CN104870237A - 安全系统,操作安全系统的方法和构建安全系统的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于感应电力传递系统的安全系统，所述感应电力传递系统用于向位于道路表面上的车辆传递电力，其中，初级单元包括至少一个初级绕组，所述初级绕组产生用于感应电力传递的电磁初级场，其中，所述道路的充电表面被指配给所述初级绕组，其中，所述安全系统包括至少一个电容式感测系统(1)，所述电容式感测系统(1)包括多个检测电容器，所述多个检测电容器被布置成阵列结构，所述阵列结构至少部分地覆盖所述充电表面，并且操作安全系统的方法和构建安全系统的方法被建议。

Description

安全系统,操作安全系统的方法和构建安全系统的方法
本发明涉及感应电力传递系统的安全系统，特别是用于向在道路表面上停放或行驶的车辆传递电能的感应电力传递系统中的安全系统，特别是用于这种传递系统的初级单元的安全系统。此外，本发明涉及操作这种安全系统的方法和构建这种安全系统的方法。
WO 2012/047779 A1公开了一种用于充电器的安全系统，用于对在充电器的操作过程中可能变热的物体提供保护，其中，安全系统包括被配置用于检测物体的存在性和非常靠近充电器的检测子系统，以及被操作地连接到所述检测子系统并且被配置用于提供该物体的指示的通知子系统。该文献公开一个或多个感应传感器可被集成到源器件中、源壳体中、车辆中、或周围区域中，用于检测该源和器件共振器之间的阻挡和外来物体和/或物质。
WO 2009/081115 A1公开了一种在感应电力传递系统中使用的初级单元，所述初级单元是可操作的，以通过电磁感应无线地传递电力到该系统的、靠近初级单元定位的至少一个次级单元和/或传递电力到紧密靠近定位的外来物体，其中初级单元包括驱动装置，所述驱动装置可操作以驱动初级单元，从而，在被驱动状态下，被供应到初级单元的一个或多个初级线圈的电驱动信号的幅值从第一值变化到第二值。此外，初级单元包括用于估算这种驱动对初级单元的电特性的影响的装置和用于根据所估算的影响检测靠近所述初级单元定位的所述次级单元和/或外来物体的存在性的装置。
EP 2317625 A2公开了一种感应电力传递至次级装置的初级装置，其中，所述初级装置包括初级线圈，所述初级装置被配置用于(i)在第一模式下操作，在该模式下，初级线圈传递电力至感应耦合器至次级装置，和(ii)在第二模式下操作，在该模式下，外来物体被检测。此外，初级控制器被配置用于(i)在第一模式期间使用第一频率和(ii)在第二模式期间使用第二频率操作初级线圈。
本发明的目的是提供一种用于感应电力传递系统的安全系统，操作这种安全系统的方法，和构建这种安全系统的方法，以提供对靠近初级绕组的初级绕组结构放置的外来物体、特别是金属物体的可靠且快速的检测。
本发明的基本思想是放置在初级单元的初级绕组结构附近的外来物体导致检测结构的电特性的变化，特别是电容的变化。
本发明可以特别应用于至任何地面车辆的电能传递领域，特别是轨道行走车辆，比如有轨车辆(例如有轨电车)，而且还应用于公路汽车，比如个体(私人)客车或公共交通车辆(例如公交车)。
这种装置中存在的问题是通常不可以机械地防止外来物体、特别是金属制成的物体被放置在感应电力传递系统的初级单元附近。例如，这种外来物体可包括硬币，罐器，钥匙，工具和其它物体。由初级绕组结构或线圈系统产生的变化的磁场可在由金属制成的物体中诱导电流。这种电流可导致电力损失和物体发热。外来物体发热对于试图接触和移除外来物体的人员来说可能很危险和/或可能毁坏上面放置着外来物体的表面或初级单元的一些部分。
用于向车辆传递电力的感应电力传递系统的安全系统，特别是用于这种传递系统的初级单元的安全系统，被建议了。特别地，用于向在道路表面上停放或行驶的车辆传递电能的感应电力传递系统的安全系统被建议了。一般来说，安全系统可以是初级单元的一部分。
感应电力传递系统包括具有初级绕组结构的道路侧初级单元。初级绕组结构产生被车辆侧次级单元接收的初级电磁场，所述车辆侧次级单元也已知为接收器或拾取器。在初级绕组结构和次级单元的次级绕组结构之间，存在初级场或总场延伸穿过的气隙。次级绕组结构可以产生次级场，例如如果电流在次级绕组结构中流动的话。此电流可以例如至少部分地通过初级绕组结构和次级绕组结构之间的互感产生。
感应电力传递系统可以是用于所谓的静态能量传递或静态充电的传递系统，其中能量被传递至的车辆不移动，例如车辆停止或停歇时。在这种情况下，初级单元可被设计为所谓的充电垫，充电垫被集成在道路中或安装在道路表面上(升高的充电垫)。
感应电力传递系统也可以是所谓的动态传递系统，其中能量被传递至的车辆沿着道路的行驶表面行驶。
道路的充电表面被指配给初级绕组。该充电表面可以是道路表面的一子部分，在感应电力传递过程中、特别是在静态充电过程中，初级场或初级场的预定部分、例如大于90％的预定部分延伸穿过所述子部分。该充电表面可以具有与初级绕组结构的封壳、例如包括初级绕组的绕组结构的矩形相同的尺寸或更大的尺寸，例如宽度和长度。在充电垫的情况下，充电表面可以对应于充电垫的表面。
初级绕组结构通常布置在道路的行驶表面或停放表面下面或此行驶表面或停放表面中。因而，初级场或总场延伸穿过该行驶表面或停放表面的一部分。被放置在此部分中的外来物体可能由于在该外来物体内诱导的电流而温度升高。
也可以被称为电力系统传递场的总场至少部分地由初级场构成。如果在初级绕组结构附近、例如上方没有次级绕组结构，则总场等于或近似等于初级场。如果次级绕组结构被定位于初级绕组结构附近、例如上方，那么总场是初级场和次级场叠加的结果，其中次级场由次级绕组结构产生。
在外来物体内诱导的电流可以通过总场产生。
初级单元包括前述初级绕组，其产生用于感应电力传递的电磁初级场，所述电磁初级场可以通过前述的次级单元接收。
安全系统包括至少一个电容式感测系统，其中电容式感测系统包括多个检测电容器。
根据本发明，多个检测电容器被布置为阵列结构，所述阵列结构至少部分地覆盖充电表面，例如覆盖充电表面的80％以上，90％以上，或95％以上。在本文中，“覆盖”是指初级场或总场的至少一部分、优选全部延伸穿过所述阵列结构或由所述阵列结构提供的表面。术语“覆盖”还可以指在公共投影平面中由所述阵列结构的最小包络线包围的区域与充电表面至少部分地重叠。
阵列结构可以是提供多个行和列的类似矩阵结构，其中，在每一个行/列位置布置有检测电容器。检测电容器的中心点可以设置于预定的纵向和横向距离处，其中纵向被平行于车辆的行驶方向定向，而横向垂直于纵向定向。
换句话说，包括多个检测电容器的片状结构被提供。所述多个检测电容器可被定位于由初级绕组和充电表面提供的间隙中。所述多个检测电容器可以是道路的一部分，例如被定位于布置在道路表面下面的道路层中或被定位于提供道路表面的道路层中。初级绕组结构可以通过所述多个检测电容器的阵列覆盖。
每一个检测电容器提供检测表面，所述检测表面例如通过每一个电容器的电极的表面积提供。在感应式电力传递过程中，初级场的至少一部分、优选整个初级场延伸穿过这些检测电容器的阵列结构。在这种情况下，初级场或总场也延伸穿过由这些检测电容器提供的检测表面。检测表面的尺寸，根据这些尺寸例如小于、等于待检测的最小物体的尺寸、或特别地比待检测最小物体的尺寸大预定的百分数，例如10％，20％，50％或甚至更大百分数，来进行选择。
所述多个检测电容器中的每一个可包括第一电极和第二电极。
安全系统还可包括被连接到一个、预定数目的或所有检测电容器的一个或多个估算单元。估算单元被设计为使得每个检测绕组的电特性和/或参数能够被确定。
例如，估算单元被设计为使得每个检测电容器的电容能够被确定。如果外来物体、特别是金属物体被放置在初级绕组附近，那么此物体还导致一个或多个检测电容器的电容的变化。通过确定该电容以及例如将该电容与参考电容相比较，能够可靠地检测到外来物体的存在。
此外，根据所述检测电容器阵列中的检测电容器的输出信号，可以确定或估计外来物体相对于所述检测电容器阵列的位置。例如，根据所述检测电容器的输出信号、例如输出电压，可以确定一个或多个检测电容器，其中此/这些检测电容器的输出信号被放置在这些检测电容器附近、例如放置在检测电容器的检测表面上方或下面的物体改变或影响。如果检测电容器相对于初级单元的位置已知，那么该物体相对于初级单元、特别是相对于初级绕组结构的位置可以确定。
监视表面可被指定给阵列结构。监视表面表示道路表面上应该放置物体的一部分，从而是以预定的可靠度可检测的。监视表面可以等同于充电表面。被放置在监视表面上的物体改变检测绕组阵列的输出信号至少预定的百分数，例如至少10％，20％，或50％。
因此，本发明还涉及一种物体检测系统。如果物体被检测到，那么通知信号、例如电的、声的、触觉的、或声通知信号可以产生。
阵列结构中检测电容器的布置有利地允许可靠地检测道路预定表面区域中的物体。
在优选实施例中，电容式感测系统被设计为初级场或总场补偿用感测系统和/或每个检测电容器被布置和/或设计为初级场或总场补偿用电容器。
每个检测电容器具有第一和第二电极，例如第一电容器板和第二电容器板。这些电极可以形成具有电容的导体环，其中初级场或总场可以在导体环中诱导电压。本文中，“初级场或总场补偿用”是指电容式感测系统和/或每个检测电容器被设计为使得，由于电容式感测系统和/或检测电容器的物理学设计，通过初级场或总场在导体环中诱导的电压被消除或减小。
在现有初级场的情况下，特别是在感应电力传递到车辆的情况下，电容式感测系统被暴露在初级场或总场中。此暴露可能影响通过例如估算单元确定的电特性或参数并且因而使外来物体的检测复杂化。如果感测系统和/或检测电容器被物理地设计和/或布置成使得初级场或总场对所述电特性或参数的确定的影响被消除或减小，那么这将有利地提高检测感应电力传递过程中的检测可靠性。
在另一实施例中，至少一个检测电容器被设置于导体路径中，其中导体路径包括偶数个相反定向的导体环或匝部段。导体路径的端部端子可被连接到估算单元。特别是，导体路径可形成偶数个相反定向的导体环。本文中，“相反定向”是指相继布置的导体环被布置和连接成使得沿顺时针方向流经第一导体环的电流将沿逆时针方向流经相继布置的相反定向的导体环。特别是，相反定向的导体环、尤其是完整的匝可被布置和连接成使得通过初级场或总场在第一导体环内诱导的电压与通过初级场在第二相反定向的导体环内诱导的电压具有相同的幅值，但具有不同符号。检测电容器、例如检测电容器的电容器板可以提供导体环或一个或多个导体环的一部分。
在另一实施例中，检测电容器的第一电极包括多个部分电极，其中检测电容器的第二电极包括多个部分电极，这些部分电极被布置和连接成使得形成偶数个相反定向的导体环的导体路径被提供。
特别地，相反定向的导体环可被布置成使得通过初级场或总场在第一导体环内诱导的电压与通过初级场在相反定向的导体环内诱导的电压具有相同的幅值，但不同的符号。
相反定向的导体环、例如是指相继布置的环被布置和连接成使得第一导体环中电流流动的方向与相反定向的相继布置的导体环中电流流动的方向相反。例如，第一导体环中的电流可能在顺时针方向上流动，相反定向的导体环中的电流在逆时针方向上流动。
优选地，这些部分电极被布置和连接成使得一系列具有交错序列定向的导体环被提供。
在这种情况下，通过初级场或总场在第一导体环内诱导的电压与通过初级场或总场在相反定向的导体环内诱导的电压具有不同的符号。如果部分电极被设计和布置成使得导体环的几何尺寸相等，那么不同导体环中的诱导电压具有相同的幅值。因此，具有不同定向的导体环中的诱导电压会抵消并且初级场或总场会得到补偿。
在另一实施例中，这些部分电极被布置成部分电极的两个线性阵列，其中这两个线性阵列相互平行布置。在每一个线性阵列中，第一和第二电极的部分电极的交错序列被提供，第一电极的部分电极沿着第一和第二阵列串联连接，第一和第二阵列的第二电极的部分电极沿着第一和第二阵列串联连接。优选地，部分电极被设计为电容器板。
这有利地提供部分电极的简单设计和连接。
在可选实施例中，初级单元包括附加补偿用导体环，所述附加补偿用导体环被如此设置并且连接到检测电容器的电极，使得具有至少两个相反定向的导体环的导体路径被提供。特别地，附加补偿用导体环可被设置并且连接到检测电容器的电极，使得通过初级场或总场在补偿用导体环内诱导的电压等于通过初级场或总场在电容器环内诱导的电压，但具有不同的符号。电容器环表示前面所述的由检测电容器的电极提供的导体环。
附加补偿用导体环可以设置在一个电极至估算单元的电连接内。
因此，通过初级场或总场在电容器环内诱导的电压将被通过初级场或总场在补偿用导体环内诱导的电压补偿。这有利地提供电容式感测系统作为初级场或总场补偿用系统的物理学设计。
电容式感测系统被设计为初级场或总场补偿用感测系统和/或每个检测电容器被布置和/或设计为初级场或总场补偿用电容器的特征不依附于电容式感测系统提供多个检测电容器、特别是阵列结构的多个检测电容器的特征。因此可能的是，根据前述实施例之一的、被设计为初级场或总场补偿用感测系统的和/或其中至少一个检测电容器被布置和/或设计为初级场或总场补偿用电容器的电容式感测系统构成独立的发明。
在另一实施例中，电极或部分电极被设计为类似双梳型结构。在这种情况下，梳齿从中央元件开始在两个相反方向上垂直延伸。齿和中央的几何尺寸被选择为使得由于初级场或总场而在电极内产生的涡电流被最小化。
这有利地允许降低涡电流在所建议的电容式感测系统中的影响。
在可选实施例中，电极被设计为类似单梳型结构。在这种情况下，梳齿从中央元件开始在一个方向上垂直延伸。齿和中央元件的几何尺寸被选择为使得由于初级场或总场而在电极内产生的涡电流被最小化。
这有利地允许降低涡电流在所建议的电容式感测系统中的影响。
在另一实施例中，初级单元包括声传感器和电流脉冲产生装置。通过电流脉冲产生装置，电流脉冲可被产生和施加到例如初级绕组或另一激励绕组结构。在这种情况下，脉冲状激励场被产生。此激励场将在被置于监视区域中的外来金属物体中产生涡电流。在此涡电流与激励场或另一电磁场相互作用的过程中，力、特别是洛伦兹力作用在外来金属物体上。因为此力是交变力，所以金属物体可能开始振动。空气或提供放置物体的表面的道路结构的震荡可能由这些振动引起，其中所述震荡可通过声传感器检测到。可选地或另外地，还可能的是，物体被洛伦兹力向上移动、伸长和/或变形。如果脉冲结束，物体将返回原始状态，例如落在道路表面上或回到原始形状。由于环境的小能量吸收，作为此过程的结果，物体开始在该表面上振动。
还可能的是检测通过外来金属物体内的涡电流产生的电磁场。在这种情况下，永久磁场可被产生，例如通过永久磁铁或电磁铁，并且通过由涡电流产生的磁场诱导的背面诱导电压(back-induced voltage)可被测量。这可以通过使用单独的绕组结构或激励绕组的结构实现。
这有利地允许通过提供另外的检测方法来提高检测的稳健性。
初级单元包括声传感器和电流脉冲产生装置的特征不依附于电容式感测系统提供多个检测电容器、特别是阵列结构的多个检测电容器的特征。因此可能的是其中初级单元包括声传感器和电流脉冲产生装置的安全系统构成独立的发明。
在优选实施例中，初级单元包括用于产生抵消场的至少一个初级场或总场抵消装置，其中抵消装置被设计和/或布置成使得初级场或总场可至少部分地被抵消场抵消。所述抵消装置可包括电流可被馈送到其内的一个或多个抵消绕组。特别地，抵消装置可被指派给道路表面的抵消区域，特别是监视区域的表面的抵消区域，其中所述抵消场被设计为使得延伸穿过抵消区域的初级场或总场被抵消场抵消或减小。
优选地，抵消装置通过集成在道路内的一个或多个抵消绕组提供。
这种安全系统有利地允许检测外来物体，以及此外确保感应电力传递系统的安全操作。如果在放置区域内初级场或总场被抵消或减小，那么物体的发热将得到防止或减少。这因而降低了伤害人员或损坏例如初级单元的危险。
初级单元包括用于产生抵消场的至少一个初级场或总场抵消装置的特征不依附于电容式感测系统提供多个检测电容器、特别地是阵列结构的多个检测电容器的特征。因此可能的是其中初级单元包括用于产生抵消场的至少一个初级场或总场抵消装置的安全系统构成独立的发明。
另外建议了一种操作根据前述实施例之一的安全系统的方法。在本方法中，所述多个检测电容器中每一个的输出信号被测量，并且，根据所测量的输出信号以及与参考值的比较，电特性或参数、例如电容或输出电压被确定。如果电特性或参数与参考值的差高于预定的临界值，那么外来物体的存在可被检测到。这有利地允许简单地检测初级单元附近的外来物体。
在另一实施例中，在激励场已经被产生之后，声传感器捕获初级单元的监视区域中的声波。声传感器的输出信号被估算。这有利地提高了检测的稳健性。如前面所解释的，涡电流可能导致外来金属物体振动并且因此产生声波。通过测量这些声波，外来物体的存在性可得到冗余检测。
在另一实施例中，抵消场通过至少一个初级场或总场抵消装置产生，如果外来物体已经被检测到的话。特别地，抵消场可被产生使得初级场或总场至少在该放置区域内仅仅被抵消，其中该放置区域是被检测的外来物体在充电表面上放置的区域。在这种情况下，只有初级场或总场的一部分、特别是只有当地部分被抵消或减小。这有利地提供了初级场或总场的位置特殊抵消(location specific cancellation)或减少，同时初级单元在感应电力传递过程中的操作不需要全部被打断。
特别地，抵消场可被产生使得总场只在放置区域中被抵消，其中放置区域是被检测的外来物体在道路表面放置的区域。在这种情况下，总场的仅仅一部分，特别是局部部分被抵消或减小。这有利地提供了总场的位置特殊抵消或减少，同时初级单元在感应电力传递过程中的操作不需要全部打断。
进一步建议了一种构建用于感应电力传递系统的初级单元的安全系统的方法，其中初级单元包括产生用于感应电力传递的电磁初级场的至少一个初级绕组，其中道路的充电表面被指配给初级绕组。该方法包括下述步骤：
-提供多个检测电容器，
-将检测电容器布置成阵列结构，其中阵列结构至少部分地覆盖充电表面。
特别地，检测电容器可被布置成使得放置在充电表面上的外来物体改变检测电容器的电容。
本方法有利地允许通过提供另外的检测电容器修改现有的初级单元。
附图说明
下面参考附图描述本发明的例子。图中：
图1电容式感测系统的示意性框图，
图2图1所示系统的示意性等效电路，
图3第一实施例中建议的安全系统的立体图，
图4第二实施例中建议的安全系统的立体图，
图5图3所示系统的示意性等效电路，
图6部分电极的两个并行阵列，
图7图6所示系统的示意性等效电路，
图8第三实施例中建议的安全系统的立体图，
图9图8所示安全系统的俯视图，
图10a具有双梳型结构的电极，
图10b具有单梳型结构的电极，
图11具有单梳型结构的部分电极构成的两个并行阵列，和
图12第四实施例中建议的安全系统的俯视图。
具体实施方式
图1示出了用于检测物体4的电容式感测系统1的示意性设计。电容式感测系统1包括第一电极2和第二电极3。此外，电容式感测系统1包括能够确定在第一和第二电极2，3之间提供的电容的估算单元5。如果基极电容用C0表示，那么图2示出了图1所示感测系统1的示意性等效电路。物体4在第一和第二电极之间提供附加电容ΔC。根据附加电容ΔC，可检测物体4的存在性。
在图3中，示出了第一实施例中的安全系统1的立体图。安全系统1包括第一电极2和第二电极3，它们被设计为具有预定表面积的电容器板。图中示出，电极2，3的板表面被与上面放置着物体4的充电表面(未示出)相对定向。因此，电极2，3的板表面不相互面对，而是分别面对着该充电表面。换句话说，两个电极2，3的板表面都垂直于箭头10所示的竖直方向定向。竖直方向10可被垂直于上面放置着物体4的充电表面(未示出)定向。此外，竖直方向10可以对应于由初级和次级绕组(未示出)产生的总场的场力线的方向。初级绕组可以例如被关于竖直方向10设置于第一和第二电极2，3的下方。
被关于竖直方向10放置在板表面积上方的外来物体4产生可以通过估算单元5确定的附加电容ΔC(参考图2)。安全系统1允许电容的无源确定，其中“无源”是指在没有附加外部电场应用到感测系统1的情况下确定电容。然而，还可能的是安全系统包括用于产生电磁场的激励场产生装置，例如激励绕组，其中检测电容器的电容根据所应用的电磁场确定。
