誘導電伝達装置および同装置を備えた電気オートサイクル充電装置

申请号 JP2018003549 申请日 2018-01-12 公开(公告)号 JP2018088806A 公开(公告)日 2018-06-07
申请人 オークランド ユニサービシズ リミテッド; AUCKLAND UNISERVICES LIMITED; 发明人 ボーイズ,ジョン タルボット; コビック,グラント アンソニー;
摘要 【課題】 本発明は、電気オートサイクルの支持装置を提供する。 【解決手段】 この支持装置は、一次側導線路から誘導的に電 力 を受け取る第一のコイルと、電力を誘導充電のために誘導的に利用可能にする第二のコイルとを備えてなる共振回路を備えるとともに、オートサイクルを支持するオートサイクル係合デバイスを備え、前記オートサイクル係合デバイスは、前記第二のコイルを有し、前記第二のコイルは前記支持装置によって支持されたオートサイクルに誘導的に充電するための磁界を供給する。本発明は、また、電気オートサイクルスタンドと充電システムをも提供する。 【選択図】図1a
权利要求

一次側導線路から誘導的に電を受け取る第一のコイルと、電力を誘導充電のために誘導的に利用可能にする第二のコイルとを備えてなる共振回路、及び、 前記共振回路を制御することにより誘導充電のために前記第二のコイルで利用可能とされる電力を制御する制御手段、 を備えてなる誘導充電装置。前記制御手段はスイッチを備え、前記スイッチの作動により前記共振回路が前記一次側導線路と誘導的に結合又は切り離されることにより前記一次側導線路から電力を誘導的に受け取るようにされている、請求項1に記載の誘導充電装置。前記スイッチは前記共振回路の同調コンデンサーと並列にされている、請求項2に記載の誘導充電装置。前記制御手段は前記共振回路によって誘導充電のために提供される磁界を遮断させる磁気的遮断手段を備えている、請求項1に記載の誘導充電装置。前記制御手段は前記一次側導線路から磁界を遮断させる磁気的遮断手段を備えている、請求項1に記載の誘導充電装置。前記誘導充電装置は電動車両に充電するためのものである、請求項1〜5の何れか1項に記載の誘導充電装置。一次側導線路から誘導的に電力を受け取る第一のコイルと、電力を誘導充電のために誘導的に利用可能にする第二のコイルとを備えてなる共振回路、を備えた電気オートサイクルの支持装置であって、 前記電気オートサイクルの支持装置はオートサイクルを支持するオートサイクル係合デバイスを備え、 前記オートサイクル係合デバイスは前記第二のコイルを有し、 前記第二のコイルは前記支持装置によって支持されたオートサイクルに誘導的に充電するための磁界を供給する、電気オートサイクルの支持装置。前記電気オートサイクルの支持装置は支持部と支持部に取り付けられた係合部とを備え、前記オートサイクル係合デバイスは係合部に備えられている請求項7記載の電気オートサイクルの支持装置。前記係合部は、前記支持部に取り外し可能に付属している請求項8記載の電気オートサイクルの支持装置。前記電気オートサイクルの支持装置は、前記オートサイクル係合デバイスがオートサイクルを支持する向きでない第1の位置とオートサイクルを支持する向きである第2の位置との間で移動可能である請求項7〜9のいずれかに記載の電気オートサイクルの支持装置。前記電気オートサイクルの支持装置が第1の位置にある時に前記第二のコイルは誘導充電のための磁界を供給しない請求項10記載の電気オートサイクルの支持装置。オートサイクルが前記支持装置に支持されていない時に前記第二のコイルは誘導充電のための磁界を供給しない請求項7〜11のいずれかに記載の電気オートサイクルの支持装置。複数の誘導充電コイルを備え、 各充電コイルは電気オートサイクルに誘導的に充電する磁界を供給し、 各充電コイルは、一次側導線路から誘導的に電力を受け取る第一のコイルと、電力を誘導充電のために誘導的に利用可能にする第二のコイルとを備えてなる共振回路の第二のコイルからなる、電気オートサイクルスタンド。

磁界を生起させるための少なくとも一つのノード(34)を備えた一次側導線路(15)と、少なくとも一つの中間共振回路(36)とを備えた誘導充電装置であって、 前記中間共振回路(36)は、 前記ノード(34)から誘導電力を受け取るための第一のコイル(50)、 前記第一のコイル(50)からの電流によって駆動されて、電力伝送用の磁界を発生させるように使用時に動作可能な第二のコイル(9)、及び、 前記第一及び第二のコイルと共振するように結合された同調コンデンサ(52)、 を備えてなる、誘導充電装置。さらに、前記共振回路(36)から利用可能にされる電力を制御するように使用時に動作可能な制御手段を備えている、請求項1に記載の充電装置。前記制御手段はスイッチ(54)を備えることにより、前記スイッチ(54)の動作により前記共振回路(36)を前記一次側導線路(15)と誘導的に結合させるかまたは結合を切り離すことで前記一次側導線路(15)から電力を誘導的に受け取るようにしている、請求項1に記載の充電装置。前記制御手段は、前記スイッチ(54)を動作させて、電力を誘導充電に選択的に利用可能にするように使用時に動作可能である、請求項3に記載の充電装置。前記スイッチ(54)は前記共振回路(36)の前記同調コンデンサ(52)と並列にされている、請求項4に記載の充電装置。前記制御手段は、前記共振回路(36)によって誘導充電のために供給された磁界を短絡させるように動作する磁気的短絡手段を備える、請求項1に記載の充電装置。前記制御手段は、前記一次側導線路(15)からの磁界を短絡させるように動作する磁気的短絡手段を備える、請求項1に記載の充電装置。電気車両を充電するように使用時に動作可能である、請求項1乃至7の何れか1項に記載の充電装置。前記共振回路(36)は前記一次側導線路(15)又は前記電気車両に対して移動可能なハウジング内に設けられており、前記制御手段は前記一次側導線路(15)又は前記電気車両に対する前記ハウジングの位置に応じて磁界を前記電気車両の誘導充電に利用可能とするように使用時に動作可能である、請求項8に記載の充電装置。請求項1乃至9の何れか1項に記載の共振回路(36)を含む電気オートサイクルの支持装置であって、オートサイクルを支持するように使用時に動作可能なオートサイクル係合デバイスを備え、前記係合デバイスは前記共振回路(36)によって通電され得るコイルを備え、前記コイルは前記装置で支持されたオートサイクルの誘導充電のための磁界を供給するように使用時に動作可能である、支持装置。前記支持装置は支持部と前記支持部に取り付けられた係合部とを備え、前記係合デバイスは前記係合部に備えられている、請求項10に記載の電気オートサイクルの支持装置。前記係合部は前記支持部に取り外し可能に付属している、請求項11に記載の電気オートサイクルの支持装置。前記支持装置は、前記係合デバイスがオートサイクルを支持する向きでない第1の位置とオートサイクルを支持する向きである第2の位置との間で移動可能である、請求項10乃至12の何れか1項に記載の電気オートサイクルの支持装置。前記支持装置が前記第1の位置にある時に前記コイルは誘導充電のための磁界を供給しない、請求項13記載の電気オートサイクルの支持装置。オートサイクルが前記装置に支持されていない時に前記コイルが誘導充電のための磁界を供給しないように使用時に動作可能である、請求項10乃至13の何れか1項に記載の電気オートサイクルの支持装置。複数の誘導充電コイルを備え、各コイルは電気オートサイクルに誘導的に充電する磁界を供給するように適合され、各充電コイルは請求項1乃至9の何れか1項に記載の共振回路(36)に接続されている、電気オートサイクルスタンド。

说明书全文

本発明は、電気エネルギーで駆動される車両に充電するためのシステムおよび装置に関するもので、特に、これに限られないが、電動アシスト自転車と電動スクータに関するものである。

電動アシスト自転車は、アジアおよびヨーロッパでよくみられるようになってきている。しかし、自転車の重量に対しバッテリーが重たいことが欠点である。バッテリーに充電するには、ユーザは、通常、主電源装置に従来型の充電装置(代表的には、50〜80W)をプラグで接続しなければならない。しかしながら、運転中や市内の「パークアンドライド」設備などで屋外に置かれる場合は、充電装置は耐候性を備えるとともに屋外使用で安全であるように絶縁性を備える必要がある。そのうえ、損傷や思いがけない接続解除がされた場合でも安全を確保できる手段が必要である。このようなシステムで用いられる接続プラグは多数回使用されるため、不具合が生じる危険を有している。

バッテリーを充電する代替手段としては、バッテリーを自転車から取り外して建物内の充電装置に持ち運ぶことがある。しかしながら、このような電動アシストの恩恵を最も受けるのは年配者であるが、年配者には重すぎて不可能である。バッテリーの充電状態について充電や交換の必要が表示されると、よく管理されたパークアンドライドシステムであれば、いくつものバッテリーを用意しておき、自転車が返却されたり他のステーションから「置いておかれ」たりしたときに、バッテリーを交換することができるかもしれない。しかし、このようなモデルには、大きな問題がある。第一に考えられるのは、十分な数のバッテリーパックを現場に用意しておくことであるが、さらに使用可能なバッテリーを用意し分類しておくような充電ステーションがいくつも必要になる。

車両からバッテリーを取り外さないで充電する方法は、安全で取り扱いやすいものとすべきである。従来提案されている方法のひとつは、誘導電伝達(以後、「IPT」という。)システムを用いて、キックスタンドの端部など車両に搭載されたレシーバーに充電ステーションから電力を伝達するものがある。

IPTは、活電部が露出した電気的接触から生じる危険が排除される電力伝達の安全な手段を提供できる。しかしながら、IPTシステムは、効率的で、かつ、不必要な電磁干渉を起こさないものとすべきである。漏洩磁界は問題となるものであり、たとえば、欧州磁界規則(European field regulations)では6.25μTがICNIRP(国際非電離放射線防護委員会)によって推奨されている。

「電気オートサイクル」という文言は、ここでは、電気エネルギーを蓄積するデバイスを備えた二輪車のことをいうものとして用いられる。このような車両は、通常、必ずしも不可欠ではないが、動力源であることを目的とする電気モータを備えている。それは、主要なものであっても、補完的なものであってもよい。電気オートサイクルは、電動アシスト自転車、並びに電動またはハイブリッドのスクータおよびモーターサイクル、を含むものである。

国際公開公報WO 2006/118474

本発明の好ましい実施形態の目的は、公知の構造や方法の有する問題を克服または改善することであり、また、少なくとも公衆に有用な選択肢を提供することである。

本発明の他の目的は、以降の記述から明らかになるが、実施例のみにより与えられる。

したがって、本発明は、一態様において、オートサイクルを支持するオートサイクル係合デバイスを備え、前記オートサイクル係合デバイスは、支持されたオートサイクルに誘導的に充電するための磁界を供給するコイルを有する電気オートサイクルの支持装置、を提供する。

電気オートサイクルの支持装置は、支持部と支持部に取り外し可能に取り付けられた係合部とを備え、前記オートサイクル係合デバイスは係合部に備えられている。

他の実施形態では、電気オートサイクルの支持装置は、オートサイクル係合デバイスがオートサイクルを支持する向きでない第1位置とオートサイクルを支持する向きである第2の位置との間で移動可能である。電気オートサイクルの支持装置が第1の位置にある時にコイルは誘導充電のための磁界を供給しない。

好ましくは、オートサイクルが前記支持装置に支持されていない時に前記コイルは誘導充電のための磁界を供給しない。

好ましくは、コイルは電源から誘導的に電力を受ける共振回路の一部をなしている。

一つの実施形態において、共振回路は、前記電源から前記共振回路の結合を選択的に切り離すスイッチを含む

他の態様において、本発明は、複数の誘導充電コイルを備え、各コイルは電気オートサイクルに誘導的に充電する磁界を供給し、各充電コイルは誘導的に電力を受ける共振回路に接続され、これにより、前記共振回路に接続された各コイルは誘導充電のための磁界を供給しないように各共振回路の結合を選択的に切り離すことができる電気オートサイクルスタンド、を提供する。

一つの実施態様において、コイルは、オートサイクルが前記装置により充電するために接近状態にない時は誘導充電のための磁界を供給しない。

好ましくは、前記共振回路は前記電源から前記共振回路の結合を選択的に切り離すスイッチを含む。

好ましくは、各コイルはオートサイクルを支持するオートサイクル係合デバイスに関連して備えられている。

他の態様として、共振回路を備え、前記共振回路は、電気オートサイクルを誘導的に充電する磁界を供給するコイルと、前記共振回路に誘導的に電力を供給する一次側導線路と、を有する電気オートサイクル充電システム、を提供する。

好ましくは、複数の共振回路を備え、各共振回路は前記一次側導線路から誘導的に電力を供給する。

好ましくは、前記コイルは、オートサイクルが前記システムによって充電のために接近状態にない時は、誘導充電のための磁界を供給しない。

好ましくは、前記共振回路は前記電源から前記共振回路の結合を選択的に切り離すスイッチを含む。

一つの実施形態においては、各コイルはオートサイクルを支持するオートサイクル係合デバイスに関連して備えられている。

本発明のさらに他の態様として、第2部材に回転可能に接続された第1部材を含み、前記第1部材は交流を供給する電源に接続可能な1次側導線路を備え、この1次側導線路は使用の際電気エネルギーを供給し、前記第2部材は磁気透過性コアを備えた2次側コイルを含み、第1部材および第2部材は、前記2次側コイルの誘導結合を通して1次側導線路から使用の際電気エネルギーを受ける第1相対位置に回転可能であって、かつ、前記2次側コイルは誘導結合を通して1次側導線路から電気エネルギーを実質的に受電しない第2相対位置に回転可能であるような誘導電力伝達システム、が提供される。

好ましくは、第2部材は、さらに、IPTピックアップにより捕捉されることが可能な磁界を供給する一次側導線路を含む。

本発明のさらに他の態様において、電気オートサイクルのフレームの一部に関連するIPTピックアップを備えた電気オートサイクルを提供する。

本発明の他の態様であって新規な態様と考えられるものすべては、実施例を通して、以降の本発明の考えられる実施態様の記載から明らかになる。

図1aは、本発明の電気オートサイクル充電装置の斜視正面図である。係合手段は非充電位置にある。

図1bは、本発明の電気オートサイクル充電装置の斜視側面図である。係合手段は電気オートサイクルと係合している。

図1cは、図1の電気オートサイクル充電装置の平面図である。

図2は、係合手段の斜視側面図である。正面の外表面が取り除かれている。

図2aは、IPT磁束パッドの実施態様の配置の模式平面図である。

図2bは、図2aの配置の側面の模式立面図である。

図2cは、図2aの配置による2つの磁束パッドの側面の模式立面図である。パッドとパッドの間で磁束のリンクが発生している。

図3は、本発明の一つの実施態様によるIPTシステムの電気配線図である。

図4aは、図1の電気オートサイクル充電装置の支持部と係合部との回転可能な接続についての平断面図である。係合部は係合位置にある。

図4bは、支持部と係合部の回転可能な接続についての水平断面図である。係合部は非係合位置にある。

図5は、本発明のひとつの実施形態による電源の電気配線図である。

図6は、本発明のひとつの実施形態によるバッテリー充電制御器の電気配線図である。

最初に、図1aと図1bを参照すると、電気オートサイクル充電装置が示されている。図1aでは、前記充電装置は電気オートサイクル4の隣に配置されて、非充電位置にある。図1bでは、前記充電装置は電気オートサイクルと係合しており、電気オートサイクルは充電中で前記充電装置により支持されている位置にある。前記充電装置は固定された支持部1を含み、支持部は、たとえば、サイクルスタンドの一部を構成する支柱であったりサイクルスタンドに取り付けられているものであったりする。別な構成としては、支持部1は、地面や壁などの表面に固定されている支柱そのものであってもよい。係合部2は支持部1に接続している。したがって、支持部1は、何らかの適した手段で、直接、間接を問わず、係合部2を必要な位置に支持することができるように地面に接続されていてもよい。ジョイント13が支持部1と係合部2の間に設けられている。このジョイント13は、いろいろな形態を取ることができる。図1aと図1bに示された実施形態のジョイント13により、係合部2が支持部1に対して相対的に回転する。このようにして、係合部は、図1aに示す位置と図1bに示す位置との間で回転することができる。

示されている実施形態においては、係合部2は係合デバイス3を含み、係合デバイスは、使用の際、電気オートサイクル4の適当な形状の箇所に脱着可能に係合し、これによって、前記オートサイクル4を実質的に直立位置を取るように支持する。

