CN107078562A - 感应电力传输系统的运行 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种检测包括感应电力传输系统(5)的初级单元(7)和/或感应电力传输系统(5)的次级单元(34)的布置结构的方法，所述方法包括：利用检测器装置(31)检测所述布置结构，所述检测器装置(31)包括至少一个电导体；确定所述检测器装置(31)的至少一种电特性并生成确定结果，其中，所述确定结果包括针对所述布置结构的不同区域中的每个区域的确定结果；比较确定结果与关于被检测的布置结构的已有信息，从而生成比较结果，其中，所述已有信息包含关于所述布置结构的所述不同区域的期待值的信息；从所述比较结果决定出：确定结果是否表明所述检测器装置(31)已经检测到期待的布置结构。

Description

感应电力传输系统的运行
技术领域
本发明涉及一种感应电力传输(IPT)系统的运行。本发明包括(i)一种检测布置结构的方法，(ii)一种运行IPT系统的方法，该方法包括检测所述布置结构的方法，(iii)一种IPT系统的初级单元布置结构以及(iv)一种IPT系统的次级单元布置结构。
背景技术
IPT系统包括具有初级绕组结构的初级(侧)单元，所述初级单元尤其位于可以用于沿着道路行驶的车辆的道路上或停车位置处(例如公车站或停车区)。初级绕组结构产生磁场，所述磁场被IPT系统的次级(侧)单元接收，所述次级(侧)单元还被称之为接收器或拾取器。在车辆的情况下，次级(侧)单元可能为车载接收单元(ORU)。次级单元具有次级绕组结构。初级和次级绕组结构包括在每种情况下均由至少一个电导体形成的绕组。在初级绕组结构与次级绕组结构之间存在空气间隙，产生的电磁场在运行过程中延伸穿过该空气间隙。在次级绕组结构中感生出电压，同时，次级单元向任何负载提供电力，通过次级绕组结构的负载电流产生次级电磁场。这种电流至少部分地取决于初级绕组结构与次级绕组结构之间的相互感应。初级单元和次级单元形成电变压器。
IPT系统可以用于对车辆的进行静态能量传输或静态充电，即车辆在能量传输过程中没有移动。在这种情况下，初级单元可以设计成所谓的充电垫，所述充电垫可以作为可升降的充电垫集成在道路中或安装在道路表面上。替代地，IPT系统可以是在车辆沿着道路的行驶表面行驶时向车辆传输能量的动态系统。
WO2014/095722A2公开了一种安全系统，所述安全系统用于向道路表面上的车辆传输电力的感应电力传输系统，其中，安全系统包括至少一个感应式感测系统，其中，所述感应式感测系统包括多个检测绕组，并且所述多个检测绕组以阵列结构的方式布置，所述阵列结构至少部分地覆盖了配属给初级绕组的充电表面。安全系统检测位于初级绕组结构附近的异物、尤其是金属物体。
IPT系统的初级单元和次级单元包括导电部件，至少包括上述绕组。通常而言，IPT系统的初级单元和次级单元还包括在运行过程中对IPT系统的磁场成形的磁材料或可磁化材料、尤其是铁素体。由于初级单元与次级单元之间具有空气间隙，因此所述单元能够相对于彼此移动。因此，具有车载次级单元的车辆可以移动至预设的位置，在该预设的位置处，从初级单元向次级单元的能量传输是最佳的。因此，存在确保次级单元实际处于最佳位置处的需求。例如，机械手段可以被提供以用于该目的。另外的选择是控制装置，所述控制装置基于无接触地检测初级单元和次级单元的相对位置来控制车辆的定位。
同一初级单元可以被用来向不同的车辆依次提供能量。由于各种原因，存在这样的需求：检测或识别哪个车辆或哪种类型的次级单元实际靠近初级单元地定位。一种可能的原因是：所传输的能量的账单必须寄到正确的地址。另一种可能的原因是：可能存在不同类型的次级单元并且初级单元可能根据被提供能量的次级单元而的类型以不同的方式操作。
操作IPT系统的另一方面在于检测不期待的、并非IPT系统的一部分的异物。根据WO2014/095722A2，一种安全系统被提供用于该目的。特别地，如果异物是导电，那么它可能会被快速加热，从而变成危险的热物体。此外，异物可以恶化对次级单元的能量传输。
发明内容
本发明的目的在于从上述需求和要求中至少一个方面来改进IPT系统的运行。
根据本发明的一个基本思想，IPT系统的每个初级单元和每个次级单元具有特定的结构，所述特定的结构能够被无接触地检测，从而能够检测所述单元或检测包括所述单元和至少一个另外的物体的布置结构。对应的检测单元或检测设备由此可以检测所述单元或所述布置结构的标记特征，所述标记特征用于表征所述单元或所述布置结构。特别地，不同类型的初级单元和不同类型的次级单元具有不同的标记特征。根据检测所述标记特征的准确性，甚至还可能区分同一种类型中的不同的初级单元或同一种类型中的不同的次级单元。这可以通过下述方式实现：使单元具有各自的、没有出现在同样类型的所有其它单元中的特征。例如，导电和/或可磁化的部件可以被以各自的方式成形和/或定位在所述单元中。
由检测器装置执行的无接触式检测优选地通过确定至少一种电特性来实施。所述特性特别地对应于被测量以确定所述特性的至少一个物理量。特别地，被检测的单元或布置结构与检测器装置感应式和/或电容式的耦合可能影响检测器装置的电特性。因此，在感应式耦合的情况下，标记特征可以被考虑作为磁标记特征，和/或在电容式耦合的情况下，标记特征可以被考虑作为电标记特征。
特别地，初级单元或次级单元的标记特征在通过检测器装置检测所述单元或包括所述单元的布置结构以前已被获取并由此已知的。根据检测结果的进一步处理，可以在检测器装置或同一类型的另外的检测器装置的在前操作期间获取标记特征，或者也可以利用关于所述单元或所述布置结构的结构的信息来计算得到。标记特征可以存储在包括初级单元或次级单元的所述布置结构的数据存储装置中。附加地或替代地，标记特征可以存储在与IPT系统通信并优选地与多个IPT系统通信的中央系统的数据存储装置中。
特别地，标记特征和检测器装置的检测结果可包括涉及两个局部维度(localdimension)、例如涉及二维坐标系统的两个轴线的信息。在这种情况下，标记特征和检测结果对应于二维图像，类似于数字摄像装置所拍摄的照片。所述单元或布置结构的不同区域可以通过标记特征或检测结果来捕捉，其中，各区域的结果对应于数字图像或照片的像素(pixel)。在下文中，各区域的结果被称为像素。每个像素可以具有单一值，所述单一值表征所述单元或布置结构的被像素所捕捉的区域的材料。例如，用于初级单元和次级单元的常规材料有：用作绕组的材料的铜；铁素体；用作电绝缘体的材料的塑料；用于将环境相对于IPT系统的场的屏蔽的选择性地其它金属、如铝。例如，每种像素值可以表明在所捕捉的区域中处于主要地位的材料。像素可以以成行且成列的方式布置，其中，每行和每列中的像素的数量例如可以是5至200范围内的数值。在任何情况下，优选的是，标记特征和检测结果在像素行和列中具有相同数量的像素。然而，这并不是一定的。例如，标记特征可以具有更多的像素，并且多个包括多个像素的区域可以被组合以形成合成的像素从而比较标记特征与检测结果。
还可能的是，标记特征并由此检测结果对应于三维图像。这意味着不仅在横向于观察方向的两个方向上的图像信息被检测器装置获取，而且在观察方向上的附加的图像信息也被获取。这种附加的信息之所以可以被获取是因为被检测的布置结构与检测器装置的感应式或电容式耦合与所述布置结构与检测器装置之间的距离相关。例如，次级单元的同一材料(例如铁素体)块使得检测器装置的检测元件的阻抗的值随着与检测元件的距离的不同而不同。
初级单元的表面与次级单元的表面可能在IPT系统的运行过程中面向彼此。优选的是，检测器装置包括多个检测元件，所述多个检测元件彼此并排布置以限定出在一平面内延伸的一检测区域。所述多个检测元件形成行和列组成的阵列，其中，每个检测元件限定阵列的一位置，该位置由该检测元件的行的序号和该检测元件的列的序号所表征。检测元件优选地在每种情况下均由电线组成的至少一个绕组形成，从而形成线圈。每个绕组可以具有一匝或多匝。由每个检测元件的一个或多个绕组所围出的内部区域可以重叠或者可以没有重叠。优选地，检测元件所组成的阵列朝向在IPT系统的运行过程中由初级单元产生的磁场的最大磁通密度处的一个或多个磁通线的方向定向。该方向可以垂直于上文提及的平面延伸。特别地，由阵列限定的区域可以完全覆盖初级单元绕组的区域和/或次级单元绕组的区域。这意味着检测器装置至少能够提供下述区域的图像：一个或多个单元的绕组布置在该区域内。优选地，如果沿着IPT系统的最大磁通密度的方向观察的话，所述阵列不仅覆盖绕组，还且还覆盖单元的外围构件，比如用于将环境相对于IPT系统的场屏蔽的屏蔽部、或者可磁化的材料。
对于上文所述的检测器装置具有多个检测元件这种构造附加地或替代地，检测器装置可以被移动以扫描被检测的单元或布置结构。例如，检测器装置可以在上文所述的平面内移动。替代地，检测器装置的定向可以被改变以扫描所述单元或布置结构。
将标记特征与检测结果比较可以发现不期待的偏差。这表明异物的存在并可能触发动作、比如禁止或改变IPT系统的运行。为了增加标记特征与检测结果之间的偏差的确定的可靠性，可以从检测结果确定出可能的异物的材料。
附加地或替代地，标记特征和检测结果可以被用来识别初级单元或次级单元具体的种类和/或具体的类型。进一步附加地或替代地，标记特征和检测结果可以被比较以确定出相对于初级单元和次级单元的最佳相对位置的位置偏差。在这种情况下，比较的结果可以输出给运动控制装置，所述运动控制装置控制初级单元和次级单元中的至少一个的运动，以达到最佳位置。术语“位置”在本文中包括定向。
确定检测器装置的至少一种电特性(所述特性与借助被检测的布置结构的感应性或电容性耦合有关)的一个优点在于：检测结果没有显著地依赖于温度。另一优点在于：可以在所述布置结构移动的同时检测所述布置结构。这适于上文说明的初级单元和次级单元的相对运动。这还适于在初级单元与次级单元之间的空气间隙中移动或向该空气间隙移动的异物。
特别地，下述内容被建议：
一种检测包括感应电力传输系统的初级单元和/或所述感应电力传输系统的次级单元的布置结构的方法，所述方法包括：
-利用检测器装置检测所述布置结构，所述检测器装置包括至少一个电导体，
-确定所述检测器装置的至少一种电特性并生成确定结果，所述确定结果包括针对所述布置结构的不同区域中的每个区域的确定结果，
-比较确定结果与关于被检测的布置结构的已有信息，从而生成比较结果，其中，所述已有信息包含关于所述布置结构的不同区域的期待值的信息，
-从所述比较结果决定出：确定结果是否表明所述检测器装置已经检测到期待的布置结构。
本发明还覆盖了一种运行感应电力传输系统的方法，所述方法包括用于检测所述布置结构的方法，其中，如果从比较结果决定出确定结果并未表明检测器装置已经检测到期待的布置结构，那么不启动、停止或改变IPT的运行。例如，如果存在异物或者如果次级单元或初级单元并不是期待的种类或期待的类型，那么所述布置结构就并不是所期待的。
此外，建议了一种感应电力传输系统的初级(第一选择)或次级(第二选择)单元布置结构，所述布置结构包括：
-初级单元，所述初级单元具有初级绕组结构，所述初级绕组结构用于产生被感应电力传输系统的次级单元接收的电磁场，在所述次级单元中，通过磁感应而感生出电压(第一选择)；或者，次级单元具有次级绕组结构，所述次级绕组结构用于接收IPT系统的初级单元产生的电磁场(第二选择)，
-检测器装置，所述检测器装置用于检测包括次级单元(第一选择)或初级单元(第二选择)的布置结构，检测器装置包括电导体，
-确定单元，所述确定单元用于确定检测器装置针对所述布置结构的不同区域的至少一种电特性，从而生成确定结果，所述确定结果包括针对所述布置结构的不同区域的确定结果，
-比较单元，所述比较单元用于将确定结果与关于被检测的布置结构的已有信息进行比较，从而生成比较结果，其中，所述已有信息包括关于所述布置结构的不同区域的期待的值的信息，
-决定单元，所述决定单元用于从比较结果决定出确定结果是否表明检测器装置已经检测到期待的布置结构。
对于所述布置结构的不同区域中的每个区域的确定结果可以是确定出的至少一种电特性的值(例如阻抗值或感抗值或容抗值)或者一组确定出的值(例如不同频率下的值)。然而，优选的是，确定出的值(一个或多个)被进一步处理以获得确定结果。例如，对于每个区域所确定出的值可以被分类以获得表明所述布置结构的该区域中的主要材料的确定结果。
关于所述布置结构的不同区域的期待值的信息可以是从所确定的至少一种电特性的期待值求得的信息。关于至少一种电特性的期待值的信息可以由在所述布置结构的对应的区域中所期待的材料组成。
如上所述，检测器装置可包括多个检测元件。这些检测元件可以用来或适于检测所述布置结构，其中，每个检测元件包括电导体，其中，多个检测元件中的每个可以配属给所述布置结构的不同区域中的一个区域或多个区域，其中，每个检测元件的至少一种电特性被确定，从而生成由针对每个检测元件的确定结果所组成的确定结果。
所述布置结构可包括一个检测场天线或优选地包括多个检测场天线，所述检测场天线可以用来产生一个或多个电磁检测场，其中，响应于电磁检测场(一个或多个)获取确定结果。电磁检测场(一个或多个)将被检测的布置结构与检测器装置耦合。根据一种选择，检测场天线(一个或多个)可以是除了检测器装置的所述至少一个检测元件之外的元件。如果检测器装置包括多个检测元件，那么存在单独的场天线和检测元件。根据另一选择，检测元件(一个或多个)就是场天线(一个或多个)。这意味着检测元件(一个或多个)被用来产生电磁检测场(一个或多个)。在任何情况下，场天线(一个或多个)可以在任何情况下由电导体(尤其是电线)所形成的至少一个绕组形成，以使得每个场天线均包括线圈。检测器装置的检测元件(一个或多个)以及场天线(一个或多个)可以由同一电气板承载。检测元件(一个或多个)的电线所形成的绕组和场天线(一个或多个)的电线所形成的绕组可以是(例如印刷在)所述电气板上的带状导体。
初级单元布置结构或次级单元布置结构还可包括至少一个用于产生电磁检测场的检测场发生器，检测场发生器具有交替电压源，所述交替电压源电耦接或能够耦接至至少一个检测场天线，从而形成振荡电路以产生一个或多个电磁检测场，其中，可以响应于检测场(一个或多个)获取所述确定结果。
感应式检测系统的构造和运行的示例在文献WO2014/095722A2中参考该文献的图1-13、18、19被说明。各检测元件和检测场天线可以以这种方式构造和运行。检测绕组所组成的阵列的构造和运行的示例在文献WO2014/095722A2中参考该文献的图14-17被说明。检测元件和检测场天线所形成的阵列可以以这种方式构造和运行。然而，该文献没有披露这样的构思：对IPT系统的单元或布置结构进行检测，并将检测结果与所述单元或所述布置结构的标记特征进行比较的。
优选的是，至少一种电特性与将检测器装置与被检测的布置结构耦合的电磁检测场的频率有关。在这种情况下，可以针对多种频率值确定所述至少一种电特性(所述电特性例如为与布置结构的所配属的区域感应耦合的检测元件的感抗)，从而确定出关于至少一种电特性与频率的相关性的信息。初级单元布置结构或次级单元布置结构的确定单元可以以这种方式适配。然后，关于与频率的相关性的信息可以用来识别布置结构的不同材料。该实施例所基于的发现是：材料特性(尤其是导电性、磁导性和电子迁移性)与将该材料与检测器装置耦合的电磁场的频率有关，并且，相关性表征材料。尽管一些材料可能在第一频率下具有相同的材料特性，但是它们在另外的第二频率下极有可能具有不同的材料特性。因此，考虑与频率的相关性的实施例特别适合于确定被检测的布置结构的一区域中的主要材料。特别地，不仅能够被确定出在区域中处于主要地位的具体材料，而且还能够被确定出至少一种电特性的强度、特别是幅度。这种强度、尤其是幅度包含有关于材料的量和几何延伸量的信息。由此，上文提及的像素可能不仅具有一个值，而且还可能具有两个值或两个以上值。例如，一个值是材料的种类，第二值是表征材料的量和/或几何延伸量的值。
不同的物理效应将构成被检测的布置结构与检测器装置的感应式和/或电容式耦合。特别地，在所述布置结构的导电材料中通过电磁检测场而感生出涡流。在非导电材料的情况下，电子材料中的电子可以被电磁检测场(一个或多个)激励而执行振荡。在这两种情况下，材料中移动的电子产生与检测器装置感应式和/或电容式耦合的电磁场。对应的磁效应也会出现。特别地，根据材料特性，电磁检测场(一个或多个)会使得材料局部磁化。
除了上文提及的效应之外，可能发生的其它物理效应尤其是激励出通过初级单元和/或次级单元的绕组的电流。这些单元通常具有至少一种谐振频率，即具有谐振频率的电磁场或交替电压产生通过绕组的具有高幅度的交替电流。而且，该电流同样会产生与检测器装置感应式和/或电容式耦合的电磁场。通过绕组的电流、与涡流、电子振荡和局部磁化之间的区别在于效应发生的区域的大小。通过绕组的电流在绕组的区域内引起近似均匀的电磁场，而其它效应还与局部材料有关。这意味着在电流通过绕组的情况下，检测元件会在均衡的区域内检测到相同或近似相同的影响，但是在局部效应的情况下，检测元件会检测到与局部材料有关会的不同的影响。这两种影响都可能发生并且可以被同时检测到。然而，如果检测器装置的至少一种电特性与频率的相关性被确定出的话，那么通过绕组的电流的影响将提供在绕组的谐振频率处或接近绕组的谐振频率处的主要效应而局部影响将提供其它频率下的主要效应。由此，优选的是，与频率的相关性考虑至少一种谐振频率、以及至少一种另外的频率。因此，标记特征也包括关于与频率的相关性的信息。尽管对初级单元或次级单元的局部材料的检测类似于对金属或其它常用材料的检测，但是通过分析评价检测器装置在谐振频率处或接近谐振频率处的电特性来检测绕组却是一个特别的特征。干扰电磁检测场的异物在这两种情况下均可以被检测到。这使得相对于确定出的结果相对于在谐振频率处或接近谐振频率处或者其它频率处的图像发生变化。
根据该方法的一特别实施例，至少一种电特性与将检测器装置与被检测的布置结构耦合的电磁检测场的频率有关，其中，针对初级单元和/或次级单元的由至少一个电导体形成的一个或多个绕组的谐振频率确定出的至少一种电特性。
特别地，确定单元可以适于针对将检测器装置与被检测的布置结构耦合的电磁检测场的至少一种频率确定至少一种电特性，其中，针对一种或多种频率确定出至少一种电特性，所述一种或多种频率是初级单元和/或次级单元的由至少一个电导体形成的一个或多个绕组的谐振频率。
由检测场天线产生的电磁检测场(一个或多个)可以在第一运行模式期间具有第一振荡频率并可以在第二运行模式期间具有第二振荡频率。优选的是，运行模式可以彼此先后执行。替代地，电磁场(一个或多个)可以具有振荡频率谱。特别地，电磁场(一个或多个)可以在位于1kHz至5MHz的频率范围、特别是范围1kHz至500kHz的频率范围内的一种或多种振荡频率下产生。优选地，振荡频率没有小于10kHz。如果电磁场在不同的运行模式(参见上文)中是在单种频率下所产生的话，那么这些频率可以为10kHz、20kHz、30kHz，其中，具有这些频率中的至少两种频率的电磁场(一个或多个)被生成。优选地，IPT系统以次级单元的谐振频率运行。在这种情况下还优选的是，电磁检测场(一个或多个)没有以谐振频率生成。特别地，电磁检测场(一个或多个)的频率与谐振频率相差至少10kHz。
需要说明的是，并非只有导电材料比如金属可以被检测器装置检测到。而是，因为电子迁移性是一种强烈影响材料与检测器装置的感应性和/或电容性耦合的材料特性，因此非导电材料也能够被检测到。特别地，这适于铁素体。可以用于IPT系统的一类铁素体包括从铁氧化物和/或其它金属的氧化物得到的不导电的铁磁陶瓷复合物。
可以根据所述布置结构的不同区域的几何顺序来对确定结果排序，以准备进行对比较确定结果与已有信息的比较。特别地，几何顺序是具有上述像素的二维图像的顺序。因此，所述比较在理论上可以如从数字图像的比较所知晓的那样来进行。
确定结果与已有信息之间的至少一个偏差可以被检测到，并可以决定出：所述布置结构包括额外的物体，所述额外的物体是被检测的布置结构的除了初级单元和/或次级单元之外的一部分。
额外的物体的方位可以通过下述方式而被确定出：确定出所述布置结构的不同区域中确定结果(一个或多个)与已有信息偏离的对应的一个区域或对应的多个区域。该方位可以被输出以控制IPT系统的运行和/或以通知操作人员或多个IPT系统共同的中央系统。
确定结果可以与关于多种待检测的可能的布置结构的已有信息比较，其中，多种可能的布置结构中的一个被识别为多个检测元件实际检测的布置结构。如果布置结构的标记特征与确定结果匹配的话，那么该布置结构被识别出。可选地，匹配的标记特征与确定结果可以允许具有预设的容许偏差，所述预设的公差偏差可以针对布置结构的不同区域中的每个区域和/或针对整个图像被预设。
附图说明
本发明的示例将参考附图被说明，所述附图为：
图1示出具有检测器装置的IPT系统；
图2示意性示出从IPT系统的初级侧上的检测器装置所观察到的IPT系统的次级单元、尤其是图1的次级单元；
图3示出检测器装置所检测到的、图2的右手侧的区域；并且
图4示出检测器装置检测到的图3的区域以及额外的异物。
具体实施方式
图1所示的IPT系统5包括嵌设在大地中的初级单元7、和作为位于车上的车载接收单元(未示出)的部分的次级单元34。在运行过程中，初级单元7被提供以来自初级侧功率转换器29的电力并生成电磁场，以向次级单元34传输电力。
检测器装置31布置在初级单元7上方、道路表面11的下方，即检测器装置31布置在初级单元7与次级单元34之间。电压发生器30电连接至检测器装置31并例如产生电压脉冲32，所述电压脉冲使得集成在检测器装置31中的检测场天线(未示出)生成电磁场。除了图1中示意性所示以外，电压发生器30可产生脉冲宽度调制信号。通常而言，电压发生器30可生成任何期待的频率或频率范围。特别地，通过运行电压发生器30而产生的电磁检测场可包括次级单元34的绕组的至少一种谐振频率，此外还可包括至少一种另外频率，以触发通过所述绕组的谐振电流以及次级单元34的材料中的局部效应(例如涡流)。
电磁场将由次级单元34和道路表面11上的异物4所形成的布置结构与检测器装置31感应耦合。分析评价装置36连接至检测器装置31，所述分析评价装置36包括确定单元，所述确定单元用于确定检测器装置31针对布置结构4、34的不同区域的至少一种电特性，所述分析评价装置36还包括比较单元，所述比较单元用于将确定出的结果与关于被检测的布置结构4、34的已有信息进行比较，所述分析评价装置36还包括决定单元，所述决定单元用于从比较结果决定出确定结果是否表明检测器装置31已经到检测到期待的次级单元34。由于异物4的存在，次级单元34并没有如期待那样被检测到。
如果异物4是导电物体，那么会在物体4中诱发涡流并且涡流会与电磁场相互作用。或者，根据物体4中的电子迁移性，它可能通过诱发的电子振荡而与电磁场相互作用。可磁化的物体会干扰电磁场的磁构件。只有当异物4与电磁场完全没有相互作用时，它才不会被检测器装置31检测到。在这种情况下，异物4没有干扰IPT系统的运行。
图1所示的实施例的多个替代实施例和改型是可能的。例如，检测器装置可以与次级单元组合并位于图1所示的次级单元34的下表面处。替代地，检测器装置可以与初级单元和次级单元中的每一个组合。在任何情况下，优选的是，检测器装置(一个或多个)布置在初级单元与次级单元之间。
在图2中，次级单元34的结构如IPT系统的初级侧上的检测器装置所检测到的那样被示出。次级单元包括电线形成的多个线圈，所述线圈被称为形成次级单元34的绕组结构的绕组43。在观察方向上在绕组43后方布置有由可磁化的材料形成、尤其由铁素体形成的屏蔽部41。具有四个屏蔽部41并在每个屏蔽部41前方布置有三个绕组43。绕组43沿着纵向、即沿着图2中从上往下的方向彼此平行地延伸。包括一个屏蔽部41和三个绕组43的结构组在垂直于所述纵向的横向上彼此并排布置。
检测器装置、如图1的检测器装置31优选地检测图2所示的整个结构并针对该结构的多个区域生成检测信息，所述信息可以被处理以形成所述结构的二维图像。每个区域生成二维图像的一个像素。处理单元、例如图1的分析评价装置36可以与检测器装置组合，所述处理单元执行从检测器装置检测到的信息形成图像所需的处理步骤。图像可以由适合于数字二维图像的任何形式的数字数据来代表。关于检测器装置的、特别是检测器装置的各检测元件的至少一种电特性的模拟信息可以由检测器装置输出给模拟/数字转换器，所述模拟/数字转换器将模拟信息转换成数字信息并将数字信息输出给处理单元。在实际中，它例如可以是现场可编程门阵列(FPGA)、个人计算机或另外的数字计算单元。处理单元处理接收到的数字信息并由此生成检测结果。例如，处理单元针对每个检测元件、尤其通过分析评价通过检测元件的电流的幅度以及检测元件上的电压的幅度来确定出检测元件的阻抗的相位角和幅度。在这种情况下，由检测器装置提供的模拟信息包括对应的测量值。替代地，可以执行用于确定检测元件的阻抗或感抗或容抗的其它程序。优选地，在通过检测元件的电流的频率的多种频率值处以及在检测元件上的电压的频率的多种频率值处确定电特性(其可以是上述提及的电气量中的至少一种)。
在任何情况下，优选的是，针对被检测的结构的每个区域，尤其针对相应地分别配属给这些区域中的一个区域的每个检测元件，确定出区域中的主要材料。
包括被检测的结构的像素的对应的图像在图3中示出。为了简化起见，只示出了完整图像的一部分，即示出了对应于图2中右手侧区域的那部分，在此，右手侧的屏蔽部41位于三个绕组43后方。图2中的该区域示出由虚线示出的网格，该网格对应于图3所示的部分图像。图2中的网格划分出结构的被检测器装置检测的各个区域，而图3中的网格划分出所获取的部分图像的多个像素。图3中的每个像素具有一值，该值表征在结构的对应的区域中的主要材料。在图示的示例中，所述部分区域只具有两种不同的主要材料，即由“C”表示的、绕组43的铜以及由“F”表示的、屏蔽部41的铁素体。
如果图1所示的异物4出现在由所述部分图像表示的所述部分区域的下方并如果所述异物干扰所产生的用于检测所述结构的电磁场，那么异物4的材料、例如铁也会被检测到，并且所述部分图像的对应于异物4的一个或多个区域的像素具有铁的值“I”(参见图4)而非图3所示的铜或铁素体的值。图3中的部分图像与结构的标记特征相同，而图4所示的改型的图像包括具有值“I”的像素。因此，获取的图像没有对应于所述标记特征。因此，可以通过将作为所述结构的标记特征的图像与由检测器装置和处理单元生成的图像比较来检测异物。对于比较，可以通过构造在处理单元中的比较单元来执行比较数字图像的已知方法，并且，也构造在处理单元中的决定单元决定出标记特征与取得的图像之间存在偏差。特别地，决定单元可以向IPT系统的控制装置、例如图1所示的功率转换器29的控制装置输出偏差信号，并且所述控制装置可以尤其通过停止功率转换器的运行来关断初级单元。

Claims (20)

1.一种检测包括感应电力传输系统(5)的初级单元(7)和/或所述感应电力传输系统(5)的次级单元(34)的布置结构的方法，其中，所述初级单元(7)包括初级绕组结构，所述初级绕组结构用于生成将被所述次级单元(34)接收的磁场或电磁场，所述次级单元(34)具有次级绕组结构，当所述磁场或电磁场被接收时，在所述次级绕组结构中感生出电压，所述方法包括：
-利用检测器装置(31)检测所述布置结构，所述检测器装置(31)包括至少一个电导体，
-确定所述检测器装置(31)的至少一种电特性并生成确定结果，其中，所述确定结果包括针对所述布置结构的不同区域中的每个区域的确定结果，
-比较确定结果与关于标记特征的已有信息，从而生成比较结果，其中，所述标记特征用于表征被检测的布置结构，所述已有信息包含关于所述布置结构的所述不同区域的期待值的信息，
-从所述比较结果决定出：确定结果是否表明所述检测器装置(31)已经检测到期待的布置结构，从而识别出包括所述初级单元(7)和/或所述次级单元(34)的布置结构。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述检测器装置(31)的多个检测元件来检测所述布置结构，其中，每个检测元件包括电导体，所述多个检测元件中的每个配属给所述布置结构的所述不同区域中的一个区域或多个区域，每个检测元件的至少一种电特性被确定，从而生成包括每个检测元件的确定结果的确定结果。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用多个检测场天线来生成一个或多个电磁检测场，并且响应于所述电磁检测场获取确定结果。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一种电特性与将所述检测器装置(31)与被检测的布置结构耦合的电磁检测场的频率有关，其中，针对多种频率值确定所述至少一种电特性，从而确定出关于所述至少一种电特性与频率的相关性的信息，并且，与频率的相关性的信息被用来识别所述布置结构的不同材料。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一种电特性与将所述检测器装置(31)与被检测的布置结构耦合的电磁检测场的频率有关，其中，针对所述初级单元(7)和/或所述次级单元(34)的由至少一个电导体形成的一个或多个绕组的谐振频率来确定所述至少一种电特性。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述布置结构的所述不同区域的几何顺序对确定结果排序，从而准备进行确定结果与所述已有信息的比较。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，检测确定结果与所述已有信息之间的至少一个偏差，并且决定出：所述布置结构包括额外的物体(4)，所述额外的物体是被检测的布置结构除了所述初级单元(7)和/或次级单元(34)之外的一部分。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，通过确定出所述布置结构的所述不同区域中确定结果与所述已有信息存在偏差的对应的一个区域或对应的多个区域，从而确定出所述额外的物体(4)的方位。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，将确定结果与关于待检测的多种可能的布置结构的已有信息进行比较，并且，所述多种可能的布置结构中的一种被识别为由多个检测元件实际检测到的布置结构。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，不同类型的初级单元具有不同的标记特征和/或不同类型的次级单元具有不同的标记特征，通过从所述比较结果决定出确定结果是否表明所述检测器装置(31)已经检测到包括特定的初级单元类型的初级单元(7)和/或特定的次级单元类型的次级单元(34)的布置结构来识别包括这种特定的初级单元类型的初级单元(7)和/或这种特定的次级单元类型的次级单元(34)的布置结构，其中，对于这种特定的初级单元类型和/或这种特定的次级单元类型，已存在关于它的标记特征的信息。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，同种初级单元类型的不同的初级单元具有各自的不同的标记特征和/或同种次级单元类型的不同的次级单元具有各自的不同的标记特征，并且，通过从所述比较结果决定出确定结果是否表明所述检测器装置(31)已经检测到包括同种初级单元类型中的一特定的初级单元(7)和/或同种次级单元类型中的一特定的次级单元(34)的布置结构来识别包括同种初级单元类型中的这一特定的初级单元(7)和/或同种次级单元类型中的这一特定的次级单元(34)的布置结构，对于这一特定的初级单元(7)和/或这一特定的次级单元(34)，已存在关于它自己的标记特征的信息。
12.一种运行感应电力传输系统(5)的方法，所述方法包括根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，如果从所述比较结果确定出确定结果并没有表明所述检测器装置(31)已经检测到期待的布置结构，那么不启动、停止或改变所述感应电力传输系统(5)的运行。
13.一种感应电力传输系统(5)的初级单元布置结构，所述初级单元布置结构包括：
-初级单元(7)，所述初级单元(7)具有初级绕组结构，所述初级绕组结构用于生成将被所述感应电力传输系统(5)的次级单元(34)接收的磁场或电磁场，其中，在次级单元(34)中通过磁感应感生出电压，
-检测器装置(31)，所述检测器装置(31)用于检测包括所述次级单元(34)的布置结构，所述检测器装置(31)包括电导体，
-确定单元(36)，所述确定单元(36)用于确定所述检测器装置(31)针对所述布置结构的不同区域的至少一种电特性，从而生成确定结果，其中，所述确定结果包括针对所述布置结构的所述不同区域的确定结果，
