識(shí)別設(shè)計(jì)來(lái)無(wú)線能量傳輸?shù)拇艌?chǎng)中的外來(lái)物的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于識(shí)別在用于無(wú)線能量傳輸?shù)拇艌?chǎng)中的外來(lái)物體(30)的裝置和方法，其中該裝置包括至少一個(gè)第一和第二線圈疊體(20，22)，其中每個(gè)線圈疊體(20，22)包括激勵(lì)線圈(28)以及第一和第二測(cè)量線圈(24，26)，其中線圈(24，26，28)在這個(gè)或每個(gè)第一和第二線圈疊體(20，22)中聯(lián)接，以使得由于用于能量傳輸?shù)拇艌?chǎng)在激勵(lì)線圈對(duì)(28)和測(cè)量線圈對(duì)(24，26)中均不感應(yīng)出電壓，其中激勵(lì)電流能饋送或饋送到激勵(lì)線圈對(duì)(28)中，激勵(lì)電流引起激勵(lì)場(chǎng)并且引起能經(jīng)由測(cè)量線圈(24，26)測(cè)量的測(cè)量電壓，并且其中能評(píng)估或評(píng)估測(cè)量電壓用于識(shí)別外來(lái)物體(30)。
【專利說(shuō)明】識(shí)別設(shè)計(jì)來(lái)無(wú)線能量傳輸?shù)拇艌?chǎng)中的外來(lái)物的裝置和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于識(shí)別在設(shè)計(jì)用于無(wú)線能量傳輸?shù)拇艌?chǎng)中的外來(lái)物體的裝置以及相應(yīng)的方法。這樣的無(wú)線的能量傳輸也可以考慮例如用于如由電動(dòng)車輛所攜帶的電能量存儲(chǔ)器(蓄電池)的重復(fù)充電。

【背景技術(shù)】
[0002]在此所產(chǎn)生的強(qiáng)烈的磁交變場(chǎng)可能由于經(jīng)感應(yīng)的渦流而導(dǎo)致能導(dǎo)電的物體在磁場(chǎng)內(nèi)顯著變熱。由此產(chǎn)生了基本的火災(zāi)和損傷危險(xiǎn)。在臨界的發(fā)熱導(dǎo)致危險(xiǎn)之前，能量傳輸由于這個(gè)原因在存在金屬的外來(lái)物體時(shí)必須被停止。
[0003]這樣的金屬的外來(lái)物體能由不同的方法借助于線圈布置(探測(cè)線圈)來(lái)探測(cè)。但是強(qiáng)烈的磁交變場(chǎng)的存在不僅導(dǎo)致在功率線圈中的高感應(yīng)電壓，而且導(dǎo)致了在探測(cè)線圈中的高感應(yīng)電壓。這些電壓影響了該探測(cè)或者能導(dǎo)致探測(cè)器損毀。
[0004]可替換地，在在功率線圈之間的氣隙的電感式能量傳輸中，利用不同的傳感器(超聲波傳感器、雷達(dá)傳感器、IR傳感器和圖像傳感器)來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)(DE 10 2009 033 236Al，DE 20 2009 009 689 U1)。在此這些傳感器安裝在次級(jí)側(cè)。為了使這個(gè)或每個(gè)初級(jí)側(cè)的功率線圈在探測(cè)到外來(lái)物體的情況下失效，因此需要從次級(jí)側(cè)至初級(jí)側(cè)的單獨(dú)的信號(hào)路徑、通常是有線連接的信號(hào)路徑。
[0005]用于探測(cè)金屬傳導(dǎo)的外來(lái)物體的另一個(gè)方法是測(cè)量初級(jí)線圈系統(tǒng)的降振特性(Abschwingverhalten) (DE 10 2011 050 655 Al, DE 20 2011 050 264 Ul)。為此首先在次級(jí)側(cè)將負(fù)載分離開，并且緊接著將初級(jí)線圈與供能系統(tǒng)分離開。初級(jí)線圈振蕩回路的現(xiàn)在緊隨的降振(指數(shù)衰減地振動(dòng))被測(cè)量并且與參考特征曲線比較。存在的外來(lái)物體(取決于尺寸、材料和位置地)從振蕩回路獲得能量，并且由此供應(yīng)用于更快速的衰減。這可以被測(cè)量和用于評(píng)估。如果外來(lái)物體與初級(jí)線圈相比非常小，那么很難進(jìn)行探測(cè)。特別能強(qiáng)調(diào)的是，為了探測(cè)必須中斷能量傳輸。