安全系统1的另一设计在图4中示出了。在图示实施例中，第一电极2包括多个部分电极2a，2b，2c，2d，2e，2f，2g，2h，其中第二电极3也包括多个部分电极3a，3b，3c，3d，3e，3f，3g，3h。每个部分电极2a，…，2h，3a，…，3h被设计为具有预定表面积的板，该预定表面积小于图3所示的感测系统1的电极2，3的表面积。交变的初级场将在图3所示的电容式感测系统1的电极内产生涡电流。将电极2，3分成多个部分电极2a，…，2h，3a，…，3h将减小涡电流在由物体4产生的附加电容的确定过程中的影响。部分电极2a，…，2h，3a，…，3h的表面积都被垂直于竖直方向10定向。
图5示出了图3所示电容式感测系统1的示意性等效电路。图中示出，电极2，3以及由电容器提供的电容C形成包围环表面7的导体环6。在感应电力传递过程中，总场(未示出)在竖直方向10上延伸穿过环表面7并且因此将在导体环6中产生诱导电压。
图6示出了包括部分电极2a，…，2h，3a，…，3h的、在图4中所示的电容式感测系统1的俯视图。图中示出，第一和第二电极2，3的部分电极2a，…，2h，3a，…，3h布置在两个线性阵列A1，A2中，其中阵列A1，A2相互平行设置。在每一个线性阵列A1，A2中，第一和第二电极2，3的部分电极2a，…，2h，3a，…，3h的交错序列被提供，其中第一电极2的部分电极2a，…，2h沿着第一和第二阵列A1，A2串联连接。而且，第一和第二阵列A1，A2的第二电极3的部分电极3a，…，3h被沿着第一和第二阵列A1，A2串联连接。从而，第一阵列A1包括部分电极2a，3b，2c，3d，2e，3f，2g，3h并且第二阵列A2包括部分电极3a，2b，3c，2d，3e，2f，3g，2h。
利用这种布置，涡电流的负效应可进一步减小。
电容式感测系统1的另一效应可以通过肉眼观察图6中示出的感测系统1的等效电路得到说明。图7示出了此等效电路。可以看到，部分电极2a，…，2h，3a，…，3h被布置并且连接为使得它们提供八个相继布置的导体环6a，6b，6c，6d，6e，6f，6g，6h。这八个导体环6a，…，6h的序列是具有交变定向的导体环6a，…，6h的序列。
在奇数编号的导体环6a，6c，6e，6g中流动的电流I的方向对应于逆时针方向，在偶数编号的导体环6b，6d，6f，6h中流动的电流I的方向对应于顺时针方向。此顺时针方向被相对于竖直方向10定义。
如果总场被产生为使其在竖直方向10上延伸穿过第一导体环6a的表面7a，其中总场指向投影平面外面，那么电压将被诱导出来并且电流I将在第一导体环6a内沿逆时针方向流动。然而，相同的总场也延伸穿过第二导体环6b的表面7b。在此导体环6b中，另一电压将被诱导出来并且电流I将沿顺时针方向流动。相同的效应对于剩余的导体环6c，…，6h和相应的表面7c，…，7h都一样。这样，由于总场产生的总电流(理论上)是零，并且因而总场对电容的确定的影响被最小化。
在这种情况下，由总场在第一导体环6a中诱导的电压与由总场在相继布置的、相反定向的导体环6b中诱导的电压具有不同的符号。如果部分电极被设计和布置为使得导体环6a，…，6h的几何尺寸类似，那么在不同的导体环6a，…，6h中诱导的电压将具有相同的幅值。因此，在具有不同定向的导体环6a，…，6h中诱导的电压抵消，并且初级场将得到补偿。
图8示出了第三实施例中建议的安全系统的立体图。电容式感测系统1包括第一电极2，第二电极3，估算单元5和附加补偿用导体环8。第二电极3被经由补偿用导体环8连接到估算单元5的端子。
补偿用导体环8被设置为使其相对于由第一和第二电极2，3提供的电容器环反向定向。这意味着沿顺时针方向流经电容器环的电流将沿逆时针方向流经补偿用导体环8，或者反之。补偿用导体环8被关于竖直方向10布置在电极2，3的下方。如果总场在竖直方向10上延伸穿过通过电容器环包围的环表面，那么电压将被诱导出来并且电流流动将由于所诱导的电压而产生。相同的总场也延伸穿过通过补偿用环8包围的表面9。具有不同符号的补偿用电压将被诱导出来并且电流流动将由于所诱导的补偿用电压而产生。如果补偿用环的几何学设计，例如长度、宽度、直径或其它几何特性被选择为使得补偿用电压以在电容器环中诱导的电压具体相同的幅值，那么电流流动将由于所诱导的电压而抵消。因而，总场对电容器环的电容的确定的影响将被消除或减小。
