로부터 전기 차량 (112) 으로의 전력 전송에 기초하여 설명되지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 위에서 설명한 바와 같이, 전기 차량 (112) 은 전력을 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 으로 전송할 수도 있다.
도 2 를 참조하면, 전원 (210) (예컨대, AC 또는 DC) 은 전기 차량 (112) 에 에너지를 전송하기 위해 전력을 베이스 무선 전력 충전 시스템 (202) 에 공급한다. 베이스 무선 전력 충전 시스템 (202) 은 베이스 충전 시스템 전력 변환기 (236) 를 포함한다. 베이스 충전 시스템 전력 변환기 (236) 는 전력을 표준 메인 AC 로부터 DC 전력으로 적합한 전압 레벨에서 변환하도록 구성되는 AC/DC 변환기, 및 DC 전력을 무선 고 전력 전송에 적합한 동작 주파수에서의 전력으로 변환하도록 구성되는 DC/저 주파수 (LF) 변환기와 같은 회로를 포함할 수도 있다. 베이스 충전 시스템 전력 변환기 (236) 는 전자기장을 원하는 주파수에서 방출하기 위해 베이스 시스템 유도 코일 (204) 을 구동한다.
베이스 시스템 유도 코일 (204) 및 전기 차량 유도 코일 (216) 은 실질적으로 동일한 주파수들로 동조될 수도 있으며, 베이스 시스템 유도 코일 (204) 및 전기 차량 유도 코일 (216) 중 하나에 의해 송신되는 전자기장의 근거리장 내에 위치될 수도 있다. 이 경우, 베이스 시스템 유도 코일 (204) 및 전기 차량 유도 코일 (216) 은, 전력이 전기 차량 유도 코일 (216) 로 전송되어 전기 차량 무선 충전 시스템 (214) 의 전기 차량 전력 변환기 (238) 에서 추출될 수 있도록, 서로에 대해 커플링되어질 수도 있다.
전기 차량 전력 변환기 (238) 는 다른 것들 중에서, 동작 주파수에서의 전력을 전기 차량 배터리 유닛 (218) 의 전압 레벨에 매칭된 전압 레벨에서의 DC 전력으로 되돌려 변환하도록 구성되는 LF/DC 변환기를 포함할 수도 있다. 전기 차량 전력 변환기 (238) 는 전기 차량 배터리 유닛 (218) 을 충전하기 위해, 변환된 전력을 제공할 수도 있다. 전원 (210), 베이스 충전 시스템 전력 변환기 (236), 및 베이스 시스템 유도 코일 (204) 은 정지되어 있으며, 위에서 설명한 바와 같은 다양한 로케이션들에 로케이팅될 수도 있다. 전기 차량 배터리 유닛 (218), 전기 차량 전력 변환기 (238), 및 전기 차량 유도 코일 (216) 은 전기 차량 (112) 의 부분 또는 배터리 팩 (미도시) 의 부분인 전기 차량 무선 충전 시스템 (214) 에 포함될 수도 있다. 전기 차량 무선 충전 시스템 (214) 은 또한, 전력을 그리드로 되돌려 공급하기 위해 전력을 무선으로 전기 차량 유도 코일 (216) 을 통해 베이스 무선 전력 충전 시스템 (202) 에 제공하도록 구성될 수도 있다. 전기 차량 유도 코일 (216) 및 베이스 시스템 유도 코일 (204) 의 각각은 동작의 모드에 기초하여 송신 또는 수신 코일들로서 작용할 수도 있다.
도시되지는 않았으나, 무선 전력 전송 시스템 (200) 은 무선 전력 전송 시스템 (200) 으로부터 전기 차량 배터리 유닛 (218) 또는 전원 (210) 을 안전하게 분리하기 위해 부하 분리 유닛 (LDU) 을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 비상 또는 시스템 고장의 경우, LDU 는 무선 전력 전송 시스템 (200) 으로부터 부하를 분리하도록 트리거될 수도 있다. LDU 는 배터리에 충전하는 것을 관리하는 배터리 관리 시스템에 추가하여 제공될 수도 있거나, 또는 배터리 관리 시스템 (미도시) 의 부분일 수도 있다.
또한, 전기 차량 무선 충전 시스템 (214) 은 선택적으로 전기 차량 유도 코일 (216) 을 전기 차량 전력 변환기 (238) 에 접속시키거나 그로부터 분리하는 스위칭 회로를 포함할 수도 있다. 전기 차량 유도 코일 (216) 을 분리하는 것은 충전하는 것을 일시 중지할 수도 있으며, 또한 베이스 무선 충전 시스템 (102a) (송신기로서 작용함) 에 의해 "인식되는" 대로 그 "부하" 를 조정할 수도 있으며, 베이스 무선 전력 충전 시스템 (102a) 으로부터 전기 차량 무선 충전 시스템 (114) (수신기로서 작용함) 을 "클록킹 (cloak) 하는데" 사용될 수도 있다. 부하 변화들은 송신기가 부하 감지 회로를 포함하는 경우 검출될 수도 있다. 따라서, 베이스 무선 충전 시스템 (202) 과 같은, 송신기는, 전기 차량 무선 충전 시스템 (114) 과 같은 수신기들이 베이스 시스템 유도 코일 (204) 의 근거리장 내에 존재할 때를 결정하기 위한 메커니즘을 가질 수도 있다.
동작시, 차량 또는 배터리 방향으로의 에너지 전송을 가정하면, 베이스 시스템 유도 코일 (204) 이 에너지 전송을 제공하기 위한 필드를 생성하도록, 전원 (210) 으로부터 입력 전력이 제공된다. 전기 차량 유도 코일 (216) 은 그 방사된 필드에 커플링하여, 전기 차량 (112) 에 의한 저장 또는 소비를 위해 출력 전력을 생성한다. 일부 실시형태들에서, 베이스 시스템 유도 코일 (204) 및 전기 차량 유도 코일 (116) 은, 전기 차량 유도 코일 (116) 의 공진 주파수 및 베이스 시스템 유도 코일 (204) 의 공진 주파수가 아주 가깝거나 또는 실질적으로 동일하도록, 상호 공진 관계에 따라서 구성된다. 베이스 무선 전력 충전 시스템 (202) 과 전기 차량 무선 충전 시스템 (214) 사이의 송신 손실들은 전기 차량 유도 코일 (216) 이 베이스 시스템 유도 코일 (204) 의 근거리장 내에 로케이팅될 때에 최소치이다.
언급한 바와 같이, 효율적인 에너지 전송은 대부분의 에너지를 전자기파로 원거리장까지 전파하기 보다는, 에너지의 큰 부분을 베이스 시스템 유도 코일 (204) 의 근거리장에서 전기 차량 유도 코일 (216) 에 커플링함으로써 일어난다. 근거리장 내에 있을 때, 커플링 모드가 베이스 시스템 유도 코일 (204) 과 전기 차량 유도 코일 (216) 사이에 확립될 수도 있다. 이 근거리장 커플링이 일어날 수도 있는 코일들 둘레의 영역은 본원에서 커플링 모드 영역으로서 지칭될 수도 있다.
도시되지는 않았으나, 베이스 충전 시스템 전력 변환기 (236) 및 전기 차량 전력 변환기 (238) 양자는 발진기, 전력 증폭기, 필터, 및 무선 전력 코일과의 효율적인 커플링을 위한 매칭 회로를 포함할 수도 있다. 발진기는 원하는 주파수를 생성하도록 구성될 수도 있으며, 그 원하는 주파수는 조정 신호에 응답하여 조정될 수도 있다. 발진기 신호는 전력 증폭기에 의해 제어 신호들에 반응하는 증폭량으로 증폭될 수도 있다. 필터 및 매칭 회로는 고조파들 또는 다른 원치않는 주파수들을 필터링해서 제거 (filter out) 하고 전력 변환 모듈의 임피던스를 무선 전력 코일에 매칭하기 위해 포함될 수도 있다. 전력 변환기들 (236 및 238) 은 또한 배터리를 충전하기 위해 적합한 전력 출력을 생성하는 정류기 및 스위칭 회로를 더 포함할 수도 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 개시된 실시형태들 전체에 설명된 바와 같은 전기 차량 유도 코일 (216) 및 베이스 시스템 유도 코일 (204) 은 본원에서 "자기" 안테나들로서 또한 지칭될 수도 있는, "루프" 안테나들, 좀더 구체적으로는, 다중 권취 루프 안테나들로서 구성될 수도 있다. 루프 (예컨대, 다중 권취 루프) 안테나들은 공심 또는 물리적인 코어, 예컨대 페라이트 코어를 포함하도록 구성될 수도 있다. 공심 루프 안테나는 코어 영역 내에 다른 컴포넌트들의 배치를 가능하게 할 수도 있다. 강자성체 또는 강자성 재료들을 포함하는 물리적인 코어 안테나들은 더 강한 전자기장 및 향상된 커플링의 발달을 가능하게 할 수도 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 송신기와 수신기 사이의 에너지의 효율적인 전송은 송신기와 수신기 사이의 매칭된 또는 거의 매칭된 공진 동안에 일어난다. 그러나, 비록 송신기와 수신기 사이의 공전이 매칭되지 않더라도, 에너지가 낮은 효율로 전송될 수도 있다. 에너지의 전송은 에너지를 그 송신하는 코일로부터 자유 공간으로 전파하기 보다는, 송신하는 코일의 근거리장으로부터의 에너지를, 이 근거리장이 확립되는 영역 내 (예컨대, 공진 주파수의 미리 결정된 주파수 범위 이내, 또는 근거리장 영역의 미리 결정된 거리 이내) 에 상주하는 수신 코일에 커플링함으로써 일어난다.
코일들의 공진 주파수는 유도 코일 (예컨대, 베이스 시스템 유도 코일 (204)) 을 포함하는 송신 또는 수신 회로의 인덕턴스 및 커패시턴스에 기초한다. 유도 코일에서 인덕턴스는 일반적으로 루프에 의해 생성되는 인덕턴스인 반면, 커패시턴스는 일반적으로 공진 구조를 원하는 공진 주파수에서 생성하기 위해 유도 코일의 인덕턴스에 추가된다. 비한정적인 예로서, 유도 코일의 자기 커패시턴스는 단독으로 사용될 수도 있거나 또는 공진 구조를 생성하는 것에 추가하여 사용될 수도 있다. 또한, 또 다른 비한정적인 예에서, 커패시터는 전자기장을 생성하는 공진 회로를 생성하기 위해 유도 코일과 직렬로 추가될 수도 있다. 따라서, 대직경 유도 코일들에 대해, 공진을 유도하는데 필요한 커패시턴스의 값은 루프의 직경 또는 인덕턴스가 증가함에 따라서 감소될 수도 있다. 인덕턴스는 또한 유도 코일의 권취 수에 의존할 수도 있다. 더욱이, 유도 코일의 직경이 증가함에 따라, 근거리장의 효율적인 에너지 전송 영역이 증가할 수도 있다. 다른 공진 회로들이 가능하다. 또 다른 비한정적인 예로서, 커패시터는 유도 코일 (예컨대, 병렬 공진 회로) 의 2개의 터미널들 사이에 병렬로 배치될 수도 있다. 더욱이, 루프 안테나는 유도 코일의 공진을 향상시키기 위해 고품질 (Q) 팩터를 갖도록 설계될 수도 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 일부 실시형태들에 따르면, 서로의 근거리장에 있는 2개의 유도 코일들 사이에 전력을 커플링하는 것이 개시된다. 위에서 설명한 바와 같이, 근거리장은 전자기장들이 존재하지만 유도 코일로부터 전파하거나 또는 방사하지 않을 수도 있는 유도 코일 둘레의 영역에 대응할 수도 있다. 근거리장 커플링-모드 영역들은 유도 코일의 물리적인 체적에 가까운, 예컨대, 파장의 작은 비율 이내인 체적에 대응할 수도 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 전자기 유도 코일들, 예컨대 단일 및 다중 권취 루프 유도 코일들은, 실제 실시형태들에서 자기 근거리장 진폭들이 전기 유형 안테나 (예컨대, 작은 다이폴) 의 전기 근거리장들에 비교할 때 자기 유형 유도 코일들에 대해 더 높은 경향이 있기 때문에, 송신하고 수신하는 양자에 사용된다. 이것은 그 쌍 사이에 잠재적으로 더 높은 커플링을 가능하게 한다. 더욱이, "전기" 안테나들 (예컨대, 다이폴들 및 모노폴들) 또는 자기 및 전기 안테나들의 조합이 사용될 수도 있다.
도 3 은 도 2 의 무선 전력 전송 시스템의 예시적인 컴포넌트들의 개략도이다. 도 2 에 나타낸 바와 같이, 무선 전력 전송 시스템 (300) 은 인덕턴스 (L1) 를 갖는 베이스 시스템 유도 코일 (304) 을 포함하는 베이스 시스템 송신 회로 (306) 를 포함한다. 무선 전력 전송 시스템 (300) 은 인덕턴스 (L2) 를 갖는 전기 차량 유도 코일 (316) 을 포함하는 전기 차량 수신 회로 (322) 를 더 포함한다. 엘리먼트 (k(d)) 는 코일 분리에서 초래되는 상호 커플링 계수를 나타낸다. C1 및 C2 는 원하는 주파수에서 공진하는 공진 회로를 형성하는데 사용되는 커패시터를 포함할 수도 있는 베이스 시스템 송신 회로 (306) 및 전기 차량 송신 회로 (322) 의 커패시턴스이다. 등가 저항들 (Req ,l 및 Req ,2) 는 유도 코일 코일들 및 안티-리액턴스 커패시터들에 고유할 수도 있는 손실들을 나타낸다. 전원 (310) 은 전력 (PSDC) 을 베이스 충전 시스템 전력 변환기 회로 (336) 에 공급하고, 베이스 충전 시스템 전력 변환기 회로 (336) 는 차례로 전력 (P1) 를 베이스 시스템 유도 코일 (304) 과 직렬인 커패시터 (C1) 에 공급한다. 전기 차량 유도 코일 (316) 및 커패시터 (C2) 를 직렬로 포함하는 전기 차량 수신 회로 (322) 는 전력 (P2) 을 수신하고 전력 (P2) 을 전기 차량 전력 변환기 회로 (338) 에 제공한다. 전기 차량 전력 변환기 회로 (338) 는 차례로 전력 (PLDC) 을 전기 차량 배터리 (318) 에 공급할 수도 있다.
본원에서 설명하는 일부 계산들의 목적들을 위해, 전원 (310) 및 전기 차량 배터리 유닛 (318) 양자는 전압들 (VSDC 및 VLDC) 을 각각 갖는 정전압으로 가정될 수도 있다. 이것은 전력 그리드 및 전기 차량 배터리의 특성들을 각각 반영할 수도 있다. 일 양태에서, 정전압은 사실상 제로 소스 저항 및 제로 싱크 (sink) 저항으로서 해석될 수도 있다.
에너지는 베이스 시스템 송신 회로 (306) 로부터 전기 차량 수신 회로 (322) 로 전송될 수도 있다. 그러나, 에너지 전송은 추가로 예를 들어, 차량-대-그리드 에너지 전송의 목적들을 위해 역 방향으로 일어날 수도 있다. 전력 변환은 역방향 전력 흐름 (양방향의, 2개의 사분면 제어) 을 지원할 수도 있다.
도 4 는 유도 코일들 (404 및 416) 로부터의 거리에 대한 자기장 세기를 나타내는, 베이스 시스템 유도 코일 (404) 및 전기 차량 유도 코일 (416) 의 도면이다. 베이스 시스템 유도 코일 (404) 및 전기 차량 유도 코일 (416) 은 거리 (d) 만큼 각각 분리된다. 도 4 는 무선 전력 전송 시스템 근처 위치 (
Figure 112013045630624-pct00001
) 에서, 코일들의 쌍에 의해 생성되는 자기장 벡터
Figure 112013045630624-pct00002
를 나타낸다.
도 3 의 예시적인 실시형태에서, 베이스 충전 시스템 전력 변환기 회로 (336) 는 DC 전력을 낮은 주파수 VLF 또는 LF 범위에서 원하는 주파수 (동작 주파수) 에서의 AC 전력로 변환할 수도 있다. 예를 들어, 이 범위는 높은 전력 애플리케이션에 대해 20 kHz 로부터 60 kHz 까지 일 수도 있다. 이 범위 내 임의의 주파수가 본원에서 "LF" 로서 지칭될 수도 있다.
또 다른 실시형태에서, 베이스 충전 시스템 전력 변환기 회로 (336) 는 또한 표준 "메인" 주파수에서의 AC 전력을 무선 전력에 적합한 동작 주파수에서의 AC 전력으로 변환할 수도 있다. 또 다른 예시적인 실시형태에서, 베이스 충전 시스템 전력 변환기 회로 (336) 는 필터링되지 않은 DC (예컨대, AC-펄스 DC 전력) 를 동작 주파수에서의 AC 전력으로 변환할 수도 있다. 2개의 후자의 실시형태들에서, 동작 주파수에서 생성된 전력은 일정하지 않은 엔벨로프일 수도 있다.
변환 비 1 : n1 은 또한 도 3 에서의 베이스 충전 시스템 전력 변환기 회로 (336) 에 기여할 수 있으며 다음과 같이 정의될 수도 있다:
방정식 1
Figure 112013045630624-pct00003
여기서, VSDC 및 V1 는 각각 DC 입력 전압 및 LF 출력에서 기본 주파수의 평균 제곱근 (r.m.s.) 전압을 나타낸다.
전기 차량 전력 변환기 회로 (338) 는 역방향 동작을 수행하여, 전기 차량 유도 코일 (316) 에 의해 수신된 LF 전력을 DC 전력으로 재변환 (reconvert) 할 수도 있다. 이에 대응하여, 변환 비 n2 : 1 가 전기 차량 전력 변환기 회로 (338) 에 기여되며, 이는 다음과 같이 정의될 수도 있다.
방정식 2
Figure 112013045630624-pct00004
여기서, V2 및 VLDC 는 각각 LF 입력에서의 기본 주파수의 r.m.s. 전압 및 DC 출력 전압을 나타낸다.
유도 커플링된 공진 링크의 효율 및 전력은 베이스 시스템 유도 코일 (304) 및 전기 차량 유도 코일 (316) 양자의 공진이 동작 주파수로 조정되면, 최대치에 도달할 수도 있다. 이것은 임의의 커플링 계수 0 < k(d) < 1 에 대해 유효할 수도 있다. 전력 변환은 제로 전류 스위칭이 타겟팅되면, 시스템이 약하게 오프 (off) 공진으로 동작되는 것을 필요로 할 수도 있다. 이것은 유도 코일 전류에 포함되는 고조파들 성분들의 위상 오프셋에 의해 설명될 수도 있다.
주어진 파라미터들 (L1, L2, n1, 및 n2) 에 대해, 전력 변환에서 그리고 공진 유도성 링크에서 손실들을 최소화함으로써 단-대-단 효율을 최대화할 수도 있는 최적의 부하 저항 (RLDC , opt) 이 존재할 수도 있다. 단-대-단 효율은 다음과 같이 정의될 수도 있다.
방정식 3
Figure 112013045630624-pct00005
여기서, PLDC = VLDC·ILDC 및 PSDC = VSDC·ISDC 는 전기 차량 전력 변환기 회로 (338) 출력 전력 및 베이스 충전 시스템 전력 변환기 회로 (336) 입력 전력을 나타낸다. 반대로, 주어진 부하 저항 및 변환 비들 (n1 및 n2) 에 대해, 효율 (ηe2e) 을 최대화하는, 인덕턴스 (L1 , opt 및 L2 , opt) 의 최적의 쌍 또는 대안적으로, 주어진 L1 및 L2, 비 n1 , opt 및 n2 , opt 의 최적의 쌍이 존재할 수도 있다.
예시적인 일 실시형태에서, 무선 전력 전송 시스템 (300) 이 완전 대칭인 것을 가정될 수도 있으며, 다음을 의미한다.
방정식 4
Figure 112013045630624-pct00006
방정식 5
Figure 112013045630624-pct00007
방정식 6
Figure 112013045630624-pct00008
방정식 7
Figure 112013045630624-pct00009
위의 조건들이 적용되는 경우에 적용되는 아래의 설명은 비대칭적인 시스템의 일반적인 경우에 추가로 적용될 수도 있다.
더욱이, 설명의 목적들을 위해, 베이스 충전 시스템 전력 변환기 회로 (336) 및 전기 차량 전력 변환기 회로 (338) 양자가 무손실이고 임의의 전력 변환 손실들이 각각 등가 손실 저항들 (Req ,1 및 Req ,2) 에서 고려되는 것으로 가정될 수도 있다. 출력 전력-대-입력 전력의 비로서 정의될 수도 있는 공진 유도성 링크의 효율은 다음과 같고:
방정식 8
Figure 112013045630624-pct00010
이것은 위에서 정의된 바와 같이 단-대-단 효율 (ηe2e) 와 같을 수도 있다.
50% 듀티 사이클을 갖는 스위칭형-모드 전력 변환을 가정하면, 전압 (V1 및 V2) 양자는 정사각형 파들일 수도 있다. 공진의 효과에 의해 필터링되더라도, 유도 코일 전류들 (I1 및 I2) 는 일반적으로 커플링 계수에 따라 고조파 콘텐트츠를 갖는 비-사인파형일 수도 있다. 따라서, 일부 전력이 고조파들을 통해 송신된다. 그러나, 대부분의 경우, 고조파들을 통한 에너지 전송은 무시해도 좋다. 예시의 목적을 위해, 전류들은 베이스 시스템 유도 코일 (304) 입력 전력 및 전기 차량 유도 코일 (316) 출력 전력이 다음과 같이 정의될 수도 있도록, 실질적으로 사인파형으로 가정될 수도 있다.
방정식 9
Figure 112013045630624-pct00011
방정식 10
Figure 112013045630624-pct00012
각각 LF 에서 그 성분의 r.m.s. 를 지칭하는 전압들 및 전류들을 갖는다.
다음 2개의 방정식들은 시스템을 치수화 (dimensioning) 하는 것을 기술한다.
제 1 방정식은 커플링 계수 (k(d)) 및 각 운동 주파수 (ω0) 가 주어질 때, η 을 최대화하는, 최적의 유도 코일 인덕턴스를 기술한다.
방정식 11
Figure 112013045630624-pct00013
기본 주파수에서 전기 차량 전력 변환기 회로 (338) 에 의해 나타낼 때, 부하 부하 저항은 다음과 같이 정의될 수도 있다.
방정식 12
Figure 112013045630624-pct00014
방정식 11 은 "강하게 커플링된 상황" 에 대해 유효할 수도 있으며, 여기서 Lopt 는 실제적으로 실제 손실 저항 (Req) 에 독립적이다. 방정식 11 은 추가로 부하 저항 및 커플링 계수에 의존할 수도 있으며, 일반적으로 베이스 시스템 유도 코일 (304) 및 전기 차량 유도 코일 (316) 의 부하 저항 및/또는 분리가 변경되면, 적응되는 것을 필요로 할 수도 있다.
또 다른 방정식은 에너지 전송 레이트 (P2) 및 그 생성된 자기장에의 커플링 계수 (k(d)) 에 관련될 수도 있다.
방정식 13
Figure 112013045630624-pct00015
여기서, c 는 베이스 시스템 유도 코일 (304) 및 전기 차량 유도 코일 (316) 지오메트리 (
Figure 112013045630624-pct00016
및
Figure 112013045630624-pct00017
), 및 도 4 에 도시된 바와 같이 위치 벡터 (
Figure 112013045630624-pct00018
) 에 의해 정의되는, 자기장 세기가 지칭하는 위치를 각각 고려하는 상수를 나타낸다. 방정식 13 에 대해, 위치 (
Figure 112013045630624-pct00019
) 가 관심 범위에서 그들의 분리의 변화가 그들의 상호 커플링의 효과를 제외하고는, 참조 위치에서 자기장에 적은 영향을 미칠 정도로 유도 코일들에 대해 충분히 멀리 있다고 가정될 수도 있다.