[0006]借助于由二維均勻布置的線圈構(gòu)成的阻抗測(cè)量裝置，能經(jīng)由在各個(gè)線圈中的阻抗變化來(lái)識(shí)別外來(lái)物體(DE 10 2009 033 237 A1，DE 20 2009 009 693 U1)。在此將每個(gè)單個(gè)線圈的阻抗與其他線圈的阻抗或與參考數(shù)值比較。在此也可以更可靠地識(shí)別較小的物體。然而在能量傳輸期間，測(cè)量線圈由于高感應(yīng)電壓而必須與測(cè)量裝置去耦。外來(lái)物體識(shí)別相應(yīng)地在接通的充電場(chǎng)中是不可行的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于，提供一種用于識(shí)別在設(shè)計(jì)用于無(wú)線能量傳輸?shù)拇艌?chǎng)中的外來(lái)物體的裝置和相應(yīng)的方法。
[0008]根據(jù)本發(fā)明該目的借助于用于識(shí)別在無(wú)線能量傳輸?shù)拇艌?chǎng)中的外來(lái)物體的、具有權(quán)利要求1的特征的裝置以及借助于具有其他的從屬權(quán)利要求特征的相應(yīng)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0009]在裝置方面提出，這個(gè)裝置包括至少一個(gè)第一和第二線圈疊體(也一起稱為線圈陣列)，并且每個(gè)線圈疊體包括激勵(lì)線圈以及第一和第二測(cè)量線圈。這兩個(gè)線圈疊體的這兩個(gè)激勵(lì)線圈在此形成激勵(lì)線圈對(duì)。每個(gè)線圈疊體的這兩個(gè)測(cè)量線圈分別形成測(cè)量線圈對(duì)。這些線圈在這個(gè)或每個(gè)線圈陣列中如此聯(lián)接，以使得由于磁場(chǎng)用于能量傳輸并且由于一方面是激勵(lì)線圈和另一方面是測(cè)量線圈的特殊聯(lián)接電路而在激勵(lì)線圈對(duì)和測(cè)量線圈對(duì)中均不感應(yīng)出電壓。然而激勵(lì)電流能饋送到激勵(lì)線圈對(duì)中，激勵(lì)電流引起激勵(lì)場(chǎng)并且由于感應(yīng)引起能經(jīng)由測(cè)量線圈測(cè)量的測(cè)量電壓。測(cè)量電壓然而為了識(shí)別在設(shè)計(jì)用于無(wú)線能量傳輸?shù)拇艌?chǎng)中的外來(lái)物體而能被評(píng)估。
[0010]在實(shí)踐中，用于識(shí)別在無(wú)線能量傳輸?shù)拇艌?chǎng)中的外來(lái)物體的裝置根據(jù)在這里所描述的方法可能包括多于一個(gè)的線圈陣列，例如十個(gè)線圈陣列、二十個(gè)線圈陣列、五十個(gè)線圈陣列、五十二個(gè)線圈陣列以及等等。
[0011]在相應(yīng)的方法方面，其中應(yīng)用可能補(bǔ)充了其他下面描述的特征的這個(gè)裝置，提出的是，將激勵(lì)電流饋送到激勵(lì)線圈對(duì)中，并且能基于所產(chǎn)生的激勵(lì)場(chǎng)經(jīng)由測(cè)量線圈測(cè)量的測(cè)量電壓評(píng)估用于識(shí)別外來(lái)物體。
[0012]這里介紹的方法的優(yōu)點(diǎn)首先在于這樣的可能性，即在能量傳輸期間也能識(shí)別可能的外來(lái)物體。與在現(xiàn)有技術(shù)中已知的基于阻抗的測(cè)量方法不同地，對(duì)于探測(cè)金屬的外來(lái)物體而言也不必中斷能量傳輸。這意味著充電過(guò)程不僅連續(xù)并且進(jìn)而更短。外來(lái)物體能現(xiàn)在、即近似任何時(shí)間并且不僅在特殊的探測(cè)階段期間都被識(shí)別。由此例如通過(guò)切斷用于無(wú)線感應(yīng)地能量傳輸?shù)南到y(tǒng)，實(shí)現(xiàn)明顯更快地對(duì)可能的危險(xiǎn)做出反應(yīng)?；馂?zāi)危險(xiǎn)和/或損壞危險(xiǎn)因此得以避免或至少得以減少。
