CN108808763A - 感应式充电系统的安全保障方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有可充电电池的机动车辆的感应式充电系统的安全保障方法，所述安全保障方法包括：检测在与感应线圈相关联的安全观察范围中是否存在身体的检测步骤，对检测到存在身体的这种检测做出反应而中断用于充电的感应的中断步骤，在所述感应线圈附近发射超声波以使被检测到身体的生物中的一个或多个不舒服和远离的发射步骤，以及对检测到不存在身体的检测做出反应而重启用于充电的感应的重启步骤。从由重启步骤(F2)分开的发射步骤中的一个发射步骤(F1)到另一发射步骤(F3)，发射具有不同频率的超声波，以使具有不同听觉频谱的生物不舒服。

Description

感应式充电系统的安全保障方法

技术领域

本发明涉及可充电的电动或混合动力机动车辆的无线充电装置的领域，所述无线充电装置借助于电磁感应现象运行。本发明尤其涉及这些装置的安全保障领域。

背景技术

可充电的电动或混合动力机动车辆配备有高容量的电池或电能存储元件。配备有电池充电系统的车辆令人感兴趣，所述电池充电系统在公共或私人充电接线端上由外部源充电。本发明应用于感应式充电系统，所述感应式充电系统基于将两个电磁线圈安置成彼此相对以及基于经由建立在这两个线圈之间的电磁场来传输能量。称为初级线圈的第一线圈由充电接线端承载并且固定在地面上，并且称为次级线圈的第二线圈由车辆承载并且通常固定在该车辆的下表面上。

感应式充电系统带来的安全问题在于，动物或人类(通常是小孩)会将身体的一部分(甚至是整个身体)插入到所述两个线圈之间。感应式充电系统配置用于中断充电，以避免入侵者的身体遭受烧伤(在入侵者携带金属物体时)并且/或者避免入侵者的身体干扰所述系统的运行。

该安全问题是常见的，这是因为保护所述线圈的板件达到有吸引力的温度且被保护在所述车辆下方，这自然会吸引尤其是动物。

感应式充电系统装配有用于检测和保护生物或外来身体(尤其是金属体)的系统。这些系统中断充电并尝试重启充电例如5次，当仍检测到生物或身体时，不执行所述重启。当所述充电没有重启时，可向车辆使用者发送警报，以通知充电被异常中断。所述警报可通过无线通信部件发送，例如发送到电子邮箱或发送到智能手机(smartphone)上的应用。所述警报还可显示在车辆或充电接线端的人机界面上。

文件US9365126描述了一种通过对身体的检测来保障安全，安全的保障与超声波的发射相关联以驱赶生物，所述超声波构成所述生物的听觉频谱的一部分。

但并不已知一种确实有效的用于对付大量的生物物种的系统，并且难以事先确定哪种生物将进入到所述系统中。

发明内容

为了解决该问题，本发明提供了一种具有可充电电池的机动车辆的感应式充电系统的安全保障方法，所述安全保障方法包括：检测在与感应线圈相关联的安全观察范围中是否存在身体的检测步骤，对检测到存在身体的这种检测做出反应而中断用于充电的感应的中断步骤，对检测到存在身体的这种检测做出反应而在所述感应线圈附近发射超声波以使生物中的一个或多个不舒服和远离的发射步骤，以及对检测到不存在身体的检测做出反应而重启用于充电的感应的重启步骤。

根据本发明，从由重启步骤分开的发射步骤中的一个发射步骤到另一发射步骤，发射具有不同频率的超声波，以使具有不同听觉频谱的生物不舒服。

有利且可选的特征如下所述：

-所述方法包括：在感应中断之后试图按照预确定次数重启感应式充电的试图重启步骤，然后在由于存在身体而引起重复失败的情况下向使用者传输警报的传输步骤；

-所述超声波按照在10kHz与80kHz之间的至少一个频率发射；

-所述超声波按照在60dB与100dB之间的音量发射；

-检测在安全观察范围中是否存在身体的检测步骤包括检测感应式充电磁场的扭曲(distorsion)，或者包括使用存在性传感器；

-所述超声波被以频率具有正弦变化的方式发射；

-所述超声波可向检测到内部存在身体的角扇区发射。

本发明还提供了一种具有可充电电池的机动车辆的感应式充电系统的安全保障装置，所述安全保障装置包括：检测在与感应线圈相关联的安全观察范围中是否存在身体的检测部件，对检测到存在身体的这种检测做出反应而中断用于充电的感应的中断部件，对检测到存在身体的这种检测做出反应而在所述感应线圈附近发射超声波以使生物中的一个或多个不舒服的超声波发射部件，以及对由所述检测部件检测到不存在身体的检测做出反应而重启用于充电的感应的重启部件。

