非接觸式充電設(shè)備的可變增益參考天線的制作方法
【專利說明】非接觸式充電設(shè)備的可變増益參考天線發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本公開一般涉及非接觸式充電設(shè)備，且尤其涉及利用可變增益放大器裝備該設(shè)備以放大來自該設(shè)備的參考天線的參考信號。
【背景技術(shù)】
[0002]已提出了用于電動車輛或混合電動車輛的非接觸式或無線充電系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)對于給車輛充電是方便的，因為無需手動地將充電設(shè)備附連或插入到車輛中。電磁能從通常位于車輛下方的停泊表面上的底座單元中的源諧振器被傳送或輸送到附連至車輛的并且通常位于車輛的下側(cè)上的捕捉諧振器。由于存在電磁能被耦合至在源諧振器和捕捉諧振器附近的非預(yù)期外物(例如工具、玩具或?qū)櫸?的可能性，因而提供檢測這樣的外物的裝置是有利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)一個實施例，提供了用于對車輛中的電池充電的非接觸式充電設(shè)備。該設(shè)備包括源諧振器，以及外物檢測器。源諧振器被配置成將電能轉(zhuǎn)移至車輛中的捕捉諧振器。外物檢測器被配置成檢測源諧振器附近的外物。外物檢測器包括配置成檢測在源諧振器上方的外物的垂直天線，和配置成檢測在源諧振器旁邊的外物的水平天線。
[0004]在另一實施例中，提供了用于對車輛中的電池充電的非接觸式充電設(shè)備。該設(shè)備包括源諧振器、參考天線和可變增益放大器。源諧振器被配置成將電能轉(zhuǎn)移至車輛中的捕捉諧振器。參考天線被配置成檢測源自源諧振器的參考信號。參考天線被配置成相比參考天線附近的外物檢測(FOD)天線而言對外物的存在較不敏感?？勺冊鲆娣糯笃鞅慌渲贸煞糯髞碜詤⒖继炀€的參考信號。
[0005]在閱讀優(yōu)選實施例的下列詳細(xì)描述后，進(jìn)一步的特征和優(yōu)勢將更清楚地呈現(xiàn)出，這些優(yōu)選實施例僅作為非限定性的示例且結(jié)合附圖而給出。
附圖簡述
[0006]現(xiàn)在將參考附圖借助示例來描述本發(fā)明，在附圖中:
[0007]圖1是根據(jù)一個實施例的用于對車輛中的電池充電的非接觸式充電系統(tǒng)和設(shè)備的一側(cè)；以及
[0008]圖2是根據(jù)一個實施例的圖1的設(shè)備的透視圖。
詳細(xì)描述
[0009]圖1示出了用于對車輛12中的電池22充電的車輛充電系統(tǒng)(在下文中稱為系統(tǒng)10)的非限制性不例。系統(tǒng)10 —般包括非接觸式充電設(shè)備，下文稱為設(shè)備16，該設(shè)備16通常包括位于停泊表面18 (諸如車輛12下方的車庫地板)上的底座單元14。設(shè)備16—般被配置成將電能從底座單元14轉(zhuǎn)移到位于車輛12的下側(cè)24上的捕捉諧振器20。設(shè)備16可包括控制面板26，該控制面板26被配置成，例如指示捕捉諧振器何時在底座單元14上居中并指示電池22的充電狀態(tài)以及調(diào)節(jié)傳遞至底座單元14的電能。
[0010]圖2示出了底座單元14的非限制性示例。底座單元14通常包括保護(hù)罩，未示出該保護(hù)罩僅是為了簡化圖示。底座單元14 一般包括配置成向捕捉諧振器20 (圖1)發(fā)射電磁能32的源諧振器30。所確信的是，不期望將某些物體耦合或暴露至電磁能32，因而設(shè)備16被裝備有配置成檢測源諧振器30附近的外物36的外物檢測器34。
[0011 ] 在此非限制性示例中，外物檢測器34包括垂直天線38，該垂直天線38被配置成檢測在源諧振器30上方(例如，在源諧振器30和捕捉諧振器20之間)的外物。已觀察到電磁能32中的一些可行進(jìn)或被發(fā)射超過由位于底部的源諧振器30和位于頂部的捕捉諧振器20所限定的間隙區(qū)域42，因而設(shè)備16還可有利地包括水平天線40，該水平天線40配置成檢測位于源諧振器30旁邊(即，在間隙區(qū)域42外)的外物(例如外物36)。一般而言，垂直天線38優(yōu)選地檢測源自底座單元之上的方向或從該方向反射并朝向捕捉諧振器20的電磁能，而水平天線40優(yōu)選地檢測源自被表征為處在遠(yuǎn)離底座單元14的徑向或水平方向中的方向或從該方向反射的電磁能。
[0012]以示例的方式而非限制，垂直天線38可被布置在設(shè)備16的襯底44或電路板組件上。垂直天線38可有利地位于襯底44的周界內(nèi)，其中襯底的周界一般由源諧振器的形狀所確定。這樣的配置允許垂直天線38被更好地引導(dǎo)以檢測間隙區(qū)域42中的外物。相反，水平天線40可被耦合至此周界，但被配置成“越”過(“reach” over)源諧振器30并且被取向為被表征為垂直于垂直天線的方向。這樣的配置允許水平天線40更好地被引導(dǎo)以檢測位于間隙區(qū)域42外的停泊表面18上的外物。
[0013]通過進(jìn)一步的示例的方式，垂直天線38可包括垂直定向元件46的陣列。利用這樣的配置，可改變垂直天線38的靈敏度和焦點(diǎn)以更好地估算間隙區(qū)域42中的物體的尺寸、成分和/或位置。為了做到這一點(diǎn)，襯底44可包括或限定電組件48，其中對于本領(lǐng)域人員而言是已知的各種電組件(未示出)可被連接至襯底44上的電跡線(未示出)并由此形成例如，外物檢測器34的控制器或處理器。同樣地，水平天線40可包括多個水平定向元件50，可改變該多個水平定向元件50的功能組合以更好地估算間隙區(qū)域42外的物體的尺寸、成分和/或位置。
[0014]如上所述，用于對車輛12中的電池22充電的非接觸式充電設(shè)備(設(shè)備16) —般包括配置成將電能(即電磁能)轉(zhuǎn)移至車輛12中的捕捉諧振器20的源諧振器30。為了確定正被發(fā)射的電磁能的量，設(shè)備16的底座單元14可包括配置成檢測源自源諧振器30的參考信號54的參考天線52。有可能垂直定向元件46的陣列中的一個可用作參考天線。然而，已觀察到小于典型垂直元件的參考天線是有利的，因為減小尺寸的參考天線對外物的存在較不敏感，如果外物存在的話。即，優(yōu)選參考天線52對外物的存在具有靈敏度特性，該靈敏度特性對于用作垂直元件中的一個而言將被認(rèn)為是不期望的。由此，相比參考天線52附近的外物檢測(FOD)天線(例如，垂直天線和/或水平天線40)而言，參考天線52優(yōu)選地對于外物36的存在較不敏感。
[0015]由于將較小的天線用于參考天線52意味著參考天線52將較不敏感，且設(shè)備處于待機(jī)模式時使用該參考天線。待機(jī)模式是當(dāng)設(shè)備16沒有在對電池22充電，而是在‘尋找’要到達(dá)的車輛并使捕捉諧振器靠近底座單元14從而可啟動充電時。在待機(jī)模式中，源諧振器30可被操作以發(fā)射相對低的能量的量以允許檢測接近的車輛。
[0016]由于來自參考天線52的減小的信號，襯底44可有利地包括可變增益放大器，下文中稱為放大器56，該放大器56被配置成放大由參考天線52所檢測的或從參考天線52輸出的參考信號54。通過提供可變增益，可升高來自參考天線52的信號的電平以由外物檢測器34的控制器或處理器進(jìn)行更好地分析。
[0017]因此，放大器56可在設(shè)備16正對車輛12中的電池22充電時以第一選定增益操作以使由參考天線所檢測到的信號相對較強(qiáng)，并且在設(shè)備沒有在對車輛中的電池充電時以大于第一選定增益的第二選定增益操作，因為由參考天線52所檢測到的信號相對較弱。放大器56的增益可由天線的反饋環(huán)中的電阻器值所確定，如將由本領(lǐng)域人員了解的那樣。由此，如果放大器56包括可操作以將放大器56的增益確定為多個增益值的電阻器網(wǎng)絡(luò)58，則會是有利的。例如，在設(shè)備16的校準(zhǔn)程序期間，可單獨(dú)地調(diào)節(jié)電阻器網(wǎng)絡(luò)58的各種電阻器的值以補(bǔ)償可影響由參考天線52輸出的信號的強(qiáng)度的設(shè)備16的其它特征中的正常變化。
[0018]設(shè)備16還可包括在整個襯底44上布置的多個參考天線62以及配置成選擇性地將該多個參考天線62中的一個或多個連接到放大器56的開關(guān)設(shè)備60。具有什么被用作參考天線的選擇可被有利地用于自診斷設(shè)備16且在以待機(jī)模式操作的同時更好地檢測小的外物。
[0019]因此，提供了用于對車輛中的電池充電的系統(tǒng)10和設(shè)備16。設(shè)備16包括垂直天線38和水平天線40，以使可在很多可能的方向中容易地檢測到外物，以及可變增益放大器(放大器56)以使參考天線52可被更好地優(yōu)化以用于監(jiān)測由源諧振器30輸出的參考信號。
[0020]盡管已針對其優(yōu)選實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，然而本發(fā)明不旨在如此限制，而是僅受后面權(quán)利要求書中給出的范圍限制。
【主權(quán)項】
1.一種用于對車輛(12)中的電池(22)充電的非接觸式充電設(shè)備(16)， 所述設(shè)備(16)包括: 源諧振器(30)，配置成將電能轉(zhuǎn)移至車輛(12)中的捕捉諧振器(20); 參考天線(52)，配置成檢測源自所述源諧振器(30)的參考信號(54)，其中，所述參考天線(52)被配置成相比所述參考天線(52)附近的外物(36)檢測(FOD)天線而言對外物(36)的存在較不敏感；以及 可變增益放大器(56)，配置成放大來自所述參考天線(52)的參考信號(54)。2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備(16)，其特征在于，所述放大器(56)在所述設(shè)備(16)正對所述車輛(12)中的電池(22)充電時以第一選定增益操作，并且在所述設(shè)備(16)沒有在對所述車輛(12)中的電池(22)充電時以大于所述第一選定增益的第二選定增益操作。3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備(16)，其特征在于，所述放大器(56)包括可操作以將所述放大器(56)的增益確定為多個增益值的電阻器網(wǎng)絡(luò)(58)。4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備(16)，其特征在于，所述設(shè)備(16)包括多個參考天線(52)以及配置成選擇性地將所述多個參考天線(52)中的一個或多個連接到所述放大器(56)的開關(guān)設(shè)備(60)。
【專利摘要】本申請公開了一種非接觸式充電設(shè)備的可變增益參考天線。用于對電池(22)充電的非接觸式充電設(shè)備(16)包括源諧振器(30)、參考天線(52)和可變增益放大器(56)。源諧振器(30)被配置成將電能轉(zhuǎn)移至車輛(12)中的捕捉諧振器(20)。參考天線(52)被配置成檢測源自源諧振器(30)的參考信號(54)。參考天線(52)被配置成相比參考天線(52)附近的外物(36)檢測(FOD)天線而言對外物(36)的存在較不敏感?？勺冊鲆娣糯笃?56)被配置成放大來自參考天線(52)的參考信號(54)。
【IPC分類】G01V3/12, H02J7/02
【公開號】CN105098935
【申請?zhí)枴緾N201510151826
【發(fā)明人】G·R·湯普森
【申請人】德爾福技術(shù)有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年4月1日
【公告號】EP2942228A1, US20150314688