KR20160145735A - 유도성 에너지 전달을 위한 시스템에서 간섭 물체를 검출하기 위한 장치 및 방법, 그리고 유도성 에너지 전달을 위한 시스템 - Google Patents

유도성 에너지 전달을 위한 시스템에서 간섭 물체를 검출하기 위한 장치 및 방법, 그리고 유도성 에너지 전달을 위한 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20160145735A
KR20160145735A KR1020167032038A KR20167032038A KR20160145735A KR 20160145735 A KR20160145735 A KR 20160145735A KR 1020167032038 A KR1020167032038 A KR 1020167032038A KR 20167032038 A KR20167032038 A KR 20167032038A KR 20160145735 A KR20160145735 A KR 20160145735A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coil
coil means
exciter
detecting
detector
Prior art date
Application number
KR1020167032038A
Other languages
English (en)
Inventor
크리스토프 루드위그
안드리아누스 조하네스 스테인포르트
울프강 루드위그
Original Assignee
봄바디어 프리모베 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 봄바디어 프리모베 게엠베하 filed Critical 봄바디어 프리모베 게엠베하
Publication of KR20160145735A publication Critical patent/KR20160145735A/ko

Links

Images

Classifications

    • B60L11/182—
    • H02J7/025—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/60—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power responsive to the presence of foreign objects, e.g. detection of living beings
    • B60L11/1829—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B60L53/122—Circuits or methods for driving the primary coil, e.g. supplying electric power to the coil
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B60L53/124—Detection or removal of foreign bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B60L53/126—Methods for pairing a vehicle and a charging station, e.g. establishing a one-to-one relation between a wireless power transmitter and a wireless power receiver
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/35—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles
    • B60L53/38—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles specially adapted for charging by inductive energy transfer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804—Printed windings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H02J5/005—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y02T90/122—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Abstract

본 발명은 유도성 에너지 전달을 위한 시스템에서 적어도 하나의 간섭 물체를 검출하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이고, 여기서 유도성 에너지 전달을 위한 시스템은 전기자기적 전력 전달 필드 중 적어도 일부를 발생시키기 위한 적어도 하나의 1차 코일 유닛(18)을 포함하고, 본 장치는 간섭 물체들을 검출하기 위한 적어도 하나의 수단(48, 25, 50)을 포함하고, 간섭 물체들을 검출하기 위한 적어도 하나의 수단(48, 25, 50)은, 여자기 필드를 발생시키기 위한 적어도 하나의 여자기 코일 수단(12)과, 그리고 적어도 하나의 여자기 코일 수단(12)과 관련된 적어도 하나의 검출기 코일 수단(14)을 포함하고, 본 장치는, 적어도 하나의 여자기 코일 수단(12)과 적어도 하나의 검출기 코일 수단(14) 간의 결합 상태를 검출하는 것, 그리고/또는 결합 상태의 변화를 검출하는 것을 수행하기 위한 적어도 하나의 평가 수단(25)을 포함하고, 간섭 물체는 결합 상태에 따라 그리고/또는 결합 상태의 변화에 따라 검출가능하고, 본 장치는, 적어도 하나의 여자기 코일 수단(12)과 적어도 하나의 검출기 코일 수단(14) 간의 결합 상태에 대해 1차 코일 유닛(18)이 미치는 전기자기적 영향 및/또는 2차 코일 유닛(38)이 미치는 전기자기적 영향을 고려하기 위한 적어도 하나의 보상 수단(16)을 포함하고, 본 발명은 또한 유도성 에너지 전달을 위한 시스템에 관한 것이다.

