CN109017346B - 车辆或移动对象检测 - Google Patents

Abstract

本申请的一个方面涉及车辆或移动对象检测。本申请涉及移动车辆和其他对象的检测，特别是但不排除切换用于移动电动车辆充电的静止充电垫的应用。提供了用于切换用于对传输定位信号的车辆充电的充电垫的电动车辆检测设备，该设备包括在车辆行进方向上分开的两个传感器和检测器，该检测器被布置成通过比较由两个传感器中的每一个传感器所接收的定位信号来检测车辆。

Description

车辆或移动对象检测

本申请是申请日为2013年11月12日，申请号为201380058928.9，题为“车辆或移动对象检测”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本申请涉及移动车辆和其他对象的检测，特别是但不排除切换用于移动电动车辆充电的静止充电垫的应用。

背景技术

感应地提供电力给沿道路的移动车辆的系统已经被讨论并且开发多年。诸如在专利申请PCT/NZ 2010/000159中公开的解决方案提出了包括多个嵌入式感应回路的道路；当需要充电的车辆被确定在附近时这些回路可被通电。此类系统中的挑战之一是确定车辆何时以足够的准确性、灵敏性和稳健性接近嵌入式感应回路。此类检测系统必须也能够容许在涉及电动车辆的感应系统中预期的典型不对准。车辆感测装置已经被开发用于包括道路的其他用途，并且系统已经被提出用于电动车辆充电系统。然而先前显示的系统缺乏用于有效道路供电型电动车辆系统的所需准确性和效率。

如在EP01993298 A2中所述的涉及由道路产生的磁场并且使用作为检测部件的汽车金属本体的所提议的车辆检测允许移动车辆的粗略检测。这些系统需要磁场一直存在于道路上方，并且对车辆类型或该车辆上的感应充电垫不敏感。该系统也存在外部干扰的可能性，并且不生成车辆所在的准确位置。这对于电动车辆特别成问题，因为为了提高的效率和安全性希望仅当电动车辆垫在充电垫的正上方时使充电垫接通。如在US20110198176中所述的替代实施例使用来自火车中杂散磁场的轨道中的电压感应检测火车。该系统不提供合适车辆的指示，也不对大多数电动车辆道路充电系统提供所需的精度。

用于车辆检测的更复杂系统也已经被考虑，包括涉及RFID、GPS 或红外检测的系统，例如PCT/NZ/2010/000159提出使用电动车辆中的 RFID标签作为检测电动车辆的存在和控制该系统的方式。此类系统是复杂的，它们需要更多的控制，并且感测装置必须定位在道路中或附近。此外，此类系统对于移动交通工具通常太慢，并且不提供所需的检测准确性。这些系统也需要汽车告知道路汽车何时出现并且控制垫的切换。这给系统增加了另外的时间和复杂性，并且降低了道路控制器操作高效系统的能力。由于同时或相似时间发生的大感应功率传送信号，进一步的问题在此类车辆检测应用中产生。

发明内容

本发明的目的在于提供用于移动对象诸如在道路供电型电动车辆系统中的车辆的改进的检测设备、方法或系统。可替代地，本发明的目的在于为公众提供已知设备、方法或系统的有用替代形式。

在一个方面，本发明提供了一种用于切换用于对传输定位信号的车辆充电的充电垫的电动车辆检测设备，该设备包括在车辆行进方向上分开的两个传感器和检测器，该检测器被布置成通过比较由两个传感器中的每一个传感器所接收的定位信号来检测车辆。

在实施例中，该比较确定何时一个定位信号包络已经通过过零点而另一个信号包络还没有通过过零点。采用信号包络工作比信号本身更容易，从而允许更简单和更稳健的检测机制。可替代地，可执行检测第一定位信号和第二定位信号之间的相位差。这可简单地通过将第一信号和第二信号相乘实现，当相差时(即一个定位信号包络已经通过过零点而另一个信号包络还没有通过过零点时)该相乘导致可易于检测的DC脉冲。

其他信号比较可包括差拍或外差信号、解调信号、组合信号、对信号执行的其他逻辑或数学运算。

当检测到车辆时，充电垫被通电以便在车辆经过该垫使对检测到的车辆充电。为了切断充电垫，使用位于车辆行进方向上第一检测设备下游的第二检测设备。

在实施例中，接通充电垫可以响应于检测定位信号乘积的第一DC 脉冲，并且切断充电垫可以响应于检测定位信号乘积的第二DC脉冲。此外，该设备可以被布置成检测在第一DC脉冲峰值和第二DC脉冲峰值之间的时间，以便确定移动对象的行进方向。

