本公開總體上涉及無線功率傳送，更具體地涉及用于在預(yù)先確定空間中檢測(cè)鐵磁性外來物體的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

已經(jīng)引入了諸如車輛等遠(yuǎn)程系統(tǒng)，其包括從諸如電池等能量存儲(chǔ)裝置接收的電力汲取的運(yùn)動(dòng)能量。這樣的能量存儲(chǔ)裝置需要定期充電。例如，混合電動(dòng)車輛包括車載充電器，其使用來自車輛制動(dòng)和傳統(tǒng)電機(jī)的電力對(duì)車輛充電。電池電動(dòng)車輛(電動(dòng)車輛)通常被提出通過某些類型的有線交流電(ac)(諸如家用或商業(yè)ac電源)來充電。有線充電連接需要物理連接到電源的電纜或其他類似的連接器。電纜和類似的連接器有時(shí)可能不方便或很麻煩，并且具有其他缺點(diǎn)。能夠在自由空間(例如，經(jīng)由電磁場(chǎng))中傳送功率以用于對(duì)電動(dòng)車輛充電的無線充電系統(tǒng)可以克服有線充電解決方案的一些缺陷。然而，使用電磁場(chǎng)可能在位于場(chǎng)內(nèi)的良好導(dǎo)電(例如，金屬或鐵磁性)的物體中導(dǎo)致渦流，這可能導(dǎo)致物體升溫、振動(dòng)或使附近物體熔化或著火。因此，期望有效且安全地傳送功率用于對(duì)電動(dòng)車輛充電的無線充電系統(tǒng)和方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的系統(tǒng)、方法和裝置的各種實(shí)現(xiàn)每個(gè)具有幾個(gè)方面，其中沒有一個(gè)單獨(dú)的方面僅對(duì)本文中描述的期望屬性負(fù)責(zé)。在不限制所附權(quán)利要求的范圍的情況下，本文中描述了一些突出特征。

本說明書中描述的主題的一個(gè)或多個(gè)實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)在附圖和下面的描述中闡述。其他的特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將從描述、附圖和權(quán)利要求中變得顯而易見。注意，以下附圖的相對(duì)尺寸可能未按比例繪制。

本公開的一方面提供了一種用于檢測(cè)物體的裝置。該裝置包括電感性感測(cè)線圈，其可配置為生成第一磁場(chǎng)電感性感測(cè)。電感性感測(cè)線圈被配置為具有在生成第一磁場(chǎng)時(shí)可檢測(cè)的電特性。電特性被配置為根據(jù)同時(shí)向物體施加的第二時(shí)變磁場(chǎng)而變化。該裝置還包括控制器，其被配置為檢測(cè)電特性中的變化并且基于電特性中的所檢測(cè)到的變化來確定物體的存在。

本公開的另一方面提供了一種用于檢測(cè)物體的存在的方法的實(shí)現(xiàn)。該方法包括檢測(cè)電感性感測(cè)線圈的電特性中的變化，其中電特性在電感性感測(cè)線圈生成第一磁場(chǎng)可檢測(cè)并且電特性被配置為根據(jù)同時(shí)向物體施加的第二時(shí)變磁場(chǎng)而變化。該方法還包括基于電特性中的所檢測(cè)到的變化來確定物體的存在。

本公開的另一方面提供了一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其包括代碼，該代碼在被執(zhí)行時(shí)，引起用于檢測(cè)物體的裝置檢測(cè)電感性感測(cè)線圈的電特性中的變化，其中電特性在電感性感測(cè)線圈生成第一磁場(chǎng)時(shí)可檢測(cè)并且電特性被配置為根據(jù)同時(shí)向物體施加的第二時(shí)變磁場(chǎng)來變化。該代碼在被執(zhí)行時(shí)還引起裝置基于電特性中的所檢測(cè)到的變化來確定物體的存在。

本公開的另一方面提供了一種用于檢測(cè)物體的存在的裝置。該裝置包括用于檢測(cè)電感性感測(cè)線圈的電特性中的變化的部件，其中電特性在電感性感測(cè)線圈生成第一磁場(chǎng)時(shí)可檢測(cè)并且電特性被配置為根據(jù)同時(shí)向物體施加的第二時(shí)變磁場(chǎng)而變化。該裝置還包括用于基于電特性中的所檢測(cè)到的變化來確定物體的存在的部件。

附圖說明

圖1是根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)的用于對(duì)電動(dòng)車輛充電的無線功率傳送系統(tǒng)的圖。

圖2是圖1的無線功率傳送系統(tǒng)的核心部件的示意圖。

圖3是示出圖1的無線功率傳送系統(tǒng)的核心和輔助部件的另一功能的框圖。

圖4是根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)的用于使用電感性感測(cè)線圈來檢測(cè)鐵磁性外來物體的簡(jiǎn)化電路的圖，其中物體的導(dǎo)電性和磁導(dǎo)率是到偏置靜態(tài)磁場(chǎng)的暴露的函數(shù)。

圖5是用于檢測(cè)圖4的鐵磁性外來物體的簡(jiǎn)化電路的等效電路圖。

圖6是示出根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)的鐵磁性外來物體間歇性暴露于靜態(tài)磁場(chǎng)對(duì)電感性感測(cè)線圈特性的影響的時(shí)間圖。

圖7是根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)的用于使用電感性感測(cè)線圈來檢測(cè)鐵磁性外來物體的簡(jiǎn)化電路的圖，其中物體的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率是到偏置交變磁場(chǎng)的暴露的函數(shù)。

圖8是用于檢測(cè)圖7的鐵磁性外來物體的簡(jiǎn)化電路的等效電路圖。

圖9是示出根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)的鐵磁性外來物體間歇性暴露于偏置加熱交變磁場(chǎng)對(duì)電感性感測(cè)線圈特性的影響的時(shí)間圖。

圖10是示出根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)的在鐵磁性外來物體暴露于偏置交變磁場(chǎng)的同時(shí)在電感性感測(cè)線圈測(cè)量端口處感測(cè)的電壓信號(hào)的頻譜的圖。

圖11是根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)的基于連續(xù)波形響應(yīng)方法的鐵磁性外來物體檢測(cè)電路的圖。

圖12是根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)的基于連續(xù)波形響應(yīng)方法的另一鐵磁性外來物體檢測(cè)系統(tǒng)的圖。

圖13是根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)的基于脈沖響應(yīng)方法的又一鐵磁性外來物體檢測(cè)系統(tǒng)的圖。

圖14是根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)的用于檢測(cè)物體的存在的方法的流程圖。

圖15是根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)的用于檢測(cè)物體的存在的裝置的功能的框圖。

附圖中所示的各種特征可能不按比例繪制。因此，為了清楚起見，各種特征的尺寸可以任意地?cái)U(kuò)大或縮小。此外，一些附圖可能沒有描述給定的系統(tǒng)、方法或設(shè)備的所有部件。最后，在整個(gè)說明書和附圖中，相同的附圖標(biāo)記可以用于表示相同的特征。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖闡述的詳細(xì)描述旨在作為實(shí)現(xiàn)的描述，而非旨在表示可以實(shí)踐本發(fā)明的唯一實(shí)現(xiàn)。在本說明書中使用的術(shù)語(yǔ)“示例性”意指“用作示例、實(shí)例或說明”，而不應(yīng)當(dāng)被解釋為比其他實(shí)現(xiàn)優(yōu)選或有利。詳細(xì)描述包括具體細(xì)節(jié)，目的是提供對(duì)實(shí)現(xiàn)的透徹理解。在某些實(shí)例中，一些設(shè)備以框圖形式示出。

無線地傳送功率可以是指將與電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)等相關(guān)聯(lián)的任何形式的能量從發(fā)送器傳送到接收器，而不使用物理電導(dǎo)體(例如，可以通過自由空間來傳送功率)。輸出到電磁場(chǎng)(例如磁場(chǎng))的功率可以由“接收耦合器”接收、捕獲或耦合以實(shí)現(xiàn)功率傳送。

本文中使用電動(dòng)車輛來描述遠(yuǎn)程系統(tǒng)，其示例是車輛，其包括從可充電能量存儲(chǔ)裝置(例如，一個(gè)或多個(gè)可再充電電化學(xué)電池或其他類型的電池)汲取的電力作為其運(yùn)動(dòng)能力的一部分。作為非限制性示例，一些電動(dòng)車輛可以是除電動(dòng)機(jī)之外還包括用于直接運(yùn)動(dòng)或?qū)囕v電池充電的傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的混合電動(dòng)車輛。其他電動(dòng)車輛可以從電力中汲取所有的運(yùn)動(dòng)能力。電動(dòng)車輛不限于汽車，也可以包括摩托車、推車、踏板車等。作為示例而非限制，在本文中以電動(dòng)車輛(ev)的形式描述了遠(yuǎn)程系統(tǒng)。此外，也可以考慮可以使用可充電能量存儲(chǔ)裝置至少部分地供電的其他遠(yuǎn)程系統(tǒng)(例如，電子設(shè)備，諸如個(gè)人計(jì)算設(shè)備等)。

圖1是根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)的用于對(duì)電動(dòng)車輛112進(jìn)行充電的無線功率傳送系統(tǒng)100的圖。無線功率傳送系統(tǒng)100能夠在電動(dòng)車輛112停放在基底無線充電系統(tǒng)102a附近時(shí)對(duì)電動(dòng)車輛112充電。兩個(gè)電動(dòng)車輛的空間被示出在停放區(qū)域中以停放在相應(yīng)的基底無線充電系統(tǒng)102a和102b上。在一些實(shí)現(xiàn)中，本地配送中心130可以連接到功率主干網(wǎng)(backbone)132并且被配置為通過功率鏈路110向基底無線充電系統(tǒng)102a提供交流(ac)或直流(dc)電源?；谉o線充電系統(tǒng)102a還包括用于無線地傳送或接收電力的基底系統(tǒng)耦合器104a。電動(dòng)車輛112可以包括電池單元118、電動(dòng)車輛耦合器116和電動(dòng)車輛無線充電系統(tǒng)114。基底無線充電系統(tǒng)102a和102b中的每個(gè)還包括分別用于無線地傳送功率的基本耦合器104a和104b。在一些其他實(shí)施(圖1中未示出)中，基本耦合器104a或104b可以是獨(dú)立的物理單元，并且不是基底無線充電系統(tǒng)102a或102b的一部分。電動(dòng)車輛耦合器116可以例如經(jīng)由基底系統(tǒng)耦合器104a生成的電磁場(chǎng)的區(qū)域來與基底系統(tǒng)耦合器104a交互。