규제 제약은 정의된 한계 (Hlim) 를 초과하지 않도록, 정의된 거리에서 위치 (
Figure 112013045630624-pct00020
) 에서 측정된 자기장 세기 (
Figure 112013045630624-pct00021
) 를 제한할 수도 있다. 이것은 에너지 전송 레이트에 대한 한계를 제공한다:
방정식 14
Figure 112013045630624-pct00022
방정식 14 에 나타낸 바와 같이, 최대 에너지 전송 레이트는 커플링 계수에 비례하여 감소할 수도 있다. 예를 들어, 0.4 의 커플링 계수에서 4 kW 의 최대 전력을 가정하면, 전력은 결과로 0.2 의 커플링 계수가 나오도록 유도 코일 분리가 증가되면, 2 kW 에 제한될 수도 있다.
전압 및 전류 변환 비는 기본적인 컴포넌트에 적용가능한 것으로 정의될 수도 있다:
방정식 15
Figure 112013045630624-pct00023
따라서, 부하 전압 (VLDC) 및 부하 전력 (PLDC) 의 관점에서, 그리고 무손실 전력 변환 P2 = PLDC 의 가정하에, 대응하는 부하 저항은 다음과 같이 정의될 수도 있다:
방정식 16
Figure 112013045630624-pct00024
따라서, 방정식 11 은 다음과 같이 기재할 수도 있다:
방정식 17
Figure 112013045630624-pct00025
방정식 17 에서 P2 를 방정식 14 에 의해 치환하는 것은, Lopt, k(d) 및 n0 사이의 관계를 제공한다:
방정식 18
Figure 112013045630624-pct00026
최대 효율 및 규제 준수를 보장하도록 방정식 18 을 만족시키기 위해, 유도 코일 인덕턴스 L = L1 = L2 나 변환 비 n = n1 = n2, 또는 양자는 거리가 변경될 때 적응되어야 할 수도 있다. 가변 유도 코일 인덕턴스는 콤플렉스 스위칭 회로 또는 기계적 기어, 유도 코일 체적의 추가적인 손실들 및 비-최적의 사용, 따라서 Q-팩터의 손실을 수반할 수도 있다. 또한, 공진을 유지하기 위해 가변 커패시턴스를 필요로 할 수도 있다.
덜 복잡하고 더욱 경제적인 솔루션이, 요구된 가변 변환 비를 제공하기 위해 전력 변환을 이용함으로써 제공될 수도 있다. 베이스 충전 시스템 전력 변환기 회로 (336) 변환 비 (n1) 를 변경하는 것은 링크 전체에 걸쳐 에너지 전송 레이트에 크게 영향을 미칠 수도 있기 때문에 전력 제어와 동등할 수도 있다. 따라서, 전기 차량 전력 변환기 회로 (338) 변환 비 (n2) 를 변경하는 것은 무선 전력 링크를 효율적으로 동작시키는 것을 도울 수도 있다. 이것은 부하 적응 (load adaptation) 으로서 지칭될 수도 있다.
전력 제어 및 부하 적응을 위한 여러 방법들은 변환 비의 연속적인 변화를 가능하게 하지만, 제로 전류 스위칭 (ZCS) 을 희생하는 것을 포함할 수도 있다. 이것은 스위칭 디바이스들의 일부 증가되는 스위칭 손실 및 스트레스를 초래할 수도 있다. 또 다른 접근법은 ZCS 조건을 유지하지만, 단지 코어스 (coarse) 단계들에서만 변환 비의 변경을 허용할 수도 있다.
낮은-손실들을 제공할 수도 있는, 변환 비를 변경하는 한 방법은 브릿지의 동작 모드를 (예컨대, 풀-브릿지 모드로부터 하프-브릿지 모드로, 또는 반대의 경우도 마찬가지이다) 변경하는 것이다.
도 5 는 풀-브릿지 전력 변환 및 하프-브릿지로서의 예시적인 무선으로 전력 전송 시스템의 개략도이다. 베이스 충전 시스템 전력 변환기 회로 (536) 스위치들 (S1j) 은 FET 또는 IGBT 고체 상태 디바이스들을 나타낼 수도 있다. 전기 차량 전력 변환기 회로 (538) 의 스위치들은, LF-대-DC 전력 변환을 수행하도록 구성될 때, 동기적 정류의 경우, 수동적인 다이오드들일 수도 있지만, 또한 액티브 디바이스들일 수도 있다.
풀 또는 H-브릿지 모드에서, 전력 변환의 모든 스위치들은 Sj1 및 Sj2' 가 동시에 폐쇄되는 방법으로 토글링된다. Sj1 이 폐쇄될 때 Sj2 및 Sj1' 는 개방되며 반대의 경우도 마찬가지이다. 이것은 베이스 충전 시스템 전력 변환기 회로 (536) 및 전기 차량 전력 변환기 회로 (538) 전력 변환
Figure 112013045630624-pct00027
에 적용할 수도 있다.
하프-브릿지 모드에서, 단지 S11 및 S11' 가 토글링되며 S12' 및 S12 가 정적 상태에 있다. S11 이 폐쇄될 때 S11' 가 개방되며 반대의 경우도 마찬가지이다. 정적 상태에서, 하프-브릿지 S12' 가 폐쇄될 수도 있다. 전류가 스위치 S12' 를 통과할 필요가 있을 수도 있다는 사실은 비-적응적 하프-브릿지-기반 시스템에 존재하지 않을 수도 있는, 일부 여분의 손실들을 초래할 수도 있다. 추가적인 스위치 온-상태 저항은 2개의 상이한 전송 거리들에의 효율적인 적응을 할 수 있는 시스템에 대해 낮은 가격이 되도록 경제적인 솔루션을 제공할 수도 있다.
전기 차량 전력 변환기 회로 (538) 전력 변환 시에 수동적인 다이오드 풀-브릿지 정류기를 이용하는 단방향의 에너지 전송 시스템의 경우, 하나의 하프-브릿지가 액티브 스위치들 (FETs 또는 IGBTs) 로 다이오드들과 병렬로 보충될 수도 있다. 이들 트랜지스터들은 정적 스위치들일 수 있다.
풀-브릿지는 DC 전압 레벨을 기본의 LF 전압 레벨로 다음 식에 의해 변환할 수도 있다.
방정식 19
Figure 112013045630624-pct00028
이는 대략 1이다.
이에 대응하여, 하프-브릿지는 다음 식에 의해 변환될 수도 있다.
방정식 20
Figure 112013045630624-pct00029
이는 대략 1/2이다.
전기 차량 유도 코일 (516) 을 더 짧은 거리들 (d') 및 더 긴 거리 (d") 에 각각 대응하는 2개의 별개의 z-위치들로 조정할 수도 있는 시스템이 또한 제공될 수도 있다. 조건들이 허용하면, 시스템은 더 짧은 거리, 예컨대 커플링 계수 (k(d')) 에 대응하는 더 짧은 거리를 이용하거나, 아니면 k(d") 에 대응하는 d" 에 적응시킨다. 거리들은 다음과 같이 선택된다.
방정식 21
Figure 112013045630624-pct00030
방정식 18, 방정식 19, 방정식 20, 및 방정식 21 로부터, 시스템이 풀-브릿지 모드에서는 거리 (d') 에서 그리고 하프-브릿지 모드에서는 거리 (d") 에서 동작하면, 거리들 양자에서 최적인, 인덕턴스 (Lopt) 가 발견될 수 있다. 이것은,
방정식 22
Figure 112013045630624-pct00031
으로 정의하고,
다음과 같이 최적의 유도 코일 인덕턴스 (방정식 18) 를 표현함으로써 나타내어진다.
방정식 23
Figure 112013045630624-pct00032
최대 효율 및 최대 전력을 규제 제약들 내에서 유지하도록 시도하면서 전력 변환의 모드를 변경함으로써 2개의 상이한 거리들에 최적으로 적응할 수 있는 시스템의 일 예가 아래의 표에 나타내어진다.
거리 d 커플링 계수 k(d) 동작 모드 변환 비 n0 에너지 전송율 P2 [kW]
4.8 cm 0.4 풀-브릿지
Figure 112013045630624-pct00033
 4
10 cm 0.2 하프-브릿지
Figure 112013045630624-pct00034
 2
표 1: 2개의 상이한 거리들에 최적으로 적응하는 시스템의 예
브릿지 재구성의 방법은 링크를 미리 정의된 범위 내에서 임의의 거리에 적응시키고 및/또는 부하 전력 (배터리 충전 전류) 을 조절하기 위해, 전력 제어/부하 적응의 다른 방법들과 결합될 수도 있다. 대안적인 방법들의 예들은 주파수를 변경함으로써 링크 오프-공진을 동작시키는 것, 베이스 시스템 유도 코일 (504) 또는 전기 차량 유도 코일 (516) 의 의도적인 디튜닝, 듀티 사이클 < 50% 을 갖는 PWM 구동 파형들을 이용하는 것, 베이스 충전 시스템 전력 변환기 회로 (536) 및 전기 차량 전력 변환기 회로 (538) 전력 변환에서 DC-대-DC 변환기를 이용하는 것, 2-위상 또는 3-위상 공급의 경우에서의 위상 스위칭 등을 포함한다. 이들 방법들은 모두 변환 비들 (n1 및 n2) 를 직접 또는 간접으로 변경하는 것이 고려될 수도 있다.
변환 비 및 유도 코일 z-축 위치는 베이스 무선 전력 충전 시스템 (502) 및 전기 차량 무선 충전 시스템 (514) 에서 엔터티들을 갖는 제어 시스템 (위에서 설명됨) 에 의해 제어될 수도 있다. 이들 엔터티들은 대역내 또는 대역외 시그널링을 이용하여 통신할 수도 있다.
방정식 11 의 유도와 관련하여, 자기적으로 커플링된 공진 시스템의 최적의 부하 저항은 다음과 같이 나타내어질 수도 있다.
방정식 24
Figure 112013045630624-pct00035
여기서, R2 는 공진 수신 유도 코일의 손실 저항을, Q1 및 Q2 는 각각 공진 송신 및 수신 유도 코일의 Q-팩터들을, k 는 커플링 계수를 나타낸다. RL , opt 를 갖는 자기 링크를 로딩하는 것이 전송 효율을 최대화할 수도 있다.
강하게 커플링된 상황에 대해:
방정식 25
Figure 112013045630624-pct00036
또는 링크 효율이 100% 에 가까운 소위 '매직 (magic)' 상황에서, 방정식 24 은 다음과 같이 단순화될 수도 있다.
방정식 26
Figure 112013045630624-pct00037
완전 대칭 링크가 다음과 같이 가정되고,
방정식 27
Figure 112013045630624-pct00038
방정식 28
Figure 112013045630624-pct00039
그리고, 방정식 26 에서의 Q-팩터들 (Q1 및 Q2) 를 다음 식으로 치환하면,
방정식 29
Figure 112013045630624-pct00040
다음 식이 얻어진다.
방정식 30
Figure 112013045630624-pct00041
반대로, 부하 저항 (RL) 이 주어질 때, 효율을 최대화하는 최적의 유도 코일 인덕턴스가 다음과 같이 존재할 수도 있다.
방정식 31
Figure 112013045630624-pct00042
방정식 13 의 유도와 관련하여, 본질적으로 다중 권취 와이어 루프인 전기 차량 유도 코일 (516) 에 의해 로케이션 (
Figure 112013045630624-pct00043
) 에서 생성되는 자기장 세기는 다음과 같이 표현될 수도 있다.
방정식 32
Figure 112013045630624-pct00044
여기서, N2 는 유도 코일의 권취수를, I2 ,0 은 기본에서의 유도 코일 전류를, γ 는 기본적으로 그의 지오메트리 (
Figure 112013045630624-pct00045
) 및 필드 세기가 지칭하는 위치 벡터 (
Figure 112013045630624-pct00046
) 의 함수를 나타낸다. 방정식 32 는 권취수를 변경하는 것이 유도 코일 코일들 지오메트리를 변경하지 않을 것, 따라서
Figure 112013045630624-pct00047
로 가정한다.
다중 권취 루프의 인덕턴스는 다음과 같이 표현될 수도 있다.
방정식 33
Figure 112013045630624-pct00048
여기서, β 는 기본적으로 코일 지오메트리 (
Figure 112013045630624-pct00049
) 의 함수이다.
부하 저항은 다음과 같이 전력 (P2) 및 전류 (I2 ,0) 의 함수로서 표현될 수도 있다:
방정식 34
Figure 112013045630624-pct00050
방정식 11 을 이용하여 위의 방정식들을 치환하면, 다음과 같이 얻어진다.
방정식 35
Figure 112013045630624-pct00051
방정식 35 에 대해, 위치 (
Figure 112013045630624-pct00052
) 에서 자기장 세기의 스퀘어는 다음과 같이 정의될 수도 있다.
방정식 36
Figure 112013045630624-pct00053
다음과 같이 정의하면,
방정식 37
Figure 112013045630624-pct00054
다음과 같이 얻어진다.
방정식 38
Figure 112013045630624-pct00055
방정식 32 에 따르는 자기장에의 베이스 시스템 유도 코일 (504) 기여는 무시될 수도 있다.
방정식 39
Figure 112013045630624-pct00056
대칭인 경우, 권취수 (N1) 는 N2 와 같고, 베이스 시스템 유도 코일 (504) 의 전류 (I1 ,0) 는 I2 ,0 에 비례하여 변할 것이다. 따라서, 로케이션 (
Figure 112013045630624-pct00057
) 에서 베이스 시스템 유도 코일 및 전기 차량 유도 코일로부터의 기여들 (
Figure 112013045630624-pct00058
및
Figure 112013045630624-pct00059
) 은 또한 VSDC = VLDC, 따라서 V1 ,0 = V2 , 0 으로 주어질 때, 다음 식과 같기 때문에, 비례하여 변화할 수도 있다.
방정식 40
Figure 112013045630624-pct00060
N2 가 최적화의 프로세스에서 변경되었으면, 비율들이 또한 비대칭적인 경우
Figure 112013045630624-pct00061
을 유지하는 것으로 나타내어질 수도 있다. 공진의 경우 상호 커플링과는 독립적으로 90 도 일수도 있는, I2 ,0 에 대한 I1 , 0 의 위상 오프셋 뿐만 아니라 유도 코일들 양자의 지오메트리를 고려하는
Figure 112013045630624-pct00062
를 정의하면, 방정식 13 에 나타낸 합계 필드는 다음과 같이 표현될 수도 있다.
방정식 41
Figure 112013045630624-pct00063
도 6a 및 도 6b 는 도 5 의 무선 전력 전송 시스템의 2개의 예시적인 회로 구성들을 도시한다. 도 6a 에서, 그 구성은 (1) 송신 및 수신 유도 코일 사이의 더 긴 거리 또는 일반적으로 더 느슨한 커플링, 및 (2) 송신 및 수신 측면 전력 변환 양자가 하프-브릿지 모드에서 동작한다고 가정할 수도 있다. 도 6b 에서, 구성 B 는 (1) 송신 및 수신 유도 코일 사이의 더 짧은 거리 또는 일반적으로 더 타이트한 커플링, (2) 송신 및 수신 측면 전력 변환 양자가 풀-브릿지 모드에서 동작한다고 가정한다.
더욱이, 예시의 목적을 위해, 구성들 양자는 정전압 소스 및 정전압 싱크를 가정할 수도 있다. 이 가정은 에너지를 전력 그리드로부터 차량들 배터리로 (G2V) 또는 반대로 (V2G) 전송하는 시스템을 고려하면, 타당할 수도 있다. 에너지 전송 레이트는, 공급 전압 및 싱크 전압, 및 전력/전압 변환 및/또는 가변 리액턴스에 대한 추가적인 회로 및/또는 메카닉스 없이 양쪽 모두가 구현되는 공진 유도 코일들의 리액턴스 (인덕턴스들 및 커패시턴스들) 을 적응시킬 필요 없이 도 6b 의 구성으로 2배로 될 수도 있다. 구성들 양자는 최대 에너지 전송 효율을 획득하기 위해 최적으로 매칭될 수도 있다. 구성들 양자는 유도 코일의 근처에서 측정되는 자기장 세기의 관점에서 동등할 수도 있으며, 따라서, 규제/EMC 제약을 전적으로 활용하는 것에 대해 잠재적일 수도 있다.
정전압 싱크 (배터리) 가 일정한 부하 저항과는 대조적으로, 사용될 수도 있다. 에너지를 전압 소스로부터 전압 싱크로 낮은 전력을 갖는 더 긴 거리 (더 느슨한 커플링) 를 통해 또는 더 높은 전력을 갖는 더 짧은 거리 (더 타이트한 커플링) 를 통해 전송하는 적응적 시스템 및 방법이 사용될 수도 있으며, 이 시스템은 단독으로 송신 및 수신 측면 전력 변환의 동작의 모드를 하프-브릿지 모드 또는 풀-브릿지 모드로 각각 변경함으로써, 최대 효율로 동작하도록 적응시킬 수 있으며, 또한 규제 한계를 최적으로 활용할 수 있다.
도 7 은 도 1 의 무선 전력 전송 시스템의 예시적인 컴포넌트들의 또 다른 기능 블록도이다. 무선 전력 전송 시스템 (700) 은 통신 링크 (776), 가이던스 (guidance) 링크 (766), 및 베이스 시스템 유도 코일 (704) 및 전기 차량 유도 코일 (716) 에 대한 정렬 시스템들 (752, 754) 을 도시한다. 도 1 을 참조하여 위에서 설명한 바와 같이, 전기 차량 (112) 방향으로의 에너지 흐름을 가정하면, 도 7a 에서 베이스 충전 시스템 전력 인터페이스 (734) 는 전력을 전력 소스, 예컨대 AC 또는 DC 전원 (110) 로부터 베이스 충전 시스템 전력 변환기 (736) 에 제공하도록 구성될 수도 있다. 베이스 충전 시스템 전력 변환기 (736) 는 베이스 시스템 유도 코일 (704) 을 그의 공진 주파수에서 또는 근처에서 여기시키기 위해, 베이스 충전 시스템 전력 인터페이스 (734) 로부터 AC 또는 DC 전력을 수신할 수도 있다. 전기 차량 유도 코일 (716) 은, 근거리장 커플링-모드 영역에 있을 때, 공진 주파수에서 또는 근처에서 발진시키기 위해, 근거리장 커플링 모드 영역으로부터 에너지를 수신할 수도 있다. 전기 차량 전력 변환기 (738) 는 전기 차량 유도 코일 (716) 로부터의 발진 신호를 전기 차량 전력 인터페이스 (740) 를 통해 배터리를 충전하는데 적합한 전력 신호로 변환한다.
베이스 무선 충전 시스템 (702) 은 베이스 충전 시스템 제어기 (742) 를 포함하며, 전기 차량 무선 충전 시스템 (714) 은 전기 차량 제어기 (744) 를 포함한다. 베이스 충전 시스템 제어기 (742) 는 예를 들어, 컴퓨터, 및 전력 분배 센터, 또는 스마트 전력 그리드와 같은 다른 시스템들 (미도시) 로의 베이스 충전 시스템 통신 인터페이스 (746) 를 포함할 수도 있다. 전기 차량 제어기 (744) 는 예를 들어, 차량 상의 온-보드 컴퓨터와 같은 다른 시스템들 (미도시), 다른 배터리 충전 제어기, 차량들 내의 다른 전자 시스템들, 및 원격 전자 시스템들로의 전기 차량 통신 인터페이스 (748) 를 포함할 수도 있다.
베이스 충전 시스템 제어기 (742) 및 전기 차량 제어기 (744) 는 별개의 통신 채널들을 갖는 특정의 애플리케이션을 위한 서브시스템들 또는 모듈들을 포함할 수도 있다. 이들 통신 채널들은 별개의 물리적 채널들 또는 별개의 논리적 채널들일 수도 있다. 비한정적인 예들로서, 베이스 충전 정렬 시스템 (752) 은 베이스 시스템 유도 코일 (704) 과 전기 차량 유도 코일 (716) 을 자율적으로 또는 조작자 지원으로 좀더 면밀히 정렬하기 위한 피드백 메커니즘을 제공하기 위해 전기 차량 정렬 시스템 (754) 과 통신 링크 (776) 를 통해 통신할 수도 있다. 이와 유사하게, 베이스 충전 가이던스 시스템 (762) 은 베이스 시스템 유도 코일 (704) 및 전기 차량 유도 코일 (716) 을 정렬할 때에 조작자를 가이드하는 피드백 메커니즘을 제공하기 위해 전기 차량 가이던스 시스템 (764) 과 가이던스 링크 (766) 를 통해 통신할 수도 있다. 또한, 베이스 무선 충전 시스템 (702) 과 전기 차량 무선 충전 시스템 (714) 사이에 다른 정보를 통신하는 베이스 충전 통신 시스템 (772) 및 전기 차량 통신 시스템 (774) 에 의해 지원되는 별개의 범용 통신 링크들 (예컨대, 채널들) 이 존재할 수도 있다. 이 정보는 전기 차량 특성들, 배터리 특성들, 충전 상태, 및 베이스 무선 충전 시스템 (702) 및 전기 차량 무선 충전 시스템 (714) 양자의 전력 능력들에 관한 정보 뿐만 아니라, 전기 차량 (112) 에 대한 유지관리 및 진단의 데이터를 포함할 수도 있다. 이들 통신 채널들은 예를 들어, 블루투스, 지그비 (zigbee), 셀룰러 등과 같은 별개의 물리적인 통신 채널들일 수도 있다.
전기 차량 제어기 (744) 는 또한 전기 차량 주 배터리의 충전과 방전을 관리하는 배터리 관리 시스템 (BMS) (미도시), 마이크로파 또는 초음파 레이더 원리들에 기초하는 주차 지원 시스템, 반-자동적인 주차 동작을 수행하도록 구성된 브레이크 시스템, 및 더 높은 주차 정확도를 제공함으로써 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 및 전기 차량 무선 충전 시스템 (114) 중 임의의 시스템에서 기계적 수평 유도 코일 정렬에 대한 필요성을 감소시킬 수도 있는 '파크 바이 와이어 (park by wire)' 를 대개 자동화된 주차로 지원하도록 구성되는 스티어링 휠 서보 시스템을 포함할 수도 있다. 또한, 전기 차량 제어기 (744) 는 전기 차량 (112) 의 전자기기와 통신하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 전기 차량 제어기 (744) 는 시각적 출력 디바이스들 (예컨대, 대시보드 디스플레이), 음향/오디오 출력 디바이스들 (예컨대, 버저, 스피커들), 기계적 입력 디바이스들 (예컨대, 키보드, 터치 스크린, 및 조이스틱, 트랙볼 등과 같은 포인팅 디바이스들), 및 오디오 입력 디바이스들 (예컨대, 전자 보이스 인식을 갖는 마이크로폰) 과 통신하도록 구성될 수도 있다.
더욱이, 무선 전력 전송 시스템 (700) 은 검출 및 센서 시스템들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 전송 시스템 (700) 은 드라이버 또는 차량을 충전 스팟으로 적절히 가이드하기 위해 시스템들과 함께 사용하기 위한 센서들, 요구된 분리/커플링을 갖는 유도 코일들을 상호 정렬하는 센서들, 커플링을 달성하기 위해 전기 차량 유도 코일 (716) 이 특정의 높이 및/또는 위치로 이동하는 것을 방해할 수도 있는 오브젝트들을 검출하는 센서들, 및 시스템의 신뢰성있고 손상 없고 안전한 동작을 수행하는 시스템들과 함께 사용하기 위한 안전 센서들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 안전 센서는 안전 반경을 넘어서 무선 전력 유도 코일들 (104a, 116) 에 접근하는 동물들 또는 어린이들의 존재의 검출, 가열 (유도 가열) 될 수도 있는 베이스 시스템 유도 코일 (704) 근처에서의 금속 오브젝트들의 검출, 베이스 시스템 유도 코일 (704) 상에서의 백열 오브젝트들와 같은 위험한 이벤트들의 검출, 및 베이스 무선 충전 시스템 (702) 및 전기 차량 무선 충전 시스템 (714) 컴포넌트들의 온도 모니터링을 위한 센서를 포함할 수도 있다.
