用于无线电力传输系统的活物体保护和异物体保护以及用于操作无线电力传输系统的方法技术方案

提供了具有物体检测和物体保护系统的无线电力传输系统。该传输系统包括具有一个或多个传感器的检测系统，从而允许对至少两个参数进行监视，并且对电介质和/或金属材料敏感。

Live object protection and different object protection for wireless power transmission system and methods for operating wireless power transmission system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于无线电力传输系统的活物体保护和异物体保护以及用于操作无线电力传输系统的方法本专利技术涉及无线电力传输领域，特别地，涉及检测无线电力传输系统附近的物体和物质。无线电力传输系统可以被用于将电力从初级组装件传递到次级组装件，而不具有针对在初级组装件与次级组装件之间的直接电连接的需要。次级组装件可以被布置在应当由初级组装件供电的电气设备中。经由这样的无线电力传输系统，可以为诸如移动通信设备和电动车辆之类的设备供电。特别地，电动车辆的电池可以在无线电力传输系统的操作期间被充电。特别是在需要高功率率（powerrate）例如以向电动车辆的大容量电池充电的时候，无线电力传输系统附近的物体或物质可能干扰操作。另外，高功率率可能加热诸如金属物体之类的物体或损害无线电力传输系统附近的活物质。根据WO2016/099806A1和WO2016/060748A1，使用雷达收发器来确定车辆的存在并且支持车辆的对准是已知的。然而，想要的是一种可以检测异物体的存在的无线电力传输系统，该异物体诸如活物体或金属物体。另外，期望来监视无线电力传输系统的整个区域。附加地，合期望的是在无线电力传输系统的操作期间监视传输系统的环境。为此，提供了根据独立权利要求的无线电力传输系统和操作无线电力传输系统的方法。从属权利要求提供了优选的实施例。无线电力传输系统包括检测系统。该检测系统对从介电材料或金属材料选择的材料敏感。该检测系统允许对从以下各项选择的至少两个参数的监视：物体的存在、物体的距离、物体的温度、物体的热行为、金属物体的存在、电介质物体的存在以及检测系统具有金属或电介质物质的覆盖范围。该检测系统具有从以下各项选择的至少一个或多个传感器：红外传感器、超声传感器、电容传感器和感应传感器。这样的无线电力传输由于存在其检测系统而可以检测传输系统附近的异物体和活物体。这样的无线电力传输系统可以满足对于无线电力传输系统而言必要的安全要求。另外，可能的是，这样的无线电力传输系统确定附近任何活物体或任何异物体的存在。这样的系统可以确定系统与相应物体之间的距离。连续或迭代地监视检测到的物体的温度是可能的。因此，可以观察物体的热发展。因此，例如，金属物体处于无线电力传输系统附近，并且磁功率被传递到该金属物体，并且然后该金属物体被加热，那么可以识别该场景并且可以启动对应的对抗动作。无线电力传输系统的至少一个传感器不受磁场和/或电场影响是可能的。尤其当提供高功率率的无线电力传输系统正在运行时，则发射强磁场。这些强磁场对于多个已知的传感器或已知的无线电力传输系统是有问题的。在无线电力传输系统的传感器系统的领域中进行深入研究的结果是，可以以这样的方式获得传感器的组合以及传感器在传感器块中的集中度：该方式即传感器可以在电力传输系统处于活动时监视无线电力传输系统环境。因而，无线电力传输系统包括多个传感器块是可能的。每个传感器块包括至少一个或多个传感器。每个传感器块被布置在无线电力传输系统的周界的方位处。每个传感器块被对准以监视无线电力传输系统的环境的不同部分。相对于无线电力传输系统的传感器块和传感器块内部的传感器以这样的方式被布置：该方式即由传输系统发射的磁场将不损害传感器。仅很少的噪声被感应到传感器。为了描述传感器或相应传感器块的可观察区域，球坐标系的使用可以是有用的。在球坐标系中，物体相对于坐标系中心的方位、即方向和距离通过水平方位角、极角和距离r来被表征。另外，立体角是用于指定可观察方向的组合的量度。对应地，以这样的方式来布置并且对准无线电力传输系统的传感器是可能的：该方式即可以针对在0°与360°之间范围中的每个方位角监视从介电材料和金属材料选择的材料。另外，以这样的方式来布置并且对准传感器是可能的：该方式即可以针对在0°与90°之间的每个极角监视从介电材料和金属材料选择的材料。单个传感器的可观察区域可以是相当于某个立体角的圆锥体或球形部分的体积。通常，单个传感器不具有与半球（立体角：π）或整个球体（立体角：2π）的立体角相对应的可观察体积。因此，传感器系统具有多个传感器，所述多个传感器可以分布在不同的传感器块之上，并且传感器和传感器块被布置成使得至少对于某个最小距离r，确定方位的和的每个可能的组合可以由至少一个传感器看到。