根据本发明，所述装置配置用于从由重启分开的超声波发射中的一个超声波发射到另一超声波发射发射具有不同频率的超声波，以使具有不同听觉频谱的生物不舒服。

此外，本发明的有利且可选的特征如下所述：

-所述检测部件和所述超声波发射部件与固定于地面上的充电接线端物质上地连接；或

-所述检测部件和所述超声波发射部件与所述机动车辆物质上地连接。

附图说明

通过阅读下文仅以示出了本发明实施例的示例给出的详细说明和附图，将更好地理解本发明，本发明的其它目的、特征、细节和优点将更加清楚，在所述附图上：

-图1是根据本发明的车辆的视图；

-图2是根据本发明的电能充电系统的视图；

-图3是根据本发明的方法的第一方面的示意图；

-图4是根据本发明的方法的另一方面的示意图。

具体实施方式

图1示出了一种电动车辆1，所述电动车辆与远程控制系统2(此处是智能电话上的应用，但也可能是远程控制器)以及与固定的感应式充电系统3(充电接线端)交互。

所述车辆1包括具有高容量的电池10(称为牵引电池)、用于感应式充电的次级线圈11以及电力分配箱12。所述车辆还包括无线通信系统，所述无线通信系统用于接收信息(尤其是来自远程控制系统2的命令)，并且任选地向所述远程控制系统返回信息。

感应式充电系统3包括用于感应式充电的初级线圈30。所述充电尤其通过将初级线圈30和次级线圈11安置成彼此相对来进行。

在一些情况下，不同于被用于对车辆电池(或不同于牵引电池的存储器)充电，由初级线圈和次级线圈形成的线圈对可被用于使电池向电网放电。

图2上示出了与充电有关的元件。车辆1包括监控器14，所述监视器尤其向次级线圈11发射用于启动和停止感应充电功能的指令。这些指令包括对条件的分析，尤其是对车辆相对于充电系统的定位(尤其是所述两个线圈的相对定位)的分析。监控器14从次级线圈11接收线圈运行状态和充电过程状态。此外，在电池10和次级线圈之间进行对话，所述对话涉及充电调节以及相关联的电压指令和电流指令。该对话类似于在车载电脑与电池之间的对话。

初级线圈30和次级线圈11通过(Wifi或射频类型的)无线通信进行对话，并且交换要通过初级线圈30传输的配对数据和功率值以及充电开始的信号和充电结束的信号。

电磁场安设在所述线圈之间并且传递能量。

感应式充电系统3包括提供定位辅助(左右方向、前后方向)的人机界面31以及充电状态元件(正在进行、不能充电、或故障)。所述界面31从次级线圈接收矢量(vecteur)形式的充电状态信息以及与所述线圈的相对定位有关的元件的信息。

在所述线圈相对于彼此良好定位时，充电系统3还包括定向成朝向所述线圈的空隙的超声波发射器32。所述系统还装配有物体和/或生物检测器33，并且所述检测器33将检测信息(检测到生物状态和检测到物体状态)传送到人机界面31。所述物体和/或生物检测器33可通过检测磁场的扭曲或通过存在性传感器来运行。由于不存在关于入侵到磁场中的入侵方向性的信息，所述物体和/或生物检测器具有良好的对称性。

从前面的段落可知，图2上示出的超声波发射器32与初级线圈30的框架或外壳固定且结合。物体和/或生物检测器33也与该框架或该外壳固定且结合。因此，超声波发射器以及物体和/或生物检测器嵌入在线圈对的固定部分中，并因此与固定于地面上的充电接线端连接。

可选地，超声波发射器32以及物体和/或生物检测器33还可与次级线圈11的框架或外壳固定且结合。因此，超声波发射器以及物体和/或生物检测器嵌入在线圈对的可动部分中，并因此与所述机动车辆连接。

图3示出了在车辆1借助于感应式充电系统3充电的阶段期间所遵循的方法。

在步骤E1过程中，开始感应充电。然后，在步骤E2期间，执行测试以知晓用于进行感应充电的条件是否被满足。当条件没有被满足时，返回步骤E1。当条件被满足时，相反地，由进行感应充电的步骤E3继续。有规律地，在步骤E4过程中执行测试，通过该步骤，验证是否检测到物体或生物。当没有检测到时，在步骤E5过程中，在验证充电结束条件未被满足之后，返回到步骤E3。

当在步骤E4过程中检测到物体或生物时，由暂停感应充电的步骤E6和发射超声波的步骤E7继续。初始为0值的计数器增一。步骤E4、E6和E7被重复多次，在每次重复时伴随着在没有检测到任何物体或生物时试图恢复充电。进行测试步骤E8以知晓计数器是否未达到阈值，达到该阈值则需停止试图重启。当达到阈值时，进入向客户的人机界面警报发生充电故障的步骤E9，以及进入停止充电过程并记录故障信息的步骤E10。

当在步骤E5过程中发现充电结束条件被满足时，停止充电，并记录正常充电结束的信息。

在本发明中，超声波发射器32基于由物体和/或生物检测器33进行的检测而被激活，所述物体和/或生物检测器检测在铺展磁场的空间附近或中的入侵。

发射器32可与初级线圈或次级线圈物质上地连接。所述发射器按照在10kHz与80kHz之间的一个或多个频率(或一个频率间隔、或多个频率间隔)并且按照大约60dB至100dB的声功率发射。