在实施例中，每一个传感器是具有平行导线的感测线圈；这些平行导线可以在车辆行进方向上间隔开，这与线圈面积相比有效地将检测点偏置以放大检测面积。

在实施例中，感测线圈布置在IPT充电垫周围，包括在垫前方的每一个感测线圈的各部分。这允许通过系统的传播时间。

实施例可包括从所接收的定位信号过滤掉IPT信号的滤波器。

在另一方面，提供了用于切换用于对传输定位信号的车辆充电的充电垫的电动车辆检测设备，该设备包括在车辆行进方向上分开的两个传感器和检测器，该检测器被布置成将由两个传感器中的每一个传感器所接收的定位信号相乘并且识别对应于车辆检测的所接收的定位信号乘积的特性。

在实施例中，乘积特性是负DC脉冲。这对应于在两个所接收的信号和/或包络过零点之间的倒相。

在另一方面，本发明提供了用于切换用于对传输定位信号的车辆充电的充电垫的电动车辆检测设备，该设备包括在车辆行进方向上分开的两个传感器和检测器，该检测器被布置成通过比较由两个传感器中的每一个传感器所接收的定位信号的包络函数来检测车辆。

在另一方面，提供了车辆或移动对象检测设备，该车辆或移动对象传输定位信号，该设备包括用于接收定位信号的传感器和被布置成通过确定定位信号的变化特性来检测车辆的检测器。该变化特性可以是在定位信号的包络函数中的过零点和/或所接收的定位信号的相位变化。

在实施例中，该设备包括在车辆或移动对象行进方向上分开的两个传感器。检测器可比较由两个传感器中的每一个传感器所接收的定位信号的包络函数或相位。

在另一方面，提供了一种用于确定EV何时处于待从埋在道路下方的IPT垫动态充电的位置的设备，所述设备包括：1.在汽车上：可对汽车供给电荷的磁功率垫部件和以与IPT功率频率不相关的频率将低功率信号辐射在汽车下方的小型低功率信号发送器；2.在车辆上：当汽车处于相对于地面垫的特定位置中时可向汽车供给功率的IPT功率垫具有在行进方向上空间分开但在其他方面相同的两个接收线圈A和B，所述两个接收线圈A和B同时接收来自所述小型发送器的信号，其特征在于所接收的信号由所述地面垫接收线圈调制，并且该调制包括至少一个零点，当接收器经过零点时该零点切换相位180度，使得其中一个垫A已经经过其零点但第二个垫B还没有该零点的条件可易于检测，并且这是其中地面垫可接通的条件。

在实施例中，所述接收线圈A和B具有两个零点和其中在线圈B 被检测为小操作面积之前线圈A已经经过其第一零点的条件，其后是其中在线圈B给出第二操作面积之前线圈A经过其第二零点的情况，并且第一所述面积可用于接通垫，而第二操作面积可用于切断垫，从而给出地面垫的通断切换的独立控制。

在另一方面，提供了一种用于检测具有主要垫系统和辅助垫系统的 IPT的接近辅助垫的设备，该主要垫系统具有两个或更多个检测器以生成表示与辅助垫系统相关联的辅助垫信号的检测信号，并且可操作以组合检测信号来提供具有表示两个检测信号的包络差的特性的组合信号。

在另一方面，提供了感测线圈，该感测线圈包括适于检测由第二导体产生的磁场的第一导体的一匝或多匝，第二导体与可移动对象相关联，由此感测线圈响应于第二导体的存在产生电信号。

在优选实施例中，可移动对象包括车辆。

在优选实施例中，感测线圈检测磁场并且产生电压信号。

在优选实施例中，由于第二导体导致的偏置允许车辆的预先检测。

在优选实施例中，电压信号的过零点指示车辆到感测线圈的接近度。

在替代实施例中，感测线圈可以能够推断与电动车辆相关的信息，并且在电信号中提供该信息。在一些实施例中，电信号的特性诸如电压、幅度或频率可用于传输交变信号。

在一个实施例中，提供了检测部件，其中检测部件基于由感测线圈产生的电信号来产生控制信号。

在优选实施例中，一个或多个感测线圈可与道路相关联。在一个实施例中，一个或多个感测线圈与一个或多个感应功率传输模块相关联。在其他实施例中，一个感测线圈可与多个感应功率传输模块相关联。在其他实施例中，多个感测线圈可与单个感应功率传输模块相关联。

在优选实施例中，感测线圈定位在感应功率传输模块的中间中央区域中，并且在车辆行进方向上偏移一段距离。

在优选实施例中，分开的距离为大约5cm。

在优选实施例中，感测线圈形成是该系统中第二导体尺寸的约60％的回路。

在一个实施例中，本公开描述了一种检测部件，该检测部件包括接收来自感测线圈的信号的输入和提供表示可移动对象相对于感测线圈的位置的检测信号的输出。

在优选实施例中，检测信号可包括控制信号。

在优选实施例中，检测部件可包括一个或多个放大器、滤波器、信号组合器诸如乘法器，信号处理电子器件。

在一个实施例中，检测部件包括控制信号发生器。

在优选实施例中，存在与每一个控制信号发生器相关联的两个感测线圈。

在优选实施例中，控制信号由来自两个感测线圈的信号相乘形成。

在优选实施例中，控制信号可采用相关联的电子器件诸如滤波器和放大器通过将来自两个或更多个感测线圈的信号相乘在一起形成。

在一些实施例中，组合信号的过零点可用于指示移动对象的接近度。

在进一步的实施例中，在零点下方的组合信号斜率可用于指示移动对象的方向。

在特定实施例中，使用两个感测线圈，可比较在第一零点和负脉冲峰值与同一峰值和第二零点之间的时间差以指示移动对象的方向。

在优选实施例中，滤波器被调谐以使IPT(感应功率传送)频率诸如20-80kHz下的任何信号衰减到约-90dB。

在一个实施例中，一个或多个感测线圈中的每一个与感应功率传输模块中的一个模块相关联。

在替代实施例中，感测线圈中的一个或多个可与多个感应功率传输模块相关联。

在优选实施例中，由小的空间距离分开的两个感测线圈与每一个感应功率传输模块相关联。

在进一步的实施例中，控制信号发生器可接收来自一个或多个感测线圈的信号，并且引起道路条件或信号的变化。在替代实施例中，控制信号可发送到外部用户。

在一个实施例中，本公开描述了使用适于从移动车辆检测信号或信号特性的感测线圈的车辆检测。

在一个实施例中，本公开描述了使用与静止对象相关联的传感器、与传感器相关联的检测部件和在移动车辆中的无源组件的移动车辆检测。

在进一步的实施例中，本公开描述了其中车辆提供恒定信号的车辆检测。优选地，恒定信号包括基本上恒定的交变信号。

在一个实施例中，本公开描述了用于包括一个或多个感测线圈的 IPT系统的道路控制器，该一个或多个感测线圈与产生指示车辆何时接近感应功率传输模块的IPT控制器的信号的控制信号发生器相关联。

在优选实施例中，道路控制器允许IPT系统保持关闭直到适当的电动车辆感应功率传输模块靠近道路感应功率传输模块。

在优选实施例中，用于IPT系统的道路控制器包括用于每一个感应功率传输模块的一个或多个感测线圈、控制信号发生器和输出信号，以控制感应功率传输模块的切换。

在替代实施例中，道路控制器可获取来自一个或多个感测线圈的输入，并且基于来自感测线圈的信号中的信息切换多个感应功率传输模块。

在一个实施例中，本公开描述了检测设备，该检测设备包括通过 AC电源通电的第二导体、控制电子器件和生成适于由第一导体检测的磁场的回路。

在优选实施例中，第二导体适于产生具有可由感测线圈检测的特性的磁场。

在一个实施例中，第一导体包括感测线圈。

在优选实施例中，第二导体产生可感应耦合到道路中的感测线圈的限定频率的磁场。在替代实施例中，场的另一个特性可适于匹配感测线圈。

在优选实施例中，AC电源的频率在用于在附近感应功率传送系统中的功率传送的范围之外。

优选实施例使用420千赫兹至450千赫兹的频率范围。

在优选实施例中，第二导体是与车辆感应功率传输模块基本上相同的尺寸。在优选实施例中，第二导体位于车辆感应功率传输模块的周边周围。

在一个实施例中，车辆上的一个或多个感应功率传输模块中的每一个具有第二导体。在替代实施例中，车辆上的单个第二导体可与车辆上的一个或多个或全部的感应功率传输模块相关联。

在替代实施例中，第二导体可以能够从道路接收通信。在该情况下，可以在感测线圈和第二导体之间的两个方向上进行通信。

在进一步的替代实施例中，第二导体的AC源或电子器件可适于通过包括频率和幅度的电子特性的使用提供进一步通信信号。

在一个实施例中，本公开描述了包括第二导体的车辆，该第二导体适于与道路中的感测线圈进行交互，或提供适当的场或信号给道路中的感测线圈。

在优选实施例中，车辆包括与车辆的感应功率传输模块相关联或接近车辆的感应功率传输模块的第二导体。在替代实施例中，车辆包括第二导体，而不存在感应功率传输模块。

在一个实施例中，本公开描述了包括适于检测由第二导体生成的磁场的一个或多个感测线圈的道路。

在优选实施例中，道路也与包括一个或多个感应功率传输模块的道路供电型电动车辆(RPEV)系统相关联。

在进一步的实施例中，道路与感测线圈、控制信号发生器和IPT系统相关联，以使能够控制道路供电型电动车辆系统。

在优选实施例中，道路由具有每一个感应功率传输模块与来自一个或多个感测线圈的信号相关联的状态的链中的多个感应功率传输模块组成。

在优选实施例中，当车辆感应功率传输模块在道路感应功率传输模块上方时，道路和感测线圈使每一个道路感应功率传输模块能够接通，而当车辆感应功率传输模块不再在道路感应功率传输模块上方时，道路和感测线圈使每一个道路感应功率传输模块能够切断。

在一个实施例中，本公开描述了控制道路供电型电动车辆系统的方法，该方法包括：

提供一个或多个感测线圈用于识别一个或多个第二导体，每一个第二导体与车辆相关联，

处理来自一个或多个感测线圈的信号，

基于经处理的信号控制一个或多个感应功率传输模块。

在一个实施例中，本公开描述了用于控制道路供电型电动车辆系统的方法，该方法包括：

接收来自一个或多个感测线圈的信号，

处理来自一个或多个感测线圈的信号，

基于经处理的信号控制一个或多个功率传输模块。

在一个实施例中，控制一个或多个功率传输模块的步骤包括接通或切断一个或多个模块。

在优选实施例中，一组感测线圈将登记朝向一个或多个感应功率传输模块移动的车辆线圈的接近度和方向，并且向控制信号发生器传播信号。进而控制信号发生器将产生用于IPT控制器的信号以允许相关联的感应功率传输模块的适当切换。

在进一步的实施例中，本公开描述了用于确定车辆移动方向的方法，该方法包括：

使用一个或多个感测线圈来识别一个或多个第二导体，

将来自一个或多个感测线圈的信号相乘在一起，

检查相乘的信号以确定车辆移动。

在优选实施例中，在电压低于零的一段时间之后检查相乘的信号，并且在最小值和每一个过零点之间的斜率比较指示车辆方向。

在优选实施例中，两个空间延迟信号的相乘允许基于信号的DC分量的检测。在特定实施例中，负DC脉冲用于指示切换时间。

在优选实施例中，信号的进一步特性提供方向信息。

在进一步的实施例中，来自不同空间位置中的一个或多个感测线圈的信号可被组合以允许控制多个感应功率传输模块。

在替代实施例中，一系列的道路感应功率传输模块可由一个或多个感测线圈循序地或成群地控制。在进一步的替代模型中，一个或多个车辆感应功率传输模块可由来自第二控制器的信号指示。

在进一步的实施例中，系统也能够推断车辆的尺寸，并且适当地调节至充电垫的功率。

虽然在本说明书内，以使清楚和简明的说明书能被书写的方式描述实施例，但其旨在并且将理解，在不背离本发明的情况下可以各种方式组合或拆分实施例。

本发明的另外方面将从以下描述中显而易见。

附图说明

本发明的一个或多个实施例将参考附图在下面进一步描述，其中：

图1示出了导线和线圈的布置，其中1A是导线和线圈的示意正视图，1B是1A的平面图，1C是示出相对于导线位置的线圈中的输出电压的示图；

图2是图1的导线和返回导线的正视图；

图3示出了图2的布置，3A、3B、3C是图2的布置的正视图、平面图和输出电压；

图4示出了矩形感测线圈和车辆线圈布置，其中4A和4B示出用于矩形感测线圈和车辆线圈布置的感测线圈的示意平面图和输出电压，4C示出在4B中表示的信号的AC性质；

图5示出了使用两个感测线圈的布置，其中5A、5B、5C示出使用两个感测线圈、单独的包络输出和相乘信号输出的布置的平面图，

图5D示出连同负DC脉冲的5A-C布置的感测线圈的相乘信号的输出的AC性质，5E是使用5A-D的布置的充电垫切换系统的示意图；

图6示出单独的包络输出信号和相乘输出；

图7示出具有车辆线圈的示意车辆；

图8示出接近道路充电垫的感测线圈的平面图；

图9示出在道路充电垫上方移动的汽车形式的车辆；

图10示出包括多个充电垫和与其相关联的感测线圈的道路的平面图；

图11示出根据本发明的一个实施例的车辆检测系统的示意图。

具体实施方式

参考图1中的1A-C，导线中的电流可由仅对垂直磁通敏感的线圈感测。当线圈对称地在导线上方时，该线圈将给出零输出(参见1C)。在此，2D模型与在无限远处的返回导线一起使用。该布置在1A和1B中示出。当线圈对称地在导线上方时，在线圈中的电压是零。线圈可以是任何形状，但圆形是常见的。然而优选形状是矩形，因为在检测其中具有电流的直导线时矩形给出更急剧的过渡。在该测量中没有偏差—只要返回导线在无限远处，针对所有的垂直位移零点位置准确地在导线上方。

该情况众所周知并且被接受。少为人知的是，返回导线的存在导致测量的偏差，并且在此该偏差优先使用以允许感测区域比垫区域更大，使得从道路到车辆的功率控制可以几乎完全无缝和光滑并且连续。在实践中，传送到车辆的能量进入到车轮，而没有存储在车辆蓄电池中，但是多余能量和再生功率由系统清除以保持蓄电池完全充电。要做到这点需要相对于车辆的道路垫位置的知识，并且这是切实可行的系统所需的信息。

实际考虑

在实践中，不可使用单个导线，因为必须存在用于返回电流流动的路径。返回导线可以放置在现有导线下方以保持系统没有偏差，但是通常该返回导线将放置在导线侧，从而引起零点位置的偏差。该布置在图2中示出。零输出条件现在取决于作为线圈尺寸的函数的导线上方的线圈高度和导线及其返回导线之间的间距。在该文件中，在第一实例中将忽略偏差。初始导线及其返回线两者的位置可被感测：平均位置是两个导线之间的中间位置而没有任何偏差。两个导线优选在车载垫不同边缘上，并且两者可以由在地面垫上的线圈感测—具有实际上证明是有利的偏差。

实际电路在图3的3A和3B中示出。在此所示的两个导线1、2 对应于在其中具有电流的导线及其返回导线。来自导线的磁场采用矩形线圈3感测，并且绘制了输出电压(参见3C)。如果导线相距太远，则最大输出可下跌—参见虚线4。对于正方形线圈，在导线之间的输出比在导线之外的输出大五倍。该感测方法仅与AC激励一起工作，并且输出电压极性不可简单地观察或确定。

汽车和道路系统

在本申请中，导线(发送和返回)在车辆上，并且最好将它们分开显著的量。最大可能(可感测)的分开由车载垫的边缘限定。使用两个分开的矩形线圈有助于允许更复杂的检测，并且导线和线圈的直边有助于改善响应。该布置在图4的4A中示出。在此仅使用一个感测线圈31，并且随着该感测线圈31移动跨过车辆线圈32，其输出在4B中绘制为针对空间位移的电压(在使用中，随着车辆经过感测线圈，该感测线圈将通常是静止的)。系统被假定为不具有偏差，并且电压零点33可用于检测地面垫何时接通和切断。我们在此指出，4B所示的信号是将由感测线圈检测的AC信号的包络。在实际情况中，信号的 AC性质引入在包络内的快速振荡，并且使信号难以与其一起工作，这由4C说明。4C也说明在电压零点33处的180度相变。

在实践中，在噪音存在下感测AC零点是困难的，并且使用尺寸和形状相同的两个感测线圈31A和31B的改进方法在图5的5A中示出，并且线圈B的输出与线圈A的相同，但是空间地延迟(移动)少量增量(delta)，在优选实施例中该距离可以为约5cm。

在时域中，该延迟显现为两个信号之间的时间延迟—如图5所示。 A信号和B信号在示图左侧处同相，其中这两个信号均偏移180度—这不可被测量。A信号和B信号在示图的中心处也同相，其中这两个信号均标称地处于零相位，并且A信号和B信号在示图的最右侧处再次同相，其中这两个信号均180度异相。但是在过渡中，信号是异相的(即分别为0度和180度，或180度和0度)，并且这些过渡可通过将两个信号A和B相乘在一起来检测，以获得如5C所示的DC输出。两个信号的相乘具有减少在用于系统切换检测的AC频率上的任何重要性的效果。这是因为检测部件不再需要为过零点33，但是已经变成如与通常在系统中的正DC分量相对的DC负脉冲34。信号的AC 性质在图 5D中示出。也存在双频率分量，但这可忽略，并且如果需要的话，通过采用合适高频滤波器去除。这些负过渡对应于车载垫上的导线位置。如图2所示的偏置的存在将这些负区域移动分开得更宽，使得可提前检测车载垫—并且实际上可提前接通地面垫。在没有偏置的情况下这是不可能的，所以偏置的控制允许垫接通/切断点的控制，并且这是本技术的重要特征。

5E示出用于实施该实施例的合适电路的示意图，但是如本领域技术人员所理解的，可使用任何合适的替代电路。这两个感测线圈31A 和31B经由将充电垫的IPT频率过滤掉的相应滤波器35耦合到乘法器 40。乘法器的输出或乘积耦合到检测传输定位信号的车载定位线圈的接近度的峰值检测器50。两个感测线圈在携带车载充电垫和邻近充电垫的车载定位线圈的车辆的行进方向上间隔开。该定位信号由两个感测线圈接收，但在如上所述的时间上分开。

控制器60使用峰值检测以使用开关75将地面充电线圈70切换到通电状态，使得当车载垫在上面通过时，该车载垫接收来自通电的充电线圈70的无线功率。在5C中检测和示出的第二峰值可用于切断充电线圈70，第二峰值对应于移动离开的车辆。可使用实现同一功能性的任何合适的控制器和/或峰值检测器或替代电路，这对于本领域的技术人员是显而易见的。

实际上，实施例比较来自两个间隔开的感测线圈的所接收的定位信号。在该情况下，将信号相乘，这是简单且节省成本的解决方案。然而，其他定位信号比较是可以的，例如直接比较两个信号的包络函数何时具有过零点，或何时两个定位信号具有不同的相位。

虽然已经在该实施例中使用感测线圈，但是可采用其他类型的传感器，包括例如其中偏置不太重要的垂直取向的线圈。

实际问题

IPT系统在通常20-80kHz范围内的频率工作，因此感测方法不可使用该频率范围。在此完成的工作中，我们已经使用很容易以在此涉及的低功率生成的420至450kHz的频率。该频率被选择以避免在IPT 频率下的干扰，并且足够低以允许使用电气组件的范围。我们注意到，可基于进一步优化使用一定范围的频率。也许更重要的是，当感测系统工作时，存在更大的信号。感测系统或检测部件可测量200mV的电压，但也存在在IPT频率下的电压。如果线圈完全对准，则该电压可以是零，但是如果它们没有对准，则该不想要的电压可以是50-100V。因此希望具有良好的滤波器和非常稳定的放大器。我们已经使用调谐到455kHz的带通滤波器，其具有处于-6dB的100kHz的通带和处于 44kHz的-90dB的衰减；和高度稳定的晶体管放大器，其具有处于 455kHz的35dB的和处于44kHz的0dB的电压增益，并且这些能够保持所有的信号彼此分开，并且允许感测/检测概念起作用。带通滤波器直接连接到线圈A和B的输出，并且放大器放大滤波器的输出。输出使用模拟装置乘法器相乘以给出容易从使用模拟或数字技术的点处理的信号。

以这种方式，当车辆垫越过地面垫时，在车辆垫中的导线可由地面垫中的电路感测，并且地面垫可由5C所示的负脉冲中的一个接通，并且由另一个切断。应强调的是，这些脉冲处于空间域中，并且不随时间变化，而是随着一个垫相对于另一个垫的位移变化。以这种方式，垫可以能够与100kph和更高的车速对应的非常高的速度切换。当车辆反向行进时垫也可接通/切断。然而，垫的切换必须与车辆运动同步。

5C的研究示出反极性脉冲的内边缘比外边缘更陡。这可在脉冲由图3所示形式的两个脉冲的相乘生成而发生，并且该脉冲的内边缘明显处于比外侧边缘更高的梯度，因此当两个脉冲相乘在一起时，该差异继续存在。然而因为这些脉冲是AC信号的包络，所以不可观察到图3中的斜率，但当这些脉冲相乘在一起时可获得斜率信息。

所涉及的波形曲线在图6中示出。在此波形A和B是AC信号的包络，并且如图所示的曲线图仅是概念性的，但乘积是可观察的曲线图，并且清楚的是，S₁是比S₂小的斜率，并且S₃比S₄小—外斜率比内斜率小(忽略符号)。因此通过简单地测量和比较在任何负脉冲侧上的斜率，容易确定其对应于什么类型的脉冲。具有由更小斜率紧随的更大斜率的脉冲是切断垫的脉冲，而具有由更大斜率紧随的更小斜率的脉冲是接通垫的脉冲。该条件独立于行进方向并且总是如此。脉冲斜率可能难于测量，但相对简单的方法是测量从零点到负脉冲峰值的时间，并且将该时间与返回到零点的时间比较。

使用这种方法，在一连串垫上方行进的汽车随着其到达这一连串垫而接通所述垫，并且随着它离开这一连串垫而切断所述垫。垫可以广泛地分开或紧密靠近，并且多个垫可在车辆上使用以从该一连串垫获得更多的功率。

图7展示了在具有充电垫3的电动车辆36上的车辆线圈32的位置。该充电垫放置在车辆底部上或附近，并且车辆线圈可以通常放置在感应功率传送垫的周边周围。用于生成在车辆线圈32中的AC信号的部件可存储在电动车辆36中。也可包括用于线圈的控制系统，包括切换部件。图8和图9示出当在车辆充电垫和道路充电垫之间存在感应功率传送时车辆充电垫和道路充电垫的相对位置。感测线圈31可位于与道路充电垫38相同的位置或附近。典型的布置涉及两个感测线圈，其为车辆线圈37的尺寸的约60％，并且放置如在图8中的相关联的道路充电垫的周边内。在本公开中描述的检测部件允许道路充电垫直接从检测部件的输出或使用适当的控制部件来适当地控制。在一个示例中，当车辆线圈32的前缘接近感测线圈31时道路垫接通，并且当车辆线圈的后缘已经移动经过感测线圈时切断。因此道路充电垫接通时间受限于车辆充电垫位于该道路充电垫上方并且能够有效和安全地传送功率的时间。

可替代地，感测线圈可位于充电垫周边周围，其中每个感测线圈的导线在充电垫的前面，以便允许发出信号的传播时间切换充电垫。通常感测线圈将包括垂直于车辆行进方向布置的两个平行导线，以便最大化所接收的定位信号。

多个感应充电垫10可放置在道路11中，如图10所示。这些感应充电垫10可一个接一个成直线直接放置，或在这些感应充电垫10之间可存在一些形式的间隙，该间隙可以是垫宽度的一半。车辆检测可能单独发生，其中每一个垫具有一个或多个相关联的感测线圈12并且独立操作以检测每一个车辆。控制部件13可被提供用于每一个感测线圈，或用于一组感测线圈。随着车辆沿道路行进，在检测到车辆线圈时每一个感应充电垫将接通，并且一旦车辆线圈已经经过感应充电垫就切断，因此允许能量连续的或接近连续的传送到车辆中。如果车辆不移动，则其将继续接收来自道路充电垫的功率，然而，如果车辆线圈切断，则充电或检测场两者将都不存在于道路上。在一个实施例中，该车辆线圈可由汽车电子器件、汽车用户控制，或连接到汽车操作。

在替代系统中，感测线圈可与多个感应功率传输模块相关联。在该情况下，在系统上方的车辆行进可指示一系列的垫接通和切断。在其中一个车辆或一起行进的多个车辆具有一系列感应功率传输模块的替代情况下，感测线圈可以能够通过继续停留直到最后的感应功率传输模块到达或停留一定的时间周期来响应其。这可意味着十分之一的功率传输模块具有感测线圈，或车辆具有用于多个感应功率传输模块的单个车辆线圈。除了这些特征之外，由汽车生成的信号可用于提供进一步的信息给道路，这可以通过信号的某些特性的使用，并且可指示诸如车辆类型或感应功率传输模块的尺寸或充电水平的信息。