[0013]此外基于外來(lái)物體探測(cè)向外并不出現(xiàn)高電壓，因?yàn)檫@些高電壓補(bǔ)償了在線圈陣列之中的感應(yīng)電壓。
[0014]最后完全不取決于在下面也稱為充電場(chǎng)的功率場(chǎng)地進(jìn)行探測(cè)。這意味著，已經(jīng)在能量傳輸開始之前也能識(shí)別外來(lái)物體。由此金屬物體并不變熱。
[0015]在這里以及在下面所描述的方法能應(yīng)用于全部類型的感應(yīng)的能量傳輸。有利地，這個(gè)方法能應(yīng)用在用于例如由電動(dòng)車輛所攜帶的電能量存儲(chǔ)器充電的感應(yīng)的能量傳輸中。
[0016]本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。在此應(yīng)用的對(duì)前面權(quán)利要求的引用由于相應(yīng)的從屬權(quán)利要求的特征指出主權(quán)利要求的內(nèi)容的其他的設(shè)計(jì)方案；這不能理解為放棄了對(duì)于對(duì)前面引用的從屬權(quán)利要求的特征組合而言獨(dú)立的、內(nèi)容的保護(hù)。此外在權(quán)利要求的設(shè)計(jì)方面在特征的更詳細(xì)的具體化中在后面布置的權(quán)利要求給出，這樣的限制不存在于相應(yīng)前述的權(quán)利要求中。
[0017]本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案是引用獨(dú)立方法權(quán)利要求的從屬權(quán)利要求的內(nèi)容或從權(quán)利要求1和對(duì)前面權(quán)利要求引用的權(quán)利要求中的單個(gè)的或多個(gè)特征的轉(zhuǎn)換中得出。
[0018]在該裝置的一個(gè)實(shí)施方式中，在這個(gè)或每個(gè)第一和第二線圈疊體中、即在這個(gè)或每個(gè)線圈陣列中，這兩個(gè)激勵(lì)線圈反向地聯(lián)接。這是一種簡(jiǎn)單的和有效率的可能性，以便確保，基于用于能量傳輸?shù)拇艌?chǎng)并不在激勵(lì)線圈對(duì)中感應(yīng)出電壓。在此反向聯(lián)接意味著，在激勵(lì)線圈中感應(yīng)出的電壓是相反的并且相互抵消。
[0019]在這個(gè)裝置的另一實(shí)施方式中，在這個(gè)或每個(gè)第一和第二線圈疊體中、即在這個(gè)或每個(gè)線圈陣列中，每個(gè)線圈疊體的這兩個(gè)測(cè)量線圈同樣地反向聯(lián)接。沒(méi)有外來(lái)物體時(shí)，測(cè)量線圈對(duì)被分別由激勵(lì)線圈射出的磁場(chǎng)流經(jīng)。通過(guò)這種方式在測(cè)量線圈對(duì)的這兩個(gè)測(cè)量線圈中感應(yīng)出的電壓是大小相同的并且互相補(bǔ)償至零。外來(lái)物體導(dǎo)致在這兩個(gè)測(cè)量線圈中不相同的感應(yīng)電壓。這個(gè)差值被評(píng)估。在測(cè)量系統(tǒng)中在此理想地實(shí)際沒(méi)有電流流動(dòng)。
[0020]在這個(gè)裝置的一個(gè)特別的實(shí)施方式中，設(shè)有用于評(píng)估測(cè)量電壓的評(píng)估單元。單獨(dú)的評(píng)估單元允許測(cè)量電壓的評(píng)估的可配置性(Konfigurierbarkeit)，例如預(yù)設(shè)或調(diào)整在評(píng)估單元內(nèi)部在評(píng)估測(cè)量電壓時(shí)考慮參考數(shù)值和/或極限數(shù)值。
[0021]當(dāng)評(píng)估單元包括按照饋送到激勵(lì)線圈對(duì)中的激勵(lì)電流的頻率調(diào)整的濾波器時(shí)，存在這樣的可能性，即在鑒于外來(lái)物體的識(shí)別評(píng)估測(cè)量電壓之前，消除了基于用于能量傳輸所確定的磁場(chǎng)的影響。
