用于感应式传输电能的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于从具有至少一个初级电感(2)的固定不动的单元感应式传输电能至与所述固定不动的单元相邻的、具有至少一个次级电感(4)的车辆(1)的设备，其中所述固定不动的单元具有用于检测能导电的物体(11、1)在预先确定的、与初级电感(2)邻接的空间内的存在的装置(12、13、14；2、16、14)。该空间尤其可以是在感应式能量传输期间位于初级电感(2)和次级电感(4)之间的空间(10)。所述装置具有至少一个测量电感、用于测量所述测量电感(12、2)的阻抗的测量装置(13、16)和与测量装置连接的分析装置(14)。所述测量电感可以与初级电感(2)相同。优选设有多个测量电感(12)，其形成规则的二维排布，所述排布至少近似于在一垂直于由初级电感在工作中产生的磁场(9)的主方向的平面内延伸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1前序部分所述的、用于感应式传输电能的设备。 这种设备用于给安装在电动车辆中的、可再充电的电池感应充电。在能量传输期间，在固定不动的初级线圈与车辆侧的次级线圈之间形成场强和通量密度高的磁场。为了在次级线圈中感生出对于所追求的传输功率来说足够高的电流，这一点是必须的。
技术介绍
如果把由金属材料制成的物体放入这种场的范围内，那么在物体中感生出涡流/ 涡电流，所述涡流引起与材料、放入的持续时间和场强的大小有关的加热。当存在相应的条件时，这样的物体会达到可能导致损坏、例如塑料表面的熔化或者导致人员危险的温度。后一种情况尤其是当次级侧被去除且被加热的金属物体可被自由接近和被人员触及时可能发生。由于感应式能量传输系统目前为止的应用的特性，由金属杂质造成的相应危害被认为是不重要的，或者例如在地面输送机(AGV)中，通过安装在次级侧耗电器之前的刷子来尝试从关键的场域内去除这样的物体。在具有驾驶员的车辆中，培训时会被告知，在工作中要注意这种物体，并在感应式传输开始之前去除该物体，或者在有怀疑的情况下不开始进行感应式传输。对很大程度的自动化运行来说或者在尤其当在公众可接近的区域中使用这种系统时必须存在的较高的安全性要求的情况下，目前为止的安全措施看来是不合适的，或者至少是不足够的。由US 2007/0145830A1已知了一种用于无接触地传输电能至电子设备的系统，所述系统具有多个初级线圈。因此初级线圈和次级线圈之间无需精确对准。在该文献中，尽管还提及了存在金属杂质的问题，但是使用金属检测器被当作是无用的而不被采纳，而是通过电路技术方面的措施来使得，系统在接近由次级线圈和并联的补偿电容器组成的振荡回路时才处于谐振中，初级电流因此剧烈增大，其中初级电流基本上集中在紧邻次级线圈的一个或几个初级线圈上。在这种情况下，能导电的杂质不再是问题，因为其不再形成能谐振的振荡回路。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，在存在能导电的杂质的情况下改进感应式能量传输系统的工作安全性。根据本专利技术，该目的通过具有权利要求1特征的设备来实现。从属权利要求给出有利的设计方案。根据本专利技术，在用于从具有至少一个初级电感的固定不动的单元感应式传输电能至与所述固定不动的单元相邻的、具有至少一个次级电感的车辆的设备中，所述固定不动的单元具有一装置用以检测能导电的物体在预先确定的、与初级电感邻接的空间内的存在。在此，主要感兴趣的是在感应式能量传输期间位于初级电感和次级电感之间的空间。如果所述检测装置的作用距离选择得较大，那么除了紧邻初级电感的能导电的杂质的存在夕卜，还可以确定在初级电感的范围内车辆的存在。优选设有在感应的基础上进行工作的传感器，也就是说具有对测量电感的阻抗的测量，这是因为这种传感器特别好地适用于区分能导电的和不能导电的物体。在最简单的情况下，可以使用总归要存在的初级电感作为测量电感。使用多个单独的测量电感的规则的二维排布实现了金属物体的近似的位置确定和较高的灵敏度。测量电感例如可以设计为平面的线圈，这种线圈可以成本低廉地大量地在共同的基板上制造。