用于预定空间中的对象的基于雷达的检测的系统、方法和装置制造方法及图纸

本公开提供了用于检测外来对象的装置和方法。一种用于检测对象的存在的装置包括被附接到无线地可充电的车辆的至少一个雷达天线。该至少一个雷达天线被配置为当车辆在车辆移动的主要方向上移动时，将雷达信号发射到车辆的无线功率接收器与无线充电器之间的空间中，以及接收雷达信号。该装置还包括雷达处理电路，其被配置为基于所接收的雷达信号的至少一个特性，确定空间中的对象的存在。该雷达处理电路还被配置为至少部分基于对象的存在的确定，提供用以从无线充电器接收功率的指示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开大体涉及无线功率传输，并且更特别地涉及与从基于地面的充电单元到基于车辆的充电单元的无线功率传输有关的设备、系统和方法。更特别地，本公开涉及使用基于雷达的技术检测预定空间中的外来对象(foreign objects)。
技术介绍
感应功率传输(IPT)系统提供能量的无线传输的一个示例。在IPT中，初级(或者“发射器”)功率设备将功率传送给次级(或者“接收器”)功率设备。发射器功率设备和接收器功率设备中的每一个包括电感耦合器，其通常为包括电流传递材料的绕组的单线圈布置或多线圈布置。穿过初级电感器的交流电流产生交流磁场。当次级电感器接近于初级电感器放置时，交流磁场根据法拉第定律感应次级电感器中的电动势(EMF)，从而将功率传输给次级功率接收器设备。通常地，超低频(VLF)或低频(LF)频带中(例如从20kHz至150kHz的范围内)的频率被用于车辆充电应用中的IPT。在家庭停车区和公共停车区中以若干千瓦的功率级的到车辆的感应功率传输要求针对附近的人和设备的安全的特殊保护措施。这样的措施可以包括IPT系统的临界空间中的外来对象的检测，特别地其中如果暴露于强交流磁场，则这样的外来对象经受过度的涡电流和加热。这对于其中临界空间为开放并且可访问的系统尤其如此。这样的措施还可以包括活体(例如，人类、人类四肢或动物)的检测以保护他们而不暴露于这样的强电磁场。IPT系统的临界空间可以被定义为其中电磁场水平超过特定临界水平的空间。这些水平可以基于针对人体暴露的规定范围、由外来金属物体中的涡电流热效应所确定的磁通量密度范围或诸如由适于特定产品或特定用例的标准所指定的那些范围的其他范围。正因如此，用于预定空间中的对象的基于雷达的检测的系统、方法和装置是期望的。
技术实现思路
随附的权利要求的范围内的系统、方法和设备的各种实施方式各自具有若干方面，其中没有单个一个仅负责本文所描述的期望的属性。在不限制随附的权利要求的范围的情况下，在本文中描述了一些突出特征。在附图和以下描述中阐述本说明书中所描述的主题的一个或多个实施方式的细节。其他特征、方面和优点将从描述、附图和权利要求变得显而易见。注意，以下附图的相对尺寸可能未按比例绘制。本公开的一个方面提供了一种用于检测对象的存在的装置。该装置包括印刷电路板。该装置包括布置在印刷电路板的中心部分上的至少一个雷达发射天线。该装置包括布置在印刷电路板的外围上的多个雷达接收天线，每个所述雷达接收天线被配置为从至少一个雷达发射天线接收雷达信号。该装置包括布置在印刷电路板上方的无线充电器的第一发射线圈。本公开的另一方面提供了一种用于操作用于检测对象的存在的装置的方法的实施方式。该方法包括从被安置在印刷电路板的中心部分上的至少一个雷达发射天线发射雷达信号。该方法包括利用安置在印刷电路板的外围上的多个雷达天线的至少子集来接收雷达信号。该方法包括基于所接收的雷达信号的至少一个特性，利用雷达处理电路来确定对象的存在。该方法包括至少部分基于对象的存在的确定，向被安置在印刷电路板上的无线充电器的第一发射线圈供电。本公开的又一方面提供了一种用于检测对象的存在的装置。该装置包括至少一个雷达天线，其被附接到无线可充电车辆并且被配置为当车辆在车辆的运动的主要方向上移动时，将雷达信号发射到车辆的无线功率接收器与无线充电器之间的空间中。该至少一个雷达天线还被配置为接收雷达信号。该装置还包括雷达处理电路，其被配置为基于所接收的雷达信号的至少一个特性，确定对象在空间中的的存在。该雷达处理电路还被配置为至少部分基于对象的存在的确定，提供用以从无线充电器接收功率的指示。本公开的又一方面提供了一种用于操作用于检测对象的存在的装置的方法的实施方式。