[0022]上面所謂的目的也利用評(píng)估單元和下游連接的控制單元或功能單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，其聯(lián)合了評(píng)估單元的和控制單元的進(jìn)一步在下面描述的功能，其根據(jù)如這里以及下面描述的方法工作，并且為此包括用于實(shí)施該方法的裝置。在此本發(fā)明優(yōu)選地在軟件中實(shí)施。本發(fā)明因此也一方面是具有能由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的程序代碼指令的計(jì)算機(jī)程序模塊，以及另一方面是具有這樣的計(jì)算機(jī)程序的存儲(chǔ)介質(zhì)、即具有程序代碼裝置的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，以及最后也是評(píng)估/控制單元，這樣的計(jì)算機(jī)程序模塊作為用于執(zhí)行該方法的以及其設(shè)計(jì)方案的裝置加載或能加載到在評(píng)估/控制單元的存儲(chǔ)器中。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]以下結(jié)合附圖詳盡地闡述本發(fā)明的實(shí)施例。彼此相應(yīng)的內(nèi)容或元件在所有附圖中設(shè)有相同的參考標(biāo)號(hào)。
[0024]這個(gè)或每個(gè)實(shí)施例不應(yīng)該理解作為本發(fā)明的局限。確切地說(shuō)在本公開的范疇中變化和修改也是可能的，其例如通過(guò)單個(gè)的特征結(jié)合在通常的或特殊的描述部分中描述的以及在權(quán)利要求和/或附圖中得到的特征的組合或變換對(duì)于技術(shù)人員而言鑒于該目的的解決方案是能得到的，并且通過(guò)能組合的特征得出新的內(nèi)容或新的方法步驟。
[0025]其示出:
[0026]圖1是借助于起源作用的初級(jí)線圈至間隔開的次級(jí)線圈的用于感應(yīng)式能量傳輸?shù)牟灰夂?jiǎn)圖，
[0027]圖2是用于如圖1中的感應(yīng)式能量傳輸?shù)膽?yīng)用的簡(jiǎn)化示意圖，其用于給電動(dòng)車攜帶的電源(充電電池；蓄電池)充電，
[0028]圖3是具有第一和第二線圈疊體和它們所包括測(cè)量線圈和激勵(lì)線圈的線圈陣列，
[0029]圖4是圖3的線圈陣列的測(cè)量線圈和激勵(lì)線圈及其聯(lián)接，
[0030]圖5是用于將兩個(gè)線圈陣列的測(cè)量線圈和激勵(lì)線圈與位于線圈陣列區(qū)域中的外來(lái)物體聯(lián)接的原理電路圖，和
[0031]圖6是用于借助于根據(jù)圖3至圖5的一個(gè)或多個(gè)線圈陣列識(shí)別在設(shè)計(jì)用于無(wú)線能量傳輸?shù)拇艌?chǎng)中的外來(lái)物體的裝置的示意簡(jiǎn)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]在感應(yīng)式能量傳輸10 (和/或數(shù)據(jù)傳輸)中已知地以無(wú)線的方式將電能從起能量源(或數(shù)據(jù)源)作用的初級(jí)線圈12傳輸至起能量接收器(或數(shù)據(jù)接收器)作用的次級(jí)線圈14。在圖1中的視圖就此來(lái)說(shuō)示意性簡(jiǎn)化地示出左側(cè)的初級(jí)線圈12和右側(cè)的次級(jí)線圈14，其中這兩個(gè)線圈12，14也可以分別涉及多個(gè)線圈的聯(lián)接。在初級(jí)線圈12上施加交流電壓，其在次級(jí)線圈14上感應(yīng)出產(chǎn)生的交流電壓。由此以無(wú)線的方式實(shí)現(xiàn)了將電能從初級(jí)線圈至次級(jí)線圈12,14的傳輸(電能傳輸10 ;由粗箭頭表示)。
[0033]該原理例如在給蓄電池16無(wú)接觸式充電時(shí)被應(yīng)用，例如用于家用儀器，但是也用于電動(dòng)車輛18和類似物。由此在圖2中的視圖示出這樣的情況，其中電動(dòng)車輛18所包括的次級(jí)線圈14定位在安裝在能行駛的底板區(qū)域中的初級(jí)線圈12的上方，以使得從初級(jí)線圈12至次級(jí)線圈14進(jìn)行能量傳輸，并且以這種方式能給電動(dòng)車輛18所攜帶的蓄電池16重復(fù)充電。