무선 전력 전송 시스템 (700) 은 또한 유선 접속을 통한 플러그-인 충전을 지원할 수도 있다. 유선 충전 포트는 전기 차량 (112) 으로 또는 그로부터 전력을 전송하기 전에 2개의 상이한 충전기들의 출력들을 통합할 수도 있다. 스위칭 회로들은 무선 충전 및 유선 충전 포트를 통한 충전 양자를 지원하는데 요구되는 그 기능을 제공할 수도 있다.
베이스 무선 충전 시스템 (702) 과 전기 차량 무선 충전 시스템 (714) 사이에서 통신하기 위해, 무선 전력 전송 시스템 (700) 은 대역내 시그널링 및 RF 데이터 모뎀 (예컨대, 무허가 대역에서 무선을 통한 이더넷) 양자를 이용할 수도 있다. 대역외 통신은 차량 사용자/소유자에의 가치-부가 (value-added) 서비스들의 할당을 위해 충분한 대역폭을 제공할 수도 있다. 무선 전력 캐리어의 낮은 깊이 진폭 또는 위상 변조는 최소의 간섭을 갖는 대역내 시그널링 시스템으로 기능할 수도 있다.
또한, 일부 통신은 특정의 통신 안테나들을 이용함이 없이 무선 전력 링크를 통해 수행될 수도 있다. 예를 들어, 베이스 시스템 유도 코일 (704) 및 전기 차량 유도 코일 (716) 은 또한 무선 통신 안테나들로서 작용하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 베이스 무선 충전 시스템 (702) 의 일부 실시형태들은 무선 전력 경로 상에서 키잉 유형 프로토콜을 가능하게 하는 제어기 (미도시) 를 포함할 수도 있다. 송신 전력 레벨 (진폭 시프트 키잉) 을 미리 정의된 간격들에서 미리 정의된 프로토콜로 키잉 (keying) 함으로써, 수신기는 송신기로부터의 직렬 통신을 검출할 수도 있다. 베이스 충전 시스템 전력 변환기 (736) 는 베이스 시스템 유도 코일 (704) 에 의해 생성되는 근거리장 근처에서, 액티브 전기 차량 수신기들의 존재 또는 부재를 검출하는 부하 감지 회로 (미도시) 를 포함할 수도 있다. 비한정적인 예로서, 부하 감지 회로는 전력 증폭기로 흐르는 전류를 모니터링하며, 이 전류는 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 에 의해 생성된 근거리장의 근처에서 액티브 수신기들의 존재 또는 부재에 의해 영향을 받는다. 전력 증폭기 상의 로딩에 대한 변화들의 검출은, 에너지를 송신하는 발진기가 액티브 수신기 또는 이들의 조합과 통신가능하도록 하는지 여부를 결정할 때에 사용하기 위한 베이스 충전 시스템 제어기 (742) 에 의해 모니터링될 수도 있다.
높은 무선 전력 전송을 가능하게 하기 위해, 일부 실시형태들은 전력을 10 - 60 kHz 의 범위의 주파수에서 전송하도록 구성될 수도 있다. 이 낮은 주파수 커플링은 고체 상태 디바이스들을 이용하여 달성될 수도 있는 매우 효율적인 전력 변환을 가능하게 할 수도 있다. 또한, 다른 대역들에 비해 무선 시스템들에 대해 더 적은 공존 이슈들이 존재할 수도 있다.
무선 전력 전송 시스템 (300) 은 재충전가능한 또는 교체가능한 배터리들을 포함하는 다양한 전기 차량들과 함께 사용될 수도 있다. 도 8 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 전기 차량 (812) 에 배치된 교체가능한 비접촉 전기 차량 배터리 유닛 (818) 을 나타내는 기능 블록도이다. 이 실시형태에서, 낮은 배터리 위치가 무선 전력 인터페이스 (예컨대, 충전기-대-배터리 무선 인터페이스 (826)) 를 통합하는, 그리고, 지표에 매립된 베이스 무선 충전 시스템 (미도시) 으로부터 전력을 수신할 수도 있는, 전기 차량 배터리 유닛 (818) 에 유용할 수도 있다. 도 8 에서, 전기 차량 배터리 유닛 (818) 은 재충전가능한 배터리 유닛일 수도 있으며, 전기 차량 배터리 구획 (824) 에 수용될 수도 있다. 전기 차량 배터리 유닛 (818) 은 또한 무선 전력을 충전기-대-배터리 무선 인터페이스 (826) 에 제공할 수도 있으며, 이 충전기-대-배터리 무선 인터페이스 (826) 는 공진 유도 코일, 전력 변환 회로, 및 지표-기반 무선 충전 유닛과 전기 차량 배터리 유닛 사이의 효율적이고 안전한 무선 에너지 전송에 요구되는 다른 제어 및 통신들 기능들을 포함한 전체 전기 차량 무선 충전 시스템을 통합할 수도 있다.
돌출한 부분들이 없고 그 규정된 지표-대-차량 본체 클리어런스가 유지될 수 있도록, 전기 차량 유도 코일 (미도시)이 전기 차량 배터리 유닛 또는 차량 본체의 하부측과 같은 높이에 통합되는 것이 유용할 수도 있다. 이 구성은 전기 차량 무선 충전 시스템에 전용되는 전기 차량 배터리 유닛 (818) 에 일부 공간을 필요로 할 수도 있다. 전기 차량 배터리 유닛 (818) 은 또한 배터리-대-차량 무선 인터페이스 (828), 및 도 1 에 나타낸 바와 같이 전기 차량 (812) 와 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 사이에 비접촉 전력 및 통신을 제공하는 충전기-대-배터리 무선 인터페이스 (826) 를 포함할 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 도 1 을 참조하면, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 및 전기 차량 유도 코일 (116) 은 고정된 위치에 있을 수도 있으며, 유도 코일들은 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 에 대한 전기 차량 유도 코일 (116) 의 전체 배치에 의해 근거리장 커플링 영역 내로 들어온다. 그러나, 에너지 전송을 신속하게, 효율적으로, 그리고 안전하게 수행하기 위해, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 과 전기 차량 유도 코일 (116) 사이의 거리는 커플링을 향상시키기 위해 감소될 필요가 있을 수도 있다. 따라서, 일부 실시형태들에서, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 및/또는 전기 차량 유도 코일 (116) 은 그들을 더 좋은 정렬로 만들기 위해 배치가능하거나 및/또는 이동가능할 수도 있다.
도들 9a, 9b, 9c, 및 9d 는 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 배터리에 대한 무선 전력 유도 코일 및 페라이트 재료의 배치를 위한 예시적인 구성들의 도면들이다. 도 9a 는 완전히 페라이트 매립 (embedding) 된 유도 코일을 나타낸다. 무선 전력 유도 코일은 페라이트 재료 (939a) 및 페라이트 재료 (939a) 둘레에 감긴 다중 권취 코일 (또는, 코일) (937a) 을 포함할 수도 있다. 코일 (937a) 자체는 스트랜드된 리츠 (stranded Litz) 와이어로 제조될 수도 있다. 배터리 공간 (931a) 과 차량 사이의 전도성 층 (또는 전도성 실드) (933a) 이 과도한 EMF 노출로부터 차량의 승객들을 보호하기 위해 제공될 수도 있다. 전도성 실드 (933a) 는 특히 플라스틱 또는 합성물들로 이루어지는 차량들에 유용할 수도 있다. 코일 (937a), 페라이트 재료 (939a), 및 배터리 공간 (931a) 은 한 측면 상에서 플라스틱의 보호 층 (935a) 에 의해 덮여질 수도 있다.
도 9b 는 커플링을 증대하고 배터리 공간 (931b) 과 차량 사이의 전도성 층 (933b) 에서 와전류들 (열 소산) 을 감소시키는, 최적으로 치수화된 (dimensioned) 페라이트 플레이트 (즉, 페라이트 뒷판) 을 나타낸다. 다중 권취 코일 (937b) 은 비-전도, 비-자성 (예컨대, 플라스틱) 보호 층 (935b) 내에 완전히 매립될 수도 있다. 예를 들어, 도 9b 에 도시된 바와 같이, 코일 (937b) 은 보호 층 (935b) 에 매립될 수도 있다. 자기 커플링과 페라이트 히스테리시스 손실들 사이의 상충의 결과로, 코일 (937b) 과 페라이트 재료 (939b) 사이에 분리가 존재할 수도 있다.
도 9c 는 다중 권취 코일 (937c) (예컨대, 구리 리츠 와이어 다중 권취 코일) 이 측방 (lateral) ("x") 방향으로 이동할 수도 있는 또 다른 실시형태를 도시한다. 도 9d 는 전기 차량 유도 코일 모듈 (943d) 이 아래 방향으로 배치되는 또 다른 실시형태를 도시한다. 일부 실시형태들에서, 전기 차량 배터리 유닛은 배치가능한 및 비-배치가능한 전기 차량 유도 코일 모듈 (943d) 중 하나를 무선 전력 인터페이스의 부분으로서 포함한다. 자기장들이 배터리 공간 (931d) 으로 그리고 차량의 내부로 침투하는 것을 방지하기 위해, 배터리 공간 (931d) 과 차량 사이에 전도성 층 (933d) (예컨대, 구리 시트) 이 존재할 수도 있다. 더욱이, 비-전도성 (예컨대, 플라스틱) 보호 층 (935d) 은 환경의 충격들 (예컨대, 기계적 손상, 산화 등) 로부터 전도성 층 (또는 전도성 실드) (933d), 코일 (937d), 및 페라이트 재료 (939d) 를 보호하기 위해 사용될 수도 있다. 더욱이, 다중 권취 코일 (937d) 은 측방 X 및/또는 Y 방향들로 이동할 수도 있다. 도 9d 는 전기 차량 유도 코일 모듈 (943d) 이 전기 차량 배터리 유닛 본체에 대해 아래 Z 방향으로 배치되는 일 실시형태를 도시한다.
이 배치가능한 전기 차량 유도 코일 모듈 (943d) 의 설계는 전기 차량 유도 코일 모듈 (943d) 에 전도성 층 (933d) 이 없다는 점을 제외하고는, 도 9b 의 설계와 유사하다. 전도성 실드 (933d) 는 전기 차량 배터리 유닛 본체와 함께 머무른다. 전기 차량 유도 코일 모듈 (943d) 이 배치된 상태에 있지 않을 때 보호 층 (935d) (예컨대, 플라스틱 층) 이 전도성 층 (933d) 과 전기 차량 유도 코일 모듈 (943d) 사이에 제공된다. 전기 차량 배터리 유닛 본체로부터 전기 차량 유도 코일 모듈 (943d) 의 물리적인 분리는 유도 코일의 성능에 긍정적인 효과를 미칠 수도 있다. 또한, 코일 (937d) 및 페라이트 재료 (939d) 는 플라스틱의 별개의 보호 하우징 (941d) 에 의해 부분적으로 덮여질 수도 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 배치되는 전기 차량 유도 코일 모듈 (943d) 은 다중-권취 (mutli-turn) 코일 (937d) (예컨대, 리츠 와이어) 및 페라이트 재료 (939d) 만을 포함할 수도 있다. 페라이트 백킹 (backing) 은 커플링을 향상시키고 차량의 하부에서 또는 전도성 층 (933d) 에서 과도한 와전류 손실들을 방지하기 위해 제공될 수도 있다. 더욱이, 전기 차량 유도 코일 모듈 (943d) 은 전력 변환 전자기기 및 센서 전자기기에의 가요성 와이어 접속을 포함할 수도 있다. 이 와이어 번들은 전기 차량 유도 코일 모듈 (943d) 을 배치하기 위해 기계적 기어에 통합될 수도 있다.
도 10 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 전기 차량을 무선으로 충전하는데 사용될 수도 있는 예시적인 주파수들을 나타내는 주파수 스펙트럼의 차트이다. 도 10 에 나타낸 바와 같이, 전기 차량들로의 무선 고 전력 전송을 위한 포텐셜 주파수 범위들은 3 kHz 내지 30 kHz 대역의 VLF, 일부 제외한 30 kHz 내지 150 kHz 대역 (ISM-형 애플리케이션들에 대해) 의 저 LF, 고 주파수들 (HF) 6.78 MHz (ITU-R ISM-대역 6.765 - 6.795 MHz), HF 13.56 MHz (ITU-R ISM-대역 13.553 - 13.567), 및 HF 27.12 MHz (ITU-R ISM-대역 26.957 - 27.283) 을 포함할 수도 있다.
도 11 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 무선 충전 전기 차량들에 유용할 수도 있는 예시적인 주파수들 및 송신 거리들을 나타내는 차트이다. 전기 차량 무선 충전에 유용할 수도 있는 일부 예시적인 송신 거리들은 약 30 mm, 약 75 mm, 및 약 150 mm 이다. 일부 예시적인 주파수들은 VLF 대역 에서 약 27 kHz 및 LF 대역에서 약 135 kHz 일 수도 있다.
무선 전력 전송 시스템 (100) 에 대해 적합한 주파수를 결정할 때 많은 고려사항들이 고려될 수도 있다. 예를 들어, 베이스 시스템 유도 코일 및 전기 차량 유도 코일의 공진 특성들 및 커플링-모드 영역은 적합한 주파수를 선택할 때에 인자들일 수도 있다. 또한, 무선 전력 주파수들은 다른 애플리케이션들에 사용되는 주파수들과 간섭할 수도 있다. 비한정적인 예들로서, 전력 라인 주파수들, 가청 주파수들 및 통신 주파수들에 대해 VLF/LF 공존 이슈들이 존재할 수도 있다. VLF 및 LF 에 대해 공존이 이슈일 수도 있는 비한정적인 예들은 무선 제어 클록을 위한 주파수들, 장파 AM 브로드캐스트들 및 다른 무선 서비스들을 위한 주파수들, ISDN/ADSL 및 ISDN/xDSL 통신 채널들에의 크로스-커플링, 전자 차량 부동화 시스템들, RFID (Radio Frequency Identification) 시스템들, EAS (Electronic Article Surveillance) 시스템들, 온-사이트 (on-site) 페이징, 저전압 PLC 시스템들, 의료 임플란트들 (심박 조정기들, 등), 오디오 시스템들, 및 인간들 및 동물들에 의해 감지가능한 음향 방출이다. 장파 AM 브로드캐스트들은 149 kHz 과 284 kHz 사이의 주파수 범위를 이용할 수도 있으며 높은 전력 송신기들로부터 모바일 및 고정된 수신기들로 5백 킬로미터 미만의 범위에서 브로드캐스트될 수도 있다.
더욱이, HF 에 대해 공존이 이슈일 수도 있는 비한정적인 예들은 연속적인 에너지 전송을 갖는 풀 듀플렉스 (FDX) 또는 하프 듀플렉스 (HDX) 모드에서의 원격 제어 애플리케이션들 및 RFID 용 6.78 MHz; 휴대형 디바이스 무선 전력 뿐만 아니라 연속적인 에너지 전송을 갖는 FDX 또는 HDX 모드에서의 RFID 용 13.56 MHz; 및 철도 애플리케이션들 (예컨대, Eurobalise 27.095 MHz) 시민 대역 무선, 및 원격 제어 (예컨대, 모델들, 장난감들, 차고 문, 컴퓨터 마우스, 등) 용 27.12 MHz 과 같은, 산업, 과학 및 의료 (ISM) 무선 대역들이다.
또 다른 비한정적인 예에서, 도 7 에서 베이스 충전 시스템 전력 변환기 (736) 및 그 제어기 (742) 는 무선 전력 송신을 위한 자기 근거리장을 생성하도록 베이스 충전 시스템 전력 변환기 (736) 를 선택적으로 조정하기 위해 듀티 사이클을 조절하는 것을 포함한 전력 변환의 여러 양태들을 제어하도록 구성될 수도 있다. 베이스 충전 시스템 제어기 (742) 는 또한 무선 전력 송신 휴지 간격 동안 자기 근거리장의 발생을 감소시키거나 또는 일시정지시키거나, 또는 동작 주파수를 조정할 수도 있다. 송신 휴지 간격은 예를 들어, 무선 제어 클록과 같은 무선 통신 디바이스가 원하는 무선 스테이션 신호를 수신하는 것을 방해할 수도 있는 임의의 재밍 신호들의 발생의 일시정지를 초래할 수도 있다. 더욱이, 차량-대-그리드 구성 동안, 전기 차량 제어기 (744) 는 유사하게, 무선 전력 송신을 위한 자기 근거리장을 생성하고 무선 전력 송신 휴지 간격 동안 동안 자기 근거리장의 발생을 감소시키거나 또는 일시 중지하도록 전기 차량 전력 변환기를 선택적으로 조정하기 위해 듀티 사이클을 조절하거나, 또는 동작 주파수를 조정할 수도 있다.
위에서 설명한 무선 전력 전송 시스템들은 전기 차량을 충전하거나, 또는 전력을 다시 전력 그리드로 전송하기 위해 다양한 로케이션들에서 사용될 수도 있다. 예를 들어, 전력의 전송은 주차장 환경에서 일어날 수도 있다. 도 12 는 복수의 주차 영역들 (1205a, 1205b, 및 1205c) 및 각각의 주차 영역 (1205a, 1205b, 및 105c) 에 위치된 예시적인 충전 베이스를 포함하는 주차장 (1201) 의 도면이다. "주차 영역" 은 또한 "주차 공간" 으로서 본원에서 지칭될 수도 있음에 유의해야 한다. 무선 전력 전송 시스템의 효율을 증대시키기 위해, 전기 차량 (1212) 는 전기 차량 (1212) 내의 전기 차량 유도 코일 (1216) 이 연관되는 주차 영역 (1205) 내의 베이스 시스템 유도 코일 (1204) 과 적절히 정렬될 수 있도록 X 방향 (도 12 에서 화살표 (1207) 로 도시됨) 및 Y 방향 (도 12 에서 화살표 (1209) 로 도시됨) 을 따라서 정렬될 수도 있다. 도 12 에서 주차 영역들 (1205) 이 단일 베이스 시스템 유도 코일 (1204) 및 베이스 무선 전력 충전 시스템 (미도시) 을 갖는 것으로 도시되지만, 주차 영역들 (1205) 은 또한 다수의 베이스 시스템 유도 코일들 (1204) 및 베이스 무선 전력 충전 시스템들을 포함할 수도 있다.
더욱이, 개시된 실시형태들은 하나 이상의 주차 공간들 또는 주차 영역들 (1205a, 1205b, 및 1205c) 을 갖는 주차장들 (1201) 에 적용가능하며, 이때, 주차장 내 적어도 하나의 주차 공간 (1205a) 은 베이스 무선 전력 충전 시스템을 포함할 수도 있다. 가이던스 시스템들 (미도시) 이 전기 차량 (1212) 내의 전기 차량 유도 코일 (1216) 을 베이스 시스템 유도 코일 (1204) 과 정렬하기 위해 전기 차량 (1212) 을 주차 영역 (1205) 에 위치시킬 때에 차량 조작자를 보조하기 위해 사용될 수도 있다. 가이던스 시스템들은 전기 차량 유도 코일 (1216) 이 베이스 무선 충전 시스템 내 베이스 시스템 유도 코일 (1204) 과 적절히 정렬될 수 있도록 전기 차량 (1212) 을 위치시킬 때에 전기 차량 조작자를 보조하기 위한, 전자 기반의 접근법들 (예컨대, 무선 측위, 방향 탐지 원리들, 및/또는 광학적, 준-광학적 및/또는 초음파 감지 방법들) 또는 기계적-기반의 접근법들 (예컨대, 차량 휠 가이드들, 궤도들 또는 정지장치 (stops)), 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 전기 차량 무선 충전 시스템 (미도시) 은 전력을 베이스 무선 충전 시스템으로부터 송신하거나 또는 수신하기 위해, 전기 차량 (1212) 의 밑면 상에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 전기 차량 유도 코일 (1216) 은 차량들 하부에, 전자기 노출에 대해 안전한 거리를 제공하고 전기 차량 (1212) 의 순방향 및 역방향 주차를 허용하는 센터 위치 근처에 통합될 수도 있다.
규제 및 인간 노출 제약들 (전자기장 세기 한계들) 하에서의 최대 전력 및 유선 충전 솔루션들에 필적하는 전송 효율성들을 달성하기 위해서, 베이스 시스템 유도 코일 (1204) 과 전기 차량 유도 코일 (1216) 사이의 공기 간극은 가능한 한 작게 설정될 수도 있다. 그러나, 차량들이 어떤 최소 섀시-지표 클리어런스를 제공해야 하므로, 공기 간극이 비-한정적인 예로서, '차대가 낮은 (low-slung)' 전기 차량 유도 코일 (1216) 에 의해 간단히 감소되지 않을 수 있다. 최소 지표 클리어런스는 차량 카테고리 (도시 차, 오프-로드 (off-road) 차량 등) 에 의존할 수도 있으며, 기존 표준들 또는 권고안들에 고유하거나 또는 그에 의해 정의되는 제조자일 수도 있다.
전기 차량 (1212) 의 밑면 상에 전기 차량 유도 코일 (1216) 을 포함하는 전기 차량 무선 충전 시스템의 배치는 전기 차량 (1212) 의 동작 또는 모션 동안 여러 장애물들을 조우할 수도 있다. 도 13a 는 섀시 클리어런스를 필요로 할 수도 있는 전기 차량 (1312) 에 의해 조우될 수도 있는 여러 장애물들 (1313) 의 예들을 나타내는 도면이다. 장애물들 (1313) 은 상이한 로케이션들에서 전기 차량 (1312) 의 섀시의 섀시 밑면 (1315) 에 접촉할 수도 있다. 전기 차량 유도 코일 (미도시) 이 전기 차량 (1312) 의 섀시 밑면 (1315) 내부에 또는 근처에 로케이팅될 때, 전기 차량 유도 코일은 손상이 되거나, 오정렬되거나, 또는 유도 코일과 접촉하는 장애물들 (1313) 과 연관되는 다른 문제들을 가질 수도 있다.
도 13b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 차량의 섀시의 밑면 (1315) 의 캐비티 (1317) 내에 로케이팅된 예시적인 무선 전력 유도 코일 (1316) 의 사시도이다. 장애물들로부터의 바람직하지 않은 접촉으로부터 전기 차량 유도 코일 (1316) 을 보호하기 위해, 전기 차량 유도 코일 (1316) 은 전기 차량 (1312) 의 섀시 밑면 (1315) 의 캐비티 (1317) 내에 배치될 수도 있다. 도 9d 를 참조하여 위에서 설명한 바와 같이, 전기 차량 유도 코일 (1316) 은 베이스 시스템 유도 코일 (미도시) 로부터 무선 전력을 송신하거나 또는 수신하기 위해 배치될 수도 있다.
