在預(yù)定空間中檢測(cè)金屬物件的系統(tǒng)、方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大體上涉及無(wú)線電力傳送（wirelesspowertransfer)，且更具體來(lái)說(shuō)，涉 及與到例如包括蓄電池的車輛等遠(yuǎn)程系統(tǒng)的無(wú)線電力傳送有關(guān)的裝置、系統(tǒng)和方法。更具 體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及外來(lái)物件的檢測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002] 已引入例如車輛等遠(yuǎn)程系統(tǒng)，其包括源于從例如蓄電池等能量存儲(chǔ)裝置接收的電 的運(yùn)轉(zhuǎn)電力（locomotionpower)。舉例來(lái)說(shuō)，混合式電動(dòng)車輛包括使用來(lái)自車輛制動(dòng)和傳 統(tǒng)馬達(dá)的電力以對(duì)車輛進(jìn)行充電的機(jī)載充電器。僅僅為電動(dòng)的車輛通常從其它來(lái)源接收電 以用于對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。常常提議經(jīng)由某一類型的有線交流電（AC)(例如，家用或商用 AC電源）而對(duì)蓄電池電動(dòng)車輛（電動(dòng)車輛）進(jìn)行充電。有線充電連接需要實(shí)體地連接到電 力供應(yīng)器的纜線或其它相似連接器。纜線和相似連接器有時(shí)可能不方便或麻煩且具有其它 缺點(diǎn)。能夠在自由空間中傳送電力（例如，經(jīng)由無(wú)線場(chǎng)）以用以對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行充電的無(wú) 線充電系統(tǒng)可克服有線充電解決方案的缺陷中的一些。因而，有效率地且安全地傳送電力 以用于對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行充電的無(wú)線充電系統(tǒng)和方法是理想的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的系統(tǒng)、方法和裝置的各種實(shí)施方案各自具有若干方 面，所述方面中無(wú)任何單一方面僅僅負(fù)責(zé)本文所描述的理想屬性。在不限制所附權(quán)利要求 書的范圍的情況下，本文描述一些顯著特征。
[0004] 附圖和以下描述中闡述本說(shuō)明書所描述的標(biāo)的物的一或多個(gè)實(shí)施方案的細(xì)節(jié)。其 它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將從描述內(nèi)容、圖式和所附權(quán)利要求書變得顯而易見。應(yīng)注意，以下各 圖的相對(duì)尺寸可未按比例繪制。
[0005] 本發(fā)明的一方面提供一種用于檢測(cè)物件的存在的設(shè)備。所述設(shè)備包括諧振電路， 所述諧振電路具有諧振頻率。所述諧振電路包括感測(cè)電路，所述感測(cè)電路包括導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。所 述設(shè)備進(jìn)一步包括耦合電路，所述耦合電路耦合到所述感測(cè)電路。所述設(shè)備進(jìn)一步包括檢 測(cè)電路，所述檢測(cè)電路經(jīng)由所述耦合電路而耦合到所述感測(cè)電路。所述檢測(cè)電路經(jīng)配置以 響應(yīng)于檢測(cè)取決于所述諧振電路正在諧振的頻率的測(cè)定特性與取決于所述諧振電路的所 述諧振頻率的對(duì)應(yīng)特性之間的差而檢測(cè)所述物件的所述存在。所述耦合電路經(jīng)配置以縮減 在不存在所述物件的情況下由所述檢測(cè)電路進(jìn)行的所述諧振頻率的變化。
[0006] 本發(fā)明的另一方面提供一種用于檢測(cè)物件的存在的方法的實(shí)施方案。所述方法包 括將信號(hào)施加到諧振電路，所述諧振電路具有諧振頻率。所述諧振電路包括感測(cè)電路，所述 感測(cè)電路包括導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。耦合電路耦合到所述感測(cè)電路。所述方法進(jìn)一步包括經(jīng)由檢測(cè)電 路響應(yīng)于檢測(cè)取決于所述諧振電路正在諧振的頻率的測(cè)定特性與取決于所述諧振電路的 所述諧振頻率的對(duì)應(yīng)特性之間的差而檢測(cè)所述物件的所述存在，所述檢測(cè)電路經(jīng)由所述耦 合電路而耦合到所述感測(cè)電路。所述耦合電路經(jīng)配置以縮減在不存在所述物件的情況下由 所述檢測(cè)電路進(jìn)行的所述諧振頻率的變化。
[0007] 本發(fā)明的又一方面提供一種用于檢測(cè)物件的存在的設(shè)備。所述設(shè)備包括用于在諧 振頻率下諧振的裝置。所述設(shè)備進(jìn)一步包括用于響應(yīng)于檢測(cè)取決于所述諧振裝置正在諧振 的頻率的測(cè)定特性與取決于所述諧振裝置的所述諧振頻率的對(duì)應(yīng)特性之間的差而檢測(cè)所 述物件的所述存在的裝置。所述設(shè)備進(jìn)一步包括用于縮減在不存在所述物件的情況下由所 述檢測(cè)裝置進(jìn)行的所述諧振頻率的變化的裝置。
[0008] 本發(fā)明所描述的標(biāo)的物的另一方面提供一種用于檢測(cè)物件的存在的設(shè)備。所述設(shè) 備包括第一感測(cè)電路，所述第一感測(cè)電路包括第一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。至少所述第一感測(cè)電路形成 第一諧振電路，所述第一諧振電路具有第一諧振頻率。所述設(shè)備進(jìn)一步包括第二感測(cè)電路， 所述第二感測(cè)電路包括第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。至少所述第二感測(cè)電路形成第二諧振電路，所述第 二諧振電路具有第二諧振頻率。所述第二諧振頻率不同于所述第一諧振頻率。所述設(shè)備進(jìn) 一步包括檢測(cè)電路，所述檢測(cè)電路耦合到所述第一感測(cè)電路和所述第二感測(cè)電路。所述檢 測(cè)電路經(jīng)配置以響應(yīng)于檢測(cè)取決于所述第一諧振電路正在諧振的頻率的第一測(cè)定特性與 取決于所述第一諧振頻率的第一對(duì)應(yīng)特性之間的差或取決于所述第二諧振電路正在諧振 的頻率的第二測(cè)定特性與取決于所述第二諧振頻率的第二對(duì)應(yīng)特性之間的差而檢測(cè)所述 物件的所述存在。
[0009] 本發(fā)明所描述的標(biāo)的物的另一方面提供一種用于檢測(cè)物件的存在的方法的實(shí)施 方案。所述方法包括將第一信號(hào)施加到第一感測(cè)電路，所述第一感測(cè)電路包括第一導(dǎo)電結(jié) 構(gòu)。至少所述第一感測(cè)電路形成第一諧振電路，所述第一諧振電路具有第一諧振頻率。所述 方法進(jìn)一步包括將第二信號(hào)施加到第二感測(cè)電路，所述第二感測(cè)電路包括第二導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。 至少所述第二感測(cè)電路形成第二諧振電路，所述第二諧振電路具有第二諧振頻率。所述第 二諧振頻率不同于所述第一諧振頻率。所述方法進(jìn)一步包括經(jīng)由檢測(cè)電路響應(yīng)于檢測(cè)取決 于所述第一諧振電路正在諧振的頻率的第一測(cè)定特性與取決于所述第一諧振頻率的第一 對(duì)應(yīng)特性之間的差或取決于所述第二諧振電路正在諧振的頻率的第二測(cè)定特性與取決于 所述第二諧振頻率的第二對(duì)應(yīng)特性之間的差而檢測(cè)所述物件的所述存在。
[0010] 本發(fā)明所描述的標(biāo)的物的另一方面提供一種用于檢測(cè)物件的存在的設(shè)備。所述設(shè) 備包括用于在第一諧振頻率下諧振的第一裝置。所述設(shè)備進(jìn)一步包括用于在第二諧振頻率 下諧振的第二裝置。所述第二諧振頻率不同于所述第一諧振頻率。所述設(shè)備進(jìn)一步包括用 于響應(yīng)于檢測(cè)取決于所述第一諧振裝置正在諧振的頻率的第一測(cè)定特性與取決于所述第 一諧振頻率的第一對(duì)應(yīng)特性之間的差或取決于所述第二諧振裝置正在諧振的頻率的第二 測(cè)定特性與取決于所述第二諧振頻率的第二對(duì)應(yīng)特性之間的差而檢測(cè)所述物件的所述存 在的裝置。
[0011] 本發(fā)明所描述的標(biāo)的物的另一方面提供一種用于在磁場(chǎng)中檢測(cè)物件的存在的設(shè) 備。所述設(shè)備包括電力電路，所述電力電路經(jīng)配置以產(chǎn)生所述磁場(chǎng)且在足以對(duì)負(fù)載進(jìn)行供 電或充電的電平下經(jīng)由所述磁場(chǎng)而以無(wú)線方式傳送電力。所述磁場(chǎng)造成所述物件的振動(dòng)。 所述設(shè)備進(jìn)一步包括檢測(cè)電路，所述檢測(cè)電路經(jīng)配置以發(fā)射信號(hào)且基于所述經(jīng)發(fā)射信號(hào)的 反射而檢測(cè)由所述磁場(chǎng)造成的所述物件的所述振動(dòng)的頻率。
[0012] 本發(fā)明所描述的標(biāo)的物的另一方面提供一種用于在磁場(chǎng)中檢測(cè)物件的存在的方 法的實(shí)施方案。所述方法包括產(chǎn)生所述磁場(chǎng)且在足以對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電或充電的電平下經(jīng)由 所述磁場(chǎng)而以無(wú)線方式傳送電力。所述磁場(chǎng)造成所述物件的振動(dòng)。所述方法進(jìn)一步包括發(fā) 射信號(hào)且基于所述經(jīng)發(fā)射信號(hào)的反射而檢測(cè)由所述磁場(chǎng)造成的所述物件的所述振動(dòng)的頻 率。
[0013] 本發(fā)明所描述的標(biāo)的物的另一方面提供一種用于在磁場(chǎng)中檢測(cè)物件的存在的設(shè) 備。所述設(shè)備包括用于產(chǎn)生所述磁場(chǎng)且在足以對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電或充電的電平下經(jīng)由所述磁 場(chǎng)而以無(wú)線方式傳送電力的裝置。所述磁場(chǎng)造成所述物件的振動(dòng)。所述設(shè)備進(jìn)一步包括用 于發(fā)射信號(hào)的裝置，和用于基于所述經(jīng)發(fā)射信號(hào)的反射而檢測(cè)由所述磁場(chǎng)造成的所述物件 的所述振動(dòng)的頻率的裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為根據(jù)示范性實(shí)施例的用于對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行充電的示范性無(wú)線電力傳送系 統(tǒng)的圖解。
[0015] 圖2為圖1的無(wú)線電力傳送系統(tǒng)的示范性核心組件的示意圖。
[0016] 圖3為展示圖1的無(wú)線電力傳送系統(tǒng)的示范性核心和輔助組件的另一功能框圖。
[0017] 圖4為根據(jù)一示范性實(shí)施例的展示安置于電動(dòng)車輛中的可更換非接觸式蓄電池 的功能框圖。
[0018] 圖5A、圖5B、圖5C和圖?為根據(jù)示范性實(shí)施例的用于感應(yīng)線圈和鐵氧體材料相 對(duì)于蓄電池的放置的示范性配置的圖解。
[0019] 圖6為根據(jù)一示范性實(shí)施例的展示可用于對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行無(wú)線充電的示范性頻 率的頻譜的圖表。
[0020] 圖7為根據(jù)一示范性實(shí)施例的展示可用于對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行無(wú)線充電的示范性頻 率和發(fā)射距離的圖表。
[0021] 圖8A、圖8B和圖8C為根據(jù)示范性實(shí)施例的示范性物件檢測(cè)電路系統(tǒng)的部分的圖 解。
[0022] 圖9為根據(jù)一實(shí)施例的經(jīng)配置以檢測(cè)嵌入于磁性墊內(nèi)的物件的感測(cè)回路的側(cè)視 圖。
[0023] 圖10為根據(jù)一示范性實(shí)施例的用于檢測(cè)相對(duì)于感測(cè)回路位于不同位置處的物件 的示范性物件檢測(cè)電路系統(tǒng)的部分的圖解。
[0024] 圖11A、圖11B和圖11C為根據(jù)示范性實(shí)施例的用于經(jīng)配置以檢測(cè)物件的感測(cè)回路 的不同示范性配置的圖解。
[0025] 圖12為根據(jù)示范性實(shí)施例的經(jīng)配置以基于磁場(chǎng)感測(cè)而檢測(cè)物件的示范性電路的 功能框圖。
[0026] 圖13為根據(jù)示范性實(shí)施例的經(jīng)配置以基于感測(cè)回路阻抗測(cè)量而檢測(cè)物件的示范 性電路的功能框圖。
[0027] 圖14A為根據(jù)示范性實(shí)施例的經(jīng)配置以基于感測(cè)回路諧振頻率測(cè)量而檢測(cè)物件 的示范性電路的功能框圖。
[0028] 圖14B為根據(jù)一實(shí)施例的經(jīng)配置以基于感測(cè)回路諧振頻率測(cè)量而檢測(cè)物件的示 范性電路的功能框圖。
[0029] 圖15為根據(jù)示范性實(shí)施例的經(jīng)配置以基于感測(cè)回路諧振頻率測(cè)量而檢測(cè)物件的 示范性電路的另一功能框圖。
[0030] 圖16為根據(jù)示范性實(shí)施例的經(jīng)配置以基于感測(cè)回路諧振頻率測(cè)量而檢測(cè)物件的 示范性電路的另一功能框圖。
[0031] 圖17A、圖17B和圖17C為根據(jù)示范性實(shí)施例的示范性弱耦合諧振感測(cè)回路配置的 圖解。
[0032] 圖18A和圖18B為根據(jù)一示范性實(shí)施例的等效電路和示范性電感耦合諧振感測(cè)回 路的不意圖。
[0033] 圖19為根據(jù)一示范性實(shí)施例的經(jīng)配置以使用檢測(cè)電路與感測(cè)電路之間的耦合電 路來(lái)檢測(cè)物件的示范性電路的功能框圖。
[0034] 圖20為根據(jù)一示范性實(shí)施例的如圖19所展示的電路的功能框圖，其中檢測(cè)電路 經(jīng)由耦合回路而與感測(cè)電路進(jìn)行電感耦合。
[0035] 圖21為根據(jù)一示范性實(shí)施例的如圖19所展示的電路的功能框圖，其中檢測(cè)電路 與感測(cè)電路進(jìn)行電容耦合。
[0036] 圖22為根據(jù)一示范性實(shí)施例的經(jīng)配置以使用檢測(cè)電路與多個(gè)感測(cè)電路之間的多 個(gè)耦合電路來(lái)檢測(cè)物件的示范性電路的功能框圖。
[0037] 圖23為根據(jù)一示范性實(shí)施例的經(jīng)配置以使用經(jīng)配置成具有不同諧振頻率的多個(gè) 感測(cè)電路來(lái)檢測(cè)物件的示范性電路的功能框圖。
[0038] 圖24為根據(jù)一示范性實(shí)施例的如圖23所展示的電路的功能框圖，其中檢測(cè)電路 與具有不同諧振頻率的感測(cè)電路進(jìn)行電感耦合。
[0039] 圖25A、圖25B、圖25C、圖25D、圖25E和圖25F為根據(jù)一示范性實(shí)施例的與檢測(cè)電 路進(jìn)行電感或電容耦合的示范性配置感測(cè)回路陣列的圖解。
[0040] 圖26A、圖26B、圖26C、圖26D、圖26E和圖26F為根據(jù)一示范性實(shí)施例的電感或電 容耦合諧振回路陣列的示范性等效電路的示意圖。
[0041] 圖27為根據(jù)一示范性實(shí)施例的展示在補(bǔ)償耦合回路的阻抗之前和之后的電感耦 合諧振回路陣列的相位響應(yīng)的標(biāo)繪圖。
[0042] 圖28為根據(jù)一示范性實(shí)施例的用于檢測(cè)集成于經(jīng)配置以用無(wú)線方式發(fā)射電力的 電感性充電墊內(nèi)的物件的示范性電路的功能框圖。
[0043] 圖29為根據(jù)一示范性實(shí)施例的用于檢測(cè)物件的示范性電感耦合諧振濾波器的功 能框圖。
[0044]圖30A為根據(jù)一示范性實(shí)施例的用于檢測(cè)物件的另一示范性系統(tǒng)的功能框圖。
[0045] 圖30B為根據(jù)一示范性實(shí)施例的圖30A的系統(tǒng)的檢測(cè)電路的功能框圖。
[0046]圖31為根據(jù)一示范性實(shí)施例的用于檢測(cè)物件的存在的示范性方法的流程圖。
[0047]圖32為根據(jù)一示范性實(shí)施例的用于檢測(cè)物件的存在的設(shè)備的功能框圖。
[0048] 圖33為根據(jù)一示范性實(shí)施例的用于在磁場(chǎng)中檢測(cè)物件的存在的示范性方法的流 程圖。
[0049] 圖34為根據(jù)一示范性實(shí)施例的用于在磁場(chǎng)中檢測(cè)物件的存在的設(shè)備的功能框 圖。
[0050] 圖式所說(shuō)明的各種特征可未按比例繪制。因此，為清楚起見，可任意地?cái)U(kuò)大或縮減 各種特征的尺寸。另外，圖式中的一些可并未描繪給定系統(tǒng)、方法或裝置的所有組件。最后， 類似參考數(shù)字可用以貫穿本說(shuō)明書和各圖而表示類似特征。
【具體實(shí)施方式】
[0051] 下文結(jié)合附圖而闡述的【具體實(shí)施方式】希望作為示范性實(shí)施例的描述，且不希望表 示可實(shí)踐本發(fā)明的僅有實(shí)施例。貫穿此【具體實(shí)施方式】而使用的術(shù)語(yǔ)"示范性"表示"充當(dāng)實(shí) 例、例子或說(shuō)明"，且未必應(yīng)被認(rèn)作比其它示范性實(shí)施例優(yōu)選或有利。出于提供對(duì)示范性實(shí) 施例的透徹理解的目的，【具體實(shí)施方式】包括特定細(xì)節(jié)。在一些例子中，以框圖形式展示一些 裝置。