[0034]在感應(yīng)式能量傳輸中得到偶爾強(qiáng)烈的磁交變場(chǎng)，其由于經(jīng)感應(yīng)的交流電流導(dǎo)致能導(dǎo)電的物體的強(qiáng)烈變熱，其位于所參與的線圈12，14之間，也就是在所產(chǎn)生的磁場(chǎng)內(nèi)部。其因此產(chǎn)生了火災(zāi)和損傷危險(xiǎn)。通過(guò)識(shí)別磁場(chǎng)中存在這種能導(dǎo)電的物體-在以下簡(jiǎn)短地稱為外來(lái)物體30 (圖5)-，應(yīng)避免上述危險(xiǎn)。
[0035]在圖3中的視圖示出出于這個(gè)目的在這里建議的方案。至少一個(gè)多層的扁平線圈組處于初級(jí)線圈12的上方，其在這里偶爾也稱為線圈陣列。通常設(shè)計(jì)多個(gè)這樣的線圈陣列。多個(gè)這樣的線圈陣列例如串聯(lián)并且然后在所產(chǎn)生的串聯(lián)電路方面進(jìn)行評(píng)估?？商鎿Q地在多個(gè)線圈陣列中，每個(gè)線圈陣列單個(gè)地被評(píng)估。
[0036]每個(gè)線圈組包括第一和第二線圈疊體20，22。每個(gè)線圈疊體20，22包括第一和第二測(cè)量線圈24，26以及布置在這兩個(gè)測(cè)量線圈24，26之間的激勵(lì)線圈28。線圈24，26，28在線圈疊體20，22內(nèi)部等距間隔開地布置，并且間距在圖3的視圖中圖示地以符號(hào)d表示。線圈24-28例如可以扁平地制造為薄膜上的印制線圈或電路板線圈。
[0037]為了區(qū)分以及明顯地標(biāo)記各個(gè)線圈24，26，28，在這兩個(gè)分別成對(duì)配套的線圈疊體20，22中在下面使用如“第一線圈疊體20的第二測(cè)量線圈26”等等這樣的表達(dá)方式。在其他情況下線圈24-28相應(yīng)于通常的用于表示電感的符號(hào)利用Lu (第一線圈疊體20的第一測(cè)量線圈24)，Lm,2(第一線圈疊體20的第二測(cè)量線圈26)，Lerra(第一線圈疊體20的激勵(lì)線圈28)，Lm,3(第二線圈疊體22的第一測(cè)量線圈24)，Lm,4(第二線圈疊體22的第二測(cè)量線圈26)以及LOT,2(第二線圈疊體22的激勵(lì)線圈28)表示。
[0038]在每個(gè)線圈疊體20，22中這兩個(gè)測(cè)量線圈24，26的電感是相同的(Lu = Lm,2 ；Lm,3 = Κλ) °此外這兩個(gè)激勵(lì)線圈28的電感在這兩個(gè)線圈疊體20，22中是相同的(匕⑹=
Lerr，2)。
[0039]由于電流流經(jīng)初級(jí)線圈12引起在下面稱為充電場(chǎng)的磁場(chǎng)，其也分別穿過(guò)成對(duì)配套的線圈疊體20，22。所引起的充電場(chǎng)在圖3的視圖中由這兩個(gè)向上指向的以及象征性地以4表示的(系數(shù)L用于由初級(jí)線圈12發(fā)射的充電場(chǎng))粗箭頭來(lái)表示。
[0040]反并聯(lián)地指向上以及指向下的并象征性地2表示的粗箭頭使得由于電流動(dòng)在激勵(lì)線圈28中引起的磁場(chǎng)更清楚。由于激勵(lì)線圈28的特別的連接，可以僅僅由于饋送到該激勵(lì)線圈中的電流(激勵(lì)電流im)而得到在這些激勵(lì)線圈28中的電流動(dòng)?；诩?lì)線圈28的接口和連接的方式分別獲得反并聯(lián)指向的激勵(lì)場(chǎng)B_,l和B_,2。這例如確保了，經(jīng)過(guò)充電場(chǎng)沒(méi)有電壓感應(yīng)到激勵(lì)線圈對(duì)28中。
[0041]圖4的視圖更詳細(xì)地示出圖3中的這兩個(gè)線圈疊體20，22。識(shí)別出的是，在這兩個(gè)線圈疊體20，22的激勵(lì)線圈28中，內(nèi)部示出的繞組端部彼此連接，以使得激勵(lì)電流(ie?)經(jīng)由連接在繞組開端的觸點(diǎn)能饋送到這兩個(gè)激勵(lì)線圈28中。在最后由充電場(chǎng)穿過(guò)的激勵(lì)線圈對(duì)28中，經(jīng)由這兩個(gè)激勵(lì)線圈28的電壓消失。