示されている実施形態においては、係合デバイス3は、図1bおよび図1cにおいてよく見て取れるように、実質的に弓状の凹んだ外表面6を備え、電気オートサイクル4のフレームの相対する表面7に係合する。したがって、前記充電装置は、(以下説明するように)充電機能を備えるだけでなく、図1a、図1b、図1cを参照して記載され示されるように電気オートサイクル4を物理的に支持するスタンドを備える。

他の実施形態においては、係合デバイス3は、充電機能を有するがオートサイクルを物理的に支持しないデバイスに置き換えてもよい。

次に、図2を参照すると、係合デバイス3が詳細に示されている。この実施態様では、係合デバイス3はコイル9を含む。コイル9は磁気透過性コア10と関連しており、コイル9を流れる交流が磁束を生成して、電気オートサイクルの適した位置に設けられた電力ピックアップコイルに電流を誘導する。これにより、以下さらに記載されるように、電力が電気オートサイクルに充電されるよう誘導伝達される。この実施形態では、ピックアップコイルとこれに関連する磁気透過性コアが電気オートサイクル4のフレームの相対する表面7の背面側に位置し、係合デバイス3のコイル9とコア10が近接するようになっている。

一つの実施態様において、コア10は実質的に準環状である。コイル9は、コア10の周りに巻かれているのが望ましいが、いくつかの実施態様においては、磁気透過性のコア10の上方に設けられていてもよい。電気オートサイクル4に設けられたピックアップコイルに関連する磁気透過性コアもまたこの実施態様の準環状であることが望ましい。したがって、コア10と電気オートサイクルに設けられたコアとは、隣り合うコア部分の間にギャップを有しつつ両者相俟って実質的に完全な環状になるような形と大きさを有しているので、両者は疎結合する。

他の実施態様において、コイル9とコア10、およびピックアップコイルと電気オートサイクルに設けられたコアは、それぞれ図2aおよび図2bで示される磁束パッド構造に置き替えられる。これらの図を参照すると、磁束パッドは図2aおよび図2bに示されるように背面部材20を備えており、この背面部材20は線24で示すような磁束を発生する2つのコイル22を支持している。これらのコイル22は背面部材の片側に設けられており、実質的にフラットまたは平板状である。背面部材20は、たとえば、フェライトのような高い磁気透過性を有する物質を含む(もしくは、そのような物質と関連する)。この配置は実質的にすべての磁束が背面部材のコイル22の位置する側から放射されるという利点がある。

図2aおよび図2bを参照して記載される磁束パッドは、係合デバイス3の磁束トランスミッターとして設けられてもよい。そして、別の磁束パッドが電気オートサイクルの磁束レシーバー(すなわち、電力ピックアップ)として設けられてもよい。図2cは互いに隣り合う2つの磁束パッドとこれら2つのパッドの間の磁束線24を示している。図2cにおいて、下側の磁束パッドは、磁束トランスミッターであり、係合デバイス3に位置している。上側の磁束パッドは磁束レシーバーであり、電気オートサイクルに位置している。これらの磁束パッドは、図2cに示されるように純粋な平板形状であってもよく、曲がっていてもよい。したがって、磁束トランスミッターパッドは係合デバイス3の凹んだ表面6と一致するような輪郭を有し、磁束レシーバーパッドは、電気オートサイクルの表面7の背面側に一致するような輪郭を有してもよい。

次に、図3を参照すると、充電システムの電気配線が示されている。電源30は主電源32に接続されており、1次側導線路15にVLF周波数(10−100kHz)の電流を供給する。この実施態様においては、主電源32は単相であり、これは都市郊外では、もっとも容易に利用できるものである。ひとつまたはそれ以上のノード34が1次側導線路に設けられている。これらは単に1次側導線路によって作られる磁束が容易にアクセスできる領域からなるものであってもよい。しかし、磁束が増幅される領域を備える1次導線路の何回かの巻き(図示)からなるものであってもよい。実際的な態様においては、1次導線路15はサイクルスタンドの下の地面あるいはサイクルスタンドの内部に備えてもよく、ノードは各支持部1の内部にまたは互いに隣り合うようにおいてもよい。いくつかの実施形態においては、ノードは一つだけ設けてもよい。他の実施形態においては、複数のノードを設けて何台ものオートサイクルを同時に充電できるようにしてもよい。たとえば、1kWの電源は容易に10台の電気オートサイクルに同時に充電するのに十分な電力を供給できるであろう。

