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公開番号2025094141
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-24
出願番号2025046102,2022563030
出願日2025-03-19,2021-04-13
発明の名称電気自動車をガイドする装置および方法
出願人ブルサエレクトロニックアーゲー,ポジクスエヌヴイ,POZYX NV
代理人個人
主分類H02J 50/90 20160101AFI20250617BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】グラウンドコイルと車両コイルの間でエネルギーを伝達できる位置に電気自動車をガイドするパッドモジュール、ガイド電力伝達システム、装置及び方法を提供する。
【解決手段】位置信号装置32～34は、グラウンドコイル14および車両コイル24に対して取り付け可能である。少なくとも1つの位置信号装置がコイルの1つに関連付けられ、2つ以上の位置信号装置がコイルのもう1つに関連付けられる。各位置信号装置は、他の位置信号装置のため又は他の位置信号装置からの信号を送信及び/又は受信する。信号は、位置信号から時間関連情報を得るために処理される。情報は、飛行時間、双方向測距、到着時間差、到着位相差を含む一連のプロトコルから少なくとも2つの測位プロトコルを使用して取得される。これにより、信号装置間の距離、ひいてはグラウンドコイルと車両コイルの相対的な位置が決定される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
電気自動車充電システムにおいて電力を磁気的に伝達するために他のパッドモジュールと共に使用するためのパッドモジュールであって、前記パッドモジュールは、
前記他のパッドモジュールに関連する２つ以上の信号装置に対して、またはそれらから位置決め信号を送信または受信するための少なくとも１つの信号装置、または前記他のパッドモジュールに関連する少なくとも１つの信号装置に対して、またはそれらから位置決め信号を送信および／または受信するための２つ以上の信号装置のいずれかを備え、さらに、
１つ又は複数の前記信号装置に結合されたプロセスコントローラであって、
前記信号装置による位置信号の送信および／または受信を制御し、
信号の送受信間および複数の受信信号間の差分に係る時間関連情報を取得するため、位置信号を処理し、および、
そこから、前記パッドモジュールに関連する信号装置と前記他のパッドモジュールに関連する信号装置との間の距離を決定する、プロセスコントローラを備える。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記プロセスコントローラは、飛行時間、双方向測距、到着時間差、および到着位相差を含む一連のプロトコルから少なくとも２つの測位プロトコルを使用して、前記位置信号から時間関連情報を取得するように動作可能である、請求項１に記載のパッドモジュール。
【請求項３】
前記プロセスコントローラは、前記測位プロトコルのうちの少なくとも２つを併用してより長い範囲にわたって位置情報を決定し、２つのプロトコルのうちの少なくとも１つを使用してより短い範囲にわたって位置情報を決定するように動作可能である、請求項２に記載のパッドモジュール。
【請求項４】
電力を伝達するための磁気コイルをさらに含み、１つ又は複数の前記信号装置が、前記コイルに対して１つ又は複数の既知の位置で前記パッドモジュールに配置され、前記プロセスコントローラは、前記コイルに対する前記他のパッドモジュールの前記位置を決定するために前記位置信号を処理するように動作可能である、請求項１～３のいずれか一項に記載のパッドモジュール。
【請求項５】
電力を伝達するための磁気コイルをさらに含み、前記パッドモジュールは、場所への設置に適しており、１つ又は複数の前記信号装置は、前記コイルに対する１つ又は複数の既知の位置で前記パッドモジュールから離れた場所に配置するのに適しており、および、前記プロセスコントローラは、前記コイルに対する前記他のパッドモジュールの前記位置を決定するために前記位置信号を処理するように動作可能である、請求項１～３のいずれか一項に記載のパッドモジュール。
【請求項６】
前記パッドモジュールはカーパッドモジュールとして車両に設置するのに適しており、１つ又は複数の前記信号装置は車両上の場所に配置するのに適している、請求項５に記載のパッドモジュール。
【請求項７】
前記パッドモジュールはグラウンドパッドモジュールとして駐車スペースに設置するのに適しており、１つ又は複数の前記信号装置は駐車スペースの近辺の場所に配置するのに適している、請求項５に記載のパッドモジュール。
【請求項８】
請求項６に記載のカーパッドモジュールと、請求項７に記載のグラウンドパッドモジュールとを備えるガイド電力伝達システム。
【請求項９】
前記カーパッドモジュールは、少なくとも１つの信号装置を含み、グラウンドパッドモジュールは、２つ以上の信号装置を含む、請求項８に記載のガイド電力伝達システム。
【請求項１０】
エネルギーが車両コイルと供給コイルとの間で伝達され得るように、充電場所において車両上の磁気コイルが供給磁気コイルに対して配置される位置に電気自動車をガイドするために使用する装置であって、前記装置は、
少なくとも１つの信号装置が前記車両コイルまたは前記供給コイルのいずれか一方に関連し、少なくとも２つの信号装置が前記車両コイルおよび前記供給コイルの他方に関連し、各信号装置は、他の信号装置のためにまたは他の信号装置からの信号を送信または受信あるいは送信および受信できる、前記供給コイルおよび前記車両コイルに対して取り付け可能である信号装置を備え、
前記信号装置に結合されたプロセスコントローラであって、
前記信号装置による位置信号の送信および／または受信を制御し、
信号の送受信間および複数の受信信号間の差分に係る時間関連情報を取得するため、受信信号を処理し、および、
そこから、信号装置間の距離、すなわち前記供給コイルと前記車両コイルの相対的な位置を決定する、プロセスコントローラを備える。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