图9示出了图8中示出的安全系统的俯视图。图中示出，电容器环的中央轴线与补偿用导体环8的中央轴线对齐。这意味着被包围的表面9至少部分地、优选完全重叠在垂直于竖直方向10的公共投影平面中。指向投影平面外面的方向可以是相对于道路或充电表面的竖直方向10。在这种情况下，补偿用导体环8被关于竖直方向10设置在电极2，3的下方(为示意目的，提供补偿用导体环8的导体在图9示出了)。当然，补偿用导体环8设置在电极2，3上方也是可能的。而且，估算单元5的端子可经由补偿用导体环8连接到第一电极2。
导体环8被设计为使得补偿用导体环8的第一部分平行于第一电极2的中央纵向轴线延伸，而补偿用导体环8的第二部分平行于第二电极3的中央纵向轴线延伸。补偿用导体环8的第三部分连接着第一和第二导体部分。图中示出，第三导体部分被作为电极的连接点设置在电极的相反端。此第一导体部分和第二导体部分被设置于第一和第二电极2，3下方或上方的预定距离处，其中该距离可以例如在垂直于电极表面积的方向(竖直方向10)上测量。而且，第一和第二导体部分被相对于彼此移位预定距离。
图10a示出了具有双梳型结构的电极11，可以用作电极2，3或部分电极2a，…，2h，3a，…，3h。梳结构包括中央桥接元件12和从中央桥接元件12在两个方向上垂直伸出的多个梳齿13。为示意目的，只有一个齿用参考符号13表示了。齿13的宽度和长度以及齿13之间的距离根据总场的特征例如频率以及材料特性进行选择，使得由总场诱导的涡电流的量最小化。
图10b示出了具有单梳型结构的电极11，可以用作电极2，3或部分电极2a，…，2h，3a，…，3h。与图10a中示出的电极11相比，本电极11包括中央桥接元件12和从中央桥接元件12开始仅在一个方向上垂直伸出的多个梳齿13。
图11示出了部分电极2a，…，2i，3a，…，3i的两个并行阵列，其中每一个部分电极2a，…，2i，3a，…，3i被设计有单梳型结构。图中示出，第一和第二电极2，3的部分电极2a，…，2i，3a，…，3i被设置于两个线性阵列A1，A2中，其中第一阵列A1的部分电极2a，…，2i是带齿的或与第二阵列A2的对应部分电极3a，…，3i啮合。在每一个线性阵列A1，A2中，第一和第二电极2，3的部分电极2a，…，2i，3a，…，3i的交错序列被提供，其中第一电极2的部分电极2a，…，2i被沿着第一和第二阵列A1，A2串联连接。而且，第二电极3的部分电极3a，…，3i被沿着第一和第二阵列A1，A2串联连接。因此，第一阵列A1包括部分电极2a，3b，2c，3d，2e，3f，2g，3h，2i并且第二阵列A2包括部分电极3a，2b，3c，2d，3e，2f，3g，2h，3i。
图12示出了在第四实施例中建议的安全系统的俯视图。图中示出，安全系统包括由多个电极提供的、被布置为阵列结构的多个检测电容器。端部电极14a，14b被设计为单梳型电极。中间电极15a，15b，15c，15d，15e被设计为双梳型电极。端部电极14a，14b和中间电极15a，…，15e是带齿的或被啮合的。而且，中间电极15a，…，15e是带齿的或被啮合的。例如，端部电极14a的齿与中间电极15a的齿啮合。在与端部电极14a的齿相啮合的齿的相反侧布置的中间电极15a的齿与相继布置的中间电极15b的齿啮合。在与中间电极15a的齿相啮合的齿的相反侧布置的中间电极15b的齿与相继布置的中间电极15c的齿啮合，以此类推。因而，中间电极15a提供由端部电极14a和中间电极15a提供的第一电容器的第二电极，以及由中间电极15a，15b提供的相继布置的电容器的第二电极。这允许实现安全系统的节省空间的设计。可以提供补偿用导体环(未示出)，其中附加补偿用导体环被布置和连接到电极14a，15a，…，15e，14b，使得每一个导体路径提供至少两个相反定向的导体环，其中导体路径包括第一和第二电极以及补偿用导体环中的一个。

Claims (14)

1.一种感应电力传递系统的安全系统，所述感应电力传递系统用于向位于道路表面上的车辆传递电力，