当在展开磁场的空间附近检测到物体或生物时，感应被停止，并且开始发射超声波。

当在重启充电之后检测到新的入侵(这意味着新的超声波发射程序)时，发射具有另一频率或另一频率范围的超声波，以使所述超声波被不同的动物物种(昆虫、啮齿动物、猫、狗)或人类孩子感知到。在单一频率的情况下，所述频率的值可在一个程序过程中以正弦的方式变化。

图4上可见第一超声波发射步骤F1，然后是重启充电的重启步骤F2，再然后是第二超声波发射步骤F3。在再次发射过程中，所使用的频率与在第一步骤F1期间使用的频率不同。

可替代地，可在所给的程序过程中始终扫描一个频率范围，使得所述超声波由不同的动物物种或人类儿童感知到。所述频率范围的宽度可在一个程序过程中或从一个程序到另一程序逐渐扩大。声功率可从一个程序到另一程序增加。

这能够在多个程序之后增加由超声波产生的生物排出率以及接下来试图重启充电的成功率。

在一些变型中，不管对物体或生物的检测如何，都连续地发射超声波。

图3和图4的步骤完全借助于装载在固定于地面上的充电接线端中或在变型中装载于机动车辆中的相应部件来实施。优选地，步骤E6和E8至E10借助于存在于接线端或车辆中的部件来实施，所述部件包括执行所述步骤E4的存在性传感器以及执行所述步骤E7、F1和F3的超声波发射器(当所述存在性传感器和所述超声波发射器两者在接线端中或车辆中时)。步骤E1至E3、E5和E11及F2通过由接线端和车辆构成的包括初级线圈和次级线圈的组件来执行。

当检测器33配置用于识别内部发现物体或生物的经监视空间的角扇区时，发射器32可配置用于仅能够将超声波发射到所涉及空间中。

注意到，还通过使用车辆的喇叭来取代超声波。

由于充电被中断，车辆的持有者可在智能手机2或便携式或固定式的任何其它人机界面上被通知：正在试图重启、试图成功、试图失败、又或充电被永久中断(所述永久中断导致充电失败和默认模式)。

在一些情形中，可决定发射可由成年人类听见的声音。

最终，所述装置非常有效地使所有物种的动物远离，并良好地适配于事先不知晓哪种动物物种将被涉及的状况。在感应式充电过程中在车辆周围和下方的生物以及所述车辆和所述车辆的充电系统因此受到保护，并且给客户提供的服务具有更好的质量。

Claims (9)

1.一种具有可充电电池(10)的机动车辆(1)的感应式充电系统的安全保障方法，所述安全保障方法包括：检测在与感应线圈(30，11)相关联的安全观察范围中是否存在身体的检测步骤(E4)，对检测到存在的这种检测做出反应而中断用于充电的感应的中断步骤(E6)，对检测到存在的这种检测做出反应而在所述感应线圈(30，11)附近发射超声波以使生物中的一个或多个不舒服和远离的发射步骤(E7，F2)，以及对检测到不存在的检测做出反应而重启用于充电的感应的重启步骤，其特征在于，从由重启步骤(E7，F2)分开的发射步骤中的一个发射步骤(F1)到另一发射步骤(F3)，发射具有不同频率的超声波，以使具有不同听觉频谱的生物不舒服和远离。

2.根据权利要求1所述的充电系统的安全保障方法，其特征在于，所述安全保障方法包括：在感应中断之后试图按照预确定次数重启感应式充电的试图重启步骤(E4，E8)，然后在由于存在身体而引起重复失败时向使用者传输警报的传输步骤(E9)。

3.根据权利要求1或2所述的充电系统的安全保障方法，其特征在于，所述超声波按照在10kHz与80kHz之间的至少一个频率发射。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的充电系统的安全保障方法，其特征在于，所述超声波按照在60dB与100dB之间的音量发射。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的充电系统的安全保障方法，其特征在于，检测在安全观察范围中是否存在身体的检测步骤(33)包括检测感应式充电磁场的扭曲，或者包括使用存在性传感器。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的充电系统的安全保障方法，其特征在于，所述超声波向检测到内部存在身体的角扇区发射。

7.一种具有可充电电池(10)的机动车辆的感应式充电系统的安全保障装置，所述安全保障装置包括：检测在与感应线圈(30，11)相关联的安全观察范围中是否存在身体的检测部件(33)，对检测到存在的这种检测做出反应而中断用于充电的感应的中断部件，对检测到存在的这种检测做出反应而在所述感应线圈(30，11)附近发射超声波以使生物中的一个或多个不舒服的超声波发射部件(32)，以及对由所述检测部件检测到不存在的检测做出反应而重启用于充电的感应的重启部件，其特征在于，所述装置配置用于从由重启(E7，F2)分开的超声波发射中的一个超声波发射(F1)到另一超声波发射(F3)发射具有不同频率的超声波，以使具有不同听觉频谱的生物不舒服。

8.根据权利要求7所述的充电系统的安全保障装置，其特征在于，所述检测部件(33)和所述超声波发射部件(32)与固定于地面上的充电接线端物质上地连接。

9.根据权利要求7所述的充电系统的安全保障装置，其特征在于，所述检测部件(33)和所述超声波发射部件(32)与所述机动车辆物质上地连接。