在一些實(shí)現(xiàn)中，當(dāng)電動(dòng)車輛耦合器116位于由基底系統(tǒng)耦合器104a產(chǎn)生的能量場(chǎng)中時(shí)，電動(dòng)車輛耦合器116可以接收功率。該場(chǎng)對(duì)應(yīng)于其中由基底系統(tǒng)耦合器104a輸出的能量可以由電動(dòng)車輛耦合器116來捕獲的區(qū)域。例如，由基底系統(tǒng)耦合器104a輸出的能量可以處于足以對(duì)電動(dòng)車輛112充電或供電的水平。在一些情況下，該場(chǎng)可以對(duì)應(yīng)于基底系統(tǒng)耦合器104a的“近場(chǎng)”。近場(chǎng)可以對(duì)應(yīng)于其中由于基底系統(tǒng)耦合器104a中不會(huì)輻射功率遠(yuǎn)離基底系統(tǒng)耦合器104a的電流和電荷而存在強(qiáng)的反應(yīng)場(chǎng)的區(qū)域。在一些情況下，近場(chǎng)可以對(duì)應(yīng)于在基底系統(tǒng)耦合器104a的波長(zhǎng)的約1/2π內(nèi)的區(qū)域(對(duì)于電動(dòng)車輛耦合器116而言反之亦然)，如下面將進(jìn)一步描述的。

本地配送130可以被配置為經(jīng)由通信回程134與外部源(例如，功率網(wǎng))并且經(jīng)由通信鏈路108與基底無線充電系統(tǒng)102a通信。

在一些實(shí)現(xiàn)中，電動(dòng)車輛耦合器116可以與基底系統(tǒng)耦合器104a對(duì)準(zhǔn)，并且因此簡(jiǎn)單地通過駕駛員相對(duì)于基底系統(tǒng)耦合器104a正確地定位電動(dòng)車輛112而設(shè)置在近場(chǎng)區(qū)域內(nèi)。在其他實(shí)現(xiàn)中，駕駛員可以被給予視覺、聽覺或觸覺反饋、或者其組合，以確定電動(dòng)車輛112何時(shí)被適當(dāng)?shù)胤胖糜糜跓o線功率傳送。在其他實(shí)現(xiàn)中，電動(dòng)車輛112可以由自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)定位，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)可以使電動(dòng)車輛112前后移動(dòng)(例如，以鋸齒形運(yùn)動(dòng))，直到對(duì)準(zhǔn)誤差達(dá)到可容許的值。如果電動(dòng)車輛112配備有用于調(diào)節(jié)車輛的伺服方向盤、超聲波傳感器和智能裝置，則這可以由電動(dòng)車輛112自動(dòng)且自主地執(zhí)行，而不具有或僅具有最小的駕駛員干預(yù)。在其他實(shí)現(xiàn)中，電動(dòng)車輛耦合器116、基底系統(tǒng)耦合器104a或其組合可以具有用于相對(duì)于彼此移位和移動(dòng)耦合器116和104a的功能，以更精確地定向它們并且在它們之間形成更有效的耦合。

基底無線充電系統(tǒng)102a可以位于各種位置。作為非限制性示例，一些合適的位置包括在電動(dòng)車輛112所有者的家中的停車區(qū)域、在傳統(tǒng)的石油加油站之后用于建模的電動(dòng)車輛無線充電預(yù)留的停車區(qū)域、以及在其他位置的停車場(chǎng)，諸如購(gòu)物中心和工作地點(diǎn)。

無線充電電動(dòng)車輛可以提供很多益處。例如，可以自動(dòng)執(zhí)行充電，而實(shí)際上沒有駕駛員干預(yù)和操縱，從而提高了用戶的便利性。也可能沒有暴露的電觸點(diǎn)并且沒有機(jī)械磨損，從而提高無線功率傳送系統(tǒng)100的可靠性。可能不需要使用電纜和連接器進(jìn)行操作，并且可能沒有可能暴露于戶外環(huán)境中的濕氣和水分的電纜、插頭或插座，從而提高安全性。也可能沒有可見或可接入的插座、電纜和插頭，從而減少充電設(shè)備的潛在破壞。此外，由于電動(dòng)車輛112可以被用于穩(wěn)定電網(wǎng)的分布式存儲(chǔ)裝置，所以對(duì)接電網(wǎng)解決方案可以被用于提高針對(duì)車輛到電網(wǎng)(v2g)操作的車輛的可用性。

參考圖1描述的無線功率傳送系統(tǒng)100還可以提供美學(xué)和非障礙性的優(yōu)點(diǎn)。例如，可能沒有可能妨礙車輛和/或行人的電荷柱和電纜。

作為車輛到電網(wǎng)能力的進(jìn)一步說明，無線功率發(fā)送和接收能力可以被配置為互惠，使得基底無線充電系統(tǒng)102a將功率傳送到電動(dòng)車輛112并且電動(dòng)車輛112將功率傳送到基站無線充電系統(tǒng)102a，例如在能量短缺的時(shí)候。通過允許電動(dòng)車輛在過度需求導(dǎo)致的能源短缺或可再生能量生產(chǎn)(例如風(fēng)能或太陽(yáng)能)的短缺的時(shí)候?yàn)檎麄€(gè)配電系統(tǒng)貢獻(xiàn)電力，這種能力可以有助于穩(wěn)定配電網(wǎng)。

圖2是圖1的無線功率傳送系統(tǒng)100的核心部件的示意圖。如圖2所示，無線功率傳送系統(tǒng)200可以包括基底系統(tǒng)基底系統(tǒng)發(fā)送電路206，基底系統(tǒng)基底系統(tǒng)發(fā)送電路206包括具有電感l(wèi)1的基底系統(tǒng)耦合器204。無線功率傳送系統(tǒng)200還包括電動(dòng)車輛接收電路222，電動(dòng)車輛接收電路222包括具有電感l(wèi)2的電動(dòng)車輛耦合器216。本文中所描述的耦合器的實(shí)現(xiàn)可以使用形成諧振結(jié)構(gòu)的電容負(fù)載線環(huán)(即，多匝線圈)，如果主耦合器和輔耦合器(例如，線圈)均被調(diào)諧到共同的諧振頻率，則諧振結(jié)構(gòu)能夠經(jīng)由磁近場(chǎng)或電磁近場(chǎng)將能量從主結(jié)構(gòu)(發(fā)送器)有效地耦合到輔結(jié)構(gòu)(接收器)。線圈可以用于電動(dòng)車輛耦合器216和基底系統(tǒng)耦合器204。使用諧振結(jié)構(gòu)用于耦合能量可以被稱為“磁耦合諧振”、“電磁耦合諧振”和/或“諧振電感”。將基于從基底無線充電系統(tǒng)202到電動(dòng)車輛112的功率傳送來描述無線功率傳送系統(tǒng)200的操作，但不限于此。例如，如上所述，電動(dòng)車輛112可以向基底無線充電系統(tǒng)102a傳送功率。

參考圖2，電源208(例如，ac或dc)向基底無線充電系統(tǒng)202提供功率psdc以向電動(dòng)車輛112傳送能量?；谉o線充電系統(tǒng)202包括基底充電系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)換器236?；壮潆娤到y(tǒng)功率轉(zhuǎn)換器236可以包括各種電路，諸如被配置為將功率從標(biāo)準(zhǔn)市電ac轉(zhuǎn)換為合適電壓電平的dc功率的ac/dc轉(zhuǎn)換器、以及被配置為將dc功率轉(zhuǎn)換為適合無線高功率傳送的工作頻率的功率的dc/低頻(lf)轉(zhuǎn)換器?；壮潆娤到y(tǒng)功率轉(zhuǎn)換器236向包括與基底系統(tǒng)耦合器204串聯(lián)的電容器c1的基底系統(tǒng)基底系統(tǒng)發(fā)送發(fā)送電路206提供功率p1，以便以期望頻率發(fā)射電磁場(chǎng)。電容器c1可以與基底系統(tǒng)耦合器204并聯(lián)或串聯(lián)地耦合，或者可以由并聯(lián)或串聯(lián)拓?fù)涞娜魏谓M合的若干電抗元件形成。電容器c1可以被提供以與基底系統(tǒng)耦合器204形成以期望頻率諧振的諧振電路?；紫到y(tǒng)耦合器204接收功率p1，并且以足以對(duì)電動(dòng)車輛112進(jìn)行充電或供電的水平無線地發(fā)送電力。例如，由基底系統(tǒng)耦合器204無線地提供的功率電平可以是千瓦(kw)數(shù)量級(jí)(例如，從1kw到110kw、更高或更低的任何)。

包括基底系統(tǒng)耦合器204的基底系統(tǒng)基底系統(tǒng)發(fā)送電路206和包括電動(dòng)車輛耦合器216的電動(dòng)車輛接收電路222可以被調(diào)諧到基本上相同的頻率，并且可以位于由基底系統(tǒng)耦合器204和電動(dòng)車輛耦合器116中的一個(gè)傳輸?shù)碾姶艌?chǎng)的近場(chǎng)內(nèi)。在這種情況下，基底系統(tǒng)耦合器204和電動(dòng)車輛耦合器116可以彼此耦合，使得功率可以被傳送到包括電容器c2和電動(dòng)車輛耦合器116的電動(dòng)車輛接收電路222。電容器c2可以被提供以與電動(dòng)車輛耦合器216形成以期望頻率諧振的諧振電路。電容器c2可以與電動(dòng)車輛耦合器204并聯(lián)或串聯(lián)地耦合，或者可以由并聯(lián)或串聯(lián)拓?fù)涞娜魏谓M合的若干電抗元件形成。元素k(d)表示在線圈分離d時(shí)生成的互耦系數(shù)。等效電阻req,1和req,2表示耦合器204和216以及抗電抗電容器c1和c2可能固有的損耗。包括電動(dòng)車輛耦合器316和電容器c2的電動(dòng)車輛接收電路222接收功率p2并且將電力p2提供給電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)214的電動(dòng)車輛功率轉(zhuǎn)換器238。

電動(dòng)車輛功率轉(zhuǎn)換器238可以包括除其他以外，lf/dc轉(zhuǎn)換器等，lf/dc轉(zhuǎn)換器被配置為將工作頻率的功率轉(zhuǎn)換回與電動(dòng)車輛電池單元218的電壓電平相匹配的電壓電平的dc功率。電動(dòng)車輛功率轉(zhuǎn)換器238可以提供轉(zhuǎn)換后的功率pldc以對(duì)電動(dòng)車輛電池單元218充電。電源208、基底充電系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)換器236和基底系統(tǒng)耦合器204可以是靜止的，并且位于各種位置，如上所述。電池單元218、電動(dòng)車輛功率轉(zhuǎn)換器238和電動(dòng)車輛耦合器216可以被包括在作為電動(dòng)車輛112的一部分或電池組(未示出)的一部分的電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)214中。電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)214還可以被配置為通過電動(dòng)車輛耦合器216無線地向基底無線充電系統(tǒng)202提供功率，以將電力饋送回電網(wǎng)。電動(dòng)車輛耦合器216和基底系統(tǒng)耦合器204中的每個(gè)可以基于操作模式用作發(fā)送或接收耦合器。

盡管未示出，但是無線功率傳送系統(tǒng)200可以包括負(fù)載斷開單元(ldu)，其將電動(dòng)車輛電池單元218或電源208從無線功率傳送系統(tǒng)200安全地?cái)嚅_。例如，在緊急或系統(tǒng)故障時(shí)，ldu可以被觸發(fā)以將負(fù)載從無線功率傳送系統(tǒng)200斷開。除了用于管理對(duì)電池的進(jìn)行充電的電池管理系統(tǒng)之外，還可以提供ldu，或者ldu可以是電池管理系統(tǒng)的一部分。

此外，電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)214可以包括用于選擇性地將電動(dòng)車輛耦合器216連接到電動(dòng)車輛功率轉(zhuǎn)換器238，以及從電動(dòng)車輛功率轉(zhuǎn)換器238斷開的開關(guān)電路(未示出)。斷開電動(dòng)車輛耦合器216可以暫停充電，并且還可以調(diào)節(jié)由基底無線充電系統(tǒng)102a(作為發(fā)送器)“看到”的“負(fù)載”，其可以用于從基底無線充電系統(tǒng)102a“隱藏”電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)114(作為接收器)。如果發(fā)送器包括負(fù)載感測(cè)電路，則可以檢測(cè)負(fù)載變化。因此，諸如基底無線充電系統(tǒng)202等發(fā)送器可以具有用于確定在基底系統(tǒng)耦合器204的近場(chǎng)中何時(shí)存在諸如電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)114等接收器的機(jī)制。

如上所述，在操作中，假定能量向車輛或電池的傳遞，從電源208提供輸入功率，使得基底系統(tǒng)耦合器204生成用于提供能量傳遞的場(chǎng)。電動(dòng)車輛耦合器216耦合到輻射場(chǎng)并且生成用于由電動(dòng)車輛112存儲(chǔ)或消耗的輸出功率。如上所述，在一些實(shí)現(xiàn)中，基底系統(tǒng)耦合器204和電動(dòng)車輛耦合器116根據(jù)相互諧振關(guān)系來被配置，使得電動(dòng)車輛耦合器116的諧振頻率和基底系統(tǒng)耦合器204的諧振頻率非常接近或基本上相同。當(dāng)電動(dòng)車輛耦合器216位于基底系統(tǒng)耦合器204的近場(chǎng)中時(shí)，基底無線充電系統(tǒng)202和電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)214之間的傳輸損耗最小。

如上所述，通過將發(fā)送耦合器的近場(chǎng)中的大部分能量耦合到接收耦合器而不是將電磁波中的大部分能量傳播到遠(yuǎn)場(chǎng)而發(fā)生有效的能量傳遞。當(dāng)在近場(chǎng)中時(shí)，可以在發(fā)送耦合器和接收耦合器之間建立耦合模式。耦合器周圍可能發(fā)生這種近場(chǎng)耦合的區(qū)域在本文中被稱為近場(chǎng)耦合模式區(qū)域。

盡管未示出，但是基底充電系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)換器236和電動(dòng)車輛功率轉(zhuǎn)換器238二者可以都包括振蕩器、諸如功率放大器等驅(qū)動(dòng)器電路、濾波器、和用于與無線功率耦合器有效耦合的匹配電路。振蕩器可以被配置為生成期望頻率，期望頻率可以響應(yīng)于調(diào)節(jié)信號(hào)來被調(diào)節(jié)。振蕩器信號(hào)可以由功率放大器利用響應(yīng)于控制信號(hào)的放大量來放大?？梢园V波器和匹配電路以濾除諧波或其他不期望的頻率，并且將功率轉(zhuǎn)換模塊的阻抗與無線功率耦合器相匹配。功率轉(zhuǎn)換器236和238還可以包括生成適當(dāng)?shù)墓β瘦敵鰜韺?duì)電池充電的整流器和開關(guān)電路。

貫穿所公開的實(shí)現(xiàn)描述的電動(dòng)車輛耦合器216和基底系統(tǒng)耦合器204可以被稱為或被配置為“環(huán)路”天線，并且更具體地是多匝環(huán)形天線。耦合器204和216也可以在本文中被稱為或被配置為“磁性”天線。術(shù)語(yǔ)“耦合器”旨在表示可以無線地輸出或接收能量以耦合到另一“耦合器”的部件。耦合器也可以被稱為被配置為無線地輸出或接收功率的類型的“天線”。如本文中所使用的，耦合器204和216是被配置為無線地輸出、無線地接收和/或無線地中繼功率的類型的“功率傳送部件”的示例。環(huán)形(例如，多匝環(huán)形)天線可以被配置為包括空氣磁芯或諸如鐵氧體磁芯的物理磁芯?？諝獯判经h(huán)形天線可以允許在磁芯區(qū)域內(nèi)其他部件的放置。包括鐵磁體或鐵磁性材料的物理磁芯天線可以允許開發(fā)更強(qiáng)的電磁場(chǎng)和改進(jìn)的耦合。

如上所述，能量在發(fā)送器和接收器之間的有效傳遞在發(fā)送器和接收器之間的匹配或接近匹配的諧振期間發(fā)生。然而，即使發(fā)送器和接收器之間的諧振不匹配，能量也可以以較低的效率傳遞。能量傳遞通過將能量從發(fā)送耦合器的近場(chǎng)耦合到駐留在其中建立有該近場(chǎng)的區(qū)域內(nèi)(例如，在諧振頻率的預(yù)先確定頻率范圍內(nèi)，或在近場(chǎng)區(qū)域的預(yù)先確定距離內(nèi))的接收耦合器來發(fā)生，而不是將能量從發(fā)送耦合器傳播到自由空間。

諧振頻率可以基于包括如上所述的耦合器(例如，基底系統(tǒng)耦合器204)的傳輸電路的電感和電容。如圖2所示，電感通?？梢允邱詈掀?例如，線圈)的電感，而電容可以被添加到耦合器以在期望的諧振頻率生成諧振結(jié)構(gòu)。作為非限制性示例，如圖2所示，電容器可以與耦合器串聯(lián)地添加以產(chǎn)生生成電磁場(chǎng)的諧振電路(例如，基底系統(tǒng)發(fā)送電路206)。因此，對(duì)于較大直徑的耦合器，引起諧振所需的電容值可能隨著耦合器的直徑或電感的增加而減小。電感也可以取決于線圈的匝數(shù)。此外，隨著耦合器的直徑增加，近場(chǎng)的有效能量傳遞面積可能增加。其他諧振電路是可能的。作為另一非限制性示例，電容器可以并聯(lián)放置在耦合器(例如，并聯(lián)諧振電路)的兩個(gè)端子之間。此外，耦合器可以被設(shè)計(jì)為具有高的品質(zhì)(q)因數(shù)以改善諧振并且減小耦合器的損耗。例如，原生的q因數(shù)可以是300或更大。

如上所述，根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)，公開了在彼此的近場(chǎng)中的兩個(gè)耦合器之間的耦合功率。如上所述，近場(chǎng)可以對(duì)應(yīng)于耦合器周圍存在電磁場(chǎng)但是可能不會(huì)傳播或從耦合器輻射的區(qū)域。近場(chǎng)耦合模式區(qū)域可以對(duì)應(yīng)于接近耦合器的物理體積的體積，通常在波長(zhǎng)的一小部分內(nèi)。根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)，諸如單匝和多匝環(huán)形天線等電磁耦合器用于發(fā)送和接收二者，因?yàn)榕c電類型的天線(例如，小型偶極子)的電近場(chǎng)相比，實(shí)際實(shí)現(xiàn)中的磁性近場(chǎng)幅度對(duì)于磁類型線圈往往較高。這允許了該對(duì)之間潛在的更高的耦合。此外，可以使用“電”天線(例如，偶極子和單極子)或磁和電天線的組合。

圖3是示出圖1的無線功率傳送系統(tǒng)100的核心和輔助部件和/或圖2的無線功率傳送系統(tǒng)200可以是其中的一部分的另一功能框圖。無線功率傳送系統(tǒng)300示出了能夠經(jīng)由基底對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)352和電動(dòng)車輛對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)354機(jī)械地移動(dòng)基底系統(tǒng)耦合器304和電動(dòng)車輛耦合器316中的一個(gè)或兩個(gè)的通信鏈路376、引導(dǎo)鏈路366和對(duì)準(zhǔn)機(jī)制356。引導(dǎo)鏈路366可以能夠進(jìn)行雙向信令，這意味著引導(dǎo)信號(hào)可以由基本引導(dǎo)系統(tǒng)362或電動(dòng)車輛引導(dǎo)系統(tǒng)364或這兩者發(fā)出。如以上參考圖2所述，并且假定能量流向電動(dòng)車輛112，在圖3中，基底充電系統(tǒng)電源接口348可以被配置為從諸如ac或dc電源126等電源向充電系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)換器336提供電力。基底充電系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)換器336可以從基底充電系統(tǒng)電源接口348接受ac或dc電力以在其諧振頻率處或附近激勵(lì)基底系統(tǒng)耦合器304。當(dāng)在近場(chǎng)耦合模式區(qū)域中時(shí)，電動(dòng)車輛耦合器316可以從近場(chǎng)耦合模式區(qū)域接收能量以在諧振頻率處或附近振蕩。電動(dòng)車輛功率轉(zhuǎn)換器338將來自電動(dòng)車輛耦合器316的振蕩信號(hào)轉(zhuǎn)換為適于經(jīng)由電動(dòng)車輛電源接口對(duì)電池充電的功率信號(hào)。

基底無線充電系統(tǒng)302包括基底充電系統(tǒng)控制器342，并且電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)314包括電動(dòng)車輛控制器344。基底充電系統(tǒng)控制器342可以包括到諸如計(jì)算機(jī)、配電中心或智能電網(wǎng)等其他系統(tǒng)(未示出)的基底充電系統(tǒng)通信接口358。電動(dòng)車輛控制器344可以包括到諸如車輛上的車載計(jì)算機(jī)、其他電池充電控制器、車輛內(nèi)的其他電子系統(tǒng)、和遠(yuǎn)程電子系統(tǒng)等其他系統(tǒng)(未示出)的電動(dòng)車輛通信接口。

基底充電系統(tǒng)控制器342和電動(dòng)車輛控制器344可以包括用于具有單獨(dú)的通信信道的特定應(yīng)用的子系統(tǒng)或模塊。這些通信信道可以是單獨(dú)的物理信道或單獨(dú)的邏輯信道。作為非限制性示例，基本充電對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)352可以通過通信鏈路376與電動(dòng)車輛對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)354通信，以提供用于經(jīng)由自主的、機(jī)械(運(yùn)動(dòng)的)對(duì)準(zhǔn)或通過操作者輔助使基底系統(tǒng)耦合器304和電動(dòng)車輛耦合器316更緊密對(duì)準(zhǔn)的反饋機(jī)制。類似地，基底充電引導(dǎo)系統(tǒng)362可以通過引導(dǎo)鏈路366與電動(dòng)車輛引導(dǎo)系統(tǒng)364通信，以提供在對(duì)準(zhǔn)基底系統(tǒng)耦合器304和電動(dòng)車輛耦合器316時(shí)引導(dǎo)操作者的反饋機(jī)制。此外，可以存在由基本充電通信系統(tǒng)372支持的單獨(dú)的通用通信鏈路(例如，信道)和用于在基底無線充電系統(tǒng)302和電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)314之間傳送其他信息的電動(dòng)車輛通信系統(tǒng)374。該信息可以包括關(guān)于基底無線充電系統(tǒng)302和電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)314兩者的電動(dòng)車輛特性、電池特性、充電狀態(tài)和功率能力、以及電動(dòng)車輛112的維護(hù)和診斷數(shù)據(jù)的信息。這些通信信道可以是單獨(dú)的物理通信信道，例如藍(lán)牙、紫蜂協(xié)議(zigbee)、蜂窩等。