기계적으로 배치가능한 유도 코일은 높은 단-대-단 효율 (예컨대, 90% 이상 상당히 높은) 을 제공하며, 3 kW 이상 상당히 높은 충전 전력 레벨들을 지원하고, 그리고 전기 차량 (1312) 에 대해 규정될지도 모르는 임의의 지표 클리어런스 요구사항 (예컨대, > 20 cm) 에 대처할 수도 있다. 기계적으로 배치가능한 유도 코일은 또한 지표-매립되는 및 표면 탑재되는 베이스 시스템 유도 코일 설비 양자를 지원하고, 낮은 방출 및 노출 레벨들에서 동작할 수도 있다. 배치가능한 유도 코일은 또한 유도 코일 오정렬에 대해 보상함으로써, 드라이버에게 증가된 허용오차, 따라서 증가된 주차 편의를 제공할 수도 있다.
유도 코일 분리, 따라서, 감소된 커플링은 또한 스위칭되는-모드 전력 변환에 의해 생성되는 유도 코일 전류 고조파들을 억제하는 것을 도울 수도 있다. 느슨하게 커플링된 시스템들은 고조파 주파수들에서 원치않는 방출 레벨들을 감쇄시키기 위해 고유의 선택도를 제공할 수도 있다. 커플링을 감소시킴으로써 유도 코일 전류 연계 및 필드 세기가 증가될 수도 있지만, 일반적으로, 임의의 보충하는 고조파들 필터링을 대체하여 회로 복잡성 및 손실들을 감소시킬 수도 있는, 감소된 고조파들 방출 레벨들에서 순수한 이점이 있을 수도 있다.
도 1 을 참조하면, 또 다른 예시적인 실시형태에서, 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 은 본원에서 설명하는 바와 같이, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 의 위치 조정에 사용될 수도 있는 기계 또는 전자 컴포넌트들 (예컨대, 프로세서) 를 포함할 수도 있다. 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 의 컴포넌트들은 주차장, 사유차도, 또는 차고의 지표면과 같은 지표면 아래에 적어도 부분적으로 매립되는 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 내에 하우징될 수도 있다.
도 14a, 도 14b 및 도 14c 는 일부 실시형태들에 따른, 충전 베이스 (1402) 를 매립하는 예시적인 변형예들의 도면들이다. 베이스 무선 충전 시스템 (1402) 은 무선 전력 신호를 전기 차량과 연관되는 대응하는 전기 차량 유도 코일 (미도시) 로 송신하거나 또는 그로부터 수신하는 하나 이상의 베이스 시스템 유도 코일들 (1404) 을 포함할 수도 있다. 도 14a 에 도시된 바와 같이, 베이스 무선 충전 시스템은 지표 (1411) 의 표면으로부터 돌출할 수도 있으며, 이것은 베이스 시스템 유도 코일 (1404) 과 전기 차량 유도 코일 사이의 거리가 감소될 수도 있기 때문에 커플링을 증대시킬 수도 있다. 더욱이, 돌출한 베이스 무선 충전 시스템 (1402) 은 유지관리 및 수리를 위해 더 많이 액세스할 수도 있다.
대안으로, 도 14b 에 도시된 바와 같이, 베이스 무선 충전 시스템 (1402) 은 지표 (1411) 의 표면과 같은 높이일 수도 있다. 같은 높이의 베이스 무선 충전 시스템은 유지관리 및 수리를 위해 더 많이 액세스가능하고 비-방해적일 수도 있다. 그러나, 베이스 시스템 유도 코일 (1404) 과 전기 차량 유도 코일 사이의 커플링은 도 14a 의 돌출한 베이스 무선 충전 시스템에 비교할 때 감소될 수도 있다.
대안으로, 도 14c 에 도시된 바와 같이, 베이스 무선 충전 시스템 (1402) 은 지표 (1411) 의 표면 완전히 아래에 (예컨대, 아스팔트 층 (1419) 아래에) 로케이팅될 수도 있다. 이런 표면 아래의 베이스 무선 충전 시스템 (1402) 은 침입자들 (예컨대, 공공기물 파손) 로부터 더 안전하고 비-방해적일 수도 있다. 홈 차고들 및 다층 주차장들과 같은, 비바람이 들이치지 않는 환경에서는, 표면 탑재되는 낮은 프로파일 베이스 시스템 유도 코일 (1404) 이 사용될 수도 있다. 이것은 특히 지표 재료가 지표 매립을 어렵고 비싸게 만드는 철 보강된 콘크리트인 경우에 적정하다.
위에서 설명한 바와 같이, 효율적인 및 안전한 높은 전력 전송은 베이스 시스템 유도 코일 (204) 과 전기 차량 유도 코일 (216) 사이의 거리에 의해 영향을 받을 수도 있다 (도 2). 거리를 감소시키는 것은 예를 들어, 베이스 시스템 유도 코일 (204) 이 지표에 매립되는 한편 전기 차량 유도 코일 (216) 이 전기 차량의 섀시 내에 조립될 수도 일부 경우들에 곤란할 수도 있다. 또한 위에서 설명한 바와 같이, 베이스 시스템 유도 코일 (204) 과 전기 차량 유도 코일 (216) 사이의 주의 깊은 정렬이 종종 전력 전송의 효율을 증가시키는데 바람직할 수도 있다. 이것은 베이스 시스템 유도 코일 (204) 및 전기 차량 유도 코일 (216) 중 어느 하나 또는 양자의 정렬을 위한 기계적 (kinematic) 컴포넌트들을 필요로 할 수도 있다. 자동차 환경에 대한 물리적인 이동 (moving) 부분들을 필요로 하는 기계적 정렬 시스템의 설계가 어려울 수도 있다. 더욱이, 고전압 전력 케이블을 배치가능한/이동가능한 베이스 시스템 유도 코일 (204) 또는 전기 차량 유도 코일로부터 전력 변환 회로에 접속하는 것이 어려울 수도 있다. 이와 같이, 여러 실시형태들의 일 양태는 이들 어려움들을 극복하기 위한 방법들 및 시스템을 제공하는 것에 관한 것이다.
도 15 는 수동 회로 유도 코일 (203) 을 포함하는 수동 회로를 포함하는, 도 2 에 나타낸 바와 같은 무선 전력 전송 시스템 (1500) 의 예시적인 컴포넌트들의 기능 블록도이다. 무선 전력 전송 시스템 (1500) 은 베이스 시스템 유도 코일 (1504) 과 전기 차량 유도 코일 (1516) 사이에 선택적으로 위치될 수도 있는 수동 회로 유도 코일 (또는, 기생 코일을 포함하는 기생 회로) (1503) 뿐만 아니라, 도 2 에 나타낸 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 수동 회로 유도 코일 (1503) 은 베이스 시스템 유도 코일 (1504) 에 의해 생성된 장으로부터의 에너지를 커플링하고, 베이스 무선 전력 충전 시스템 (1502) 또는 전기 차량 무선 충전 시스템 (1514) 사이에 임의의 추가적인 전기 접속들을 필요로 함이 없이, 전기 차량 유도 코일 (1516) 에 의한 커플링을 위해 그 에너지를 무선으로 중계하는데 사용될 수도 있다.
베이스 시스템 유도 코일 (1504) 및 전기 차량 유도 코일 (1516) 과 유사하게, 수동 회로 유도 코일 (1503) 은 "루프" 안테나, 좀더 구체적으로는, 다중 권취 루프 안테나들 또는 코일들로서 구성될 수도 있다. 루프 (예컨대, 다중 권취 루프) 안테나들은 페라이트 코어와 같은 공심 또는 물리적인 코어를 포함하도록 구성될 수도 있다. 공심 루프 안테나는 코어 영역 내에 다른 컴포넌트들의 배치를 가능할 수도 있다. 강자성의 또는 페리자성 재료들을 포함하는 물리적인 코어 안테나들은 더 강한 전자기장 및 향상된 커플링의 발달을 가능하게 할 수도 있다.
효율적인 에너지 전송은 대부분의 에너지를 전자기파로 원거리장까지 전파하기 보다는, 에너지의 큰 부분을 전기 차량 유도 코일 (1516) 까지의 베이스 시스템 유도 코일 (1504) 의 근거리장에서 수동 회로 유도 코일 (1503) (또한, 본원에서 기생 안테나 또는 기생 코일로서 지칭됨) 를 통해 커플링함으로써 일어날 수도 있다. 이 근거리장에 있을 때, 베이스 시스템 유도 코일 (1504), 수동 회로 유도 코일 (1503), 및 전기 차량 유도 코일 (1516) 사이에서 커플링 모드가 발현될 수도 있다.
도 15 에서, 전원 (1510) 은, AC 또는 DC 전원일 수도 있며, 차량을 향한 에너지 전송을 가정하면, 베이스 충전 시스템 전력 변환기 (1536) 에 전력을 공급한다. 베이스 충전 시스템 전력 변환기 (1536) 는 원하는 주파수 신호를 방출하도록 베이스 시스템 유도 코일 (1504) 을 구동한다. 베이스 시스템 유도 코일 (1504), 수동 회로 유도 코일 (1503), 및 전기 차량 유도 코일 (1516) 이 실질적으로 공통 (즉, 동일한) 주파수들에 동조되고 베이스 시스템 유도 코일 (1504) 로부터의 근거리장 방사 내에 있도록 충분히 가까우면, 베이스 시스템 유도 코일 (1504) 및 전기 차량 유도 코일 (1516) 은 전력이 전기 차량 유도 코일 (1516) 로 전송되어 전기 차량 전력 변환기 (1538) 에서 수동 회로 유도 코일을 통해 추출될 수 있도록 커플링될 수도 있다. 그 후, 전기 차량 전력 변환기 (1538) 는 배터리 유닛 (1518) 을 충전할 수도 있다. 전원 (1510), 베이스 충전 시스템 전력 변환기 (1536), 및 베이스 시스템 유도 코일 (1504) 은 위에서 설명한 바와 같이 다양한 로케이션들에 정지되어 있고 로케이팅될 수도 있는 베이스 무선 전력 충전 시스템 (1502) 의 기반구조를 포함한다. 배터리 유닛 (1518), 전기 차량 전력 변환기 (1538), 및 전기 차량 유도 코일 (1516) 은 전기 차량의 부분 또는 배터리 팩의 부분인 전기 차량 무선 충전 시스템 (1514) 을 구성할 수도 있다.
입력 전력은, 예시적인 일 실시형태에서, 베이스 시스템 유도 코일 (1504) 이 에너지 전송을 제공하기 위한 근거리장을 생성하도록 전원 (1510) 으로부터 제공된다. 수동 회로 유도 코일 (1503) 를 포함하는 수동 회로는 근거리장에 커플링하여 전기 차량 유도 코일 (1516) 에 더 가까운 영역에서 확장되는 근거리장을 발생할 수도 있다. 전기 차량 유도 코일 (1516) 은 수동 회로 유도 코일 (1503) 에 의해 "확장되는" 근거리장에 커플링하여, 전기 차량 (1512) 에 의한 저장 또는 소비를 위해 출력 전력을 발생할 수도 있다. 다른 예시적인 실시형태들에서, 베이스 시스템 유도 코일 (1504), 수동 회로 유도 코일 (1503), 및 전기 차량 유도 코일 (1516) 은 상호 공진 관계에 따라서 구성된다. 코일들 (1504, 1503, 및 1516) 의 공진 주파수가 가까운 경우, 송신 손실들은 전기 차량 유도 코일 (1516) 이 수동 회로 유도 코일 (1503) 에 로케이팅되고 수동 회로 유도 코일 (1503) 의 근거리장이 베이스 시스템 유도 코일 (1504) 의 근거리장에 로케이팅될 때 감소될 수도 있다.
이와 같이, 수동 회로 유도 코일 (1503) 을 포함하는 수동 회로는 베이스 시스템 유도 코일 (1504) 로부터의 에너지를 전기 차량 유도 코일 (1516) 에 효율적으로 커플링할 수 있는 공진 구조를 형성할 수도 있다. 커플링은 또한 "자기 커플링된 공진" 및 "공진 유도" 로서 알려져 있을 수도 있다. 심지어 베이스 시스템 유도 코일 (1504), 수동 회로 유도 코일 (1503), 및 전기 차량 유도 코일 (1516) 사이의 공진이 매칭되지 않더라도, 에너지가 낮은 효율로 전송될 수도 있는 것으로 이해되어야 한다. 수동 회로 유도 코일 (1503) 의 공진 주파수는 그의 인덕턴스 및 커패시턴스에 기초할 수도 있다. 인덕턴스는 간단히 수동 회로 유도 코일 (1503) 을 구성하는 루프에 의해 생성되는 인덕턴스일 수도 있다. 공진 구조 (즉, 수동 회로) 를 원하는 공진 주파수에서 생성하기 위해 수동 회로 유도 코일 (103) 에 커패시턴스가 추가될 수도 있다. 어떤 경우들에서, 유도 코일의 자기 커패시턴스가 단독으로 사용되거나 또는 공진 구조를 생성하는 것에 추가하여 사용된다. 또한, 또 다른 예에서, 자기장을 생성하는 공진 회로를 생성하기 위해 수동 회로 유도 코일 (1503) 과 직렬로 커패시터가 추가될 수도 있다. 일부 경우, 수동 회로 유도 코일 (1503) 은 루프 자체의 커패시턴스를 초과하여 추가되는 추가적인 커패시턴스를 필요로 하지 않을 수도 있는, 아래에서 추가로 설명되는 바와 같은 "자기 공진 (self resonant)" 일 수도 있다.
도 16a 는 수동 회로 유도 코일을 포함하는 수동 회로 (1623a) 를 포함하는 도 15 의 무선 전력 전송 시스템 (1500) 의 예시적인 컴포넌트들의 개략도이다. 도 3 에 나타낸 컴포넌트들에 추가하여, 무선 전력 전송 시스템은 수동 회로 유도 코일 (1603a) 을 포함하는 공진 수동 회로 (1623a) 를 포함한다. 본원에서 설명하는 바와 같은 수동 회로 유도 코일 (1603a) 은 용량성으로 로드된 유도 코일 (1603a) 로서 지칭되거나 또는 구성될 수도 있다. 공진 수동 회로 (1623a) 는 선택된 주파수에서 공진하도록 선택될 수도 있는 인덕턴스 (L3) 및 커패시턴스 (C3) 를 갖는다. 등가 저항 (Req ,3) 은 수동 회로 유도 코일 및 안티-리액턴스 커패시터들에 고유할 수도 있는 손실들을 나타낸다. 상호 커플링 계수들 (k13, k32, 및 k12) 는, 베이스 시스템 유도 코일 (1604a) 과 수동 회로 유도 코일 (1603a) 사이, 수동 회로 유도 코일 (1603a) 과 전기 차량 유도 코일 (1616a) 사이, 및 베이스 시스템 유도 코일 (1604a) 과 전기 차량 유도 코일 (1616a) 사이의 코일 분리 시에 각각 초래되는 상호 커플링 계수를 나타낸다.
수동 회로 (1623a) 는 도 16a 에 나타낸 바와 같은 전기 접속들 없이 공진 탱크 회로 (1623a) 를 형성하는 수동 회로 유도 코일 (1603a) 및 공진 커패시터를 포함하는 순수하게 수동적인 컴포넌트들로부터 형성될 수도 있다. (기생 구조 또는 기생 공진기로서 지칭될 수도 있는) 수동 회로 유도 코일 (1603a) 는 베이스 시스템 유도 코일 (1604a) 및 전기 차량 유도 코일 (1616a) 양자에 자기 근거리장을 통해 커플링될 수도 있으며, 임의의 전기 접속을 필요로 하지 않는다. 수동 회로 유도 코일 (1623a) 은 실링될 수도 있으며, 이는 가혹한 환경에 로케이팅되면 유리할 수도 있다.
또한, 수동 회로 유도 코일 (1623a) 은 베이스 시스템 유도 코일 (1604a) 또는 전기 차량 유도 코일 (1616a) 로부터 기계적으로 변위가능할 수도 있다. 수동 회로 유도 코일 (1623a) 로부터의 어떤 전기 접속들도 필요로 하지 않기 때문에, 와이어들이 마모, 찢어짐, 및 절연 손상을 겪을 때, 수동 회로 유도 코일 (1623a) 의 배치 및 정렬을 위한 메카닉스가 단순화될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 수동 회로 유도 코일 (1603a) 은 전기 차량 (미도시) 의 부분일 수도 있으며, 사용중에 있지 않을 때 전기 차량의 하부 아래에 수용되어질 수도 있다.
수동 회로 유도 코일 (1603) 이 베이스 시스템 유도 코일 (1604) 및 전기 차량 유도 코일 (1616) 에 커플링되도록 구성될 수도 있으므로, 자기 경로가 수동 회로 유도 코일 (1603), 베이스 시스템 유도 코일 (1604), 및 전기 차량 유도 코일 (1616) 의 가까운 근처에서 금속성의 부분들에 의해 방해를 받지 않을 수도 있다. 금속성의 부분들은 커플링을 감소시키고 와전류들로 인한 손실들을 증가시킬 수도 있다.
일 실시형태에서, 수동 회로 유도 코일 (1603a) 은 대개 금속일 수도 있는 커패시터를 추가하기 보다는, 그의 자기-커패시턴스로 인해 공진하는 자기-공진 코일일 수도 있다. 수동 회로 유도 코일 (1603) 의 L-C 비는 Q-팩터가 유지될 수도 있으면, 전송 효율에 영향을 미치지 않을 수도 있다. 자기 공진 수동 회로 유도 코일 (1603a) 은 다양한 형태 인자들 및 체적들을 취할 수도 있다.
코일의 자기 커패시턴스 및 인덕턴스는 코일의 권취수에 따라 증가할 수도 있다. 높은 권취수를 갖는 얇은 와이어 코일들은 상대적으로 낮은 주파수에서 자기-공진을 보일 수도 있다. 공진 주파수는 권선을 높은 유전율의 유전체 재료에 매립함으로써 더 감소될 수도 있다. 바람직한 유전체는 극히 낮은 손실들 (높은 Q 또는 낮은 탄젠트 δ) 을 갖는 유전체 및 높은 전기장 세기 (고전압 절연파괴) 를 유지할 수 있는 유전체일 수도 있다.
자기-공진 높은 유전율 매립되는 코일의 이점은 절연체로서 일반적으로 기능하는 권선들 사이의 공간이 커패시턴스인 전기장 에너지를 저장하는데 재사용될 수도 있다는 점이다. 또한, 자기장 에너지 (즉, 인덕턴스) 를 저장하기 위해 일반적으로 제공하는 코일들의 구리 권선은 커패시터의 '금속성 플레이트들' 로서 이용할 수도 있다.
와이어 두께가 표피 깊이 또는 이하 정도인 것으로 가정하면, 표피 효과 및 근접성 효과 손실들은 코일의 AC 저항이 그의 DC 저항에 접근함에 따라 무시되어질 수도 있다.
자기 공진 코일은 유닛 길이 당 높은 인덕턴스 및 높은 커패시턴스, 따라서 느린 파 전파를 갖는 권취된 송신 라인으로서 간주될 수도 있다. 코일이 그의 단부들 양자에서 개방 종단될 것이므로, 와이어에 따르는 코일 전류는 불균일하고 및 와이어 단부들에서 사실상 제로일 수도 있다. 사인파형 전류 분포를 가정하면, 체적의 약 (l-2/π) = 36% 가 낭비될 수도 있다. 그러나, 일부의 경우, 자기 공진 코일들은 외부 커패시턴스를 이용하는 고전적인 공진기 설계들보다 성능이 능가할 수도 있다. 전압 절연파괴 또는 아크발생을 피하기 위해, 자기 공진 수동 회로 유도 코일 (1603a) 은 낮은 L-C 비를 요하는 더 두꺼운 와이어용으로 설계될 수도 있다. 결국, 더 두꺼운 와이어가 표피 효과들로 인한 손실들을 도입할 수도 있거나, 또는, Litz 와이어가 사용되면, 그의 단면 영역의 단지 일부분만이 활용될 수 있다. 더욱이, 외부 커패시터의 금속성의 부분들에 일부 와전류 손실들이 있을 수도 있다.
자기-공진 디스크 코일의 공진 주파수의 동조는 제조 시에, 약간 낮은 주파수를 위한 코일을 설계하고 그 후 그의 공진이 규정된 허용오차 이내에 있을 때까지 일부 외부 권선 (예컨대, 사용자 레이저 기법들) 을 절단함으로써, 수행될 수도 있다. 외부 커패시턴스 뿐만 아니라 자기-커패시턴스를 이용하는 하이브리드 솔루션들이 또한 이용될 수도 있다. 하이브리드 솔루션의 경우, 공진이 규정된 주파수에서 일어날 때까지 외부 커패시턴스가 추가되거나 또는 제거될 수도 있다.
도 16b 는 수동 회로 유도 코일들 (1603b-1603n) 을 포함하는 복수의 수동 회로들 (1623b-1623n) 을 포함하는 도 15 의 무선 전력 전송 시스템의 예시적인 컴포넌트들의 개략도이다. 도 16a 과 비교할 때, 임의 개수의 수동 회로들 (1632b-1623n) 이 제공될 수도 있다. 수동 회로들 (1632b-1632n) 은 인덕턴스들 (L3-Ln) 을 갖는 수동 회로 유도 코일들 (1603b-1603n) 을 각각 포함할 수 있다. 개개의 커패시턴스들 (C3-Cn) 은 원하는 주파수에서 공진하는 공진 회로들을 형성하는데 사용되는 공진하는 수동적인 유도 회로들 (1632b-1632n) 의 커패시턴스를 나타낸다. 개개의 등가 저항들 (Req ,3-Req ,n) 은 수동 회로 유도 코일 및 안티-리액턴스 커패시터들에 고유할 수도 있는 손실들을 나타낸다. 상호 커플링 인자들 (k13, k3N, kN2, k1N, k32, 및 k12) 는 베이스 시스템 유도 코일 (1604) 과 제 1 수동 회로 유도 코일 (1603b) 사이, 제 1 수동 회로 유도 코일 (1603b) 과 n번째 수동 회로 유도 코일 (1603n) 사이, n번째 수동 회로 유도 코일 (1603n) 과 전기 차량 유도 코일 (1616) 사이, 베이스 시스템 유도 코일 (1604) 과 n번째 수동 회로 유도 코일 (1603n) 사이, 제 1 수동 회로 유도 코일 (1603a) 과 전기 차량 유도 코일 (1616) 사이, 및 베이스 시스템 유도 코일 (1604) 과 전기 차량 유도 코일 (1616) 사이의 코일 분리에서 기인하는 상호 커플링 계수를 각각 나타낸다.
도 17a 및 도 17b 는 수동 회로들의 2개의 수동 회로 유도 코일들 (1703a 및 1703b) 을 1차 및 2차 유도 코일 (1704a 및 1716a) 과 각각 동일 평면 배열들로 상이한 거리들에 나타낸 도면들이다. 나타낸 바와 같이, 수동 회로 유도 코일 (1703a) 은 2차 코일 (예컨대, 전기 차량 유도 코일 (1716a)) 과 동일 평면에 있을 수도 있으며, 추가적으로 또 다른 수동 회로 유도 코일 (1703b) 은 1차 유도 코일 (1704a) 과 동일 평면에 있을 수도 있다. 동일 평면 배열은 수동 회로 유도 코일 (1703a) 과 다른 동일 평면 상의 코일 사이에 좀더 효율적인 에너지 송신 및 더 나은 커플링을 가능하게 할 수도 있다. 1차 및 2차 코일들 (1704a 및 1704b) 이 도 17a 에 나타낸 바와 같이 가까우면, 수동 회로 유도 코일들 (1703a 및 1703b) 을 통한 수동적인 커플링은 근거리장 영역들이 중첩하기 때문에 덜 효과적일 수도 있다. 그러나, 도 17b 에 나타낸 바와 같은 더 큰 공기 간극들의 경우, 수동 회로 유도 코일들 (1703a 및 1703b) 을 이용한 커플링이 더 효과적이 된다. 커플링 계수들 (k11', k1'2', 및 k22') 는 각각의 수동 회로 유도 코일 (1703c 및 1703c) 과 그들의 각각의 동일 평면의 코일들 (1704b 및 1716b) 사이에, 1차 (1704b) 과 2차 (1716b) 사이의 커플링 계수들과 함께, 나타낸다.
도 18 은 수동 회로 유도 코일 (1803) 를 포함하는 수동 회로를 포함하는 무선 전력 전송 시스템 (1800) 의 예시적인 코어 및 보조적 컴포넌트들을 나타내는 기능 블록도이다. 도 18 은 수동 회로 유도 코일 (1803) 을 포함하는 수동 회로에 더하여, 도 7 에 나타낸 컴포넌트들을 포함한다. 더욱이, 전기 차량 정렬 시스템 (1854) 은 추가로 수동 회로 유도 코일 (1803) 의 위치를 조정하도록 구성될 수도 있다.
도 7 의 예시적인 실시형태에서와 같이, 그리고, BEV 방향으로의 에너지 흐름을 가정하면, 도 18 에서, 베이스 충전 시스템 전력 변환기 (1836) 는 베이스 시스템 유도 코일 (1804) 을 그의 공진 주파수에서 또는 근처에서 여기시키기 위해 베이스 충전 시스템 전력 인터페이스 (1834) 로부터 AC 또는 DC 전력을 수신할 수도 있다. 수동 회로 유도 코일 (1803) 을 포함하는 수동 회로는, 근거리장 커플링-모드 영역에 있을 때, 근거리장 커플링 모드 영역으로부터 에너지를 수신하여, 공진 주파수에서 또는 근처에서 발진한다. 전기 차량 유도 코일 (1816) 은, 근거리장 커플링 모드 영역에 있을 때, 수동 회로 유도 코일 (1803) 을 포함하는 수동 회로의 근거리장 커플링 모드 영역으로부터 에너지를 수신하여, 공진 주파수에서 또는 근처에서 발진한다. 전기 차량 전력 변환기 (1838) 는 발진 신호를 전기 차량 유도 코일 (1816) 로부터, 배터리 (미도시) 를 전기 차량 전력 인터페이스 (1840) 를 충전하기에 적합한 전력 신호로 변환한다.
베이스 충전 정렬 시스템 (1852) 은 베이스 시스템 유도 코일 (1804), 수동 회로 유도 코일 (1803), 및 전기 차량 유도 코일 (1816) 을 자율적으로 또는 조작자 지원으로 더 엄밀하게 정렬하는 피드백 메커니즘을 제공하기 위해 전기 차량 정렬 시스템 (1854) 과 통신할 수도 있다. 이와 유사하게, 베이스 충전 가이던스 시스템 (1862) 은 베이스 시스템 유도 코일 (1804), 수동 회로 유도 코일 (1803), 및 전기 차량 유도 코일 (1816) 을 정렬할 때에 조작자를 가이드하는 피드백 메커니즘을 제공하기 위해 전기 차량 가이던스 시스템 (1864) 과 통신할 수도 있다.
전기 차량 유도 코일 (1816) 및 수동 회로 유도 코일 (1803) 은 돌출한 부분들이 존재하지 않고 규정된 지표-대-차량 본체 클리어런스가 유지되도록, 차량 본체 (미도시) 상의 배터리 유닛의 하부측과 같은 높이에 통합될 수도 있다. 이 구성은 전기 차량 무선 충전 시스템 (1814) 에 전용되는 배터리 유닛에 어떤 공간을 필요로 할 수도 있다.
일부 예시적인 실시형태들에서, 베이스 시스템 유도 코일 (1804), 수동 회로 유도 코일 (1803), 및 전기 차량 유도 코일 (1816) 은 적소에 고정될 수도 있으며 유도 코일들이 베이스 무선 충전 시스템 (1802) 에 대한 전기 차량 (미도시) 의 전체 배치에 의해 근거리장 커플링 영역 이내에 들어온다. 위에서 설명한 바와 같이, 베이스 시스템 유도 코일 (1804) 과 전기 차량 유도 코일 (1816) 사이의 거리는 자기 커플링을 향상시키기 위해 감소될 수도 있다. 이를 달성하기 위해, 예시적인 일 실시형태에서, 베이스 시스템 유도 코일 (1804), 수동 회로 유도 코일 (1803), 및 전기 차량 유도 코일 (1816) 은 베이스 시스템 유도 코일 (1804), 수동 회로 유도 코일 (1803), 및 전기 차량 유도 코일 (1816) 의 각각을 더 나은 정렬로 만들어지도록 변위가능할 (즉, 배치가능하거나 또는 이동가능할) 수도 있다.
더욱이, 베이스 무선 충전 시스템 (1802) (도 18) 은 자동적으로 (예컨대, 자동화된 로봇으로서) 이동하도록 구성되거나, 원격으로 (예컨대, 원격 제어 유닛을 통해) 제어되거나, 또는 이런 플랫폼의 제어를 위한 다른 방법들을 통해 제어될 수도 있다. 예를 들어, 전기 차량 (112) (도 1) 는 (예컨대, 전기 차량 통신 시스템 (1874) 을 통해) 충전을 요청할 수도 있으며, 이때, 베이스 충전 시스템은 베이스 시스템 유도 코일 (1804) 과 전기 차량 유도 코일 (1816) 을 정렬하기 위해 전기 차량 및 자신의 위치 아래로 자동적으로 이동할 수도 있다. 또한, 미세 정렬 (필요한 경우) 은 전기 차량 유도 코일 (1816), 수동 회로 유도 코일 (1803), 및 베이스 시스템 유도 코일 (1804) 의 위치를 하나 이상의 방향들로 조정하는 것을 통해 달성될 수도 있다. 일단 충분히 정렬되면, 베이스 충전 시스템 (1802) 은 무선 전력을 베이스 충전 시스템 (1802) 과 전기 차량 무선 전력 시스템 (1814) 사이에 좀더 효율적으로 전송할 수도 있다. 충전의 완료 이후 또는 일부 다른 이벤트 이후, 베이스 무선 충전 시스템 (1802) 은 대기 위치 또는 스탠바이 모드로 다시 복귀할 수도 있다. 베이스 무선 충전 시스템 (1802) 은 충전 프로세스 이전 및 이후 접속 케이블을 풀고 감기 위해 케이블 관리 (cable management) 를 더 포함할 수도 있다.
전기 차량 무선 전력 충전 시스템 (1814) 은 또한, 안전 및 보안 관심사항을 위해 구성될 수도 있다. 예를 들어, 전기 차량 (112) 은 전기 차량 유도 코일 (1816), 수동 회로 유도 코일 (1803), 또는 베이스 시스템 유도 코일 (1804) 이 배치될 때 또는 유도 코일들이 (예컨대, 손상 또는 장애로 인해) 수축될 수 없을 때 부동화되도록 구성될 수도 있다. 부동화는 추가적인 손상으로부터 무선 전력 전송 시스템 (1800) 을 보호할 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 무선 전력 전송 시스템 (1800) 은 전기 차량 유도 코일 (1816), 수동 회로 유도 코일 (1803), 또는 베이스 시스템 유도 코일 (1804) 의 기계적 저항을 검출하는 센서들을 포함할 수도 있다. 이 검출은 장애물 (예컨대, 돌, 부서러기, 적설지대, 동물 등등) 이 유도 코일의 이동을 제한할 수도 있는 로케이션에 위치되는 경우에, 전기 차량 유도 코일 (1816), 수동 회로 유도 코일 (1803), 또는 베이스 시스템 유도 코일 (1804) 및 수반하는 컴포넌트들을 손상으로부터 보호할 수도 있다.
예시적인 실시형태에서 무선 전력 전송 시스템 (1800) 은 전기 차량 유도 코일 (1816) 과 베이스 시스템 유도 코일 (1804) (예컨대, 모니터링하는 전압들, 전류들, 전력 흐름, 또는 등등) 사이의 무선 전력 링크의 연속적인 모니터링을 포함하며, 송신되는 전력을 감소시키거나 또는 무선 전력 링크에서 이상의 경우에 전력을 셧다운할 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 무선 전력 전송 시스템 (1800) 은 유도 코일의 가까운 근처에서 사람들 또는 동물들의 존재를 검출하도록 구성된 센서들을 더 포함할 수도 있다. 이런 센서들은 사람이 무선 전력 유도 코일들에 근접하면, 프로세서가 무선 전력 송신을 감소시키거나 또는 종료시키도록 할 수도 있다. 이런 액션은 예를 들어, 사람이 전기 차량 아래에서 유지관리 또는 다른 수리 작업을 수행하는 동안과 같이, 전자기 방사선에의 장기간 노출에 대한 안전 사전 대응책일 수도 있다. 이런 사전 대응책은 심박 조정기들 또는 유사한 필수 감지 및 안전 의료 디바이스들을 이용하는 사람들을 보호하는데 특히 중요할 수도 있다.
일 실시형태에서, 수동 회로 유도 코일 (1803) 은 일반적으로 전기 차량의 하부에 돌출되지 않게 수용될 수도 있다. 전기 차량 (112) 이 충전을 위해 주차될 때, 수동 회로 유도 코일 (1803) 은 z 방향으로 전기 차량 유도 코일 (1816) 과 베이스 시스템 유도 코일 (1803) 사이의 위치로 들어서 내릴 수도 있다.
코일들 사이의 최소 거리는 에너지 전송을 규제 제약들 하에서 최대 효율 및 최대 전력으로 가능하게 할 수도 있으며, 따라서, (코일들이 접촉하는) 제로 거리가 최적일 수도 있다. 그러나, 강건하고 유연하고 그리고 신뢰성있을 것을 요구하는 실제적인 솔루션에서, 어떤 분리가 예상될 수도 있다. 코일들 사이의 거리는 환경 (주로 실외 주차 시, 부서러기, 적설지대의 존재), 지표에 (아스팔트 아래, 동일 평면에, 돌출한) 베이스 시스템 유도 코일 (1804) 의 매립, 베이스 시스템 송신 회로 및 전기 차량 송신 회로의 하우징, (예컨대, 전기 차량 유도 코일이 배치되는 동안 무거운 사람이 차에 앉을 경우) 차량들 서스펜션 시스템의 갑작스런 수직 변위들을 흡수하는데 요구되는 안전 마진과 같은, 여러 인자들에 의존할 수도 있다.
도 19a 및 도 19b 는 무선 전력 전송 시스템에서 수동 회로의 수동 회로 유도 코일의 배치를 위한 예시적인 구성들의 도면들이다. 도 19a 에 나타낸 바와 같이, 예시적인 실시형태에서, 또한 "기생 코일", 또는 "기생 안테나", 또는 "기생 공진기" 로서 알려져 있는 수동 회로 유도 코일 (1903) 은 송신하는 유도 코일 (예컨대, 베이스 시스템 유도 코일 (1904)) 과 수신하는 유도 코일 (예컨대, 전기 차량 유도 코일 (1916)) 사이의 자기 커플링을 현저하게 증가시켜 전송 효율을 향상시키고 자기장들을 감소시키기 위해, 자기 링크 내에 삽입될 수도 있다. 이런 일 실시형태에서 수동 회로 유도 코일 (1903) 은 또한 베이스 시스템 유도 코일 (1904a) 로부터 에너지를 수신하여 전기 차량 유도 코일 (1916a) 로 중계하는 에너지 중계기 (relay) 로서 간주될 수도 있다.
도 19b 에 나타낸 바와 같이, 다수의 수동 회로 유도 코일들 (1903b 및 1903c) 은 베이스 시스템 유도 코일 (1904b) 과 전기 차량 유도 코일 (1916b) 사이에 위치될 수도 있다. 이 배열은 다중 커플링된 기생 공진으로서 지칭될 수도 있다. 이 시스템에서, 각각의 공진기 (1904b, 1903c, 1903b, 및 1916b) 사이에 상호 커플링이 존재할 수도 있다. 이 시스템은 모든 개개의 공진기 (1904b, 1903c, 1903b, 및 1916b) 와 모든 다른 개개의 공진기 (1904b, 1903c, 1903b, 및 1916b) 사이의 커플링 계수들 (미도시) 에 의해 설명될 수도 있다.
하나 이상의 수동 회로 유도 코일들을 도입하는 것은 시스템에 고차 커플링된 공진을 제공할 수도 있다. 일부 경우, 다수의 수동 회로 유도 코일 시스템은 송신된 파형들 및 수신된 (정류기) 파형들에 포함된 고조파들의 방출들을 처리하는데 유리할 수도 있다.
또한, 도 19a 및 도 19b 에 나타낸 바와 같이, 자기 차폐물 (예컨대, 전기 차량 페라이트 재료 (1939a 및 1939b) 및 베이스 시스템 페라이트 재료 (1941a 및 1941b)) 은 자기장들이 베이스 무선 충전 시스템 (1902a 및 1902b) 의 다른 컴포넌트들을 그리고 전기 차량 (1912a 및 1912b) 을 투과하는 것을 방지하는데 사용될 수도 있는 전도성 층들 (예컨대, 전기 차량 전도성 층 (1933a 및 1933b) 및 베이스 시스템 전도성 층 (1943a 및 1943b)) 에서 와전류 손실들을 감소시킬 수도 있다. 더욱이, 자기 차폐물은 수동 회로 유도 코일들 (1903a, 1903b, 및 1903c) 에의 커플링을 증가시킬 수도 있다. 전기 차량 유도 코일들 (1916a 및 1916b) 은 차량의 하부에 완전히 매립될 수도 있으며, 고정될 수도 있다. 베이스 무선 충전 시스템 (1902) 은 지표 (1911) 내에 로케이팅될 수도 있다.
또 다른 실시형태에서, 수동 회로 유도 코일들 (1903a, 1903b, 및 1903c) 은 베이스 시스템 유도 코일들 (1904a 및 1904b) 및 전기 차량 유도 코일들 (1916a 및 1916b) 보다 직경이 더 클 수도 있다. 이 설계는 수동 회로 유도 코일들 (1903a, 1903b, 및 1903c) 이 전기 차량들 (1912a 및 1912b) 및 베이스 무선 충전 시스템들 (1902a 및 1902b) 의 금속성의 표면들로부터 더 멀리 양호한 위치에 로케이팅될 수도 있기 때문에, 더 높은 Q-팩터를 보일 수도 있다. 수동 회로 유도 코일들 (1903a, 1903b, 및 1903c) 은 자기적으로 커플링된 공진 시스템의 주 공진기일 수도 있다.
기생 공진은 베이스 시스템 유도 코일 (1904a 및 1904b) 에 대한 전기 차량 유도 코일들 (1916a 및 1916b) 의 측방 (x,y)-정렬 에러들에 대해 일부 허용오차를 제공할 수도 있다. 하나 이상의 수동 회로 유도 코일들 (1903a, 1903b, 및 1903c) 은 전기 차량 유도 코일들 (1916a 및 1916b) 과 베이스 시스템 유도 코일들 (1904a 및 1904b) 사이에 최대 커플링을 달성하기 위해 최적의 x,y-위치 로 이동될 (예컨대, 기계적으로 변위될) 수도 있다.
이와 같이, 베이스 시스템 유도 코일 (1904a 및 1904b) (또는, 임의의 다른 공진 송신 유도 코일) 과 전기 차량 유도 코일 (1916a 및 1916b) (또는, 임의의 공진 수신 유도 코일) 사이에 위치된 하나 이상의 수동 회로 유도 코일들 (1903a, 1903b, 및 1903c) (즉, 기생 공진기) 의 위치는 선택적으로 조정될 수도 있다. 수동 회로 유도 코일들 (1903a, 1903b, 및 1903c) 를 재위치시킴으로써, 에너지 전송 레이트는 효율을 크게 절충하지 않고 일부 유용한 범위를 넘어서 제어될 수도 있다.
도 20a 및 도 20b 는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 수동 회로 유도 코일 (2003a 및 2003b) 과 함께 사용하기 위한 베이스 무선 충전 시스템 위에 걸쳐서 위치된 전기 차량을 도시한다. 도 20a 에서, 전기 차량 유도 코일 (2016a) 을 포함하는 전기 차량 (2012a) 은 베이스 시스템 유도 코일 (2004a) 을 또한 포함하는 베이스 무선 충전 시스템 (2002a) 위에 걸쳐서 위치된다. 전기 차량 유도 코일 (2016a), 수동 회로 유도 코일 (2003a), 및 베이스 시스템 유도 코일 (2004a) 은 X 및 Y 방향들로 정렬되며, 거리 (2027a) 만큼 Z 방향으로 분리된다.
도 20b 에서, 전기 차량 유도 코일 (2016b) 및 베이스 시스템 유도 코일 (2004b) 은 오프셋 거리 (2029b) 만큼 X 방향으로 오정렬되며, Z 방향으로 거리 (2027b) 만큼 분리된다. 거리 (2023) 및 오프셋 거리 (2029b) 는 수동 회로 유도 코일 (2003b) 을 통해, 전기 차량 유도 코일 (2016b) 과 베이스 시스템 유도 코일 (2004) 사이의 커플링 강도를 향상시키기 위해, 감소될 수도 있다. 거리 (2023b) 및 오프셋 거리 (2029b) 는 수동 회로 유도 코일 (2003b) 의 위치를 조정시키는데 사용되는 정렬 조정 시스템을 통해 변경될 수도 있다. 수동 회로 유도 코일 (2003b) 은 전기 차량 유도 코일 (2016b) 또는 베이스 시스템 유도 코일 (2004b) 과 동심 정렬로 위치될 수도 있거나 또는 전기 차량 유도 코일 (2016b) 또는 베이스 시스템 유도 코일 (2004b) 로부터 X, Y 또는 Z 방향들로 오프셋될 수도 있다.
또 다른 예시적인 실시형태에서, 정렬 조정 시스템은 베이스 시스템 유도 코일 (2004b) 과 전기 차량 유도 코일 (2016b) 사이의 커플링 강도를 증가시키기 위해, 베이스 시스템 유도 코일 (2004b), 수동 회로 유도 코일 (2003b), 전기 차량 유도 코일 (2016b), 또는 이들의 조합의 물리적인 위치을 조정할 수도 있다. 이 조정은 서로에 대한 베이스 시스템 유도 코일 (2004b), 수동 회로 유도 코일 (2003b), 또는 전기 차량 유도 코일 (2016b) 의 검출된 오정렬에 응답하여 수행될 수도 있다.
또한, 또 다른 실시형태에서, 차량 가이던스 시스템 (1854) (도 18) 으로부터의 정보는 오정렬을 결정하는데 이용될 수도 있다. 더욱이, 무선 전력 링크 (미도시) 로부터의 정보는, 예컨대 무선 전력 링크의 성능을 나타내는 여러 파라미터들을 이용함으로써, 다른 실시형태들에서, 연관되는 유도 코일들의 오정렬을 결정하는데 사용될 수도 있다. 오정렬 검출 동안, 무선 전력 링크는 감소된 전력 레벨에서 동작될 수도 있으며, 그러나, 연관되는 유도 코일들이 정확하게 정렬된 이후, 전력 레벨이 증가될 수도 있다.
정렬 조정 시스템은 일 실시형태에서 더 많은 코스 정렬 가이던스 시스템 (미도시) 로부터 분리되거나 또는 그에 부가될 수도 있다. 예를 들어, 코스 정렬 가이던스 시스템은 정렬 조정 시스템이 전기 차량 유도 코일 (2016b), 수동 회로 유도 코일 (2003b), 및 베이스 시스템 유도 코일 (2004b) 사이의 미세 에러들을 정정할 수 있도록, 전기 차량 (2012b) 을 주어진 허용오차 (즉, 에러 반경) 내의 위치로 가이드할 수도 있다.
도 21 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 전기 차량 충전 시스템을 베이스 무선 충전 시스템과 정렬하는 가이던스 시스템의 사용을 도시하는 도면이다. 도 21 에 나타낸 바와 같이, 전기 차량 유도 코일 (2116) 및 베이스 시스템 유도 코일 (2104) 은 "X" 방향으로 오정렬된다. 전기 차량 유도 코일 (2116) 및 베이스 시스템 유도 코일 (2104) 은 "Y" 방향으로 오정렬된다. 예를 들어, Y 방향 정렬은 전기 차량 (2112) 에 의해 그의 자신의 견인 시스템을 이용하여 달성될 수도 있으며, 위치의 매끄럽고 정확한 타겟팅을 가능하게 하는 본원에서 설명하는 가이던스 시스템에 의해 지원받을 (예컨대, 자동-파일럿될) 수도 있다. 이런 시나리오에서, X 방향으로의 정렬 에러가 여전히 도달할 수도 있다. Y 방향으로의 정렬 조정에 대한 필요성을 제거하는 것은, 수동 회로 유도 코일이 단지 X 방향으로만 이동하도록 구성될 수도 있고 캐비티에 수용되지만 무선 전력 전송을 위해 아직 배치되지 않을 수도 있기 때문에, 수동 회로 유도 코일 (미도시) 에 대한 공간 요구사항들을 더 감소시킬 수도 있다.
도 22 는 예시적인 실시형태에 따른, 수동 회로 유도 코일 (2203) 의 위치를 조정시키기 위한 X 및 Y 방향에서의 가능한 로케이션들을 도시한다. 기계 디바이스 (미도시) 는 각도 쌍 (α, β) 을 선택하고, 이에 따라서 수동 회로 유도 코일 (2203) 를 임의의 위치로 X 및 Y 방향으로 반경 rmax 내에서 이동시킬 수도 있다.
도 23a, 도 23b 및 도 23c 는 수동 회로 유도 코일 (2303) 을 무선 전력 전송 시스템 (100) 내에 재위치시키는데 이용될 수도 있는 기계 디바이스들을 도시한다. 도 23a 에서, 수동 회로 유도 코일 (2303) 는 전기 차량 (2312) 의 밑면의 캐비티 (2317) 내에 로케이팅될 수도 있다. 기계 디바이스 (2350) 는 적합한 각도 쌍 (α, β) 을 선택함으로써 X 및 Y 방향들에서 수동 회로 유도 코일 (2303) 의 위치를 조정할 수도 있다. 또한, 기계 디바이스 (2350) 는 전기 차량 (2312) 의 캐비티 (2317) 로부터 수동 회로 유도 코일 (2303) 을 하강시킴으로써 수동 회로 유도 코일 (2303) 의 위치를 Z 방향으로 조정할 수도 있다. 기계 디바이스 (2350) 는 전기 구동 메카닉스 및/또는 유압식 기계를 포함한 많은 기계 디바이스들 중 하나를 포함할 수도 있다. 도시되지는 않았으나, 기계 디바이스는 유사하게, 전기 차량 유도 코일 (2316) 또는 베이스 시스템 유도 코일 (2304) 의 위치를 X, Y, 또는 Z 방향들, 또는 이들의 임의의 조합으로 조정하기 위해 사용될 수도 있다.
도 23b 및 도 23c 에서, 수동 회로 유도 코일 (2303) 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 구동 메카니즘 (2353) 에 동작가능하게 커플링된 기어 샤프트 (2351) 에 의해 재위치될 수도 있다. 동작시, 구동 메카니즘 (2353) 가 구동되면, 기어 샤프트 (2351) 는 수동 회로 유도 코일 (2203) 을 Z 방향으로 하강시키기 위해, 지지 부재 (2355) 를 확장하도록 회전될 수도 있다.
또 다른 실시형태에서, 미세 정렬 조정은 또한 무선 전력 송신기에 의해 생성된 전기장의 플럭스 라인들을 변경하는 전기 솔루션 (예컨대, 전자적으로 스위칭되는 코일 어레이들) 의 지원으로 달성될 수도 있다. 유도 코일들의 기계적 및 전기적 정렬의 조합이 또한 사용될 수도 있다.
수동 회로 유도 코일 (2303) 은 전기 차량 (2312) 의 섀시의 밑면을 따라서 로케이팅될 수도 있다. 일 실시형태에서, 베이스 무선 충전 스테이션은 지표의 표면 위에 로케이팅되는 플랫폼으로서 구성될 수도 있다. 충전 베이스를 위한 지표에 홀을 형성하는 것이 바람직하지 않으면, 이런 구성은 차고 또는 간이 차고를 위한 새로운 (retrofit) 솔루션으로서 바람직할 수도 있다. 여전히 또 다른 실시형태에서 베이스 무선 충전 시스템은 또한 하나의 로케이션에 저장되고 상이한 로케이션으로 전송되고 또 다른 로케이션에서 사용될 수 있는 모바일 충전 플랫폼으로서 유연성을 제공할 수도 있다.
도 24 는 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 수동 회로 유도 코일 (2403) 과 함께 사용하기 위한 무선 전력 전송 시스템 (2400) 에 대한 예시적인 컴포넌트들의 기능 블록도이다. 무선 전력 전송 시스템 (2400) 은 거리를 (실제로 또는 효과적으로) 최소화하여 무선 전력 전송의 효율을 최대화하려는 목적으로 실제 조건들에 적응할 수도 있다. 베이스 시스템 유도 코일 (2404) 및 수동 회로 유도 코일 (2416) 의 분리는 변할 수 있으며, 최대 전력, 최대 효율 및 규제 준수를 해결하기 위해 어떤 링크 파라미터들을 적응시키는 것으로부터 이익을 얻을 수도 있다.
