无线能量传送系统中的异物检测技术方案

一种用于检测无线电力传送系统周围的异物的系统和方法，该无线电力传送系统包括：多个检测器，其中各检测器特征在于一个或多个导电材料回路，以及控制器，其配置成测量各检测器中的电压和电流至少之一并且基于测量结果来判断无线电力传送系统周围是否存在异物，其中该多个检测器中的至少一些检测器包括第一数量的导电材料回路，以及该多个检测器中的至少一些检测器包括大于第一数量的第二数量的导电材料回路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2014年5月7日提交的美国临时专利申请第61/989,799号和2014年10月30日提交的美国临时专利申请第62/072,992号的优先权，这两项专利申请各自的全部内容通过引用包含于此。
本专利技术涉及无线能量传送和用于检测无线电力传送系统附近的异物(FOD)的方法。
技术介绍
可以使用例如在内容通过引用包含于此的以下专利申请中详细描述的各种已知的辐射或远场的和非辐射或近场的技术来无线传送能量或电力：2010年5月6日作为US2010/010909445公布的标题为“WirelessEnergyTransferSystems”的共同拥有的美国专利申请12/613,686、2010年12月9日作为2010/0308939公布的标题为“IntegratedResonator-ShieldStructures”的美国专利申请12/860,375、2012年3月15日作为2012/0062345公布的标题为“LowResistanceElectricalConductor”的美国专利申请13/222,915以及2012年10月4日作为2012/0248981公布的标题为“Multi-ResonatorWirelessEnergyTransferforLighting”的美国专利申请13/283,811。
技术实现思路
2012年10月19日提交的美国临时专利申请第61/716,432号、2013年8月16日提交的美国临时专利申请第61/866,703号以及2013年9月13日提交的美国临时专利申请第61/877,482号的全部内容以及2013年10月21日提交的现在作为美国专利申请公布第2014/0111019号公布的美国专利申请第14/059,094号的全部内容通过引用包含于此。通常，在第一方面，本专利技术的特征在于无线电力传送系统，其包括：特征在于至少一个谐振器的电力源；特征在于至少一个谐振器的电力接收器，其中所述电力接收器被配置为接收由电力源无线发送来的电力；特征在于一个或多个导电材料回路的第一检测器，其中所述第一检测器被配置为基于所述电力源和所述电力接收器之间的磁场来生成电信号；特征在于导电材料的第二检测器；以及耦合至所述第一检测器和所述第二检测器的控制电子设备，其中在所述系统的工作期间，所述控制电子设备被配置为：测量所述第一检测器的电信号，将所述第一检测器的测量到的电信号与所述第一检测器的基线电信息进行比较，以确定与异物是否处于所述电力源和所述电力接收器之间有关的信息；测量所述第二检测器的电信号，其中所述第二检测器的电信号与所述第二检测器的电容相关；以及将所述第二检测器的测量到的电信号与所述第二检测器的基线电信息进行比较，以确定与活体是否处于所述电力源和所述电力接收器之间有关的信息。系统的实施例可以包括以下特征中的任何一个或多个。电源可以是车辆充电站的组件。电力接收器可以是车辆的组件。第一检测器所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。在没有异物处于电源和电力接收器之间的情况下，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。在没有活体处于电力源和电力接收器之间的情况下，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。确定与异物是否处于电力源和电力接收器之间有关的信息可以包括将异物处于电力源和电力接收器之间的可能性值与阈值进行比较。控制电子设备可以被配置为通过计算第一检测器的基线电信息的平均值和协方差矩阵，以及基于平均值和协方差矩阵确定该可能性值，来确定可能性值。确定与活体是否处于电力源和电力接收器之间有关的信息可以包括将第二检测器的测量到的电信号与阈值进行比较。第一检测器可以包括处于电力源和电力接收器之间的至少第一平面中的多个导电材料回路。第二检测器可以包括处于电力源和电力接收器之间的至少第二平面中的一定长度的导电材料。第一平面和第二平面可以是平行的。第一平面和第二平面可以是相同的平面。电力源在第二平面中所产生的磁场可以具有半高全宽的最大横截面分布，并且环绕第二平面中的第二检测器的最小尺寸的圆形周界具有半高全宽最大横截面分布的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)的封闭面积。一定长度的导电材料可以在第二平面中形成蜿蜒路径。一定长度的导电材料可以包括大致沿共通方向延伸的多个区段，并且至少一些区段之间的间距可以在与共通方向垂直的方向上变动。电力源在第二平面的第一区域中产生的磁通密度可以大于第二平面的第二区域中的磁通密度，并且第一区域中的连续区段之间的间距可以小于第二区域中的连续区段之间的间距。第一检测器可以包括第一平面中彼此间隔开的多个回路，并且邻接回路之间的间距可以变动。电力源在第一平面的第一区域中产生的磁通密度可以大于第一平面的第二区域中的磁通密度，并且第一区域中的邻接回路之间的间距可以小于第二区域中的邻接回路之间的间距。第一平面和第二平面可以比电力源更靠近电力接收器。电力接收器的至少一个谐振器的总横截面积可以是电力源在电力接收器的位置处产生的磁场的半高全宽横截面积的80％或更大(例如，90％或更大、100％或更大、120％或更大、140％或更大、150％或更大、175％或更大)。电力源可以被配置为向电力接收器传送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)的电力。电力源可以被配置为以多个不同的能量传送速率向电力接收器传送电力。控制电子设备可以被配置为：调整电力源以按多个不同的能量传送速率中所选择的能量传送速率来传送电力；并获得与所选择的能量传送速率相对应的基线电信息。获得基线电信息可以包括从电子存储单元检索信息。控制电子设备可以被配置为通过以下操作来测量基线电信息：在电力源附近没有异物的情况下激活电力源，以产生通过第一检测器的磁通；以及响应于所述磁通测量所述第一检测器的电信号。控制电子设备可以被配置为在电力源和电力接收器至少部分对准的情况下激活电力源并且测量第一检测器的电信号。控制电子设备可以被配置为在电力源和电力接收器之间没有发生电力传送的情况下激活电力源并且测量第一检测器的电信号。电力源可以被配置为在电力源和电力接收器之间的位置处产生至少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。第一检测器可以包括多个回路，并且控制电子设备可以被配置为测量该多个回路中的至少一些回路所生成的电信号，以基于所测量到的电信号确定与电力源和电力接收器之间的失准有关的信息。该多个回路中的至少一些回路可以处于与电力源的边缘邻接的位置。控制电子设备可以被配置为通过比较该多个回路中的至少一些回路所生成的电信号来确定与失准有关的信息。控制电子设备可以被配置为使得如果与异物是否处于电力源和电力接收器之间相对应的可能性值超过阈值，则控制电子装置中断电力源和电力接收器之间的无线电力传送。控制电子设备可以被配置为使得如果与异物是否处于电力源和电力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测无线电力传送系统周围的异物的设备，所述设备包括：多个检测器，其中各检测器包括一个或多个导电材料回路；以及控制器，其被配置为测量各检测器中的电压和电流至少之一，并且基于测量结果来判断所述无线电力传送系统周围是否存在异物，其中，所述多个检测器中的至少一些检测器包括第一数量的导电材料回路，并且所述多个检测器中的至少一些检测器包括大于所述第一数量的第二数量的导电材料回路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.07 US 61/989,799;2014.10.30 US 62/072,9921.一种用于检测无线电力传送系统周围的异物的设备，所述设备包括：多个检测器，其中各检测器包括一个或多个导电材料回路；以及控制器，其被配置为测量各检测器中的电压和电流至少之一，并且基于测量结果来判断所述无线电力传送系统周围是否存在异物，其中，所述多个检测器中的至少一些检测器包括第一数量的导电材料回路，并且所述多个检测器中的至少一些检测器包括大于所述第一数量的第二数量的导电材料回路。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个检测器中的至少一些检测器包括一个回路，以及所述多个检测器中的至少一些检测器包括两个回路。3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述多个检测器中的至少一些检测器包括三个回路。4.根据权利要求1所述的设备，其中，在工作期间，所述设备处于使得无线电力传送源所产生的磁通通过所述多个检测器的位置，以及包括所述第一数量的回路的检测器所处的区域中的磁通大于包括所述第二数量的回路的检测器所处的区域中的磁通。5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个检测器形成阵列。6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述阵列中的至少一些邻接检测器之间的间距不同。7.根据权利要求5所述的设备，其中，所述阵列中的至少一些检测器的横截面积与所述阵列中的至少另一些检测器的横截面积不同。8.一种用于检测无线电力传送系统周围的异物的方法，所述方法包括以下步骤：测量多个检测器的各检测器中的电压和电流至少之一；以及基于测量结果来判断所述无线电力传送系统周围是否存在异物，其中，所述多个检测器中的各检测器包括一个或多个导电材料回路；以及所述多个检测器中的至少一些检测器包括第一数量的导电材料回路，并且所述多个检测器中的至少一些检测器包括大于所述第一数量的第二数量的导电材料回路。9.一种无线电力传送系统，包括：无线电力传送源，其被配置为以第一频率产生用以向无线电力接收器传送电力的源磁场；辅助磁场源，其被配置为以第二频率产生辅助磁场；至少一个检测器，其被配置为响应于所述辅助磁场源所产生的所述辅助磁场中的扰动而生成电信号；控制器，其被配置为基于所述电信号来判断所述无线电力传送系统周围是否存在异物。10.根据权利要求9所述的无线电力传送系统，其中，所述辅助磁场源包括至少一个辅助线圈和至少一个放大器。11.根据权利要求9所述的无线电力传送系统，其中，所述第一频率等于所述第二频率。12.根据权利要求9所述的无线电力传送系统，其中，所述第一频率与所述第二频率不同。13.根据权利要求9所述的无线电力传送系统，其中，还包括电源，所述电源耦合至所述无线电力传送源并且被配置为提供用以驱动所述无线电力传送源的电力，以及在所述辅助磁场源正在产生辅助磁场的情况下，所述电源断开。14.根据权利要求9所述的无线电力传送系统，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·M·罗伊，N·卡茨，N·E·奥特纳夫，
申请(专利权)人：无线电力公司，
类型：发明
国别省市：美国;US