電動(dòng)車輛控制器344還可以包括管理電動(dòng)車輛主電池的充電和放電的電池管理系統(tǒng)(bms)(未示出)、基于微波或超聲波雷達(dá)原理的停車輔助系統(tǒng)、被配置為執(zhí)行半自動(dòng)停車操作的制動(dòng)系統(tǒng)、以及被配置為協(xié)助可以提供更高的停車精度的高度自動(dòng)化停車“電控停車”的方向盤伺服系統(tǒng)，從而減少任何基底無線充電系統(tǒng)102a和電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)114中對(duì)于機(jī)械水平耦合器對(duì)準(zhǔn)的需要。此外，電動(dòng)車輛控制器344可以被配置為與電動(dòng)車輛112的電子設(shè)備通信。例如，電動(dòng)車輛控制器344可以被配置為與視覺輸出設(shè)備(例如，儀表板顯示器)、聲/音頻輸出設(shè)備(例如蜂鳴器、揚(yáng)聲器)、機(jī)械輸入設(shè)備(例如鍵盤、觸摸屏、和指示設(shè)備，諸如操縱桿、軌跡球等)、和音頻輸入設(shè)備(例如，具有電子語(yǔ)音識(shí)別的麥克風(fēng))通信。

此外，無線功率傳送系統(tǒng)300可以包括檢測(cè)和傳感器系統(tǒng)。例如，無線功率傳送系統(tǒng)300可以包括用于與以下各項(xiàng)傳感器：用于將駕駛員或車輛正確地引導(dǎo)到充電點(diǎn)的系統(tǒng)一起使用的傳感器、用于將耦合器與所需的分離/耦合相互對(duì)準(zhǔn)的傳感器、用于檢測(cè)可能阻礙電動(dòng)車輛耦合器316移動(dòng)到特定高度和/或位置以實(shí)現(xiàn)耦合的傳感器、與用于與執(zhí)行系統(tǒng)的可靠、無損壞且安全的操作的系統(tǒng)一起使用的安全傳感器。例如，安全傳感器可以包括以下傳感器：檢測(cè)超出安全半徑的接近無線功率耦合器104a、116的動(dòng)物或兒童的存在，檢測(cè)可以被加熱(感應(yīng)加熱)的基底系統(tǒng)耦合器304附近的物體，檢測(cè)在基底系統(tǒng)耦合器304上的危險(xiǎn)事件，諸如熾熱的物體，監(jiān)測(cè)基底無線充電系統(tǒng)302和電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)314部件的溫度。

無線功率傳送系統(tǒng)300還可以經(jīng)由有線連接來支持插入式充電。有線充電端口可以在傳送功率去往或來自電動(dòng)車輛112之前集成兩個(gè)不同充電器的輸出。開關(guān)電路可以根據(jù)需要提供支持無線充電和經(jīng)由有線充電端口的充電二者的功能。

為了在基底無線充電系統(tǒng)302和電動(dòng)車輛充電系統(tǒng)314之間通信，無線功率傳送系統(tǒng)300可以使用帶內(nèi)信令和/或帶外信令二者。帶外通信可以使用rf數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器(例如，在非許可頻帶中的無線電以太網(wǎng))來執(zhí)行。帶外通信可以提供足夠的帶寬用于向車輛用戶/擁有者分配增值服務(wù)。無線功率載波的低深度幅度或相位調(diào)制可以用作具有最小干擾的帶內(nèi)信令系統(tǒng)。

此外，可以經(jīng)由無線電力鏈路來執(zhí)行某種通信，而不使用特定的通信天線。例如，無線功率耦合器304和316也可以被配置為用作無線通信發(fā)送器。因此，基底無線充電系統(tǒng)302的一些實(shí)現(xiàn)可以包括用于在無線功率路徑上啟用密鑰型協(xié)議的控制器(未示出)。通過用預(yù)定義的協(xié)議以預(yù)定義的間隔鍵入發(fā)送功率電平(幅度移位鍵控)，接收器可以檢測(cè)來自發(fā)送器的串行通信?；壮潆娤到y(tǒng)功率轉(zhuǎn)換器336可以包括用于檢測(cè)在由基底系統(tǒng)耦合器304生成的近場(chǎng)附近的有效電動(dòng)車輛接收器的存在與否的負(fù)載感測(cè)電路(未示出)。作為示例，負(fù)載感測(cè)電路監(jiān)視流向功率放大器的電流，其受到由基底系統(tǒng)耦合器104a生成的近場(chǎng)附近的有源接收器的存在與否的影響。功率放大器上的負(fù)載變化的檢測(cè)可以由基底充電系統(tǒng)控制器342監(jiān)測(cè)，用于確定是否使得振蕩器能夠用于傳輸能量，與有效接收器通信，或其組合。

為了實(shí)現(xiàn)無線高功率傳輸，一些實(shí)現(xiàn)可以被配置為以在20到150khz范圍內(nèi)的頻率來傳輸功率。這種低工作頻率可以實(shí)現(xiàn)能夠使用固態(tài)器件來實(shí)現(xiàn)的高效率的功率轉(zhuǎn)換。除此之外，與其他頻段相比，無線電系統(tǒng)可能存在較少的共存問題。

關(guān)于感應(yīng)充電，取決于主和輔磁性結(jié)構(gòu)的能量傳遞速率(功率水平)、工作頻率、尺寸和設(shè)計(jì)以及主和輔磁性結(jié)構(gòu)之間的距離，在某些位置處在氣隙中的磁通密度可以超過0.5mt，并且可能達(dá)到幾毫特斯拉。如果將包含一定量的導(dǎo)電材料(例如金屬)的物體插入到主結(jié)構(gòu)和輔結(jié)構(gòu)之間的空間中，則在該物體中生成渦流(法拉第和蘭茨定律)，這可能導(dǎo)致功率耗散和隨后的加熱效果。該感應(yīng)加熱效果取決于磁通密度、時(shí)變磁場(chǎng)(例如，交變磁場(chǎng))的頻率、以及物體的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的尺寸、形狀、方向和導(dǎo)電性。當(dāng)物體暴露于磁場(chǎng)足夠長(zhǎng)的時(shí)間時(shí)，它可以被加熱到在幾個(gè)方面可能被認(rèn)為是危險(xiǎn)的溫度。如果物體包括易燃材料(例如包括薄金屬箔或金屬膜的香煙包裝)或者與這樣的材料直接接觸，則一個(gè)危險(xiǎn)可能是自點(diǎn)火。另一危險(xiǎn)可能是灼傷可能拾取這樣熱的物體(例如硬幣或鑰匙)的人的手。另一危險(xiǎn)可能是破壞主或輔結(jié)構(gòu)的塑料外殼，例如熔化成塑料的物體。

也可以在包括可能基本上不導(dǎo)通但呈現(xiàn)出明顯滯后效應(yīng)的鐵磁性材料的物體中或在生成磁滯和渦流損耗二者的材料中的溫度升高。因此，檢測(cè)這樣的物體有利于避免相應(yīng)的有害后果。如果物體檢測(cè)系統(tǒng)集成在用于提供無線功率的系統(tǒng)內(nèi)，則響應(yīng)于檢測(cè)到有害物體，系統(tǒng)可以降低功率水平或關(guān)閉，直到可以采取措施去除有害物體?；谄渥兓臏囟葋砀袘?yīng)地感測(cè)物體可以被稱為“電感熱感測(cè)”。

在電感式功率傳送的某些應(yīng)用中，諸如在家庭和公共區(qū)域中對(duì)電動(dòng)車輛進(jìn)行充電，由于人員和設(shè)備的安全性，可能有必要的是，能夠檢測(cè)有可能升溫至臨界溫度的外來物體。在如下系統(tǒng)中尤其如此：其中關(guān)鍵空間是開放和可接入，使得外來物體可以被意外或有意地放置在該空間中(例如，在妨礙的情況下)。

本文中所描述的實(shí)現(xiàn)涉及自動(dòng)檢測(cè)可能位于預(yù)先確定空間中的危險(xiǎn)的鐵磁性外來物體(例如，包括鐵磁性材料的金屬物體)。特別地，某些實(shí)現(xiàn)涉及檢測(cè)位于其中磁通密度可能超過特定值(例如0.5mt)的主磁結(jié)構(gòu)或輔磁結(jié)構(gòu)表面附近的小金屬物體(例如硬幣)。

本文中公開的方法和概念能夠?qū)儆诹硪活悇e的外來金屬物體的物體進(jìn)行感應(yīng)檢測(cè)，這些物體在物體暴露于偏置磁場(chǎng)時(shí)瞬時(shí)改變一些電磁屬性或電特性。這樣的磁偏置效應(yīng)可以在例如鐵、鋼等鐵磁性材料中而且也在鐵氧體(例如軟鐵氧體)中能夠觀察到。

包含鐵磁性材料的金屬物體是潛在的危險(xiǎn)，因?yàn)樗鼈冊(cè)诒┞队谕ǔＴ诟袘?yīng)功率傳送(ipt)系統(tǒng)的功能空間內(nèi)產(chǎn)生的水平的交變磁場(chǎng)時(shí)可能被加熱至臨界溫度。如果使其長(zhǎng)邊(易磁化軸)沿著ipt磁場(chǎng)的方向來定向，則長(zhǎng)的物體可能尤其如此。因此，檢測(cè)鐵磁金屬物體特別重要。日常生活中使用的很多物品、如工具、螺絲、螺母、墊圈、釘子、回形針等屬于這一類。該類別的某些物體也可能屬于快速升溫并且導(dǎo)電性和/或磁導(dǎo)率也隨著物體的溫度升高或降低而基本上變化的物體類別。

用于金屬(導(dǎo)電)物體的普通電感性感測(cè)的大多數(shù)裝置和功能也可以應(yīng)用于本文中公開的用于檢測(cè)鐵磁金屬物體的方法和概念。因此，這些方法和概念應(yīng)當(dāng)被解釋為增強(qiáng)的金屬物體檢測(cè)裝置的另一附加特征，而不一定需要單獨(dú)的附加裝置。

本文中公開的外來物體檢測(cè)系統(tǒng)的傳感器和其他部分被認(rèn)為被集成到ipt耦合器(ipt底座(pad))中，并且特別地集成到ipt基底耦合器(基座)中。然而，本文中公開的主要方法和概念也可以應(yīng)用于車輛耦合器(車輛底座)集成以及非集成的獨(dú)立(分立)解決方案。ipt耦合器可以是所謂的“圓形”型耦合器(使用“圓形”線圈)、“雙d”型耦合器(使用雙線圈布置)、“電磁閥”型耦合器(使用纏繞在磁芯上的電磁線圈)、“雙極”型耦合器(使用線圈之間幾乎為零耦合的雙線圈布置)、或者基于單線圈或多線圈布置的任何其他類型的耦合器中的一種。ipt耦合器可以由平面線圈結(jié)構(gòu)(例如由銅利茲線制成)、背襯線圈的平面鐵氧體結(jié)構(gòu)(例如軟鐵氧體材料)和布置在平面鐵氧體結(jié)構(gòu)與線圈表面相反的表面上的導(dǎo)電背板(例如由鋁制成)組成。

為了簡(jiǎn)單起見，本文中的描述和附圖假定單個(gè)鐵磁性外來物體。然而，本文中公開的方法和裝置通常具有檢測(cè)由于在預(yù)先確定空間內(nèi)存在多于一個(gè)鐵磁性外來物體而導(dǎo)致異常狀態(tài)的可能性。

暴露于低頻交變磁場(chǎng)(例如，磁通密度在1mt或以上的20至150khz范圍內(nèi)的ipt磁場(chǎng))的導(dǎo)電性和鐵磁性物體可能會(huì)加熱到例如高于500k的危險(xiǎn)溫度。長(zhǎng)的鐵磁性物體在其長(zhǎng)軸基本上在磁場(chǎng)的方向上被取向的情況下尤其如此。如果溫度高于500k的物體變?yōu)榕c諸如紙張、干燥的葉子、油、燃料等易燃材料接觸，則物體可能被認(rèn)為是火災(zāi)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。因此，對(duì)于在其功能空間(如果開放和可接入的)中生成在毫特斯拉(mt)范圍內(nèi)的磁通密度水平的ipt系統(tǒng)，這些物體必須被視為安全問題。如果直接放置在基座的表面上，則這些熱的物體也可能導(dǎo)致?lián)p壞，因?yàn)樗鼈儠?huì)熔化或燃燒塑料外殼。

可以通過測(cè)量電導(dǎo)體(本文中稱為電感性感測(cè)線圈)的至少一個(gè)回路的端子處的至少一個(gè)電特性(例如，等效電感、等效電阻、頻率響應(yīng)或脈沖響應(yīng))來感應(yīng)地檢測(cè)在預(yù)先確定空間中鐵磁(例如，金屬)物體的存在。具有足夠接近電感性感測(cè)線圈的足夠尺寸的鐵磁性物體將改變由該電感性感測(cè)線圈生成的感測(cè)磁場(chǎng)，從而對(duì)上述電特性中的一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)生可測(cè)量的影響。此外，在一些實(shí)現(xiàn)中，可以通過將至少一個(gè)上述電特性的測(cè)量樣本與具有相同至少一個(gè)特性的參考樣本進(jìn)行比較來檢測(cè)鐵磁性物體。例如，在沒有鐵磁性外來物體的情況下，可以在校準(zhǔn)過程中獲得這樣的參考樣本。

然而，為了提高檢測(cè)靈敏度要求，并且在某些使用情況下，該基本方法可能不提供可靠的外來物體檢測(cè)解決方案。例如，如果其他金屬或磁性結(jié)構(gòu)位于外來物體檢測(cè)系統(tǒng)的感測(cè)范圍內(nèi)并且不是靜止的，則結(jié)構(gòu)對(duì)電感性感測(cè)線圈的特性的影響也將動(dòng)態(tài)地改變。因此，簡(jiǎn)單的校準(zhǔn)過程不能消除這樣的其他金屬結(jié)構(gòu)的影響。在具有集成到基座中的外來物體檢測(cè)的地對(duì)車感應(yīng)充電應(yīng)用中，這種干擾結(jié)構(gòu)可以包括車輛ipt耦合器和/或車輛的底部。除此以外，基座中的導(dǎo)電或磁性結(jié)構(gòu)也可以對(duì)一個(gè)或多個(gè)電感性感測(cè)線圈的一個(gè)特性施加可變的可測(cè)量效果。這種效果可能是由于例如由機(jī)械應(yīng)力、變化的溫度引起的小的運(yùn)動(dòng)，和/或在這些結(jié)構(gòu)的電和/或磁特性中的變化，作為改變溫度或磁場(chǎng)的結(jié)果。另外，這種電感性感測(cè)線圈本身的電特性可能由于周圍絕緣材料的機(jī)械應(yīng)力、溫度效應(yīng)或電性能的變化而改變，導(dǎo)致電感性感測(cè)線圈的自電容或接地電容的變化。改變的環(huán)境的影響在被設(shè)計(jì)用于檢測(cè)位于表面附近的金屬物體(基本上在二維空間中)的系統(tǒng)中可以是可控的，但是它們?cè)诒辉O(shè)計(jì)用于提高靈敏度的外來物體檢測(cè)系統(tǒng)中可能成為主要挑戰(zhàn)，例如用于檢測(cè)擴(kuò)展(三維)空間中的金屬物體。

鐵電金屬(例如，傳導(dǎo))物體可以通過電感性感測(cè)線圈在被暴露于足夠強(qiáng)的靜態(tài)偏置磁場(chǎng)時(shí)發(fā)生的一個(gè)或多個(gè)特性(例如，等效電感和/或等效電阻)的瞬時(shí)變化來被感應(yīng)地檢測(cè)，例如在mhz頻率范圍內(nèi)。看起來，當(dāng)暴露于偏置靜態(tài)磁場(chǎng)時(shí)，鐵磁性物體的電導(dǎo)率和通常也是磁導(dǎo)率瞬時(shí)變化。偏置靜態(tài)磁場(chǎng)可以被認(rèn)為對(duì)鐵磁性物體的電磁材料特性施加偏置效應(yīng)。對(duì)于經(jīng)受靜態(tài)偏置磁場(chǎng)的大多數(shù)鐵磁性金屬物體，該效應(yīng)通常相對(duì)較弱。這種相對(duì)較弱的影響可以通過鐵磁性物體的已知的磁阻效應(yīng)來解釋。

然而，與通過在鐵磁性物體暴露于偏置低頻時(shí)變磁場(chǎng)(例如，交變磁場(chǎng))時(shí)的上述磁阻效應(yīng)可以解釋的相比，對(duì)于電感性感測(cè)線圈的等效電感或等效電阻的影響要大幾個(gè)數(shù)量級(jí)(例如，100到1000倍)。這種比較強(qiáng)的效果不能用普通的磁阻效應(yīng)來解釋，如可以適用于靜態(tài)偏置磁場(chǎng)。對(duì)于ipt的一些實(shí)現(xiàn)，偏置交變磁場(chǎng)可以是為功率傳送生成的低頻交變磁場(chǎng)，因此不需要輔助偏置交變磁場(chǎng)。在其他實(shí)現(xiàn)中，偏置交變磁場(chǎng)可以是與用于功率傳送的交變磁場(chǎng)不同的交變磁場(chǎng)。

將鐵磁性物體暴露于ipt磁場(chǎng)通常調(diào)制物體的表面電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率，其又可以導(dǎo)致在感測(cè)頻率的在電感性感測(cè)線圈的端子處測(cè)量的等效電阻和/或等效電感的調(diào)制。根據(jù)鐵磁性物體對(duì)感測(cè)線圈的等效電感和/或電阻的影響，該低頻調(diào)制可以是非常小的程度，例如小于1％。

在一些實(shí)現(xiàn)中，對(duì)鐵磁性物體的表面電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率的調(diào)制作用也可能伴隨著由偏置交變磁場(chǎng)引起的鐵磁性物體的趨膚深度內(nèi)的渦流和/或滯后損耗而導(dǎo)致的焦耳熱效應(yīng)。焦耳熱效應(yīng)將增加鐵磁性物體的溫度，并且因此也將根據(jù)鐵磁性物體的溫度系數(shù)改變鐵磁性物體的表面電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率。

圖4是根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)的用于使用電感性感測(cè)線圈402檢測(cè)鐵磁性外來物體(例如，外來物體450)的簡(jiǎn)化電路400的圖，其中物體的導(dǎo)電性和磁導(dǎo)率是到偏置靜態(tài)磁場(chǎng)415的暴露的函數(shù)。電路400包括電感性感測(cè)線圈402，電感性感測(cè)線圈402可以包括一個(gè)或多個(gè)回路的線圈和暴露于靜態(tài)磁場(chǎng)415的外來物體450?？梢杂烧倚盘?hào)源404以電壓vs(t)406和感測(cè)頻率(fs)來激勵(lì)電感性感測(cè)線圈402，以導(dǎo)致感測(cè)電流is(t)408。靜態(tài)磁場(chǎng)415磁性地偏置外來物體450。表面通過電感性感測(cè)的外來物體450的電導(dǎo)率410和磁導(dǎo)率412通常是偏置靜態(tài)磁場(chǎng)的函數(shù)。由于等效電感和電阻是和的函數(shù)，所以可以通過關(guān)于源極電壓vs(t)515和靜態(tài)磁場(chǎng)的強(qiáng)度分析電流來潛在地檢測(cè)外來物體450的存在。

圖5是用于檢測(cè)圖4的外來物體450的簡(jiǎn)化電路400的等效電路圖500。等效串聯(lián)電路500可以適用于通過具有頻率fs的電壓vs(t)的對(duì)電感性感測(cè)線圈(例如，圖4的感測(cè)線圈402)的正弦激勵(lì)的穩(wěn)定狀態(tài)，其引起在電路500中有電流is(t)循環(huán)。等效串聯(lián)電路500包括表示系統(tǒng)總體能量存儲(chǔ)效應(yīng)的串聯(lián)電感l(wèi)sc505和表示系統(tǒng)總體損耗效應(yīng)的串聯(lián)電阻rsc510。等效串聯(lián)電路500還包括差分電感506和差分電阻511，其分別表示由電感性感測(cè)線圈(例如，圖4的電感性感測(cè)線圈402)的影響區(qū)域中的鐵磁性物體(例如，圖4的外來物體450)施加的電感和電阻效應(yīng)。當(dāng)物體暴露于偏置靜態(tài)磁場(chǎng)時(shí)，外來物體450的差分電感506和差分電阻511瞬間受到影響。

圖6是示出根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)的鐵磁性外來物體到靜態(tài)磁場(chǎng)的間歇性暴露對(duì)電感性感測(cè)線圈(例如，圖4的電感性感測(cè)線圈402)的特性的影響的時(shí)間圖600。如圖6所示，外來物體(例如，圖4的外來物體450)間歇性地暴露于靜態(tài)偏置磁場(chǎng)該檢測(cè)方法基于“受刺激的”電感阻抗和電阻感測(cè)，其中在最小情況下，刺激可以包括至少一個(gè)暴露on間隔606，之后是暴露off間隔607。圖6示出了根據(jù)線601的靜態(tài)磁場(chǎng)的切換。圖6還示出了感測(cè)線圈的等效電感l(wèi)sc+δlsc(t)610和等效電阻rsc+δrsc(t)615的所得到的時(shí)間變化。如圖所示，并且根據(jù)已知的磁阻效應(yīng)，等效電感l(wèi)sc+δlsc(t)610和等效電阻rsc+δrsc(t)615在暴露on間隔606期間都減小，并且在暴露off間隔607期間都增加。這些特性變化可以揭示鐵磁性外來物體的存在。

例如，在實(shí)現(xiàn)中，電感性感測(cè)線圈402的至少一個(gè)特性(例如，等效電阻rsc+δrsc(t)615,)在包括開始的暴露間隔(例如，on間隔606和off間隔607)的至少一部分的時(shí)間段上被恒定地測(cè)量和記錄。為了確定外來物體450的存在，在一些實(shí)現(xiàn)中，將至少一個(gè)記錄的電阻時(shí)間過程rsc+δrsc(t)615與605的暴露時(shí)間簡(jiǎn)況601進(jìn)行比較。在一些其他實(shí)現(xiàn)中，該比較是相關(guān)性。記錄的電阻時(shí)間過程rsc+δrsc(t)615或其他感測(cè)線圈40特性與605的暴露時(shí)間簡(jiǎn)況601相關(guān)。在另外的實(shí)現(xiàn)中，使用時(shí)間導(dǎo)數(shù)中的至少一個(gè)來進(jìn)行相關(guān)，例如，電感性感測(cè)線圈402的特性中的至少一個(gè)的記錄的時(shí)間過程的一階導(dǎo)數(shù)d/dt(時(shí)間梯度)。

圖7是根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)的用于使用電感性感測(cè)線圈702來檢測(cè)鐵磁性外來物體(例如，外來物體750)的簡(jiǎn)化電路700的圖，其中物體的導(dǎo)電性和磁導(dǎo)率是到偏置時(shí)變磁場(chǎng)的暴露的函數(shù)。在一些實(shí)現(xiàn)中，偏置時(shí)變(例如，交變)磁場(chǎng)可以是ipt低頻磁場(chǎng)。在這種情況下，用于生成第二時(shí)變磁場(chǎng)的裝置可以包括一個(gè)或多個(gè)ipt傳輸線圈。交變磁場(chǎng)可以以頻率fipt交變。與先前結(jié)合圖4描述的靜態(tài)磁場(chǎng)一樣，外來物體750的表面電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率與交變暴露場(chǎng)以一定關(guān)系變化，以便調(diào)制由電壓源704提供的電壓vs(t)驅(qū)動(dòng)的電流is(t)。然而，如符號(hào)所示，和通常也是物體溫度θ的函數(shù)，并且因此也通過焦耳熱效應(yīng)間接地受偏置交變磁場(chǎng)的影響。然而，通過很多不同物體的測(cè)試表明，這種焦耳熱效應(yīng)通常比由于暴露于偏置交變磁場(chǎng)而導(dǎo)致的調(diào)制效應(yīng)弱得多，并且由于焦耳熱效應(yīng)引起的變化也比由于這種新穎的調(diào)制效應(yīng)導(dǎo)致的幾乎瞬時(shí)的變化慢幾個(gè)數(shù)量級(jí)，這取決于外來物體750的熱容量和加熱功率。通過這種調(diào)制效應(yīng)以及在一些情況下還通過熱效應(yīng)關(guān)于源電壓vs(t)和暴露場(chǎng)信號(hào)分析電流is(t)，可以潛在地檢測(cè)外來物體750的存在。

圖8是用于檢測(cè)圖7的外來物體750的簡(jiǎn)化電路700的等效電路800圖。圖8的等效電路800包括提供電壓vs(t)的電壓源818，電壓通過等效電感l(wèi)sc808、等效串聯(lián)電阻rsc810、以及等效電感806和等效電阻811的部分的串聯(lián)連接來驅(qū)動(dòng)電流is(t)，等效電感806和等效電阻811的該部分可以歸因于外來物體750的存在并且在暴露于交變磁場(chǎng)時(shí)通常受到調(diào)制和熱效應(yīng)兩者的影響。

圖9是示出根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)的鐵磁性外來物體到偏置和加熱交變磁場(chǎng)的間歇性暴露對(duì)電感性感測(cè)線圈的特性的影響的時(shí)間圖900。第一時(shí)間過程915示出了電感性感測(cè)線圈702的等效電阻rsc+rsc(t)，第二時(shí)間過程910示出了電感性感測(cè)線圈702的等效電感l(wèi)sc+δlsc(t)。第三時(shí)間過程905示出了具有通過off間隔907分開的on間隔906的交變磁場(chǎng)，而第四時(shí)間過程920示出了具有初始溫度θ0的外來物體750的溫度。如果存在外來物體750，等效電阻和等效電感以作為交變磁場(chǎng)的頻率fipt的兩倍的頻率(調(diào)制頻率)周期性地變化。該倍頻效應(yīng)表示這種電磁材料性質(zhì)的調(diào)制與交變磁場(chǎng)的符號(hào)無關(guān)，并且因此提供整流效果。此外，當(dāng)交變磁場(chǎng)為on時(shí)，等效電阻的短期平均值(如斜線虛線所示)瞬時(shí)增加。這是與先前關(guān)于圖6中的普通磁阻效應(yīng)所描述的相反的效果，其中等效電阻隨著到靜態(tài)磁場(chǎng)的暴露而減小。此外，溫度效應(yīng)可以通過等效電阻的短期平均值和等效電感910的短期平均值的輕微斜率來看出，其跟隨由焦耳熱效果導(dǎo)致的外來物體750的溫度時(shí)間過程920。

對(duì)于使用正弦感測(cè)電壓vs(t)的感測(cè)系統(tǒng)，通常可以在時(shí)域中觀察該調(diào)制效應(yīng)作為所得電流is(t)的幅度和相位調(diào)制(參見圖7和圖8)。對(duì)于一些鐵磁性物體(例如回形針)，該調(diào)制效應(yīng)可以是高度非線性的，表現(xiàn)為短脈沖的周期性序列，然而總是具有為交變磁場(chǎng)的頻率fipt的兩倍的基頻。調(diào)制程度取決于外來物體750對(duì)電感性感測(cè)線圈的702等效電感和等效電阻，以及對(duì)外來物體750的材料和方向的影響。在頻域中，可以觀察該調(diào)制作為多達(dá)幾階的調(diào)制諧波邊帶，如圖10的頻譜1000所示。

圖10是示出根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)的當(dāng)鐵磁性物體暴露于偏置交變磁場(chǎng)時(shí)，在電感性感測(cè)線圈測(cè)量端口處感測(cè)的電壓信號(hào)的頻譜1000。如果交變磁場(chǎng)是ipt磁場(chǎng)，則調(diào)制諧波通?？赡馨l(fā)生在ipt頻率fipt的諧波(例如fs±n·fipt，其中n是調(diào)制諧波的階數(shù))處。理論上，由于調(diào)制機(jī)制與交變磁場(chǎng)的符號(hào)無關(guān)，所以不需要大量的奇次諧波，這可以通過頻譜1000中所示的3次和5次諧波中的任何一個(gè)的基本零電壓電平來看出。然而，在實(shí)際系統(tǒng)中，由于模擬信號(hào)處理中的一些非線性失真效應(yīng)，可能會(huì)觀察到一些殘余的一階(例如fs±fipt)和其他奇數(shù)階諧波產(chǎn)物。

圖11是根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)的基于連續(xù)波形響應(yīng)方法的鐵磁性外來物體檢測(cè)電路1100的圖。如圖11所示，ipt線圈1120和ipt電源1122可以用于使用交變磁場(chǎng)來磁性地偏置鐵磁性外來物體(例如，外來物體1150)。電路1100包括與電容器cres1104串聯(lián)連接的電感性感測(cè)線圈1102以及與電容器1104和線圈1102的串聯(lián)組合并聯(lián)連接的并聯(lián)電感器lsh1106。電路1100另外包括由虛線表示的與分流電感器1106并聯(lián)的測(cè)量端口1110。測(cè)量端口1110包括電壓傳感器1115和電流傳感器1116，并且還經(jīng)由串聯(lián)電阻器rres1111連接到感測(cè)信號(hào)電壓源1112。感測(cè)信號(hào)電壓源1112被配置為生成正弦(諧波)感測(cè)信號(hào)，并且還包括用于控制感測(cè)頻率fs的輸入。

電路1100還包括被配置為接收電壓傳感器1115和電流傳感器1116的輸出作為輸入的阻抗分析器1108。阻抗分析器1108還被配置為向評(píng)估和控制單元1140輸出阻抗zs(t)確定，并且從ipt電源1122接收用于頻率和相位同步目的的ipt參考信號(hào)1124。

評(píng)估和控制單元1140經(jīng)由提供給感測(cè)信號(hào)電壓源1112的輸出1118來控制感測(cè)頻率fs，并且還經(jīng)由提供給ipt電源1122的另一輸出1142來控制交變磁場(chǎng)評(píng)估和控制單元1140另外包括用于從ipt電源1122接收ipt參考信號(hào)1124的輸入，除了頻率和相位之外，它還可以反映ipt電源1122的電流電平、功率電平或任何其他操作狀態(tài)。評(píng)估和控制單元1140還包括用于提供檢測(cè)假定hi的輸出。

與分流電感器lsh1106組合的串聯(lián)電容器cres1104用作高通濾波器，以通過ipt頻率fipt處的交變磁場(chǎng)來衰減在電感性感測(cè)線圈1102中感應(yīng)的電壓。衰減該低頻分量通?？梢苑潘蓪?duì)電壓傳感器1115、電流傳感器1116和阻抗分析器1108的要求，并且還可以減少任何非線性失真效應(yīng)，例如任何低頻和高頻信號(hào)分量之間的交叉調(diào)制。電容器1104還將降低在電感性感測(cè)線圈1102中感應(yīng)的ipt頻率fipt的電流分量iind,，這將降低電感性感測(cè)線圈1102中隨之而來的焦耳熱效應(yīng)。電感性感測(cè)線圈1102的自加熱在經(jīng)由其溫度變化來感測(cè)物體時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生干擾效果。電容器cres1104還可以用于在感測(cè)頻率fs處完全或部分地補(bǔ)償電感性感測(cè)線圈1102的電抗，如下面將更詳細(xì)地概述的。串聯(lián)電阻器rres1111可以用于限制感測(cè)電流is，例如，如果感測(cè)電路1100被調(diào)諧到諧振(例如，全補(bǔ)償)以使測(cè)量端口1110處的阻抗最小化。