무선 전력 전송 시스템 (2400) 은 베이스 무선 충전 시스템 (2402) 및 전기 차량 무선 충전 시스템 (2414) 를 포함한다. 베이스 무선 충전 시스템 (2402) 은 공급 주파수에서의 DC 전력 또는 AC 전력을 동작 주파수 (예컨대, LF) 에서의 송신 전력으로, 또는 동작의 역방향 모드 (차량-대-그리드) 에서 베이스 충전 전력 인터페이스 (2434) 를 통해 반대로 변환될 수도 있는 베이스 충전 시스템 전력 변환기 (2436) 를 포함할 수도 있다. 베이스 충전 시스템 전력 변환기 (2436) 는 전압들 및 전류들을 측정하기 위해 여러 센서들 (미도시) 을 통합할 수도 있다. 베이스 무선 충전 시스템 (2402) 은 전력을 전기 차량 유도 코일 (2416) 로/로부터 무선으로 송신하거나 또는 수신할 수도 있는 베이스 시스템 유도 코일 (2404) 을 더 포함할 수도 있다. 도 24 에 나타낸 바와 같이, 베이스 시스템 유도 코일 (2404) 은 고정되고 지표-매립될 수도 있다.
베이스 무선 충전 시스템 (2402) 은 또한 시스템 제어 데이터를 교환하고 또한 전기 차량 (1612) 또는 전기 차량 충전에 직접적으로 또는 간접적으로 관련되는 다른 애플리케이션들에 의해 생성되는 데이터를 식별하거나 또는 인증하기 위해, 전기 차량 (1612) 과 전기 차량 통신 인터페이스 (2448) 를 통해 통신할 수도 있는 베이스 시스템 통신 시스템 (2427) 을 포함할 수도 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 베이스 시스템 통신 시스템 (2427) 은 전용 안테나를 이용하거나 또는 베이스 시스템 유도 코일 (2404) 을 이용할 수도 있다. 베이스 무선 충전 시스템 (2402) 은 또한 전기 차량 통신 인터페이스 (2448) 및 베이스 무선 충전 시스템 (2402) 의 여러 센서들을 통해 수신된 데이터를 프로세싱할 수도 있고 베이스 무선 충전 시스템 (2402) 의 상이한 엔터티들을 제어할 수도 있는 베이스 충전 시스템 제어기 (2442) 를 포함한다.
전기 차량 무선 충전 시스템 (2414) 은 무선으로 수신된 동작 주파수 (예컨대, 낮은 주파수) 에서 수신된 전력을 공급 주파수에서의 DC 전력 또는 AC 전력로 변환할 수도 있거나 또는 마찬가지로 동작의 역방향 모드 (V2G) 에서 반대로 변환될 수도 있는 전기 차량 전력 변환기 (2438) 를 포함한다. 전기 차량 전력 변환기 (2438) 는 전압들 및 전류들을 측정하는 여러 센서들 (미도시) 을 포함할 수도 있다. 전기 차량 무선 충전 시스템 (2414) 는 베이스 시스템 유도 코일 (2404) 로부터/로 전력을 무선으로 수신 또는 송신할 수도 있는 전기 차량 유도 코일 (2403) 을 포함한다.
일 실시형태에서, 전기 차량 유도 코일 (2416) 은 X, Y, Z-방향으로 변위가능할 수도 있다. 또 다른 실시형태에서, 전기 차량 유도 코일 (2416) 은 고정될 수도 있다. 또한, 전기 차량 유도 코일은 예컨대, 베이스 시스템 유도 코일 (2404) 의 자유도를 속박하여 충분히 낮은 z-위치로 이동시킬 수도 있는, 돌들, 부스러기, 적설지대, 얼음 등과 같은 원치않는 오브젝트들을 검출하기 위해, 적어도 하나의 센서 (S) 과 통합될 수도 있다. 센서들은 금속성의 오브젝트들을 검출하기 위해 유도 코일 메카닉스에 통합된 기계 저항 센서, 유도 코일 모듈들 표면의 촉각 센서, 초음파 센서, 광 센서, 및 전자기 센서 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다. 전기 차량 유도 코일 (2416) 이 변위가능하면, 전기 차량 정렬 시스템 (2454) 은 전기 차량 유도 코일 (2416) 을 베이스 시스템 유도 코일 (2404) 에 정렬하고 원하는 커플링을 위해 거리를 조정하는데 사용될 수도 있다. 전기 차량 정렬 시스템 (2454) 은 전기 차량 유도 코일 메카닉스를 구동하는 서보-모터 (M) 일 수도 있는 엑츄에이터를 포함할 수도 있다.
전기 차량 무선 충전 시스템 (2414) 은 수동 회로의 수동 회로 유도 코일 (2403) 을 더 포함할 수도 있다. 수동 회로 유도 코일 (2403) 은 위에서 설명한 바와 같이 베이스 시스템 유도 코일 (2404) 과 전기 차량 유도 코일 (2416) 사이의 가까운 커플링 영역을 "확장하기 위해" 사용될 수도 있다. 전기 차량 정렬 시스템 (2454) 은 수동 회로 유도 코일 (2403) 을 전기 차량 유도 코일 (2416) 또는 베이스 시스템 유도 코일 (2404) 에 정렬하기 위해 사용될 수도 있다. 전기 차량 정렬 시스템 (2454) 은 수동 회로 유도 코일 메카닉스를 구동하는 서보-모터 (M) 일 수도 있는 엑츄에이터를 포함할 수도 있다. 수동 회로 유도 코일 (2403) 은 또한 기계적 저항을 검출하기 위해 전기 차량 유도 코일 (2416) 을 참조하여 위에서 설명한 바와 같이 센서들과 통합될 수도 있다. 이와 같이, 전기 차량 유도 코일 (3416) 은 고정된 위치 및 임의의 정렬에 있을 수도 있으며, 거리 제어는 수동 회로 유도 코일 (2403) 을 통해 달성될 수도 있다. 수동 회로 유도 코일 (2403) 를 포함하는 수동 회로가 임의의 추가적인 전기 접속들을 필요로 하지 않을 수도 있기 때문에, 특히 전기 케이블들 또는 와이어들이 임의의 기계적으로 변위가능한 컴포넌트들과 통합되지 않는 경우에, 정렬의 메카닉스가 단순화될 수도 있다.
도 24 가 수동 회로 유도 코일 (2403) 이 전기 차량 (1612) 과 통합되는 것으로 나타내지만, 베이스 무선 충전 시스템 (2402) 이 또한 수동 회로 유도 코일 (미도시) 을 포함할 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다. 이에 따라서, 베이스 무선 충전 시스템 (2402) 은 요구되는 임의의 센서들 및 모터들을 통합하는 전기 차량을 참조하여 위에서 설명한 코일과 유사한 통합된 수동 회로 유도 코일을 기계적으로 변위시키는 (예컨대, 정렬하는) 베이스 시스템 정렬 시스템 (미도시) 을 포함할 수도 있다. 이와 같이, 전기 차량 무선 충전 시스템 (2414) 또는 베이스 무선 충전 시스템 (2402) 의 하나 또는 양자는 수동 회로 유도 코일 (2403) 을 포함할 수도 있다.
전기 차량 무선 충전 시스템 (2414) 은 제어 데이터를 교환하고 또한 전기 차량 (1612) 또는 전기 차량 충전에 직접적으로 또는 간접적으로 관련되는 다른 애플리케이션에 의해 생성되는 데이터를 식별하거나 또는 인증하기 위해, 베이스 시스템 통신 시스템 (2427) 과 통신할 수도 있는 전기 차량 통신 인터페이스 (2448) 를 더 포함한다. 전기 차량 통신 인터페이스 (2448) 는 전용 안테나를 이용하거나 또는 전기 차량 유도 코일 (2416) 을 이용할 수도 있다. 더욱이, 전기 차량 무선 충전 시스템 (2414) 은 베이스 무선 충전 시스템 (2402) 및 전기 차량 무선 충전 시스템 (2414) 의 여러 센서들로부터 수신된 데이터를 프로세싱할 수도 있고 전기 차량 무선 충전 시스템 (2414) 의 상이한 엔터티들을 제어할 수도 있는 전기 차량 제어기 (2444) 를 포함한다.
정렬 프로세스를 수행할 때, 송신 전력은 무선 전력 전송 시스템 (2400) 이 새로운 거리/커플링 계수에 적응하는 동안 감소되어야 될 수도 있다. 이와 같이, 무선 전력 전송 시스템 (2400) 은 링크 조정 목적들을 위해 전력을 여러 방법들로 조절할 수도 있다. 전력이 현저하게 감소될 수 있므로, 효율은 별로 이 동작의 모드에서 이슈가 되지 못할 수도 있다.
조건들이 허용하고 더 높은 전력 (예컨대, 4 kW) 이 소망되면, 무선 전력 전송 시스템 (2400) 은 거리 (d') 에서 정의된 커플링 (k') 에 적응할 수도 있다. (예컨대, 지표 상의 오브젝트들이 센서들 (S) 중 적어도 하나에 의해 검출되기 때문에 또는 낮은 전력 (예컨대, 2 kW) 이 소망되면) 조건들이 더 높은 전력 전송에 부적합하다고 나타내는 어떤 것이 검출되면, 무선 전력 전송 시스템 (2400) 은 더 긴 거리 (d") 에서 더 약하지만 정의된 커플링 k" = k/2 에 적응할 수도 있다. 커플링 계수와 거리 사이의 관계가 로컬 조건들에 따라서, 어느 정도까지 상이할 수도 있으므로, 거리에 의존하기 보다는, 커플링 계수를 측정하는 것이 바람직할 수도 있다.
전기 차량 제어기 (2444) 는 베이스 충전 시스템 제어기 (2442) 로부터 전기 차량 제어기 (2444) 로 통신 링크를 통해 송신될 수도 있는, 전기 차량 전력 변환기 (2438) 및 베이스 충전 시스템 전력 변환기 (2436) 의 전압 및 전류 센서들로부터의 측정치 데이터를 이용하여, 커플링 계수를 결정할 수도 있다. 링크 파라미터들 (예컨대, L1, C1, R1, L2, C2, 및 R2), 동작 주파수, 및 전력 변환의 여러 파라미터들을 알면, 커플링 계수 (k(d)) 는 예컨대, 아래 방정식 42 에 나타낸 공진 유도성 링크의 연립 방정식으로부터 유도될 수도 있다.
방정식 42
Figure 112013045630624-pct00064
이들 유도된 값들에 기초하여, 전기 차량 정렬 시스템 (2454) 은 그에 따라 유도 코일들 (2403 및 2416) 을 정렬할 수 있다. 일단 원하는 커플링 (즉, 2개의 목표 커플링 계수들 (k' 또는 k") 중 하나) 를 달성하도록 조정되면, 베이스 충전 시스템 전력 변환기 (2436) 및 전기 차량 전력 변환기 (2438) 는 풀-브릿지 모드 (k' 의 경우) 또는 하프-브릿지 모드 (k" 의 경우) 로 구성될 수도 있으며, 전력은 이 목표 커플링 계수들에서 허용가능한 최대 전력 (예컨대, 각각 4 kW 또는 2 kW) 까지 램프업 (ramp up) 될 수도 있다.
또 다른 실시형태에서, 측정된 커플링 계수가 임계치보다 크면, 전력 변환은 풀-브릿지 모드로 구성될 수도 있다. 반대로, 유도된 커플링 계수가 그 임계치와 같거나 또는 낮으면, 전력 변환은 하프-브릿지 모드로 구성될 수도 있다. 이 임계치는 2개의 목표 커플링 계수들 사이의 어느 중간 지점에 (예컨대, 풀-브릿지 모드 및 하프-브릿지 모드 양자가 동일하게 잘 수행할 값에서) 정의될 수도 있다. 그러나, 그 시스템을 2개의 목표 커플링 계수들로부터 상당히 벗어나는 커플링 계수에서 동작시키는 것은 위에서 설명한 바와 같이 전력, 효율, 및 방출 레벨들을 제어하는 추가적인 수단을 필요로 할 수도 있다.
풀-브릿지 또는 하프-브릿지 모드에서, 각각, 정의된 커플링 계수들 (k' 및 k") 에서의 동작은 향상된 에너지 전송을 전력 변환 시 최저 복잡성으로, 최대 효율로 제공할 수도 있다. 전력을 공칭 전력에 정확하게 조정하는 미세 제어는 커플링을 약간 감소시키거나 또는 증가시킴으로써, 또는 효율을 현저하게 열화시키지 않는 또 다른 방법에 의해 달성될 수 있다. 목표 커플링 계수들에 기초한 미세 제어 및 조정은 위에서 설명한 바와 같이 수동 회로 유도 코일 (2403) 을 변위/정렬하는 것을 통해 달성될 수도 있다.
도 25 는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 전력을 송신 회로와 전기 차량 사이에 무선으로 전송하는 예시적인 방법 (2500) 의 플로우차트이다. 블록 (2502) 에서, 전기 차량 (2412) 은 전력을 제 1 코일을 포함하는 수신 회로에서 무선으로 수신할 수도 있다. 블록 (2504) 에서, 전기 차량 (2412) 은 전력을 송신 회로로부터 제 2 코일 (2403) 를 포함하는 수동 회로에서 무선으로 수신할 수도 있다. 블록 (2506) 에서, 수동 회로는 송신 회로로부터 수신된 전력을 수동 회로를 통해 수신 회로로 무선으로 재송신할 수도 있다. 블록 (2508) 에서, 수신 회로는 무선으로 송신된 전력을 전기 차량 (2412) 의 에너지 저장 디바이스에 제공할 수도 있다. 블록 (2510) 에서, 전기 차량 (2412) 은 제 2 코일 (2403) 을 제 1 코일 (2608) 로부터 선택적으로 변위시킬 수도 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 전기 차량 (2412) 은 송신 회로의 제 1 코일 (2416) 과 제 3 코일 (2404) 사이의 커플링을 향상시키기 위해 제 2 코일 (2403) 을 변위시킬 수도 있다.
도 26 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 무선 전력 수신기의 기능 블록도이다. 디바이스 (2600) 는 도 1 내지 도 25 에 대해 설명한 여러 액션들을 위한 수단 (2602, 2604, 2606, 및 2608) 을 포함한다.
위에서 설명한 방법들의 여러 동작들은 그 동작들을 수행할 수 있는 임의의 적합한 수단, 예컨대 여러 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트(들), 회로들, 및/또는 모듈(들) 에 의해 수행될 수도 있다. 일반적으로, 도 1 내지 도 25 에 도시된 임의의 동작들은 그 동작들을 수행할 수 있는 대응하는 기능적 수단에 의해 수행될 수도 있다.
당업자들은 정보 및 신호들이 다양한 상이한 기술들 및 기법들 중 어느 것을 이용하여서도 표현될 수도 있다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 상기 설명 과정에서 언급한 데이터, 명령들, 지령들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들, 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 자기 입자들, 광학장들 또는 광학 입자들, 또는 이들의 임의의 조합으로 표현될 수도 있다.
또한, 당업자들은 본원에서 개시한 예시적인 실시형태들과 관련하여 설명한 여러가지 예시적인 로직 블록들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 단계들이 전자적 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양자의 조합들로서 구현될 수도 있음을 잘 알 수 있을 것이다. 이러한 하드웨어와 소프트웨어의 상호 교환가능성을 명확히 나타내기 위하여, 이상에서는, 여러 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들을 그들의 기능의 관점에서 일반적으로 설명되었다. 이런 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되는지 여부는 특정의 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과되는 설계 제한 사항들에 의존한다. 숙련자들은 각각의 특정의 애플리케이션 마다 설명한 기능을 여러가지 방법으로 구현할 수도 있으며, 그러나 이런 구현 결정들 본 발명의 예시적인 실시형태들의 범위로부터 일탈을 초래하는 것으로 해석되어서는 안된다.
본원에서 개시된 예시적인 실시형태들을 관련하여 설명한 여러가지 예시적인 로직 블록들, 모듈들, 및 회로들은 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 주문형 집적회로 (ASIC), 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이 (FPGA) 또는 다른 프로그래밍가능 로직 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 본원에서 설명한 기능들을 수행하도록 설계된 이들의 임의의 조합으로 구현되거나 또는 수행될 수도 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있으며, 그러나 대안적인 예에서, 프로세서 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 기계일 수도 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예컨대, DSP와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 결합된 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 이런 구성으로서 구현될 수도 있다.
본원에서 개시된 예시적인 실시형태들을 참조하여 설명한 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로, 또는 이 둘의 조합으로 구현될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 랜덤 액세스 메모리 (RAM), 플래시 메모리, 판독전용 메모리 (ROM), 전기적으로 프로그래밍가능 ROM (EPROM), 전기적 소거가능 프로그래밍가능 ROM (EEPROM), 레지스터들, 하드 디스크, 착탈식 디스크, CD ROM, 또는 당업계에 알려져 있는 임의의 다른 유형의 저장 매체에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장매체는 프로세서가 저장 매체로부터 정보를 판독하고 저장 매체에 정보를 기록할 수 있도록, 프로세서에 커플링된다. 대안적인 예에서, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 ASIC 에 상주할 수도 있다. ASIC 는 사용자 단말에 상주할 수도 있다. 대안적인 예에서, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말에 별개의 컴포넌트들로서 상주할 수도 있다.
하나 이상의 예시적인 실시형태들에서, 설명된 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수도 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우, 그 기능들은 컴퓨터 판독가능 매체 상의 하나 이상의 명령들 또는 코드들로서 저장되거나 또는 송신될 수도 있다. 컴퓨터 판독가능 매체들은 한 장소로부터 또 다른 장소로 컴퓨터 프로그램의 전송을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체들 및 컴퓨터 저장 매체들 양자를 포함한다. 저장 매체들은 컴퓨터에 의해 액세스될 수도 있는 임의의 가용 매체들일 수도 있다. 일 예로서, 이에 한정하지 않고, 이런 컴퓨터 판독가능 매체들은 RAM, ROM, EEPROM, CD ROM 또는 다른 광디스크 저장, 자기디스크 저장 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 원하는 프로그램 코드를 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 전송하거나 또는 저장하는데 사용될 수도 있으며 컴퓨터에 의해 액세스될 수도 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수도 있다. 또한, 임의의 접속이 컴퓨터 판독가능 매체로 적절히 지칭된다. 예를 들어, 소프트웨어가 웹사이트, 서버, 또는 다른 원격 소오스로부터 동축 케이블, 광섬유 케이블, 이중 권선, 디지털 가입자 회선 (DSL), 또는 무선 기술들, 예컨대 적외선, 무선, 및 마이크로파를 이용하여 송신되는 경우, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 이중 권선, DSL, 또는 무선 기술들 예컨대 적외선, 무선, 및 마이크로파가 그 매체의 정의에 포함된다. 디스크 (disk) 및 디스크 (disc) 는, 본원에서 사용할 때, 컴팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크, 광 디스크, 디지털 다기능 디스크 (DVD), 플로피 디스크 및 블루 레이 디스크를 포함하며, 본원에서, 디스크들 (disks) 은 데이터를 자기적으로 보통 재생하지만, 디스크들 (discs) 은 레이저로 데이터를 광학적으로 재생한다. 앞에서 언급한 것들의 조합들이 또한 컴퓨터 판독가능 매체들의 범위 내에 포함되어야 한다.
본원에서 사용될 때, 용어 "결정하는" 은 매우 다양한 액션들을 포괄한다. 예를 들어, "결정하는" 은 계산하는 것, 연산하는 것, 프로세싱하는 것, 유도하는 것, 조사하는 것, 탐색하는 것 (예컨대, 표, 데이터베이스 또는 또 다른 데이터 구조에서 탐색하는 것), 확인하는 것 (ascertaining) 등등을 포함할 수도 있다. 또한, "결정하는" 은 수신하는 것 (예컨대, 정보를 수신하는 것), 액세스하는 것 (예컨대, 메모리 내 데이터에 액세스하는 것) 등등을 포함할 수도 있다. 또한, "결정하는" 은 결심하는 것 (resolving), 선택하는 것, 선정하는 것, 설정하는 것 (establishing) 등등을 포함할 수도 있다.
본원에서 설명한 방법들은 설명한 방법을 달성하기 위한 하나 이상의 단계들 또는 액션들을 포함한다. 방법 단계들 및/또는 액션들은 청구항들의 범위로부터 벗어남 없이 서로 교환될 수도 있다. 즉, 단계들 또는 액션들의 특정의 순서가 지정되지 않는 한, 특정의 단계들 및/또는 액션들의 순서 및/또는 사용은 청구항들의 범위로부터 벗어남 없이 변경될 수도 있다.
개시한 실시형태들의 상기 설명은 임의의 당업자가 본 발명을 실시하고 이용할 수 있도록 하기 위하여 제공된다. 이들 예시적인 실시형태들에 대한 여러 변경들은 당업자들에게 용이하게 명백히 이해될 것이며, 본원에서 정의하는 일반 원리들은 본 발명의 정신 또는 범주로부터 벗어남 없이, 다른 실시형태들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 본원에서 나타내는 예시적인 실시형태들에 한정하려는 것이 아니라, 본원에 개시된 원리들 및 신규한 특징들에 부합하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