无线电力传输系统包括一个或多个红外传感器是可能的。每个红外传感器可以具有通过在水平平面中和垂直平面中在120°与150°之间的视场角来被表征的可观察区域。红外传感器的搜索深度可以在2m与4m之间。可能的是，在水平平面中和垂直平面中的视场角是135°并且搜索深度是3m。另外，无线电力传输系统包括一个或多个超声传感器是可能的。每个超声传感器可以具有通过在水平平面中和垂直平面中在80°与100°之间的视场角来被表征的可观察区域。搜索深度可以在1m与3m之间。可能的是，超声传感器在水平平面中和垂直平面中的视场角是90°。搜索深度可以是2m。无线电力传输系统具有一个或多个电容传感器是可能的。每个电容传感器可以具有在3cm与8cm之间的搜索深度。可能的是，电容传感器的搜索深度是大约5cm。无线电力传输系统具有一个或多个感应传感器是可能的。每个感应传感器可以具有在3cm与8cm之间的搜索深度。感应传感器的搜索深度可以是大约5cm。一个或多个红外传感器可以包括红外光源（例如，LED）和红外接收电路元件（也例如，LED）。另外，红外传感器可以包括热电堆。使用LED作为光源的红外传感器是有源传感器，而利用热电堆的红外传感器是无源传感器，该无源传感器可以包括用以放大传感器读数的有源电路。可以利用电容传感器来确定电介质物质是否在无线电力传输系统附近。因此，可以确定电力传输系统是否被水、雪、泥、树叶等覆盖。电容传感器也可以检测金属物体。可以利用感应传感器来确定金属物体是否在无线电力传输系统附近。另外，无线电力传输系统可以包括被电连接到传感器的控制和处理电路。提供评估电路以用于评估传感器读数。一种操作无线电力传输系统的方法包括如下步骤：-在激活初级线圈之前，利用两个或多个传感器中的多个传感器来监视系统的环境，-在正常操作期间监视系统的环境，-如果意识到存在不想要的物体，则降低功率率。该方法可以是活物体保护和异物体检测的方法。该方法可以进一步包括如下步骤：-当检测到危急状况（criticalcondition）时，关闭无线电力传输系统。危急状况可以是检测到附近的人类或活物体、水、泥等。无线功率传输系统可以具有初级组装件，该初级组装件具有以主要为矩形或正方形的外壳外形的初级线圈。初级组装件的边缘可以建立其中被布置传感器或传感器块的无线电力传输系统的周界。矩形外壳外形的每个贴片都具有两个传感器块是可能的。然而，还可能的是，占位面积（footprint）的每个边缘具有一个传感器块。另外，一个附加的传感器块可以被定位在矩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线电力传输系统（WPTS），其包括检测系统，所述检测系统：/n- 对从介电材料和金属材料选择的材料敏感，/n- 允许监视从以下各项选择的至少两个参数：/n·物体的存在，/n·物体的距离，/n·物体的温度，/n·物体的热行为，/n·金属物体的存在，/n·电介质物体的存在，/n·检测系统具有金属或电介质物质的覆盖范围，/n- 具有从以下各项选择的至少一个或多个传感器：/n·红外传感器（IS），/n·超声传感器（US），/n·电容传感器，/n·感应传感器。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种无线电力传输系统（WPTS），其包括检测系统，所述检测系统：
-对从介电材料和金属材料选择的材料敏感，
-允许监视从以下各项选择的至少两个参数：
·物体的存在，
·物体的距离，
·物体的温度，
·物体的热行为，
·金属物体的存在，
·电介质物体的存在，
·检测系统具有金属或电介质物质的覆盖范围，
-具有从以下各项选择的至少一个或多个传感器：
·红外传感器（IS），
·超声传感器（US），
·电容传感器，
·感应传感器。


2.根据前述权利要求所述的无线电力传输系统，其中，至少一个传感器不受磁场和/或电场影响。


3.根据前述权利要求中的一项所述的无线电力传输系统，包括多个传感器块（SB），其中：
-每个传感器块（SB）包括至少一个或多个传感器，
-每个传感器块（SB）被布置在无线电力传输系统（WPTS）的周界的方位处，并且
-每个传感器块（SB）被对准以监视无线电力传输系统（WPTS）的环境的不同部分。


4.根据前述权利要求中的一项所述的无线电力传输系统，其中，所述无线电力传输系统的传感器被布置并且对准以针对在范围[0°，360°]中的每个方位角监视从介电材料和金属材料选择的材料。


5.根据前述权利要求中的一项所述的无线电力传输系统，其中，所述无线电力传输系统的传感器被布置并且对准以针对在范...

【专利技术属性】
技术研发人员：P费希廷，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP