本發(fā)明涉及無接觸式連接器系統(tǒng)以及控制無接觸式連接器系統(tǒng)以用于在電力發(fā)送連接器和電力接收連接器之間電感傳輸電力的方法。

背景技術(shù)：

電感能量轉(zhuǎn)移的原理在許多應(yīng)用中用作大量應(yīng)用的技術(shù)開發(fā)的物理基礎(chǔ)。在電感能量轉(zhuǎn)移的情況下，其基本元件是松散耦合導(dǎo)體，其代表初級(jí)側(cè)電力發(fā)送裝置中的電感器或磁繞組與目標(biāo)裝置中的電感器或磁繞組的磁耦合。在操作期間，能量在初級(jí)側(cè)部分和次級(jí)側(cè)部分之間電感轉(zhuǎn)移。如果從初級(jí)側(cè)部分移除次級(jí)側(cè)部分，則能量轉(zhuǎn)移被中斷。在上下文中，術(shù)語“無接觸式”用于表示：在初級(jí)側(cè)部分和次級(jí)側(cè)部分上的相對(duì)應(yīng)的電觸頭之間分別沒有任何歐姆連接的情況下可以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移。

省略電觸頭對(duì)于在不同應(yīng)用領(lǐng)域中的許多應(yīng)用是非常重要的。這特別適用于在電源和電匯(sink)之間的電連接的機(jī)械設(shè)置中具有高要求的應(yīng)用，其中可以通過應(yīng)用電感能量轉(zhuǎn)移(IE)來避免技術(shù)上復(fù)雜的插頭和電纜。另外，基于IE的技術(shù)能量供應(yīng)系統(tǒng)部件可以被保護(hù)免受環(huán)境影響，而不會(huì)由于應(yīng)用外部連接器而使得機(jī)械設(shè)置不必要地復(fù)雜化。此外，在IE的一些應(yīng)用領(lǐng)域中，鑒于技術(shù)可行性，必須避免使用電連接。例如，在易爆環(huán)境中或者在導(dǎo)電和/或腐蝕性介質(zhì)中對(duì)系統(tǒng)部件進(jìn)行操作期間，依賴于允許非接觸式能量轉(zhuǎn)移的系統(tǒng)在技術(shù)上是有利的。另外，對(duì)于其中裝置以及最終這些裝置的電觸頭暴露于高應(yīng)力的系統(tǒng)，IE的使用可以改善系統(tǒng)的可靠性。一方面,對(duì)于具有旋轉(zhuǎn)或可移動(dòng)部件的系統(tǒng)屬于這種情況，這是因?yàn)榛贗E的部件允許避免使用瞬動(dòng)觸頭(wiper contact)，其易于由于摩擦而磨損。此外，IE技術(shù)可以有利地用于具有連接器的裝置中，否則所述裝置必須針對(duì)多個(gè)插頭來設(shè)定尺寸。

非接觸式連接器用于許多不同的應(yīng)用領(lǐng)域中，其在彼此之間沒有歐姆接觸的情況下可靠地傳輸電力、信號(hào)和數(shù)據(jù)。特別地，在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的領(lǐng)域中(其中涉及需要在惡劣環(huán)境下使移動(dòng)部件和電子部件保持可靠的連接)，需要接觸式連接器系統(tǒng)，其有效地傳輸電力和數(shù)據(jù)，并且不受惡劣環(huán)境的影響，例如水、灰塵或振動(dòng)。

在歐洲專利申請(qǐng)EP 2581994B1中公開了這種無接觸式連接器系統(tǒng)的示例。根據(jù)該文件，提供了一種無接觸式連接器系統(tǒng)，其具有可以配合的初級(jí)側(cè)電感耦合元件和次級(jí)側(cè)電感耦合元件，用于將電力從初級(jí)側(cè)無線地傳輸?shù)酱渭?jí)側(cè)。此外，經(jīng)由兩個(gè)天線元件在連接器系統(tǒng)的相配合的兩個(gè)部分之間建立射頻數(shù)據(jù)鏈路來實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)發(fā)送。

目前，TE Connectivity公司生產(chǎn)了一種名為ARISO的無接觸式連接器系統(tǒng)，其在圖1中示意性地示出。該已知的無接觸式連接器系統(tǒng)200包括電力發(fā)送連接器202和電力接收連接器204。電力發(fā)送連接器202具有初級(jí)側(cè)電感耦合元件L_p(也稱為初級(jí)側(cè)電力線圈)，其由輸入電源供電。輸入電力可以例如是直流(DC)電力，其通過借助于DC/DC轉(zhuǎn)換器206和隨后的DC/AC轉(zhuǎn)換器208轉(zhuǎn)換為交流電壓。如圖1中示意性示出的，電力線圈L_p是諧振電路210的部件，其包括與電力線圈L_p并聯(lián)的電容器C_p。

當(dāng)電力發(fā)送連接器202和電力接收連接器204的兩個(gè)配合表面212、214充分地緊密接觸時(shí)，次級(jí)電力線圈L_s磁耦合至初級(jí)側(cè)電力線圈L_p。次級(jí)側(cè)電力線圈L_s是次級(jí)側(cè)諧振電路216的部件。借助于電磁耦合，電力從初級(jí)側(cè)傳輸至次級(jí)側(cè)。次級(jí)側(cè)諧振電路216連接至整流電路218(例如包括橋式整流器)以及后續(xù)的DC/DC轉(zhuǎn)換器224，以產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)的DC輸出電力。

除了電力傳輸以外，無接觸式連接器系統(tǒng)200還配備有用于建立雙向數(shù)據(jù)鏈路的機(jī)構(gòu)，以通過連接器系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。初級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)通信接口222與連接至電力發(fā)送連接器202的第一外部部件(未在圖中示出)進(jìn)行通信。具有一個(gè)或多個(gè)天線元件226的初級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)收發(fā)元件224將來自通信接口222的數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為無線電信號(hào)，并相應(yīng)地將接收到的無線電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電數(shù)據(jù)信號(hào)，輸入到通信接口222。

電力接收連接器204設(shè)置有相對(duì)應(yīng)的次級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)收發(fā)元件228，其具有一個(gè)或多個(gè)天線230，天線230經(jīng)由無線近場(chǎng)無線電鏈路從初級(jí)側(cè)接收信號(hào)，并從次級(jí)側(cè)向初級(jí)側(cè)發(fā)送信號(hào)。次級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)通信接口232連接至次級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)收發(fā)元件228，用于與連接至所述電力接收連接器204的第二外部部件(未在圖中示出)進(jìn)行通信。

設(shè)置初級(jí)側(cè)控制單元234以控制諧振電路210、初級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)通信接口222、以及初級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)收發(fā)元件224的操作。

然而，傳輸電力和數(shù)據(jù)兩者的已知的無接觸式連接器系統(tǒng)使用諧振驅(qū)動(dòng)電路以有效的方式傳輸電力，并且基于前饋控制來控制這些諧振系統(tǒng)，這意味著沒有從次級(jí)側(cè)測(cè)量和發(fā)送的信息可用于控制。對(duì)于必須滿足關(guān)于它們的整體尺寸的嚴(yán)格要求的無接觸式連接器系統(tǒng)尤其如此。

因此，仍然需要一種傳輸電力和數(shù)據(jù)兩者的無接觸式連接器系統(tǒng)，其特別能量高效、安全且穩(wěn)健，同時(shí)其可以以特別具有成本效益的方式來制造。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

該目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題來解決。本發(fā)明的有利實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的主題。

根據(jù)本發(fā)明的無接觸式連接器系統(tǒng)包括電力發(fā)送連接器，其具有：初級(jí)側(cè)電感耦合元件，其連接至電力輸入端子，所述電力輸入端子可連接至提供輸入電力的電源；諧振電路，用于通過所述輸入電力在所述初級(jí)側(cè)電感耦合元件處產(chǎn)生磁場(chǎng)；初級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)收發(fā)元件，用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，從而在所述發(fā)送連接器和接收連接器之間形成雙向數(shù)據(jù)鏈路；初級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)通信接口，連接至所述初級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)收發(fā)元件，用于與連接至所述電力發(fā)送連接器的第一外部部件進(jìn)行通信；以及初級(jí)側(cè)控制單元，用于控制所述諧振電路、所述初級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)通信接口、以及所述初級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)收發(fā)元件的操作。

另外，無接觸式連接器系統(tǒng)包括與所述電力發(fā)送連接器可配合的電力接收連接器，所述電力接收連接器具有：次級(jí)側(cè)電感耦合元件，當(dāng)與所述初級(jí)側(cè)電感耦合元件電磁耦合時(shí)，其可操作為接收電力；次級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)收發(fā)元件，在所述電力發(fā)送連接器和所述電力接收連接器的配合狀態(tài)中，其可操作為與所述初級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)收發(fā)元件形成雙向數(shù)據(jù)鏈路；次級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)通信接口，連接至所述次級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)收發(fā)元件，用于與連接至所述電力接收連接器的第二外部部件進(jìn)行通信。

本發(fā)明基于以下想法：電力接收連接器還包括次級(jí)側(cè)感應(yīng)單元，其可操作為測(cè)量至少一個(gè)次級(jí)側(cè)操作參數(shù)，且其中所述初級(jí)側(cè)控制單元連接至初級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)通信單元，用于響應(yīng)于所述至少一個(gè)次級(jí)側(cè)操作參數(shù)和至少一個(gè)初級(jí)側(cè)操作參數(shù)的組合來控制所述諧振電路的操作。

通過在次級(jí)側(cè)上感測(cè)一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，并經(jīng)由雙向數(shù)據(jù)鏈路將信息發(fā)送至初級(jí)側(cè)連接器，可以顯著地改善連接器系統(tǒng)的性能?？梢栽诖渭?jí)側(cè)上以及初級(jí)側(cè)上監(jiān)測(cè)多種參數(shù)，且信息可以由初級(jí)側(cè)控制單元使用，以控制電力輸送。

特別地，通過測(cè)量電力發(fā)送連接器和電力接收連接器的溫度，可以改善根據(jù)本發(fā)明的無接觸式連接器系統(tǒng)的熱管理。

另外，通過監(jiān)測(cè)跨初級(jí)電感耦合元件和次級(jí)電感耦合元件的電壓，可以實(shí)現(xiàn)電力的遠(yuǎn)距離和超范圍管理。這兩個(gè)電壓的比率可以用作兩個(gè)電感耦合元件之間的距離的計(jì)量。通常，當(dāng)電力發(fā)送連接器和電力接收發(fā)送器之間的距離增加時(shí)，可以輸送的最大電力減小。在目前的連接器系統(tǒng)中，電力輸送被最大化到固定水平，并且在距離為大約某一水平的情況下被設(shè)定為零。通過跨初級(jí)電感耦合元件和次級(jí)電感耦合元件的電壓的比率，連接器系統(tǒng)知道初級(jí)電感耦合元件和次級(jí)電感耦合元件之間的當(dāng)前距離是多少，且可以計(jì)算從其輸送的電力的量。此外，如果必要，關(guān)于實(shí)際距離、可輸送的電力、以及距離過大的事實(shí)(換言之，電力接收連接器超范圍)的信息可以發(fā)送至外部部件。

根據(jù)本發(fā)明的無接觸式連接器系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：通過監(jiān)測(cè)電力發(fā)送連接器和電力接收連接器兩者的溫度以及跨初級(jí)和次級(jí)電感耦合元件的電壓，可以進(jìn)行溫度相關(guān)的電力輸送。通常來說，較高的電力水平在發(fā)送側(cè)和接收側(cè)兩者處都導(dǎo)致較高的溫度，這是由于系統(tǒng)中有較高的損失。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)電力發(fā)送連接器和電力接收連接器中的溫度水平低時(shí)，可輸送的電力水平可以增加。

根據(jù)本發(fā)明，通過響應(yīng)于電力發(fā)送連接器和電力接收連接器的配合端之間的負(fù)載和距離來改變電力線圈驅(qū)動(dòng)器(例如，推拉驅(qū)動(dòng)器)的DC輸入電壓，可以實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單的控制算法。

另外，根據(jù)本發(fā)明的無接觸式連接器系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：通過監(jiān)測(cè)電力發(fā)送連接器和電力接收連接器處的溫度，可以提供改善的異物檢測(cè)(FOD)。如果發(fā)送的電力大約是取決于電力接收負(fù)載和距離的期望值，則系統(tǒng)可以斷開。

此外，可以使得電力傳輸?shù)慕油ê蛿嚅_更加可靠，這是由于數(shù)據(jù)發(fā)送部件被激活且可以建立數(shù)據(jù)鏈路，同時(shí)電力部件仍然非激活。這主要是因?yàn)閿?shù)據(jù)發(fā)送部件僅需要低電壓和小供給電力。

有利地，根據(jù)本發(fā)明的無接觸式連接器系統(tǒng)可以是關(guān)于欠壓鎖定閾值可編程的，使得通過測(cè)量系統(tǒng)的輸入電壓，閾值還包含遲滯(hysteresis)。

根據(jù)本發(fā)明的無接觸式連接器系統(tǒng)優(yōu)選地包括在連接器系統(tǒng)配合狀態(tài)下的第一天線元件和第二天線元件和雙向射頻通信。射頻通信是提供無線近場(chǎng)數(shù)據(jù)鏈路的完善和穩(wěn)健的方式。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的是，紅外或光學(xué)數(shù)據(jù)發(fā)送也可以用于根據(jù)本發(fā)明的無接觸式連接器系統(tǒng)。特別地，第一天線元件和第二天線元件可以包括圓極化天線。這具有如下優(yōu)點(diǎn)：無接觸式連接器系統(tǒng)是關(guān)于它們的相對(duì)于其縱向軸線的配合方向完全旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，因此確保了電力發(fā)送連接器和電力接收連接器的獨(dú)立于旋轉(zhuǎn)角度的配合。圓極化天線可以是左旋極化或右旋極化的，以提供適當(dāng)?shù)倪B接。

每一個(gè)無接觸式連接器可以進(jìn)一步包含兩個(gè)天線元件，即，用于使得能夠通過相應(yīng)的連接器進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送的第一天線元件，以及用于從相應(yīng)的另一連接器接收數(shù)據(jù)的第二天線元件。優(yōu)選地，每個(gè)連接器上的兩個(gè)天線元件具有不同的極化旋向，以便將上行鏈路通道(從電力接收連接器到電力發(fā)送連接器)和下行鏈路通道(從電力發(fā)送連接器到電力接收連接器)彼此分離。

根據(jù)本發(fā)明的有利的實(shí)施例，電力接收連接器包括次級(jí)側(cè)輔助繞組，在配合狀態(tài)中，其電感耦合至初級(jí)側(cè)電感耦合元件或附加的初級(jí)側(cè)輔助繞組。次級(jí)側(cè)上的這種額外繞組可以有利地用于在電力發(fā)送連接器和電力接收連接器之間進(jìn)行距離測(cè)量。

另外，初級(jí)側(cè)電力線圈上的以及次級(jí)側(cè)電力線圈上的附加的輔助繞組可以用于提供改善的異物檢測(cè)(FOD)。

有利地，在初級(jí)(即發(fā)送)側(cè)和次級(jí)(即接收)側(cè)兩處添加的額外的繞組不加載或連接至電力線圈。初級(jí)/發(fā)送側(cè)可以用小的高頻信號(hào)來驅(qū)動(dòng)，使得與初級(jí)電容器和諧振電路在次級(jí)側(cè)處發(fā)生諧振(通過選擇適當(dāng)?shù)慕M件)。

如果發(fā)射側(cè)和接收側(cè)的線圈被調(diào)諧到相同的頻率，則所產(chǎn)生的諧振將容易被影響磁場(chǎng)的任何異物干擾。該干擾可以經(jīng)由諧振的失諧來測(cè)量。該方法從而改善了異物的檢測(cè)。

如果相同的額外繞組用于距離測(cè)量，則必須注意避免距離測(cè)量和異物測(cè)量之間的干擾。這可以通過例如采用顯著地高于用于電力輸送的頻率的諧振頻率來完成(通常大約200kHz)。

根據(jù)第一有利的實(shí)施例，可以使用正交幅度調(diào)制(QAM)方案來實(shí)現(xiàn)來自次級(jí)側(cè)的反饋。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的是，存在許多其他完善的射頻(RF)調(diào)制方案，其也可以與根據(jù)發(fā)明的無接觸式連接器系統(tǒng)一起使用。

根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)在無接觸式連接器系統(tǒng)的兩個(gè)連接器之間進(jìn)行雙向發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，可以使用若干不同的分離方案來分離高比特?cái)?shù)據(jù)通道和控制通道，高比特率數(shù)據(jù)通道包含有效負(fù)載數(shù)據(jù)(其必須從第一外部部件發(fā)送至第二外部部件)，且控制通道包括低比特控制數(shù)據(jù)(其耦合回初級(jí)側(cè))。

如通常所知的，分離可以通過以下方式實(shí)現(xiàn)：在時(shí)域中通過執(zhí)行時(shí)分復(fù)用(time-division multiplexing)，在頻域中通過提供頻分復(fù)用(frequency division multiplexing)，以及在空間域中通過使用兩個(gè)物理分離的天線，來在每個(gè)連接器處發(fā)送和接收不同類型的數(shù)據(jù)。在后一種情況下，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)完整的RF系統(tǒng)，一個(gè)用于數(shù)據(jù)流，一個(gè)用于控制流。天線也可以彼此分離。

另外，也可以通過使用無線電波的不同極化來實(shí)現(xiàn)通道分離。在這種情況下，也可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)完整的RF系統(tǒng)，但不是使用兩個(gè)天線，而是僅使用一個(gè)天線。一個(gè)信號(hào)以例如水平極化或右旋極化發(fā)送，而第二信號(hào)經(jīng)由垂直極化或左旋極化發(fā)送。

本發(fā)明還涉及控制無接觸式連接器系統(tǒng)的相應(yīng)方法，用于在電力發(fā)送連接器和電力接收連接器之間電感傳輸電力。方法包括以下步驟：

通過借助諧振電路變換輸入電力，在初級(jí)側(cè)電感耦合元件處產(chǎn)生磁場(chǎng)，

當(dāng)次級(jí)側(cè)電感耦合元件與所述初級(jí)側(cè)電感耦合元件電磁耦合時(shí)，操作所述次級(jí)側(cè)電感耦合元件以接收電力，

在所述電力發(fā)送連接器和所述電力接收連接器之間建立雙向數(shù)據(jù)鏈路，

借助設(shè)置在所述電力接收連接器中的次級(jí)側(cè)感應(yīng)單元，測(cè)量至少一個(gè)次級(jí)側(cè)操作參數(shù)，

響應(yīng)于指示所述至少一個(gè)次級(jí)側(cè)操作參數(shù)的次級(jí)側(cè)控制數(shù)據(jù)和指示至少一個(gè)初級(jí)側(cè)操作參數(shù)的初級(jí)側(cè)控制數(shù)據(jù)的組合，控制所述諧振電路的操作。

通過根據(jù)這種控制方法來操作無接觸式連接器系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)特別安全且功率高效的電力和通信數(shù)據(jù)的無線發(fā)送。

根據(jù)該方法的另一實(shí)施例，雙向數(shù)據(jù)鏈路使用正交幅度調(diào)制(QAM)來從串行比特流產(chǎn)生射頻信號(hào)。

根據(jù)該方法的另一實(shí)施例，雙向數(shù)據(jù)鏈路使用時(shí)分復(fù)用或頻分復(fù)用，來將次級(jí)側(cè)控制數(shù)據(jù)與經(jīng)由雙向數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送的數(shù)據(jù)組合在一起。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，雙向數(shù)據(jù)鏈路使用空間分離，來將次級(jí)側(cè)控制數(shù)據(jù)與經(jīng)由雙向數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送的數(shù)據(jù)組合在一起。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，雙向數(shù)據(jù)鏈路使用RF信號(hào)的左旋極化和右旋極化來實(shí)現(xiàn)全雙工(full duplex)。

附圖說明

附圖合并到說明書中并且形成說明書的一部分，以說明本發(fā)明的若干實(shí)施例。這些附圖與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。附圖僅用于說明如何制造和使用本發(fā)明的優(yōu)選的和替代的示例，而不應(yīng)被解釋為將本發(fā)明限制為僅示出和描述的實(shí)施例。另外，實(shí)施例的若干方面可以單獨(dú)地或以不同的組合形成根據(jù)本發(fā)明的解決方案。因此，以下描述的實(shí)施例可以單獨(dú)地或以其任意組合來考慮。如附圖中所示，通過下述對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施例的更具體的描述，進(jìn)一步的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，在附圖中相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件，并且其中：

圖1是常規(guī)的無接觸式連接器系統(tǒng)的框圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的無接觸式連接器系統(tǒng)的透視圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的無接觸式連接器系統(tǒng)的框圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的收發(fā)器單元的發(fā)送部分的示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的收發(fā)器單元的接收部分的示意圖；

圖6是示出了用于發(fā)送數(shù)據(jù)通道和控制通道的時(shí)分復(fù)用方案的示意圖；

圖7是示出了用于接收數(shù)據(jù)通道和控制通道的時(shí)分復(fù)用方案的示意圖；

圖8是示出了頻域中的通道分離的另一技術(shù)的示意圖；

圖9是示出了根據(jù)第一實(shí)施例的電感電力輸送的電路圖；

圖10是示出了根據(jù)第二實(shí)施例的電感電力輸送的電路圖；

圖11是示出了根據(jù)第一實(shí)施例的電感電力輸送的電路圖；

圖12是示出了使用次級(jí)輔助繞組進(jìn)行距離測(cè)量的電路圖；

圖13是示出了使用初級(jí)輔助繞組和次級(jí)輔助繞組進(jìn)行距離測(cè)量的電路圖；

圖14是根據(jù)另一實(shí)施例的電力輸送電路的電路圖，其包括初級(jí)側(cè)輔助繞組和次級(jí)側(cè)輔助繞組。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，首先參照?qǐng)D2。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的可能的實(shí)施例的無接觸式連接器系統(tǒng)100的透視圖。無接觸式連接器系統(tǒng)100包括電力發(fā)送連接器102，其可以經(jīng)由第一端子101連接至電源(未在圖中示出)。電力發(fā)送連接器102限定無接觸式連接器系統(tǒng)100的初級(jí)側(cè)。無接觸式連接器系統(tǒng)100還包括電力接收連接器104，其限定無接觸式連接器系統(tǒng)100的次級(jí)側(cè)。設(shè)置第二端子103，用于將系統(tǒng)連接至次級(jí)側(cè)外部部件(未在圖中示出)。

當(dāng)電力發(fā)送連接器102和電力接收連接器104的配合表面112、114分別彼此充分靠近時(shí)，電力接收連接器104與電力發(fā)送連接器102電磁耦合，從而從初級(jí)側(cè)至次級(jí)側(cè)的無接觸式電感能量轉(zhuǎn)移可以發(fā)生。

除了允許電感電力輸送以外，無接觸式連接器系統(tǒng)100還能夠在兩個(gè)連接器102、104之間提供雙向數(shù)據(jù)鏈路。

圖2所示的無接觸式連接器系統(tǒng)100具有如下優(yōu)點(diǎn)：具有高度的運(yùn)動(dòng)自由度，包含傾斜、角度和未對(duì)準(zhǔn)。此外，通過經(jīng)由流體和(非鐵磁)壁傳遞電力和數(shù)據(jù)信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的設(shè)計(jì)靈活性和成本節(jié)約。此外，連接提供了旋轉(zhuǎn)自由度，其使得能夠以大于360°的角度更快地旋轉(zhuǎn)。無接觸式連接器系統(tǒng)100確保了在潮濕和多塵的環(huán)境中的不受限的配合循環(huán)，從而降低維護(hù)成本。由于抗振性和完全密封的耦合器，可在惡劣的環(huán)境中提供安全且可靠的連接。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的無接觸式連接器系統(tǒng)100的第一實(shí)施例的框圖。如上文已經(jīng)參照?qǐng)D2提到的，無接觸式連接器系統(tǒng)100包括電力發(fā)送連接器102和電力接收連接器104。電力發(fā)送連接器102具有初級(jí)側(cè)電感耦合元件L_p(也可以被稱為初級(jí)側(cè)電力線圈)，其由輸入電源供電。輸入電力可以例如是DC電力，其借助于DC/DC轉(zhuǎn)換器106和后續(xù)的DC/AC轉(zhuǎn)換器108轉(zhuǎn)換為交流電壓。如圖3中示意性地示出的，電力線圈L_p是諧振電路110的一部分，諧振電路110包括與電力線圈L_p并聯(lián)的電容器C_p。然而，諧振電路110當(dāng)然也可以是串聯(lián)諧振電路。

當(dāng)電力發(fā)送連接器102和電力接收連接器104的兩個(gè)配合表面112、114彼此充分靠近時(shí)，次級(jí)側(cè)電力線圈L_s磁耦合至初級(jí)側(cè)電力線圈L_p。次級(jí)側(cè)電力線圈L_s是次級(jí)側(cè)諧振電路116的一部分。借助于電磁耦合，電力從初級(jí)側(cè)傳輸至次級(jí)側(cè)。次級(jí)側(cè)諧振電路116連接至整流電路118(包括例如橋式整流器)以及后續(xù)的DC/DC轉(zhuǎn)換器124，以產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)的DC輸出電力。

除了電力傳輸以外，無接觸式連接器系統(tǒng)100還配備有用于建立雙向數(shù)據(jù)鏈路的機(jī)構(gòu)，以通過連接器系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)。初級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)通信接口122與連接至電力發(fā)送連接器102的第一外部部件(未在圖中示出)進(jìn)行通信。具有一個(gè)或多個(gè)天線元件126的初級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)收發(fā)器124將來自通信接口122的數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為無線電信號(hào)，并相應(yīng)地將接收到的無線電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電數(shù)據(jù)信號(hào)，輸入到通信接口122。

電力接收連接器104設(shè)置有相對(duì)應(yīng)的次級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)收發(fā)元件128，其具有一個(gè)或多個(gè)天線130，天線130經(jīng)由無線近場(chǎng)無線電鏈路從初級(jí)側(cè)接收信號(hào)，并從次級(jí)側(cè)向初級(jí)側(cè)發(fā)送信號(hào)。次級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)通信接口132連接至次級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)收發(fā)元件128，用于與連接至所述電力接收連接器104的第二外部部件(未在圖中示出)進(jìn)行通信。

設(shè)置初級(jí)側(cè)控制單元134以控制諧振電路110、初級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)通信接口122、以及初級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)收發(fā)元件124的操作。

根據(jù)本發(fā)明，電力接收連接器100還包括次級(jí)側(cè)感應(yīng)單元136。次級(jí)側(cè)感應(yīng)單元136監(jiān)測(cè)至少一個(gè)次級(jí)側(cè)操作參數(shù)并產(chǎn)生控制信號(hào)138，其被發(fā)送到初級(jí)側(cè)以由初級(jí)側(cè)控制單元134進(jìn)行評(píng)估。換言之，除了在通過無接觸式連接器系統(tǒng)互連的兩個(gè)部件之間通信的有效載荷數(shù)據(jù)以外，電力發(fā)送連接器102和電力接收連接器104之間的數(shù)據(jù)鏈路還承載附加的控制數(shù)據(jù)，其向初級(jí)側(cè)控制單元134提供關(guān)于次級(jí)側(cè)參數(shù)的信息。

該信息允許改善接觸式連接器系統(tǒng)的總體性能。另外，初級(jí)側(cè)控制單元134還包括用于測(cè)量初級(jí)側(cè)上的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行參數(shù)的機(jī)構(gòu)。

特別地，根據(jù)本發(fā)明，可以監(jiān)測(cè)并控制以下參數(shù)。

在發(fā)射器側(cè)上，可以測(cè)量以下參數(shù)：

a.輸入電壓和輸入電流，且從而輸入電力是已知的；

b.電力發(fā)送連接器102的溫度；

c.DC/AC轉(zhuǎn)換器108的輸入電壓；

d.跨初級(jí)側(cè)電力線圈L_p的電壓V_p，通過初級(jí)側(cè)電力線圈L_p的電流，以及跨初級(jí)側(cè)電力線圈L_p的電壓V_p與通過初級(jí)側(cè)電力線圈L_p的電流之間的相位，且從而發(fā)送的電力是已知的；

e.初級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)通信接口122上的數(shù)據(jù)是否存在，即數(shù)據(jù)是否被發(fā)送。

在接收器側(cè)上，可以測(cè)量以下參數(shù)：

a.輸出電壓和輸出電流，且從而輸出電力是已知的；

b.電力接收連接器104的溫度

c.跨次級(jí)側(cè)電力線圈L_s的電壓V_s，通過初級(jí)側(cè)電力線圈L_s的電流，以及跨次級(jí)側(cè)電力線圈L_s的電壓V_s與通過次級(jí)側(cè)電力線圈L_s的電流之間的相位，且從而發(fā)送的電力是已知的；

d.次級(jí)側(cè)數(shù)據(jù)通信接口132上的數(shù)據(jù)是否存在，即數(shù)據(jù)是否被發(fā)送。

知曉關(guān)于V_p和V_s的信息允許系統(tǒng)控制確定電力發(fā)送連接器102和電力接收連接器104之間的距離。知道距離使得能夠?qū)崿F(xiàn)例如可靠的電力超距離降額(power-over-distance de-rating)的功能。

有利地，通過提供根據(jù)本發(fā)明的反饋，可以提供無接觸式連接器系統(tǒng)100的以下特征和特性。

1.欠電壓鎖定(遲滯)：

通過監(jiān)測(cè)電力發(fā)送連接器102處的輸入電壓，可以實(shí)現(xiàn)包含可靠的遲滯的改善的欠電壓鎖定機(jī)制。

2.涌入電流限制：

只要電力發(fā)送連接器102仍然啟動(dòng)，電力接收連接器104可以進(jìn)入待機(jī)。這將減少接收器側(cè)的涌入電流。一旦電力發(fā)送連接器102完全可操作，電力接收連接器104可以進(jìn)入正常操作。

3.軟啟動(dòng)：

作為限制涌入電流的結(jié)果特征，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)功能。

4.電源輸出短路保護(hù)(恒定電流/電流返送)：

對(duì)于參照?qǐng)D1所解釋的常規(guī)連接器系統(tǒng)，存在以下缺點(diǎn)：如果在電力發(fā)送連接器的輸出處存在短路，則系統(tǒng)控制持續(xù)地嘗試激活電力輸出。通過監(jiān)測(cè)輸出電壓和電流，可以在需要時(shí)避免這種連續(xù)的接通/斷開行為。

5.電力操作就緒：

通過接收關(guān)于電力接收連接器104側(cè)上的電力水平的信息，可以在達(dá)到操作就緒時(shí)發(fā)送反饋信號(hào)。

6.電力超范圍：

如果電力發(fā)送連接器102和電力接收連接器104之間的距離是已知的，則可以限定可以確保工作系統(tǒng)的、具有固定距離的最小電力水平(所謂的電力超距離降額)。如果距離(或負(fù)載)變得太大，則無接觸式連接器系統(tǒng)可以以可靠的方式斷開。

7.過溫保護(hù)(遲滯)：

無接觸式連接器系統(tǒng)的溫度基于兩個(gè)因素：環(huán)境溫度和裝置內(nèi)的溫升。目前，僅監(jiān)測(cè)發(fā)射器側(cè)的溫度，使得接收器可能過熱。監(jiān)測(cè)接收器側(cè)的溫度允許控制兩側(cè)的(過)熱，在臨界溫度的情況下，系統(tǒng)可以關(guān)閉。

另外，通過測(cè)量啟動(dòng)時(shí)以及一段時(shí)間之后的溫度，可以確定內(nèi)部溫升，且可以實(shí)現(xiàn)一種電力過溫。

8.異物保護(hù)：

目前，由于在接收器側(cè)的電力輸出是未知的，因此幾乎不可能進(jìn)行故障安全異物保護(hù)。當(dāng)從輸入汲取太多的電力時(shí)，系統(tǒng)關(guān)閉，但是，由于在輸出處傳遞的功率，在發(fā)射器側(cè)和接收器側(cè)之間的金屬物品中仍然可以產(chǎn)生相當(dāng)多的電力。通過知道發(fā)射器側(cè)和接收器側(cè)兩者的電力水平，可以更好地理解電力可被發(fā)送的位置，因此可以顯著地改善異物保護(hù)功能。

9.數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)極性保護(hù)：

通過提供關(guān)于數(shù)據(jù)是否存在于輸入線上的反饋信息，還允許系統(tǒng)在出現(xiàn)反轉(zhuǎn)極性故障的情況下考慮斷開電力。

10.數(shù)據(jù)輸出短路保護(hù)：

基于數(shù)據(jù)接口上的短路的反饋，系統(tǒng)關(guān)閉并相應(yīng)地允許系統(tǒng)保護(hù)。

11.數(shù)據(jù)操作就緒：

在限定的最小電力水平下實(shí)現(xiàn)就緒。當(dāng)電力高至足以支持可以應(yīng)用最低比特率的RF芯片時(shí)，達(dá)到該電力水平。還可能的是，通過附加的距離信息，根據(jù)限定的固定距離來確保電力水平和比特率。

11.診斷：

附加的信息以及對(duì)初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)上的操作參數(shù)的可比較的概述支持任何后分析，并相應(yīng)地診斷故障且允許實(shí)時(shí)系統(tǒng)控制。另外，可以向操作者通知系統(tǒng)的狀態(tài)和可能的故障，例如短路，過溫等。

12.可編程性：

通過電力與系統(tǒng)的每個(gè)對(duì)應(yīng)部分的RF部分之間的附加的控制實(shí)例，可以實(shí)現(xiàn)固件的可編程性。例如可以經(jīng)由軟件控制最大電力或數(shù)據(jù)速率。

13.外部喚醒：

電力接收連接器可以進(jìn)入待機(jī)，直至從發(fā)射器側(cè)或從其數(shù)據(jù)通信接口132接收到喚醒。

為了將控制數(shù)據(jù)138與通過雙向無線數(shù)據(jù)鏈路傳輸?shù)钠渌?有效載荷)數(shù)據(jù)一起反饋，本發(fā)明提供了將控制數(shù)據(jù)引入到有效載荷數(shù)據(jù)流中的若干技術(shù)。

重要的是，控制數(shù)據(jù)138與有效載荷數(shù)據(jù)合并，要被從電力接收連接器104發(fā)送至電力發(fā)送連接器102，使得有效載荷數(shù)據(jù)流不被該合并過程影響。

為了產(chǎn)生借助于天線130發(fā)送的射頻(RF)信號(hào)，待發(fā)送的數(shù)據(jù)被調(diào)制到載波信號(hào)上，這是眾所知周的。盡管在本領(lǐng)域中已知許多射頻調(diào)制方案，但在下文中將參照?qǐng)D4和圖5更詳細(xì)地解釋正交幅度調(diào)制(QAM)技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明，次級(jí)側(cè)收發(fā)元件128包括調(diào)制單元140，用于從串行比特流產(chǎn)生RF輸出信號(hào)。相對(duì)應(yīng)地，初級(jí)側(cè)收發(fā)元件124包括解調(diào)單元142。

與所有的調(diào)制方案類似，QAM通過響應(yīng)于數(shù)據(jù)信號(hào)而改變載波信號(hào)或載波(通常為正弦波)的一些方面來傳送數(shù)據(jù)。在QAM的情況下，彼此90°異相(正交)的兩個(gè)波的幅度被改變(調(diào)制或鍵控)，以表示數(shù)據(jù)信號(hào)。為了解調(diào)發(fā)送的信號(hào)，可以使用相干解調(diào)器來解調(diào)這兩個(gè)調(diào)制信號(hào)。這種接收器將接收到的信號(hào)分別與余弦信號(hào)和正弦信號(hào)相乘，以分別產(chǎn)生I(t)和Q(t)的接收估算。由于載波信號(hào)的正交特性，可以獨(dú)立地檢測(cè)調(diào)制信號(hào)。

為了根據(jù)本發(fā)明來合并控制信號(hào)和有效載荷信號(hào)，可以采用在RF系統(tǒng)中傳送兩個(gè)不同的通道的任何合適的技術(shù)。特別是可以使用以下選項(xiàng)：

a.時(shí)域中的分離，即時(shí)分復(fù)用；

b.頻域中的分離，即頻分復(fù)用；

c.空間域中的分離；

d.使用不同的極化的分離。

對(duì)于使用基于QAM的RF傳輸系統(tǒng)的情況，以下示例示出了如何將低比特率控制通道與高比特率數(shù)據(jù)通道合并、在對(duì)數(shù)據(jù)通道產(chǎn)生最小影響的情況下將所有信息傳送到另一側(cè)的不同的選項(xiàng)。

當(dāng)使用時(shí)域中的分離時(shí)，所使用的事實(shí)是：在用于傳輸1Gbps數(shù)據(jù)通道的60GHz ISM頻帶的情況下，不使用完全可用的ISM頻帶來進(jìn)行有效載荷數(shù)據(jù)傳輸。因此，一些帶寬仍然可用于控制通道。如圖6所示，可以通過增加比特率來合并有效載荷數(shù)據(jù)通道(通道1)和控制通道(通道2)。然而后，兩個(gè)通道被輸入到合并器144中，以產(chǎn)生饋送到圖4的調(diào)制單元140中的串行比特流。在接收側(cè)，即在電力發(fā)送連接器102中，使用解合器146將由圖5的解調(diào)單元142輸出的串行比特流分離成兩個(gè)通道。

對(duì)于使用頻域中的分離，兩個(gè)不同的選項(xiàng)是可用的。

首先，從圖4可以看出，輸入數(shù)據(jù)流被分成兩個(gè)數(shù)據(jù)流以形成類似QAM的調(diào)制。代替分割數(shù)據(jù)流，“數(shù)據(jù)通道”可以連接至一個(gè)輸入(I-通道)，而“控制通道”可以連接至另一個(gè)輸入(Q-通道)。在接收側(cè)，即在電力發(fā)送連接器102中，可以省略圖5所示的并聯(lián)至串聯(lián)轉(zhuǎn)換器，并且數(shù)據(jù)流存在于I-通道輸出上，并且控制流存在于Q-通道輸出上。

可替代地，代替分離I-通道和Q-通道，可以通過使用圖4所示的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)的不同比特輸入來合并兩個(gè)數(shù)據(jù)流。該替代方案在圖8中示出。

另外，還可以執(zhí)行控制數(shù)據(jù)與有效載荷數(shù)據(jù)的空間分離。在這種情況下，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)完整的RF系統(tǒng)，一個(gè)用于數(shù)據(jù)流，一個(gè)用于控制流。天線還彼此分離，使得電力發(fā)送連接器102和電力接收連接器104中的每一個(gè)具有分離的天線，用于發(fā)送/接收控制數(shù)據(jù)和有效載荷數(shù)據(jù)。

分離控制數(shù)據(jù)與有效載荷數(shù)據(jù)的另一種可能性是使用借助于極化的分離。

在這種情況下，也實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)完整的RF系統(tǒng)，但是代替使用兩個(gè)天線，在電力發(fā)送連接器102和電力接收連接器104中的每一個(gè)處僅使用一個(gè)天線。然后以例如水平極化或右旋極化發(fā)射一個(gè)信號(hào)，而經(jīng)由垂直極化或左旋極化發(fā)射第二個(gè)信號(hào)。

應(yīng)當(dāng)注意的是，上述關(guān)于將控制數(shù)據(jù)和有效載荷數(shù)據(jù)從電力接收器合并到電力發(fā)射器的合并方案，也適用于通過數(shù)據(jù)流發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)。在這種情況下，可以有利地省略時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)。

如上文已經(jīng)提到的，根據(jù)本發(fā)明的從電力接收連接器104反饋到電力發(fā)送連接器102的控制數(shù)據(jù)可以含有多個(gè)待監(jiān)測(cè)的參數(shù)。一個(gè)重要的待監(jiān)測(cè)的參數(shù)是電力發(fā)送連接器102和電力接收連接器104之間的距離。本發(fā)明提供若干有利的實(shí)施例，其使用控制數(shù)據(jù)反饋來確定該距離。

可以通過使用不同的諧振電路110、116來實(shí)現(xiàn)電力發(fā)送連接器102和電力接收連接器104之間的電感諧振耦合。特別地，可以在任一側(cè)上使用并聯(lián)諧振電路或串聯(lián)諧振電路。在圖9-11中示出了根據(jù)本發(fā)明的有利地使用的配置。如圖9所示，首先，可以選擇初級(jí)電容器C_p和次級(jí)電容器C_s以及相應(yīng)的電感耦合線圈的串聯(lián)布置，導(dǎo)致初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)上的串聯(lián)諧振?？商娲?，如圖10所示，可以在次級(jí)側(cè)上提供并聯(lián)諧振，而初級(jí)諧振電路是串聯(lián)布置。對(duì)于圖9和圖10所示的電路，輸入是由輸入V_in驅(qū)動(dòng)的電壓。

可替代地，如圖11所示，并聯(lián)諧振配置也可以提供在初級(jí)側(cè)上。在這種情況下，輸入必須是由電流源I_in驅(qū)動(dòng)的電流。

對(duì)于圖9所示的電感耦合電力輸送系統(tǒng)，發(fā)射器線圈和接收器線圈上的電壓由以下公式(1)和(2)給出。

V_p＝j(luò)ω·L_p·I_p+jω·L_M·I_s (1)

V_s＝j(luò)ω·L_M·I_p+jω·L_s·I_s (2)

這里，V_p是跨初級(jí)側(cè)發(fā)射器線圈的電壓，V_s是跨次級(jí)側(cè)接收器線圈的電壓，I_p是通過初級(jí)側(cè)發(fā)射器線圈的電流，I_s是通過次級(jí)側(cè)接收器線圈的電流。L_p是初級(jí)側(cè)發(fā)射器線圈的電感，L_s是次級(jí)側(cè)接收器線圈的電感，L_m是它們之間的互感。

該互感可以根據(jù)公式(3)表示為電感L_p和L_s的函數(shù)。

在公式(3)中，κ是耦合系數(shù)且取決于初級(jí)側(cè)發(fā)射器線圈和次級(jí)側(cè)接收器線圈之間的距離。作為近似，耦合系數(shù)與發(fā)射器線圈和接收器線圈之間的距離的乘積是常數(shù)。因此，在沒有負(fù)載連接至初級(jí)側(cè)發(fā)射器線圈和次級(jí)側(cè)接收器線圈的情況下(I_s＝0)，次級(jí)電壓V_s是耦合系數(shù)的度量，從而也是距離的度量。對(duì)于I_s＝0的情況，V_s可以由公式(4)表示。

由于參數(shù)L_p和L_s是由設(shè)計(jì)已知的，并且可以測(cè)量I_p和V_s，因此可以使用等式(4)計(jì)算耦合系數(shù)，并且從而計(jì)算距離。

然而，在次級(jí)側(cè)上通常存在影響距離計(jì)算的負(fù)載。因此，本發(fā)明提供了兩種不同的方式來克服該問題。

首先，可以臨時(shí)地?cái)嚅_負(fù)載，例如通過關(guān)閉圖3所示的整流器218。如果這在非常短的時(shí)間段內(nèi)完成(例如小于1％的時(shí)間)，則對(duì)電力輸送的影響是有限的。該解決方案的缺點(diǎn)是需要額外的控制，用于在短時(shí)間段內(nèi)斷開負(fù)載，以及需要快速地測(cè)量跨次級(jí)側(cè)接收器線圈的電壓。

因此，根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，額外的繞組被添加至空載的次級(jí)側(cè)接收器線圈。在圖12中示出了用于電力輸送的作為結(jié)果的諧振電路的第一示例。根據(jù)該實(shí)施例，電力接收連接器104包括次級(jí)側(cè)輔助繞組L_sm，其電感耦合至初級(jí)側(cè)，但不連接至到次級(jí)側(cè)接收器線圈的輸出，因此實(shí)際上是空載的。次級(jí)側(cè)輔助繞組L_sm和次級(jí)電力接收繞組L_s之間的耦合應(yīng)當(dāng)接近1?？梢允境龅氖?，跨次級(jí)側(cè)輔助繞組的電壓V_ms與流經(jīng)初級(jí)側(cè)線圈的電流I_p之間的比率V_ms/I_p是耦合系數(shù)的精確度量，且從而是距離的精確度量。。

為了確定電力發(fā)送連接器102和電力接收連接器104之間的距離，測(cè)量跨次級(jí)側(cè)輔助繞組L_sm的電壓V_ms。另外，必須確定流經(jīng)初級(jí)側(cè)線圈的電流I_p，以便計(jì)算距離。在初級(jí)側(cè)，獨(dú)立于次級(jí)負(fù)載，可以準(zhǔn)確地測(cè)量電壓和電流。因此，為了測(cè)量的功能，不需要分離的初級(jí)側(cè)輔助繞組。

然而，在初級(jí)側(cè)電力發(fā)送連接器102處測(cè)量電流I_p可能是棘手的。因此，根據(jù)進(jìn)一步有利的實(shí)施例，可以設(shè)置附加的初級(jí)側(cè)輔助繞組。在圖13中示出了這種便于初級(jí)側(cè)上的電壓測(cè)量的配置。

除了測(cè)量電力發(fā)送連接器102和電力接收連接器104之間的距離以外，使用初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)上的輔助繞組的配置還可以用于允許異物檢測(cè)(FOD)。圖14示出了電路布置的示例，其可以用于檢測(cè)鐵磁異物是否已經(jīng)進(jìn)入到電力發(fā)送連接器102和電力接收連接器104的配合表面112、114之間。

如圖14所示，可以通過設(shè)置輔助繞組L_pm和L_sm來改善異物檢測(cè)。根據(jù)該實(shí)施例，兩個(gè)輔助繞組都不被加載，且不連接至電力線圈L_p、L_s。設(shè)置具有低幅度的額外的高頻信號(hào)V1，以驅(qū)動(dòng)初級(jí)側(cè)輔助諧振電路。選擇次級(jí)側(cè)上的諧振電路的部件L_sm、R_sm、C_sm，使得在沒有任何異物的情況下，在次級(jí)側(cè)也發(fā)生諧振。

如果發(fā)射側(cè)和接收側(cè)的線圈都被調(diào)諧到相同的頻率，則這樣產(chǎn)生的諧振將被任何“吸收”磁場(chǎng)的異物容易地干擾。該干擾可以經(jīng)由諧振的失諧來測(cè)量。該方法從而改善了異物的檢測(cè)。

在相同的輔助繞組用于該異物檢測(cè)和用于上面參考圖13所述的距離測(cè)量的情況下，必須確保在距離測(cè)量和異物測(cè)量之間不發(fā)生干擾。為此，例如，諧振頻率V1可以被選擇為顯著地高于用于電力輸送的頻率，其通常在200kHz左右。

附圖標(biāo)記