用于检测的系统可具有应用于不可使用电力的车辆的用途；在该意义上，检测的车辆可期望来自道路的一些部分的特殊处理。这可包括用于检测车辆接近类型并且切换交通信号或使道路部分可进入的系统。在替代实施例中，其可用于确定经过的车辆例如公共汽车的位置，并且将该位置报告给控制部件。可替代地，其可以用于确定关于称重站或其他道路特征的车辆位置。在一个实施例中，该系统可提供用于允许优先通过的方法给具有适当信号的车辆。

图11示出其中车辆具有AC激励导体诸如与感应充电垫23相关联的线圈22的示意图。感测线圈24提供在相对于道路充电垫25的已知位置中的道路中或道路上，该道路充电垫25可由电源26选择性地通电。检测和/或控制部件27供给适当的检测和/或控制信号给用于垫25 的适当的切换/通电/断电的电源26。

虽然本公开已经集中在电动车辆中检测方案的使用上，但是我们承认存在更广泛的使用范围。具体地，该系统可适用于检测在具有存在的一个或多个感测线圈的表面上的任何移动对象的位置。这可包括在输送带系统、制造环境或电子装置充电中的使用。可替代地，车辆诸如自动导引车辆(AGV)可使用该系统，包括起重机和水边船用装载机。其可用于其中车辆或其他整体没有移动的情况下。这可包括其中电动车辆停止并且希望被充电的情况。

Claims (15)

1.一种用于切换用于对车辆充电的充电垫的电动车辆检测设备，所述设备包括：

用于检测来自车辆的磁场的感应式感测线圈；

被布置成根据从感测线圈接收的定位信号来检测车辆的检测器；以及

从定位信号去除感应功率传送信号的滤波器。

2.如权利要求1所述的设备，还包括用于检测来自车辆的磁场的另外的感测线圈，并且其中所述检测器根据从所述另外的感测线圈接收的定位信号来检测车辆。

3.如权利要求1所述的设备，其中所述检测器使得当车辆在充电垫上方时充电垫能够被接通。

4.如权利要求1所述的设备，其中所述检测器使得当车辆远离充电垫移动时充电垫能够被切断。

5.如权利要求1所述的设备，其中所述检测器处理定位信号以提供用于检测车辆的峰值。

6.如权利要求1所述的设备，其中车辆的磁场是交变磁场。

7.如权利要求1所述的设备，其中感测线圈包括被布置成基本上与车辆的行驶方向垂直的平行导线。

8.如权利要求1所述的设备，其中所述滤波器被调谐成使感应功率传送频率下的信号衰减。

9.一种用于对车辆无线充电的电动车辆充电系统，所述系统包括：

感应功率传送(IPT)充电垫；

根据权利要求1所述的电动车辆检测设备；

用于响应于使用所述检测设备检测到车辆而使所述充电垫通电的部件。

10.如权利要求9所述的充电系统，其中用于通电的所述部件被布置成响应于检测所述定位信号的乘积的第一DC脉冲接通所述充电垫，并且响应于检测所述定位信号的乘积的第二DC脉冲切断所述充电垫。

11.如权利要求10所述的充电系统，其中所述系统进一步被布置成检测在所述第一DC脉冲的峰值和所述第二DC脉冲的峰值之间的时间，以便确定所述车辆的行进方向。

12.一种如权利要求1所述的设备，其中提供另外的感应式感测线圈和另外的检测器，每个检测器被配置成从车辆的磁场生成检测信号；以及

提供用于组合检测信号以提供表示两个检测信号的包络差的组合信号的部件。

13.如权利要求12所述的设备，其中每个感应式感测线圈具有被配置成检测磁场的一匝或多匝导体。

14.如权利要求13所述的设备，其中每个感应式感测线圈被配置成响应于所检测的磁场的存在产生电信号。

15.一种用于切换用于对传输定位信号的车辆充电的充电垫的电动车辆检测方法，所述方法包括：

从感应式感测线圈检测来自车辆的磁场；

根据从感测线圈接收的定位信号检测车辆；

对定位信号进行滤波以排除感应功率传送信号。

Images