CN116746027A - 用于对物体进行电磁感测的绕线结构 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种用于检测感应式无线电力传输系统的预先确定的区域中物体的存在的设备。该设备包括第一绕线结构，该第一绕线结构具有被配置用于对物体进行电磁感测的电特性。第一绕线结构由线圈架形成、承载并固位，该线圈架基本上由不导电材料制成。线圈架还形成、承载并固位第二绕线结构，该第二绕线结构被配置用于感应地传输电力。该设备还包括检测电路，该检测电路耦合到第一绕线结构并被配置为测量该第一绕线结构的电特性，并响应于该电特性的变化来检测物体的存在。

Description

用于对物体进行电磁感测的绕线结构

技术领域

本公开总体上涉及异物检测，例如，在电动车辆的感应式无线充电的应用中。特别地，本公开涉及被配置用于对位于感应式无线电力传输系统附近的异物进行电磁感测的绕线结构。

背景技术

感应式无线电力传输(WPT)系统提供了能量的无线传输的一个示例。在感应式WPT系统中，初级电力装置(或无线电力发射器)将电力无线发射到次级电力装置或无线电力接收器。无线电力发射器和无线电力接收器中的每个都包括无线电力传输结构，通常是包括电流输送材料(例如，铜编织线)的绕组的单线圈或多线圈布置。经过例如初级无线电力传输结构的线圈的交流电流产生交变磁场。当次级无线电力传输结构被放置在初级无线电力传输结构附近时，交变磁场根据法拉第定律将电动势(EMF)感应到次级无线电力传输机构的线圈中，由此在电阻负载连接到无线电力接收器的情况下将电力无线传输到该无线电力接收器。为了改善电力传输效率，一些实施方式使用作为谐振结构(谐振器)中的一部分的无线电力传输结构。谐振结构可以包括电容加载的电感器，该电感器基本上在感应式WPT系统的基本操作频率(例如，在从80kHz至90kHz的范围内)下形成谐振。

在家用停车区和公共停车区两者中，对功率水平为几千瓦的可充电车辆进行感应式WPT可能需要特殊的保护措施以确保人员和装备的安全。此类措施可以包括检测感应式WPT系统的感应电力区域中的异物，其中电磁场暴露水平超过某些极限。对于感应电力区域开放和可进入的系统来说，这可能尤其正确。此类措施可以包括检测可能存在于感应电力区域内或附近的导电(金属)物体。

在电动车辆的感应式无线充电的某些应用中，能够检测可能存在于感应电力区域中并且由于该区域中的高磁场强度而可能易受电感加热影响的异物可能是有用的。在从80kHz至90kHz的范围内的基频下操作的用于电动车辆充电的感应式无线电力传输系统中，感应电力区域(例如，在初级无线电力传输结构上方)中的磁通密度可以达到相对高的水平(例如，高于2毫特斯拉(mT))，以允许足够的电力传输(例如，3.3千瓦(kW)、7kW、11kW等)。因此，存在于磁场中的金属物体或其他物体可能经历不期望的电感加热。为此，可实施异物检测(FOD)以检测受感应式WPT系统的初级和/或次级无线电力传输结构生成的磁场影响的金属物体或其他物体。

在电动车辆的感应式无线充电的某些应用中，能够检测可能存在于感应电力区域内或附近的活体也可能是有用的，在该区域中，电磁场暴露水平超过了某些极限(例如，由国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)的建议限定)。为此，可实施活体检测(LOD)以检测可能暴露于由感应式WPT系统的初级和/或次级无线电力传输结构生成的磁场的活体(例如，人类四肢、动物)或其他物体。

在题为“Systems,Methods,and Apparatus for Detection of Metal Objectsin a Predetermined Space”的美国专利号10,627,257中描述了基于使用被集成到无线电力传输结构的表面中的多个(例如，阵列)感测环(例如，多匝感测环)的电感感测的示例FOD系统，该专利的全部内容通过引用并入本文。在该示例FOD系统中，在多个感测电路中的每个中测量电特性(例如，阻抗、跨阻抗、Q因子、阻尼因子、感应电压、脉冲响应、对扫频信号或伪随机信号的响应)，每个感测电路都包括多个感测环中的至少一个。位于无线电力传输结构附近的异物的存在(例如在预先确定的空间中)是响应于测得的电特性的变化而确定的。

在题为“Systems,Methods,and Apparatus for Foreign Object DetectionLoop Based on Inductive Thermal Sensing”美国专利申请号14/279,112中描述了基于使用多个感测环的联合电感和热感测(电感热感测)的另一示例FOD系统，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。在该示例FOD系统中，基于当暴露于WPT磁场时物体的温度变化来检测异物。某些类别的金属物体至少具有一种随温度变化的电性质(例如电导率、磁导率)。当物体被加热(例如，通过如上讨论的电感加热)时，靠近感测环的这些类别的物体潜在地响应于物体的电性质的变化而改变感测环的电特性。

在题为“Foreign Object Detection Using Heat Sensitive Material andInductive Sensing”的美国专利号10,444,394中描述了基于使用多个感测环的电感和热感测(热感测)的进一步的示例FOD系统，该专利的全部内容通过引用并入本文。除了使用多个感测环的电感感测之外，该示例FOD系统使用具有被配置为随温度变化的性质的热敏材料。该材料可以集成到无线电力传输结构的表面中。

在题为“Object Detection for Wireless Energy Transfer Systems”的美国专利号9,952,266和题为“Circuit for Object Detection and Vehicle PositionDetermination”的美国专利申请号17/0,777,124中描述了基于使用集成到无线电力传输结构的表面中的多个(例如，阵列)感测电极的电容感测的示例LOD系统，这些专利的全部内容通过引用并入本文。在该示例系统中，在多个感测电路中的每个中测量电特性(例如，阻抗、跨阻抗、电容、电阻、感应电压、脉冲响应、对任意波形信号的响应)，每个感测电路都包括多个感测电极中的至少一个。响应于测得的电特性的变化来确定位于无线电力传输结构附近的活体的存在。

在示例无线电力传输系统中，FOD和LOD系统中的至少一个还被配置为例如使用如题为“Hybrid Foreign-Object Detection and Positioning System”的美国专利申请号16/052,445中描述的无源信标应答器技术，来检测车辆在基于地面的无线电力传输结构上方的存在、类型和位置中的一个或多个，该专利申请的全部内容通过引用并入本文，且并入先前引用的美国专利申请号17/077,124中。

美国专利号10,627,257描述了被配置用于对异物进行电感性感测的基本上平面的导电结构(例如，环或线圈的阵列)的各个实施方式。在示例实施方式中，导电结构包括一匝或多匝薄漆包铜线。在另一实施方式中，导电结构包括一匝或多匝的环，并且被印刷在电路板的一个或多个层上。

美国专利号9,952,266和美国专利申请号17/0,777,124描述了被配置用于电容感测活体的导电结构(例如电极的布置)的各个实施方式。在示例实施方式中，导电结构包括印刷在单层电路板上的指状结构电极。在另一实施方式中，导电结构包括印刷在无线电力传输结构的塑料外壳的内表面上的电极(例如，使用模制互连装置(MID)技术)。在进一步的实施方式中，导电结构由薄金属片制成，并嵌入无线电力传输结构的塑料外壳中。

传统上，印刷电路板(PCB)实施方式是导电结构的常见解决方案。然而，采用涉及高效机器人的先进制造和组装工艺，绕线结构(例如绕线圈阵列)的生产成本可以显著降低，并且可能潜在低于PCB解决方案的生产成本。对于覆盖面积大于四分之一平方米的电感感测线圈阵列来说，这可能尤其正确。此外，与对应的PCB线圈相比，由铜线制成的线圈可以具有更利于感测WPT系统的感应电力区域中的异物的电性质。

发明内容

在本公开的某些方面中，提供了一种用于检测感应式无线电力传输系统的预先确定的区域中物体的存在的设备。该设备包括被配置用于在预先确定的区域中对物体进行电磁感测的第一导电绕线结构和基本上平面的线圈架。线圈架具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，并且被配置为在第一表面上形成、承载并固位第一绕线结构，以及在第二表面上形成、承载并固位第二导电绕线结构。第二绕线结构被配置为感应地传输电力。该设备还包括检测电路，其耦合到第一绕线结构，并且被配置为测量第一绕线结构的电特性，并且响应于该电特性的变化来确定物体的存在。

在本公开的某些方面中，第一导电绕线结构包括被配置为形成双线引线的至少一根导线(例如，漆包铜线)，以及被配置为通过交变磁场对物体进行电感性感测的一匝或多匝的导线环。每个导线端部进一步被配置为提供端子以将该根导线电连接到检测电路。

在本公开的某些方面中，第一导电绕线结构包括被配置为形成单线引线的至少一根导线(例如，漆包铜线)，以及被配置为通过交变电场对物体进行电容性感测的基本上二维的绕线结构。一个导线端部进一步被配置为提供端子以将该根导线电连接到检测电路。

在本公开的某些方面中，线圈架基本上由电绝缘材料形成。其被配置为形成并容纳第一绕线结构和第二绕线结构，并用于第一绕线结构和第二绕线结构的自动机器人绕线。

附图说明

在附图中，附图标记的第三数字位和第四数字位标识附图标记首次出现的附图。在说明书或附图中的不同实例中使用相同的附图标记指示相似的元件。

图1是示出物体检测系统的示例实施方式的示意图，该物体检测系统包括检测电路、多个电感和电容感测元件，以及非活体(例如，金属)物体和活体。

图2是示出集成了图1的多个电感和电容感测元件的感应式无线电力传输系统的无线电力传输结构以及图1的非活体和活体的示例实施方式的示意图。

图3是示出感应式无线电力传输系统中的一部分和图1的非活体和活体的垂直剖视图，该感应式无线电力传输系统包括基于车辆的无线电力传输结构和基于地面的无线电力传输结构，这些无线电力传输结构包括无线电力传输线圈与图1的电感和电容感测元件。

图4A是示出线圈组件的示例实施方式的示意性俯视图，该线圈组件包括线圈架、被配置用于电感感测和电容感测的第一导电绕线结构，以及被配置用于感应式无线电力传输的第二导电绕线结构。

图4B是示出图4A的线圈组件的示例实施方式的示意性垂直剖视图，该线圈组件包括图4A的线圈架，该线圈架被配置有突出结构以形成、承载并固位图4A的第一绕线结构和第二绕线结构。

图4C是示出图4A的线圈组件的另一示例实施方式的示意性垂直剖视图，其中线圈架被配置有凹进(凹槽)结构，以形成、承载并固位图4A的第一绕线结构和第二绕线结构。

图4D是示出图4A的线圈组件的进一步的示例实施方式的示意性垂直剖视图，该线圈组件包括用倾斜边缘区域修改的图4C的线圈架。

图4E是示出集成了图4D的线圈组件的图3的基于地面的无线电力传输结构的示意性垂直剖视图。

图5是示出图4A的线圈组件的另一示例实施方式的示意性俯视图。

图6是图4C的线圈架和图4A的第一绕线结构中的被配置用于电感感测的一部分的示例实施方式的细节的俯视图。

图7A是示出突出矩形轮廓的垂直剖视图，该轮廓被配置为形成、承载并固位图4A的第一绕线结构和第二绕线结构。

图7B是示出凹进矩形轮廓的垂直剖视图，该轮廓被配置为形成、承载并固位图4A的第一绕线结构和第二绕线结构。

图7C是示出突出“L”形线圈轮廓的垂直剖视图，该轮廓被配置为形成、承载并固位图4A的第一绕线结构和第二绕线结构。

图7D是示出凹进“L”形轮廓的垂直剖视图，该轮廓被配置为形成、承载并固位图4A的第一绕线结构和第二绕线结构。

图7E是示出突出“T”形轮廓的垂直剖视图，该轮廓被配置为形成、承载并固位图4A的第一绕线结构和第二绕线结构。

图7F是示出凹进“T”形轮廓的垂直剖视图，该轮廓被配置为形成、承载并固位图4A的第一绕线结构和第二绕线结构。

图7G是示出突出直角梯形轮廓的垂直剖视图，该轮廓被配置为形成、承载并固位图4A的第一绕线结构和第二绕线结构。

图7H是示出凹进直角梯形轮廓的垂直剖视图，该轮廓被配置为形成、承载并固位图4A的第一绕线结构和第二绕线结构。

图7I是示出突出梯形轮廓的垂直剖视图，该轮廓被配置为形成、承载并固位图4A的第一绕线结构和第二绕线结构。

图7J是示出凹进梯形轮廓的垂直剖视图，该轮廓被配置为形成、承载并固位图4A的第一绕线结构和第二绕线结构。

图7K是示出用填充材料填充的图7B的凹进矩形轮廓的垂直剖视图。

图8A是细节的示意性剖视图，其示出“引脚接头”连接器的示例实施方式，该连接器被配置用于焊接图4A的第一绕线结构的端子。

图8B是图8A的细节的示意性剖视图，其示出图8A的“引脚接头”连接器的另一示例性实施方式，该连接器被配置用于图4A的第一绕线结构的端子的绕接。

图8C是图8A的细节的示意性剖视图，其示出作为图4A的线圈架的组成部分的图8A的“引脚接头”连接器的进一步的示例实施方式。

具体实施方式

下面结合附图阐述的详细描述旨在作为示例实施方式的描述，并且不旨在表示其中可实践本文中描述的技术的唯一实施方式。在整个本说明书中使用的术语“示例”是指“用作示例、实例或说明”，并且不一定应被解释为比其他示例实施方式优选或有利。详细描述包括用于提供对示例实施方式的全面理解的具体细节。在一些实例中，一些装置以框图形式示出。附图中常见的绘图要素可以使用相同的附图标记来识别。

如上所述，异物检测(FOD)(并且尤其是金属物体检测)可能对各种应用有价值。为了在预先确定的区域中进行检测，FOD系统可以包括分布在预先确定的区域上的多个电感感测元件(例如，感测线圈)(例如，集成到基于地面的无线电力传输结构中的感测线圈的平面阵列)。预先确定的区域可以由其中可能发现金属物体的空间和其中磁通密度超过某些极限的空间(例如，基于金属物体可能被加热的温度水平确定的阈值)来限定。这通常是多个电感感测元件上方的三维空间。电感感测元件的数目可以与期望检测到的物体的最小尺寸相关。对于被配置为检测小物体(例如，回形针)的系统，感测元件的数目可以相对较高(例如，64个)。

如上所述，包括由WPT磁场加热的热金属物体的辅助热感测的FOD系统对于各种应用和增强FOD可能是有价值的，例如，在可靠性和异物处置方面，如美国专利号10,444,394中公开的。为了在预先确定的区域中进行检测，FOD系统可以包括使用热敏材料的热敏元件，该热敏材料具有被配置为随热敏元件位置处的温度而变化的性质。

如上所述，活体检测(LOD)(例如，人类四肢、动物)可能对各种应用有价值。为了在预先确定的区域中进行检测，LOD系统可以包括多个电容感测元件(例如，感测电极)，例如，沿着WPT系统的基于地面的无线电力传输结构的周边(边缘区域)设置。预先确定的区域可以由活体可进入的空间来限定，其中活体可以位于该空间中并且其中暴露磁场强度超过某些极限(例如，如ICNIRP所建议的)。这通常是三维空间。电容感测元件的数目可以与期望检测到的活体的最小尺寸相关。对于被配置为检测人类四肢(例如，手)和动物(例如，猫)的系统，电容感测元件的数目可以相对较小(例如，大约为4)。

如上所述，车辆检测(VD)、车辆类型的检测或车辆相对于基于地面的无线电力传输结构的位置的检测(PD)可能对各种应用有价值。为了检测车辆、车辆的类型或位置，VD或PD系统可以包括分布在由基于地面的无线电力传输结构(例如，感测线圈的平面阵列)所限定的区域上的多个电感感测元件(例如，感测线圈)和多个电容感测电路，每个电容感测电路都包括设置在由基于地面的无线电力传输结构限定的区域中的电容感测元件。

FOD和LOD系统可以包括检测电路系统，以用于将驱动信号施加到多个电感、电容和热感测元件中的每一者，并用于测量多个感测元件的每个感测元件中的电特性，以及用于寻找电特性的变化，这些变化可以对应于物体、热物体、活体或车辆的存在。

本文中使用电动车辆来描述远程系统，其示例是包括从可充电储能装置(例如，一个或多个可再充电的电化学电池或其他类型的蓄电池)获得的电力作为其移动能力的一部分的车辆。作为非限制性示例，一些电动车辆可以是混合动力电动车辆，其除了电动机之外还包括用于直接移动或为车辆电池充电的传统内燃机。其他电动车辆可以从电力汲取所有的移动能力。电动车辆不限于汽车，并且可以包括摩托车、推车、踏板车等。

本文中使用异物来描述不自然属于WPT系统的物体。异物可以包括金属物体、非活体电介质(基本上不导电)物体、活体(例如，动物、人类四肢)、车辆或其组合。其可以描述为了装备或人员安全需要检测的物体，但其也可以指无害的物体。

图1示出物体检测系统100的示例实施方式，该物体检测系统包括检测电路102和图1中通过电感感测元件104a、104b、…、和104n示出的多个电感感测元件104，以及通过电容感测元件108a、108b、一些点和108n示出的多个电容感测元件108。点应指示电感感测元件104的数目和/或电容感测元件108的数目可以大于三。多个电感感测元件104在本文中有时也称为多个电感感测元件104a、104b、…、104n。同样，多个电容感测元件108有时也称为多个电容感测元件108a、108b、…、108n。

图1还示出异物110和112，在本文中分别称为非活体和活体。非活体110可以表示金属(基本上导电的物体)，其在暴露于如前所讨论的WPT磁场时潜在地被加热。但是该物体也可以表示电介质或铁磁性物体，其基本上不导电并且在暴露于WPT磁场时不会加热到临界(例如，危险)温度。活体112可以代表人类肢体(例如，如图1所描绘的手)或动物。

电感感测元件104和电容感测元件108被配置为分别感测以下中的至少一项：靠近多个电感感测元件104中的至少一个电感感测元件的异物(例如，非活体110)的存在、靠近多个电容感测元件108中的至少一个电容感测元件的活体(例如，活体112)、定位在多个电感感测元件104和电容感测元件108上方的车辆或车辆类型(图1中未示出)，以及用于确定车辆位置。电感和电容感测基于测量多个电感感测元件104和电容感测元件108中的每个中的一个或多个电特性(例如，阻抗、跨阻抗、电压、电流、脉冲响应)，并且进一步基于检测测得的一个或者多个电特性的变化。

物体检测系统100还可以包括基于如上所述的热感测来检测热异物(例如，非活体110)。在一些实施方式中，使用被配置为具有随温度变化的电特性的补充(专用)感测元件(图1中未示出)来实现热感测。在其他实施方式中，使用多个电感感测元件104来执行热感测，每个电感感测元件都被配置为具有也随温度变化的电特性。热敏电感感测元件(例如，电感感测元件104a)包括具有被配置为随温度变化的性质的热敏材料。在一些实施方式中，被配置用于电感感测的导电结构包括热敏材料，例如，被配置为具有热敏电阻。在其他实施方式中，热敏材料被包括在绝缘材料中，例如，被配置为具有被配置为随温度变化的电性质(例如，绝缘电阻、阻抗、磁导率、介电常数)。在进一步的实施方式中，承载多个电感感测元件104(例如，阵列106)的绝缘结构(图1中未示出)包括如上所述的热敏材料。在其他实施方式中，热感测也被包括在多个电容感测元件108中，每个电容感测元件都被配置为具有也随温度变化的电特性。

为了说明的目的，多个电感感测元件104中的每一者在图1中被示为“圆形”线圈。然而，在其他实施方式中，电感感测元件104可以包括具有另一线圈拓扑结构的感测线圈(例如，多匝环)，例如，“类八字形”拓扑结构。在其他实施方式中，多个电感感测元件104可以包括混合线圈拓扑结构的感测线圈，例如，“圆形”和“类八字形”。在进一步的实施方式中。多个电感感测元件104可包括具有铁氧体芯(本文中未示出)的感测线圈(例如，螺线管线圈)，其与“空气”线圈相比在物理上更小。在一些实施方式中(本文中未示出)，多个电感感测元件104中的每个可以包括双感测线圈布置或甚至三感测线圈设置，其可以结合跨阻抗或互阻抗测量技术使用，或使用感测线圈之间的另一双端口电特性。

在一些实施方式中，多个电感感测元件104a、104b、…、104n布置在阵列106中，诸如二维阵列106，如图1所示。然而，在其他实施方式中，多个电感感测元件104a、104b、…、104n的感测元件以其他配置布置，这些其他配置不符合行或列(径向或交错)、至少部分重叠或具有不规则间隔、具有不同尺寸、具有不同形状(圆形、六边形等)、覆盖不规则检测区域，或其任何组合。因此，本文中使用的术语“阵列”表示布置在预先确定的区域上的多个感测元件。此外，阵列106的感测元件的数目并因此感测电路的数目可以基于应用而广泛变化，包括要检测异物(例如，非活体110)的总区域以及被配置为检测物体检测系统100的最小尺寸。电感感测元件(例如104a)的示例实施方式和电感感测元件的布置在以下专利中描述：题为“Systems,Methods,and Apparatus for Detection of Metal Objects inaPredetermined Space”的美国专利号9,726,518、题为“Foreign Object DetectionCircuit Using Mutual Impedance Sensing”的美国专利申请号16/358,534、题为“SenseCoil Geometries with Improved Sensitivity for Metallic Object Detection in aPredetermined Space”的美国专利号10,122,192、题为“Hybrid Foreign ObjectDetection(FOD)Loop Array Board”的美国专利号10,124,687，这些专利的全部内容通过引用并入本文。

如图1所示，每个电容感测元件(例如，电容感测元件108a)包括提供单个端子的单个电极。在其他实施方式中，电容感测元件108可以是例如被配置用于差分模式感测的双端电极。与电感感测元件104一样，电容感测元件可以被驱动和配置用于测量阻抗、跨阻抗(例如，互阻抗)和在电极之间限定的另一双端口电特性中的一个或多个。在图1中，电容感测元件108被示为布置在围绕电感感测元件104的阵列的周边区域中。然而，在其他实施方式中，多个电容感测元件108中的电容感测元件以其他配置布置，例如，分布在电感感测元件104的阵列的区域上。电容感测元件(例如，108a)的示例实施方式和电容感测元件的布置在先前参考的美国专利号9,952,266中描述。

多个电感感测元件104和多个电容感测元件108中的每个可操作地耦合到检测电路102。检测电路102可以被配置为选择性地和顺序地测量多个电感感测元件104和电容感测元件108中的每个中的一个或多个电特性，并且提供指示物体(例如，非活体110)的存在的输出。

检测电路102被配置为使多个电感感测元件(例如，感测线圈)104a、104b、…、104n中的每个选择性地且顺序地生成感测频率下的交变磁场，例如，通过选择性地且顺序地将感测信号(例如，电流)施加到多个电感感测元件104中的每个。如果金属物体(例如，非活体110)存在于交变磁场中，则将在物体中生成涡电流。根据伦茨定律，物体中的涡电流将生成另一(例如，相反的)磁场，该磁场与由相应感测元件生成的主磁场相互作用，并且物体和感测元件之间形成相互耦合。这可能引起由检测电路1042在相应的电感感测元件(例如，电感感测元件104a)中测得的电特性(例如，阻抗)的变化。测得的电特性的变化也可能是由相对磁导率μ_r>1的基本上不导电但铁磁的物体引起的，该物体与相应感测元件生成的交变磁场相互作用。将感测信号施加到电感感测元件(例如，电感感测元件104a)也可能引起相应的电感感测元件生成可与基本上不导电的电介质物体(例如，活体112)相互作用的交变电场，从而引起在相应的电感感测元件中测得的电特性的变化(电容感测效应)。

检测电路102进一步被配置为使多个电容感测元件(例如，感测电极)108a、108b、…、108n中的每个选择性地且顺序地生成感测频率下的交变电场，例如，通过选择性地且顺序地将感测信号(例如，电压)施加到多个电容感测元件108中的每个。如果在交变电场中存在相对介电常数ε_r>1的基本上不导电的电介质物体(例如，活体112或非活体110)，则其将与电场相互作用。这可能引起由相应的电容感测电路(例如，电容感测元件108a)中的检测电路102测得的电特性(例如，阻抗)的变化。测得的电特性的变化也可能由金属物体(例如，非活体110)引起，因为其也将与由相应的电容感测元件生成的交变磁场相互作用。

检测电路102被配置为基于测得的一个或多个电特性的变化来确定异物(例如，非活体110)、活体(例如，活体112)的存在、参考图3的车辆的存在、车辆的类型和车辆位置中的至少一个。在一些实施方式中，检测电路102可以包括FOD、LOD和VD所需的判定功能，以及PD所需的位置计算功能。在其他实施方式中，基于来自检测电路102的输出(例如原始数据)和由其他基于地面或车辆的传感器(本文中未示出)提供的输出在物体检测系统100(本文中未示出)外部的单元中确定车辆位置。

图2示出无线电力传输结构200的示例实施方式，该无线电力传输结构是包括图1的物体检测系统100中的一部分的WPT系统中的一部分。无线电力传输结构200可以描绘生成用于传输电力的磁场(例如，在80-90kHz的范围内的操作频率下)的无线电力发射器，或者可以描绘可经由磁场耦合和接收电力的无线电力接收器。更可能的是，当与物体检测系统100集成时，无线电力传输结构200可以是无线电力发射器，因为电力通常可以从地面或其他面朝上的表面传输，异物(例如，非活体110)通常会在该表面停留。然而其他实施方式是可能的，例如，物体检测系统100或其一部分也可以集成到无线电力接收器(例如，基于车辆的无线电力传输结构)中。无线电力传输结构200(有时也称为“地面组件”或“基带”)可以被配置为无线地发射或接收电力。

无线电力传输结构200包括线圈202(例如，编织线线圈)，在本文中也称为无线电力传输线圈，其被配置为当由电力转换电路(本文中未示出)用电流驱动时产生交变磁场。无线电力传输结构200可以还包括铁氧体结构204，该铁氧体结构被配置为对磁通量进行引导和/或提供路径(例如，可以被布置在一个或多个铁氧体瓦片中)。无线电力传输结构200还可以包括金属屏蔽件206(有时也称为背板)。金属屏蔽件206被配置为防止磁场或相关联的电磁发射延伸远远超出由屏蔽件206确定的边界，或者至少使延伸超出该边界的磁场衰减。作为示例，屏蔽件206可以由铝形成。

图2示出如何可将图1的多个电感感测元件(阵列106)和多个电容感测元件108集成到无线电力传输结构200中的一个示例。

图3示出适用于无线电动车辆充电的WPT系统中的一部分300的垂直剖视图。该部分300包括参考图2的基于地面的(例如，发射)无线电力传输结构200和基于车辆的(例如，接收)无线电力传输结构310。参考图2，基于地面的无线电力传输结构200包括屏蔽件(背板)206、铁氧体结构204和无线电力传输线圈202。其还包括壳体328，该壳体被配置为容纳无线电力传输线圈202、铁氧体结构204和屏蔽件206。此外，壳体328被配置为容纳多个电感感测元件(阵列106)和多个电容感测元件(108)，作为如图2所示的物体检测系统100的一部分。在一些实施方式中，屏蔽件206可以形成壳体328的一部分，如图3所示。此外，壳体328可以沿着其周边从其边缘朝向其内部倾斜，以形成车辆可以行驶的斜坡。功率转换电路(本文中未示出)可以电连接到无线电力传输线圈202，其中的一部分或全部也可以容纳在壳体328中。在一个方面，电容感测元件(例如，电容感测元件109a、109b、…、109n)可以定向为与由电感感测元件阵列106限定的平面不平行。例如，电容感测元件可以是倾斜的，例如，定向为沿着壳体的周边基本平行于壳体328的斜顶表面。

基于车辆的无线电力传输结构310包括无线电力传输线圈312、铁氧体层315和由导电材料制成的屏蔽件316。在一些实施方式中，屏蔽件316可以由铁氧体315和无线电力传输线圈312附连到的设备的一部分形成，该部分可以是车辆330的金属车底。在这种情况下，提供了被配置为容纳无线电力传输线圈312和铁氧体315的壳体318，尽管壳体318可以不容纳屏蔽件316。然而，在壳体318中包括导电背板的情况下，其他实施方式也是可能的。功率转换电路(本文中未示出)可以电连接到无线电力传输线圈312，或者一部分或全部也可以容纳在壳体318中。

如上所述并如图3所示，基于车辆的无线电力传输结构310还可以集成电感无源信标应答器313和电容信标应答器314中的至少一个，例如，用于如前所讨论的VD和PD的目的。电感无源信标应答器313可以被配置为主要与电感感测元件，例如电感感测元件104相互作用，如先前参考的美国专利申请号16/052,445中更详细描述的。类似地，电容无源信标应答器314可以被配置为主要与电容感测元件，例如电容感测元件108相互作用(例如，如先前参考的美国专利申请号17/077,124中所述)。在进一步的实施方式中，无源信标应答器(例如，无源信标转发器313)被配置为与物体检测系统100的电感感测元件和电容感测元件两者相互作用。

基于地面的(例如，发射)无线电力传输结构200可以被配置为产生磁场232。基于车辆的无电电力传输结构310可以被配置为经由磁场感应地接收电力。此外，由于基于地面的无线电力传输结构200可以定位在地面或其他面向顶部的表面上，因此异物(例如，非活体110)可能停留在壳体328的顶部表面，如图3所示。如果正在传输电力，则物体可能因此潜在地暴露于高水平的磁通密度。

图4A是俯视示意图，示出图1的物体检测系统100中的一部分的示例实施方式，该部分包括线圈架420和第一绕线结构402，该第一绕线结构被配置用于物体(例如，非活体110和112)的电感和电容感测。该部分在本文中也称为线圈组件400。线圈架420是提供顶表面和底表面的基本上平面的结构。第一绕线结构402附接到顶表面，并被配置为形成电感感测元件(例如，感测线圈)104a、104b和104n以及单端电容感测元件(例如，感测电极)108a和108b，例如，参考图1和图2。尽管多个感测元件104和108可以包括更大数目的感测元件，为了说明的目的，在图4A中仅示出三个电感感测元件和两个电容感测元件。电容感测元件108a和108b被设置在线圈架420的边缘区域中，这对于接近无线电力传输结构200的活体(例如，活体112)的电容感测而言可能更有利。图4A还示出附接到线圈架420的底表面的第二导电绕线结构414(虚线)。参考图2，第二绕线结构414可以是无线电力传输结构200的无线电力传输线圈202。

第一绕线结构402的每个电感感测元件(例如，电感感测感应元件104a)通过缠绕一根导线而产生，并提供电连接到连接器440(例如，如图4A所示的多引脚连接器)的一对端子408(导线端部)。第一绕线结构402的每个电容感测元件(例如，电容感测元件108a)也通过卷绕一根导线而产生，并且提供电连接到连接器440的单个端子416(导线端部)。

在一些实施方式中，使用不同的线材来缠绕被配置用于感应式电力传输的第一绕线结构402和第二绕线结构414。在示例线圈组件400中，第一线材(例如，直径小于1mm的单个漆包铜线)被用于缠绕电感感测元件104，并且第二线材(例如由总直径大于4mm的多根启用铜线组成的高频编织线)被用于产生绕线结构414。在另一示例线圈组件400中，直径小于1mm的第一线材用于缠绕多个电感感测元件104，而直径大于2mm的第二线材用于产生多个电容感测元件108，例如，用于增加电容感测元件108(例如，感测电极)的电容。在进一步的示例线圈组件400中，第一绕线结构402或其部分用铝、合金(例如，铜合金)和具有相对高的电阻(例如，高于铜的电阻)的材料中的至少一种的线缠绕。

在将导线端部(例如，导线端子416)连接到连接器440的一个方面，绕线结构402可以使用非绝缘铜线、可直接焊的漆包铜线(例如，具有在高于400℃的焊接温度下熔化的瓷漆)、基于磁学的用于绕线的磁性线、被配置用于基于对镀锡铜线的冷焊进行绕线的导线。

在电性质方面，绕线结构402可以使用高频编织线、绞合多丝线、线束、低电阻线、高电阻线、温度补偿电阻线、热敏电阻线中的一种或多种进行缠绕，如先前参考图1所讨论的。

在耐热性方面，绕线结构402可以使用具有耐热绝缘的导线来缠绕，例如，以防止导线由于搁置在基于地面的无线电力传输结构200的顶表面上的热物体(例如，非活物110)而受到绝缘损坏。

在包括如前所述的热感测的一些实施方式中，例如，参考图1，第一绕线结构402包括具有被配置为随温度变化的电性质(例如，电阻、绝缘电阻)的热敏线材。在示例实施方式中，第一绕线结构402包括被配置用于热感测的补充(专用)绕线结构(图4A中未示出)。在另一示例实施方式中，第一绕线结构402中的至少一部分也被配置用于热感测，例如，使用具有随温度变化的电性质的线材。在美国专利号10,444,394中提到了潜在适用于绕线结构402的热敏材料。

在一些实施方式中，连接器440被配置为将线圈组件400电连接到物体检测系统100的检测电路102或从其断开。在某些实施方式中，连接器440提供焊接(固定)连接，而在其他实施方式中，例如，连接器440是插头连接器，以便于无线电力传输结构200的组装或拆卸过程。

在图4A所示的示例实施方式中，多个电感感测元件104的每根导线被缠绕以形成多匝导线环404和双线引线406。每个多匝导线环404构成被配置为对物体(例如，非活体110)进行电感性感测的感测线圈。类似地，多个电容感测元件108中的每根导线被缠绕以形成基本上二维(2D)的绕线结构410和单线引线412。每个2D绕线结构410构成用于对物体(例如，活体112)进行电容性感测的感测电极。在各方面中，用于对物体进行电感性感测的预先确定的区域不同于用于对物体进行电容性感测的预先确定的区域。

在一些实施方式中，2D绕线结构410是折叠绕线结构、螺旋绕线结构、蛇形绕线结构和曲折绕线结构中的一种。

此外，在一些实施方式中，双线引线406被配置为具有基本上比整个电感感测元件(例如，电感感测元件104a)的电感更小的电感，其中电感是指在对应的端子408处测量的并且波长基本上长于该根导线的长度的电感，并且其中双线引线406的电感是指短路电感。同样，单线引线412可以被配置为具有基本上比整个电容感测元件(例如，电容感测元件108a)的电容更小的电容，其中电容是指在对应的端子416处测量的并且波长基本上长于该根导线的长度的电容，并且其中单线引线412的电容是指开路电容。更具体地，电容可以指在端子416和接地参考(例如，参考图2的无线电力传输结构200的屏蔽件206)之间测量的电容。可替代地，电容可以指在第一电容感测元件(例如，电容元件108a)的端子416和第二电容感测元件(例如，电容感测元件108b)的端子416之间测量的电容。

线圈架420基本上由不导电(绝缘)材料制成，并被配置为形成、承载并固位第一绕线结构402和第二绕线结构414。在一些实施方式中，线圈架420包括塑料材料、复合材料和碳材料中的一种或多种。

在如前所述的热感测方面，例如，参考图1，线圈架420包括热敏材料，其具有被配置为随温度变化的性质(例如，绝缘电阻、阻抗、磁导率、介电常数)。在示例实施方式中，热敏材料包括嵌入在线圈架420中的热敏金属和热敏塑料中的至少一种。在另一示例实施方式中，线圈架420由热敏化合物制成。如前所述，在美国专利号10,444,394中提到了潜在适用于线圈架420的热敏材料。

在电容感测的一个方面，线圈架420基本上由具有低介电常数(例如，低于3的相对介电常数)的材料制成。

在耐热性方面，线圈架420基本上由耐热材料制成，以防止由于搁置在基于地面的无线电力传输结构200的顶表面上的热物体(例如，非活体110)造成的损坏。在一些实施方式中，线圈架基本上由环氧树脂材料、玻璃纤维增强材料和陶瓷材料中的一种或多种制成。此外，在美国专利号10,444,394中提到了潜在适用于线圈架420的耐热材料。

在机械强度方面，线圈架420基本上由环氧树脂材料和玻璃纤维增强材料中的一种或多种制成。

在图4A所示的示例实施方式中，线圈架420还集成了连接器440。在一些实施方式中，线圈架420集成了设置在线圈架420的不同位置处的多于一个的多引脚连接器440。在集成到无线电力传输结构(例如，无线电力传输结构200)中的方面中，一个或多个的多引脚连接器440设置在线圈架420的周边区域中，如图4A中举例所示。

在制造方面，线圈架420被配置用于使用机加工技术、注塑技术、铸造技术、浇注技术、热成型技术和压缩成型技术中的一种或多种进行制造。

图4B是参考图4A的线圈组件400的示例实施方式的示意性垂直剖视图。图4B示出基本上平面的线圈架420、附接到线圈架420的顶表面的第一绕线结构402和附接到该线圈架的底表面的第二绕线结构414。在图4B所示的实施方式中，线圈架420提供突出结构422(例如，支柱、栏杆)，以分别形成、承载并固位第一绕线结构402和第二绕线结构414。如果线圈架420表面的结构化面积小于非结构化面积，则可以认为线圈架420是突出结构化的。此外，图4B指示第一绕线结构402的被配置为电感感测元件104a、104b和104n的部分，以及被配置为电容感测元件108a和108b的部分。在一些实施方式中，图4B的突出结构化的线圈架420被配置为将第一绕线结构402与第二绕线结构414分离至少5mm。

图4C是示出参考图4A的线圈组件400的另一示例实施方式的示意性垂直剖视图。线圈组件400包括基本上平面的线圈架420、附接到线圈架420的顶表面的第一绕线结构402和附接到该线圈架的底表面的绕线结构414。线圈架420提供凹进结构424(例如，凹槽、通道)，其被配置为分别形成、承载并固位第一绕线结构402和第二绕线结构414。例如，第一绕线结构402和第二绕线结构414中的至少一部分可分别放置在凹槽内。如果线圈架420表面的结构化面积小于非结构化面积，则线圈架420可以被认为是凹进结构化的。此外，图4C指示第一绕线结构402的被配置为电感感测元件104a、104b和104n的部分，以及被配置为电容感测元件108a和108b的部分。在一些实施方式中，图4B的凹进结构化的线圈架420被配置为将第一绕线结构402与第二绕线结构414分离至少5mm。

在一些实施方式变型(本文中未示出)中，线圈架420是图4B的线圈架420和图4C的线圈架420的组合。在示例变型中，第一绕线结构402由突出结构422形成、承载并固位，并且第二绕线结构414由凹进结构424形成、承载并固位。在另一示例变型中，反之亦然。

在另一示例变型中，绕线结构402和414中的至少一个由沿着相应绕线结构(例如，绕线结构402)的部分设置的突出结构422形成、承载并固位。

在进一步的示例变型中，绕线结构402和414中的至少一个由沿着相应绕线结构(例如，绕线结构402)设置的凹进结构424形成、承载并固位。

在又一个示例变型中，绕线结构402和414中的至少一个由沿着相应绕线结构(例如，绕线结构402)的部分设置的凹进结构424和沿着相应绕线结构的其他(例如，剩余)部分设置的突出结构422形成、承载并固位。

图4D是示出基于如图4C所示的线圈组件400的修改的另一示例实施方式的示意性垂直剖视图。该修改包括提供倾斜边缘区域的基本上平面的线圈架420，该倾斜边缘区域被配置为通过凹进结构424形成、承载并固位电容感测元件108a和108b。在一些实施方式中，包括倾斜边缘区域的线圈架420的顶表面与无线电力传输结构的壳体(例如，图3所示的无线电力传输结构200的壳体328)的形状一致。例如，倾斜边缘区域可以是线圈架420的周边区域，该周边区域的倾斜角度基本上等于前面参考图3所讨论的壳体328的斜部分的角度。

图4E示出集成图4D的线圈组件400的无线电力传输结构200的示意性垂直剖视图。线圈架420被成形为与壳体328的内表面一致，如以上参考图4D所讨论的。参考图3，线圈架420的基本上平面的底表面可以机械地接触铁氧体结构204。在一些实施方式中，额外的薄绝缘层(图4E中未示出)设置在线圈架420和铁氧体结构204之间，例如，以防止在WPT操作期间在第二绕线结构414处的局部放电。

图5是示出参考图4A的线圈组件400的进一步的示例实施方式的示意性俯视图，该线圈组件包括线圈架420、被配置用于电感和电容感测的第一绕线结构402，以及第二导电结构414(出于说明的目的，图5中未示出)。与图4A不同，第一绕线结构402被配置为形成八个单端电容感测元件108a、108b、…、108n。每个电容感测元件(例如，电容感测元件108a)通过缠绕一根导线而产生，并且包括基本上2D的绕线结构410(在图5中通过折叠绕线结构示出)和单线引线412，该单线引线提供单个端子416以将电容感测元件电连接到连接器440(例如，多引脚连接器)。2D绕线结构410构成被配置为对物体(例如，活体112)进行电容性感测的感测电极。在图5的示例实施方式中，2D绕线结构410沿着线圈架420的周边基本等距地放置。此外，每个电感感测元件(例如，电感感测元件104a)通过缠绕一根导线而产生，并且包括多匝导线环404和双线引线406，该双线引线提供一对端子408以将电感感测元件电连接到连接器440。多匝导线环404构成被配置为对物体(例如非活体110)进行电感性感测的感测线圈。在各方面，导线环404是使导线环404的电感最大化的密集缠绕的多匝环。此外，导线环404可以是平面螺旋线圈，其绕组之间的间隔基本上大于该根导线的直径。如图5中虚线所指示，线圈架420的周边区域可以在四个边缘中的每个上倾斜。

在增加电容的方面，可以通过缠绕多于一根导线来产生电容感测元件(例如，电容感测元件108a)，每根导线形成如前所述的基本上2D绕线结构410(单端电极)和对应的单线引线412。更具体地，电容元件108a可以包括至少两个2D绕线结构410(例如，单端电极)和对应的单线引线412，该单线引线提供电连接到连接器440的同一引脚的端子416。在一些实施方式中，每个电容感测元件(例如，电容元件108a)由至少两个基本上一致的二维绕线结构产生，这些绕线结构设置在基本上相同的位置。此种电容感测元件可以被视为多丝绕线结构。在另一实施方式中，一个或多个相邻的(例如，邻近的)2D绕线结构410经由对应的单线引线412连接到连接器440的公共引脚并且并联操作(共模)。在进一步的实施方式中，成对的2D绕线结构410(例如，绕线单端电极)被配置为以差分模式操作的双端电极。在又一个实施方式中，通过测量在对应对的端子416处的双端口电特性(例如，跨阻抗)，使用成对的绕线单端或双端电极来对物体(例如，活体112)进行电容性感测。

图6是示出提供凹进结构(凹槽)的线圈架420的示例实施方式的俯视图，该凹进结构被配置为形成、承载并固位第一绕线结构402。更确切地说，图6示出线圈架420的顶表面中的一部分(切口)，其被配置为容纳多个绕线电感感测元件104。阴影区域606指示线圈架420顶表面的非凹进区域的示例。参考图4C，线圈架420可以称为凹进的结构化线圈架420，这是由于总的非结构化区域(例如，阴影区域606)超过了总的结构化(凹进)区域，如图6所示。

图6还示出被配置用于电感感测的第一绕线结构402中的一部分。更具体地，其示出图1中的电感感测元件104n中的一部分，包括多匝导线环404(感测线圈)和将感测线圈电连接到连接器(例如，连接器440，图6中未示出)的双线引线406中的一部分。参考图1，如图6所示的感测线圈的展开绕组可以减小物体检测灵敏度在物体检测系统100的预先确定的区域上的变化。物体检测灵敏度可以指基本上小于感测线圈的尺寸的物体(例如，非活体110)。在图6所示的示例线圈架420中，感测线圈规则地布置成行和列，并且在同一感测线圈的绕组之间以及在邻近感测线圈的外绕组之间提供基本上均匀(等距)的间隔。

线圈架420顶表面上的凹进结构424(来自图4D)可以包括被配置为容纳感测线圈的绕组的凹槽602，以及被配置为容纳多个双线引线406的凹槽604，该多个双线引线属于设置在阵列106的同一列中的感测线圈的子集。因此，在一些实施方式中，凹槽604的宽度和深度中的至少一个可以大于凹槽602的宽度和厚度中的相应一个，也如图6所示。

在一个方面，凹槽中的一部分具有第一深度，凹槽中的另一部分比第一深度更深，并且其中第一深度小于三毫米。

图6还示出凹槽接合部中某些位置处的圆角(例如，凹槽602和凹槽604的交叉)，其中导线将弯曲90°角。在施加机械张力(例如，使用导线张紧器)的缠绕过程中，可能需要圆角，例如，关于可能规定的最小导线弯曲半径，以防止导线断裂或绝缘损坏。

图7A至图7K分别是示出各种突出和对应的凹进结构(轮廓)422和424的垂直剖视图，这些结构可用于形成、承载和固位绕线结构402和414中的至少一个。这些轮廓可以应用于线圈架420表面的结构化区域。

图7A和图7B示出突出矩形轮廓422-1(例如，支柱、栏杆)和对应的凹进轮廓424-1(例如，凹槽)，以在绕线结构402在张力下缠绕的情况下(例如，使用导线张紧器)，通过侧向力和静摩擦力形成、承载并固位第一绕线结构。

图7C和图7D示出突出“L”形轮廓422-2和对应的凹进“L”形轮廓424-2，以在第一绕线结构402在张力下缠绕的情况下，形成、承载并固位第一绕线结构402。“L”形轮廓可以应用于额外地将绕线结构(例如，绕线结构402)紧固在线圈架420中。

图7E和图7F分别示出突出“T”形轮廓422-3和对应的凹进“T”形轮廓424-3。与“L”形轮廓一样，“T”形轮廓可以用于额外地将绕线结构(例如，绕线结构402)紧固在线圈架420中。

适于将绕线结构(例如，绕线结构402)紧固在线圈架420中的进一步的轮廓如图7G至图7J所示。例如，图7G和图7H分别示出突出直角梯形轮廓422-4和对应的凹进直角梯形轮廓424-4。图7I和图7J分别示出突出梯形(鸽尾榫形(dovetail-shaped))轮廓422-5和对应的凹进梯形(鸽尾榫形)轮廓424-5。

在一些实施方式中，不同的轮廓应用于线圈架420的顶部和底部表面。在示例线圈架420中，使用“T”形轮廓(例如，图7F的凹进“T”型轮廓424-3)来结构化顶表面，而基于矩形轮廓(例如，图7B的凹进矩形轮廓424-1)来结构化底表面。

在其他实施方式中，线圈架420的顶表面和底表面中的至少一个是不同地结构化的。在示例实施方式中，线圈架420的顶表面结构中的大部分是矩形的(例如，图7B的凹进矩形轮廓424-1)，而“L”或“T”形轮廓(例如，图7F的凹进“T”型轮廓424-3)仅应用于某些区域，例如，用于上述目的。

考虑到使用注塑工艺制造塑料线圈架(例如，线圈架420)，可以更容易地实施矩形轮廓(例如，图7A的突出矩形轮廓422-1)。可以理解的是，悬垂轮廓，诸如图7C至7J的“L”形、“T”形和梯形轮廓，可能不允许模制零件(例如，线圈架420)容易地与模具(模制工具)分离。因此，在一些制造工艺中，悬垂结构是在包括注塑与机加工和热成型工艺中的一个或多个的多步骤工艺中生产的。例如，可以通过在第一步骤中采用注塑工艺制造用突出“T”形轮廓结构化的线圈架420(例如，图7E的轮廓422-3)，从而生产线圈架420，其具有高度大于目标高度的初始突出矩形轮廓。在采用热成型的第二步骤工艺中，突出矩形轮廓的顶部被压缩到目标高度，这也将使顶部变宽，从而产生类似于“T”形的轮廓。在一些制造工艺中，在线圈缠绕(例如，机器人缠绕)工艺之后直接应用热成型，例如，以另外紧固绕线结构(例如，绕线结构402)。本领域技术人员将理解，热成型不限于制造“T”形突出结构，而是也可以应用于生产凹进的悬垂轮廓(例如，类似于图7F的凹进“T”形轮廓424-3的轮廓)。

图7K示出紧固由图7B的凹进矩形结构424-1(凹槽)形成、承载并固位的绕线结构(例如，绕线结构402)的可替代方法。在这种方法中，如图7K所示，在线圈缠绕(例如，机器人缠绕)之后直接用填充化合物720填充凹槽。在一些实施方式中，仅填充线圈架420的凹槽(例如，图6的凹槽602和604)的部分。填充化合物720可以包括任何合适的填充化合物，包括塑料化合物、树脂、橡胶、树胶、粘合剂、水泥或一种或多种此类化合物的组合。

在基于一个或多个突出和凹进结构的其他实施方式中，绕线结构(例如，绕线结构402)紧固(固定)在特定点处，例如，使用粘合剂(例如，快速固化胶、水泥、树胶、糊状物等)。这些特定点可以包括形成多个电容感测元件(例如，电容感测元件108a、108b、…、108n)的绕线结构402的未连接(开放)的线端。

在进一步的实施方式中，绕线结构402的开放线端使用线夹紧固(固定)，该线夹设置先前知道的用于线端的位置处。

图8A至图8C是示出公“引脚接头”连接器(例如，多引脚连接器)的示例实施方式的垂直剖视图。更确切地说，图8A至图8C示出线圈组件400的细节(切口)，包括参考图4A的线圈架420中的一部分、公引脚接头连接器440和单线引线412中的一部分，该单线引线容纳在凹进结构(凹槽)424中，该凹进结构被配置为将导线导引至连接器440(例如，参考图6的凹槽604)。

在图8A所示的示例实施方式中，连接器440包括至少一个连接器引脚802、电绝缘载体(例如，插入件804)和附连到连接器引脚802的接触元件806(例如，印刷电路板)，例如，使用图8A中所示的焊接接合部来提供焊接引脚。接触元件806提供至少一个焊盘以将导线端子416与连接器引脚802电连接。此外，连接器引脚802是可焊的，插入件被配置用于相对于连接器440中的连接器引脚802和线圈架420中的连接器440两者的压配合安装。

在图8B所示的示例实施方式中，连接器440包括至少一个连接器引脚802和电绝缘载体(例如，插入件804)。连接器引脚802被配置用于通过冷焊的绕线连接，以提供绕线引脚。在实施方式变型中，绕线连接被另外焊接，以提供不是特别适合于通过冷焊进行绕线的导线的长期稳定的电连接。与图8A的实施方式一样，插入件804被配置用于将连接器引脚802压配合安装在插入件804中，并且用于将连接器440压配合安装在线圈架420中。

在图8C所示的示例实施方式中，连接器440包括至少一个连接器引脚802，其被配置用于冷焊或焊接的绕线连接。参考图8A和图8B，连接器引脚802和线圈架420两者都被配置用于直接压配合安装在线圈架420中，而不需要插入件804。(插入件804可以被认为与线圈架420合并。)在实施方式变型中，作为注塑工艺中的一部分，将至少一个连接器引脚802插入线圈架420中。

下面提供了一些示例：

一种用于检测感应式无线电力传输系统的预先确定的区域中物体的存在的设备，该设备包括：第一绕线结构，该第一绕线结构是导电的、基本上平面的，并且被配置用于对物体进行电磁感测；线圈架，该线圈架是基本上平面的，并且具有第一表面和与该第一表面相对的第二表面，该线圈架被配置为在第一表面上形成、承载并固位第一绕线结构，并在第二表面上形成、承载并固位第二绕线结构，该第二绕线结构被配置为感应地传输电力；以及检测电路，该检测电路耦合到第一绕线结构并被配置为：测量第一绕线结构的电特性；以及响应于电特性的变化来确定物体的存在。

第一绕线结构可以包括至少一根导线。至少一根导线可以是以下中的一种或多种：非绝缘线、绝缘线、铜线、铝线、铜合金线、漆包线、磁性导线、可焊导线、可直接焊的漆包线、镀锡铜线、绕线导线、高频编织线、绞合线、线束、低电阻线、高电阻线、热敏电阻线、温度补偿电阻线和耐热绝缘线。至少一根导线的每端可以被配置为提供端子以将至少一根导线电耦合到检测电路；以及至少一根导线可以形成一匝或多匝的导线环和具有比至少一根导线的电感更小的电感的双线引线。电感可以是在至少一根导线的第一端子和第二端子之间测量的短路电感。导线环可以被配置为经由交变磁场对物体进行电感性感测。导线环可以是使导线环的电感最大化的密集缠绕的多匝环。导线环可以是平面螺旋线圈，其绕组之间的间隔基本上大于至少一根导线的直径。平面螺旋线圈可以被配置为减小物体检测灵敏度在预先确定的区域上的变化。

至少一根导线的一端可以被配置为提供端子，以将该至少一根导线电耦合到检测电路；以及至少一根导线可以形成基本上二维的绕线结构和具有比该至少一根导线的电容更小的电容的单线引线。电容可以是在端子和检测电路的接地参考之间测量，或者是在第一根导线的端子和第二根导线的端子之间测量的开路电容。二维绕线结构可以被配置为经由交变电场对物体进行电容性感测。二维绕线结构可以包括折叠绕线结构、螺旋绕线结构、蛇形绕线结构和曲折绕线结构中的一种或多种。二维绕线结构可以被配置为减小物体检测灵敏度在预先确定的区域上的变化。

在一些实施方式中，用于对物体进行电感性感测的预先确定的区域可以不同于用于对物体进行电容性感测的预先确定的区域。

在一些实施方式中，物体可以包括以下中的一种或多种：金属物体、电介质物体、铁磁物体、活体、人类四肢、动物、车辆车底、无线电力传输结构、电感无源信标和电容无源信标。

线圈架可包括以下中的一种或多种：电绝缘材料、低介电常数材料、塑料材料、环氧树脂材料、玻璃纤维增强材料、陶瓷材料、复合材料、碳材料、热敏电导材料、热敏电阻抗材料、热敏磁导率材料、热敏介电常数材料、耐热材料和导热材料。

线圈架可以：提供结构，该结构被配置为形成和容纳第一绕线结构和第二绕线结构；以及进一步被配置用于第一绕线结构和第二绕线结构的自动机器人缠绕。该结构可以提供矩形轮廓、直角梯形轮廓、鸽尾形轮廓、“L”形轮廓和“T”形轮廓中的一种或多种。在实施方式中，该结构可被配置为凹槽，该凹槽中的一部分可具有第一深度，该凹槽中的另一部分可比第一深度更深，并且第一深度可小于三毫米。第一绕线结构可通过用塑料化合物、树脂、橡胶、树胶、粘合剂和水泥中的一种或多种填充凹槽中的至少一部分来紧固。第一绕线结构和第二绕线结构中的至少一部分可以放置在凹槽内。

根据权利要求1的设备，其中线圈架被配置用于使用机加工技术、注塑技术、铸造技术、浇注技术、热成型技术和压缩成型技术中的一种或多种进行制造。

线圈架可被配置为分离成承载第一绕线结构的第一部分和承载第二绕线结构第二部分。

线圈架可配置为将第一绕线结构与第二绕线结构分离至少五毫米。

线圈架可以被配置为提供边缘区域，该边缘区域被配置为形成、承载并固位第一绕线结构中的至少一部分；以及边缘区域可以相对于由线圈架的第一表面限定的平面倾斜。

线圈架可以包括至少一个连接器，以连接和断开第一绕线结构与检测电路。连接器可以使用压配合安装技术或注塑技术插入线圈架中。连接器可以包括焊接引脚、焊盘和绕线引脚中的一个或多个。

测得的电特性可以包括阻抗、跨阻抗、电感、电阻、Q因子、脉冲响应和任意波形信号的响应中的一个或多个。

可通过能够执行对应功能的任何适当手段来执行上文中描述的方法的各种操作。该手段可以包括各种硬件和/或软件部件和/或模块，包括但不限于电路、专用集成电路(ASIC)或处理器。

如本文中所用，术语“确定”包括各种各样的动作。例如，“确定”可以包括计算、运算、处理、推导、调查、查找(例如，在表格、数据库或另一数据结构中查找)、查明等。“确定”还可以包括接收(例如，接收信息)、访问(例如，访问存储器中的数据)等。此外，“确定”可以包括求解、选择、挑选、建立等。

如本文中所用，提到术语列表“中的至少一个”的短语是指那些项目的任何组合，包括单个成员。例如，“a、b或c中的至少一个”旨在涵盖：a、b、c、a-b、a-c、b-c和a-b-c，以及与同一要素的倍数的任何组合(例如，a-a、a-a-a、a-a-b、a-a-c、a-b-b、a-c-c、b-b、b-b-b、b-b-c、c-c和c-c-c，或a、b和c的任何其他排序)。

结合本公开描述的各种说明性逻辑块、模块和电路可以用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、ASIC、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件(PLD)、分立门或晶体管逻辑、分立硬件部件，或被设计为执行本文中描述的功能的其任何组合来实施或执行。处理器可以是微处理器，但在可替代方案中，处理器可以是任何市售的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实施为计算装置的组合，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心结合的一个或多个微处理器，或者任何其他此种配置。

本文中公开的方法包括用于实现所描述的方法的一个或多个步骤或动作。在不脱离权利要求的范围的情况下，方法步骤和/或动作可以彼此互换。换言之，除非指定了步骤或动作的特定顺序，否则可以在不脱离权利要求的范围的情况下修改特定步骤和/或动作的顺序和/或使用。

所描述的功能可以在硬件、软件、固件或其任何组合中实施。如果在硬件中实施，则示例硬件配置可以包括无线节点中的处理系统。处理系统可以用总线架构实施。总线可以包括任何数目的互连总线和桥接器，取决于处理系统的具体应用和总体设计约束。总线可以将各种电路连接在一起，包括处理器、机器可读介质和总线接口。总线接口可用于将网络适配器等经由总线连接到处理系统。总线还可以链接各种其他电路，诸如定时源、外围装置、电压调节器、电源管理电路等。

应理解的是，权利要求不限于上面示出的精确配置和部件。在不脱离权利要求的范围的情况下，可以对上述方法和设备的布置、操作和细节进行各种修改、改变和变化。

Claims (15)

1.一种用于检测感应式无线电力传输系统的预先确定的区域中物体的存在的设备，所述设备包括：

第一绕线结构，所述第一绕线结构是导电的、基本上平面的，并且被配置用于对所述物体进行电磁感测；

线圈架，所述线圈架是基本上平面的，并且具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述线圈架被配置为在所述第一表面上形成、承载并固位所述第一绕线结构，并在所述第二表面上形成、承载并固位第二绕线结构，所述第二绕线结构被配置为感应地传输电力；以及

检测电路，所述检测电路耦合到所述第一绕线结构并被配置为：

测量所述第一绕线结构的电特性；以及

响应于所述电特性的变化来确定所述物体的存在。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一绕线结构包括至少一根导线。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述至少一根导线是以下中的一种或多种：非绝缘线、绝缘线、铜线、铝线、铜合金线、漆包线、磁性导线、可焊的导线、可直接焊的漆包线、镀锡铜线、绕线导线、高频编织线、绞合线、线束、低电阻线、高电阻线、热敏电阻线、温度补偿电阻线、以及耐热绝缘线。

4.根据权利要求2所述的设备，其中：

所述至少一根导线的每端被配置为提供端子以将所述至少一根导线电耦合到所述检测电路；并且

所述至少一根导线形成一匝或多匝的导线环和具有比所述至少一根导线的电感更小的电感的双线引线。

5.根据权利要求4所述的设备，其中所述电感是在所述至少一根导线的第一端子和第二端子之间被测量的短路电感。

6.根据权利要求4所述的设备，其中所述导线环被配置为经由交变磁场对所述物体进行电感性感测。

7.根据权利要求4所述的设备，其中所述导线环是使所述导线环的电感最大化的密集缠绕的多匝环。

8.根据权利要求4所述的设备，其中所述导线环是平面螺旋线圈，其中绕组之间的间隔基本上大于所述至少一根导线的直径。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述平面螺旋线圈被配置为减小物体检测灵敏度在所述预先确定的区域上的变化。

10.根据权利要求2所述的设备，其中：

所述至少一根导线的一端被配置为提供端子，以将所述至少一根导线电耦合到所述检测电路；并且

所述至少一根导线形成基本上二维的绕线结构和具有比所述至少一根导线的电容更小的电容的单线引线。

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述电容是在所述端子和所述检测电路的接地参考之间被测量的开路电容，或者是在第一根导线的所述端子和第二根导线的所述端子之间被测量的开路电容。

12.根据权利要求10所述的设备，其中所述二维的绕线结构被配置为经由交变电场对所述物体进行电容性感测。

13.根据权利要求10所述的设备，其中所述二维的绕线结构包括以下一项或多项：折叠绕线结构、螺旋绕线结构、蛇形绕线结构、以及曲折绕线结构。

14.根据权利要求10所述的设备，其中所述二维的绕线结构被配置为减小物体检测灵敏度在所述预先确定的区域上的变化。

15.根据权利要求1所述的设备，其中用于对所述物体进行电感性感测的预先确定的区域与用于对所述物体进行电容性感测的预先确定的区域不同。