CN112042075B 用于检测异物的装置、系统和方法 （通 用电气公司）

2020.10.15PCT/US2019/0277892019.04.17WO2019/204379EN2019.10.24一种检测装置(100)包括具有多个检测线圈(106)和至少一对检测线圈组(106)的检测垫线圈组(106)和第二检测线圈组(106)包括第一阻抗值和第二阻抗值。所述检测装置(100)包括一个或多个驱动子系统(112)和比较子系统测垫(102)，并被配置为激励至少一对检测线圈检测垫(102)，并被配置为从这对检测线圈组2一个或多个驱动子系统（112可操作地耦合到所述检测垫（102并被配置为激励至比较子系统（114可操作地耦合到所述检测垫（102并被配置为从所述至少一对检的存在。5.根据权利要求1所述的检测装置（100其中，所述第一阻抗值和所述第二阻抗值彼6.根据权利要求1所述的检测装置（100其中，所述第一阻抗值和所述第二阻抗值彼7.根据权利要求1所述的检测装置（100其中，所述第一阻抗值和所述第二阻抗值彼至少一部分被配置为耦合到所述多个检测区中的11.根据权利要求10所述的检测装置（100其中，对应于一对检测区的所述多个检测313.根据权利要求1所述的检测装置（100其中，一检测线圈组（接收器单元，包括至少一个接收器线圈，并被配置为接收由所述16.根据权利要求15所述的检测系统（400其中，所述驱动子系统被配置为间歇地或17.根据权利要求15所述的检测系统（400其中，所述一个或多个驱动子系统还包括个组的正在进行的电流信号和所述对检测线圈组中的另一个组的返回电流信号来确定差4对检测线圈组中的组由幅度和相位相似的相同电流5[0002]传统的无线电力传输(WPT)系统基于感应电力传输原理，将电能从一个装置无线[0003]在这样的WPT系统中，如果在无线电力传输期间在发射器和接收器线圈之间存在[0004]在WPT系统中有各种不同的方法来检测异物。这些包括通过初级线圈中电流频率基于差分电流信号生成控制信号。WPT系统包括被配置为以交流(AC)电压信号的形式供电6[0011]图3A至图3B是根据本说明书的各方面的包括耦合到驱动子系统的一对检测线圈[0012]图3C至图3E是根据本说明书的各方面的具有耦合到几对检测线圈组的一个或多[0013]图4是根据本说明书的各方面的具有用于检测WPT系统的操作环境中异物的存在[0015]图6至图7是根据本说明书的各方面的用于检测WPT系统的操作环境中异物的存在[0020]一些电动车辆(EV)和混合动力车辆使用WPT系统通过无线电力传输或感应电力传7[0021]当由导电材料或含铁材料制成的异物无意中放置在WPT的操作环境中时，该异物[0022]图1示出了具有检测垫102的检测装置100，检测垫102具有多个检测线圈106和至比较子系统114可操作地耦合到检测垫102，并被配置为从至少一对检测线圈组106接收差考图2A至图2B和图3A至图3B更详细地解释检测线意到，检测垫102的表面积可以大于或等于其上设置有检测垫102的发射器单元的表面积。[0027]检测线圈106是电磁线圈。在图1所示的实施方式中，检测线圈106用于代表性目的各种线圈拓扑、形状和几何设置。检测线圈106的形状的非限制性示例可以包括螺旋线8中的一个同心线圈的电感值可以用L表示，但是该对同心线圈中的另一同心线圈的电感值WPT系统的主磁场(图1中未示出)对称定位的检测线圈组1[0033]在一些实施方式中，驱动子系统112的驱动单元被配置为向一个或多个检测线圈施方式中，驱动子系统112可以从被配置为给WPT系统的发射器单元供电的主电源吸取电在没有异物的情况下，检测装置100的不同的检测线圈组106的固有阻抗值可以相同或不9动控制器可以用于为一对检测线圈组106中的一组提供电压补偿。举例来说，驱动子系统[0035]比较子系统114可操作地耦合到检测垫102，并被配置为从检测垫102接收一个或100还可以包括通信单元(图1中未示出)，该通信单元使得检测装置100能够与使用它的系些实施方式中，成对的检测线圈组中的第一组和第二组包括检测线圈的结构相似的设置。变化小于或等于0.5％的阻抗值。举例来说，第一组的阻抗值可以在第二组的阻抗值的-置为向第一检测线圈组和第二检测线圈组提供不同的电压信号，使得在没有异物的情况[0041]如将参考图2A描述的，特定的一对检测线圈组的检测线圈相对于主磁场对称设对检测线圈的两组可以与补偿器元件相关联地或者在驱动控制器的帮助下提供可忽略和两组中的一组的输入电流和这对检测线圈组中的另一组的输入电流[0043]任何两组204检测线圈都可能经受相似强度的主磁场，可以成对形成一对检测线中未示出)的操作环境中异物的存在，可以激励一对或多对检测线圈205的组204。举例来的情况下，补偿器元件218可以可操作地耦合到一对检测线圈205的组204中的至少一组[0045]图2B表示具有多个检测区224的检测垫220，检测区224具有两个或多个检测线圈个区域224具有更多数量的检测线圈222或者具有不同形状和几何形状的检测线圈222，并[0047]存在于异物附近的一个或多个检测线圈308可以与异物电磁耦合，这种电感耦合一对302检测线圈308的两组304和306可以具有可检测的相似阻抗值。为了检测异物的存个补偿器元件。耦合到组334和336的电容器333和335与组334和336的检测线圈338形成谐[0049]驱动子系统340还包括驱动控制器346，驱动控制器346可以被配置为补偿第一组组334和336具有不同阻抗值的实施方式中，驱动控制器346可以被配置为通过一种或多种不需要激励检测线圈组时关闭驱动单元。驱动控制器可以使用电子电路来控制驱动单元。394的对395和397分别耦合到驱动子系统391和392。驱动子系统391包括驱动单元399和驱[0054]图4示出了用于检测WPT系统404的操作环境402中异物的存在的示例性检测系统[0058]WPT系统404还包括接收器单元424，该接收器单元424具有动电话网络向EV416的用户或相应EV充电站的操作员发送控制信号，以传送异物的存在[0060]由比较子系统414从检测垫408的检测线圈接收的差分电流信号被转换成电压信信号的值，则表明由这对检测线圈组中的两组吸取的电流适当地相似，这表明在WPT系统404的操作环境中不存在异物或存在可能不会对WPT操作产生不利影响的非常小的异物(例单元426的控制信号将使得控制单元426仅激励发射器单元420中线圈阵列的子集，从而避[0062]图5示出了可操作地耦合到检测垫的一对502检测线圈组504和506的示例性比较子设备(例如但不限于差分放大器)来找到单独电流之间的差异。来自对502的差分电流信号可以通过使用到一组的正在进行的电流信号和来自这对组中的另一组的返回电流信号[0063]当两个电流信号508和510穿过磁芯512时，电流信号508和510的差异在磁芯中生测线圈组中的一组的正在进行的电流信号和这对检测线圈组中的另一组的返回电流信号[0071]图7是用于基于控制信号控制发射器单元的电源的方法的方法流程图700。在框例中，检测垫800可以是即插即用结构。检测垫800包括具有一个或多个印刷电路板(PCB)