[0052] 以無(wú)線方式傳送電力可指代在不使用實(shí)體電導(dǎo)體的情況下將與電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁 場(chǎng)或其它者相關(guān)聯(lián)的任何形式的能量從發(fā)射器傳送到接收器（例如，可經(jīng)由自由空間而傳 送電力）。輸出到無(wú)線場(chǎng)（例如，磁場(chǎng)）中的電力可由"接收線圈"接收、俘獲或耦合以實(shí)現(xiàn) 電力傳送。
[0053] 本文使用電動(dòng)車輛來(lái)描述遠(yuǎn)程系統(tǒng)，其實(shí)例為包括（作為運(yùn)轉(zhuǎn)能力的部分）源于 可充電能量存儲(chǔ)裝置（例如，一或多個(gè)可再充電電化電池或其它類型的蓄電池）的電力的 車輛。作為非限制性實(shí)例，一些電動(dòng)車輛可為混合式電動(dòng)車輛，其除了包括電動(dòng)馬達(dá)以外還 包括用于直接運(yùn)轉(zhuǎn)或用以對(duì)車輛的蓄電池進(jìn)行充電的傳統(tǒng)燃機(jī)。其它電動(dòng)車輛可從電力汲 取所有運(yùn)轉(zhuǎn)能力。電動(dòng)車輛不限于汽車且可包括摩托車、手推車、小輪機(jī)踏車及其類似者。 作為實(shí)例而非限制，本文以電動(dòng)車輛（EV)的形式來(lái)描述遠(yuǎn)程系統(tǒng)。此外，還預(yù)期可使用可 充電能量存儲(chǔ)裝置而被至少部分地供電的其它遠(yuǎn)程系統(tǒng)（例如，比如個(gè)人計(jì)算裝置及其類 似者等電子裝置）。
[0054] 圖1為根據(jù)一示范性實(shí)施例的用于對(duì)電動(dòng)車輛112進(jìn)行充電的示范性無(wú)線電力傳 送系統(tǒng)100的圖解。無(wú)線電力傳送系統(tǒng)100使得能夠在電動(dòng)車輛112停放于基座無(wú)線充電 系統(tǒng)（basewirelesschargingsystem) 102a附近時(shí)對(duì)電動(dòng)車輛112進(jìn)行充電。待遍及對(duì) 應(yīng)基座無(wú)線充電系統(tǒng)l〇2a和102b而停放的停放區(qū)域中說(shuō)明用于兩個(gè)電動(dòng)車輛的空間。在 一些實(shí)施例中，本地分配中心130可連接到電力骨干132,且經(jīng)配置以將交流電（AC)或直流 電（DC)供應(yīng)經(jīng)由電力鏈路110而提供到基座無(wú)線充電系統(tǒng)102a?；鶡o(wú)線充電系統(tǒng)102a 還包括用于以無(wú)線方式傳送或接收電力的基座系統(tǒng)感應(yīng)線圈l〇4a。電動(dòng)車輛112可包括蓄 電池單元118、電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈116,和電動(dòng)車輛無(wú)線充電系統(tǒng)114。電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈 116可與基座系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a相互作用，例如，經(jīng)由基座系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a所產(chǎn)生的電 磁場(chǎng)的區(qū)。
[0055] 在一些示范性實(shí)施例中，當(dāng)電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈116位于由基座系統(tǒng)感應(yīng)線圈104a 產(chǎn)生的能量場(chǎng)中時(shí)，電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈116可接收電力。所述場(chǎng)對(duì)應(yīng)于由基座系統(tǒng)感應(yīng)線 圈104a輸出的能量可由電動(dòng)車輛感應(yīng)線圈116俘獲的區(qū)。舉例來(lái)說(shuō)，由基座系統(tǒng)感應(yīng)線圈 l〇4a輸出的能量可處于足以對(duì)電動(dòng)車輛112進(jìn)行充電或供電的電平。在一些狀況下，所述 場(chǎng)可對(duì)應(yīng)于基座系統(tǒng)感應(yīng)線圈104