図3をさらに参照すると、システムにより充電される電気オートサイクルの電力ピックアップコイルは参照番号40として示されている。図2aから図2cを参照して前記したように、電力ピックアップコイル40はコイル22からなるものとしてよい。電力ピックアップコイル40に伝達される電力はバッテリー充電制御回路42に供給され、同回路42は電気オートサイクルのバッテリー44を充電する。中間共振回路36が各ノード34とピックアップコイル40の間に備えられている。一つの実施形態において、前記回路36は充電装置の係合部2(図1aおよび図1b参照)に位置している。前記回路36は関連するノード34から電力を受けるコイル50を含んでいる。したがって、このノードは使用の際はジョイント13にある充電装置またはジョイント13に隣り合う充電装置、の部分1に備えられる。そして、コイル50は、誘導電力伝達が発生するように、ジョイント13に隣り合う充電装置の部分2の基部に、または同部分2の基部に隣り合って、備えられている。同調コンデンサー52が備えられており、中間共振回路36をIPT充電電源の周波数に共振するように同調させる。同調コンデンサー52はコイル50と並行に接続されていることが示されているが、他の実施形態においては、コイル50およびコイル9に直列に接続されてもよい。コイル9は、前記したように、ピックアップコイル40にとって利用可能な磁界を作るものである。また、その代わりに、前記したように、コイル9は図2a〜図2cの実施形態によるようにコイル22からなるものであってもよい。

一つの実施形態において、コイル50、同調コンデンサー52およびコイル9のリアクタンスはすべて同一であってもよい。この実施形態のシステムは、稼働中、LCL同調回路のように作動し、コイル50からの結合電圧は、コイル9に流れる必要電流を設定するように設計されている。

中間共振回路36は充電装置のアーム部2内に配置されているので、アーム部2は必要に応じて簡単に取り外して交換することができるという利点がある。たとえば、故障が発生した際や、異なる種類のオートサイクルまたは異なる充電仕様のオートサイクルに適応させる場合などである。

図3に示す実施形態においては、電力はコイル9を選択して利用できる利点もある。したがって、単一の電源30が複数のノード34に接続するように充電装置を構成できる。係合デバイス3がピックアップコイル40に対して適した位置、すなわち、磁界が使用しない装置から放射されないかまたは利用されないような位置にすれば、磁界はコイル9から選択的に供給される。

図3の実施形態においては、中間共振回路36は、実際上電気的に短絡させて、コイル9から放射されるいかなる磁界も妨げるように回路を切り離すことができる。電気的な短絡はスイッチ54を閉じるかまたはスイッチ56を開くかいずれかを行えばよく、いずれかひとつまたは両方のスイッチを備えればよい。したがって、使用の際は、スイッチ54は通常閉じており、スイッチ56は通常開いている。これらのスイッチは、通常状態から変化するように、制御手段(通信リンク)や電気オートサイクルが充電を待つ間に負荷電流を検出することによって制御してもよい。この制御のための電力は、2次側電流トランス60に加え、整流手段62、コンデンサ64、ダイオードクランプ66を用いて実現することができる。

他の実施形態において、いずれかひとつまたは両方のスイッチ54、56は、マニュアル動作をさせて、結合させるかまたは結合を切り離すようにしてもよい。他の実施形態においては、磁気的短絡手段がノード34またはコイル9の隣に備えられてもよい。たとえば、クランプのジョーに類似したものを配置するなどである。このような磁気的短絡は、疎結合をさせて電源30から見た全体のインダクタンスをわずかに増加させるので、インダクタンスの増加的な変化が小さくなり、磁気的短絡の開閉の際に電源30により簡単に取扱うことができる。ひとつの実施形態において、磁気的短絡手段は、支持部1の端部に被せるのに適したキャップ状の覆い(部分2が取り除かれた場合)からなるか、または係合デバイス3に被せたキャップ状の覆いからなるものでもよい。

別の実施形態では、係合デバイス3はクランプ手段を備えてもよい。クランプ手段は、電気オートサイクル4の適した部分の周囲に延ばされたものである。いずれかひとつまたは両方のスイッチ54,56は、クランプ手段が閉位置に動いたときに、係合デバイス3に電源30を結合するように動作させてもよい。クランプ手段が電気オートサイクルの周囲に延ばされて閉じられると、磁束は電気オートサイクルのピックアップコイル40に方向が変えられる。

いくつかの実施形態においては、係合デバイス3は磁気的に電気オートサイクルに取り付けられる。たとえば、係合デバイス内部に設けられた磁石のような手段による。

他の実施形態においては、支持部1は、図1aと図1bに示すように係合部2に結合している。充電に適した位置と充電しない位置との間で回転すると、中間共振回路36と電源とは結合したり結合が切り離されたりする。前記したように、電力は適切な磁気的結合ノード34とコイル50を経由してジョイント13をわたって伝達される。ひとつの実施形態においては、図4aおよび図4bに示すように、ノード34は一次側導線路15の単一のループを含んでもよい。コイル50は、国際公開公報WO2006/118474に記載されているように、非対称な磁気透過性コア、望ましくは実質的にS型のコア17の周囲に備えられている。ひとつの実施形態では、実質的にS型のコア17は係合部2に接続されていてもよく、一次側導線路15は支持部1に接続されていてもよい。これらの構成要素は、図4aに示すように係合部2が結合位置に回転したときに、コア17がノード34からコイル50に電力を伝達できる位置となる。しかしながら、係合部2が回転して結合位置を離れると、たとえば、電気オートサイクルがスタンドから離れた場合は、もはや電力を伝達できない位置にコア17を回転させることになる。

別な実施形態では、コア17と導線路15との相対的な回転で充電装置と電源30を切り離すのではなく、コア17の中央部とその他の箇所で発生する回転、すなわちコイルまたは巻き線50が配置されている中央部が図4bで示される位置に回転し、その他の箇所が図4cに示されるようにその位置にとどまるようにしてもよい。このようにして、コアのその他の箇所は一次側導線路のインダクタンスの一部にとどまっている。ひとつの実施形態におけるコアの中央部は必要に応じ係合部2から取り除かれ、中央部とコイル50だけを有する別の係合部2が異なるオートサイクルに適合するように備えられる。

いくつかの実施形態においては、係合部2は支持部1から取り外し可能にしてもよい。そのようにすると、ユーザは係合部2を特定の電気オートサイクルに適するように選択することができる。支持部1と係合部2の間に中間共振回路36を用いると、動作を簡単にすることができる。電気コネクターによって支持部1と係合部2を接続する必要がなくなるからである。

好ましい実施形態においては、係合部2は、図に示すように実質的に剛性のあるアームであってもよい。しかしながら、別の実施形態では、係合部2はプラスティックのように適した形状に変形する構造としてもよく、柔軟性のあるものとしてもよい。

さらに他の実施態様においては、ノード34とコイル50は、それぞれ図2aおよび図2bを参照して記載される磁束パッドであってもよい。したがって、支持部1および係合部2が動作位置に回転したときに、これらのパッドは図2cに示されるように電力が伝達されるように整列する。しかしながら、支持部1および係合部2が非動作位置に90度回転したときに、これらのパッドの間に磁束の結合はおきず、実質的に電力伝達がされない。ある実施例では、支持部1および係合部2が相互に完全にシールされ、もはや泥水などの異物が装置へ侵入しないようにすることができる。したがって、支持部1および係合部2は、カチッと嵌まるように使用のための位置決めがされる。