[0042]測(cè)量線圈對(duì)24，26以特殊的方式和方法連接以及彼此連接。然而在此，第一線圈疊體20的這兩個(gè)測(cè)量線圈24，26經(jīng)由其內(nèi)部示出的繞組端部以及第二線圈疊體22的這兩個(gè)測(cè)量線圈24，26經(jīng)由其外部示出的繞組端部連接。所引起的測(cè)量電流也從第一線圈疊體20的第二測(cè)量線圈26的外繞組端部經(jīng)由這個(gè)測(cè)量線圈26的內(nèi)部繞組端部延伸至第一線圈疊體20的第一測(cè)量線圈24的內(nèi)線圈端部至這個(gè)測(cè)量線圈24的外繞組端部，并且在那里朝向第二線圈疊體22、即從在此處的第一測(cè)量線圈24的內(nèi)繞組端部經(jīng)由這個(gè)測(cè)量線圈24的外繞組端部延伸，并且從這里出發(fā)經(jīng)由第二線圈疊體22的第二測(cè)量線圈26的外端部延伸至這個(gè)測(cè)量線圈26的內(nèi)繞組端部。能在該電路(測(cè)量線路)中分接的電壓在圖4的視圖中象征性地用Unl表示。
[0043]這些線圈24-28的所描述的連接也可以根據(jù)在圖5中示出的原理電路圖來(lái)理解。在那里左側(cè)示出沒(méi)有外來(lái)物體30的第一和第二線圈疊體20，22的線圈24-26，并且在右側(cè)示出具有外來(lái)物體30的這兩個(gè)線圈疊體20，22。這里沒(méi)有重復(fù)示出圖3和圖4的視圖中的參考標(biāo)號(hào)，以便不必要地降低清晰度；替代參考標(biāo)號(hào)記入了在上面提及的象征性的符號(hào)。
[0044]在能量從初級(jí)線圈12(圖3)傳輸至次級(jí)線圈14(圖1 ;圖2)期間，在這兩個(gè)線圈疊體20，22的線圈24-28中或在原則上任意多個(gè)分別成對(duì)配套的線圈疊體20，22中，經(jīng)過(guò)所產(chǎn)生的充電場(chǎng)4感應(yīng)出高電壓。經(jīng)過(guò)各個(gè)線圈24-28的所說(shuō)明的連接補(bǔ)償來(lái)了這些電壓，以使得電壓在測(cè)量線圈對(duì)24，26上近似為零(散射場(chǎng)和制造容差能確保低剩余電壓)。在激勵(lì)線圈對(duì)28中感應(yīng)出的電壓同樣是非常小的。剩余電壓在此附加地由于在充電場(chǎng)化中的場(chǎng)不均勻性而產(chǎn)生。
[0045]為了識(shí)別在充電場(chǎng)中的可能的外來(lái)物體30(圖5)，在激勵(lì)線圈對(duì)28中饋送了特別是正弦交流電流形式的激勵(lì)電流1T。由于激勵(lì)電流所產(chǎn)生的激勵(lì)磁場(chǎng)B (在圖3，圖4中表示為Bot,2)，在這兩個(gè)線圈疊體20，22的上和下測(cè)量線圈24，28中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。如果在周圍不存在能傳導(dǎo)的外來(lái)物體30，那么這些電壓是相同的并且補(bǔ)償至零。
[0046]如果外來(lái)物體30位于充電場(chǎng)&中并且進(jìn)而也位于由于激勵(lì)電流ie?所引起的激勵(lì)磁場(chǎng)B (圖5中)，那么在外來(lái)物體30中感應(yīng)出渦流電流，其確保激勵(lì)磁場(chǎng)B的應(yīng)變(Deformierung)并且由此經(jīng)過(guò)感應(yīng)的電壓在各個(gè)測(cè)量線圈24, 26中變化。由于在線圈疊體20，22之中的測(cè)量線圈24，26之間具有空間距離，外來(lái)物體30對(duì)位于外來(lái)物體30最近的測(cè)量線圈24，26的作用和對(duì)在線圈疊體20，22中遠(yuǎn)離外來(lái)物體30的測(cè)量線圈24，26的作用不同。
[0047]因?yàn)楝F(xiàn)在各個(gè)感應(yīng)電壓不再抵消，所以出現(xiàn)了具有激勵(lì)電流的頻率的能測(cè)量的電壓IV例如在圖5中示出的情況中測(cè)量電壓U111
[0048]um = U111 ’ !-Unij 2-um； 3+um； 4
[0049]沒(méi)有外來(lái)物體30的情況下相反適用的是:
[0050]Ux = um；1 = um；2 = Ulllj3 = um；4
