用于增加外來物體檢測環(huán)路陣列靈敏性的系統(tǒng)、方法及設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大體上設(shè)及無線電力傳遞，且更具體來說，設(shè)及用于增加的外來物體檢測 環(huán)路陣列靈敏性的裝置、系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 已經(jīng)引入了包含從例如電池等能量存儲裝置接收的電導(dǎo)出的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力的遠(yuǎn)程系 統(tǒng)，例如車輛。舉例來說，混合動(dòng)力電動(dòng)車輛包含機(jī)載充電器，所述機(jī)載充電器使用來自車 輛制動(dòng)和傳統(tǒng)馬達(dá)的電力給車輛充電。常常提議通過例如家用或商用AC供應(yīng)源等某種類型 的有線交流電(AC)給電池電動(dòng)車輛(電動(dòng)車輛)充電。有線充電連接需要物理上連接到電力 供應(yīng)器的電纜或其它類似連接器。電纜和類似連接器有時(shí)可能不方便或笨重，且具有其它 缺點(diǎn)。能夠在自由空間中（例如，經(jīng)由無線場)傳送電力W便用于給電動(dòng)車輛充電的無線充 電系統(tǒng)可W克服有線充電解決方案的一些缺陷。然而，無線場可誘發(fā)定位在無線場內(nèi)的良 好導(dǎo)電（例如，金屬)物體中的滿電流，從而潛在地導(dǎo)致物體變熱、振動(dòng)或?qū)е赂浇矬w烙化 或著火。由此，有效且安全地傳遞電力W給電動(dòng)車輛充電的無線充電系統(tǒng)和方法是合乎需 要的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的系統(tǒng)、方法及裝置的各種實(shí)施方案各自具有若干方 面，其中的單個(gè)方面并不單獨(dú)負(fù)責(zé)本文所述的合乎需要的屬性。在不限制所附權(quán)利要求書 的范圍的情況下，本文描述一些顯要特征。
[0004] 在附圖和下文描述中闡述本說明書中描述的標(biāo)的物的一或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)。其 它特征、方面及優(yōu)點(diǎn)將從所述描述、圖式及權(quán)利要求書中變得顯而易見。應(yīng)注意，W下各圖 的相對尺寸可能未按比例繪制。
[0005] 本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種用于檢測物體的存在的設(shè)備。所述設(shè)備包括布置在陣 列中的多個(gè)導(dǎo)電環(huán)路。所述設(shè)備進(jìn)一步包括傳感器電路，其經(jīng)配置W確定與所述多個(gè)環(huán)路 中的每一者相關(guān)聯(lián)的特性。所述設(shè)備進(jìn)一步包括硬件處理器，其經(jīng)配置W針對多個(gè)環(huán)路中 的每一環(huán)路基于與所述環(huán)路相關(guān)聯(lián)的特性及與至少一個(gè)鄰近環(huán)路相關(guān)聯(lián)的特性而確定參 數(shù)。所述硬件處理器進(jìn)一步經(jīng)配置W基于所述參數(shù)而確定物體的存在。
[0006] 本發(fā)明的另一方面提供一種用于檢測物體的存在的方法的實(shí)施例。所述方法包括 確定與布置在陣列中的多個(gè)導(dǎo)電環(huán)路中的每一者相關(guān)聯(lián)的特性。所述方法進(jìn)一步包括針對 所述多個(gè)環(huán)路中的每一環(huán)路基于與所述環(huán)路相關(guān)聯(lián)的特性及與至少一個(gè)鄰近環(huán)路相關(guān)聯(lián) 的特性而確定參數(shù)。所述方法進(jìn)一步包括基于所述參數(shù)而確定物體的存在。
[0007] 本發(fā)明的又一方面提供一種檢測物體的存在的設(shè)備。所述設(shè)備包括用于確定與環(huán) 路陣列的多個(gè)環(huán)路中的每一者相關(guān)聯(lián)的特性。所述設(shè)備進(jìn)一步包括用于針對所述多個(gè)環(huán)路 中的每一環(huán)路基于與所述環(huán)路相關(guān)聯(lián)的特性及與至少一個(gè)鄰近環(huán)路相關(guān)聯(lián)的特性而確定 參數(shù)的裝置。所述設(shè)備進(jìn)一步包括用于基于所述參數(shù)而確定物體的存在的裝置。