Description

유도성 에너지 전달을 위한 시스템에서 간섭 물체를 검출하기 위한 장치 및 방법, 그리고 유도성 에너지 전달을 위한 시스템{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING AN INTERFERING BODY IN A SYSTEM FOR INDUCTIVE ENERGY TRANSMISSION AND SYSTEM FOR INDUCTIVE ENERGY TRANSMISSION}
본 발명은 유도성 에너지 전달(inductive transfer of energy)을 위한 시스템에서 간섭 물체(interfering body)를 검출하기 위한 장치 및 방법, 그리고 유도성 에너지 전달을 위한 시스템에 관한 것이다.
예를 들어, 전기적으로 동작되는 차량들의 차량 배터리들을 충전하기 위해, 거리측(street side)으로부터 차량으로의 유도성 에너지 전달이, 플러그 연결(plug connection)을 제공하는 것의 대안으로서 점점더 증가하여 확립되고 있는데, 이러한 플러그 연결을 통해서는 정지 상태에서 발생 및 공급된 전기적 에너지가 이후 차량 에너지 저장소의 충전 동작이 일어나도록 전기적으로 동작되는 차량으로 전달된다. 이러한 시스템들은 일반적으로 1차 코일 유닛(primary coil unit)을 포함하고, 이러한 1차 코일 유닛은 거리측 상에 정렬될 수 있다. 예를 들어, 1차 코일 유닛은 도로에 통합될 수 있거나 혹은 도로에 설치되는 충전 블록(charging block)에 통합될 수 있다. 더욱이, 이러한 시스템은 2차 코일 유닛을 포함하고, 이러한 2차 코일 유닛은 차량측(vehicle side) 상에 정렬되는데, 특히 차량의 밑면 상에 정렬된다.
특히, 유도성 에너지 전달에서 (전형적으로 정지상태에 있는) 1차 코일 유닛과 차량-측 유닛 간의 유도성 결합(inductive coupling)은 실제 일상 동작에서 이로운 것으로 판명되고 있으며 이에 대응하여 높은 수용성을 누리고 있고, 유선으로 지원되는 에너지 전달에서의 처리 및 동작시 추가적인 비용, 뿐만 아니라 (가능한 마모에 이르기까지) 잠재적인 전이 저항 및 기계적 부하는 격심하며, 코일들의 유도성 결합에 근거하는 무선 전달 기술은 잠재적인 이점을 갖는다.
현재 발전단계는 전형적으로 대략 3 kW 혹은 그 이상이 유도성으로 전달될 수 있는 자동차 상황을 넘어 그 이상으로 에너지의 무접점-유도성 전달의 전기적 성능이 또한 이미 접근가능하고 이것은 20 kW 혹은 그 이상을 달성하고 있음을 보여준다. 따라서, 공공 운송체계의 트럭들 혹은 차량들에 대해서도 또한 개방되어 있으며, 최대 95% 이상의 높은 효율의 정도는 에너지 전달에서의 수용성을 보충하고 있다.
그러나, 두 자리 수 kW 범위에서 에너지의 무접점-유도성 전달은 유도성 에너지 전달을 위한 커다란 코일들과 이에 대응하여 커다란 활성 표면들을 요구하고, 이에 따라, (정지된) 1차 코일 유닛과 전기자기적으로 관련되어 있거나 혹은 1차 코일 위에서 유도성 결합을 위해 (수신-측) 코일 유닛이 적절하게 제공되는 차량을 배치하는 도전과제들이 존재하고, 뿐만 아니라 환경적 영향들, 사용 오류들, 및 활성화, 그리고 전력 전달의 적절한 동작에 불리하게 영향을 줄 수 있는 파손으로부터 보호돼야 하는 관련 활성 표면을 갖는 1차 코일 유닛이 존재하게 된다.
예를 들어, 이와 같은 문제는 이러한 1차-측 활성 표면 상에 있는 혹은 이러한 1차-측 활성 표면에 전기자기적으로 활성화되어 인접하고 있는 금속성 혹은 전기자기적으로 전도성인 간섭 물체들의 발생이다. 원치않은 접촉이 일어나는 그러한 방식으로 혹은 전기자기적으로 결합되는 간섭 물체에서의 와상 전류(eddy current)들의 유도력에 의해 1차 코일 유닛의 적절한 활성화시 열이 발생되게 된다.
이러한 열은 유도성 에너지 전달을 위한 시스템의 동작 안전성에 이롭지 않은 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 간섭 물체는 열로 인해 예측할 수 없는 움직임 행태를 나타낼 수 있거나 혹은 접촉시 사용자에 대한 원치않는 열원(heat source)을 나타낼 수 있다.
이에 따라, 종래 기술로부터 알려진 다양한 시도들은, 특히 신뢰가능한 방식으로 에너지를 차량에 전달하기 위한 1차 코일 유닛의 관련 표면 혹은 활성 표면 상에서의 이러한 이질적인 물체들을 인식하도록 의도되어 있고, 반면 이러한 인식에 대한 반응으로서 예컨대 에너지 전달을 멈추거나 혹은 적어도 경보 신호(alarm signal)를 개시시키도록 되어 있으며, 이 경우 간섭 물체의 자동 제거 또는 수동 제거가 개시된다.
종래의 해결 경로 그리고 알려진 것으로 이전에 고려되는 해결 경로는, 광학 수단의 도움을 통해(예를 들어, 가시적 스펙트럼에서의 알려진 다른 이미지 검출 시스템들에 의해, 그리고 대안적으로 예컨대 또한 적외선-광학에 의해) 관련 간섭 물체를 검출하는 것인데, 이것은 문제가 없는 이미지가 이러한 간섭 물체들에 대한 적절한 평가 유닛에 의해 간섭 물체 상태와 비교되고 대응하는 편차가 있으면 검출이 일어나는 그러한 방식으로 수행된다. 장치들의 간단함 그리고 평가에서의 데이터가 이러한 시도의 장점들이고, 동시에 이러한 이미지-기반 검출기 기술은 단지 범용 시도들에 대해서 그리고 변하는 환경 상태에 대해서 어떤 한정된 범위에 대해서만 적합한데, 왜냐하면 예를 들어, 한편으로는 관련된 (예컨대, 금속성) 간섭 물체들과 다른 한편으로는 중요하지 않은 간섭 물체들 혹은 인공물들 간의 차이가 이미지-생성 방법들에서 언제나 간단한 것만은 아니기 때문이다. 예를 들어, 나뭇잎들을 갖는 활성 표면의 로딩 혹은 유도성 에너지 전달에 관해 실제적으로 관련이 없는 외부 동작에서의 이러한 환경적 영향이 있는 경우에, 이미지-기반 간섭 물체 검출기들은 빈번하게 경보 상태들을 출력함에 유의해야 한다.
종래 기술로부터 또한 알려져 있는 대안적 시도 그리고 간섭 물체들에 대한 검출기 수단을 실현하기 위해 의도된 대안적 시도는, 1차 코일 유닛과 차량-측 코일 유닛 간의 필드에 대한 (배타적으로 관련된) 금속성 혹은 전기자기적으로 전도성인 간섭 물체들의 영향을 검출하는 것(이러한 필드는 유도성 전달 및 에너지의 유도성 전달을 위해 사용되고 이에 따라 이미 존재하는 것임), 그리고 이러한 영향을 잠재적인 간섭 상태로서 평가하는 것이며, 1차 코일 유닛과 차량-측 코일 간의 에너지 전달을 위한 비-간섭 결합 동작과 비교하여 금속성 간섭 물체는 필드의 전기자기적 영향을 일으키게 될 것이고, 이것은 해당 부분에 대해 결합 상태의 검출 및 평가시 신호의 편차로서 검출가능하게 된다.
그러나, 이러한 시도는 또한 단점들을 가지며 개량 가능성을 갖는데, 한편으로는 앞서 설명된 결합에서의 변화들의 검출 및 평가에 근거하는 신호-노이즈 구간 검출은 대게 부분적으로 낮은데, 왜냐하면 1차 코일 유닛의 영향을 받는 활성 표면과 비교하여 관련 간섭 물체가 그 치수들에 있어 전형적으로 작기 때문이다. 달리 말하면, 이러한 검출기 기술은 가능한 신뢰가능 검출을 위해서 간섭 물체의 유효 최소 크기들을 요구하고, 이와 관련하여 간섭 물체의 모든 위치 정렬(여기에는 기하학적 정렬이 포함됨)이 반드시 동일한 방식으로 검출기 신호를 유발시키지는 않는다는 것이 잠재적 단점으로서 추가적으로 고려돼야만 한다.
1차 코일 유닛과 차량-측 코일 유닛 간의 결합 상태(혹은 그 변화)의 검출로부터 간섭 물체들의 검출을 위한 분류(species)를 형성하는 것으로서 잠재적으로 고려된 그리고 알려진 자기적 필드 검출기의 두 번째 단점은, 간섭 물체를 검출하기 위해 1차-측 코일 유닛이 활성화돼야만 한다는 것인데, 즉, 예를 들어, 유도성 에너지 전달 동작을 일으키기 위해 전류를 가져야만 한다는 것이다. 그러나, 이것은 예를 들어, 차량에 대한 직접적 결합 밖에서의 동작에 관해 에너지적으로 비효율적이고, 다른 한편으로는, 알려진 것으로 고려된 검출의 활성화시, 에너지를 갖는 전기적 로딩은 유닛들의 구체적인 유도성 관련 위치 상에서만 오류 기능을 직접적으로 개시시키게 되고, 이것은 실제적으로 피해야만 하는 것이다(간섭 물체는 이미 그곳에 존재함).
따라서, (유도성 에너지 전달을 위해 결합이 이미 존재하게 되는) 1차 코일 유닛과 차량-측 코일 유닛 간의 결합을 사용하는 경우도 에너지 효율적인 방식으로 그리고 동작 안전 정도가 높은 상태로 활성 표면 상에서의 간섭 물체의 신뢰가능한 검출을 보장하는데 잠재적으로 적합하지 않은 것으로 판명된다.
특허 문헌 GB 1222712.0(이것은 아직 공개되지 않음)은 차량으로의 유도성 에너지 전달을 위한 시스템에 대한 안전 시스템을 개시한다. 안전 시스템은 수 개의 검출 권선들을 포함하는 유도성 센서 시스템을 포함한다. 더욱이, 유도성 센서 시스템이 적어도 하나의 여자기 권선을 포함하는 것이 개시되어 있다. 안전 시스템은 유도성 에너지 전달을 위한 시스템의 1차 권선 구조 가까이 정렬된 이질적인 물체들을 검출하는 역할을 한다.
특허 문헌 WO 2013/189530 A1은 에너지 전달 코일의 영역에서 전기적으로 전도성인 이질적인 물체들의 인식을 위한 검출 코일 구조 유닛을 설명하고, 여기서 검출 코일 구조 유닛은 적어도 두 개의 권선들을 서로 반대 방향에서 갖는 적어도 하나의 다중-극 검출 코일을 포함한다.
특허 문헌 DE 10 2012 205 283 A1은 유도성 전력 전달을 위한 장치를 설명하고, 이러한 장치는 1차 코일을 갖는 1차 유닛, 그리고 2차 코일을 갖는 2차 유닛을 포함하고, 1차 코일은 1차 유닛과 2차 유닛 간의 전달 범위에서 자기적 전달 필드를 유도하며, 짝수 개의 검출기 코일 요소들을 포함하고, 이들은 쌍을 이루어 반대반향으로 감기어 검출기 쌍을 형성한다.
검출을 향상시키는 것, 특히 검출 속도를 향상시키는 것, 그리고 강건성(robustness)을 향상시키는 것, 그리고 검출의 신뢰도를 높이는 것이 가능한, 유도성 에너지 전달을 위한 시스템에서 간섭 물체들을 검출하기 위한 장치 및 방법을 제공할 기술적 문제가 제기된다. 더욱이, 동작 안전도가 증가된, 유도성 에너지 전달을 위한 시스템을 제공할 기술적 문제가 제기된다.
특히, 잠재적으로 경제성과 관련된 제조가 가능하도록, 그리고 추가적으로 기존의 시스템들을 간단한 방식으로 개조 혹은 재개조할 기회가 생성될 수 있도록 처리 및 평가가 용이한 개량된 장치가 제공돼야 한다.
이러한 기술적 문제의 해법은 본원의 청구항 제1항, 제15항, 제16항의 특징들을 갖는 주된 내용들로부터 나온다. 본 발명의 다른 이로운 실시예들은 하위청구항들로부터 나온다.
본 발명은 또한 버스들, 그리고 다른 전기적으로 동작되는 차량들, 예컨대 또한 심지어 공공 운송체계의 궤도 차량들, 뿐만 아니라 화물 수송 및 군사 목적용으로 사용되는 것들을 포함하는 매우 다양한 유형들의 차량들에 대해 본원의 제안된 주된 내용들의 사용을 가능하게 한다.
특히 차량으로의 유도성 에너지 전달(inductive transfer of energy)을 위한 시스템에서 적어도 하나의 간섭 물체(interfering body)를 검출하기 위한 장치가 제안된다. 간섭 물체는 본 명세서에서 이질적인 물체를 지칭할 수 있고, 특히 금속성 간섭 물체 및/또는 전기자기적으로 전도성인 간섭 물체를 지칭할 수 있다.
유도성 에너지 전달을 위한 시스템은 전기자기적 전력 전달 필드(electromagnetic power transfer field) 중 적어도 일부를 발생시키기 위해 적어도 하나의 1차 코일 유닛(primary coil unit)을 포함하고, 여기서 1차 코일 유닛은 또한 1차 권선 구조로서 지칭될 수 있다.
더욱이, 시스템은 유도성 에너지 전달을 위해 적어도 하나의 2차 코일 유닛(secondary coil unit)을 포함할 수 있고, 이러한 2차 코일 유닛은 1차 코일 유닛에 의해 발생되는 전기자기적 필드를 수신하기 위한 것이며, 이것은 또한 2차 권선 구조 혹은 차량-측 코일 유닛으로서 지칭될 수 있다.
본 명세서에서 전력 전달 필드는 1차 코일 유닛에 의해 발생되는 필드에 대응할 수 있거나, 혹은 1차 코일 유닛에 의해 발생되는 필드와 (1차 코일 유닛에 의해 발생되는 필드를 수신하는 동안 2차 코일에 유도되는 전류에 의해 발생되는) 2차 코일 유닛에 의해 발생되는 필드의 중합체(superpositioning)에 대응할 수 있다.
아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 1차 코일 유닛은 유도성 활성 표면 혹은 유도성 활성 부분과 관련될 수 있다. 1차 코일 유닛은 2차 코일 유닛에 유도성으로 결합될 수 있다.
더욱이, 장치는 간섭 물체들을 검출하기 위한 적어도 하나의 수단을 포함하고, 여기서 간섭 물체들을 검출하기 위한 적어도 하나의 수단은, 여자기 필드(exciter field)를 발생시키기 위한 적어도 하나의 여자기 코일 수단(exciter coil means)과, 그리고 적어도 하나의 여자기 코일 수단과 관련된 적어도 하나의 검출기 코일 수단(detector coil means)을 포함한다. 이것은 검출기 코일 수단이 여자기 필드의 적어도 일부가 검출기 코일 수단에 의해 수신될 수 있는 그러한 방식으로 구성 및/또는 정렬된다는 것을 의미할 수 있다. 따라서, 검출기 코일 수단은 예를 들어, 수신되는 여자기 필드에 따라 출력 전압을 발생시킬 수 있다.
여자기 코일 수단은 본 명세서에서 개별 코일로서 구성될 수 있거나, 혹은 복수의 개별 코일들을 포함할 수 있다. 만약 여자기 코일 수단이 개별 코일로서 구성된다면, 장치는 바람직하게는 수 개의 이와 같은 여자기 코일 수단을 포함한다. 검출기 코일 수단도 본 명세서에서 개별 코일로서 구성될 수 있거나, 혹은 복수의 개별 코일들을 포함할 수 있다. 만약 검출기 코일 수단이 개별 코일로서 구성된다면, 장치는 바람직하게는 수 개의 이와 같은 검출기 코일 수단을 포함한다.
간섭 물체들을 검출하기 위한 수단은 1차 코일 유닛과 관련될 수 있다. 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단은, 특히 활성 표면 상에 있는, 혹은 활성 표면의 활성 필드에 인접하여 있는 또는 활성 부분 내에 있는 혹은 활성 부분의 활성 필드에 인접하여 있는, 금속성인 그리고/또는 전기자기적으로 전도성인 간섭 물체를 검출하는 역할을 한다. 또한, 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단은 2차 코일 유닛과 관련될 수 있다.
간섭 물체들을 검출하기 위한 수단, 특히 여자기 코일 수단, 뿐만 아니라 검출기 코일 수단은 1차 코일 유닛으로부터 분리되어 구성됨과 아울러 2차 코일 유닛으로부터 분리되어 구성된다. 따라서, 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단에는 여자기 코일 수단이 제공됨과 아울러 여자기 코일 수단과 관련된 검출기 코일 수단이 제공되며, 이들은 분리되어 있고 따라서 1차 코일 유닛에 추가하여 그리고 1차 코일 유닛과는 독립적으로 제공된다.
더욱이, 여자기 코일 수단 및 검출기 코일 수단은 1차 코일 유닛 및/또는 2차 코일 유닛의 활성 상태(특히, 유도성 전달 동작)와는 독립적으로 활성화되고 그리고/또는 동작될 수 있다. 따라서, 여자기 코일 수단 및 검출기 코일 수단을 갖도록 실현된 간섭 물체들의 검출은 1차 코일 유닛과 차량-측 코일 유닛 간의 유도성 에너지 전달 동작과는 독립적으로 활성화되고 동작될 수 있다. 이것은 예를 들어, 여자기 코일 수단의 동작 그리고 관련된 검출기 코일 수단의 동작(이러한 동작은 오로지 간섭 물체들을 검출할 목적으로만 제공되고 따라서 잠재적으로 적은 전력을 가짐)이 차량으로 전력을 전달하는 구체적인 에너지 전달(충전) 동작 밖에서도 연속적인 방식으로 일어날 수 있음을 의미한다. 그 다음에 이것은 긍정적으로, 간섭 물체들의 검출이 실제적으로 임의의 시간에 일어날 수 있다라는 사실에 이르게 한다(이에 따라 특히, 1차 코일 유닛으로의 유도성 결합을 위해 제공되는 차량의 상대적 위치(= 충전 위치)에 차량이 도달하기 이전에도 이러한 검출이 행해질 수 있음). 따라서, 위험하거나 혹은 교란(disturbances)을 포함하는 잠재적 전력 활성화 상태는 본 발명으로 억제될 수 있고, 이에 따라 이전 및 이후 동작 상태들과 함께 유도성 에너지 전달 동작의 동작 안전성은 크게 향상될 수 있게 된다.
더욱이, 본 발명은 적어도 하나의 여자기 코일 수단과 적어도 하나의 검출기 수단 간의 결합 상태(coupling state)를 검출하는 것, 그리고/또는 이러한 결합 상태의 변화를 검출하는 것을 수행하기 위한 적어도 하나의 평가 수단(evaluation means)을 제공한다. 예를 들어, 평가 수단은 적어도 하나의 검출기 코일 수단의 출력 신호의 적어도 하나의 속성(예컨대, 출력 전압)을 평가할 수 있다.
이질적인 물체는 결합 상태에 따라 그리고/또는 결합 상태의 변화에 따라 검출될 수 있다. 예를 들어, 이질적인 물체는 출력 신호의 적어도 하나의 속성(특히, 출력 신호의 시간에서의 추이 혹은 출력 신호의 변화)에 따라 검출될 수 있다.
더욱이, 장치는 결합 상태, 특히 적어도 하나의 여자기 코일 수단과 적어도 하나의 검출기 코일 수단 간의 전기자기적 결합 상태 혹은 유도성 결합 상태에 대해 1차 코일 유닛이 미치는 전기자기적 영향 및/또는 2차 코일 유닛이 미치는 전기자기적 영향을 고려하기 위한 적어도 하나의 보상 수단(compensation means)을 포함한다. 여기서 고려한다는 것은, 본 명세서에서, 보상한다는 것을 의미한다.
이것은 적어도 하나의 여자기 코일 수단과 적어도 하나의 검출기 코일 수단 간의 결합 상태에 대한 앞서 설명된 전력 전달 필드의 영향이 결정 및/또는 감소될 수 있음, 특히 보상 수단에 의해 완벽히 보상 혹은 제거될 수 있음을 의미할 수 있다. 적어도 하나의 보상 수단은 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단의 일부일 수 있다. 특히, 적어도 하나의 보상 수단은 평가 수단에 의해 적어도 부분적으로 이용가능하게 될 수 있다.
적어도 하나의 검출기 코일 수단에 의해 수신되는 필드에 대한 전력 전달 필드의 비율은 보상 수단에 의해 감소될 수 있고, 특히 완벽히 보상 혹은 제거될 수 있다. 대안적으로 혹은 추가적으로, 그 수신되는 전력 전달 필드에 따라 적어도 하나의 검출기 코일 수단에 의해 발생되는 출력 신호의 비율은 보상 수단에 의해 감소될 수 있고, 특히 완벽히 보상 혹은 제거될 수 있다.
대안적으로 혹은 추가적으로, 적어도 하나의 검출기 코일 수단에 의해 수신되는 필드 상의 전력 전달 필드의 비율은 보상 수단에 의해 결정될 수 있다. 더욱이, 그 수신되는 전력 전달 필드에 따라 적어도 하나의 검출기 코일 수단에 의해 발생되는 출력 신호의 비율이 대안적으로 혹은 추가적으로 결정될 수 있다.
전력 전달 필드의 비율이 결정될 수 있다라는 사실, 혹은 (그 수신되는 전력 전달 필드에 따라 적어도 하나의 검출기 코일 수단에 의해 발생되는) 검출기 코일 수단의 출력 신호의 비율이 결정될 수 있다라는 사실은, 해당하는 비율의 컴퓨터 결정이 일어나고 있음을 의미할 수 있다. 특히, 이러한 경우에, 보상 수단은 평가 수단을 포함할 수 있고, 또는 컴퓨터 결정을 위한 평가 수단으로서 구성될 수 있다.
전력 전달 필드의 비율이 감소될 수 있다라는 사실, 혹은 (그 수신되는 전력 전달 필드에 따라 적어도 하나의 검출기 코일 수단에 의해 발생되는) 검출기 코일 수단의 출력 신호의 비율이 감소될 수 있다라는 사실은, 한편으로는 해당하는 비율의 컴퓨터 결정 이후 이러한 비율이 그 대응하는 양(예를 들어, 검출기 코일 수단의 출력 신호)으로부터 컴퓨터연산(compute)될 수 있거나 필터링될 수 있음을 의미할 수 있다. 대안적으로, 이것은 전력 전달 필드의 비율이 검출기 코일 수단에 의한 수신 전에 혹은 수신 동안 감소됨, 즉, 특히 이전에 설명된 활성 보상에 의한 출력 신호의 발생 전에 감소됨을 의미할 수 있다.
적어도 하나의 여자기 코일 수단과 적어도 하나의 검출기 코일 수단 간의 결합 상태에 관한, 1차 코일 유닛의 전기자기적 영향을 고려하기 위한 제 1 보상 수단을 제공하는 것, 그리고 2차 코일 유닛의 전기자기적 영향을 고려하기 위한 다른 보상 수단을 제공하는 것이 가능하고, 여기서 제 1 보상 수단 및 다른 보상 수단은 서로 독립적으로 구성된다.
따라서, 본 발명은 간섭 물체들을 검출할 목적으로 별개의 여자기 코일 수단이 자기적 필드를 발생시키는 것, 이후 이러한 자기적 필드는 본 명세서에서 임의의 역할을 하고 있는 유도성 에너지(전력) 전달을 위해 발생되는 필드 없이 검출기 코일 수단에 의해 검출되게 되는 것을 제공한다. 이로운 것으로 본 발명은 여자기 코일 수단과 검출기 코일 수단 간의 결합 상태(혹은 그 변화)의 (본 발명에 따른) 검출시 이러한 무접점 전력 전달 필드의 가능한 전기자기적 영향을 보상 및/또는 제거하는 보상 수단을 제공한다.
만약 전력 전달 필드가 발생된다면, 검출기 코일 수단도 또한, 특히 여자기 필드에 추가하여, 전력 전달 필드를 수신한다. 그러나, 전력 전달 필드는, 특히 검출기 코일 수단의 출력 신호의 변화 때문에, 검출을 어렵게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제안된 장치는 유리한 방식으로, 더 신뢰가능하고, 더 빠르고 더 강건하게 간섭 물체들의 검출을 수행하는 것을 가능하게 한다.
바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 보상 수단은 적어도 하나의 보상 코일 수단(compensation coil means)을 포함하고, 보상 코일 수단에 의해 보상 필드(compensation field)가 발생될 수 있고, 적어도 하나의 검출 수단에 의해 수신되는 전력 전달 필드 중 적어도 일부는 보상 필드에 의해 보상될 수 있다. 적어도 하나의 검출 수단에 의해 수신되는 전력 전달 필드는 바람직하게는 보상 필드에 의해 완벽히 보상될 수 있다.
보상 코일 수단은 본 명세서에서 개별 코일로서 구성될 수 있거나, 혹은 복수의 개별 코일들을 포함할 수 있다. 만약 보상 코일 수단이 개별 코일로서 구성된다면, 장치는 바람직하게는 수 개의 이와 같은 보상 코일 수단을 포함한다.
보상될 수 있다는 것은, 보상 필드 혹은 보상 필드의 적어도 일부가 전력 전달 필드 상에 중합됨을 의미할 수 있고, 여기서 중합하려는 보상 필드는 중합되는 전력 전달 필드와는 반대 방향의 배향을 갖는다. 중합하려는 보상 필드의 강도는 바람직하게는 중합되는 전력 전달 필드의 강도로부터 임의의 미리결정된 정도만큼은 편향되지 않거나 혹은 최대 그 정도만큼만 편향된다. 적어도 하나의 보상 수단은 특히 보상 코일 유닛으로서 구성될 수 있다. 보상 코일 유닛은 특히, 적어도 하나의 검출기 수단에 의해 수신되는 전력 전달 필드의 적어도 일부가 보상 수단에 의해 보상될 수 있는 그러한 방식으로 정렬 및/또는 구성될 수 있다. 또한, 보상 수단은 1차 코일 유닛 및 2차 코일 유닛과는 독립적으로 또는 이들 유닛들과 분리되어 구성될 수 있다.
예를 들어, 1차 코일 유닛은 모두 전력 전달 필드가 발생되는 그러한 방식으로 동작될 수 있다. 적어도 하나의 여자기 코일 수단은 본 명세서에서 어떠한 여자기 필드(검출 필드)도 발생되지 않도록 동작될 수 없다. 전력 전달 필드에 근거하여, 적어도 하나의 검출기 코일 수단은 출력 신호를 발생시킬 것이다. 그 다음에, 보상 필드는, 검출기 코일 수단이 이제 더 이상 출력 신호를 발생시키지 않거나 출력 신호가 원하는 정도까지 감소되는 그러한 방식으로 적어도 하나의 보상 수단에 의해 발생될 수 있다.
보상 코일 수단에 의해 발생되는 필드에 의한 보상은 또한 활성 보상으로서 지칭될 수 있다.
대안적으로 혹은 추가적으로, 전력 전달 필드의 적어도 일부는 보상 코일 수단에 의해 검출될 수 있다. 그 다음에, 보상 코일 수단은 검출된 전력 전달 필드에 따라 출력 신호, 예컨대 출력 전압을 발생시킬 수 있다. 그 다음에, 예를 들어, 전력 전달 필드에 의해 발생되는, 검출기 코일 수단의 출력 신호의 비율은 이러한 출력 신호에 따라 결정될 수 있다. 그 다음에, 이와 같은 비율은 검출기 코일 수단의 출력 신호로부터 컴퓨터연산으로 제거될 수 있다. 이것은 컴퓨터 보상을 가능하게 한다. 따라서, 전력 필드에 의해 조정되는 출력 신호는 저장되고, 후속적으로 컴퓨터 보상을 위해 사용된다.
이것은 결과적으로 간섭 물체들의 검출시 전력 전달 필드의 영향을 정밀하고 완벽하게 보상하는 유리한 방식으로 일어난다.
또 하나의 다른 실시예에서, 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단의 적어도 일부, 바람직하게는 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단의 전체, 특히 적어도 하나의 여자기 코일 수단 및/또는 적어도 하나의 검출기 코일 수단은 1차 코일 유닛의 활성 표면 상부에 혹은 상에 정렬되고 또는 1차 코일 유닛의 활성 부분 내에 정렬된다. 또한, 적어도 하나의 보상 수단은 1차 코일 유닛의 활성 표면 상부에 혹은 상에 정렬될 수 있고 또는 1차 코일 유닛의 활성 부분 내에 정렬될 수 있다.
활성 표면은 본 명세서에서 거리 표면의 분할구역(section)의 표면을 지칭할 수 있거나 혹은 거리 표면 상에 설치되는 로딩 블록(loading block)의 분할구역의 표면을 지칭할 수 있으며, 이러한 표면을 통해 전력 전달 필드의 필드 라인(field line)들의 모든 양 혹은 미리결정된 양, 예를 들어, 80%, 90% 또는 95%가 연장된다. 활성 부분은 본 명세서에서 전력 전달 필드의 필드 라인들의 모든 양 혹은 미리결정된 양, 예를 들어, 80%, 90% 또는 95%가 진행하는 부분을 지칭할 수 있다.
간섭 물체들을 검출하기 위한 수단은 바람직하게는 활성 표면의 상부에 그리고/또는 상에 바람직하게는 평평한 정착물(fixture) 및/또는 오버레이(overlay)의 형태로 구성된다. 평평하다는 것은, 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단의 높이가 전력 전달 필드의 주된 전파 방향에 대응할 수 있는 제 1 방향에서 임의의 미리결정된 높이(예를 들어, 1 cm, 2.5 cm 혹은 5 cm)를 초과하지 않는 것을 의미할 수 있다. 제 1 방향은 본 명세서에서 수직 방향일 수 있다. 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단은 바람직하게는 제 1 방향에서 1차 코일 유닛 위에 정렬되며, 여기서 제 1 방향은 1차 코일 유닛으로부터 2차 코일 유닛으로 배향되고, 따라서 아래로부터 위를 향하는 방향이다.
대안적인 실시예에서, 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단의 적어도 일부, 바람직하게는 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단의 전체, 특히 적어도 하나의 여자기 코일 수단 및/또는 적어도 하나의 검출기 코일 수단은 2차 코일 유닛의 수신 영역 내에 정렬된다. 본 명세서에서 수신 영역을 통해 연장되는 필드는 2차 코일 유닛에 의해 수신될 수 있다. 적어도 하나의 보상 수단이 또한 2차 코일 유닛의 수신 영역 내에 정렬될 수 있다.
따라서, 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단은 이동가능하도록 구성될 수 있다. 특히 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단은 2차 코일 유닛 상의 밑면 상에 정렬될 수 있고, 특히 제 1 방향에서 2차 코일 아래에 정렬될 수 있다. 이러한 경우에도, 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단은 바람직하게는 평평한 정착물 및/또는 오버레이의 형상으로 구성될 수 있다.
당연한 것으로, 1차 코일 유닛의 활성 표면 상부에 혹은 상에 있거나 혹은 1차 코일 유닛의 활성 부분 내에 있는 간섭 물체들을 검출하기 위한 제 1 수단의 적어도 일부, 그리고 간섭 물체들을 검출하기 위한 또 하나의 다른 수단의 적어도 일부가 2차 코일 유닛의 수신 영역 내에 정렬되는 것이 또한 가능하다.
특히, 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단은, 특히 1차 코일 유닛과 2차 코일 유닛 사이의 (아래에서 상세히 설명되는) 로딩 위치(loading position)에서 임의의 미리결정된 상대적 위치조정을 고려하여, 두 개의 코일 유닛들 사이에 정렬되는 그러한 방식으로 정렬된다. 이전에 결정된 위치조정에서, 1차 코일 유닛과 2차 코일 유닛은 원하는 유도성 에너지 전달이 가능하도록 서로에 대해 상대적인 위치 및/또는 배향을 갖는다.
따라서, 본 발명에 따라 설계되는 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단을 1차 코일 유닛(예를 들어, 관련된 활성 표면) 상부에 혹은 상에 제공하는 것, 뿐만 아니라 본 발명에 따라 설계되는 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단을 차량측 상에, 예컨대 정적으로 결합되는 대상들의 방향에서 차량-측 코일 유닛 아래에 부착하는 것이 가능하고, 이러한 변형예들 각각은 서로에 대해 정렬되는 1차 코일 유닛과 차량-측 코일 유닛 간의 상대적 위치를 고려하여, 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단이 이러한 코일 유닛들 사이에 정렬되는 결과를 갖는다. 이것은 기본적으로 유도성 결합의 양쪽 대상들 상에 본 발명에 따른 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단을 제공하는 것을 가능하게 하고, 그리고 이것은 본 발명에 의해 포함된다.
더욱이, 원하는 검출기 동작에 관해 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단의 구체적인 물리적 배치 장소를 변경시키는 것은 본 발명의 범위 내에 있다. 따라서, 본 발명에 따라 설계되는 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단을, 서로에 대해 정렬되는 상대적 위치에 도달함으로써 전력 전달을 위한 실제 유도성 결합이 일어나기 전에 본 발명에 따라 수행될 간섭 물체들의 검출이 일어나는 그러한 방식으로, 예를 들어, 차량측 상에 그리고 진행 방향에서 (차량-측) 코일 수단의 전면에 제공하는 것은 본 발명의 추가적인 다른 발전예들의 범위 내에서 적절할 수 있다. 본 발명의 실현시 동작 안전성이 또한 이러한 방식으로 더 향상될 수 있다.
또 하나의 다른 실시예에서, 적어도 하나의 여자기 코일 수단과 적어도 하나의 검출기 코일 수단은, 회로 기판(circuit board)으로서 설계되는 운반체(carrier) 상에 평면 인덕터들(planar inductivities)의 형태로 실현된다. 보상 코일 수단으로서 설계되는 보상 수단도 또한 운반체 상에 평면 인덕터의 형태로 실현될 수 있다. 운반체는 바람직하게는 공통 회로 기판으로서 설계될 수 있고, 여기서 모든 코일 수단은 회로 기판 상에 혹은 회로 기판 내에 정렬된다.
평면 인덕터는 예를 들어, 하나의 평면 내에서 엄밀하게 혹은 실질적으로 연장되는 하나 이상의 전도체 루프(conductor loop)들에 의해 구성될 수 있다.
이것은 결과적으로 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단의 구성이 기술적으로 제조하기에 특히 간단하게 하고 아울러 용이하게 재현될 수 있게 하는데, 여기서 여자기 코일 수단, 뿐만 아니라 검출기 코일 수단은 회로 기판 상에 구성된다(혹은 알려진 다른 것이 고려됨). 이것을 위해 코일들 및 관련 권선들은 회로 기판을 적절히 샘플링함으로써 평면 권선들로서 적절하게 설계될 수 있다. 제공될 그리고 추가적으로 또한 접촉이 일어날 코일들의 검출을 위한 수단의 바람직한 복수의 개별 코일들을 적절한 방식으로 개별적으로 접촉할 수 있도록 하기 위해, 그리고 여자기 코일 수단 및 선택에 따라서는 (1차 코일 유닛의 코일 필드에 대한) 다른 추가적인 보상 코일 수단(여기서 코일 필드가 보상되게 됨)을 개별적으로 평가할 수 있도록 하기 위해, 이중 혹은 다층 인쇄 회로 기판의 방식으로 인쇄 회로 기판 구성의 상이한 말단 표면들 및/또는 전도성 궤도 층들 상에 특정 평면 권선들을 제공하는 것이 다른 발전예로서 추가적으로 가능하다. 보충적 방식 혹은 대안적 방식으로, 복합 접촉들(complex contactings)이 또한 피드스루(feedthrough)들 또는 유사한 수단들로서 알려진 다른 수단들의 도움을 받아 일어날 수 있다.
따라서, 상이한 평면 권선들이 회로 기판의 상이한 레벨들 상에, 예를 들어, 표면 상에 또는 내부 전도체 궤도 층들 상에 정렬될 수 있다.
또 하나의 다른 실시예에서, 적어도 하나의 여자기 코일 수단과 적어도 하나의 검출기 코일 수단은 상이한 전도체 층들 상에 그리고/또는 공통 회로 기판의 서로 마주보는 평평한 면들 상에 평면 인덕터들로서 설계된다.
또 하나의 다른 실시예에서, 적어도 하나의 검출기 코일 수단은, 회로 기판의 표면 상에서 서로 인접하는 복수의 개별 코일들로서 설계된다. 검출기 코일 수단은 본 명세서에서 개별 코일에 의해 구성될 수 있다. 개별 코일들은 본 명세서에서, 미리결정된 그룹으로, 특히 2-차원 그룹 혹은 미리결정된 행렬 구성으로 서로 인접하여 정렬될 수 있다. 인접한다는 것은 개별 코일들이 중첩(overlap)되지 않는 것을 의미할 수 있다.
대안적으로 혹은 추가적으로, 적어도 하나의 검출기 코일 수단은 적어도 부분적으로 서로 중첩되어 정렬되는 복수의 개별 코일들로서 설계된다.
적어도 하나의 검출기 코일 수단이 복수의 개별 코일들로서 설계된다는 사실은 또한 개별 코일로서 각각이 설계되는 그러한 수 개의 검출기 코일 수단이 제공되는 경우를 포함한다.
따라서, (복수 개로 이롭게 제공되는) 검출기 코일 수단의 개별 코일들은 2-차원 그룹 혹은 행렬 형태로 제공될 수 있다. 서로 인접하는 개별 코일들의 (부분적) 중첩을 대안적으로 혹은 추가적으로 또한 제공할 수 있는 본 발명의 이와 같은 다른 발전예는 임의의 정의된 방식으로 평평한 필드를 포괄하거나 전기자기적으로 관리하는데 특히 우호적으로 적합하다. 복수의 검출기 코일들의 2-차원 정렬, 더욱 바람직하게는 하나 이상의 여자기 코일들에 의해 둘러싸이는 복수의 검출기 코일들의 2-차원 정렬은 결과적으로, 그 검출되는 활성 표면의 표면에 걸쳐 평평한 혹은 표면을 포괄하는 전기자기적 결합의 자기적 필드가 생성되게 한다. 동시에 활성 표면의 기하학적 구조 밖의 표류 필드(stray field)들 혹은 교란 필드(disturbance field)들의 원치않는 생성이 크게 방지된다.
또 하나의 다른 실시예에서, 적어도 하나의 여자기 코일 수단은 코일로서 설계되고, 특히 개별 코일 혹은 전도체 코일로서 설계되며, 이러한 코일은 적어도 분할구역들 내에서 그리고 가장자리(edge) 상에서 검출기 코일 수단을 둘러싸거나 포함한다.
당연한 것으로, 여자기 코일 수단이 복수의 개별 코일들로서 설계되는 것이 또한 가능하다. 여기자 코일 수단은 본 명세서에서 개별 코일에 의해 구성될 수 있다. 적어도 하나의 여자기 코일 수단이 복수의 개별 코일들로서 구성된다는 사실은 또한 개별 코일로서 각각이 구성되는 그러한 수 개의 여자기 코일 수단이 제공되는 경우를 포함한다.
둘러싼다는 것은 본 명세서에서, 검출기 수단이 여자기 코일 수단에 의해 둘러싸인 영역 내에 정렬되는 것, 특히 여자기 코일 수단에 의해 둘러싸이는 표면에 평행한 방향으로 배향될 수 있는 공통 투영면에서 개별 코일 혹은 코일들에 의해 둘러싸이는 영역 내에 정렬되는 것을 의미할 수 있다. 여자기 코일 수단이 모든 검출기 코일 수단을 완전히 둘러싸거나 포함하는 것 또는 단지 부분적으로만 둘러싸거나 포함하는 것이 가능하다.
만약 여자기 코일 수단이 수 개의 개별 코일들에 의해 구성된다면, 예를 들어, 전도체 루프들에 의해 구성되는 개별 코일들에 의해 구성된다면, 개별 코일들은 서로 인접하여 정렬될 수 있다.
예를 들어, 개별 코일은 정확히 하나 혹은 정확히 임의의 미리결정된 개수의 검출기 코일 수단(특히, 개별 코일 수단으로서 또한 구성되는 검출기 코일 수단)을 포함할 수 있다. 대안적으로, 개별 코일은 단지 임의의 미리결정된 양만을 포함할 수 있는데, 예를 들어, 미리결정된 개수의 검출기 코일 수단 중 하나의 검출기 코일 수단 혹은 각각의 검출기 코일 수단의 절반 또는 삼분의 일을 포함할 수 있다.
더욱이, 모든 개별 코일들 각각은 동등하게 다수의 검출기 코일 수단을 둘러쌀 수 있다(대칭적으로 둘러쌀 수 있음). 대안적으로, 모든 혹은 개별 코일들은 서로 상이한 크기를 갖는 검출기 코일 수단의 일부분들을 포함할 수 있다(비대칭적으로 둘러쌀 수 있음).
따라서, 여자기 코일 수단, 특히 개별 코일이 검출기 코일 수단을 완전히 둘러싸지 않는 것, 또는 여자기 코일 수단이 모든 검출기 코일 수단이 아닌 선택된 검출기 코일 수단을 완전히 둘러싸는 것이 가능하다.
또 하나의 다른 실시예에서, 적어도 하나의 보상 코일 수단은 회로 기판 상에 혹은 회로 기판 내에 정렬된다. 보상 코일 수단은 본 명세서에서 개별 코일로서 구성될 수 있거나, 혹은 복수의 개별 코일들로서 구성될 수 있다. 보상 코일 수단은 본 명세서에서 개별 코일에 의해 구성될 수 있다.
특히, 보상 코일 수단은 여자기 코일 수단 및 검출기 코일 수단으로부터 분리되어 구성될 수 있다. 더욱이, 보상 코일 수단은 평가 수단에 의해 별도로 접촉될 수 있다. 보상 코일 수단은 바람직하게는 적어도 하나의 여자기 코일 수단과 적어도 하나의 검출기 코일 수단 간의 전기자기적 결합 상태가 보상 코일 수단에 의해 영향을 받지 않는 그러한 방식으로 정렬된다.
또 하나의 다른 실시예에서, 신호 기술(signaling technology)에 의해 여자기 코일 수단에 연결되는 여자기 신호들을 발생시키기 위한 수단은, 1 kHz 내지 5 MHz의 주파수 범위, 특히 1 kHz 내지 500 kHz의 주파수 범위에서 하나 혹은 수 개의 여자기 주파수(exciter frequency)들을 갖는 그리고/또는 여자 주파수 스펙트럼(excitation frequency spectrum)을 갖는 여자기 신호(exciter signal)를 발생시킨다. 여자기 신호들을 발생시키기 위한 수단은 특히 여자기 코일 수단의 전면에 연결될 수 있다.
활성 표면 상에 있는 혹은 활성 표면에 바람직하지 않은 방식으로 전기자기적으로 결합된 간섭 물체의 검출은, (신호 기술에 의해 검출기 코일 수단에 연결된, 특히 다운스트림에 연결된) 평가 수단이 검출기 코일 수단의 출력 신호를 평가하는 경우 일어날 수 있다. 평가는 예를 들어, 여자기 코일 수단에 대해 만들어진 참조값(특히, 여자기 신호에 관해 만들어진 참조값)과 함께 일어날 수 있다. 예를 들어, (검출되는) 간섭 물체가 여자기 코일 수단과 검출기 코일 수단 간의 결합에 어느 정도 영향을 미치는 지에 관한 차이 변압기(difference transformer)(혹은 알려진 다른 것이 고려됨)의 방식으로 결정이 일어날 수 있다.
교란이 없는 이상적인 경우에, 이러한 코일 수단은 서로에 대해 분리될 수 있거나 결합이 없을 수 있다. 이것은 예를 들어, 코일 운반체 상의 검출기 코일 수단 및/또는 여자기 코일 수단의 물리적 기하구조 및/또는 구성을 적절하게 설계함으로써 달성될 수 있다.
대안적으로 혹은 추가적으로, 이러한 교란이 없는 결합(혹은 분리)의 상태는 평가 수단에서 수행되는 신호 프로세싱의 적절한 컴퓨터 혹은 디지털 차이 형성에 의해 일어날 수 있다.
검출은 또한, 간섭 물체에 의한 여자기 코일 수단과 검출기 코일 수단 간의 결합 동작의 변화가 검출 및 평가된다는 사실에 기반을 둘 수 있다.
단지 검출 목적으로 별도로 결정 및 제공되는 전달측 및/또는 수신측 상에 코일 수단을 제공하는 것은 (검출에 적합한 신호-노이즈 구간에 관해) 검출의 감도에서 큰 이점만이 가능하도록 하는 것이 아니다. 특정 간섭 물체의 종류(class), 유형(type), 혹은 크기(size)의 결정 및/또는 평가를 수행하는 것이 또한 가능하다. 따라서, 간섭 물체는 예를 들어, 특징지어질 수 있다. 특히, 예를 들어, 간섭 물체의 크기 및/또는 물질의 유형이 또한 결정될 수 있다.
따라서, 본 발명은 특정 간섭 물체의 크기 및/또는 유형에 따라 반응 조치의 시작 혹은 도입을 유리하게 가능하게 할 수 있다.
이것은 예를 들어, 여자기 코일 수단에 대해 발생되는 여자기 신호와 검출기 코일 수단에 의해 발생되는 출력 신호 간의 신호-기술 연결이 하나 이상의 신호 파라미터들에 관해 평가되는 경우 일어날 수 있다.
특히, 상이한 간섭 물체들은 하나 이상의 주파수들에 관해 혹은 임의의 주파수 범위 내에서, 특히 물질의 크기 및/또는 위치 및/또는 유형에 따라, 신호-기술 연결에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 주파수 의존성은 이후 의도적 방식으로 평가될 수 있다.
광대역 신호 평가 혹은 수 개의 스펙트럼적으로 상이한 주파수들에 관해 정렬된 것이 본 명세서에서 이로울 수 있다. 이러한 방식으로, 전달 혹은 충전의 동작시 1차 코일 유닛에 의해 발생되는 전력 전달 필드의 효과적인 보상이 또한 달성될 수 있다.
특히, 광대역 혹은 주파수-선택적 여자기 신호가 발생될 수 있고, 이 경우 여자기 신호의 전형적인 주파수 스펙트럼은 대략 10 내지 대략 500 kHz의 범위 내에 있다. 그러나, 특히 여자기 신호는 1차 코일 유닛의 여자기 신호의 주파수를 포함하는 미리결정된 여자 주파수 범위 내의 어떠한 주파수들도 포함할 수 없다. 따라서, 예를 들어, 여자기 신호가 여자 주파수 범위의 최소 주파수 아래에 있는 그리고/또는 여자 주파수 범위의 최대 주파수 위에 있는 단지 하나의 주파수 혹은 수 개의 주파수들 혹은 하나 이상의 주파수 범위(들)만을 포함하는 것이 가능하다. 여자 주파수 범위는 예를 들어, 중앙 주파수로서 1차 코일 유닛의 여자 주파수를 포함할 수 있고, 그리고 미리결정된 최소 크기(예를 들어, 20 kHz)를 가질 수 있다.
(검출에 관해 간섭 필드를 발생시킬 수 있는) 동작되는 1차 코일 유닛의 여자 신호의 스펙트럼 범위는 예를 들어, 통상적으로 대략 140 kHz의 범위 내에 있을 수 있고, 이에 따라 간섭 물체들의 민감한 검출 및 고-분해능 검출을 어렵게 하는 1차 코일 유닛의 (강력한) 신호 없이 이러한 (간섭) 스펙트럼 위에서, 뿐만 아니라 아래에서의 스펙트럼 평가에 의해, 간섭 물체의 검출을 위한 출력 신호의 신뢰가능한 평가가 가능하게 된다.
이와 관련하여, 보상 수단에 의한 검출의 이러한 광대역 혹은 주파수-선택된 수행은 유도성 에너지 전달 동작에 존재하는 1차 필드의 효과적인 소멸(fade-out)을 실현하고, 이에 따라 동전의 크기 혹은 더 작은 크기를 갖는 간섭 물체들이 대략 0.5 평방 미터 내지 5 평방 미터의 범위 내에 있는 전형적인 활성-표면 크기에서 신뢰가능하게 검출될 수 있게 된다.
또 하나의 다른 실시예에서, 여자기 신호는 스펙트럼적으로 서로 분리되어 있는 복수의 여자 주파수들을 갖도록 발생된다. 최소 및 최대 여자 주파수는 적어도 100 kHz만큼, 바람직하게는 적어도 200 kHz만큼, 더욱 바람직하게는 적어도 300 kHz만큼, 스펙트럼적으로 서로 분리될 수 있다. 개별 여자 신호들의 주파수들은 이들의 일부분에 대해 예를 들어, 10 kHz, 20 kHz 혹은 50 kHz와 같은 미리결정된 주파수만큼 분리될 수 있다.
대안적으로 혹은 추가적으로, 여자기 신호는 스펙트럼적으로 적어도 100 kHz의 폭(wide)을 갖는 여자 주파수 범위에서, 바람직하게는 스펙트럼적으로 적어도 200 kHz의 폭을 갖는 여자 주파수 범위에서, 더욱 바람직하게는 스펙트럼적으로 적어도 300 kHz의 폭을 갖는 여자 주파수 범위에서, 발생된다.
또 하나의 다른 실시예에서, 검출기 코일 수단의 출력 신호를 검출 및 평가하기 위한 평가 수단은, 출력 신호가, 적어도 100 kHz의 주파수 범위에 걸쳐, 그리고/또는 스펙트럼적으로 서로 분리되어 있는 복수의 여자 주파수들에 대해(예를 들어, 앞에서 설명된 여자 주파수들에 대해), 스펙트럼적으로 평가될 수 있는 방식으로 설계된다. 출력은 또한 본 명세서에서 검출기 신호로서 지칭될 수 있다.
또 하나의 다른 실시예에서, 적어도 하나의 평가 수단은 검출기 코일 수단의 출력 신호의 주파수 및/또는 위상(phase) 및/또는 진폭을 검출 및 평가하도록 설계된다. 특히, 평가 수단은 검출기 코일 수단의 출력 신호의 주파수 변화 및/또는 위상 변화 및/또는 진폭 변화를 검출 및 평가하도록 설계된다. 본 명세서에서 주파수 변화 및/또는 위상 변화 및/또는 진폭 변화는 시간에서의 변화일 수 있다. 주파수 변화 및/또는 위상 변화 및/또는 진폭 변화는 바람직하게는 참조 신호에 대비된 변화이다.
참조 신호는 특히 동일한 여자 조건들 하에서(특히, 간섭 물체가 존재하지 않는 경우 동일한 여자 필드의 수신시) 발생되는 검출기 코일 수단의 출력 신호일 수 있다. 대안적으로, 참조 신호는 여자기 신호일 수 있다. 대안적으로 혹은 추가적으로, 참조 신호는 또 하나의 다른 검출기 코일 수단의 출력 신호일 수 있다.
바람직하게는 검출기 신호의 주파수 변화 및/또는 위상 변화 및/또는 진폭 변화의 결합이 평가될 수 있다.
따라서, 예를 들어, 여자기 신호와 출력 신호 간의 진폭들, 주파수 차이들 혹은 위상 차이들의 발생은 간섭 물체에 대한 반응으로서 평가될 수 있다. 주파수 및/또는 위상 및/또는 진폭 혹은 이들의 변화의 결정은 또한, 추가적으로 간섭 물체를 그 물질 속성들, 그 위치, 혹은 활성 표면 상에서의 위치, 그리고 가능한 공간 배향 및 그 크기에 있어 특징짓는 것을 가능하게 한다.
예를 들어, 평가 수단에 의해 평가되는 위상 변이(phase shift) 및/또는 진폭에서의 변화는 간섭 물체의 기하학적 구조를 결정하는 것을 가능하게 하는 것으로 판명되었다. 주파수 혹은 주파수 변화, 특히 차이 신호는 침투 깊이(penetration depth)의 결정을 가능하게 하고, 그 결과로서 간섭 물체의 물질 속성들이 결정될 수 있다.
특히, 미리결정된 표면, 예를 들어, 활성 표면 혹은 활성 표면의 일부분 혹은 활성 표면을 완전히 포함하는 표면은 예를 들어, 복수의 검출기 코일 수단의 앞서 설명된 구성으로 포괄될 수 있다. 2차 코일 유닛의 수신 영역 내의 미리결정된 표면, 예를 들어, 수신 표면 혹은 수신 표면의 일부분 혹은 수신 표면을 완전히 포함하는 표면도 또한 포괄될 수 있으며, 여기서 수신 표면은 이전에 설명된 제 1 방향에 대한 단면 평면에서의 수신 영역의 단면 표면일 수 있다.
복수의 검출기 코일 수단의 경우에, 수 개의 출력 신호들이 (특정 개별 검출기 코일에 따라) 선택적으로 평가될 수 있다. 이에 따라 생성되는 복합 신호 패턴은 이후 간섭 물체들의 속성들에 관해 그리고 또한 활성 표면 상에서 혹은 내에서의 그 국지적 위치에 관해 평가될 수 있다. 더욱이, 이에 대응하여 적절한 보조 반응들이 개시될 수 있는데, 예를 들어, 활성 표면의 자동 세정이 개시될 수 있다.
또 하나의 다른 실시예에서, 적어도 하나의 여자기 코일 수단과 적어도 하나의 검출기 코일 수단 간의 결합 상태에 대해 차량이 미치는 전기자기적 영향을 고려하도록 설계되는 적어도 하나의 보상 수단이 제공된다.
본 명세서에서 보상 수단은 이전에 설명된 보상 수단에 대응할 수 있고, 또는 추가적인, 예를 들어, 별개의 보상 수단으로서 구성될 수 있다.
보상 수단은 바람직하게는 여자기 코일 수단과 검출기 코일 수단을 위해 제공되는 회로 기판 상에 혹은 내에 제공된다. 더욱이 보상 수단은 평가 수단에 의해 적어도 부분적으로 실현되는 것이 바람직하다. 적어도 하나의 여자기 코일 수단과 적어도 하나의 검출기 코일 수단 간의 결합 상태에 대한 차량의 전기자기적 영향은, 차량의 전기자기적 영향을 고려하는 보상 수단에 의해, 결정 및/또는 감소될 수 있고, 특히 완벽히 보상 혹은 제거될 수 있다. 이에 따라 본 명세서에서의 활성 보상 및 컴퓨터 보상에 관한 이전의 설명이 적용된다.
따라서, 본 발명은 한편으로는 적어도 하나의 여자기 코일 수단과 적어도 하나의 검출기 코일 수단 간의 결합 상태에 대한 전력 전달 필드의 영향을 고려하는 것, 특히 최소화시키는 것을 가능하게 한다. 이것은 1차 코일 유닛의 전기자기적 영향, 뿐만 아니라 2차 코일 유닛의 전기자기적 영향을 고려하는 것을 포함한다.
이것은 예를 들어, 이전에 설명된 광대역 및/또는 주파수-선택적 여자기 신호의 발생 그리고 출력 신호의 대응하는 평가에 의해 일어날 수 있다. 보상 수단은 본 명세서에서 평가 수단을 적절하게 설계함으로써 적합하게 실현될 수 있다.
특히, 차량의 전기자기적 영향을 고려하기 위한 추가적인 보상 수단은 차량 자체의 요소 영향을 (대응하는 전기자기적으로 관련된 차량 부재들에 의해) 추가적으로 이롭게 고려할 수 있게 한다. 따라서, 이것은 또한 차량 보상 수단으로서 설계될 수 있다.
예를 들어, 차량의 전기자기적 영향의 보충적 혹은 대안적 보상 목적으로 하나 이상의 특별한 추가적 코일(들)이 제공될 수 있다. 이들은 이전에 설명된 보상 코일 수단과는 분리되어 구성될 수 있다. 그러나, 추가적인 코일(들)은 또한 이전에 설명된 보상 코일 수단에 의해 이용가능하게 될 수 있다.
적어도 하나의 추가적인 검출기 코일이 여자기 코일 수단의 코일들 및/또는 검출기 코일 수단의 코일들과 함께 공통 회로 기판 상에 기하학적으로 인접하여 제공될 수 있다. 대안적으로, 그러나, 적어도 하나의 추가적인 검출기 코일은 또한, 또 하나의 다른 방식으로 기하학적으로, 구성적으로, 그리고/또는 컴퓨터에 의해 고려될 수 있다. 그 다음에, 특정 사용의 경계 조건들은 본 명세서에서 최상의 가능한 효과적인 보상(혹은 보상 요건)을 위해 설정치를 제공하고, 이 경우 본 발명의 범위 내에서 단지 배타적인 경우만이 아니라 1차 코일 유닛의 영향의 보상이 확보되게 된다.
결과적으로, 본 발명은 구현 대상들(즉, 1차 코일 유닛 및/또는 차량-측 코일 유닛) 중 하나에 대한 정착물 혹은 유사한 모듈의 방식으로 이상적으로 유지관리 호의성, 대체가능성 및 동작 안전성과 사용에서의 매우 높은 정도의 융통성을 결합시키는 놀라울 정도로 간단하고 효율적인 방식을 통해 간섭 물체들을 검출하기 위한 시스템이 제공될 수 있게 한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 기술의 결과로서, 유도성 에너지 전달의 적용 및 사용의 영역, 특히 또한 성능 범위에서 영역은 크게 확장될 것이고, 이와 관련하여 추가적인 용도가 앞서 언급된 문제들의 해결과 함께 생성될 것으로 예측되고 있다.
더욱이, 유도성 에너지 전달을 위한 시스템이 제안되고 있으며, 이러한 시스템은 전기자기적 전력 전달 필드 중 적어도 일부를 발생시키기 위한 적어도 하나의 1차 코일 유닛과, 그리고 1차 코일 유닛에 의해 발생되는 전기자기적 필드를 수신하기 위한 2차 코일 유닛을 포함한다.
본 발명에 따르면, 시스템은 이전에 설명된 실시예들 중 하나의 실시예에 따른 이질적인 물체를 검출하기 위한 장치를 포함한다.
더욱이, 유도성 활성 표면 및/또는 유도성 활성 부분이 1차 코일 유닛과 관련될 수 있고, 검출을 위한 장치는 활성 표면 상에 정렬된 혹은 활성 부분 내에 정렬된 이질적인 물체 또는 활성 표면 혹은 활성 부분과 관련하여 필드-활성화된 인접하여 정렬된 이질적인 물체가 검출될 수 있는 그러한 방식으로 구성 및/또는 정렬된다. 활성 표면 및 활성 부분은 앞에서 이미 설명되었다. 특히, 이전에 설명된 회로 기판은 활성 표면 상에 혹은 활성 부분 내에 정렬될 수 있다. 특히, 회로 기판은 활성 표면 일부 혹은 전체를 포괄할 수 있다. 회로 기판이 활성 표면을 완전히 둘러싸는 표면을 포괄하는 것이 또한 가능하다
2차 코일 유닛은 활성 표면에 대해 상대적 위치에 배치될 수 있는데, 이것은, 1차 코일 유닛과 2차 코일 유닛 간의 유도성 결합이 예를 들어, 차량 배터리 혹은 차량 구동용 배터리를 충전하도록 전력 전달을 일으킬 수 있는 그러한 방식으로 일어날 수 있다. 이러한 상대적 위치는 또한 충전 위치로서 지칭될 수 있다.
전력 전달은 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단의 동작에 따라 차단 및/또는 비활성화될 수 있고, 그리고/또는 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단의 동작에 의해 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 만약 간섭 물체가 검출되면, 전력 전달은 차단 및/또는 비활성화될 수 있다.
더욱이, 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단은, 차량이 충전 위치에 도달하기 전에 그리고/또는 차량이 충전 위치에 있기 전에, 특히 활성 표면 상에서의 간섭 물체의 검출이 가능하게 되는 그러한 방식으로, (충전 위치에 배치되는 1차 코일 유닛과 2차 코일 유닛 사이에) 제공될 수 있다. 본 명세서에서 충전 위치는 1차 코일 유닛과 2차 코일 유닛 간에 전력 전달이 가능한 특히 미리결정된 속성들을 갖는 전력 전달이 가능한 그러한 상대적 위치 및/또는 상대적 배향을 지칭한다.
더욱이, 유도성 에너지 전달을 위한 시스템에서 적어도 하나의 간섭 물체를 검출하기 위한 방법이 제안되며, 유도성 에너지 전달을 위한 시스템은 전기자기적 전력 전달 필드 중 적어도 일부를 발생시키기 위한 적어도 하나의 1차 코일 유닛을 포함하고, 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단의 적어도 하나의 여자기 코일 수단에 의해 여자기 필드가 발생되고, 여자기 필드는 적어도 하나의 여자기 코일 수단과 관련된 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단의 적어도 하나의 검출기 코일 수단에 의해 적어도 부분적으로 수신되고, 적어도 하나의 여자기 코일 수단과 적어도 하나의 검출기 코일 수단 간의 결합 상태가 검출되고 그리고/또는 결합 상태의 변화가 검출되고, 이질적인 물체가 결합 상태에 따라 그리고/또는 결합 상태의 변화에 따라 검출된다.
더욱이, 적어도 하나의 여자기 코일 수단과 적어도 하나의 검출기 코일 수단 간의 결합 상태에 대해 1차 코일 유닛이 미치는 전기자기적 영향 및/또는 2차 코일 유닛이 미치는 전기자기적 영향이 적어도 하나의 보상 수단에 의해 고려되고 혹은 보상되며, 특히 최소화되고, 바람직하게는 완벽히 보상 혹은 제거된다.
본 방법은 바람직하게는 이전에 설명된 실시예들 중 하나의 실시예를 따르는 장치에 의해 수행될 수 있거나, 혹은 이러한 본 발명에서 설명된 실시예들 중 하나의 실시예에 의해 수행될 수 있다. 더욱이, 따라서 이전의 실시예들 중 하나의 실시예를 따르는 장치에 의해 수행될 수 있는 모든 방법들이 또한 설명된다.
특히, 간섭 물체들을 검출하기 위한 적어도 하나의 수단은 1차 코일 유닛으로부터 분리되어 구성된다. 더욱이, 적어도 하나의 검출기 코일 수단에 의해 수신되는 필드 상의 전력 전달 필드의 양이 보상 수단에 의해 감소된다. 대안적으로 혹은 추가적으로, 수신된 전력 전달 필드에 따라 적어도 하나의 검출기 코일 수단에 의해 발생되는 출력 신호의 양이 보상 수단에 의해 감소된다.
예를 들어, 이전에 설명된 보상 필드는 보상 수단에 의해 발생될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 검출기 코일 수단의 출력 신호의 적어도 하나의 속성, 특히 이들의 변하는 이전에 설명된 진폭 및/또는 주파수 및/또는 위상(이것도 또한 이전에 설명되었음)이 평가될 수 있다.
더욱이, 이질적인 물체의 물질 유형, 및/또는 이질적인 물체의 크기, 그리고/또는 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단에 대한 이질적인 물체의 위치가 추가적으로 결정될 수 있다.
더욱이, 만약 간섭 물체가 검출된다면 전력 전달은 차단 및/또는 비활성화 및/또는 감쇄될 수 있다.
본 발명의 다른 장점들, 특징들 및 세부사항들은 바람직한 예시적인 실시예들의 아래와 같은 설명으로부터 그리고 도면들로부터 알 수 있다.
도 1은 유도성 에너지 전달을 위한 본 발명에 따른 장치의 도식적 블록도를 보여주며, 여기에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단이 구비되어 있다.
도 2는 운반체 플레이트의 가능한 코일 레이아웃에 대한 도식적 상면 도면을 보여주며, 운반체 플레이트 상에는 여자기 코일 수단과 검출기 코일 수단이 함께 제공되고 추가적인 보상 코일 수단도 함께 제공된다.
도 3은 차량으로의 전기적 에너지 전달을 위한 예시적인 시스템에서 본 발명의 사용을 예시하기 위한 도식적 도면을 보여준다.
도 1은 본 발명의 제 1 예시적 실시예에 따른 유도성 에너지 전달을 위한 장치의 프레임워크(framework)에서, 본 발명에 따른 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단을 실현하는 본질적인 기능 컴포넌트(component)들의 구성 및 협력동작을 나타내는 도식적 블록도를 보여준다.
구체적으로 살펴보면, 2개의 커다란 원주형 전도체 루프(circumferential conductor loop)들의 형태를 갖는 여자기 코일 수단(12)이 인쇄 회로 기판(printed circuit board)으로서 구성되는 운반체 유닛(carrier unit)(10) 상에 실현되며, 더 세부적인 것에 대해서는 도 2에 따른 인쇄 회로 기판에 대한 상면 도면을 참조하기 바란다. 여자기 코일 수단(12)은 2 x 2 행렬 구성으로 정렬되는 (검출기 코일 수단(14)으로서의) 4개의 검출기 코일들을 둘러싼다. 따라서, 2개의 검출기 코일 수단(14)은 각각 직렬로 정렬된다. 검출기 코일 수단(14)의 쌍(pair) 사이에는 전력 전달 필드의 보상을 위한 추가적인 보상 수단(16)이 직렬 연결로 정렬되어 보상 코일들로서 구성된다. 따라서, 에너지의 전달을 위해 사용되는 1차 코일 유닛(18)의 자기적 필드 영향(magnetic field influence) 혹은 2차 코일 유닛(38)의 자기적 필드 영향, 그리고 차량(도 3에서의 도면 번호 20 참조) 자체의 전기자기적 물질들의 영향이 제거될 수 있고, 바람직하게는 제거될 수 있다.
도면에서는, 제 1 여자기 코일 수단(12)이 제 1 직렬 연결 상태의 검출기 코일 수단(14)의 단지 일부만을 포함하거나 포괄하는 것, 특히 제 1 직렬 연결 상태의 검출기 코일 수단(14)의 대략 절반(half)을 포함하거나 포괄하는 것이 보여지고 있다. 또 하나의 다른 여자기 코일 수단(12)은 제 1 직렬 연결 상태의 검출기 코일 수단(14)의 나머지 부분을 포함하고, 아울러 또 하나의 다른 직렬 연결 상태의 검출기 코일 수단(14)을 완전히 포함하거나 포괄한다. 그러나, 당연한 것으로, 다른 정렬들이 고려가능하다.
도 2에서의 인쇄 회로 기판 레이아웃의 도식적 도면이 예시하는 바와 같이, 단락 회로들(short circuits) 혹은 중첩들(overlappings)을 피하기 위해 그리고 각각의 개별 코일 혹은 코일 권선과 접촉하는 능력을 간단하게 하기 위해, 여자기 코일 수단(12)은 인쇄 회로 기판(10)의 평평한 면 상에 정렬되고, 검출기 코일 수단(14) 및 보상 코일 수단(16)은 대향하는 면 상에 정렬되며 이에 따라 가장자리-면 연결 영역(edge-side connection area)(22) 상에서 접촉될 수 있다.
도 1의 블록도가 예시하는 바와 같이, 여자기 코일 수단(12)의 신호 로딩(signal loading)은 신호 발생 유닛(24)에 의해 일어나게 되는데, 여기서 신호 발생 유닛(24)은 대략 10 kHz 내지 대략 500 kHz의 주파수 범위에서 광대역 여자기 신호(broadband exciter signal)를 발생시키도록 구성되며, 구체적인 예시적 실시예에서, 개별 주파수 신호들은 100 kHz, 120 kHz, 180 kHz, 200 kHz 및 250 kHz의 주파수들에서 발생되고, 이들은 각각의 경우에 주파수 스펙트럼(frequency spectrum)에서 최대 100 kHz 만큼 이격되어 있다. 따라서, 대응하는 여자기 필드가 발생된다.
수신측 상에서 검출기 코일 수단(14) 및 보상 코일 수단(16)은 신호 검출 및 준비 유닛(signal detection and preparation unit)(26)에 연결되고, 여기서 신호 검출 및 준비 유닛(26)은 전자적 평가 수단(electronic evaluation means)(25)의 프레임워크에서 실현된다. 이러한 기능적 컴포넌트는 여자기 필드에 의해 검출기 코일 수단 및 보상 수단(14, 16)에서 유도(induce)되는 신호를 임의의 알려진 다른 방식으로 검출하며(광대역 신호도 마찬가지임), 여기서, 이러한 유도된 신호는 또한 출력 신호로서 지칭될 수 있다. 출력 신호는 다운스트림(downstream)에 연결된 신호 프로세싱 유닛(signal processing unit)(28)에서의 후속 프로세스를 위해 적절하게 증폭 및 디지털화될 수 있다. 신호 프로세싱 유닛(28)도 마찬가지로 신호 기술(signaling technology)에 의한 분석 및 비교 목적으로 신호 발생 유닛(24)에 연결되고, 여기서 여자기 신호는 또한 신호 발생 유닛으로부터 신호 프로세싱 유닛(28)으로 전달될 수 있다.
신호 검출 및 준비 유닛(26)으로부터 획득된 신호(이 경우 이것은 전형적으로 디지털 방식으로 존재함)의 비교 혹은 분석은 이제 신호 프로세싱 유닛(28)에서 일어나는데, 즉, 4개의 검출기 코일 유닛들(14) 각각에 대한 제시된 바람직한 실시예의 프레임워크에서 일어난다. 이 경우, 신호 프로세싱 유닛(28)에서 도식적으로 제시되는 분석 기능(analysis functionality)(30i)은 i= 1 내지 N = 4에 대해 설계될 수 있다.
신호 분석에서는 특정 검출기 코일(14)의 출력 신호가 주파수(frequency)(f), 진폭(amplitude)(A) 및 위상(phase)(φ)에 있어서 (여자기 코일 수단(12)에 대한 구동기 신호(driver signal)로서 사용된) 신호 발생 유닛(24)의 여자기 신호로부터 편차(deviation)를 가지는지 여부가 결정된다.
추가적으로, 신호 비교는 참조 유닛(reference unit)(32)으로부터의 참조 데이터 기록과 함께 일어나며, 여기서 참조 유닛(32)은 저장 유닛(storage unit)(34)의 저장된 참조 데이터를 포함한다. 이러한 참조 데이터는 정의된 동작 조건들 하에서, 특히 간섭 물체들이 없는 교정 동작 상태 하에서, 장치의 설정 혹은 교정 절차의 결과이다.
도 3은 본 발명의 동작 및 사용 상황을 예시한다. 도식적으로 제시된 도로 표면(36) 상에서 움직일 수 있는 차량(20)은 하부 영역에 도로 표면을 향해 지향된 2차 코일 유닛(38)을 포함하고, 이러한 유닛은 정지된 1차 코일 유닛(18)과 무접점 유도성 협력동작(contactless, inductive cooperation)을 위해 임의의 알려진 다른 방식으로 설계된다. 전압 공급 유닛(40)으로부터 획득되는 전기적 에너지는 1차-측 코일 유닛(18)으로의 결합을 위해 전력-제어 유닛(control-power unit)(42)에 의해 임의의 알려진 방식으로 준비된다.
도 3에서 제시되는 차량(20)의 로딩 위치에서, 2차 코일 유닛(38)은 임의의 정렬 방식에서 1차 코일 유닛(18)에 대향하여 대략 10 cm 내지 20 cm의 전형적인 거리에 머물러 있다. 따라서, 무접점 전기적-유도성 에너지 전달이 임의의 알려진 다른 방식으로 일어날 수 있다. 2차 코일 유닛(38)에 전기자기적으로 그리고 유도성으로 적절하게 결합되는 에너지는 그 해당 부분에 대해 적절한 충전 전자기기(charging electronics)(44)를 통해 준비되고, 충전 목적을 위해 임의의 알려진 다른 방식으로 차량 에너지 저장 유닛(46)에 공급된다.
본 발명에 따라 제공되는 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단은 1차-측 코일 유닛(18) 상에서 실현되는 정착물(fixture)(48)의 형태를 가지며, 이러한 정착물(48)은 모듈(module) 방식으로 되어있거나 혹은 평평한 박스(flat box)의 형상을 갖고 도 2에서 제시되는 운반체 유닛(10), 보다 상세하게는 제시되는 코일 정렬들을 위한 운반체 유닛(10)을 포함하거나 가지고 있다. 그 다음에, 정착물(48)은 제시된 방식으로 1차 코일 유닛(18)의 활성 표면(active surface)을 가능한한 많이 포괄할 수 있다. 활성 표면은 예를 들어, 1차 코일 유닛(18)의 상위 표면일 수 있다.
평가 수단(25)(상세한 사항들에 대해서는 도 1 참조)이 모듈 유닛(48)으로부터 다운스트림에 연결되고, 여기서 평가 수단(25)은 여자기 코일 수단(12)에 대한 신호 발생 유닛(24)을 제시된 방식으로 수행하고, 뿐만 아니라 검출기-측 신호 준비 및 신호 프로세싱을 수행한다.
반응 및 경보 유닛(reaction and alarm unit)(50)은 평가 수단(25)으로부터 다운스트림에 연결되고, 이러한 반응 및 경보 유닛(50)은 평가 수단(25)의 검출 신호(즉, 검출가능한 방식으로 간섭 물체가 정착물(48) 상에 있음을 나타내는 검출 신호)에 대한 반응으로서 기술적 반응을 개시시키거나 일으키는데, 예를 들어, 적절한 신호 혹은 보충 경보를 제출함으로써 혹은 대안적으로 적절한 제거 조치 혹은 세정 조치를 개시시킴으로써 이러한 기술적 반응을 개시시키거나 일으킨다. 전력 제어 유닛(42)에 대한 도식적으로 제시된 연결부(52)는 추가적으로, 간섭 물체의 검출시, 위험들을 효과적으로 피할 수 있도록 1차-측 코일 유닛(18)으로의 (또 하나의 다른) 전기적 전력 충전이 차단되는 것이 일어나게 할 수 있다.
도 1 및 도 2에 대해 설명되고 도 3의 상황에서 제시되는 장치의 동작은 다음과 같다.
유닛들(18, 38)의 유도성 결합에 의해 배터리 유닛(46)에 대한 충전 전류를 공급받을 차량(20)이 1차 코일 유닛(18) 위로 그리고 도 3에서 제시된 충전 위치로 이동된다. 이러한 위치로의 이동 전에, 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단(48, 25, 50)의 동작(이상적으로는 영구적 동작)에 의해, 정착물(48) 상에 그리고 이러한 경우 또한 활성 표면 위에 전기자기적으로 관련된 그리고/또는 잠재적으로 위험한 간섭 물체가 존재하는지 여부의 모니터링이 일어난다.
이것은 유닛들(10, 25)의 동작에서 기술적으로 일어나며, 이 경우 신호 발생 유닛(24)에 의해 제어 상태에서의 코일 수단(12, 14) 간에 일어나는 전기자기적 결합은, 평가-측 유닛들(26, 28, 30i)에 의해, 결합-관련 출력 신호의 변화들이 있는지에 대해 점검된다.
구체적으로 살펴보면, 본 경우에 있어서, 검출기-측 신호들의 조정은, 여자기 신호와 비교되는 그리고 또한 저장된 참조 신호와 비교되는 주파수, 진폭, 및 위상의 변화에 관해 일어날 수 있다. 간섭 물체 상태를 또한 기술하는 적절한 임계값을 초과하는 경우, 대응하는 간섭 상태 혹은 경보 상태가 유닛(50)에 의해 신호화되고, 후속 조치들이 개시된다.
본 발명은 제시되는 예시적 실시예로만 한정되지 않으며, 오히려 특정 검출기 코일 수단을 갖도록 예시적으로 설명되는 운반체 유닛(10)의 설계는 임의의 사용 상황(예컨대, 제공될 개별 코일들의 개수 및 정렬, 뿐만 아니라 1차-측 코일 유닛 상에서의 이들의 평가 및 정렬)에 맞도록 다양하게 그리고 자유롭게 조정될 수 있다.
따라서, 예컨대 코일 운반체 유닛이 1차 코일 유닛(18)의 표면을 완전히 포괄하는 것을 해당 표면의 일부만을 포괄하는 것으로서 설계하는 것, 그리고 또한 대안적으로 이러한 코일 운반체 유닛이 차량 상에서, 특히 차량의 하부 상에서, 2차 코일 유닛(38)을 전체적으로 혹은 부분적으로 포괄하도록 정렬하는 것이 또한 본 발명의 대안적 실시예들의 범위에서 가능하다.
한편, 대안예로서, 코일 운반체 유닛은 또한, 전기자기적으로 관련된 결합 상태 및 전력 전달을 위한 관련 상태가 전체적으로 일어나기 전에 검출 수행이 선행하여 일어나도록 하기 위해, 예를 들어, 진행 방향에서 2차 코일 유닛(38) 전면에 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 발전 및/또는 다양화를 위한 평가 측에서의 다른 가능예들이 또한 존재한다. 따라서, 예를 들어, 간섭 물체에 의해 유발된 신호 변화의 측정된 및 매칭된 신호 파라미터들(여기에는 주파수, 진폭 및/또는 위상의 변화가 포함됨)이 간섭 물체의 유형, 및/또는 물질, 크기, 위치 및 유사한 속성들을 특징짓는 것은 본 발명의 다른 발전으로서 본 발명의 프레임워크에서 이로운 것임이 판명되었다.
이에 따라, 간섭 물체들에 대한 적절한 특징화 수단을 평가 수단과 관련시키는 것 혹은 신호 분석 수단(30i)과 관련시키는 것, 또는 간섭 물체들에 대한 이러한 특징화 수단을 평가 수단으로부터 다운스트림에 연결하는 것 혹은 신호 분석 수단(30i)으로부터 다운스트림에 연결하는 것, 그리고 이러한 특징화 수단이 그 검출된 신호 변화들에 근거하여 간섭 물체의 특징화를 수행하고(이에 따라 예를 들어, 간섭 물체가 시트(sheet)-형상을 갖는 간섭 물체라고 결정하는 것) 그리고 이러한 특징화에 근거하여 적절한 제거 조치를 특정적으로 개시시키는 것은 본 발명의 (도면들에서 제시되지 않은) 다른 발전예들의 범위 내에 있다.
결과적으로, 본 발명은 동작 안전성이 크게 상승될 수 있는 것, 특히 유도성으로 결합되는 코일 대상들 간의 고-성능 에너지 전달의 기술 영역에서 또한 동작 안전성이 크게 상승될 수 있는 것이 놀랍게 간단하며 매력적인 방식으로 일어나게 한다. 본 발명은 간단한 실현화를 가능하게 하고 아울러 기존의 시스템들의 간단한 개조를 가능하게 하며, 이것은 기술적 제조 관점으로부터 호의적이고, 뿐만 아니라 본 발명은 또한 에너지의 전기적 소비에 관해 뚜렷한 효율 향상을 달성하는데, 왜냐하면 일반적인 고려되는 종래 기술과는 대조적으로 이제는 간섭 물체들의 연속적인 모니터링이 전기적 전력의 낮은 사용으로 일어날 수 있기 때문이다(즉, 예컨대 전류를 공급받아야만 하는 전력 코일 유닛들 없이, 단지 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단 및 여기에 따로 제공되는 유닛들에 대해서만 전기적 전력이 사용됨).

Claims (16)

  1. 유도성 에너지 전달(inductive transfer of energy)을 위한 시스템에서 적어도 하나의 간섭 물체(interfering body)를 검출하기 위한 장치로서,
    상기 유도성 에너지 전달을 위한 시스템은 전기자기적 전력 전달 필드(electromagnetic power transfer field) 중 적어도 일부를 발생시키기 위한 적어도 하나의 1차 코일 유닛(primary coil unit)(18)을 포함하고,
    상기 장치는 간섭 물체들을 검출하기 위한 적어도 하나의 수단(48, 25, 50)을 포함하고,
    상기 간섭 물체들을 검출하기 위한 적어도 하나의 수단(48, 25, 50)은, 여자기 필드(exciter field)를 발생시키기 위한 적어도 하나의 여자기 코일 수단(exciter coil means)(12)과, 그리고 상기 적어도 하나의 여자기 코일 수단(12)과 관련된 적어도 하나의 검출기 코일 수단(detector coil means)(14)을 포함하고,
    상기 장치는, 상기 적어도 하나의 여자기 코일 수단(12)과 상기 적어도 하나의 검출기 코일 수단(14) 간의 결합 상태(coupling state)를 검출하는 것, 그리고/또는 상기 결합 상태의 변화를 검출하는 것을 수행하기 위한 적어도 하나의 평가 수단(evaluation means)(25)을 포함하고,
    상기 간섭 물체는 상기 결합 상태에 따라 그리고/또는 상기 결합 상태의 변화에 따라 검출가능하고,
    상기 장치는, 상기 적어도 하나의 여자기 코일 수단(12)과 상기 적어도 하나의 검출기 코일 수단(14) 간의 상기 결합 상태에 대해 상기 1차 코일 유닛(18)이 미치는 전기자기적 영향 및/또는 2차 코일 유닛(secondary coil unit)(38)이 미치는 전기자기적 영향을 보상(compensating)하기 위한 적어도 하나의 보상 수단(16)을 포함하고,
    상기 간섭 물체들을 검출하기 위한 적어도 하나의 수단(48, 25, 50)은, 상기 1차 코일 유닛(18)으로부터 분리되어 구성되고,
    상기 적어도 하나의 검출기 코일 수단(14)에 의해 수신되는 필드에서 상기 전력 전달 필드의 비율은 상기 보상 수단(16)에 의해 감소가능하고, 그리고/또는
    상기 수신된 전력 전달 필드에 따라 상기 적어도 하나의 검출기 코일 수단(16)에 의해 발생되는 출력 신호의 비율은 상기 보상 수단(16)에 의해 감소가능한 것을 특징으로 하는 간섭 물체를 검출하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보상 수단(16)은 적어도 하나의 보상 코일 수단(compensation coil means)을 포함하고,
    상기 보상 코일 수단에 의해 보상 필드(compensation field)가 발생가능하고,
    상기 적어도 하나의 검출 수단(14)에 의해 수신되는 상기 전력 전달 필드 중 적어도 일부는 상기 보상 필드에 의해 보상가능하고, 그리고/또는 상기 전력 전달 필드 중 적어도 일부는 상기 보상 코일 수단에 의해 검출가능하고,
    상기 검출된 전력 전달 필드에 따라 출력 신호가 발생가능한 것을 특징으로 하는 간섭 물체를 검출하기 위한 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단(48, 25, 50)의 적어도 일부는 상기 1차 코일 유닛(18)의 활성 표면(active surface) 상에 그리고/또는 상기 1차 코일 유닛(18)의 활성 부분(active volume) 내에 정렬되는 것을 특징으로 하는 간섭 물체를 검출하기 위한 장치.
  4. 제1항 내지 제2항 중 하나의 항에 있어서,
    상기 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단(48, 25, 50)의 적어도 일부는 상기 2차 코일 유닛(38)의 수신 범위 내에 정렬되는 것을 특징으로 하는 간섭 물체를 검출하기 위한 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 하나의 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 여자기 코일 수단(12)과 상기 적어도 하나의 검출기 코일 수단(14)은, 회로 기판(circuit board)(10)으로서 구성되는 운반체(carrier) 상에 평면 인덕터들(planar inductivities)의 형태로 구현되는 것을 특징으로 하는 간섭 물체를 검출하기 위한 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 여자기 코일 수단(12)과 상기 적어도 하나의 검출기 코일 수단(14)은, 상이한 전도체 층(conductor layer)들 상에 그리고/또는 상기 공통 회로 기판(10)의 마주보는 평평한 면(facing flat side)들 상에, 평면 인덕터들로서 구성되는 것을 특징으로 하는 간섭 물체를 검출하기 위한 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 검출기 코일 수단(14)은, 회로 기판의 표면 상에서 서로 인접하는 복수의 개별 코일들로서 그리고/또는 적어도 부분적으로 서로 중첩(overlapping)되어 정렬되는 복수의 개별 코일들로서, 구성되는 것을 특징으로 하는 간섭 물체를 검출하기 위한 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 하나의 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 여자기 코일 수단(12)은 적어도 분할구역(section)들 내에서 그리고 가장자리(edge) 상에서 상기 검출기 코일 수단(14)을 둘러싸는 코일로서 구성되는 것을 특징으로 하는 간섭 물체를 검출하기 위한 장치.
  9. 제5항 내지 제8항 중 하나의 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보상 코일 수단(16)은 상기 회로 기판(10) 상에 혹은 내에 정렬되는 것을 특징으로 하는 간섭 물체를 검출하기 위한 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 하나의 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 여자기 코일 수단(12)에 연결되는 여자기 신호 발생 수단(exciter signal generation means)이, 신호 기술(signaling technology)을 사용해, 1 kHz 내지 5 MHz의 주파수 범위에서 하나 이상의 여자 주파수(excitation frequency)들 및/또는 여자 주파수 스펙트럼(excitation frequency spectrum)을 갖는 여자기 신호(exciter signal)를 발생시키는 것을 특징으로 하는 간섭 물체를 검출하기 위한 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 여자기 신호는, 스펙트럼적으로(spectrally) 서로 분리되어 있는 복수의 여자 주파수들을 갖도록 발생되고, 그리고/또는 스펙트럼적으로 적어도 100 kHz의 폭(wide)을 갖는 여자 주파수 범위에서 발생되는 것을 특징으로 하는 간섭 물체를 검출하기 위한 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 하나의 항에 있어서,
    상기 검출기 코일 수단(14)의 출력 신호를 검출 및 평가하기 위한 상기 적어도 하나의 평가 수단(25)은, 상기 출력 신호가, 적어도 100 kHz의 주파수 범위에 걸쳐, 그리고/또는 스펙트럼적으로 서로 분리되어 있는 복수의 반송파 주파수(carrier frequency)들에 대해, 스펙트럼적으로 평가되는 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 간섭 물체를 검출하기 위한 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 하나의 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 평가 수단(25)은 상기 검출기 코일 수단(14)의 출력 신호의 주파수 및/또는 위상들 및/또는 진폭을 검출 및 평가하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 간섭 물체를 검출하기 위한 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 하나의 항에 있어서,
    보상 수단(16)이, 상기 적어도 하나의 여자기 코일 수단(12)과 상기 적어도 하나의 검출기 코일 수단(14) 간의 상기 결합 상태에 대해 상기 차량이 미치는 전기자기적 영향을 보상하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 간섭 물체를 검출하기 위한 장치.
  15. 유도성 에너지 전달을 위한 시스템으로서,
    상기 시스템은 전기자기적 전력 전달 필드 중 적어도 일부를 발생시키기 위한 적어도 하나의 1차 코일 유닛(18)과, 그리고 상기 1차 코일 유닛에 의해 발생되는 상기 전기자기적 필드를 수신하기 위한 2차 코일 유닛(38)을 포함하고,
    상기 시스템은 청구항 제1항 내지 제14항 중 하나에 기재된, 간섭 물체를 검출하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도성 에너지 전달을 위한 시스템.
  16. 유도성 에너지 전달을 위한 시스템에서 적어도 하나의 간섭 물체를 검출하기 위한 방법으로서,
    상기 유도성 에너지 전달을 위한 시스템은 전기자기적 전력 전달 필드 중 적어도 일부를 발생시키기 위한 적어도 하나의 1차 코일 유닛(18)을 포함하고,
    간섭 물체들을 검출하기 위한 수단(48, 25, 50)의 적어도 하나의 여자기 코일 수단(12)에 의해 여자기 필드가 발생되고, 상기 여자기 필드는 상기 적어도 하나의 여자기 코일 수단(12)과 관련된 상기 간섭 물체들을 검출하기 위한 수단(48, 25, 50)의 적어도 하나의 검출기 코일 수단(14)에 의해 적어도 부분적으로 수신되고,
    상기 적어도 하나의 여자기 코일 수단(12)과 상기 적어도 하나의 검출기 코일 수단(14) 간의 결합 상태 그리고/또는 상기 결합 상태의 변화가 검출되고,
    상기 간섭 물체가 상기 결합 상태에 따라 그리고/또는 상기 결합 상태의 변화에 따라 검출되고,
    상기 적어도 하나의 여자기 코일 수단(12)과 상기 적어도 하나의 검출기 코일 수단(14) 간의 상기 결합 상태에 대해 상기 1차 코일 유닛(18)이 미치는 전기자기적 영향 및/또는 2차 코일 유닛(38)이 미치는 전기자기적 영향이 적어도 하나의 보상 수단(16)에 의해 보상되고,
    상기 간섭 물체들을 검출하기 위한 적어도 하나의 수단(48, 25, 50)은 상기 1차 코일 유닛(18)으로부터 분리되어 구성되고,
    상기 적어도 하나의 검출기 코일 수단(14)에 의해 수신되는 필드에서 상기 전력 전달 필드의 비율은 상기 보상 수단(16)에 의해 감소되고, 그리고/또는
    상기 수신된 전력 전달 필드에 따라 상기 적어도 하나의 검출기 코일 수단(16)에 의해 발생되는 출력 신호의 비율은 상기 보상 수단(16)에 의해 감소되는 것을 특징으로 하는 간섭 물체를 검출하기 위한 방법.
KR1020167032038A 2014-04-17 2015-03-31 유도성 에너지 전달을 위한 시스템에서 간섭 물체를 검출하기 위한 장치 및 방법, 그리고 유도성 에너지 전달을 위한 시스템 KR20160145735A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014207427.4 2014-04-17
DE102014207427.4A DE102014207427A1 (de) 2014-04-17 2014-04-17 Vorrichtung und Verfahren zur Detektion eines Störkörpers in einem System zur induktiven Energieübertragung sowie System zur induktiven Energieübertragung
PCT/EP2015/056953 WO2015158540A1 (de) 2014-04-17 2015-03-31 Vorrichtung und verfahren zur detektion eines störkörpers in einem system zur induktiven energieübertragung sowie system zur induktiven energieübertragung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160145735A true KR20160145735A (ko) 2016-12-20

Family

ID=52814085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167032038A KR20160145735A (ko) 2014-04-17 2015-03-31 유도성 에너지 전달을 위한 시스템에서 간섭 물체를 검출하기 위한 장치 및 방법, 그리고 유도성 에너지 전달을 위한 시스템

Country Status (11)

Country Link
US (1) US10284024B2 (ko)
EP (1) EP3131779B1 (ko)
JP (1) JP6574200B2 (ko)
KR (1) KR20160145735A (ko)
CN (1) CN106464034B (ko)
BR (1) BR112016023824A2 (ko)
CA (1) CA2945866A1 (ko)
DE (1) DE102014207427A1 (ko)
RU (1) RU2016144959A (ko)
SG (1) SG11201608443UA (ko)
WO (1) WO2015158540A1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2528474A (en) 2014-07-23 2016-01-27 Bombardier Transp Gmbh Operation of an inductive power transfer system
JP7010845B2 (ja) 2016-05-10 2022-01-26 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 無線電力伝送システムにおける異物検知
DE102016222217A1 (de) * 2016-11-11 2018-05-17 Volkswagen Aktiengesellschaft Induktive Ladestation und Verfahren zum Steuern einer induktiven Ladestation
GB2567430A (en) 2017-10-09 2019-04-17 Bombardier Primove Gmbh A system and a method for determining a relative pose between a primary winding structure and a secondary winding structure of a system for inductive power
US10403113B1 (en) 2018-04-06 2019-09-03 Witricity Corpoation Methods for warning of electromagnetic fields produced by wireless electric vehicle charging systems
JP7047782B2 (ja) * 2019-01-11 2022-04-05 オムロン株式会社 送電装置の制御装置、送電装置、及び非接触電力伝送システム
CN111682652B (zh) * 2020-05-29 2021-09-17 中国石油天然气集团有限公司 一种非接触传输磁机构耦合系数动态调整系统和方法
CN113991885B (zh) * 2021-09-07 2023-09-12 哈尔滨工业大学 基于齿条形差分检测线圈组的无线充电系统金属异物检测与定位的装置及方法

Family Cites Families (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR92193E (fr) 1967-04-20 1968-10-04 Commissariat Energie Atomique Procédé et dispositif de production d'énergie utilisant des cycles thermodynamiques à gaz condensables à température ambiante
US5049763A (en) * 1989-03-22 1991-09-17 National Semiconductor Corporation Anti-noise circuits
JP3122601B2 (ja) * 1995-06-15 2001-01-09 東京エレクトロン株式会社 プラズマ成膜方法及びその装置
JP3528367B2 (ja) 1995-09-30 2004-05-17 ソニーケミカル株式会社 リーダ・ライタ用アンテナ
JPH10215530A (ja) * 1997-01-28 1998-08-11 Matsushita Electric Works Ltd 非接触電力伝送装置
JP2000295796A (ja) * 1999-04-02 2000-10-20 Tokin Corp 非接触電力供給装置
US6650227B1 (en) * 1999-12-08 2003-11-18 Hid Corporation Reader for a radio frequency identification system having automatic tuning capability
JP2002261534A (ja) * 2001-03-02 2002-09-13 Yoshikawa Rf System Kk データキャリア用送信受信組アンテナ
US7605496B2 (en) * 2004-05-11 2009-10-20 Access Business Group International Llc Controlling inductive power transfer systems
US7925223B2 (en) 2007-07-24 2011-04-12 Infineon Technologies Ag Coil pair with carrier suppression
CA2709867C (en) 2007-12-21 2016-02-23 Access Business Group International Llc Circuitry for inductive power transfer
CN102089952B (zh) * 2008-04-03 2014-03-05 皇家飞利浦电子股份有限公司 无线功率传输系统
US7919964B2 (en) * 2008-06-02 2011-04-05 Geonics Limited Combined electromagnetic sensor and magnetometer
JP4872973B2 (ja) * 2008-06-25 2012-02-08 セイコーエプソン株式会社 送電制御装置、送電装置、受電制御装置、受電装置及び電子機器
US20110074346A1 (en) 2009-09-25 2011-03-31 Hall Katherine L Vehicle charger safety system and method
US8963488B2 (en) * 2008-09-27 2015-02-24 Witricity Corporation Position insensitive wireless charging
US8772973B2 (en) * 2008-09-27 2014-07-08 Witricity Corporation Integrated resonator-shield structures
CN102239633B (zh) * 2008-09-27 2017-01-18 韦特里西提公司 无线能量转移系统
US9160203B2 (en) * 2008-09-27 2015-10-13 Witricity Corporation Wireless powered television
WO2010133501A1 (de) 2009-05-18 2010-11-25 Sick Ag Sensor zum detektieren metallischer objekte
DE102009033237A1 (de) * 2009-07-14 2011-01-20 Conductix-Wampfler Ag Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie
JP5484843B2 (ja) 2009-09-24 2014-05-07 パナソニック株式会社 非接触充電システム
JP2012016125A (ja) * 2010-06-30 2012-01-19 Panasonic Electric Works Co Ltd 非接触給電システム及び非接触給電システムの金属異物検出装置
JP4996722B2 (ja) * 2010-06-30 2012-08-08 株式会社東芝 電力伝送システム及び送電装置
WO2012004092A2 (en) 2010-07-07 2012-01-12 Robert Bosch Gmbh Foreign object detection in inductive coupled wireless power transfer environment using thermal sensors
JP5426510B2 (ja) 2010-09-27 2014-02-26 株式会社東芝 無線電力伝送装置
EP2671102B1 (de) 2011-02-02 2022-09-28 Zircon Corporation Metalldetektor zur ortung metallischer objekte
US9118357B2 (en) * 2011-02-17 2015-08-25 Qualcomm Incorporated Systems and methods for controlling output power of a wireless power transmitter
DE102011015980B4 (de) 2011-04-04 2021-05-06 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg System zur berührungslosen Übertragung von Energie von einer Primärwicklung an ein eine an die Primärwicklung induktiv koppelbare Sekundärwicklung umfassendes Fahrzeug, Verfahren zum Detektieren von Metallstücken bei dem System, Verfahren zum Positionieren eines Fahrzeuges, Verfahren zur Bestimmung einer Richtung und Positioniersteuerverfahren
DE102011050655A1 (de) 2011-05-26 2012-11-29 Conductix-Wampfler Gmbh Verfahren zur Erkennung eines elektrisch leitfähigen Fremdkörpers und Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie
JP6067211B2 (ja) 2011-05-27 2017-01-25 日産自動車株式会社 非接触給電装置
JP5940784B2 (ja) 2011-09-09 2016-06-29 国立大学法人埼玉大学 移動体用非接触給電装置
KR101880258B1 (ko) 2011-09-09 2018-07-19 위트리시티 코포레이션 무선 에너지 전송 시스템에서의 이물질 검출
EP2587268A1 (en) * 2011-10-26 2013-05-01 LEM Intellectual Property SA Electrical current transducer
US20130127405A1 (en) * 2011-11-17 2013-05-23 Helmut Scherer Wireless charging system and apparatus, and control method thereof
DE102012205283A1 (de) 2012-03-30 2013-10-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung zur induktiven Leistungsübertragung
DE102012205285A1 (de) * 2012-03-30 2013-10-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung zur induktiven Leistungsübertragung
WO2013189530A1 (de) * 2012-06-20 2013-12-27 Siemens Aktiengesellschaft Detektionsspulen-baueinheit, energieübertragungsspulen-baueinheit und detektionssystem zum erkennen von elektrisch leitfähigen fremdkörpern
US9726518B2 (en) 2012-07-13 2017-08-08 Qualcomm Incorporated Systems, methods, and apparatus for detection of metal objects in a predetermined space
DE102012108671A1 (de) 2012-09-17 2014-05-28 Paul Vahle Gmbh & Co. Kg Metall-Fremdkörper-Erkennungssystem für induktive Energieübertragungssysteme
US9178361B2 (en) * 2012-09-27 2015-11-03 ConvenientPower, Ltd. Methods and systems for detecting foreign objects in a wireless charging system
RU2639726C2 (ru) * 2012-10-16 2017-12-22 Конинклейке Филипс Н.В. Беспроводная индуктивная передача мощности
KR101383731B1 (ko) * 2012-11-02 2014-04-08 파나소닉 주식회사 비접촉 급전 장치
GB2508923A (en) 2012-12-17 2014-06-18 Bombardier Transp Gmbh Inductive power transfer system having inductive sensing array
JP5904251B2 (ja) * 2013-11-28 2016-04-13 Tdk株式会社 コイルユニットおよび非接触電力伝送装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015158540A1 (de) 2015-10-22
CA2945866A1 (en) 2015-10-22
BR112016023824A2 (pt) 2017-08-15
CN106464034A (zh) 2017-02-22
RU2016144959A (ru) 2018-05-18
JP6574200B2 (ja) 2019-09-11
EP3131779A1 (de) 2017-02-22
EP3131779B1 (de) 2020-12-09
CN106464034B (zh) 2019-04-30
US10284024B2 (en) 2019-05-07
DE102014207427A1 (de) 2015-10-22
SG11201608443UA (en) 2016-11-29
RU2016144959A3 (ko) 2018-06-19
US20170033616A1 (en) 2017-02-02
JP2017518015A (ja) 2017-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20160145735A (ko) 유도성 에너지 전달을 위한 시스템에서 간섭 물체를 검출하기 위한 장치 및 방법, 그리고 유도성 에너지 전달을 위한 시스템
US10670764B2 (en) Systems, methods, and apparatus for detecting ferromagnetic foreign objects in a predetermined space
EP2931549B1 (en) A safety system, a method of operating a safety system and a method of building a safety system
US10298049B2 (en) Systems, methods, and apparatus for detecting metallic objects in a predetermined space via inductive kinematic sensing
US10351006B2 (en) Inductive power transfer for transferring electric energy to a vehicle
JP6266616B2 (ja) 所定の空間における金属オブジェクトの検出のためのシステム、方法、および装置
WO2015175406A1 (en) Systems, methods, and apparatus for foreign object detection loop based on inductive thermal sensing
US10693324B2 (en) Monitoring device for monitoring an inductive energy transmission device
US20230027715A1 (en) An object detection apparatus for an inductive charging system
CN108292561A (zh) 感应式功率传输单元中的电压和电流补偿
KR20190077526A (ko) 전기 자동차를 유도 충전하기 위한 장치 및 이와 같은 장치 내에서 전기 전도성 이물질을 검출하기 위한 방법
KR102190820B1 (ko) 무선 충전 기판 및 무선 충전 장치

Legal Events

Date Code Title Description
WITB Written withdrawal of application