続いて、図5を参照すると、電源30について詳細が示される。単相主入力32はRFIフィルターに供給され、このRFIフィルターはコモンモードのチョークインダクタ70、72とRFフィルターコンデンサー74,76からなる。全波ダイオード整流器78はDC電圧をコンデンサー80の両端に発生させ、コンデンサー80は意図的に、小さい値にして、電力ファクターを改善し電源に蓄積されるエネルギーを減少させている。コンデンサー80のDC電圧は、Hブリッジによりスイッチングされ準矩形波電圧を生成し、この矩形波電圧はコンデンサー84、トランス86、コンデンサー88、90によりフィルタリングされ絶縁され、ノード34を含んで取り付けられた1次側導線路に接続される。これらの構成要素は、LCLフィルターを形成し、完全トランス絶縁がされた良好なインピーダンス変換特性を有している。トランスは、主周波数でない10−100kHz のVLF動作周波数で動作するものであり、小型で安価である。1次側導線路15は、実際には延ばされたひと巻きの線からなり、VLF IPTの動作周波数で10−20Aの電流を流すものでよく、長さは数百メータまたは数キロメータのものでよい。長さが増加すると、インダクタンスもまた増加する。LCLフィルターの同調をとるため、直列接続されたコンデンサー90が必要に応じ加えられる。

レシーバー側の電力制御と結合切り離し(デカップリング)制御は、各バッテリーの負荷と種類の必要に応じてバッテリー充電器によって行われる。次に、図6を参照すると、適した電力レシービング回路と充電制御器42が図示されている。充電制御器42はバッテリーの種類に応じてあらかじめ決められたアルゴリズムを用いてバッテリーの充電を一定にするよう電子的に制御されていてもよい。同制御器42は、直列の同調された結合切り離し制御器からなり、この制御器は電流制御のためのバックレギュレーターを用いている。しかしながら、直列の同調された結合切り離し制御器の代わりに他の形式の切り離し制御器を用いてもよく、特定の目的の実用化のためにより適したものとしてもよい。単相電源における動作では、このようなもので電圧100が電気オートサイクルのレシービングコイル40に結合されるであろう。このコイル40は、コンデンサー102とともにIPT電源の周波数において共振のために同調がとられている。そして、出力電圧はダイオードブリッジ104を用いて整流されブリッジコンデンサー106にかけられる。出力ダイオード108、DCインダクター110、およびコンデンサー112は電圧と電流をフィルタリングして自転車のバッテリー44に供給する。スイッチ114は、バッテリーへの充電電流とバッテリーにかかる電圧を一定にするために用いられる。マイクロコンピュータを用いて、バッテリー電圧、バッテリー電流を検知し、バッテリーの種類や化学特性によって必要となる温度測定を行う。充電器の制御は、IPT電源に対して完全なシステムの保全を実現するように適切な通信手段を用いて改善することができる。

このような充電システムは、主電源からの3つのレベルの絶縁性を合同する。第一は、IPT電源の内部においてであり、第二は、中間IPTセクションへの乗り換え可能なアームの基部における磁気的結合器(新しい自転車を構成する作動システムに変化できるようにすること)においてであり、第三は、充電のポイントにおいてである。

本発明は、大いに有利な効果をもたらすことがわかるであろう。電気オートサイクルは結合がフレームの領域で発生するIPTシステムを用いて充電することができる。このため、必要であれば、電気オートサイクルの物理的な支持をすることができ、IPTシステムの1次側に設けられたラックやスタンドに電気オートサイクルを係合する固定ポイントまたは安全確保ポイントを提供することができる。本システムは、いくつものオートサイクルに充電することのできる単一の電源を提供することができる。また、充電されるこれらのユニットがあれば磁界を安全に供給することができ、これにより、ICNIRPの規則を順守することができる。特に、本装置は、(事故の際や種類の異なる自転車などに)必要に応じて、充電アーム部2を簡単に取り外して置き替えることができ、一方、配置された際、係合デバイス3に、アームを通して電力を結合することを確実にできる。本装置は、また、アームの機械的回転またはスイッチの使用のいずれかによってシステムの結合または結合の切り離しをするためにコイル9への電流の流れを選択的に止めることができる。本システムは、また、電源から見てインダクタンスがわずかにまたはまったく変化しないことを確実にするもので、特に、充電アーム部2が接続または非接続の際やコイル9への電流の流れをアーム部2の回転またはスイッチ56を閉としスイッチ54を開とするスイッチングによって作動させる際である。

上記の記述では、公知の均等物を有する本発明の特定の完成品または構成要素について言及してきたが、これらの均等物は個々に記載されているかのように本明細書に組み込まれて含まれる。

本発明は、実施例と本発明の可能な実施態様を参照して記載されているが、本発明の範囲と趣旨から離れることのない改変や改善をなおその上に行うことができることが理解されよう。

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