[0008] 本發(fā)明的另一方面提供一種用于檢測物體的存在的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀媒體。所 述非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀媒體計(jì)算機(jī)程序具有編碼在其上的指令，所述指令在被執(zhí)行時(shí)致使 設(shè)備確定與布置在陣列中的多個(gè)導(dǎo)電環(huán)路中的每一者相關(guān)聯(lián)的特性。所述指令在被執(zhí)行時(shí) 進(jìn)一步致使所述針對所述多個(gè)環(huán)路中的每一環(huán)路基于與所述環(huán)路相關(guān)聯(lián)的特性及與至少 一個(gè)鄰近環(huán)路相關(guān)聯(lián)的特性而確定參數(shù)。所述指令在被執(zhí)行時(shí)進(jìn)一步致使所述設(shè)備基于所 述參數(shù)而確定物體的存在。
【附圖說明】
[0009] 圖1為根據(jù)示范性實(shí)施例的用于對電動(dòng)車輛充電的示范性無線電力傳遞系統(tǒng)的 圖。
[0010] 圖2為圖1的無線電力傳遞系統(tǒng)的示范性核屯、組件的示意圖。
[0011] 圖3為展示圖1的無線電力傳遞系統(tǒng)的示范性核屯、及輔助組件的另一功能框圖。
[0012] 圖4是展示根據(jù)示范性實(shí)施例的用于物體檢測的示范性環(huán)路陣列的圖。
[0013] 圖5是根據(jù)一實(shí)施例的用于嵌入底座墊內(nèi)的物體檢測的示范性環(huán)路陣列的側(cè)視 圖。
[0014] 圖6是根據(jù)一實(shí)施例的經(jīng)配置W檢測物體的環(huán)路陣列內(nèi)的環(huán)路的示范性配置的 圖。
[0015] 圖7是根據(jù)一實(shí)施例的經(jīng)配置W基于環(huán)路阻抗測量值來檢測物體的示范性電路的 功能框圖。
[0016] 圖8是根據(jù)一實(shí)施例的經(jīng)配置W基于環(huán)路諧振頻率測量值而檢測物體的示范性電 路的另一功能框圖。
[0017] 圖9是根據(jù)示范性實(shí)施例的用于基于環(huán)路測量值檢測物體的結(jié)果矩陣的圖。
[0018] 圖10是根據(jù)示范性實(shí)施例的用于基于環(huán)路測量值及鄰近環(huán)路測量值而檢測物體 的經(jīng)擴(kuò)展結(jié)果矩陣的圖。
[0019] 圖11是根據(jù)示范性實(shí)施例的說明在不存在外來物體時(shí)的環(huán)路諧振頻率的圖表。
[0020] 圖12是根據(jù)示范性實(shí)施例的說明在外來物體存在于環(huán)路中屯、時(shí)的環(huán)路諧振頻率 的改變的另一圖表。
[0021] 圖13是根據(jù)示范性實(shí)施例的說明在外來物體存在于兩個(gè)環(huán)路之間的邊緣處時(shí)的 環(huán)路諧振頻率的改變的另一圖表。
[0022] 圖14是根據(jù)示范性實(shí)施例的用于檢測物體的存在的示范性方法的流程圖。
[0023] 圖15是根據(jù)示范性實(shí)施例的用于檢測物體的存在的設(shè)備的功能框圖。
[0024] 圖16是根據(jù)示范性實(shí)施例的用于基于環(huán)路測量值而檢測物體并校正溫度變化的 結(jié)果矩陣的圖。
[0025] 圖17是根據(jù)示范性實(shí)施例的用于基于環(huán)路測量值、鄰近環(huán)路測量值而檢測物體且 校正溫度變化的經(jīng)精簡結(jié)果矩陣的圖。
[0026] 圖18是說明根據(jù)示范性實(shí)施例的在沒有外來物體存在于室溫下時(shí)的環(huán)路諧振頻 率的圖表。
[0027] 圖19是根據(jù)示范性實(shí)施例的說明在沒有外來物體存在于增加的溫度下時(shí)的環(huán)路 諧振頻率的改變的另一圖表。
[0028] 圖20是根據(jù)示范性實(shí)施例的說明在沒有外來物體存在于大體上增加的溫度下時(shí) 的環(huán)路諧振頻率的改變的另一圖表。
[0029] 圖21是根據(jù)示范性實(shí)施例的說明在存在外來物體時(shí)的環(huán)路諧振頻率的改變的另 一圖表。
[0030] 圖式中說明的各種特征可能未按比例繪制。因此，為了清晰起見，可任意擴(kuò)大或減 小各種特征的尺寸。此外，圖式中的一些圖式可能并未描繪給定系統(tǒng)、方法或裝置的所有組 件。最后，可能貫穿說明書和圖式使用相似參考標(biāo)號來表示相似特征。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下文結(jié)合附圖闡述的詳細(xì)描述既定作為對本發(fā)明的示范性實(shí)施例的描述，且并不 希望表示可W實(shí)踐本發(fā)明的僅有實(shí)施例。貫穿此描述所使用的術(shù)語"示范性"意指"充當(dāng)實(shí) 例、例子或說明"，且未必應(yīng)解釋為比其它示例性實(shí)施例優(yōu)選或有利。具體描述包含出于提 供對示范性實(shí)施例的透徹理解的目的的具體細(xì)節(jié)。在一些情況下，W框圖形式展示一些裝 置。
[0032] 無線地傳遞電力可指將與電場、磁場、電磁場或其它場相關(guān)聯(lián)的任何形式的能量 從發(fā)射器傳遞到接收器而不使用物理電導(dǎo)體(例如，可經(jīng)由自由空間傳遞電力）?？捎?接收 線圈"接收、捕獲或禪合到無線場(例如，磁場）中的電力輸出W實(shí)現(xiàn)電力傳遞。