其中，初级单元包括至少一个初级绕组，所述初级绕组产生用于感应电力传递的电磁初级场，其中，所述道路的充电表面被指配给所述初级绕组，
其中，所述安全系统包括至少一个电容式感测系统(1)，所述电容式感测系统(1)包括多个检测电容器，
其特征在于：
所述多个检测电容器被布置成阵列结构，所述阵列结构至少部分地覆盖所述充电表面。
2.根据权利要求1所述的安全系统，其中，所述电容式感测系统(1)被设计为和/或布置为初级场或总场补偿用感测系统。
3.根据权利要求2所述的安全系统，其中，至少一个检测电容器被布置于导体路径中，所述导体路径包括至少两个相反定向的导体环。
4.根据权利要求3所述的安全系统，其中，第一电极(2)包括多个部分电极(2a，…，2h)，第二电极(3)包括多个部分电极(3a，…，3h)，所述部分电极(2a，…，2h，3a，…，3h)被布置和连接成使得形成至少两个相反定向的导体环的导体路径被提供。
5.根据权利要求4所述的安全系统，其中，所述部分电极(2a，…，2h，3a，…，3h)被布置于部分电极(2a，…，2h，3a，…，3h)的两个线性阵列(A1，A2)中，其中，在每一个线性阵列(A1，A2)中，第一和第二电极(2，3)的部分电极(2a，…，2h，3a，…，3h)的交错序列被提供，其中第一电极(2)的部分电极(2a，…，2h)沿着第一和第二阵列(A1，A2)串联连接，第一和第二阵列(A1，A2)的第二电极(3)的部分电极(3a，…，3h)沿着第一和第二阵列(A1，A2)串联连接。
6.根据权利要求3所述的安全系统，其中，所述初级单元包括附加补偿用导体环(8)，所述附加补偿用导体环(8)被如此设置和连接到检测电容器的电极(2，3)，使得具有至少两个相反定向的导体环的导体路径被提供。
7.根据权利要求1至6中任一所述的安全系统，其中，电极(2，3)或部分电极(2a，…，2h，3a，…，3h)被设计为类似双梳型结构。
8.根据权利要求1至6中任一所述的安全系统，其中，电极(2，3)或部分电极(2a，…，2h，3a，…，3h)被设计为类似单梳型结构。
9.根据权利要求1至8中任一所述的安全系统，其中，所述安全系统(1)包括声传感器和电流脉冲产生装置。
10.根据权利要求1至9中任一所述的安全系统，其中，所述安全系统(1)包括用于产生抵消场的至少一个初级场抵消装置，所述抵消装置被设计和/或设置成使得初级场或总场能够至少部分地通过抵消场抵消。
11.一种操作感应电力传递系统的安全系统(1)的方法，所述感应电力传递系统用于向位于道路表面上的车辆传递电力，
其中，初级单元包括至少一个初级绕组，所述初级绕组产生用于感应电力传递的电磁初级场，其中，所述道路的充电表面被指配给所述初级绕组，
其中，所述安全系统包括至少一个电容式感测系统(1)，所述电容式感测系统(1)包括被布置成阵列结构的多个检测电容器，所述阵列结构至少部分地覆盖所述充电表面，其中，
-所述多个检测电容器中每一个检测电容器的输出信号被测量，
-根据所测量的输出信号确定电特性或参数被，以及
-使所述电特性或参数与参考值相比较。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，
-在已经产生激励场之后，声传感器捕获声波，和
-声传感器的输出信号被估算。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，如果已经检测到外来物体(4)，则利用至少一个初级场抵消装置来产生抵消场。
14.一种构建安全系统(1)的方法，所述安全系统用于向位于道路表面上的车辆传递电力的感应电力传递的初级单元，其中，所述初级单元包括至少一个初级绕组，所述初级绕组产生用于所述感应电力传递的电磁初级场，其中，所述道路的充电表面被指配给所述初级绕组(7)，其中
-多个检测电容器被提供，
-检测电容器被布置成阵列结构，其中所述阵列结构至少部分地覆盖所述充电表面。
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