車両コイルと供給コイルの間でエネルギーを伝達することができるように、充電場所において車両上の磁気コイルが供給磁気コイルに対して配置される位置に電気自動車をガイドするために使用する装置；電気自動車充電システムにおいて磁力で電力を伝達するために他のパッドモジュールと共に使用するパッドモジュール；および、充電場所において電気自動車を車両磁気コイルがグラウンド磁気コイルに対して配置される位置にガイドして車両コイルとグラウンドコイルの間でエネルギーを伝達できるようにする方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
数ワットの電力を必要とする携帯電話やタブレット端末などの小型携帯電子機器から、数キロワットの電力を必要とする電気自動車まで、さまざまな機器に電源から電力を送るためにワイヤレス給電技術がますます利用されるようになっている。電源や充電のために機器を接続する必要がないという利便性に加え、配線やケーブルがないため、机の上や駐車スペースがすっきりすると同時に、つまずきや衝撃の危険性も低減される。ワイヤレスで電力を伝達する方法には、容量性結合や誘導性結合などがあり、いずれも装置に電力を供給する目的で、抵抗性（つまり有線）結合よりも利点がある。
【０００３】
ワイヤレス給電システムは、電源からギャップを超えて装置や負荷まで、数分の一ワット、数ワットから数キロワットまで、あらゆる電力を供給できるように設計することができる。一般的には、ギャップは磁気コイル間のエアギャップであるが、その他にもコンデンサのプレート間に電力を供給する方法などがある。また、固定または可変の周波数で動作するように設計することができ、負荷の状態が変化する場合に有効である。
【０００４】
このようにして供給されたエネルギーは、例えば、電子回路に電力を供給したり、装置に電力を供給するために使用したりすることができる。携帯電話やテーブルなどの民生機器に電力を供給することも含まれる。また、電気自動車の電気モーターを駆動したり、回路や車両内の電池を充電したりすることも含まれる。携帯電話の電源やバッテリーの充電には数ワット、電気自動車のモーターの電源やバッテリーの充電には数キロワットの電力が必要である。バッテリーや回路、モーターが大きくなればなるほど、またバッテリーの充電速度が速くなればなるほど、エアギャップを越えて伝達しなければならない電力は大きくなる。
【０００５】
ワイヤレス給電技術は、さまざまな技術分野で発展してきたため、本質的に同じものを表現するのに異なる用語が使われるようになった。「磁気結合」、「磁気誘導」、「誘導電力伝達」、「誘導充電」、「共振誘導電力伝達」などの用語が一般的である。細かい違いはあるが、一般にこれらの用語は、磁界によってエアギャップを越えて電源から負荷に電力を伝達するシステムを指すものとして、広範かつ互換性をもって使用されている。ここでは、この種のシステムを識別するために、「ガイド充電システム」またはＩＣＳという用語を使用する。
【０００６】
同様に、ガイド充電システム（ＩＣＳ）を構成するさまざまな要素を指す言葉もある。ＩＣＳは基本的に、電源に関連する機器と装置に関連する機器で構成される。電源装置は、電源からのエネルギーをコイルの駆動に適した形に変換する回路で構成されている。同様に、装置機器は、磁場によってコイルにガイドされたエネルギーを、装置への電力供給や装置内の電池の充電に適した形に変換する。
【０００７】
ガイド充電システムは、電気自動車のバッテリー充電に使用することができる。ドライバーは地上に設置された充電装置の上に車を停め、充電装置は車上の充電装置と磁気的に結合し、バッテリーにエネルギーを伝達することができる。自律走行車の場合、ガイド充電を行うことで、車両が充電場所まで走行した後、手動で電源に接続する必要がなくなる。必要に応じて、車両のバッテリーから電力源（スマートホームの電力ネットワークや電力会社の電力網など）に電力を供給することができる。
【０００８】
電気自動車に使用されるガイド充電システム（ＩＣＳ）では、主電源に接続可能なグラウンドアセンブリ、グラウンドパッド、グラウンドパッドモジュール（ＧＰＭ）など様々な名称の電源装置が使用される。装置機器は、車両アセンブリ、車両パッド、またはカーパッドモジュール（ＣＰＭ）として様々に知られており、自動車などの車両に搭載可能で、車両のバッテリーを充電するためのエネルギーを提供する。多くの場合、ネーミングは、ある製造会社がどの言語を採用するかによって決まる。もちろん、電気自動車用ＩＣＳは、自動車やトラック、バス、路面電車などの大型車両を含む多様な車両に対応可能であり、路上走行可能な自動車に限定されるものではない。ここでは、電気自動車用ＩＣＳの２つの部分を識別するために、ＧＰＭ（ＧｒｏｕｎｄＰａｄＭｏｄｕｌｅ）とＣＰＭ（ＣａｒＰａｄＭｏｄｕｌｅ）という用語を使用することにする。
【０００９】
ＩＣＳの実装によって異なるその他の用語には、「磁気コイル」、「誘導コイル」、「アンテナ」などがある。これらの用語も、ガイド充電システムのうち、エアギャップを介してエネルギーを伝達する部分を説明するために、緩やかに、かつ本質的に互換性を持って使用されている。しかし、正確を期すために、この要素がアンテナではなくコイルであることを指摘しておく。これは、一般的な動作周波数では、磁界のみが存在する近傍界で要素がエネルギーを伝達するためである。
【００１０】
アンテナは、放射されたエネルギーが近傍界を超えて遠方界に通過する際に形成される電磁界を考慮して設計される。近傍界が終わり遠方界が始まる場所は、送信装置（コイルやアンテナなど）の特性によって異なる。ワイヤレス電力伝達アプリケーションでは、エアギャップのサイズとシステムが動作する周波数によって、近傍界にしっかりと配置されるため、通常、正確な定義は不要である。しかしながら、前述の「磁気コイル」、「誘導コイル」、「アンテナ」は、ワイヤレス電力伝達装置やシステムの設計に携わる人々によって、同じように互換性を持って使用されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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