[0051]Uni = Ux-Ux-UjUx = O
[0052]根據(jù)以下描述外來(lái)物體30在激勵(lì)場(chǎng)B中引起測(cè)量電壓:
[0053]um = Ux-Ux-D3.ux+D4.ux = Ux.(D4-D3.)關(guān) O
[0054]基于測(cè)量電壓um所引起的測(cè)量信號(hào)的振幅和相位在此取決于外來(lái)物體30在激勵(lì)場(chǎng)B中的大小、材料以及相應(yīng)的位置。
[0055]圖6的視圖示出，由于饋送到線圈陣列(成對(duì)配套的第一和第二線圈疊體20，22)中、即其激勵(lì)線圈28中的激勵(lì)電流分別所引起的測(cè)量電壓um借助于評(píng)估單元32來(lái)評(píng)估。
[0056]在特別的實(shí)施方式中在激勵(lì)電流的頻率和/或相位方面進(jìn)行評(píng)估，以使得例如由于充電場(chǎng)4所引起的測(cè)量電壓um能夠與由于激勵(lì)電流所引起的測(cè)量電壓um不同。然后借助于濾波器34實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量電壓um的相應(yīng)的濾波。
[0057]與可能的濾波無(wú)關(guān)地，在每種情況下實(shí)現(xiàn)了對(duì)測(cè)量電壓um關(guān)于其振幅和/或相位的評(píng)估。在此振幅和/或相位與預(yù)定的或能預(yù)定的、特別是能自適應(yīng)匹配的參考值比較。當(dāng)這個(gè)參考值是能自適應(yīng)匹配時(shí)，這允許漂移出現(xiàn)(Trifterscheinungen)的補(bǔ)償，例如由于溫度影響。在與參考數(shù)值偏差大于預(yù)定的或能預(yù)定的邊界值時(shí)，這評(píng)估為在充電場(chǎng)中/在激勵(lì)場(chǎng)Β中存在外來(lái)物體30?？商鎿Q地或附加地也考慮的是，測(cè)量電壓的振幅和/或相位與其他的線圈陣列的測(cè)量電壓的振幅或相位比較。在分別觀察的大小的偏差大于預(yù)定的或能預(yù)定的邊界值時(shí)，這同樣評(píng)估為在充電場(chǎng)中/在激勵(lì)場(chǎng)Β中存在外來(lái)物體30。
[0058]作為比較的結(jié)果評(píng)估單元32產(chǎn)生了輸出信號(hào)36，其表示在充電場(chǎng)&中/在激勵(lì)場(chǎng)Β中存在或不存在外來(lái)物體30。輸出信號(hào)36由控制單元38來(lái)評(píng)估，其同樣中斷了給初級(jí)線圈12饋送相應(yīng)的充電電流，并且由此由于安全原因停止了能量傳輸。
[0059]線圈陣列可以為了影響激勵(lì)場(chǎng)分布而分成多個(gè)子系統(tǒng)，激勵(lì)場(chǎng)分布此外具有對(duì)激勵(lì)場(chǎng)Β的有效距離的影響。
[0060]盡管本發(fā)明細(xì)節(jié)性地由實(shí)施例詳細(xì)地闡述和描述，但是本發(fā)明不僅局限于這個(gè)或這些公開的實(shí)例，并且其他的變體可以由專業(yè)人員導(dǎo)出，而不脫離本發(fā)明的保護(hù)范疇。
[0061]在這里所提及的描述的各個(gè)在背景中出現(xiàn)的觀點(diǎn)由此如下地加以總結(jié):
[0062]所給出的是識(shí)別在用于無(wú)線能量傳輸?shù)拇艌?chǎng)中的外來(lái)物體30的裝置和相應(yīng)的方法，其中該裝置包括至少一個(gè)第一和第二線圈疊體20，22，其中每個(gè)線圈疊體20，22包括激勵(lì)線圈28以及第一和第二測(cè)量線圈24，26，其中線圈24，26，28在這個(gè)或每個(gè)第一和第二線圈疊體20，22中聯(lián)接，以使得由于用于能量傳輸?shù)拇艌?chǎng)在激勵(lì)線圈對(duì)28和測(cè)量線圈對(duì)24，26中均不感應(yīng)出電壓，其中激勵(lì)電流能饋送或饋送到激勵(lì)線圈對(duì)28中，激勵(lì)電流引起激勵(lì)場(chǎng)并且引起能經(jīng)由測(cè)量線圈24，26測(cè)量的測(cè)量電壓，并且其中能評(píng)估以及評(píng)估測(cè)量電壓用于識(shí)別外來(lái)物體30。
