安全系统，操作安全系统的方法和构建安全系统的方法技术方案

安全系统，操作安全系统的方法和构建安全系统的方法。本发明专利技术涉及一种感应电力传递系统的安全系统，所述感应电力传递系统用于向位于道路(11)表面上的车辆传递电力，其中，初级单元包括至少一个初级绕组(7)，所述初级绕组产生用于感应电力传递的电磁初级场，其中，所述道路(11)的充电表面(10)被指配给所述初级绕组，其中，所述安全系统(5)包括至少一个电感式感测系统，所述电感式感测系统包括多个检测绕组(2)，所述多个检测绕组(2)被布置成阵列结构(27)，所述阵列结构(27)至少部分地覆盖所述充电表面(10)。此外，本发明专利技术涉及操作这种安全系统的方法和构建这种安全系统的方法被建议。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及用于感应电力传递系统、特别是用于向在道路表面上停放或行驶的车辆传递电能的感应电力传递系统的安全系统。此外，本专利技术涉及操作这种安全系统的方法和构建这种安全系统的方法。WO 2012/047779 A1公开了一种用于充电器的安全系统，用于对在充电器的操作过程中可能变热的物体提供保护，其中，安全系统包括被配置用于检测物体的存在性和非常靠近充电器的检测子系统，以及被操作地连接到所述检测子系统并且被配置用于提供该物体的指示的通知子系统。该文献公开了一个或多个感应传感器可被集成到源器件中、源壳体中、车辆中、或周围区域中，用于检测该源和器件共振器之间的阻挡和外来物体和/或物质。WO 2009/081115 A1公开了一种在感应电力传递系统中使用的初级单元，所述初级单元是可操作的，以通过电磁感应无线地传递电力到该系统的、靠近初级单元定位的至少一个次级单元和/或传递电力到紧密靠近定位的外来物体，其中初级单元包括驱动装置，所述驱动装置可操作以驱动初级单元，从而，在被驱动状态下，被供应到初级单元的一个或多个初级线圈的电驱动信号的幅值从第一值变化到第二值。此外，初级单元包括用于估算这种驱动对初级单元的电特性的影响的装置和用于根据所估算的影响检测靠近所述初级单元定位的所述次级单元和/或外来物体的存在性的装置。EP 2317625 A2公开了一种感应电力传递至次级装置的初级装置，其中，所述初级装置包括初级线圈，所述初级装置被配置用于(i)在第一模式下操作，在该模式下，初级线圈传递电力至感应耦合器至次级装置，和(ii)在第二模式下操作，在该模式下，外来物体被检测。此外，初级控制器被配置用于(i)在第一模式期间使用第一频率和(ii)在第二模式期间使用第二频率操作初级线圈。本专利技术的目的是提供一种用于感应电力传递系统的安全系统，操作这种安全系统的方法，和构建这种安全系统的方法，以提供对靠近初级绕组的初级绕组结构定位的外来物体、特别是金属物体的可靠且快速的检测。本专利技术的基本思想是被定位在初级单元的初级绕组结构附近的外来物体导致检测结构的电特性的变化，特别是检测结构的电感的变化。本专利技术可以特别应用于至任何地面车辆的电能传递领域，特别是轨道行走车辆，比如有轨车辆(例如有轨电车)，而且还应用于公路汽车，比如个体(私人)客车或公共交通车辆(例如公交车)。这种装置中存在的问题是通常不可以机械地防止外来物体、特别是金属制成的物体被放置在感应电力传递系统的初级单元附近。例如，这种外来物体可包括硬币，罐器，钥匙，工具和其它物体。由初级单元和次级单元产生的变化的磁场可在由金属制成的物体中和其它物体或流体中诱导电流。这种电流可导致电力损失和物体发热。外来物体发热对于试图接触和移除外来物体的人员来说可能很危险和/或可能毁坏上面放置着外来物体的表面或初级单元的一些部分。而且被加热的物体可能引起火灾。用于感应电力传递系统的安全系统被建议了。特别地，用于向在道路表面上停放或行驶的车辆传递电能的感应电力传递系统的安全系统、特别是用于这种电力传递系统的初级系统的安全系统被建议了。一般来说，安全系统可以是感应电力传递系统的初级单元和/或次级单元的一部分。感应电力传递系统包括具有初级绕组结构的道路侧初级单元。初级绕组结构产生被车辆侧次级单元接收的初级电磁场，所述车辆侧次级单元也已知为接收器或拾取器。在初级绕组结构和次级单元的次级绕组结构之间，存在初级场延伸穿过的气隙。次级绕组结构可以产生次级场，例如如果电流在次级绕组结构中流动的话。此电流可以例如至少部分地通过初级绕组结构和次级绕组结构之间的互感产生。感应电力传递系统可以是用于所谓的静态能量传递或静态充电的传递系统，其中能量被传递至的车辆不移动，例如车辆停止或停歇时。在这种情况下，初级单元可被设计为所谓的充电垫，充电垫被集成在道路中或安装在道路表面上(升高的充电垫)。感应电力传递系统也可以是所谓的动态传递系统，其中能量被传递至的车辆沿着道路的行驶表面行驶。道路的充电表面被指配给初级绕组。该充电表面可以是道路表面的一子部分，在感应电力传递过程中、特别是在静态充电过程中，初级场或初级场的预定部分、例如大于80％，90％或95％的预定部分延伸穿过所述子部分。该充电表面可以具有与初级绕组结构的封壳、例如包括初级绕组的绕组结构的矩形相同或更大的尺寸，例如宽度和长度。在充电垫的情况下，充电表面可以对应于充电垫的表面。初级绕组结构通常布置在道路的行驶表面或停放表面下面或此行驶表面或停放表面中。因而，初级场延伸穿过该行驶表面或停放表面的一部分。外来物体可能由于在该外来物体内诱导的电流而温度升高。也可以被称为电力系统传递场的总场至少部分地由初级场构成。如果在初级绕组结构附近、例如上方没有次级绕组结构，则总场等于或近似等于初级场。