Claims (42)

  1. 전기 차량 (vehicle) 에 전력공급하거나 전기 차량을 충전하는 무선 전력 수신기 장치로서,
    제 1 코일을 포함하는 수신 회로로서, 상기 수신 회로는 상기 전기 차량에 전력공급하거나 전기 차량을 충전하기 위해 전력을 무선으로 수신하도록 구성되는, 상기 수신 회로;
    제 2 코일을 포함하는 수동 회로로서, 상기 수동 회로는 제 3 코일을 포함하는 송신 회로로부터 전력을 무선으로 수신하도록 구성되며, 상기 수동 회로는 또한, 상기 송신 회로로부터 수신된 전력을 상기 수신 회로로 무선으로 재송신하도록 구성되는, 상기 수동 회로; 및
    제어기를 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 송신 회로의 상기 제 3 코일과 상기 제 1 코일 사이의 측방 오정렬을 검출하며;
    상기 검출에 응답하여 상기 제 1 코일로부터 상기 제 2 코일을 변위시키도록 구성되는, 무선 전력 수신기 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일은 제 1 구성에 따라 실질적으로 동일 평면에 있는, 무선 전력 수신기 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수동 회로는 커패시턴스 및 인덕턴스를 가지며,
    상기 수동 회로는 상기 커패시턴스 및 상기 인덕턴스에 기초하는 주파수에서 공진하도록 구성되는, 무선 전력 수신기 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수동 회로는 자기-공진 (self-resonant) 코일을 포함하는, 무선 전력 수신기 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신 회로 및 상기 수동 회로는 실질적으로 공통 주파수에서 공진하도록 구성되는, 무선 전력 수신기 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 수동 회로는 제 1 수동 회로이고,
    상기 송신 회로는 제 4 코일을 포함하는 제 2 수동 회로를 더 포함하며,
    상기 제 2 수동 회로는 상기 송신 회로로부터 수신된 전력을 상기 제 1 수동 회로로 무선으로 재송신하도록 구성되는, 무선 전력 수신기 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 코일은 상기 전기 차량의 밑면 부분에서 캐비티 내에 하우징되는, 무선 전력 수신기 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 수동 회로는 단지 기계적 커플링을 통해 전기 차량에 커플링되는, 무선 전력 수신기 장치.
  9. 송신 회로와 전기 차량 사이에서 전력을 무선으로 전송하는 방법으로서,
    제 1 코일을 포함하는 수신 회로에서 전력을 무선으로 수신하는 단계;
    제 2 코일을 포함하는 수동 회로에서 상기 송신 회로로부터 전력을 무선으로 수신하는 단계;
    상기 송신 회로로부터 수신된 전력을 상기 수동 회로를 통해 상기 수신 회로로 무선으로 재송신하는 단계;
    무선으로 송신된 전력을 상기 수신 회로로부터 상기 전기 차량의 에너지 저장 디바이스에 제공하는 단계;
    상기 송신 회로의 제 3 코일과 상기 제 1 코일 사이의 측방 오정렬을 검출하는 단계; 및
    상기 검출하는 단계에 응답하여, 상기 제 1 코일로부터 상기 제 2 코일을 변위시키는 단계를 포함하는, 전력을 무선으로 전송하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일은 제 1 구성에 따라 실질적으로 동일 평면에 있는, 전력을 무선으로 전송하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 수동 회로는 자기-공진 (self-resonant) 코일을 포함하는, 전력을 무선으로 전송하는 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 수동 회로는 제 1 수동 회로이며,
    상기 전력을 무선으로 수신하는 단계는 상기 송신 회로의 제 2 수동 회로로부터 전력을 무선으로 수신하는 단계를 포함하는, 전력을 무선으로 전송하는 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 코일은 상기 전기 차량의 밑면 부분에서 캐비티 내에 하우징되는, 전력을 무선으로 전송하는 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 수동 회로는 단지 기계적 커플링을 통해 전기 차량에 커플링되는, 전력을 무선으로 전송하는 방법.
  15. 전기 차량에 전력공급하거나 전기 차량을 충전하는 무선 전력 수신기 장치로서,
    상기 전기 차량에 전력공급하거나 전기 차량을 충전하기 위해 전력을 무선으로 수신하도록 구성되는, 전력을 무선으로 수신하는 수단;
    전력을 무선으로 송신하는 수단으로부터 전력을 무선으로 수신하도록 구성되는, 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 수단으로서, 상기 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 수단은 또한, 상기 전력을 무선으로 송신하는 수단으로부터 수신된 전력을 상기 전력을 무선으로 수신하는 수단으로 무선으로 재송신하도록 구성되는, 상기 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 수단; 및
    상기 전력을 무선으로 송신하는 수단과 상기 전력을 무선으로 수신하는 수단 사이의 오정렬의 측방 검출에 응답하여, 상기 전력을 무선으로 수신하는 수단으로부터 상기 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 수단을 변위시키도록 구성되는, 제어하는 수단을 포함하는, 무선 전력 수신기 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 전력을 무선으로 수신하는 수단 및 상기 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 수단은 제 1 구성에 따라 실질적으로 동일 평면에 있는, 무선 전력 수신기 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 수단은 자기-공진 (self-resonant) 코일을 포함하는, 무선 전력 수신기 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 수단은 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 제 1 수단이고,
    상기 무선으로 송신하는 수단은 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 제 2 수단을 더 포함하며,
    상기 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 제 2 수단은 상기 무선으로 송신하는 수단으로부터 수신된 전력을 상기 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 제 1 수단으로 무선으로 재송신하도록 구성되는, 무선 전력 수신기 장치.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 수단은 상기 전기 차량의 밑면 부분에서 캐비티 내에 하우징되는, 무선 전력 수신기 장치.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 수단은 단지 기계적 커플링을 통해 전기 차량에 커플링되는, 무선 전력 수신기 장치.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 전력을 무선으로 수신하는 수단은 제 1 코일을 포함하는 수신 회로를 포함하고,
    상기 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 수단은 제 2 코일을 포함하는 수동 회로를 포함하며,
    상기 전력을 무선으로 송신하는 수단은 송신 회로를 포함하는, 무선 전력 수신기 장치.
  22. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어하는 수단은 제어기를 포함하는, 무선 전력 수신기 장치.
  23. 전기 차량에 전력공급하거나 전기 차량을 충전하는 무선 전력 송신기 장치로서,
    제 1 코일을 포함하는 송신 회로로서, 상기 송신 회로는 전력을 무선으로 송신하도록 구성되는, 상기 송신 회로;
    제 2 코일을 포함하는 수동 회로로서, 상기 수동 회로는 상기 송신 회로로부터 전력을 무선으로 수신하도록 구성되고, 상기 수동 회로는 또한, 상기 송신 회로로부터 수신된 전력을 수신 회로로 무선으로 재송신하도록 구성되며, 상기 수신 회로는 제 3 코일을 포함하고 상기 전기 차량에 전력공급하거나 전기 차량을 충전하기 위해 전력을 제공하도록 구성되는, 상기 수동 회로; 및
    상기 제 1 코일과 상기 제 3 코일 사이의 측방 오정렬의 검출에 응답하여, 상기 제 1 코일로부터 상기 제 2 코일을 변위시키도록 구성되는 제어기를 포함하는, 무선 전력 송신기 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일은 제 1 구성에 따라 실질적으로 동일 평면에 있는, 무선 전력 송신기 장치.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 수동 회로는 자기-공진 (self-resonant) 코일을 포함하는, 무선 전력 송신기 장치.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 송신 회로 및 상기 수동 회로는 실질적으로 공통 주파수에서 공진하도록 구성되는, 무선 전력 송신기 장치.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 수동 회로는 제 1 수동 회로이고,
    상기 수신 회로는 제 4 코일을 포함하는 제 2 수동 회로를 더 포함하며,
    상기 제 2 수동 회로는 상기 제 1 수동 회로로부터 전력을 무선으로 수신하도록 구성되는, 무선 전력 송신기 장치.
  28. 송신 회로와 전기 차량 사이에서 전력을 무선으로 전송하는 방법으로서,
    제 1 코일을 포함하는 송신 회로로부터 전력을 무선으로 송신하는 단계;
    제 2 코일을 포함하는 수동 회로에서 상기 송신 회로로부터 전력을 무선으로 수신하는 단계;
    전력을 제공하여 상기 전기 차량에 전력공급하거나 전기 차량을 충전하기 위해 상기 무선으로 수신된 전력을 상기 수동 회로를 통해 제 3 코일을 포함하는 수신 회로로 무선으로 재송신하는 단계;
    상기 제 1 코일과 상기 수신 회로의 제 3 코일 사이의 측방 오정렬을 검출하는 단계; 및
    상기 검출하는 단계에 응답하여, 상기 제 1 코일로부터 상기 제 2 코일을 변위시키는 단계를 포함하는, 전력을 무선으로 전송하는 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 제 1 코일 및 상기 제 2 코일은 제 1 구성에 따라 실질적으로 동일 평면에 있는, 전력을 무선으로 전송하는 방법.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 수동 회로는 자기-공진 (self-resonant) 코일을 포함하는, 전력을 무선으로 전송하는 방법.
  31. 제 28 항에 있어서,
    상기 수동 회로는 제 1 수동 회로이며,
    전력을 무선으로 송신하는 단계는 상기 제 1 수동 회로를 통해 상기 수신 회로의 제 2 수동 회로로 전력을 무선으로 송신하는 단계를 포함하는, 전력을 무선으로 전송하는 방법.
  32. 전기 차량에 전력공급하거나 전기 차량을 충전하는 무선 전력 송신기 장치로서,
    전력을 무선으로 송신하는 수단;
    상기 전력을 무선으로 송신하는 수단으로부터 전력을 무선으로 수신하도록 구성된, 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 수단으로서, 상기 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 수단은 또한, 상기 전력을 무선으로 송신하는 수단으로부터 수신된 전력을 전력을 무선으로 수신하는 수단으로 무선으로 재송신하도록 구성되며, 상기 전력을 무선으로 수신하는 수단은 상기 전기 차량에 전력공급하거나 전기 차량을 충전하기 위해 전력을 제공하도록 구성되는, 상기 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 수단; 및
    상기 전력을 무선으로 송신하는 수단과 상기 전력을 무선으로 수신하는 수단 사이의 측방 오정렬의 검출에 응답하여, 상기 전력을 무선으로 송신하는 수단으로부터 상기 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 수단을 변위시키도록 구성된, 제어하는 수단을 포함하는, 무선 전력 송신기 장치.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 전력을 무선으로 송신하는 수단 및 상기 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 수단은 제 1 구성에 따라 실질적으로 동일 평면에 있는, 무선 전력 송신기 장치.
  34. 제 32 항에 있어서,
    상기 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 수단은 자기-공진 (self-resonant) 코일을 포함하는, 무선 전력 송신기 장치.
  35. 제 32 항에 있어서,
    상기 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 수단은 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 제 1 수단이고,
    상기 전력을 무선으로 수신하는 수단은 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 제 2 수단을 더 포함하며,
    상기 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 제 2 수단은 상기 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 제 1 수단으로부터 전력을 무선으로 수신하도록 구성되는, 무선 전력 송신기 장치.
  36. 제 32 항에 있어서,
    상기 전력을 무선으로 송신하는 수단은 제 1 코일을 포함하는 송신 회로를 포함하고,
    상기 전력을 수동적으로 무선으로 중계하는 수단은 제 2 코일을 포함하는 수동 회로를 포함하며,
    상기 전력을 무선으로 수신하는 수단은 수신 회로를 포함하는, 무선 전력 송신기 장치.
  37. 제 32 항에 있어서,
    상기 제어하는 수단은 제어기를 포함하는, 무선 전력 송신기 장치.
  38. 삭제
  39. 삭제
  40. 삭제
  41. 삭제
  42. 삭제
KR1020137013186A 2010-10-29 2011-10-27 커플링된 기생 공진기들을 통한 무선 에너지 전송 Expired - Fee Related KR101842308B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US40850810P 2010-10-29 2010-10-29
US61/408,508 2010-10-29
PCT/US2011/058147 WO2012058466A1 (en) 2010-10-29 2011-10-27 Wireless energy transfer via coupled parasitic resonators

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130121850A KR20130121850A (ko) 2013-11-06
KR101842308B1 true KR101842308B1 (ko) 2018-03-26

Family

ID=44908149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137013186A Expired - Fee Related KR101842308B1 (ko) 2010-10-29 2011-10-27 커플링된 기생 공진기들을 통한 무선 에너지 전송

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9126490B2 (ko)
EP (1) EP2632762B1 (ko)
JP (1) JP5632089B2 (ko)
KR (1) KR101842308B1 (ko)
CN (1) CN103249592B (ko)
WO (1) WO2012058466A1 (ko)

Families Citing this family (238)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8367235B2 (en) 2008-01-18 2013-02-05 Mophie, Inc. Battery pack, holster, and extendible processing and interface platform for mobile devices
US7782610B2 (en) 2008-11-17 2010-08-24 Incase Designs Corp. Portable electronic device case with battery
KR101912333B1 (ko) 2010-01-05 2018-10-29 필립스 아이피 벤쳐스 비.브이. 전기 차량용 유도 충전 시스템
EP2572394A4 (en) 2010-05-19 2014-07-23 Mophie Inc EXTERNAL PROCESSING ACCESSORIES FOR A MOBILE DEVICE
US9413197B2 (en) * 2010-05-31 2016-08-09 Fu Da Tong Technology Co., Ltd. Inductive power supply system and intruding metal detection method thereof
US20110302078A1 (en) 2010-06-02 2011-12-08 Bryan Marc Failing Managing an energy transfer between a vehicle and an energy transfer system
DE102010054472A1 (de) * 2010-12-14 2012-06-14 Conductix-Wampfler Ag Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie
JP5732870B2 (ja) * 2011-01-25 2015-06-10 株式会社明電舎 非接触給電装置および非接触給電方法
KR101212205B1 (ko) * 2011-05-04 2012-12-18 삼성에스디아이 주식회사 전기 자동차 충전 장치
CN103748761B (zh) * 2011-05-12 2018-09-11 株式会社 Ihi 车辆以及非接触供电系统
EP2717734A4 (en) 2011-06-10 2015-03-04 Mophie Inc WIRELESS COMMUNICATIONS ACCESSORIES FOR A MOBILE DEVICE
EP2735085B1 (en) * 2011-07-21 2020-12-30 UT-Battelle, LLC Regulation control and energy management scheme for wireless power transfer
US20130029595A1 (en) * 2011-07-29 2013-01-31 Qualcomm Incorporated Communications related to electric vehicle wired and wireless charging
JP5857251B2 (ja) * 2011-08-01 2016-02-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 非接触給電装置の制御方法及び非接触給電装置
WO2013025905A2 (en) * 2011-08-16 2013-02-21 Nucleus Scientific, Inc. Overhead power transfer system
US20130058379A1 (en) * 2011-09-05 2013-03-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Communication apparatus and communication method in wireless power transmission system
WO2013062253A1 (ko) * 2011-10-25 2013-05-02 Kim Seon Seob 무접점충전시스템 및 무접점충전방법
KR101338732B1 (ko) 2011-11-10 2013-12-06 엘지이노텍 주식회사 무선전력 송신장치, 무선전력 수신장치, 무선전력 전송 방법, 무선전력 수신 방법, 정보 전송 방법 및 정보 수신 방법
USD718289S1 (en) 2011-11-11 2014-11-25 Mophie, Inc. Multi-piece case
US9917478B2 (en) * 2011-11-18 2018-03-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power transmission device, power reception device and power transfer system
GB201121938D0 (en) * 2011-12-21 2012-02-01 Dames Andrew N Supply of grid power to moving vehicles
CN104054229B (zh) 2012-01-06 2018-01-23 捷通国际有限公司 无线电力接收机系统
WO2013103943A1 (en) * 2012-01-08 2013-07-11 Access Business Group International Llc Interference mitigation for multiple inductive systems
WO2013111344A1 (ja) * 2012-01-27 2013-08-01 富士通株式会社 受電装置、電力伝送システム、及び電力伝送方法
JP5810944B2 (ja) * 2012-01-31 2015-11-11 トヨタ自動車株式会社 車両および電力伝送システム
JP5997456B2 (ja) * 2012-02-17 2016-09-28 学校法人慶應義塾 無線給電装置
CN106887883B (zh) * 2012-02-29 2019-08-23 松下知识产权经营株式会社 充电装置
US9160205B2 (en) 2012-03-20 2015-10-13 Qualcomm Incorporated Magnetically permeable structures
US9431834B2 (en) 2012-03-20 2016-08-30 Qualcomm Incorporated Wireless power transfer apparatus and method of manufacture
US9583259B2 (en) 2012-03-20 2017-02-28 Qualcomm Incorporated Wireless power transfer device and method of manufacture
US9653206B2 (en) 2012-03-20 2017-05-16 Qualcomm Incorporated Wireless power charging pad and method of construction
JP2013198322A (ja) * 2012-03-21 2013-09-30 Tokai Rika Co Ltd 車載非接触充電システム
JP5749208B2 (ja) * 2012-03-26 2015-07-15 株式会社東芝 送電装置、受電装置、制御装置および無線電力伝送システム
US20150136499A1 (en) * 2012-05-09 2015-05-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle
DE112012006354B4 (de) * 2012-05-11 2020-12-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Elektroleistungs-sendevorrichtung, elektroleistungs- empfangsvorrichtung, fahrzeug und berührungsloses elektroleistungs-versorgungssystem
GB2502084A (en) * 2012-05-14 2013-11-20 Bombardier Transp Gmbh Arrangement for providing vehicles with energy comprising magnetisable material
USD721356S1 (en) 2012-05-25 2015-01-20 Mophie, Inc. Mobile phone case
USD721685S1 (en) 2012-05-25 2015-01-27 Mophie, Inc. Mobile phone case
EP2685601B1 (en) 2012-07-09 2017-03-08 LG Electronics Inc. Wireless power transfer method, apparatus and system
KR102099819B1 (ko) * 2012-07-09 2020-04-10 엘지전자 주식회사 무선 전력 전송방법, 무선 전력 전송장치 및 무선 충전 시스템
US10773596B2 (en) 2012-07-19 2020-09-15 Ford Global Technologies, Llc Vehicle battery charging system and method
US9467002B2 (en) * 2012-07-19 2016-10-11 Ford Global Technologies, Llc Vehicle charging system
USD727883S1 (en) 2012-07-20 2015-04-28 Mophie, Inc. Mobile phone case
JP6076645B2 (ja) * 2012-08-09 2017-02-08 デクセリアルズ株式会社 可変容量素子、実装回路、共振回路、通信装置、通信システム、ワイヤレス充電システム、電源装置、及び、電子機器
WO2014029414A1 (de) * 2012-08-20 2014-02-27 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum positionieren eines elektrisch antreibbaren fahrzeugs
US9697951B2 (en) * 2012-08-29 2017-07-04 General Electric Company Contactless power transfer system
JP5988210B2 (ja) * 2012-08-31 2016-09-07 株式会社エクォス・リサーチ 電力伝送システム
US9026187B2 (en) * 2012-09-01 2015-05-05 Morphie, Inc. Wireless communication accessory for a mobile device
JP5841668B2 (ja) 2012-09-05 2016-01-13 ルネサスエレクトロニクス株式会社 非接触充電装置およびそれを用いる非接触給電システム
US9963040B2 (en) * 2012-09-13 2018-05-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Non-contact power supply system, and power transmission device and vehicle used therein
US20140084696A1 (en) * 2012-09-24 2014-03-27 Schlumberger Technology Corporation System And Method For Power Transmission In A Bottom Hole Assembly
US20140083769A1 (en) * 2012-09-24 2014-03-27 Schlumberger Technology Corporation Coiled Tube Drilling Bottom Hole Assembly Having Wireless Power And Data Connection
EP2712762B1 (de) * 2012-09-28 2021-09-01 Valeo Siemens eAutomotive Germany GmbH Positioniersystem und Verfahren zur Positionierung eines Fahrzeuges
JP5988211B2 (ja) * 2012-09-28 2016-09-07 株式会社エクォス・リサーチ 電力伝送システム
USD723530S1 (en) 2012-10-03 2015-03-03 Mophie, Inc. Unbanded battery case for a mobile device
CN106961164A (zh) * 2012-10-11 2017-07-18 株式会社村田制作所 无线供电装置
USD718754S1 (en) 2012-10-30 2014-12-02 Mophie, Inc. Thin banded battery case for a mobile device
USD721687S1 (en) 2012-10-30 2015-01-27 Mophie, Inc. High capacity banded battery case for a mobile device
TWI448032B (zh) * 2012-11-02 2014-08-01 Espower Electronics Inc 感應耦合電能傳輸與電場耦合電能傳輸兩用裝置
DE102012022479A1 (de) * 2012-11-19 2014-05-22 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Fahrzeug, System und Verfahren zum Betreiben eines Systems
DE102012022623A1 (de) * 2012-11-20 2014-05-22 Bernhard Holldack Karosserietransformator für kabellose Energie- und Datenübertragung im Fahrzeug
JP2014103784A (ja) * 2012-11-20 2014-06-05 Toshiba Corp 受電装置、送電装置及び電気自動車
USD718293S1 (en) 2012-11-30 2014-11-25 Mophie, Inc. Unbanded snap battery case for a mobile device
USD718230S1 (en) 2012-12-04 2014-11-25 Mophie, Inc. High capacity banded snap battery case for a mobile device
USD718755S1 (en) 2012-12-18 2014-12-02 Mophie, Inc. Thin banded snap battery case for a mobile device
US9142990B2 (en) 2013-01-18 2015-09-22 Qualcomm Incorporated Method of multi-coil operation and optimization
GB2510125B (en) * 2013-01-24 2015-07-08 Jaguar Land Rover Ltd Vehicle charging method and apparatus
JP5967374B2 (ja) * 2013-01-31 2016-08-10 株式会社エクォス・リサーチ ノイズキャンセル共振器
US9755444B2 (en) 2013-02-25 2017-09-05 Mophie, Inc. Protective case with switch cover
JP6071654B2 (ja) * 2013-03-06 2017-02-01 株式会社東芝 コイル、受電装置、及び送電装置
JP6071655B2 (ja) * 2013-03-06 2017-02-01 株式会社東芝 無線電力伝送装置
CN105144590A (zh) 2013-03-15 2015-12-09 摩飞公司 用于移动设备的保护壳
JPWO2014147736A1 (ja) * 2013-03-19 2017-02-16 パイオニア株式会社 電力伝送装置
USD732012S1 (en) 2013-04-06 2015-06-16 Mophie, Inc. Curved battery case for a mobile device
US9520748B2 (en) * 2013-04-17 2016-12-13 El Wha Llc Systems and methods for providing wireless power to a power-receiving device, and related power-receiving devices
JP5870957B2 (ja) * 2013-04-26 2016-03-01 トヨタ自動車株式会社 受電装置、駐車支援装置、車両および電力伝送システム
DE102013207883A1 (de) * 2013-04-30 2014-10-30 Siemens Aktiengesellschaft Schaltungsanordnung mit einem Resonanzwandler und Verfahren zum Betreiben eines Resonanzwandlers
EP2808196A1 (de) * 2013-05-29 2014-12-03 Brusa Elektronik AG Übertragerelement
US20160164333A1 (en) * 2013-07-18 2016-06-09 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Contactless charger, program therefor, and automobile equipped with same
US10193400B2 (en) 2013-08-06 2019-01-29 Momentum Dynamics Corporation Method of and apparatus for detecting coil alignment error in wireless inductive power transmission
US20150042267A1 (en) * 2013-08-12 2015-02-12 O2Micro Inc. System and Method for Controlling a Battery
KR102114404B1 (ko) 2013-08-14 2020-05-22 삼성전자주식회사 전자 장치의 무선 충전을 위한 장치 및 방법
US9438064B2 (en) * 2013-08-30 2016-09-06 Qualcomm Incorporated System and method for alignment and compatibility detection for a wireless power transfer system
DE102013217718A1 (de) 2013-09-05 2015-03-05 Robert Bosch Gmbh Ladestation zur induktiven Energieübertragung und Verfahren zum Positionieren einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung
DE102013217713A1 (de) 2013-09-05 2015-03-05 Robert Bosch Gmbh Sendespule zur induktiven Energieübertragung, Ladestation, Verfahren zum Positionieren einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung und Verfahren zum Detektieren eines Fremdobjekts zwischen einer Sendespule und einer Empfangsspule
DE102013217816A1 (de) * 2013-09-06 2015-03-12 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung und Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung
US9302591B2 (en) 2013-09-13 2016-04-05 Qualcomm Incorporated Systems and methods for bi-state impedance conversion in wireless power transfer
CN103456157A (zh) * 2013-09-23 2013-12-18 东南大学 一种长距离无源无线传感器遥测系统
US10093194B2 (en) 2013-09-30 2018-10-09 Elwha Llc Communication and control system and method regarding electric vehicle for wireless electric vehicle electrical energy transfer
US10011180B2 (en) 2013-09-30 2018-07-03 Elwha, Llc Communication and control system and method regarding electric vehicle charging equipment for wireless electric vehicle electrical energy transfer
US9412515B2 (en) 2013-09-30 2016-08-09 Elwha, Llc Communication and control regarding wireless electric vehicle electrical energy transfer
US9452685B2 (en) 2013-09-30 2016-09-27 Elwha Llc Dwelling related information center associated with communication and control system and method for wireless electric vehicle electrical energy transfer
FR3011696B1 (fr) * 2013-10-09 2015-12-11 Schneider Electric Ind Sas Systeme de conversion d' energie, ensemble de rechargement par induction et procedes d' emission et de reception de donnees associes
DE102013016880A1 (de) * 2013-10-11 2014-07-03 Daimler Ag Verfahren zur Positionierung eines Fahrzeugs an einer induktiven Ladestation
GB2520555B (en) * 2013-11-26 2021-03-10 Ford Global Tech Llc A motor vehicle having an energy storage device
WO2015081125A1 (en) 2013-11-27 2015-06-04 Mophie, Inc. Battery pack with supplemental memory
JP6596813B2 (ja) * 2013-11-28 2019-10-30 Ｔｄｋ株式会社 非接触給電装置に用いられる送電用又は受電用コイル
US10075028B2 (en) * 2013-12-03 2018-09-11 Utah State University Determining physical alignment between magnetic couplers for wireless power transfer
DE102013020833A1 (de) * 2013-12-12 2015-06-18 Grenzebach Maschinenbau Gmbh Fahrerloses Transportfahrzeug für den sicheren Transport schwerer Lasten
GB2522851A (en) * 2014-02-05 2015-08-12 Bombardier Transp Gmbh A method of communication between a vehicle and a wayside control unit for controlling an inductive energy transfer to the vehicle, a vehicle and an arrangeme
GB2523169A (en) * 2014-02-17 2015-08-19 Bombardier Transp Gmbh A vehicle and a method of manufacturing a vehicle
JP6499185B2 (ja) 2014-02-23 2019-04-10 アップル インコーポレイテッドＡｐｐｌｅ Ｉｎｃ． 誘導電力伝送システムのインピーダンス整合
WO2015127127A1 (en) 2014-02-23 2015-08-27 Apple Inc. Adjusting filter in a coupled coil system
CN104882948B (zh) * 2014-02-27 2018-06-12 株式会社Ihi 非接触供电装置以及非接触供电系统
GB201403548D0 (en) 2014-02-28 2014-04-16 Bombardier Transp Gmbh Inductive power transfer pad comprising a stationary part and a moveable part
US9685792B2 (en) 2014-03-05 2017-06-20 Intel Corporation Magnetic field distrubtion in wireless power
KR20150107281A (ko) 2014-03-13 2015-09-23 엘지이노텍 주식회사 무선 전력 송신 장치 및 방법
US9772401B2 (en) * 2014-03-17 2017-09-26 Qualcomm Incorporated Systems, methods, and apparatus for radar-based detection of objects in a predetermined space
DE102014205672A1 (de) * 2014-03-26 2015-10-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Herstellerübergreifendes Positionierungssystem für induktives Laden
MX355315B (es) * 2014-04-08 2018-04-16 Nissan Motor Sistema de suministro de electricidad sin contacto y dispositivo de recepción de electricidad sin contacto.
DE102014207854A1 (de) * 2014-04-25 2015-10-29 Robert Bosch Gmbh Übertragungssystem, Verfahren und Fahrzeuganordnung
US9321365B2 (en) * 2014-05-05 2016-04-26 Delphi Technologies, Inc. Variable gain reference antenna for non-contact charging device
US10295693B2 (en) * 2014-05-15 2019-05-21 Witricity Corporation Systems, methods, and apparatus for foreign object detection loop based on inductive thermal sensing
US10032557B1 (en) 2014-05-29 2018-07-24 Apple Inc. Tuning of primary and secondary resonant frequency for improved efficiency of inductive power transfer
US9537353B1 (en) 2014-06-03 2017-01-03 Apple Inc. Methods for detecting mated coils
US9685814B1 (en) * 2014-06-13 2017-06-20 Apple Inc. Detection of coil coupling in an inductive charging system
WO2016000084A1 (en) * 2014-07-04 2016-01-07 Elix Wireless Charging Systems Inc. Wireless power transfer systems having guides for foreign object removal and methods of fabrication and use of same
US9813041B1 (en) 2014-07-31 2017-11-07 Apple Inc. Automatic boost control for resonant coupled coils
US9649948B2 (en) * 2014-08-25 2017-05-16 Ford Global Technologies, Llc Self-locating multi-coil system for wireless vehicle charging
US10014733B2 (en) 2014-08-28 2018-07-03 Apple Inc. Temperature management in a wireless energy transfer system
US10193372B2 (en) 2014-09-02 2019-01-29 Apple Inc. Operating an inductive energy transfer system
US9997933B2 (en) 2014-09-03 2018-06-12 Mophie, Inc. Systems and methods for battery charging and management
KR102056404B1 (ko) * 2014-09-11 2019-12-16 주식회사 위츠 무선전력 송신 장치 및 그 제어방법
KR101983173B1 (ko) * 2014-09-11 2019-09-10 주식회사 위츠 비접촉 방식 전력 수전 장치 및 비접촉 방식 배터리 장치
KR20160038410A (ko) * 2014-09-30 2016-04-07 엘지이노텍 주식회사 무선전력전송 시스템
WO2016057487A1 (en) 2014-10-06 2016-04-14 Robert Bosch Gmbh Wireless charging system for devices in a vehicle
DE102014220228A1 (de) 2014-10-07 2016-04-07 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Positionierung eines Fahrzeugs über einem System zur induktiven Energieübertragung
DE102014114640A1 (de) * 2014-10-09 2016-04-14 Paul Vahle Gmbh & Co. Kg Induktives Energieübertragungssystem mit breiter Primäranordnung
US10128663B2 (en) 2014-10-30 2018-11-13 Qualcomm Incorporated Wireless power transfer using stacked resonators
KR101655555B1 (ko) * 2014-10-31 2016-09-22 현대자동차주식회사 태양전지 활용 시스템 및 방법
USD797092S1 (en) 2014-11-25 2017-09-12 Mophie, Inc. Case for a mobile electronic device
USD797091S1 (en) 2014-11-25 2017-09-12 Mophie, Inc. Case for a mobile electronic device
USD797093S1 (en) 2014-12-03 2017-09-12 Mophie, Inc. Case for a mobile electronic device
US9356267B1 (en) 2014-12-17 2016-05-31 Mophie, Inc. Protective battery case to partially enclose a mobile electronic device
DE102015000437B4 (de) * 2015-01-14 2021-05-20 Audi Ag Ladevorrichtung zur induktiven Übertragung von elektrischer Energie und Verfahren zum Betreiben der Ladevorrichtung
JP6485080B2 (ja) * 2015-02-02 2019-03-20 株式会社Ihi コイル装置の取付構造およびコイル装置
SE538795C2 (en) 2015-03-04 2016-11-29 Scania Cv Ab Motor Vehicle and Method of Detecting Obstacles in the Way of an Electric Power Supply Unit
US10054950B2 (en) * 2015-03-09 2018-08-21 Saudi Arabian Oil Company Field deployable docking station for mobile robots
USD766819S1 (en) 2015-04-06 2016-09-20 Mophie, Inc. Protective battery case
USD767485S1 (en) 2015-04-07 2016-09-27 Mophie, Inc. Battery case
DE102015006307B4 (de) 2015-05-16 2021-03-18 Audi Ag Ladevorrichtung zum induktiven Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Betreiben einer Ladevorrichtung
USD861653S1 (en) 2015-05-27 2019-10-01 Mophie Inc. Protective battery case for mobile communications device
DE102015212562A1 (de) * 2015-07-06 2017-01-12 Siemens Aktiengesellschaft Energieerzeugungsanlage und Verfahren zu deren Betrieb
US10666084B2 (en) 2015-07-10 2020-05-26 Apple Inc. Detection and notification of an unpowered releasable charging device
KR102458770B1 (ko) * 2015-07-17 2022-10-26 한국전자통신연구원 전자파 저감 장치 및 방법
US10170937B2 (en) * 2015-07-24 2019-01-01 Qualcomm Incorporated Devices, systems, and methods for adjusting output power using synchronous rectifier control
US9973099B2 (en) 2015-08-26 2018-05-15 Futurewei Technologies, Inc. AC/DC converters with wider voltage regulation range
DE102015217274A1 (de) 2015-09-10 2017-03-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur induktiven Energieübertragung und Vorrichtung zum Betrieb einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung
DE102015117946A1 (de) * 2015-10-21 2017-04-27 GOLDBECK New Technologies GmbH Deckenplatte für einen Systemparkplatz und Systemparkplatz
US10223850B2 (en) * 2015-10-31 2019-03-05 Disney Enterprises, Inc. High-Q and over-coupled near-field RFID reader antenna for improved tag read range
US10336194B2 (en) * 2015-11-13 2019-07-02 Nio Usa, Inc. Electric vehicle charging device alignment and method of use
US10093195B2 (en) 2015-11-13 2018-10-09 Nio Usa, Inc. Integrated vehicle charging panel system and method of use
US10059213B2 (en) 2015-11-13 2018-08-28 Nio Usa, Inc. Charging devices within wheel portions
US10189363B2 (en) 2015-11-13 2019-01-29 Nio Usa, Inc. Electric vehicle roadway charging system and method of use
US10029551B2 (en) * 2015-11-16 2018-07-24 Kubota Corporation Electric work vehicle, battery pack for electric work vehicle and contactless charging system
US20170182903A1 (en) * 2015-12-26 2017-06-29 Intel Corporation Technologies for wireless charging of electric vehicles
WO2017147091A1 (en) 2016-02-22 2017-08-31 WiBotic Inc. Systems and methods of electrically powering devices
USD950538S1 (en) * 2016-03-03 2022-05-03 Mophie Inc. Case for a mobile electronic device
US10218187B1 (en) * 2016-03-18 2019-02-26 Jonathan Greenlee Signal modulator and method of use
EP3452880A1 (en) 2016-05-06 2019-03-13 MTD Products Inc. Autonomous mower navigation system and method
WO2017205878A1 (en) 2016-05-27 2017-11-30 Wireless Advanced Vehicle Electrification, Inc. Checking alignment of inductive charge pads in motion
US10644531B1 (en) 2016-09-22 2020-05-05 Apple Inc. Adaptable power rectifier for wireless charger system
JP6421807B2 (ja) * 2016-10-03 2018-11-14 トヨタ自動車株式会社 車両
US11455011B2 (en) * 2016-10-13 2022-09-27 Microsoft Technology Licensing, Llc Modular computing device with common AC power
JP7406376B2 (ja) 2017-03-07 2023-12-27 パワーマット テクノロジーズ リミテッド 無線電力充電用のシステム
EP3373412A1 (en) * 2017-03-07 2018-09-12 Powermat Technologies Ltd. System for wireless power charging
US11271438B2 (en) 2017-03-07 2022-03-08 Powermat Technologies Ltd. System for wireless power charging
WO2018163177A1 (en) 2017-03-07 2018-09-13 Powermat Technologies Ltd. System for wireless power charging
WO2018163170A1 (en) 2017-03-07 2018-09-13 Powermat Technologies Ltd. System for wireless power charging
US10523063B2 (en) 2017-04-07 2019-12-31 Apple Inc. Common mode noise compensation in wireless power systems
US10389274B2 (en) 2017-04-07 2019-08-20 Apple Inc. Boosted output inverter for electronic devices
JP6882056B2 (ja) 2017-05-10 2021-06-02 矢崎総業株式会社 トランス装置
US10361591B2 (en) 2017-05-19 2019-07-23 Witricity Corporation Inductive power transfer coils with parasitic resonators
US10668819B2 (en) * 2017-05-22 2020-06-02 Wellen Sham Enhanced wireless charging
DE102017209095A1 (de) * 2017-05-31 2018-12-06 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen wenigstens eines Objekts im Bereich zwischen einer Primärspule und einer Sekundärspule einer induktiven Ladeeinrichtung
US10974608B2 (en) * 2017-07-19 2021-04-13 Hyundai Motor Company Method and apparatus for selectively performing full bridge control and half bridge control in wireless power transfer system using LCCL-S resonant network
CN110014891A (zh) * 2017-08-02 2019-07-16 西安恒常电磁科技有限责任公司 一种电动自行车无线充电桩的充电系统
KR20190015994A (ko) * 2017-08-07 2019-02-15 현대자동차주식회사 충전 제어 방법, 이를 이용하는 전기차 및 충전 장치
US20190039466A1 (en) * 2017-08-07 2019-02-07 Hyundai Motor Company Charging control method, electric vehicle and charging apparatus using the same
DE102017214439A1 (de) * 2017-08-18 2019-02-21 Continental Automotive Gmbh Ladeabbruchsteuerungseinrichtung zur Benachrichtigung des Nutzers
US20190054829A1 (en) * 2017-08-21 2019-02-21 Hyundai Motor Company Charging control method, electric vehicle, and charging apparatus using the same
KR20190020614A (ko) * 2017-08-21 2019-03-04 현대자동차주식회사 충전 제어 방법, 이를 이용하는 전기차 및 충전 장치
US10461566B2 (en) 2017-10-06 2019-10-29 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. System, apparatus, and method for capacitive wireless charging
US10516431B2 (en) 2017-11-21 2019-12-24 Mophie Inc. Mobile device case for receiving wireless signals
US11701976B2 (en) 2017-12-15 2023-07-18 WiBotic Inc. Device authentication for wireless charging
US11707996B2 (en) 2017-12-15 2023-07-25 WiBotic Inc. Wireless charging with multiple charging locations
US10826329B2 (en) 2017-12-22 2020-11-03 Wireless Advanced Vehicle Electrification, Inc. Wireless power transfer pad with multiple windings and magnetic pathway between windings
US11462943B2 (en) 2018-01-30 2022-10-04 Wireless Advanced Vehicle Electrification, Llc DC link charging of capacitor in a wireless power transfer pad
US11437854B2 (en) 2018-02-12 2022-09-06 Wireless Advanced Vehicle Electrification, Llc Variable wireless power transfer system
GB2571279B (en) 2018-02-21 2022-03-09 Pet Tech Limited Antenna arrangement and associated method
US10668829B2 (en) * 2018-05-04 2020-06-02 Witricity Corporation Passive flux bridge for charging electric vehicles
EP3588736A1 (en) * 2018-06-29 2020-01-01 Koninklijke Philips N.V. Wireless power transfer
KR101987159B1 (ko) * 2018-07-25 2019-06-10 현대자동차 주식회사 무선 충전 영역 내에 있는 물체를 검출하기 위한 장치 및 방법
DE102018212883A1 (de) * 2018-08-02 2020-02-06 Audi Ag Ladesystem zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs
DE102019212277A1 (de) * 2018-11-05 2020-05-07 Mahle International Gmbh Induktionsladevorrichtung
US11247578B2 (en) * 2018-11-14 2022-02-15 Ford Global Technologies, Llc Electric charging stations with docking management and methods of use
US10886789B2 (en) * 2018-12-27 2021-01-05 Automotive Research & Testing Center Method of foreign object detection and foreign object detection device
US11318624B2 (en) 2019-04-05 2022-05-03 Fmc Technologies, Inc. Submersible remote operated vehicle tool interchange
US11227712B2 (en) 2019-07-19 2022-01-18 Nucurrent, Inc. Preemptive thermal mitigation for wireless power systems
US11271430B2 (en) * 2019-07-19 2022-03-08 Nucurrent, Inc. Wireless power transfer system with extended wireless charging range
JP7365804B2 (ja) * 2019-07-25 2023-10-20 株式会社ブリヂストン 無線受電システム、タイヤ・ホイール組立体、及び、タイヤ
US20220294255A1 (en) * 2019-09-25 2022-09-15 Lexin Electronics Co., Ltd Mobile smartphone charging system
US12102817B2 (en) 2019-12-10 2024-10-01 Medtronic, Inc. Method for determining coupling coefficient for wireless power transfer
JP7447457B2 (ja) * 2019-12-12 2024-03-12 株式会社デンソー 非接触給電システム
US11056922B1 (en) 2020-01-03 2021-07-06 Nucurrent, Inc. Wireless power transfer system for simultaneous transfer to multiple devices
US10892800B1 (en) 2020-01-06 2021-01-12 Nucurrent, Inc. Systems and methods for wireless power transfer including pulse width encoded data communications
JP7307344B2 (ja) * 2020-03-11 2023-07-12 豊田合成株式会社 結合係数測定器
US20210323420A1 (en) * 2020-04-21 2021-10-21 Toyota Motor North America, Inc. Vehicle to vehicle wireless energy transfer
US11505077B2 (en) 2020-05-27 2022-11-22 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Systems and methods for wireless vehicle power transfer and misalignment estimation
US11303164B2 (en) 2020-07-24 2022-04-12 Nucurrent, Inc. Low cost communications demodulation for wireless power transmission system
US11303165B2 (en) 2020-07-24 2022-04-12 Nucurrent, Inc. Low cost communications demodulation for wireless power receiver system
CN114006482A (zh) * 2020-07-28 2022-02-01 Oppo广东移动通信有限公司 充电提示方法、装置、设备及存储介质
CN111835100B (zh) * 2020-08-18 2025-07-04 亨通慧充众联科技有限公司 电动汽车无线充电线圈的精确位置对准系统及对准方法
US11866038B2 (en) 2020-08-18 2024-01-09 Toyota Motor North America, Inc. Situation-specific transport power allocation
WO2022046563A1 (en) * 2020-08-22 2022-03-03 The Regents Of The University Of California Augmented telemetry using coupled magnetic resonances
US11482892B2 (en) 2020-12-07 2022-10-25 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Systems and methods for wireless vehicle power transfer to vehicle devices using misalignment sensors
WO2022131830A1 (ko) * 2020-12-17 2022-06-23 현대자동차주식회사 전기차 무선 전력 전송을 위한 정밀 포지셔닝의 거리 추정 방법 및 이를 이용하는 거리 추정 장치
US11881716B2 (en) 2020-12-22 2024-01-23 Nucurrent, Inc. Ruggedized communication for wireless power systems in multi-device environments
US11876386B2 (en) 2020-12-22 2024-01-16 Nucurrent, Inc. Detection of foreign objects in large charging volume applications
KR20220100381A (ko) * 2021-01-08 2022-07-15 삼성전자주식회사 무선 전력을 전송하는 전자 장치와 이의 동작 방법
US11569694B2 (en) 2021-02-01 2023-01-31 Nucurrent, Inc. Automatic gain control for communications demodulation in wireless power receivers
US11277034B1 (en) 2021-02-01 2022-03-15 Nucurrent, Inc. Systems and methods for receiver beaconing in wireless power systems
US11431205B2 (en) 2021-02-01 2022-08-30 Nucurrent, Inc. Systems and methods for receiver beaconing in wireless power systems
US11277035B1 (en) 2021-02-01 2022-03-15 Nucurrent, Inc. Automatic gain control for communications demodulation in wireless power transmitters
US11811244B2 (en) 2021-02-01 2023-11-07 Nucurrent, Inc. Automatic gain control for communications demodulation in wireless power transmitters
US11431204B2 (en) 2021-02-01 2022-08-30 Nucurrent, Inc. Automatic gain control for communications demodulation in wireless power transfer systems
US11277031B1 (en) 2021-02-01 2022-03-15 Nucurrent, Inc. Automatic gain control for communications demodulation in wireless power transmitters
US12227098B2 (en) 2021-04-30 2025-02-18 H.B. Fuller Company Automated electric vehicle charging station
US11766947B2 (en) * 2021-05-28 2023-09-26 Zoox, Inc. DC fast charger wireless-charging adapter
US20240300343A1 (en) * 2021-06-09 2024-09-12 Capatech Limited Power Supply and Distribution Networks
JP7355076B2 (ja) * 2021-06-17 2023-10-03 トヨタ自動車株式会社 信号発信機器及び信号送受信システム
AU2023200285A1 (en) * 2022-01-20 2023-08-03 The Raymond Corporation Multi-function rack systems and methods
US12003116B2 (en) 2022-03-01 2024-06-04 Nucurrent, Inc. Wireless power transfer system for simultaneous transfer to multiple devices with cross talk and interference mitigation
US11831174B2 (en) 2022-03-01 2023-11-28 Nucurrent, Inc. Cross talk and interference mitigation in dual wireless power transmitter
US12227093B2 (en) * 2022-09-01 2025-02-18 Arnold Chase Conformal charging system
TWI829407B (zh) * 2022-10-31 2024-01-11 富達通科技股份有限公司 可調整位置之線圈模組及其控制方法
CN115664059B (zh) * 2022-11-14 2023-06-16 鹏讯科技(大连)有限公司 一种抗偏移无线充电耦合机构及其设计制作方法
WO2024184010A1 (de) * 2023-03-07 2024-09-12 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Transportfahrzeug

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010124522A (ja) * 2008-11-17 2010-06-03 Toyota Central R&D Labs Inc 給電システム
US20100201204A1 (en) * 2009-02-09 2010-08-12 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Non-contact power transmission apparatus
JP2010183811A (ja) * 2009-02-09 2010-08-19 Toyota Industries Corp 非接触電力伝送装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0788212B1 (en) 1996-01-30 2002-04-17 Sumitomo Wiring Systems, Ltd. Connection system and connection method for an electric automotive vehicle
US5821728A (en) * 1996-07-22 1998-10-13 Schwind; John P. Armature induction charging of moving electric vehicle batteries
JP4453741B2 (ja) 2007-10-25 2010-04-21 トヨタ自動車株式会社 電動車両および車両用給電装置
JP5362330B2 (ja) * 2007-12-18 2013-12-11 三洋電機株式会社 充電台
US8466654B2 (en) 2008-07-08 2013-06-18 Qualcomm Incorporated Wireless high power transfer under regulatory constraints
US20100277121A1 (en) 2008-09-27 2010-11-04 Hall Katherine L Wireless energy transfer between a source and a vehicle
JP5437650B2 (ja) * 2009-01-30 2014-03-12 昭和飛行機工業株式会社 非接触給電装置
US8541974B2 (en) 2009-09-17 2013-09-24 Qualcomm Incorporated Movable magnetically resonant antenna for wireless charging
CN101673962A (zh) * 2009-10-14 2010-03-17 奇瑞汽车股份有限公司 电动汽车无线充电系统
US20110133567A1 (en) 2009-12-03 2011-06-09 Koon Hoo Teo Wireless Energy Transfer with Negative Index Material
US20110156487A1 (en) 2009-12-30 2011-06-30 Koon Hoo Teo Wireless Energy Transfer with Energy Relays
US8823214B2 (en) 2010-01-27 2014-09-02 Honeywell International Inc. Wireless energy transfer
JP2011160505A (ja) * 2010-01-29 2011-08-18 Sony Corp ワイヤレス充電装置およびワイヤレス充電システム
KR20130069561A (ko) 2010-03-10 2013-06-26 위트리시티 코포레이션 무선 에너지 전송 변환기

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010124522A (ja) * 2008-11-17 2010-06-03 Toyota Central R&D Labs Inc 給電システム
US20100201204A1 (en) * 2009-02-09 2010-08-12 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Non-contact power transmission apparatus
JP2010183811A (ja) * 2009-02-09 2010-08-19 Toyota Industries Corp 非接触電力伝送装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20120161696A1 (en) 2012-06-28
JP2013546293A (ja) 2013-12-26
EP2632762A1 (en) 2013-09-04
WO2012058466A1 (en) 2012-05-03
KR20130121850A (ko) 2013-11-06
JP5632089B2 (ja) 2014-11-26
US9126490B2 (en) 2015-09-08
CN103249592A (zh) 2013-08-14
EP2632762B1 (en) 2017-05-31
CN103249592B (zh) 2016-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101842308B1 (ko) 커플링된 기생 공진기들을 통한 무선 에너지 전송
KR101760632B1 (ko) 적응형 무선 에너지 전송 시스템
US10340078B2 (en) Coil topologies for inductive power transfer
US9994114B2 (en) Systems and methods for bi-state impedance conversion in wireless power transfer
US10391875B2 (en) Vehicle alignment for wireless charging
KR101923741B1 (ko) 전기 차량들 내의 무선 전력 송신
TWI658949B (zh) 無線電力接收器、無線電力傳輸器、操作無線電力接收器之方法及操作無線電力傳輸器之方法
US9376026B2 (en) System and method for inductance compensation in wireless power transfer
CN107078548B (zh) 用于控制被提供给串联调谐谐振系统中的电荷接收元件的电荷量的系统、方法和装置

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 20130523

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PG1501 Laying open of application
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20161012

Comment text: Request for Examination of Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20170619

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20171229

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20180320

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20180320

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20210315

Start annual number: 4

End annual number: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20220307

Start annual number: 5

End annual number: 5

PC1903 Unpaid annual fee

Termination category: Default of registration fee

Termination date: 20231231