【權(quán)利要求】
1.一種用于識(shí)別在用于無(wú)線能量傳輸?shù)拇艌?chǎng)中的外來(lái)物體(30)的裝置， -其中所述裝置包括至少一個(gè)第一線圈疊體(20)和第二線圈疊體(22)， -其中每個(gè)線圈疊體(20，22)包括激勵(lì)線圈(28)以及第一測(cè)量線圈(24)和第二測(cè)量線圈(26)， -其中所述線圈(24，26，28)在所述或每個(gè)所述第一線圈疊體(20)和所述第二線圈疊體(22)中聯(lián)接，以使得由于用于所述能量傳輸?shù)拇艌?chǎng)在激勵(lì)線圈對(duì)(28)和測(cè)量線圈對(duì)(24，26)中均不感應(yīng)出電壓， -其中激勵(lì)電流能饋送到所述激勵(lì)線圈對(duì)(28)中，所述激勵(lì)電流引起激勵(lì)場(chǎng)并且引起能經(jīng)由所述測(cè)量線圈(24，26)測(cè)量的測(cè)量電壓，并且 -其中所述測(cè)量電壓能評(píng)估用于識(shí)別所述外來(lái)物體(30)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，在所述或每個(gè)所述第一線圈疊體(20)和所述第二線圈疊體(22)中，這兩個(gè)所述激勵(lì)線圈(28)反向地聯(lián)接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，在所述或每個(gè)所述第一線圈疊體(20)和所述第二線圈疊體(22)中，每個(gè)所述線圈疊體(20，22)的這兩個(gè)所述測(cè)量線圈(24，26)反向地聯(lián)接。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，具有用于評(píng)估所述測(cè)量電壓的評(píng)估單元(32)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述評(píng)估單元(32)包括按照能饋送到所述激勵(lì)線圈對(duì)(28)中的所述激勵(lì)電流的頻率調(diào)整的濾波器(34)。
6.一種借助于根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置用于識(shí)別在用于無(wú)線能量傳輸?shù)拇艌?chǎng)中的外來(lái)物體(30)的方法， -其中將激勵(lì)電流饋送到所述激勵(lì)線圈對(duì)(28)中，并且 -其中能基于所產(chǎn)生的所述激勵(lì)場(chǎng)經(jīng)由所述測(cè)量線圈(24，26)測(cè)量的測(cè)量電壓評(píng)估用于識(shí)別所述外來(lái)物體(30)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，為了識(shí)別所述外來(lái)物體(30)將所述測(cè)量電壓與至少一個(gè)能經(jīng)由另外的第一線圈疊體(20)和第二線圈疊體(20)分接的測(cè)量電壓比較。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，為了識(shí)別所述外來(lái)物體(30)將所述測(cè)量電壓的振幅和/或相位與預(yù)定的或能預(yù)定的、特別是自適應(yīng)變化的參考數(shù)比較。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在為了識(shí)別所述外來(lái)物體(30)對(duì)所述測(cè)量電壓進(jìn)行評(píng)估之前，考慮到能饋送到所述激勵(lì)線圈對(duì)(28)中的所述激勵(lì)電流的所述頻率，過(guò)濾所述測(cè)量電壓。
【文檔編號(hào)】H02J7/02GK104467128SQ201410475402
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】斯特凡·海蘭 申請(qǐng)人:西門子公司