如果次级绕组结构被定位于初级绕组结构附近、例如上方，那么总场是初级场和次级场叠加的结果，其中次级场由次级绕组结构产生。放置在此部分或充电表面内的外来物体由于在所述外来物体内诱导的电流可能温度升高。在外来物体内诱导的电流可以通过总场产生。初级单元包括前述初级绕组，其产生用于感应电力传递的电磁初级场，所述电磁初级场可以通过前述的次级单元接收。此外，安全系统包括至少一个电感式感测系统，其中电感式感测系统包括多个检测绕组。根据本专利技术，多个检测绕组被布置为阵列结构。所述阵列结构至少部分地覆盖充电表面，例如覆盖充电表面的80％以上，90％以上，或95％以上。在本文中，“覆盖”是指初级场或总场的至少一部分、优选全部延伸穿过所述阵列结构或由所述阵列结构提供的表面。所述阵列结构可以是初级单元的一部分。术语“覆盖”还可以指，在公共投影平面中，由所述阵列结构的最小包络线包围的区域与充电表面至少部分地重叠。阵列结构可以是提供多个行和列的类似矩阵结构，其中，在每一个行/列位置布置有检测绕组。检测绕组的中心点可以相对于彼此设置于预定的纵向和/或横向距离处，其中纵向被平行于车辆的行驶方向定向，而横向垂直于纵向定向。换句话说，包括多个检测绕组的片状结构被提供。所述多个检测绕组可被定位于由初级绕组和充电表面提供的间隙中。所述多个检测绕组可以是道路的一部分，例如被定位于布置在道路表面下面的道路层中或被定位于提供道路表面的道路层中。初级绕组结构可以通过所述多个检测绕组的阵列覆盖。每一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感应电力传递系统的安全系统，所述感应电力传递系统用于向位于道路(11)表面上的车辆传递电力，其中，初级单元包括至少一个初级绕组(7)，所述初级绕组产生用于感应电力传递的电磁初级场，其中，所述道路(11)的充电表面(10)被指配给所述初级绕组，其中，所述安全系统(5)包括至少一个电感式感测系统，所述电感式感测系统包括多个检测绕组(2)，其特征在于：所述多个检测绕组(2)被布置成阵列结构(27)，所述阵列结构(27)至少部分地覆盖所述充电表面(10)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.17 GB 1222712.01.一种感应电力传递系统的安全系统，所述感应电力传递系统用于向
位于道路(11)表面上的车辆传递电力，
其中，初级单元包括至少一个初级绕组(7)，所述初级绕组产生用
于感应电力传递的电磁初级场，其中，所述道路(11)的充电表面(10)
被指配给所述初级绕组，
其中，所述安全系统(5)包括至少一个电感式感测系统，所述电感
式感测系统包括多个检测绕组(2)，
其特征在于：
所述多个检测绕组(2)被布置成阵列结构(27)，所述阵列结构
(27)至少部分地覆盖所述充电表面(10)。
2.根据权利要求1所述的安全系统，其中，检测绕组(2)是LC振荡
电路的一部分。
3.根据权利要求2所述的安全系统，其中，预定数目的振荡电路相互
并联连接，其中，每一个所述振荡电路的电感元件至少部分地通过一个检
测绕组提供。
4.根据权利要求1-3中任一所述的安全系统，其中，电感式感测被设
计为初级场或总场补偿用感测系统和/或每一个检测绕组(2)被设计和/或
布置为初级场或总场补偿用绕组。
5.根据权利要求4所述的安全系统，其中，所述检测绕组(2)中的
至少一个包括偶数个相反定向的子绕组(2a，2b)。
6.根据权利要求1-5中任一所述的安全系统，其中，所述电感式感测
系统包括至少一个激励绕组(12，12a，12b)。
7.根据权利要求6所述的安全系统，其中，所述激励绕组(12a，
12b，12)是LC振荡电路的一部分。
8.根据权利要求6或7所述的安全系统，其中，所述激励绕组(12，
12a，12b)和所述检测绕组(2)被布置为使得放置在所述充电表面
(11)上或附近的外来物体(4)被布置于所述激励绕组(12，12a，
12b)和所述检测绕组(2)之间。
9.根据权利要求6或7所述的安全系统，其中，所述激励绕组(12，
12a，12b)和所述检测绕组(2)被布置为使得放置在所述充电表面
(11)上或附近的外来物体(4)被布置于所述激励绕组(12，12a，
12b)上方和所述检测绕组(2)上方。
10.根据权利要求6-9中任一所述的安全系统，其中，至少一个激励绕
组(12)通过初级绕组(7)提供。
11.根据权利要求6-9中任一所述的安全系统，其中，所述激励绕组
(12，12a，12b)通过不同于初级绕组(7)的绕组结构提供。
12.根据权利要求11所述的安全系统，其中，激励绕组(12，12a，
12b)或一组激励绕组(12，12a，12b)被设计和/或布置成使得激励场
(8)被产生从而相应检测绕组(2)接收的磁通在正常操作模式下为零。
13.根据权利要求12所述的安全系统，其中，激励绕组(12，12a，
12b)被设计为使得偶数个磁极被提供，所述激励绕组(12，12a，12b)
和相应的检测绕组(2)被布置和/或被设计成使得由不同磁极产生的磁通
延伸穿过检测绕组(2)的检测表面。
14.根据权利要求1-13中任一所述的安全系统，其中，所述安全系统
(5)包括声传感器(31)和...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·查因斯基，
申请(专利权)人：庞巴迪运输有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE