本公開一般性地涉及無線功率。更具體地，本公開針對與用于無線功率傳送系統(tǒng)的異物檢測和傳感器集成有關(guān)的設(shè)備、系統(tǒng)、以及方法。

背景技術(shù)：

無線功率傳送系統(tǒng)可以在許多方面中不同，包括電路拓?fù)?、磁布局、以及功率傳輸能力或要求。在無線充電系統(tǒng)的組件之間傳送的功率量可能被主充電墊附近的異物所影響，進(jìn)一步導(dǎo)致與這種異物的加熱有關(guān)的安全擔(dān)憂。因此，本領(lǐng)域中需要改進(jìn)主充電墊與電動車輛之間的異物存在的檢測。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

提供了一種用于檢測無線充電場內(nèi)的條件的裝置。該裝置包括無線功率接收器，無線功率接收器被配置為從無線功率充電發(fā)射器接收無線充電功率。該裝置進(jìn)一步包括第一傳感器電路，第一傳感器電路至少部分地被置于地表面內(nèi)。第一傳感器操作地耦合到無線功率接收器并且被配置為由無線功率接收器充電或供電，并且進(jìn)一步被配置為檢測條件。

提供了一種用于檢測無線充電場內(nèi)的條件的方法。該方法包括：在無線功率接收器處從無線功率充電發(fā)射器接收無線充電功率。該方法進(jìn)一步包括：在第一傳感器電路處檢測條件，第一傳感器電路至少部分地被置于地表面內(nèi)，操作地耦合到無線功率接收器，并且由無線功率接收器充電或供電。

提供了一種用于檢測無線充電場內(nèi)的條件的裝置。該裝置包括用于從無線功率充電發(fā)射器接收無線充電功率的部件。該裝置進(jìn)一步包括用于檢測條件的第一部件。第一檢測部件至少部分地被置于地表面內(nèi)并且操作地耦合到接收部件并由接收部件充電或供電。

提供了一種用于提供無線功率的裝置。該裝置包括無線功率發(fā)射器，無線功率發(fā)射器被配置為向第一傳感器電路提供無線功率。該裝置進(jìn)一步包括第一控制器，第一控制器被配置為從第一傳感器電路接收信息。該信息指示異物的存在。第一控制器進(jìn)一步被配置為響應(yīng)于該信息來減小從無線功率發(fā)射器向電動車輛發(fā)射的功率。

附圖說明

圖1是根據(jù)一個示例性實(shí)施方式的無線功率傳送系統(tǒng)的功能框圖。

圖2是根據(jù)另一示例性實(shí)施方式的無線功率傳送系統(tǒng)的功能框圖。

圖3是根據(jù)示例性實(shí)施方式的、包括發(fā)射或接收天線的、圖2的發(fā)射電路或接收電路的一部分的示意圖。

圖4是根據(jù)靜止無線充電系統(tǒng)的另一示例性實(shí)施方式的、在發(fā)射器線圈上方對齊的車輛的示圖。

圖5是根據(jù)動態(tài)無線充電系統(tǒng)的另一示例性實(shí)施方式的、在無線功率傳送系統(tǒng)的上方沿著車行道行進(jìn)的電動車輛的透視圖。

圖6A是根據(jù)示例性實(shí)施方式的無線功率傳送系統(tǒng)的功能框圖。

圖6B是根據(jù)示例性實(shí)施方式的、無線功率傳送系統(tǒng)的傳感器的功能框圖。

圖7A是根據(jù)示例性實(shí)施方式的、具有多個傳感器的無線功率傳送系統(tǒng)的側(cè)視圖。

圖7B是根據(jù)示例性實(shí)施方式的、圖7A的無線功率傳送系統(tǒng)的頂視圖。

圖8圖示了流程圖，其描繪了根據(jù)示例性實(shí)施方式的向圖7A或圖7B的傳感器提供無線功率的方法。

圖9圖示了流程圖，其描繪了根據(jù)示例性實(shí)施方式的操作傳感器中的一個或多個傳感器的方法。

具體實(shí)施方式

下面關(guān)于附圖所闡述的詳細(xì)描述意圖作為本發(fā)明的某些實(shí)施方式的描述，并且不意圖表示本發(fā)明可以被實(shí)踐的僅有實(shí)施方式。貫穿這一描述所使用的術(shù)語“示例性的”意指“用作示例、實(shí)例或例示”，并且不應(yīng)當(dāng)必然被解釋為相對其他示例性實(shí)施方式是優(yōu)選的或有利的。詳細(xì)描述包括用于提供所公開的實(shí)施方式的徹底理解的目的的具體細(xì)節(jié)。在一些實(shí)例中，一些設(shè)備以框圖形式被示出。

無線功率傳送可以指代不使用物理電導(dǎo)體從發(fā)射器向接收器傳送與電場、磁場、電磁場、或其他方面相關(guān)聯(lián)的任何形式的能量(例如，功率可以通過自由空間被傳送)。輸出到無線場(例如，磁場或電磁場)中的功率可以由“接收天線”來接收、捕捉、或耦合以實(shí)現(xiàn)功率傳送。

與感應(yīng)功率傳送(IPT)系統(tǒng)的主要充電墊集成的異物檢測(FOD)傳感器可以被實(shí)施為與主充電墊集成的感測襯墊或者被實(shí)施為放置在墊表面上的個體傳感器。因此，可取的是在主充電墊被安裝在地面之內(nèi)或之下時改進(jìn)FOD分辨率。

圖1是根據(jù)一個示例性實(shí)施方式的無線功率傳送系統(tǒng)100的功能框圖。輸入功率102可以從電源(未示出)被提供給發(fā)射器104，以生成無線(例如，磁或電磁)場105用于執(zhí)行能量傳送。接收器108可以耦合到無線場105并且生成輸出功率110，以用于由耦合到輸出功率110的設(shè)備(未示出)存儲或消耗。發(fā)射器104和接收器108這兩者被分開距離112。

在一個示例性實(shí)施方式中，發(fā)射器104和接收器108根據(jù)相互諧振關(guān)系被配置。當(dāng)接收器108的諧振頻率和發(fā)射器104的諧振頻率大致相同或非常接近時，發(fā)射器104與接收器108之間的傳輸損耗最小。如此，與可能要求非?？拷?例如，有時在幾毫米內(nèi))的大天線線圈的純感應(yīng)解決方案相對照，可以在更大的距離上提供無線功率傳送。諧振感應(yīng)耦合技術(shù)可以因此在各種距離上并且利用各種感應(yīng)線圈配置來允許改進(jìn)的效率和功率傳送。

在接收器108位于由發(fā)射器104產(chǎn)生的無線場105中時，接收器108可以接收功率。無線場105對應(yīng)于發(fā)射器104所輸出的能量可以由接收器108捕捉的區(qū)帶(region)。如下面將進(jìn)一步描述的，無線場105可以對應(yīng)于發(fā)射器104的“近場”。發(fā)射器104可以包括發(fā)射天線或線圈114用于向接收器108發(fā)射能量。接收器108可以包括接收天線或線圈118用于接收或捕捉從發(fā)射器104發(fā)射的能量。近場可以對應(yīng)于如下的區(qū)帶，在該區(qū)帶中存在由發(fā)射線圈114中的電流和電荷產(chǎn)生的強(qiáng)反應(yīng)場(reactive field)，這些電流和電荷最少地將功率輻射遠(yuǎn)離發(fā)射線圈114。近場可以對應(yīng)于發(fā)射線圈114的大約一個波長(或其分?jǐn)?shù))內(nèi)的區(qū)帶。

如上面所描述的，通過將無線場105中的大部分能量耦合到接收線圈118而不是將電磁波中的大多數(shù)能量傳播到遠(yuǎn)場，高效的能量傳送可以發(fā)生。當(dāng)被定位于無線場105內(nèi)時，“耦合模式”可以在發(fā)射線圈114與接收線圈118之間形成。這一耦合可以發(fā)生的、發(fā)射天線114和接收天線118周圍的區(qū)域(area)在本文中被稱為耦合模式區(qū)。

圖2是根據(jù)另一示例性實(shí)施方式的無線功率傳送系統(tǒng)200的功能框圖。系統(tǒng)200包括發(fā)射器204和接收器208。發(fā)射器204可以包括發(fā)射電路206，發(fā)射電路206可以包括振蕩器222、驅(qū)動器電路224、以及濾波和匹配電路226。振蕩器222可以被配置為生成期望頻率處的信號，期望頻率可以響應(yīng)于頻率控制信號223而被調(diào)節(jié)。振蕩器222可以向驅(qū)動器電路224提供振蕩器信號。驅(qū)動器電路224可以被配置為基于輸入電壓信號(VD)225而以例如發(fā)射天線214的諧振頻率來驅(qū)動發(fā)射天線214。驅(qū)動器電路224可以是被配置為從振蕩器222接收方波并且輸出正弦波的開關(guān)放大器。例如，驅(qū)動器電路224可以為E類放大器。

濾波和匹配電路226可以濾除諧波或其他不想要的頻率，并且使發(fā)射器204的阻抗匹配于發(fā)射天線214。作為驅(qū)動發(fā)射天線214的結(jié)果，發(fā)射天線214可以生成無線場205來以足夠用于對例如電動車輛的電池236充電的電平無線地輸出功率。

接收器208可以包括接收電路210，接收電路210可以包括匹配電路232和整流器電路234。匹配電路232可以使接收電路210的阻抗匹配于接收天線218。如圖2中所示出的，整流器電路234可以從交流(AC)功率輸入生成直流(DC)功率輸出以對電池236充電。接收器208和發(fā)射器204可以在分離的通信信道219(例如，藍(lán)牙、Zigbee、蜂窩等)上另外地通信。接收器208和發(fā)射器204可以替換地使用無線場205的特性而經(jīng)由帶內(nèi)信令來通信。

接收器208可以被配置為確定由發(fā)射器204發(fā)射和由接收器208接收的功率量是否適合用于對電池236充電。

圖3是根據(jù)示例性實(shí)施方式的、包括發(fā)射或接收天線的、圖2的發(fā)射電路206或接收電路210的一部分的示意圖。如圖3中所圖示的，發(fā)射或接收電路350可以包括天線352。天線352也可以被稱為或被配置為“環(huán)形”天線352。天線352在本文中也可以被稱為或被配置為“磁”天線或感應(yīng)線圈。術(shù)語“天線”一般指代如下的組件，其可以無線地輸出或接收能量以用于耦合到另一“天線”。天線也可以稱為被配置為無線地輸出或接收功率的類型的線圈。如本文所用的，天線352是被配置為無線地輸出和/或接收功率的類型的“功率傳送組件”的示例。

天線352可以包括空氣芯或物理芯，諸如鐵氧體芯(未示出)?？諝庑经h(huán)形天線對放置在芯附近的外來物理設(shè)備可能是更加可容忍的。此外，空氣芯環(huán)形天線352允許將其他組件放置在芯區(qū)域內(nèi)。另外，空氣芯環(huán)路可以更容易地使得接收天線218(圖2)能夠放置在發(fā)射天線214(圖2)的平面內(nèi)，其中發(fā)射天線214的耦合模式區(qū)可以更加強(qiáng)力。

如所陳述的，能量在發(fā)射器104/204與接收器108/208之間的高效傳送可以發(fā)生在發(fā)射器104/204與接收器108/208之間的匹配或幾乎匹配的諧振期間。然而，即使在發(fā)射器104/204與接收器108/208之間的諧振不匹配時，能量也可以被傳送，但是效率可能受影響。例如，效率在諧振不匹配時可能較低。能量的傳送通過將能量從發(fā)射線圈114/214的無線場105/205耦合到存在于無線場105/205附近的接收線圈118/218而發(fā)生，而不是將能量從發(fā)射線圈114/214傳播到自由空間中。

環(huán)形天線或磁天線的諧振頻率基于電感和電容。電感可以簡單地是由天線352創(chuàng)建的電感，而電容可以被添加到天線的電感以創(chuàng)建期望諧振頻率的諧振結(jié)構(gòu)。作為非限制性的示例，電容器354和電容器356可以被添加到發(fā)射或接收電路350，以創(chuàng)建選擇諧振頻率處的信號358的諧振電路。因此，對于更大直徑的天線，維持諧振所需要的電容的大小可以隨著環(huán)路的直徑或電感增大而減小。

此外，隨著天線的直徑增大，近場的高效能量傳送區(qū)域可以增大。使用其他組件形成的其他諧振電路也是可能的。作為另一非限制性的示例，電容器可以并聯(lián)地放置在電路350的兩個端子之間。對于發(fā)射天線，具有與天線352的諧振頻率大致相對應(yīng)的頻率的信號358可以是對天線352的輸入。

參考圖1和圖2，發(fā)射器104/204可以輸出具有與發(fā)射線圈114/214的諧振頻率相對應(yīng)的頻率的時變磁(或電磁)場。當(dāng)接收器108/208處于無線場105/205內(nèi)時，時變磁(或電磁)場可以在接收線圈118/218中感應(yīng)電流。如上面所描述的，如果接收線圈118/218被配置為以發(fā)射線圈114/214的頻率諧振，則能量可以高效地被傳送。接收線圈118/218中所感應(yīng)的AC信號可以如上面所描述的被整流，以產(chǎn)生可以被提供來對負(fù)載充電或供電的DC信號。

圖4是根據(jù)靜止無線充電系統(tǒng)的示例性實(shí)施方式的、在發(fā)射器線圈上方對齊的車輛的示圖。靜止無線功率傳送系統(tǒng)400在車輛405停放在發(fā)射器404附近時使能車輛405的充電。用于將被停放在發(fā)射線圈414(類似于發(fā)射線圈114/214)上方的車輛405的空間被示出。發(fā)射線圈414(以虛線示出)可以位于底墊415(以虛線示出)內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，發(fā)射器404可以連接到功率主干網(wǎng)410(例如，電網(wǎng))。發(fā)射器404可以被配置為通過電連接420向位于底墊415內(nèi)的發(fā)射線圈414提供交流(AC)。車輛405可以包括電池424、接收線圈418(類似于接收線圈118/218)、以及天線427，每個都連接到接收器408。

在一些實(shí)施方式中，在接收線圈418位于由發(fā)射線圈414產(chǎn)生的無線(例如，磁或電磁)場中時，接收線圈418可以接收功率。無線場對應(yīng)于發(fā)射線圈414所輸出的能量可以由接收線圈418捕捉的區(qū)帶。在一些情況下，無線場可以對應(yīng)于發(fā)射線圈414的“近場”。

異物430也被示出在底墊415和發(fā)射線圈414附近。異物430可以包括如下的任何物體，其不是無線充電系統(tǒng)的一部分和/或不被意圖為存在于發(fā)射線圈414與接收線圈418之間的充電過程期間。例如，在車庫中實(shí)施的無線充電系統(tǒng)500的實(shí)施例中，異物430可以是工具(例如，扳手、錘子等)。

異物430對于無線充電系統(tǒng)400可能帶來若干問題。異物430可能通過使發(fā)射線圈414的近場失真、降低系統(tǒng)的效率、或完全中斷充電而干擾充電過程。異物430可能從發(fā)射線圈414吸收能量，而對系統(tǒng)400和對旁觀者這兩者帶來加熱或火災(zāi)危險。在異物430為金屬物體(例如，扳手)的場合，這些問題可能被放大，尤其是在異物430是鐵磁性的情況下。如所提到的，整個系統(tǒng)的有效性可能被異物430的存在有害地影響，因此用于檢測異物430的傳感器是可取的。下面在接著的附圖中公開并且描述這種傳感器的某些實(shí)施例。

圖5是根據(jù)動態(tài)無線充電系統(tǒng)的另一示例性實(shí)施方式的、在無線功率傳送系統(tǒng)上方沿著車行道行進(jìn)的電動車輛的透視圖。電動車輛505正在左側(cè)車道中沿著車行道行進(jìn)而依次通過動態(tài)無線充電系統(tǒng)500的四個充電底墊515a-515d中的每個充電底墊上方。電動車輛505正從頁面的底部向頂部沿著車行道525行進(jìn)而越過四個充電底墊515a-515d中的每個充電底墊，這四個充電底墊515a-515d沿著左側(cè)車道526的中心從頭到尾線性地被定位。充電底墊515a是由電動車輛505通過的四個中的第一個。左側(cè)車道526還可以包括位于充電底墊515a-515d附近之中和周圍的一個或多個接近度設(shè)備510a-510c。系統(tǒng)500可以包括接近度設(shè)備510a-510c以便向系統(tǒng)500提供車輛505正在靠近的指示。響應(yīng)于車輛505的存在，接近度設(shè)備可以警告電動車輛支持裝備(EVSE)520，EVSE 520可以命令充電底墊515a-515d的激活或停用。如圖5中所示出的，充電底墊515a-515d的激活可以依次完成以向車輛505提供無線功率。

EVSE可以包括多個電子組件和處理器(諸如下面關(guān)于圖6A討論的那些)，它們被配置為與車輛505通信并且控制動態(tài)無線充電系統(tǒng)500的操作。EVSE 520可以向控制器(未示出)提供控制信號，控制器可以提供信號來激活或停用充電底墊515a-515d和無線充電系統(tǒng)500的整個充電過程。如將在圖6A中討論的，控制器可以接收輸入并且向充電底墊515a-515d提供具體命令。

EVSE 520可以電連接(未示出)到充電底墊515a-515d和接近度設(shè)備510a-510c中的每個，以接收并處理來自車行道525上正通過的電動車輛505的充電請求。EVSE 520還可以向正通過的電動車輛505廣播動態(tài)無線充電系統(tǒng)500的服務(wù)。EVSE 520可以控制系統(tǒng)500的充電過程，確定電動車輛605是否被準(zhǔn)許從充電底墊515a-515d接收充電。

如果確定電動車輛505被允許接收充電，則EVSE 520可以向電動車輛505或者向其中的操作員提供與電動車輛505沿著車行道525的寬度對齊有關(guān)的附加通信或視覺指示符(這個附圖中未示出)。

EVSE 520并且更特別地是控制器(未示出)可以利用來自接近度傳感器510a-510c的與電動車輛505的接近度有關(guān)的信息，而響應(yīng)于車輛505的存在(或不存在)來依次地對充電底墊515a-515d通電和斷電。動態(tài)充電系統(tǒng)500可以包括EVSE 520、車輛505、以及至少接近度傳感器510a-510c和充電墊515a-515d之間的通信，以便向車輛505提供無線功率傳送。

因?yàn)檐囆械?25對來自從正通過的車流落下或者以其他方式被吹到或掉在車行道525中的物體的污染是開放的，所以FOD在圖4所描述的實(shí)施例中是另外的擔(dān)憂。如圖5中所示出的，異物530a、530b可能存在于道路525上，而有害地影響功率從充電墊515a-515d到車輛505的充電系統(tǒng)的傳送。類似于靜止無線充電系統(tǒng)400，異物530的存在和/或類型(例如，金屬或鐵磁性物體)還可能帶來道路危險或加熱危險。

圖6A是根據(jù)示例性實(shí)施方式的無線功率傳送系統(tǒng)600的功能框圖。系統(tǒng)600包括發(fā)射器604和接收器608。如圖6A中所示出的，發(fā)射器604可以包括電連接到發(fā)射電路606的通信電路629。發(fā)射電路606可以包括振蕩器622、驅(qū)動器電路624、以及濾波和匹配電路626。振蕩器622可以被配置為生成期望頻率的信號，期望頻率可以響應(yīng)于頻率控制信號623而被調(diào)節(jié)。振蕩器622可以向驅(qū)動器電路624提供振蕩器信號。驅(qū)動器電路624可以被配置為基于輸入電壓信號(VD)625以例如發(fā)射天線614的諧振頻率來驅(qū)動發(fā)射天線614。在一個非限制性的示例中，驅(qū)動器電路624可以是被配置為從振蕩器622接收方波并且輸出正弦波的開關(guān)放大器。

濾波和匹配電路626可以濾除諧波或其他不想要的頻率，并且使發(fā)射器604的阻抗匹配于發(fā)射天線614。作為驅(qū)動發(fā)射天線614的結(jié)果，發(fā)射天線614可以生成無線場605來以足夠用于對例如電動車輛的電池636充電的電平無線地輸出功率。除非另有陳述，發(fā)射電路606內(nèi)的每個組件可以具有與如之前關(guān)于圖2所描述的發(fā)射電路206內(nèi)的相應(yīng)組件大致相同的功能。

發(fā)射器604可以進(jìn)一步包括電連接到通信電路629的控制器電路628。通信電路629可以被配置為通過通信鏈路619與接收器608內(nèi)的通信電路639通信。從發(fā)射器604經(jīng)由通信鏈路619到接收器608的通信可以包括關(guān)于充電過程的信息，該信息包括發(fā)射器604的增大或減小的功率能力以及與發(fā)射器604的充電能力相關(guān)聯(lián)的其他信息。

接收器608可以包括接收線圈618和接收電路610。接收電路610可以包括連接到匹配電路632的開關(guān)電路630、以及連接到匹配電路632的整流器電路634。接收線圈618可以電連接到開關(guān)電路630。開關(guān)電路可以選擇性地將接收線圈618連接到匹配電路632或者一起連接接收線圈618的短路端子。匹配電路632可以電連接到整流器電路634。整流器電路634可以向電池636提供DC電流。除非另有陳述，接收電路610內(nèi)的每個組件可以具有與如之前關(guān)于圖2所描述的接收電路210內(nèi)的相應(yīng)組件大致相同的功能。

接收器608可以進(jìn)一步包括傳感器電路635，傳感器電路635被配置為感測接收線圈618的短路電流或開路電壓?？刂破麟娐?38可以電連接到傳感器電路635，并且從傳感器電路635接收傳感器數(shù)據(jù)。通信電路639可以連接到控制器電路638。通信電路639可以被配置為通過通信鏈路619(類似于上面提到的那些)與發(fā)射器604內(nèi)的通信電路629通信。這種通信可以用來向發(fā)射器604指示接收器608的具體功率需求、電池636的充電狀態(tài)、或者與接收器608的功率要求有關(guān)的其他信息。

為了從發(fā)射器604向接收器608提供功率，能量可以通過無線場(例如，磁場或電磁場)605從發(fā)射線圈614被發(fā)射到接收線圈618。發(fā)射線圈614和發(fā)射電路606形成具有特定諧振頻率的諧振電路。接收線圈618和接收電路610形成具有特定諧振頻率的另一諧振電路。因?yàn)樵诰哂邢嗤C振頻率的兩個耦合的諧振系統(tǒng)之間電磁損耗被最小化，所以對于與接收線圈618相關(guān)聯(lián)的諧振頻率可取的是和與發(fā)射線圈614相關(guān)聯(lián)的諧振頻率大致相同。因此，進(jìn)一步可取的是，用于發(fā)射線圈614和接收線圈618中的一個或兩者的調(diào)諧拓?fù)洳槐浑姼谢蜇?fù)載改變顯著地影響。

根據(jù)上面的描述，控制器電路638可以針對接收線圈618關(guān)于發(fā)射線圈614的任何位置來確定最大的可能輸出電流或電壓?？刂破麟娐?38可以在向電池636供給電流之前進(jìn)行這種確定。在另一實(shí)施方式中，控制器電路638可以在電池636的充電期間進(jìn)行這種確定。這種實(shí)施方式可以提供安全機(jī)制以確保充電電流和/或電壓在充電周期期間保持在安全限度內(nèi)。在又另一實(shí)施方式中，控制器電路638可以在車輛405的駕駛員正將車輛405(圖4)駕駛到用于充電的空間中時、或者在系統(tǒng)500(圖5)的接近度傳感器510a-510c檢測到車輛505的存在時進(jìn)行這種確定。

上面提到，無線充電系統(tǒng)600的調(diào)諧拓?fù)淇赡鼙划愇?例如，圖4的異物430、圖5的異物530a、530b)的存在有害地影響。當(dāng)異物430、530為金屬的時，它們可能通過減小、失真或吸收無線場605并且擾亂從發(fā)射線圈614到接收線圈618的功率傳送而干擾無線場605。因此，在某些實(shí)施例中，無線充電系統(tǒng)600可以進(jìn)一步包括被布置在接近于發(fā)射器604的分布式網(wǎng)絡(luò)(例如，陣列)中的一個或多個傳感器650a-650d。傳感器650a-650d在本文中可以統(tǒng)稱為傳感器650。所示出的四個傳感器650不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是限制；任何數(shù)目的傳感器可以被實(shí)施而沒有偏離本公開的精神。在一種實(shí)施例中，傳感器650a-650d中的每個傳感器可以分布在個體發(fā)射器604周圍或上方。下面進(jìn)一步描述這種傳感器650的精確放置。此外，可以在如關(guān)于圖4所提到的靜止無線充電系統(tǒng)中或者在如關(guān)于圖5所提到的動態(tài)無線充電系統(tǒng)中采用傳感器650。

傳感器650a-650d可以包括溫度傳感器、紅外(IR)傳感器、微波、毫米波、LIDAR(例如，光檢測和測距或光雷達(dá))傳感器、或者用于在發(fā)射器604附近的異物的檢測中使用的其他可應(yīng)用的傳感器。如所示出的，傳感器650a可以是熱敏電阻器，傳感器650b可以是熱(IR)相機(jī)，傳感器650c可以是雷達(dá)傳感器，并且傳感器650d可以是成像相機(jī)。如所示出的，傳感器650a可以向控制器628提供與溫度有關(guān)的信息。如果異物430、530在發(fā)射器604附近，則它可能從無線場605吸收能量并且因此在溫度上升高。由傳感器650a所測量的溫度升高(例如，局部溫度升高)可以指示異物430、530的存在。

傳感器650b可以提供傳感器650b周圍的區(qū)域的熱(例如，IR)圖像，并且可以提供異物430、530的視覺檢測。在一種實(shí)施例中，即使在晚上或處于降低的能見度中，傳感器650b也可以提供對鄰近傳感器650進(jìn)行的另一檢測的確認(rèn)。因?yàn)樵谖矬w被加熱時從物體發(fā)出IR能量，所以異物430、530在它從發(fā)射器604吸收能量時可以變得由傳感器650b可檢測。

傳感器650d的相機(jī)可以提供與獨(dú)立檢測或提供異物430、530的不同檢測的視覺確認(rèn)的傳感器650b相類似的能力。傳感器650c可以包括提供電子部件來檢測異物430、530(或確認(rèn)異物430、530的檢測)的雷達(dá)傳感器(例如，毫米波雷達(dá)、LIDAR等)。傳感器650中的每個傳感器可以經(jīng)由通信電路629向發(fā)射器604(并且更具體地是控制器629)傳達(dá)傳感器信息。

傳感器650的這些具體示例不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是限制，因?yàn)閭鞲衅?50中的每個傳感器可以包含至少一個傳感器，但是也可以包含多種能力，以提高傳感器陣列的總體有效性。傳感器類型的選擇可以依賴于環(huán)境和設(shè)計(jì)因素以及系統(tǒng)能力。取決于特定的實(shí)施方式，除了其他環(huán)境條件(諸如濕度)之外，諸如空氣質(zhì)量或空氣污染傳感器之類的其他能力(例如，粒子傳感器、或氮氧化物(NOx)傳感器)也被考慮到。NOx化合物包括由燃燒過程產(chǎn)生的大氣化學(xué)中的各種各樣的化合物(例如，NO、NO₂)，它們被認(rèn)為對人類健康有害。

在一種實(shí)施例中，傳感器650可以進(jìn)一步被配置為檢測所發(fā)射的場605中的意外變化，其有可能指示吸收場605的能量的異物430、530或者獨(dú)立生成另一電磁信號或無線功率的物體的存在。

發(fā)射器604附近的傳感器放置可以取決于傳感器650的能力和系統(tǒng)600的設(shè)計(jì)要求。傳感器650中的每個傳感器可以提供與異物(例如，異物402、630a、630b)的存在有關(guān)的信息、或者屬于環(huán)境或道路條件的其他信息。這一信息可以被傳輸給其他系統(tǒng)和子系統(tǒng)(例如，發(fā)射器604)和/或由其他系統(tǒng)和子系統(tǒng)來使用，以向車輛505內(nèi)的駕駛員通知充電狀況、FOD、或道路條件(除了其他可用信息之外)。在一種實(shí)施例中，在大物體的情況下或者在較小物體存在時來自線圈614的減小的發(fā)射功率電平的情況下，傳感器可以指示發(fā)射器604的降級模式，諸如道路警報。

如所示出的，傳感器650a-650c可以是經(jīng)由鏈路652a、652b與通信電路629具有無線通信的無線傳感器。從傳感器650到控制器628的通信可以包括提示控制器628調(diào)節(jié)發(fā)射器604的無線功率輸出的異物檢測信號。

傳感器650a進(jìn)一步被示出在無線場605的近場中。如此，傳感器650a可以從發(fā)射線圈614接收無線功率。將意識到，無線傳感器650a-650c中的每個無線傳感器可以能夠從發(fā)射器604接收無線功率；然而為了簡單，這沒有在圖6A中示出。傳感器650的分布式且無線的功率能力帶來了一種允許組件的更容易維護(hù)和更換的模塊化且可定制的FOD系統(tǒng)。

在一種實(shí)施例中，傳感器650a-650c中的每個傳感器可以替換地或另外地裝配有功率存儲設(shè)備，諸如電池(未示出)。對傳感器650a-650c中的每個傳感器無線地或獨(dú)立地供電的能力(例如，電池)使能個體傳感器650的簡化的維護(hù)、更換、和/或添加和去除。

傳感器650d被示出為具有通向發(fā)射器604的有線鏈路654。發(fā)射器604提供通向傳感器650d的有線鏈路654，以使能與發(fā)射器604的通信和用以操作的功率。除了與發(fā)射器604的通信之外，傳感器650a-650d中的每個傳感器可以進(jìn)一步在彼此之間具有有線或無線的傳感器間通信656a-656b。傳感器650a-650d可以進(jìn)一步裝配有增強(qiáng)的通信能力，其以經(jīng)由例如藍(lán)牙^TM、WiFi(例如，802.11)等的傳感器間通信656為特征，或者進(jìn)一步充當(dāng)中繼節(jié)點(diǎn)或多個中繼節(jié)點(diǎn)，以用于車輛到墊(V2P)、車輛到電網(wǎng)(V2G)、車輛到基礎(chǔ)設(shè)施(V2I)、或車輛到車輛(V2V)通信，而向鄰近傳感器650、控制器628、或(圖5的)電動車輛505中繼傳感器信息并且從它們中繼傳感器信息。作為非限制性的示例，V2P通信可以從車輛505到通信電路629(和控制器628)而發(fā)生；V2G通信可以發(fā)生在車輛505與電網(wǎng)或主干410(圖4)之間；V2I通信可以從車輛505到基礎(chǔ)設(shè)施(例如，除了電網(wǎng)之外的網(wǎng)絡(luò))而發(fā)生；并且V2V通信可以發(fā)生在兩個車輛505之間。在每個所提到的示例中，傳感器650可以使用無線通信鏈路656或有線通信鏈路654在無線功率傳送系統(tǒng)500、600的各種組件之間傳輸傳感器信息。

在一種實(shí)施例中，傳感器間通信656或經(jīng)由鏈路652的通信可以進(jìn)一步包括專用或加密通信協(xié)議。這種協(xié)議可以具有短范圍(例如，5-10米)以用于網(wǎng)絡(luò)化的傳感器650。V2I、I2V和V2V通信可以進(jìn)一步被隧道化，以使得與道路條件、交通和事故、或天氣等有關(guān)的信息可以被直接傳輸給沒有處于與給定發(fā)射器604或系統(tǒng)600的直接通信內(nèi)的電動車輛605。作為非限制性的示例，V2I通信和逆向路徑(基礎(chǔ)設(shè)施到車輛(I2V)通信)能夠在兩個方向上遵循路徑“車輛-傳感器-EVSE-基礎(chǔ)設(shè)施”，傳感器650充當(dāng)車輛505與EVSE 520之間的鏈路。在一種實(shí)施例中，這使得通信在具有無線功率傳送系統(tǒng)600的道路525上的任何地方是可用的，并且因此不限制于諸如經(jīng)由藍(lán)牙^TM、WiFi、以及其他短范圍通信系統(tǒng)而可用的短范圍無線電通信。

檢測附近異物存在的傳感器650可以經(jīng)由通信電路629向控制器電路628傳輸檢測信號(例如，經(jīng)由鏈路652a、652b或有線鏈路654)。檢測異物的傳感器650可以替換地通過另一傳感器650將檢測信號中繼給通信電路629和控制器628?？刂破麟娐?28然后可以響應(yīng)于FOD檢測信號而通過命令發(fā)射電路606調(diào)節(jié)(例如，增大或減小)發(fā)射器線圈614的功率輸出來變更發(fā)射器604(作為整體)的傳輸特性。發(fā)射器604附近異物的存在可能對充電系統(tǒng)600并且對在道路上駕駛的車輛605帶來危險。因此，控制器628可以響應(yīng)于異物430、530的存在而減小發(fā)射器604的功率輸出或者完全停止充電操作。這可以降低與異物430、530的加熱相關(guān)聯(lián)的危險(例如，火災(zāi))，并且還可以提供警告，該警告指示發(fā)射器線圈614的近場中物體的存在，該存在否則可能降低系統(tǒng)600的效率或者對車行道525中的車輛(例如，電動車輛605)帶來道路危險。

傳感器650與彼此通信并且中繼信息的能力還可以增加信息從各種傳感器650到發(fā)射器604的流動。在一種實(shí)施例中，傳感器650可以進(jìn)一步與車輛505、405直接通信以中繼這種信息。

在另一實(shí)施例中，由傳感器650進(jìn)行的檢測可以最終導(dǎo)致對車輛505的操作員的如下警告：道路525中存在異物530，這可能對駕車人帶來危險。在無線充電系統(tǒng)(例如，系統(tǒng)400)可以被安裝在其中(例如，在車庫中)的住宅設(shè)置中，傳感器650可以向房主提供如下的警告：由異物430的存在而引起的火災(zāi)危險。在包含其他所提到的環(huán)境傳感器的實(shí)施例中，除了其他有用數(shù)據(jù)之外，還可以使得與天氣、道路、或交通條件有關(guān)的附加數(shù)據(jù)對車輛505的駕駛員是可得到的。從傳感器650獲得的信息可以被傳達(dá)給發(fā)射器604并且被轉(zhuǎn)發(fā)給電網(wǎng)(例如，圖4的主干410或V2G通信)、車輛(例如，V2P)、或其他鄰近的動態(tài)充電系統(tǒng)600。

在一種實(shí)施例中，被采用作為傳感器650的傳感器類型(例如，IR、熱相機(jī)、熱敏電阻器、雷達(dá)等)可以影響由控制器628命令的動作。作為非限制性的示例，如果熱敏電阻器被采用作為傳感器650a，那么僅溫度可以被報告給發(fā)射器604。在一種實(shí)施例中，來自傳感器650a的高溫讀數(shù)可能導(dǎo)致系統(tǒng)600的如上面所提到的充電過程的修改。替換地，來自傳感器650a的非常高溫度讀數(shù)、或者來自傳感器650b的指示發(fā)射器線圈614附近存在大塊金屬的指示可能導(dǎo)致充電過程的完全停機(jī)。支配這種功能的溫度閾值可以基于許多特性而變化，除了其他可能性之外，諸如系統(tǒng)架構(gòu)(例如，傳感器放置)、異物630類型(如果被確定)、以及功率輸出。

控制器628可以根據(jù)各種條件來適配對線圈614的具體功率調(diào)節(jié)命令，除了其他特性之外，各種條件諸如傳感器650的類型、系統(tǒng)600的功率輸出、異物的大小和地點(diǎn)。有利地，傳感器650然后可以提供檢測異物存在的能力，因此允許補(bǔ)救動作來保護(hù)系統(tǒng)600免受由存在異物所引起的損壞。傳感器650的信息還可以被用來向系統(tǒng)的用戶和操作員警告危險的存在(例如，在線圈714上或者在車行道625中)，并且使所部署的無線功率傳送系統(tǒng)500、600的效率最大化。

圖6B是根據(jù)示例性實(shí)施方式的、無線功率傳送系統(tǒng)600的傳感器的功能框圖。如所示出的，傳感器650與圖6A中所示出的傳感器相同。在一種實(shí)施例中，傳感器650可以包括傳感器電路665以用于感測傳感器650周圍的條件，例如，如上面關(guān)于圖6A所討論的環(huán)境條件。傳感器650進(jìn)一步包括可操作地耦合到傳感器電路655的存儲器660，存儲器660被配置為存儲與周圍條件的檢測有關(guān)的從傳感器電路655得出的信息。存儲器660可以進(jìn)一步被配置為存儲代碼(諸如操作系統(tǒng))、或者被用來對傳感器電路655所檢測的某些環(huán)境特性進(jìn)行分類的數(shù)據(jù)庫。

傳感器650可以進(jìn)一步包括可操作地耦合到傳感器電路655和存儲器660的控制器電路675?？刂破麟娐?75可以大致類似于控制器電路628、638(圖6A)，并且被配置為從傳感器電路655接收某些檢測信息，并且可以使用存儲器660中所存儲的信息來處理檢測信息。

傳感器650進(jìn)一步包括可操作地耦合到控制器電路675的通信電路670?？刂破麟娐?75可以進(jìn)一步使用通信電路670向通信電路629、其他傳感器650的通信電路670、車輛505、或者如關(guān)于圖6A所提到的其他可能接收方傳輸信息。

傳感器650進(jìn)一步包括接收線圈665，接收線圈665可操作地耦合到控制器675、傳感器電路655、存儲器660、以及通信電路670。接收線圈665大致類似于接收線圈614，并且被配置為從無線場605(圖6A)接收無線功率。雖然這一附圖中未示出，但是接收器線圈665可以與上面圖3的討論相類似地提供經(jīng)整流、經(jīng)調(diào)整且經(jīng)濾波的功率，以用于對傳感器650的各種內(nèi)部組件供電。傳感器650可以進(jìn)一步包括可操作地耦合到接收線圈665的功率存儲設(shè)備667。功率存儲設(shè)備667可以從接收線圈665接收功率并且由接收線圈665來充電。在功率從接收線圈665不可獲得時，功率存儲設(shè)備667可以進(jìn)一步對傳感器電路655、控制器電路675、通信電路670、以及存儲器660供電。

在一種實(shí)施例中，控制器電路675可以處理來自傳感器電路655的檢測信息，而允許傳感器650向發(fā)射器傳輸異物檢測消息，以指示異物的存在。在另一實(shí)施例中，控制器電路675可以經(jīng)由通信電路向期望的接收方傳輸與傳感器電路655周圍的條件有關(guān)的某些檢測信息，而無需處理檢測信息。

圖7A是根據(jù)示例性實(shí)施方式的、具有多個傳感器的無線功率傳送系統(tǒng)700的側(cè)視圖。系統(tǒng)700被示出為安裝在車行道(“道路”)702中。系統(tǒng)700可以在其他類似的地表面(例如，車庫、停車場等)中被采用而沒有偏離本公開的精神。系統(tǒng)700可以如在之前附圖中所描繪地被采用，諸如靜止無線功率傳送系統(tǒng)400(圖4)或者如在動態(tài)無線充電系統(tǒng)500(圖5)中被采用。

系統(tǒng)700被示出為具有與圖6A的發(fā)射器604類似的主充電墊704，以距離706被安裝在道路702的表面下方并且被多個傳感器710包圍。傳感器710可以是關(guān)于圖6A所討論的傳感器650的各種實(shí)施例之一，并且可以如上面提到的被分布在網(wǎng)絡(luò)或陣列中。為了簡單，單個主充電墊704被示出在系統(tǒng)700中；然而，多個墊704可以如圖5中關(guān)于動態(tài)無線充電系統(tǒng)500所示出的那樣依次被放置。主充電墊704的個體組件可以對應(yīng)于圖6A的發(fā)射器604的個體組件，然而這里為了簡單和簡潔，不是所有的組件都將被重復(fù)。

傳感器710可以安裝在主充電墊704周圍的各種位置或布置中。傳感器710a、710b被示出為安裝在道路表面的頂部。傳感器710c被示出為安裝在道路702之內(nèi)，與道路702的表面齊平，而傳感器710d被示出為安裝在道路702的表面之內(nèi)但是部分暴露在道路702上方。如下面關(guān)于圖7B討論的，傳感器710可以進(jìn)一步被定位在主充電墊704的頂部或旁邊。每個傳感器710的位置可以基于所實(shí)施的傳感器710的類型、敏感度、和/或能力。如下面提到的，傳感器710的放置可能進(jìn)一步被主充電墊704(類似于發(fā)射器604)在主充電墊704周圍的各種地點(diǎn)處的功率輸出以及所采用的天線(例如，發(fā)射線圈614)的數(shù)目和布置所影響。

在一種實(shí)施例中，安裝在道路702的表面上方的傳感器710a、710b可以具有能力而包含相機(jī)(例如，IR、或標(biāo)準(zhǔn)成像相機(jī))或雷達(dá)收發(fā)器(例如，毫米波、LIDAR)，它們能夠進(jìn)行水平面中的檢測或觀看并且與道路702的表面平行。相反地，安裝在道路內(nèi)的傳感器710d或者與道路的表面齊平安裝的傳感器710c可能在水平面中觀看或檢測任何事物的能力上受限制。因此，這種傳感器可能被限制于熱敏電阻器、濕度、壓力、或類似的有方向或無方向傳感器。然而，應(yīng)當(dāng)意識到，事實(shí)上任何傳感器可以按照需要安裝在道路之內(nèi)或頂部以提供給定的能力。

主充電墊704可以具有集成FOD能力，諸如(多個)嵌入式FOD傳感器712(以虛線示出)，然而歸因于主充電墊704在道路702的表面下方的安裝位置，F(xiàn)OD傳感器712或許不能提供足夠的FOD能力，這歸因于來自被安裝在道路702的表面下方距離706的不利影響和/或歸因于道路的構(gòu)成(例如，混凝土、瀝青)的影響。因此，傳感器710可以基于如下需求而適當(dāng)?shù)乇欢ㄎ唬禾岣呋蜃畲蠡哂屑蒄OD傳感器712的主充電墊704的已經(jīng)存在的FOD能力(例如，F(xiàn)OD檢測范圍)。傳感器710可以進(jìn)一步向未裝配有集成FOD系統(tǒng)的系統(tǒng)700提供附加FOD能力。

類似于上面在圖6A中所提到的傳感器650，傳感器710可以由無線充電場(例如，無線場605)和/或有線連接來供電，有線連接諸如在傳感器710d的情況下為有線鏈路654(圖6A)。類似于上述，傳感器710d被示出為具有類似于有線鏈路654(圖6A)的有線連接720d。

傳感器710a、710b、710c每個被示出為分別與主充電墊704具有無線通信鏈路720a-720c。雖然這里為了簡單未示出與如圖6A中所示出的無線場605的場線相類似的“場線”，但是無線通信鏈路720a-720c可以類似于無線場605，而且還可以表示與主充電墊704的通信(例如，圖6A的通信鏈路652)。

類似于圖6A，通信鏈路720可以向傳感器710提供通信能力以向主充電墊704的控制器628警告異物714的存在，或者用于根據(jù)傳感器710中的每個傳感器的能力來提供某些其他期望的信息。特別地，傳感器可以提供FOD信息，除了其他有用信息之外還包括溫度、濕度、交通信息、道路條件等。在一種實(shí)施例中，向系統(tǒng)700的這種通信可以在異物714存在時警告控制器(例如，控制器628)采取補(bǔ)救動作，命令降低由主充電墊704進(jìn)行的功率輸出或完全停用。如上面所提到的，可以經(jīng)由短范圍通信或者其他網(wǎng)絡(luò)或隧道化通信而使得與環(huán)境、天氣、和/或交通信息有關(guān)的其他有用通信可用于道路上的車輛(例如，電動車輛505)。

類似于傳感器650a-650c(圖6A)，具有無線通信鏈路720a-720c的傳感器710a-710c可以進(jìn)一步從主充電墊704接收無線功率。從主充電墊704到傳感器710a-710c中的每個傳感器的功率傳送的量和效率可能被個體傳感器710的位置和與主充電墊704的近場(例如，無線場605)的距離所影響。

特別地，無線場605可以隨著范圍而在功率上減小。在一種實(shí)施例中，無線場605可以隨著與源(例如，線圈614)的距離而指數(shù)地減小。如此，每個無線傳感器710a-710c與主充電墊704之間的距離可以是傳感器710網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)時的因素。在一種實(shí)施例中，無線場605可以為“低”(例如，低功率測量或弱場)以便最小化對傳感器710中的每個傳感器內(nèi)的集成電子器件的可能損壞。然而，無線場605還可能需要足夠“高”(例如，強(qiáng)力的)，以允許對特定無線傳感器710a-710c的充足功率傳送。因此，傳感器710a-710c與主充電墊704之間的最佳距離或范圍可以基于如上面關(guān)于圖6A所提到的給定無線場605的具體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、發(fā)射場形狀、功率電平、和/或諧振頻率而由給定設(shè)計(jì)來定義。在一種實(shí)施例中，無線傳感器710與主充電墊704之間的距離可以為若干厘米(cm)。例如，為了提供足夠的無線功率，傳感器710可以位于主充電墊704邊緣的五(5)至50cm內(nèi)。在某些實(shí)施例中，傳感器710可以被定位為與主充電墊遠(yuǎn)至一米(1m)，其中發(fā)射器604和發(fā)射器線圈614被構(gòu)造有較大的尺寸和足夠的發(fā)射功率。

類似于上面關(guān)于圖5的討論，主充電墊704可能被要求基于車輛505的存在或來自控制器628的其他命令來激活和停用充電操作。在一種實(shí)施例中，無線功率因此可能不總是可用于無線傳感器710a-710c。如果傳感器710沒有被供電并且異物714沒有被檢測到，則這種情形可能帶來危險。

因此，在不遭受對個體傳感器710的損壞的情況下，傳感器710可以在充電操作期間以最小功率狀態(tài)或最小功率電平(例如，標(biāo)稱值的零至五個百分?jǐn)?shù))上至最大額定感應(yīng)功率傳送(IPT)的功率輸出進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。傳感器710的設(shè)計(jì)連同適當(dāng)?shù)拇呕螂娖帘我黄鹂梢员挥脕肀苊饣蜃钚』瘜鞲衅?10的損壞或傳感器710的飽和，其否則可能使傳感器710的性能降級。

在一種實(shí)施例中，傳感器710的網(wǎng)絡(luò)可以包含具有有線連接720d的至少一個傳感器710d，有線連接720d可以在線圈614或主充電墊704被停用時對傳感器710d供電并且提供FOD能力。替換地，傳感器710可以進(jìn)一步包括功率存儲設(shè)備(例如，電池或電容器—未示出)，因此即使由主充電墊704發(fā)射的功率(例如，無線場605)不存在時，(多個)傳感器710也能夠維持最小功率狀態(tài)并且檢測物體(例如，異物714)。

在一種實(shí)施例中，功率存儲可以不僅限于無線傳感器710a-710c。當(dāng)主充電墊704被停用時，具有有線連接720d的傳感器710也可以被停用，因此附加的功率存儲設(shè)備(諸如所提到的電池或電容器)如果被包括在有線傳感器710d中則也可以是益處。在這兩種情況下，在主充電墊704被停用(例如，斷電)時，傳感器710可以繼續(xù)向系統(tǒng)700提供FOD能力。這可以允許傳感器710在異物714存在時提供足夠的警報，并且防止系統(tǒng)開始充電操作。

在一種實(shí)施例中，在主充電墊704內(nèi)對多個或開關(guān)發(fā)射線圈614的使用也可以被實(shí)施以使傳感器710的損壞最小化。例如，主充電墊704可以包括兩個分離的線圈(未示出)。這種實(shí)施例可以包括用于低功率環(huán)境的較大線圈614、以及用于全功率的較小線圈614。這可以通過向每個傳感器710連續(xù)地提供無線功率而在維持FOD能力的同時向整個系統(tǒng)700提供降低的功耗。

在一種實(shí)施例中，主充電墊704可以通過將功率輸出調(diào)節(jié)到低功率設(shè)置或通過完全斷電來節(jié)約功率。如此，如果無線功率不可用或?yàn)榱斯?jié)約電池功率，則傳感器710還可以進(jìn)入“睡眠模式”。在一種實(shí)施例中，傳感器710還可以包含“喚醒”功能，其在充電操作的激活期間當(dāng)部分功率從主充電墊704可獲得時激活傳感器710。這可以被并入到具有或不具有集成功率存儲設(shè)備的傳感器710中。一旦主充電墊704開始無線功率傳送，這可以進(jìn)一步提供正常充電操作以外的最小功耗，而同時提供全FOD能力。這種實(shí)施例可以能夠在通電之后但是在主充電墊704達(dá)到全功率之前檢測異物(例如，異物714)。

在另一實(shí)施例中，若干可開關(guān)天線(例如，多個發(fā)射線圈614)能夠被定位，以使得無線場605(例如，磁場或電場)的接收對于具體實(shí)施方式被優(yōu)化和/或?qū)τ诘凸β虱h(huán)境被對齊。進(jìn)一步地，可開關(guān)天線(例如，多個發(fā)射線圈614)還可以被定位(例如，不對齊)以使得無線場605對于高功率環(huán)境被降低。這種架構(gòu)可以在主充電墊704處于全功率時在充電操作期間針對維持FOD能力和對傳感器710a-710c無線地供電提供另外的選項(xiàng)。這還可以提供一種通過將傳感器710放置在場605的具體的“低功率”區(qū)域中來避免使個體傳感器710損壞或飽和的方法。因此，傳感器710的放置和設(shè)計(jì)可以指定用于每個傳感器710的具體放置位置，以使得每個傳感器被放置為最大化或優(yōu)化功率傳送和異物714的檢測能力。

圖7B是根據(jù)示例性實(shí)施方式的、圖7A的無線功率傳送系統(tǒng)的頂視圖。如所示出的，傳感器710類似于圖7A的被分布在主充電墊704周圍的各種位置中。

集成傳感器712以虛線被示出，指示它的位置在道路702的表面下方并且在主充電墊704之內(nèi)。如關(guān)于圖7A所討論的，傳感器710a-710c被置于主充電墊周圍，分別與主充電墊704具有無線通信鏈路720a-720c。傳感器710d被示出為與主充電墊704具有有線連接720d，被定位在道路702的表面之內(nèi)(如圖7A中所示出的)并且在主充電墊704上方。傳感器710的地點(diǎn)可以用來增大系統(tǒng)700的FOD能力的檢測范圍和分辨率這兩者，而提高集成FOD傳感器712(如果被安裝)的能力。個體傳感器710的具體地點(diǎn)可以基于無線場605在主充電墊704周圍的特定地點(diǎn)中的強(qiáng)度，并且因此基于給定傳感器710接收無線功率的能力。如果被安裝在道路702的表面下方，則傳感器710的放置還可以基于主充電墊的安裝深度(例如，距離706)而變化。

異物714被示出為緊密接近于主充電墊704，最為靠近于傳感器710c、710d。在一種實(shí)施例中，當(dāng)主充電墊704開始產(chǎn)生用于無線充電操作的全功率無線場605時，金屬異物704可能吸收所發(fā)射的能量。異物714被描繪為扳手，其可以具有金屬成分，但是其他異物714可以是安裝區(qū)域(例如，道路702、圖5的道路525)中或停車區(qū)域(諸如圖4中所示出的停車區(qū)域)中的任何碎片。當(dāng)無線場605的功率被異物714吸收時，它可能在溫度上升高而帶來加熱危險。如果在道路702、525中被發(fā)現(xiàn)，則異物714可以進(jìn)一步對車輛605帶來危險。

當(dāng)傳感器710中的一個或多個傳感器檢測到異物714時，傳感器710可以經(jīng)由通信電路629向控制器628中繼與檢測有關(guān)的信息(例如，升高的溫度、熱像、光數(shù)據(jù)等)，以便采取適當(dāng)動作來調(diào)節(jié)發(fā)射器604的功率輸出、通知系統(tǒng)700的操作員，和/或適當(dāng)?shù)夭扇∑渌麆幼鳌鞲衅鏖g通信656(也在圖6A中示出)可以進(jìn)一步可用于從一個傳感器向另一傳感器中繼信息。簡要地參考圖6A，傳感器間通信656a-656b被示出，指示了傳感器710a、710b之間和傳感器710b、710c之間的傳感器間通信。在圖7中，傳感器間通信656c也被描繪，圖示了無線傳感器710c與有線傳感器710d之間的傳感器間通信。如此，傳感器710d可以進(jìn)一步被裝配為無線地與其他傳感器710或主充電墊704通信。如上面所提到的，這種信息可以被中繼給其他傳感器710、主充電墊704、車輛605、或其他無線充電系統(tǒng)700，而使能傳感器710信息的傳輸。

圖8圖示了流程圖，其描繪了根據(jù)示例性實(shí)施方式的向圖7A和圖7B的傳感器提供無線功率的方法800。圖8中所示出的方法可以經(jīng)由控制器中的設(shè)備中的一個或多個設(shè)備來實(shí)施，該控制器大致類似于包括圖7A-7B的主充電墊704和圖6A的發(fā)射器604的無線充電系統(tǒng)的控制電路628。方法800可以結(jié)合至少一個傳感器或傳感器網(wǎng)絡(luò)(諸如圖6A的傳感器650或圖7的傳感器710)而被執(zhí)行。在一種實(shí)施例中，控制器628可以命令向傳感器提供無線功率的大致類似于無線場605(圖6A)的無線場的激活或停用。一旦功率被遞送給一個或多個傳感器，無線場可以進(jìn)一步向電動車輛(諸如圖5的車輛505、或圖6A的車輛605)提供功率。如果異物被傳感器中的一個或多個傳感器檢測到，則控制器可以從傳感器接收檢測信號并且按要求來命令無線場傳輸功率上的減小或完全停機(jī)。

過程800在框810處開始，其中控制器628可以命令向至少一個傳感器提供無線功率的無線充電墊(諸如主充電墊704(圖7)或底墊415(圖4))的激活。傳感器然后可以能夠按要求地針對異物的存在或其他環(huán)境條件來監(jiān)測周圍區(qū)域。

在框820處，充電墊可以進(jìn)一步向電動車輛提供無線功率。在一種實(shí)施例中，車輛可以接近充電底墊(諸如515(圖5))，在該點(diǎn)處，接近度傳感器(諸如圖5的接近度傳感器510)可以向控制器628指示車輛505的存在。作為響應(yīng)，控制器628然后可以命令充電墊的發(fā)射器(諸如發(fā)射器604(圖6A))的功率輸出上的增加，以使得足夠的無線功率被遞送給車輛和無線傳感器。

在框830處，控制器628可以基于個體傳感器710的能力來監(jiān)測傳感器710(圖7A-7B)中的至少一個傳感器以用于適當(dāng)?shù)闹甘?。在一種實(shí)施例中，傳感器可以經(jīng)由無線鏈路(諸如無線鏈路720a-720c(圖7A-7B))向控制器628或向其他傳感器710無線地發(fā)射傳感器信息，或者經(jīng)由有線鏈路720d(圖7A-7B)向控制器628傳輸傳感器信息?？刂破?28可以連續(xù)地監(jiān)測傳感器710，定期地輪詢傳感器710中的每個傳感器，或者控制器628可以從傳感器710中的每個傳感器定期地或連續(xù)地接收獨(dú)立發(fā)射的信息。

在決策框840處，控制器628可以基于從至少一個異物傳感器710接收的信息來確定傳感器是否已經(jīng)檢測到異物。作為非限制性的示例，傳感器710處的異常高溫可能指示異物的檢測。在一種實(shí)施例中，異常高溫可能由于吸收來自無線場605的能量而被局部化在單個異物傳感器710處，這指示異物714的存在(圖7A-7B)。在另一實(shí)施例中，熱相機(jī)或成像相機(jī)可以指示或驗(yàn)證異物714的存在。在一種實(shí)施例中，控制器628可以基于從傳感器710接收的指示和數(shù)據(jù)來確定檢測。在另一實(shí)施例中，某些檢測過程可以被分發(fā)給傳感器710，由此傳感器710可以向控制器628發(fā)送檢測信號。

在框850處，當(dāng)異物檢測信號從傳感器被發(fā)送給控制器628時，控制器可以命令對發(fā)射器604的功率輸出的調(diào)節(jié)以減小或停用無線場605。過程800在無線功率電平調(diào)節(jié)之后可以結(jié)束。

如果沒有異物在決策框840處被檢測到，那么控制器628可以繼續(xù)接收并考慮來自至少一個傳感器710的傳感器信息(例如，溫度、濕度、道路條件、相機(jī)圖像等)。在一種實(shí)施例中，傳感器信息可以由控制器628進(jìn)一步用來命令功率調(diào)節(jié)，或者信息可以被轉(zhuǎn)發(fā)給其他無線充電系統(tǒng)700(圖7)，或轉(zhuǎn)發(fā)給車輛505。

在框890處，因?yàn)闆]有異物被檢測到，所以過程800將繼續(xù)對車輛的無線功率遞送，而將過程800返回到框820。

圖9圖示了流程圖，其描繪了根據(jù)示例性實(shí)施方式的操作傳感器710(圖7A-7B)中的一個或多個傳感器的方法900。

方法900可以經(jīng)由大致類似于無線充電系統(tǒng)的傳感器710(或傳感器710的網(wǎng)絡(luò))的傳感器中的一個或多個傳感器來實(shí)施，該無線充電系統(tǒng)包括圖7A-7B的主充電墊704和圖6A的發(fā)射器604。方法900可以結(jié)合控制器(諸如圖6A的控制電路628)而被執(zhí)行。在一種實(shí)施例中，傳感器710中的至少一個傳感器可以從大致類似于主充電墊704的主充電墊接收無線功率。如下面討論的，一旦功率被遞送給一個或多個傳感器，傳感器710可以針對某些改變或針對異物存在的指示來監(jiān)測周圍環(huán)境，并且向控制器628報告這種指示以用于適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)。

過程900開始于框910，其中至少一個傳感器710從主充電墊704接收無線功率。

在步驟920處，傳感器710可以根據(jù)傳感器710能力來檢測環(huán)境條件。作為非限制性的示例，一些傳感器710可以僅檢測溫度改變，而其他傳感器710除了許多其他可能性之外還可以提供成像(例如，顏色或熱像)、濕度數(shù)據(jù)、或交通條件。

在框930處，傳感器可以針對異物(諸如異物714(圖7A-7B))來監(jiān)測環(huán)境。在一種實(shí)施例中，傳感器710可以根據(jù)傳感器能力向控制器628僅報告指示。在某些實(shí)施例中，傳感器710可以被裝配為獨(dú)立地檢測并且向控制器628報告異物的存在。

如果異物714在決策框940處被檢測到，那么傳感器710可以向主充電墊704(或者更特別地是控制器628)發(fā)送異物檢測警告。傳感器710然后可以在框920處繼續(xù)檢測環(huán)境條件。

如果在決策框940處未檢測到異物，則在框940處，傳感器710可以向主充電墊704、其他傳感器710、和/或車輛605傳輸傳感器信息，以使得檢測信息可用于其他系統(tǒng)和用戶。