该方法包括从被安置在印刷电路板上的阵列中的多个雷达天线的至少一个天线发射雷达信号。该方法包括当车辆在车辆的运动的主要方向上移动时，利用车辆上的至少一个雷达天线将雷达信号发射到车辆的无线功率接收器与无线充电器之间的空间中。该方法包括利用车辆上的至少一个雷达天线来接收雷达信号。该方法包括基于所接收的雷达信号的至少一个特性，确定对象的存在。该方法包括至少部分基于对象的存在的确定，提供用以从无线充电器接收功率的指示。附图说明图1是根据示例性实施方式的用于对电动车辆充电的示例性无线功率传输系统的示图。图2是图1的无线功率传输系统的示例性核心部件的示意图。图3是示出图1的无线功率传输系统的示例性核心部件和辅助部件的另一功能框图。图4是根据示例性实施方式的具有用于检测外来对象的多个可选择的发射天线和分离的多个可选择的接收天线的示例性雷达系统的示意图。图5是根据示例性实施方式的具有可配置为用于检测外来对象的要么发射天线要么接收天线的多个可选择的天线的另一示例性雷达系统的示意图。图6是根据示例性实施方式的具有可配置为对用于检测外来对象的雷达信号进行发送和接收二者的多个可选择的天线的另一雷达系统的示意图。图7是根据示例性实施方式的具有用于检测外来对象的并置成对的多个可选择的发射天线和分离的多个可选择的接收天线的另一雷达系统的示意图。图8是根据示例性实施方式的具有用于发射和接收的分离的端口的雷达检测器单元的框图。图9是根据示例性实施方式的具有多个发射端口和多个接收端口的雷达检测器单元的框图。图10示出了根据示例性实施方式的用于将双端口雷达检测器单元转换为单端口雷达检测器单元的定向耦合器。图11示出了根据示例性实施方式的用于将双端口雷达检测器单元转换为单端口雷达检测器单元的循环器。图12示出了根据示例性实施方式的用于从双端口雷达检测器单元形成虚拟单端口雷达检测器单元的并置的一对发射天线和接收天线。图13示出了根据示例性实施方式的布置在平面单线圈IPT耦合器(“环形”垫)的中心处的雷达发射天线和布置在板的外围上的多个雷达天线的布置。图14示出了图13的雷达天线的布置的侧视图。图15示出了具有图13中所示的雷达天线布置的印刷电路板。图16示出了图15的印刷电路板的侧视图。图17示出了根据示例性实施方式的布置在平面单线圈IPT耦合器(“环形”垫)上的阵列中的用于发射和接收二者的配对的发射雷达天线和接收雷达天线或单个雷达天线的布置。图18示出了图17的雷达天线的布置的侧视图。图19示出了具有图17中所示的雷达天线布置的印刷电路板。图20示出了图19的印刷电路板的侧视图。图21示出了根据示例性实施方式的布置在平面双线圈IPT耦合器(“双D”垫)的中心处的雷达发射天线和布置在板的外围上的多个雷达天线的布置。图22示出了图21的雷达天线的布置的侧视图。图23示出了具有图21中所示的雷达天线布置的印刷电路板。图24示出了图23的印刷电路板的侧视图。图25示出了根据示例性实施方式的布置在平面双线圈IPT耦合器(“双D”垫)上的阵列中的用于发射和接收二者的配对的发射雷达天线和接收雷达天线或单个雷达天线的布置。图26示出了图25的雷达天线的布置的侧视图。图27示出了具有图25中所示的雷达天线布置的印刷电路板。图28示出了图27的印刷电路板的侧视图。图29示出了示例性实施方式的包括传播路径和雷达收发器的内部串扰的雷达系统配置的线性系统模型。图30示出了根据示例性实施方式的串扰消除的模型。图31示出了根据示例性实施方式的用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测对象的存在的装置，包括：印刷电路板；被安置在所述印刷电路板的中心部分上的至少一个雷达发射天线；被安置在所述印刷电路板的外围上的多个雷达接收天线，每个所述雷达接收天线被配置为从所述至少一个雷达发射天线接收雷达信号；以及被安置在所述印刷电路板上方的无线充电器的第一发射线圈。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.17 US 61/954,287;2014.07.18 US 14/335,2961.一种用于检测对象的存在的装置，包括：印刷电路板；被安置在所述印刷电路板的中心部分上的至少一个雷达发射天线；被安置在所述印刷电路板的外围上的多个雷达接收天线，每个所述雷达接收天线被配置为从所述至少一个雷达发射天线接收雷达信号；以及被安置在所述印刷电路板上方的无线充电器的第一发射线圈。2.根据权利要求1所述的装置，所述第一发射线圈围绕所述至少一个雷达发射天线。3.根据权利要求1所述的装置，还包括被安置在邻近所述第一发射线圈的所述无线充电器的第二发射线圈，所述至少一个发射天线被安置在邻近所述第一发射线圈和第二发射线圈中的每一个发射线圈的角落、并且被安置在所述第一发射线圈和第二发射线圈中的每一个发射线圈之间。4.根据权利要求1所述的装置，还包括被安置在邻近所述第一发射线圈的所述无线充电器的第二发射线圈；并且所述至少一个雷达发射天线包括第一雷达发射天线和第二雷达发射天线，所述第一发射线圈围绕所述第一雷达发射天线，并且所述第二发射线圈围绕所述第二雷达发射天线。5.根据权利要求1所述的装置，还包括雷达处理电路。6.根据权利要求5所述的装置，其中所述雷达处理电路被配置为通过以下操作来消除所述至少一个雷达发射天线与所述多个雷达接收天线之间的串扰：将所述至少一个雷达发射天线和所述多个雷达接收天线与所述雷达处理电路断开；确定所述雷达处理电路中所感应的串扰信号；以及从所接收的所述雷达信号扣除所述串扰信号。7.根据权利要求5所述的装置，其中所述雷达处理电路被配置为通过以下操作来对所述装置的冲激响应进行均衡：当雷达处理单元的发射天线端口被连接到所述雷达处理单元的接收天线端口时，测量所述装置的所述冲激响应；将具有所测量的所述冲激响应的逆函数的均衡滤波器应用到所接收的所述雷达信号。8.根据权利要求5所述的装置，其中所述雷达处理电路被配置为利用以下各项中的至少一项来检测所述对象的所述存在：时间差分检测，其中所述雷达处理电路被配置为：对所接收的所述雷达信号进行滤波；当经滤波的所接收的所述雷达信号超过预定阈值时，确定所述对象的所述存在；以及空间差分检测，其中所述雷达处理电路被配置为：当来自所述多个雷达接收天线的子集中的至少一个雷达接收天线的所接收的所述雷达信号超过预定阈值、并且来自所述多个雷达接收天线的所述子集的至少一个其它雷达接收天线的所接收的所述雷达信号未超过所述预定阈值时，确定所述对象的所述存在。9.一种用于操作用以检测对象的存在的装置的方法，包括：从被安置在印刷电路板的中心部分上的至少一个雷达发射天线发射雷达信号；利用被安置在所述印刷电路板的外围上的多个雷达天线的至少子集来接收所述雷达信号；基于所接收的所述雷达信号的至少一个特性，利用雷达处理电路来确定所述对象的存在；以及至少部分基于所述对象的所述存在的所述确定，向被安置在所述印刷电路板上方的无线充电器的第一发射线圈供电。10.根据权利要求9所述的方法，所述第一发射线圈围绕所述至少一个雷达发射天线。11.根据权利要求9所述的方法，还包括：向被安置在邻近所述第一发射线圈的所述无线充电器的第二发射线圈供电，所述至少一个发射天线被安置在邻近所述第一发射线圈和第二发射线圈中的每一个发射线圈的角落、并且被安置在所述第一发射线圈和第二发射线圈中的每一个发射线圈之间。12.根据权利要求9所述的方法，所述至少一个雷达发射天线包括第一雷达发射天线和第二雷达发射天线，所述第一发射线圈围绕所述第一雷达发射天线，并且第二发射线圈围绕所述第二雷达发射天线。13.根据权利要求9所述的方法，还包括消除所述至少一个雷达发射天线与所述多个雷达接收天线之间的串扰，所述消除包括：将所述至少一个雷达发射天线和所述多个雷达接收天线与雷达处理电路断开；确定所述雷达处理电路中所感应的串扰信号；以及从所接收的所述雷达信号扣除所述串扰信号。14.根据权利要求9所述的方法，还包括对所述装置的冲激响应进行均衡，所述均衡包括：当雷达处理单元的发射天线端口被连接到所述雷达处理单元的接收天线端口时，测量所述冲激响应；将具有所测量的所述冲激响应的逆函数的均衡滤波器应用到所接收的所述雷达信号。15.根据权利要求9所述的方法，其中所述确定所述对象的所述存在包括以下各项中的至少一项：时间差分检测，包括：对所接收的所述雷达信号进行滤波；当经滤波的所接收的所述雷达信号超过预定阈值时，确定所述对象的所述存在；以及空间差分检测，包括：当来自所述多个雷达接收天线的所述子集的至少一个雷达接收天线的所接收的所述雷达信号超...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·维德梅，L·西伯，A·戴特维勒，M·比特纳，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US