-比较单元(36)，所述比较单元(36)用于比较确定结果与关于标记特征的已有信息，从而生成比较结果，其中，所述标记特征用于表征被检测的布置结构，所述已有信息包含关于所述布置结构的所述不同区域的期待值的信息，
-决定单元(36)，所述决定单元(36)用于从所述比较结果决定出：确定结果是否表明所述检测器装置(31)已经检测到期待的布置结构，从而识别出包括所述次级单元(34)的布置结构。
14.一种感应电力传输系统(5)的次级单元布置结构，所述次级单元布置结构包括：
-次级单元(34)，所述次级单元(34)具有次级绕组结构，所述次级绕组结构用于接收由所述感应电力传输系统(5)的初级单元(7)生成的磁场或电磁场并用于通过磁感应产生电压，
-多个检测元件，所述多个检测元件用于检测包括所述初级单元(7)的布置结构，检测器装置包括电导体，
-确定单元，所述确定单元用于确定所述检测器装置针对所述布置结构的不同区域的至少一种电特性，从而生成确定结果，其中，所述确定结果包括针对所述布置结构的所述不同区域的确定结果，
-比较单元，所述比较单元用于比较确定结果与关于被检测的布置结构的已有信息，从而生成比较结果，其中，所述已有信息包含关于所述布置结构的所述不同区域的期待值的信息，
-决定单元，所述决定单元用于从所述比较结果决定出：确定结果是否表明所述检测器装置(31)已经检测到期待的布置结构，从而识别出包括所述初级单元(7)的布置结构。
15.根据权利要求13所述的初级单元布置结构或权利要求14所述的次级单元布置结构，其特征在于，检测器装置(31)具有多个检测元件，每个检测元件包括电导体，其中，所述确定单元适于确定每个检测元件的少一种电特性，从而生成包括每个检测元件的确定结果的确定结果。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的初级单元布置结构或次级单元布置结构，其特征在于，所述初级单元布置结构或次级单元布置结构还包括用于生成电磁检测场的至少一个检测场发生器，所述检测场发生器具有交变电压源，所述交变电压源电耦接或能够耦接至至少一个检测场天线，以形成振荡电路从而生成一个或多个电磁检测场，其中，响应于电磁检测场获取确定结果。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的初级单元布置结构或次级单元布置结构，其特征在于，所述确定单元适于针对将检测器装置(31)与被检测的布置结构耦合的电磁检测场的多种频率值来确定所述至少一种电特性，从而确定出关于所述至少一种电特性与频率的相关性的信息，并且所述确定单元还适于从关于与频率的相关性的信息识别所述布置结构的不同材料。
18.根据权利要求13至17中任一项所述的初级单元布置结构或次级单元布置结构，其特征在于，所述确定单元适于针对将检测器装置(31)与被检测的布置结构耦合的电磁检测场的至少一种频率来确定所述至少一种电特性，其中，针对这样的一种频率或多种频率来确定所述至少一种电特性：所述一种频率或多种频率是初级单元(7)和/或次级单元(34)的由至少一个电导体所形成的一个或多个绕组的一种谐振频率或多种谐振频率。
19.根据权利要求13至18中任一项所述的初级单元布置结构或次级单元布置结构，其特征在于，不同类型的初级单元具有不同的标记特征和/或不同类型的次级单元具有不同的标记特征，并且，所述决定单元适于：通过从所述比较单元的比较结果决定出确定结果是否表明检测器装置(31)已经检测到包括特定的初级单元类型的初级单元(7)和/或特定的次级单元类型的次级单元(34)的布置结构，来识别包括这种特定的初级单元类型的初级单元(7)和/或这种特定的次级单元类型的次级单元(34)的布置结构，其中，对于这种特定的初级单元类型和/或这种特定的次级单元类型，已存在关于它的标记特征的信息。
20.根据权利要求13至19中任一项所述的初级单元布置结构或次级单元布置结构，其特征在于，同种初级单元类型的不同初级单元具有各自的不同的标记特征和/或同种次级单元类型的不同次级单元具有各自的不同的标记特征，所述决定单元适于：通过从所述比较单元的比较结果决定出确定结果是否表明检测器装置(31)已经检测到包括同种初级单元类型中的一特定的初级单元(7)和/或同种次级单元类型中的一特定的次级单元(34)的布置结构，来识别包括同种初级单元类型中的这一特定的初级单元(7)和/或同种次级单元类型中的这一特定的次级单元(34)的布置结构，其中，对于这一特定的初级单元(7)和/或这一特定的次级单元(34)，已存在关于它自己的标记特征的信息。
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