无线能量传输系统中的外来物检测技术方案

本公开以用于无线功率传输的装置、方法以及系统为特征，其包括以至少一个谐振器为特征的电源、以至少一个谐振器为特征的功率接收机、以导电材料的一个或多个环路为特征并被配置成基于电源与功率接收机之间的磁场来生成电信号的第一检测器、以导电材料为特征的第二检测器、以及被耦合到第一和第二检测器的控制电子装置，其中，在操作期间，控制电子装置被配置成测量第一检测器的电信号并将第一检测器的测量电信号与用于第一检测器的基线电信息相比较以确定关于碎屑是否位于电源与功率接收机之间的信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无线能量传输系统中的外来物检测相关申请的交叉引用本申请要求：2012年10月19日提交的美国临时专利申请号61/716,432；2013年8月16日提交的美国临时专利申请号61/866,703；以及2013年9月13日提交的美国临时专利申请号61/877,482的优先权。上面列出申请的整体公开被通过引用结合到本申请中。
本公开涉及无线能量传输和用于检测无线功率传输系统上的外来物碎屑（FOD）的方法。
技术介绍
可使用例如在2010年5月6日作为US2010/010909445公开且题为“WirelessEnergyTransferSystems”的共同所有美国专利申请12/613,686、在2010年12月9日作为2010/0308939公开且题为“IntegratedResonator-ShieldStructures”的美国专利申请12/860,375、在2012年3月15日作为2012/0062345公开且题为“LowResistanceElectricalConductor”的美国专利申请13/222,915、在2012年10月4日作为2012/0248981公开且题为“Multi-ResonatorWirelessEnergyTransferforLighting”的美国专利申请13/283,811中详述的多种已知辐射或远场以及无辐射或近场技术来无线地传输能量或功率，该申请的内容被通过引用结合到本文中。
技术实现思路
一般地，在第一方面，本公开以无线功率传输系统为特征，其包括以至少一个谐振器为特征的电源、以至少一个谐振器为特征的功率接收机，其中，该功率接收机被配置成接收由电源无线地发射的电功率、以导电材料的一个或多个环路为特征的第一检测器，其中，该第一检测器被配置成基于电源与功率接收机之间的磁场而生成电信号、以导电材料为特征的第二检测器以及被耦合到第一和第二检测器的控制电子装置，其中，在系统的操作期间，控制电子装置被配置成：测量第一检测器的电信号，将第一检测器的测量电信号与用于第一检测器的基线电信息相比较以确定关于碎屑是否位于电源与功率接收机之间的信息；测量第二检测器的电信号，其中，第二检测器的电信号与第二检测器的电容有关；以及将第二检测器的测量电信号与用于第二检测器的基线电信息相比较以确定关于活物体是否位于电源与功率接收机之间的信息。系统的实施例可以包括以下特征中的任何一个或多个。电源可以是交通工具充电站的部件。功率接收机可以是交通工具的部件。由第一检测器生成的电信号可以包括电压和电流中的至少一个。第二检测器的电信号可以包括电压和电容中的至少一个。当没有碎屑位于电源与功率接收机之间时，用于第一检测器的基线电信息可以对应于第一检测器的电信号。当没有活物体位于电源与功率接收机之间时，用于第二检测器的基线电信息可以对应于第二检测器的电信号。确定关于碎屑是否位于电源与功率接收机之间的信息可以包括将碎屑位于电源与功率接收机之间的可能性值与阈值值相比较。可以将控制电子装置配置成通过针对用于第一检测器的基线电信息计算均值和协方差矩阵并基于该均值和协方差矩阵来确定可能性值而确定可能性值。确定关于活物体是否位于电源与功率接收机之间的信息可以包括将第二检测器的测量电信号与阈值值相比较。第一检测器可以包括至少位于电源与功率接收机之间的第一平面中的导电材料的多个环路。第二检测器可以包括至少位于电源与功率接收机之间的第二平面中的一定长度的导电材料。第一和第二平面可以是平行的。第一和第二平面可以是同一平面。由电源在第二平面中生成的磁场可以具有半峰全宽截面分布，并且在第二平面中环绕第二检测器的最小尺寸的圆形周界具有为半峰全宽截面分布的100%或更多（例如，110%或更多、120%或更多、130%或更多、140%或更多、150%或更多、175%或更多、200%或更多）的封闭区。导电材料的长度可以在第二平面中形成蛇形路径。导电材料的长度可以包括基本上在公共方向上延伸的多个段，并且各段中的至少某些之间的间距可以在垂直于公共方向的方向上改变。由电源在第二平面的第一区域中生成的磁通量密度可以大于第二平面的第二区域中的磁通量密度，并且第一区域中的连续段之间的间距可以比在第二区域中小。第一检测器可以包括在第一平面中相互间隔开的多个环路，并且相邻环路之间的间距可以改变。由电源在第一平面的第一区域中生成的磁通量密度可以大于第一平面的第二区域中的磁通量密度，并且相邻环路之间的间距可以在第一区域中比在第二区域中小。第一和第二平面可以位于与电源相比更接近于功率接收机。功率接收机的至少一个谐振器的总截面面积可以是由电源在功率接收机的位置处生成的磁场的半峰全宽截面面积的80%或更多（例如，90%或更多，100%或更多，120%或更多，140%或更多，150%或更多，175%或更多）。可以将电源配置成向功率接收机传输1kW或更多（例如，2kW或更多、3kW或更多、4kW或更多、6kW或更多、8kW或更多、10kW或更多、15kW或更多、20kW或更多）的功率。可以将电源配置成以多个不同的能量传输速率向功率接收机传输功率。可以将控制电子装置配置成：将电源调整成以多个不同能量传输速率中的所选的一个来传输功率；以及获得对应于所选能量传输速率的基线电信息。获得基线电信息可以包括从电子存储单元取回该信息。可以将控制电子装置配置成通过以下各项来测量基线电信息：在没有碎屑在电源附近的情况下激活电源以生成通过第一检测器的磁通量；以及响应于磁通量而测量第一检测器的电信号。可以将控制电子装置配置成激活电源并在电源和功率接收机至少部分地对准的情况下测量第一检测器的电信号。可以将控制电子装置配置成激活电源并在在电源与功率接收机之间不发生功率传输的情况下测量第一检测器的电信号。可以将电源配置成在电源与功率接收机之间的位置处生成至少6.25µT（例如，至少7µT、至少8µT、至少10µT、至少15µT、至少20µT、至少30µT、至少50µT）的磁通量。第一检测器可以包括多个环路，并且可以将控制电子装置配置成测量由多个环路中的至少某些生成的电信号，以基于测量电信号来确定关于电源与功率接收机之间的不对准的信息。多个环路中的至少某些可以邻近于电源的边缘定位。可以将控制电子装置配置成通过比较由多个环路中的所述至少某些生成的电信号来确定关于不对准的信息。可以将控制电子装置配置成使得如果对应于碎屑是否位于电源与功率接收机之间的可能性值超过阈值值，则控制电子装置中断电源与功率接收机之间的无线功率传输。可以将控制电子装置配置成使得如果对应于碎屑是否位于电源与功率接收机之间的可能性值超过阈值值，则控制电子装置减小电源与功率接收机之间的能量传输速率。可以将控制电子装置配置成使得如果对应于碎屑是否位于电源与功率接收机之间的可能性值超过阈值值，则控制电子装置向无线功率传输系统的用户提供警告指示器。可以将控制电子装置配置成使得如果第二检测器的测量电信号超过阈值值，则控制电子装置中断电源与功率接收机的的无线功率传输功率。可以将控制电子装置配置成使得如果第二检测器的测量电信号超过阈值值，则控制电子装置减小由电源生成的磁场的量值。可以将控制电子装置配置成使得如果第二检测器的测量电信号超过阈值值，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线功率传输系统，包括：电源，包括至少一个谐振器；功率接收机，包括至少一个谐振器，其中，所述功率接收机被配置成接收由电源无线地发射的电功率；第一检测器，包括导电材料的一个或多个环路，其中，第一检测器被配置成基于电源与功率接收机之间的磁场而生成电信号；第二检测器，包括导电材料；以及控制电子装置，被耦合到第一和第二检测器，其中，在系统的操作期间，控制电子装置被配置成：　测量第一检测器的电信号；　将第一检测器的测量电信号与用于第一检测器的基线电信息相比较以确定关于碎屑是否位于电源与功率接收机之间的信息；　测量第二检测器的电信号，其中，第二检测器的电信号与第二检测器的电容有关；以及　将第二检测器的测量电信号与用于第二检测器的基线电信息相比较以确定关于活物体是否位于电源与功率接收机之间的信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.10.19 US 61/716432;2013.08.16 US 61/866703;201.一种无线功率传输系统，包括：电源，包括至少一个谐振器；功率接收机，包括至少一个谐振器，其中，所述功率接收机被配置成接收由电源无线地发射的电功率；第一检测器，包括导电材料的一个或多个环路，其中，第一检测器被配置成基于电源与功率接收机之间的磁场而生成电信号；第二检测器，包括导电材料；以及控制电子装置，被耦合到第一和第二检测器，其中，在系统的操作期间，控制电子装置被配置成：测量第一检测器的电信号；将第一检测器的测量电信号与用于第一检测器的基线电信息相比较以确定关于碎屑是否位于电源与功率接收机之间的信息；测量第二检测器的电信号，其中，第二检测器的电信号与第二检测器的电容有关；以及将第二检测器的测量电信号与用于第二检测器的基线电信息相比较以确定关于活物体是否位于电源与功率接收机之间的信息。2.权利要求1的系统，其中，所述电源是交通工具充电站的部件。3.权利要求1的系统，其中，所述电源是交通工具的部件。4.权利要求1的系统，其中，由第一检测器生成的电信号包括电压和电流中的至少一个。5.权利要求1的系统，其中，所述第二检测器的电信号包括电压和电容中的至少一个。6.权利要求1的系统，其中，当没有碎屑位于电源与功率接收机之间时，用于第一检测器的基线电信息对应于第一检测器的电信号。7.权利要求1的系统，其中，当没有活物体位于电源与功率接收机之间时，用于第二检测器的基线电信息对应于第二检测器的电信号。8.权利要求1的系统，其中，确定关于碎屑是否位于电源与功率接收机之间的信息包括将碎屑位于电源与功率接收机之间的可能性值与阈值值相比较。9.权利要求8的系统，其中，所述控制电子装置被配置成计算用于针对第一检测器的基线电信息的均值和协方差矩阵并基于均值和协方差矩阵来确定可能性值。10.权利要求1的系统，其中，确定关于活物体是否位于电源与功率接收机之间的信息包括将第二检测器的测量电信号与阈值值相比较。11.权利要求1的系统，其中，所述第一检测器包括至少位于电源与功率接收机之间的第一平面中的导电材料的多个环路。12.权利要求11的系统，其中，所述第二检测器包括至少位于电源与功率接收机之间的第二平面中的一定长度的导电材料。13.权利要求12的系统，其中，第一和第二平面是平行的。14.权利要求12的系统，其中，第一和第二平面是同一平面。15.权利要求12的系统，由电源在第二平面中生成的磁场具有半峰全宽截面分布，并且其中，在第二平面中围绕第二检测器的最小尺寸的圆形周界具有封闭区域，其为半峰全宽截面分布的100％或更多。16.权利要求15的系统，其中，所述圆形周界具有封闭区域，其为半峰全宽截面分布的150％或更多。17.权利要求12的系统，其中，导电材料的长度在第二平面中形成蛇形路径。18.权利要求12的系统，其中，导电材料的长度包括基本上在公共方向上延伸的多个段，并且其中，各段中的至少某些之间的间距在垂直于公共方向的方向上改变。19.权利要求18的系统，其中，由电源在第二平面的第一区域中生成的磁通量密度大于第二平面的第二区域中的磁通量密度，并且其中，第一区域中的连续段之间的间距比在第二区域中的更小。20.权利要求11的系统，其中，所述第一检测器包括在第一平面中相互间隔的多个环路，并且其中，相邻环路之间的间距改变。21.权利要求20的系统，其中，由电源在第一平面的第一区域中生成的磁通量密度大于第一平面的第二区域中的磁通量密度，并且其中，相邻环路之间的间距在第一区域中比在第二区域中更小。22.权利要求14的系统，其中，第一和第二平面位于比电源更接近于功率接收机处。23.权利要求1的系统，其中，功率接收机的所述至少一个谐振器的总截面...

【专利技术属性】
技术研发人员：AM罗伊，N卡茨，AB柯斯，C比恩罗斯特罗，S费尔赫斯，MP克斯勒，KL霍尔，HT楼，
申请(专利权)人：无线电力公司，
类型：发明
国别省市：美国;US