分析装置把测量电感的阻抗与基准阻抗相比较和/或把单个测量电感或测量电感组的阻抗的分布与基准分布相比较。当存在预定大小的偏离时，发出指示偏离的信号。该信号可以发送至指示装置上和/或用于使初级电感的供电被去激活。附图说明下面根据附图描述本专利技术的实施例。附图示出图1示意性地示出用于感应式能量传输的充电站以及处于充电位置的电动车辆；图2示意性地示出根据本专利技术的用于检测能导电的杂质的传感器。具体实施例方式图1示意性地以剖视图(上部)和俯视图(下部)示出电动车辆1，该电动车辆位于充电站的初级线圈2的上方以给其电池充电。在车辆1的底面上，与电子充电装置5连接的次级线圈4位于壳体3中。该电子充电装置把感应式地传输入次级线圈4中的电功率的参数转变为适用于给车辆1的电池充电的值。初级线圈2由充电站的供电单元6供电且安置在壳体8中，该壳体8固定不动地安装在停车位上。供电单元6由充电站的控制单元 7控制。在图1中以虚线示出由初级线圈2在工作中产生的交变磁场的若干力线9。该交变磁场的主方向对应于初级线圈2的线圈轴的方向，因此为竖直方向。在工作中，在初级线圈2的壳体8的紧上方的中间空间10中存在着高磁场强度和通量密度。金属物体11位于初级线圈2的壳体8上。该物体例如可以是从在车辆1之前位于充电站上的另一个车辆上松脱的。其也可能是某人掉落的使用物品或者空的饮料罐。尤其是，物体11还可能是被人出于破坏目的而故意放置在那里的。像前面已经描述的那样， 在初级线圈2被通电时，物体由于在该物体中感生出的涡流而被加热，且因此成为危险源。 除此之外，该物体还损害了向次级线圈4传输能量的效率。下面根据图2说明本专利技术是如何消除该问题的。图2示意性地示出根据图1描述类型的充电站的俯视图，该充电站具有在壳体8中的初级线圈2，该初级线圈2与供电单元 6连接。为了检测金属杂质11，在壳体8中在该壳体的上部壁与初级线圈2之间布置有多个测量线圈12。这些测量线圈12均比初级线圈2小得多。在所示例子中，它们都设计为平面的，且例如能以印制电路板上或薄膜上的印制导线/导体线路的形式实现，所述印制电路板或薄膜从内部固定在壳体8的上部壁上。测量线圈12也可以实施为直接在壳体8的顶面的内表面上延伸的印制导线/导体线路。测量线圈12形成行和列具有相同栅距的矩阵类型的规则的二维排布。然而在此，相继的行分别相对彼此错开半个栅距，由此可以得到与常规的矩阵排布相比较高的堆积密度。图2具有这样的表象，即一些测量线圈12的馈电线延伸经过另外的测量线圈12，但实际上并不是这样。为了尽管堆积密度高但仍避免这一点，测量线圈12尤其可以分布在印制电路板或薄膜的两个不同的侧上。在这方面，图2的图示不应理解为完全符合现实，而应理解为示意性的。测量线圈12分别与阻抗测量装置13相连接。阻抗测量装置13连接在中央分析装置14上。当没有能量传输发生但充电站处于就绪状态时，对测量线圈12加载预定强度的测量电流。该测量电流产生了围绕每个测量线圈12的测量场，该测量场在位于各个测量线圈上方的壳体8上的金属杂质11中产生涡流。该涡流对各个测量线圈12的磁性反作用表现为阻抗的变化。通过分别配属于每个测量线圈12的阻抗测量装置13来持续地测量每个测量线圈12的阻抗。由各个阻抗测量装置13提供的测量值在分析装置14中不断地被彼此比较且必要时也与一基准值相比较。在图2示出的、金属杂质11至少部分地覆盖了测量线圈12中的四个的情况中，四个在图2中标记为黑色的、配属于这些被覆盖的测量线圈12的阻抗测量装置13把与配属于未被覆盖的测量线圈12的其余的阻抗测量装置13不同的阻抗值提供给分析装置14。在此，阻抗偏差的大小除了取决于杂质11的形式和导电能力外，还取决于每个测量线圈12各自被杂质11覆盖的范围大小。在图2示出的情况中，测量线圈12中的一个几乎完全被杂质11覆盖，而另一个被覆盖了大致近一半，而其他两个分别仅被覆盖了较小部分，这导致了四个在图2中标记为黑色的阻抗测量装置13测得了不同的阻抗变化。作为如在图2中示出的、每个单独的测量线圈12配设有一个自己的阻抗测量装置 13的替代方式，测量线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·韦希林，A·格林，
申请(专利权)人：康达提斯瓦普弗勒公司，
类型：发明
国别省市：