[0033] 電動(dòng)車輛在本文中用W描述遠(yuǎn)程系統(tǒng)，遠(yuǎn)程系統(tǒng)的實(shí)例為包括從可充電能量存儲 裝置(例如，一或多個(gè)可再充電電化學(xué)電池或其它類型的電池)得到的電力作為其運(yùn)動(dòng)能力 的部分的車輛。作為非限制性實(shí)例，一些電動(dòng)車輛可為混合電動(dòng)車輛，其除了電動(dòng)馬達(dá)W外 還包含用于直接運(yùn)動(dòng)或?qū)囕v的電池充電的傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)。其它電動(dòng)車輛可從電力汲取所有 運(yùn)動(dòng)能力。電動(dòng)車輛不限于汽車，且可包含摩托車、手推車、小型摩托車，及其類似者。舉例 來說而非限制，本文描述呈電動(dòng)車輛化V)形式的遠(yuǎn)程系統(tǒng)。此外，還預(yù)期可使用可充電能量 存儲裝置而至少部分地供電的其它遠(yuǎn)程系統(tǒng)(例如，例如個(gè)人計(jì)算裝置等電子裝置及其類 似者）。
[0034] 圖1為根據(jù)示范性實(shí)施例的用于對電動(dòng)車輛112充電的示范性無線電力傳遞系統(tǒng) 100的圖。當(dāng)電動(dòng)車輛112停車于底座無線充電系統(tǒng)102a附近時(shí)，無線電力傳遞系統(tǒng)100實(shí)現(xiàn) 電動(dòng)車輛112的充電。說明了在停車區(qū)中用于待停車于對應(yīng)的底座無線充電系統(tǒng)102a及 102b上方的兩個(gè)電動(dòng)車輛的空間。在一些實(shí)施例中，區(qū)域分配中屯、130可連接到電力主干 132且經(jīng)配置W經(jīng)由電力鏈路110將交流(AC)或直流(DC)供電提供到底座無線充電系統(tǒng) 1〇2曰。底座無線充電系統(tǒng)102a還包含用于無線地傳遞或接收電力的基本系統(tǒng)感應(yīng)線圈 104a。電動(dòng)車輛112可包含電池單元118、電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈116及電動(dòng)車輛無線充電系統(tǒng) 114。電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈116可(例如)經(jīng)由由底座系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a所產(chǎn)生的電磁場的區(qū)域 來與底座系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a相互作用。
[0035] 在一些示范性實(shí)施例中，電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈116可在電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈116位于由 底座系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a產(chǎn)生的能量場中時(shí)接收電力。所述場對應(yīng)于其中可由電動(dòng)車輛感應(yīng) 線圈116俘獲由底座系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a所輸出的能量的區(qū)域。舉例來說，由底座系統(tǒng)感應(yīng)線 圈104a所輸出的能量可處于足W給電動(dòng)車輛112充電或供電的電平。在一些情況下，所述場 可對應(yīng)于底座系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a的"近場"。近場可對應(yīng)于其中存在由底座系統(tǒng)感應(yīng)線圈 104a中的電流和電荷引起的并不將電力福射遠(yuǎn)離底座系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a的強(qiáng)反應(yīng)性場的 區(qū)。在一些情況下，近場可對應(yīng)于處于底座系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a的波長的約1/231內(nèi)的區(qū)（且針 對電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈116,反之亦然），如將在下文中進(jìn)一步描述。
[0036] 地區(qū)配電中屯、1130可經(jīng)配置W經(jīng)由通信回程134而與外部源（例如，電網(wǎng)）通信且 經(jīng)由通信鏈路108而與底座無線充電系統(tǒng)102a通信。
[0037] 在一些實(shí)施例中，電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈116可與底座系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a對準(zhǔn)，且因此 由司機(jī)簡單地安置于近場區(qū)內(nèi)，從而相對于底座系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a而正確地定位電動(dòng)車輛 112。在其它實(shí)施例中，可給予司機(jī)視覺反饋、聽覺反饋或其組合，W確定電動(dòng)車輛112何時(shí) 被恰當(dāng)?shù)胤胖肳用于無線電力傳遞。在又其它實(shí)施例中，電動(dòng)車輛112可通過自動(dòng)駕駛系統(tǒng) 定位，所述自動(dòng)駕駛系統(tǒng)可將電動(dòng)車輛112來回移動(dòng)(例如，呈Z字形移動(dòng))直到對準(zhǔn)誤差已 達(dá)到可容許值為止。此可在無司機(jī)干設(shè)的情況下或在僅具有最小司機(jī)干設(shè)的情況下（前提 是電動(dòng)車輛112配備有伺服方向盤、超聲波傳感器及智能W調(diào)整車輛）由電動(dòng)車輛112自動(dòng) 地及自主地執(zhí)行。在仍其它實(shí)施例中，電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈116、底座系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a或其 組合可具有用于使所述感應(yīng)線圈116與104a相對于彼此移位及移動(dòng)W更準(zhǔn)確地將它們定向 并在其間形成更有效率的禪合的功能性。
[0038] 底座無線充電系統(tǒng)102a可位于多種位置中。作為非限制性實(shí)例，一些合適位置包 含在電動(dòng)車輛112所有者的家中的停車區(qū)、為在常規(guī)的基于石油的加油站后模型化的電動(dòng) 車輛無線充電所保留的停車區(qū)及在例如購物中屯、及工作場所等其它位置的停車場。
[0039] 無線地對電動(dòng)車輛充電可提供眾多益處。舉例來說，可自動(dòng)地執(zhí)行充電，而幾乎不 具有司機(jī)干預(yù)和操縱，由此提高用戶的便利性。還可不存在暴露的電觸點(diǎn)且無機(jī)械磨損，借 此提高無線電力傳遞系統(tǒng)100的可靠性?？赡懿恍枰獙﹄娎|及連接器的操縱，且可不存在可 在室外環(huán)境中暴露于濕氣及水的電纜、插頭或插座，借此提高安全性。還可不存在可見或可 接近的插口、電纜和插頭，借此減小對電力充電裝置的潛在破壞行為。另外，由于可將電動(dòng) 車輛112用作分布式存儲裝置W使電網(wǎng)穩(wěn)定，所W可使用對接至電網(wǎng)解決方案來增加針對 車輛至電網(wǎng)(V2G)操作的車輛可用性。
[0040] 如參看圖1所描述的無線電力傳遞系統(tǒng)100還可提供美學(xué)及非阻礙優(yōu)點(diǎn)。舉例來 說，可不存在可阻礙車輛及/或行人的充電柱及電纜。
[0041] 作為車輛至電網(wǎng)能力的進(jìn)一步解釋，無線電力發(fā)射及接收能力可經(jīng)配置成互逆 式，使得底座無線充電系統(tǒng)102a將電力傳遞到電動(dòng)車輛112且電動(dòng)車輛112將電力傳遞到底 座無線充電系統(tǒng)102a(例如，在能量不足時(shí)）。此能力可用于通過在由可再生發(fā)電（例如，風(fēng) 或太陽能）中的過度需求或不足引起的能量不足時(shí)允許電動(dòng)車輛將電力貢獻(xiàn)給整個(gè)分配系 統(tǒng)來使配電網(wǎng)穩(wěn)定。
[0042] 圖2為圖1的無線電力傳遞系統(tǒng)100的示范性核屯、組件的示意圖。如圖2中所示，無 線電力傳遞系統(tǒng)200可包含底座系統(tǒng)發(fā)射電路206,所述底座系統(tǒng)發(fā)射電路206包含具有電 感^的底座系統(tǒng)感應(yīng)線圈204。無線電力傳遞系統(tǒng)200進(jìn)一步包含電動(dòng)車輛接收電路222,所 述電動(dòng)車輛接收電路222包含具有電感L2的電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈216。本文中所描述的實(shí)施例 可使用電容負(fù)載型線回路（即，多應(yīng)線圈），從而形成能夠經(jīng)由磁近場或電磁近場將能量從 初級結(jié)構(gòu)(發(fā)射器)有效率地禪合到次級結(jié)構(gòu)(接收器）（如果初級結(jié)構(gòu)與次級結(jié)構(gòu)兩者經(jīng)調(diào) 諧到共同諧振頻率)的諧振結(jié)構(gòu)?？蓪⒕€圈用于電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈216和底座系統(tǒng)感應(yīng)線圈 204。將諧振結(jié)構(gòu)用于禪合能量可被稱為"磁禪合諧振"、"電磁禪合諧振"和/或"諧振感應(yīng)"。 將基于從底座無線電力充電系統(tǒng)202到電動(dòng)車輛112的電