在一些實(shí)現(xiàn)中，分流電感器lsh1106可以被省略或在物理尺寸上減小(例如，對(duì)于較低額定電流)。在這種實(shí)現(xiàn)中，電路1100可以通過使用信號(hào)電壓源(例如，感測(cè)信號(hào)電壓源1112)來主動(dòng)地消除或最小化測(cè)量端口1110處的ipt頻率(fipt)電壓分量，該信號(hào)電壓源生成疊加在低頻補(bǔ)償信號(hào)(例如ipt頻率fipt)上的高頻感測(cè)信號(hào)。然后，電路1100可以調(diào)節(jié)低頻補(bǔ)償信號(hào)的幅度和/或相位，以便使測(cè)量端口1110處的ipt頻率電壓最小化。

在一些其他實(shí)現(xiàn)中，分流電感器lsh1106可以是不包括任何鐵氧體磁芯的“空氣線圈”。這可能需要用以避免在存在電流分量iind的情況下由鐵氧體磁芯生成的任何調(diào)制效應(yīng)。由于分流電感器lsh1106在測(cè)量端口1110處并聯(lián)連接，所以即使非常弱的調(diào)制效應(yīng)也可能嚴(yán)重地使對(duì)外來物體1150的檢測(cè)失真。

選擇合適的感測(cè)頻率需要特別注意。ipt系統(tǒng)的基頻、諧波頻率和其他開關(guān)噪聲可能與感測(cè)信號(hào)潛在地干擾或交叉調(diào)制，因此使外來物體檢測(cè)失真。關(guān)于圖11的電路1100，考慮到電容器cres1104、電感器lsh1106和其他設(shè)計(jì)約束的值，可以在遠(yuǎn)高于150khz、優(yōu)選地在mhz范圍內(nèi)的頻率實(shí)現(xiàn)基頻和噪聲的實(shí)質(zhì)衰減?？紤]的另一方面是對(duì)電容效應(yīng)的敏感度以及因此對(duì)非金屬電介質(zhì)物體(例如水、雪、冰等)的敏感度。電容效應(yīng)可以通過也由電感性感測(cè)線圈在高頻下生成的寄生電場(chǎng)來解釋。電場(chǎng)的敏感度在10mhz以上的頻率下可能成為問題。鑒于這些因素，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于fipt、例如在1至10mhz的頻率范圍內(nèi)的感測(cè)頻率可能是一個(gè)很好的折衷。

當(dāng)外來物體1150存在時(shí)，代表電感性感測(cè)線圈的等效電感和等效電阻的量可以是作為時(shí)間(例如，被調(diào)制的)的函數(shù)的復(fù)阻抗zs。如果感測(cè)信號(hào)是連續(xù)正弦波，并且如果感測(cè)頻率fs明顯高于調(diào)制頻率(例如，fipt)，則可以應(yīng)用這一阻抗概念，這對(duì)于在mhz范圍內(nèi)的感測(cè)頻率fs可以適用。對(duì)于其他激勵(lì)，阻抗的概念可能不合適。

在一些實(shí)現(xiàn)中，可以通過感測(cè)測(cè)量端口1110處的電壓vs和電流is來獲取時(shí)變復(fù)阻抗zs(t)。更詳細(xì)地，通過分別在濾波器和檢測(cè)器模塊1126以及濾波器和檢測(cè)器模塊1128中對(duì)感測(cè)電壓vs和感測(cè)電流is進(jìn)行濾波和包絡(luò)檢測(cè)，以獲得復(fù)電壓包絡(luò)vs(t)和復(fù)電流包絡(luò)is(t)(例如，調(diào)制波形)來獲得復(fù)阻抗zs(t)。濾波器和檢測(cè)器模塊1126然后可以向模塊1130輸出復(fù)電壓包絡(luò)vs(t)，并且濾波器和檢測(cè)器模塊1128然后可以向模塊1130輸出復(fù)電流包絡(luò)，模塊1130計(jì)算商zs(t)＝vs(t)/is(t)。模塊1126和1128內(nèi)的濾波器可以是以電壓vs(t)和電流is(t)調(diào)制波形的最小失真來降低噪聲的匹配的濾波器。此外，通過從ipt電源1122接收ipt參考信號(hào)1124，濾波器和檢測(cè)器模塊1126和1128可以與交變磁場(chǎng)頻率和/或相位同步。

在一些實(shí)現(xiàn)中，復(fù)阻抗zs(t)可以基本上在諧振時(shí)以本質(zhì)上由電感性感測(cè)線圈的電感l(wèi)sc(圖10中未示出)和電容cres1104定義的頻率fs來測(cè)量。然而，測(cè)量諧振時(shí)的阻抗zs(t)不應(yīng)當(dāng)被解釋為外來物體檢測(cè)方法的一般必需。然而，諧振可能有利于減小電壓傳感器1115和電流傳感器1116以及阻抗分析器1108的動(dòng)態(tài)范圍要求。雖然由于外來物體1150的存在而導(dǎo)致的絕對(duì)阻抗變化(e.g.,2πfsδlsc)與任何電抗補(bǔ)償無關(guān)，但是，如果通過將感測(cè)頻率fs調(diào)諧到諧振來補(bǔ)償電感性感測(cè)線圈1102兩端的總電壓，則相對(duì)(例如百分比)變化將變得更加顯著，因?yàn)樗谴_定電壓傳感器1115、電流傳感器1116和阻抗分析器1108內(nèi)的部件的動(dòng)態(tài)范圍要求的相對(duì)阻抗變化。下面討論諧振調(diào)諧的其他益處。

評(píng)估單元1140可以進(jìn)一步處理并且對(duì)照參考波形比較檢測(cè)到的復(fù)阻抗波形zs(t)，同時(shí)考慮經(jīng)由ipt參考信號(hào)1124接收的信息，以最終選擇檢測(cè)假定hi。這樣的參考波形可以在系統(tǒng)校準(zhǔn)過程中獲取。

在一些實(shí)現(xiàn)中，評(píng)估和控制單元1140可以被配置為基于檢測(cè)預(yù)先確定水平或量的調(diào)制或基于檢測(cè)到的復(fù)阻抗波形zs(t)中的其他不同特性來確定外來物體1150的存在。這些特性(例如，調(diào)制諧波)可以在時(shí)域或頻域中分析(例如通過傅立葉級(jí)數(shù))。

在一些其他實(shí)現(xiàn)中，評(píng)估和控制單元1140還可以將所確定的復(fù)阻抗波形zs(t)與間歇交變磁場(chǎng)的占空比相關(guān)，以經(jīng)由交變磁場(chǎng)偏置和/或通過熱效應(yīng)來確定外來物體1150的存在。

圖12是根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)的基于連續(xù)波形響應(yīng)方法的另一鐵磁性外來物體檢測(cè)電路1200的圖。電路1200可以基于頻域處理方法來確定鐵磁性物體(未示出)的存在。電路1200利用包括電感性感測(cè)線圈1202的多個(gè)電感性感測(cè)線圈(例如，圖12中未完全示出的線圈陣列)，以便在ipt耦合器的整個(gè)表面區(qū)域(例如，圖12中未示出的基座)上提供足夠的檢測(cè)靈敏度。為了清楚起見，圖12省略了可以用于外來物體檢測(cè)過程的ipt系統(tǒng)(如圖11所示)的部分。電路1200與圖11所示的電路基本相同。除了它包括多路復(fù)用器1254和1256(例如，包括n個(gè)模擬開關(guān))，并且省略了電流傳感器1116。在一些實(shí)現(xiàn)中，用于復(fù)用多個(gè)電感性感測(cè)線圈的電特性的多個(gè)變化的測(cè)量的裝置可以包括多路復(fù)用器1254和1256中的至少一個(gè)。

在該檢測(cè)電路1200中，感測(cè)信號(hào)源(如圖11所示的1112)由饋送到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(dac)1250中的數(shù)字頻率合成器1260實(shí)現(xiàn)。dac1250提供經(jīng)由串聯(lián)電阻器rser1211和多路復(fù)用器1254連接到測(cè)量端口1210(由虛線表示)的電壓源極輸出vo。dac1250可以包括生成干凈的感測(cè)電壓信號(hào)所需要的模擬信號(hào)恢復(fù)濾波器(圖12中未詳細(xì)示出)。電阻器rser1211還可以包括多路復(fù)用器1254內(nèi)的相應(yīng)開關(guān)的通態(tài)電阻。圖12示出了n個(gè)電感性感測(cè)線圈(未示出)共同的電阻器rser。然而，在一些實(shí)現(xiàn)中，可能優(yōu)選的是將多路復(fù)用器1254直接連接到感測(cè)信號(hào)源(例如，dac1250)并且使用多路復(fù)用器1254下游(例如，在左側(cè)，在輸出處)的n個(gè)電阻器。該配置可以在測(cè)量端口1210處具有來自模擬開關(guān)的寄生并聯(lián)電容的較少的問題。

dac1250輸出電壓vo和電阻器rser1211可以被選擇為基本上作為將準(zhǔn)恒定正弦電流is,1驅(qū)動(dòng)到由多路復(fù)用器1254選擇的電感性感測(cè)線圈中的恒定交流(ac)源?；蛘?，dac1250可以提供不需要串聯(lián)電阻rser1211的恒定ac源輸出。假定定義的恒定的感測(cè)電流is,1，可以認(rèn)為第i感測(cè)電路的測(cè)量端口1210處的感測(cè)電壓(vs,i其他電路未示出)直接反映阻抗zs，i。

此外，圖12示出了經(jīng)由第二多路復(fù)用器1256(例如，包括n個(gè)模擬開關(guān))連接到模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(adc)1252的n個(gè)電壓傳感器輸出中的每個(gè)。電壓傳感器1215和/或adc1252可以包括模擬信號(hào)預(yù)處理電路，例如在圖12中未詳細(xì)示出的預(yù)放大和/或抗混疊濾波器。然后可以在數(shù)字(digital)(數(shù)字(numerical))域中執(zhí)行復(fù)電壓波形的窄帶濾波和檢測(cè)。在傅立葉(例如，頻率)域中使用一組2k+1個(gè)同步檢測(cè)器1258來分析經(jīng)由多路復(fù)用器1256輸入到adc1252的電壓波形vs,i(t)，每個(gè)調(diào)制邊帶頻率一個(gè)同步檢測(cè)器，如同前面結(jié)合圖10所述的。k的適用的值可以是2、3、4中的任何一個(gè)，然而本申請(qǐng)不限于此，使得k可以具有任何整數(shù)值。

每個(gè)同步檢測(cè)器1258(例如，在儲(chǔ)庫(kù)1268內(nèi))提供同相混頻器1266、正交混頻器1264、低通濾波器1262和復(fù)數(shù)(同相和正交)輸出，以遞送由vs，n，k表示的復(fù)幅度(例如，表示傅立葉系數(shù))，其中，n是指第n感測(cè)線圈，k是指k階調(diào)制諧波，其中|k|≤2k。零階調(diào)制諧波vs，n，0是指感測(cè)載波信號(hào)分量，并且通過與頻率為fs的正弦正交波形混頻vs,i(t)來獲得。低通濾波器1262可以是相對(duì)于濾波要求和檢測(cè)時(shí)間約束而確定的有限脈沖響應(yīng)(fir)型濾波器。在使用n個(gè)電感性感測(cè)線圈和時(shí)間復(fù)用的外來物體檢測(cè)系統(tǒng)中，每個(gè)感測(cè)線圈的可用檢測(cè)時(shí)間減小到圖11的電路1100的可用檢測(cè)時(shí)間的1/n。

輸入到同相和正交混頻器的數(shù)字頻率波形(0°，90°)分別由數(shù)字頻率合成器1260生成，頻率如圖10示例性地所示。在一些實(shí)現(xiàn)中，所有頻率波形可以基于從評(píng)估和控制單元1240接收的感測(cè)頻率fs1218和從ipt傳輸系統(tǒng)接收的外部ipt參考信號(hào)1224。在一些實(shí)現(xiàn)中，ipt參考信號(hào)1224是從剩余ipt頻率電壓導(dǎo)出的，因?yàn)槠淇梢栽诘趇感測(cè)電路的測(cè)量端口處感測(cè)。數(shù)字頻率合成器1260可以包括用于使內(nèi)部數(shù)字振蕩器與外部ipt參考信號(hào)1224頻率和相位同步的裝置。

評(píng)估和控制單元1240可以通過使用適當(dāng)?shù)拈撝当容^檢測(cè)到的一組復(fù)合輸出(vs,n,k)與一組參考值來確定潛在物體的存在。參考值可以在系統(tǒng)校準(zhǔn)過程中獲得。此外，評(píng)估和控制單元1240可以將連續(xù)檢測(cè)的輸出集合的時(shí)間序列與交變磁場(chǎng)間隔相關(guān)聯(lián)，例如用于經(jīng)由磁場(chǎng)偏置和/或加熱效應(yīng)來檢測(cè)物體。在這種相關(guān)方法中，零階系數(shù)vs，n，0可能是特別相關(guān)的。

在一些實(shí)現(xiàn)中，復(fù)電壓vs，n，0的實(shí)部和虛部應(yīng)當(dāng)分別反映電感性感測(cè)線圈1202的等效電阻和等效電感，這需要復(fù)電壓的真實(shí)映射。真實(shí)電壓(例如，阻抗)映射可以提供用于區(qū)分潛在物體和其他干擾之間的大部分信息。然而，真正的電壓映射可能需要系統(tǒng)補(bǔ)償由dac1250和adc1252之間的模擬電路引入的任何相位誤差。該相位誤差通?？梢噪S著頻率，隨著所選擇的檢測(cè)線圈1202，并且隨著電路1200內(nèi)部件的溫度和年齡而變化。

因此，在一些實(shí)現(xiàn)中，評(píng)估和控制單元1240通過以下過程來執(zhí)行相位校正。首先，調(diào)諧感測(cè)頻率fs1218以使vs，n，0的幅度最小化。在該頻率下，測(cè)量端口1210處的阻抗理想地應(yīng)該是純電阻(零相位)，以忽略分流電感器lsh1206的影響，這允許電路1200確定相位誤差。已知相位誤差，電路1200可以通過將電壓相量vs，n，0旋轉(zhuǎn)一定量的所測(cè)量的相位誤差以消除所測(cè)量的相位誤差來執(zhí)行相位調(diào)零。該過程可以提供真實(shí)電壓(例如，阻抗)映射所需的足夠精確的相位校準(zhǔn)。

在一些實(shí)現(xiàn)中，ipt頻率分量(例如，以與ipt頻率fipt下感應(yīng)到電感性感測(cè)線圈1202中的電壓基本上相位同步)也可能需要相位校正。這種校正可以由數(shù)字頻率合成器1260分別針對(duì)每個(gè)電感性感測(cè)線圈1202進(jìn)行。

在ipt耦合器(未示出)中、在并聯(lián)電感器1206中使用的鐵氧體和電路1200內(nèi)的其他固有非線性可以產(chǎn)生一定程度的阻抗調(diào)制。這種固有調(diào)制效應(yīng)可能在校準(zhǔn)過程中無效。

由ipt電源產(chǎn)生的開關(guān)噪聲諧波內(nèi)容可以經(jīng)由ipt耦合器線圈(未示出)耦合到電感性感測(cè)線圈1202中，并且可以落在外來物體檢測(cè)敏感的頻率上(例如，感測(cè)載波頻率fs和調(diào)制邊帶)。因此，電路1200可以通過以如下方式智能地控制感測(cè)頻率fs來執(zhí)行主動(dòng)干擾避免，該方式使得ipt諧波保持在由每個(gè)同步檢測(cè)器1262的帶寬限定的任何敏感頻率范圍之外，同時(shí)保持基本上諧振。相反，系統(tǒng)可以少量調(diào)節(jié)ipt頻率fipt。

當(dāng)高頻感測(cè)信號(hào)(例如，vo驅(qū)動(dòng)dac1250處的is,1)關(guān)閉時(shí)，ipt頻率諧波對(duì)任何相關(guān)調(diào)制邊帶諧波的潛在干擾可以通過由一組同步檢測(cè)器1262和評(píng)估和控制單元1240執(zhí)行的無源檢測(cè)來識(shí)別。任何潛在的干擾可以被檢測(cè)為任何檢測(cè)器1262輸出處的增加的信號(hào)電平。當(dāng)檢測(cè)到干擾時(shí)，評(píng)估和控制單元1240可以稍微調(diào)節(jié)感測(cè)頻率fs1218，以稍微移動(dòng)數(shù)字頻率合成器1260的頻率，直到干擾消失或低于可接受的門限。

ipt電源(未示出)還可以生成不能通過移動(dòng)感測(cè)頻率fs來減輕的寬帶噪聲。在某種程度上，ipt電源還可以調(diào)制出現(xiàn)在測(cè)量端口1210處的阻抗。這可以通過ipt電源(例如參考圖11的1122)的輸出阻抗的變化以及電感性感測(cè)線圈1202和ipt耦合器線圈(例如，參考圖11的1120)之間的某種耦合來解釋。這些輸出阻抗變化也可能表現(xiàn)出具有作為ipt頻率fipt的兩倍的基頻的頻譜。

因此，電路1200可以實(shí)現(xiàn)用于穩(wěn)定輸出阻抗并且在感測(cè)頻率范圍內(nèi)降低寬帶噪聲的特殊部件。這種部件可以包括插入在功率轉(zhuǎn)換器和ipt系統(tǒng)的ipt耦合器之間的高頻濾波器(隔離器)。這些部件可以被認(rèn)為是ipt調(diào)諧和匹配網(wǎng)絡(luò)的組成部分。該部件還可以包括ipt控制系統(tǒng)中的特殊措施，特別是在脈寬調(diào)制(pwm)驅(qū)動(dòng)波形的發(fā)生器中，用于平滑(無瞬變)控制并使抖動(dòng)最小化。用于降低噪聲和阻抗調(diào)制的上述方法也可以應(yīng)用于ipt功率接收器(例如，ipt接收器，未示出)，其也可以類似地干擾感應(yīng)外來物體檢測(cè)過程。

經(jīng)由交變磁場(chǎng)偏置和通過渦流加熱來檢測(cè)鐵磁金屬物體的基本概念也可以主要應(yīng)用于脈沖響應(yīng)(脈沖感應(yīng))檢測(cè)技術(shù)，因?yàn)殍F磁性物體的存在也可以改變可以是偏置磁場(chǎng)的強(qiáng)度和物體溫度的函數(shù)的電感性感測(cè)線圈的脈沖響應(yīng)。這種脈沖響應(yīng)檢測(cè)實(shí)現(xiàn)可能不需要諧振調(diào)諧。

圖13是根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)的基于脈沖響應(yīng)方法的又一鐵磁性外來物體檢測(cè)電路1300的圖。在操作中，電感性感測(cè)線圈1302在短時(shí)間段內(nèi)通過dc電壓源1312充電。在時(shí)間t0，電感性感測(cè)線圈1302與dc壓源1312斷開并且在分流電阻器1334上放電，理想地沒有振蕩。最后，在電感性感測(cè)線圈1302兩端測(cè)量的電壓vs至少在一個(gè)定義的時(shí)刻t0+tk進(jìn)行采樣，并且與至少一個(gè)參考值相比較。

圖13還示出了ipt系統(tǒng)的相關(guān)部分。電路1300的特征在于控制定義當(dāng)前充電時(shí)間to的脈沖發(fā)生器1316的定時(shí)器電路1326、由脈沖發(fā)生器1316控制的用于執(zhí)行充電脈沖的開關(guān)1314、用于在感測(cè)脈沖期間對(duì)感應(yīng)電感性感測(cè)線圈1302充電的dc電壓源vdc1312、用于在放電周期期間感測(cè)測(cè)量端口1310處的電壓vs(t)的電壓傳感器1315、和被定制用于在電感性感測(cè)線圈1302上快速放電的分流電阻器1334。限幅器1328可以接收電壓傳感器1315的輸出，用于將測(cè)量信號(hào)的電平限制(例如，限幅)到感興趣的范圍，同時(shí)還防止接收限幅器1328的輸出的放大器1330的飽和。放大器1330的輸出被輸入到采樣器1332，該采樣器1332被配置為在由定時(shí)器1326控制的k個(gè)時(shí)刻t0+tk(k＝1…k)采樣電壓脈沖響應(yīng)v′s(t)。評(píng)估和控制單元1340通過將電壓樣本與一組參考值進(jìn)行比較來評(píng)估連續(xù)地檢測(cè)的電壓樣本v′s(t0+tk)并且確定鐵磁性物體(例如，外來物體1350)的存在。

在優(yōu)選實(shí)現(xiàn)中，通過周期性地向電感性感測(cè)線圈1302施加電壓脈沖來檢測(cè)外來物體1350。脈沖可以與ipt頻率fipt同步地執(zhí)行，脈沖頻率等于ipt頻率fipt或者是其整數(shù)倍，并且具有相對(duì)于由ipt電源1322提供給評(píng)估和控制單元1340的ipt參考信號(hào)1324以及相對(duì)于可能存在于真正的ipt系統(tǒng)中的開關(guān)瞬變調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻的脈沖相位。該脈沖可以由從評(píng)估和控制單元1340輸出的暴露控制信號(hào)1342驅(qū)動(dòng)。通過分析調(diào)制程度(例如改變)、與交變磁場(chǎng)暴露間隔的相關(guān)程度、以及在所獲取的時(shí)間序列中感測(cè)的其他特性，評(píng)估和控制單元1340可以被配置為基于連續(xù)采樣的脈沖響應(yīng)來確定外來物體1350的存在。

此外，由于相應(yīng)脈沖開關(guān)1314可以一次僅向一個(gè)感測(cè)線圈分別提供相應(yīng)的脈沖，因此脈沖響應(yīng)實(shí)現(xiàn)在感測(cè)電感性感測(cè)線圈的多個(gè)(陣列)上的擴(kuò)展可能不需要感測(cè)電路1300的感測(cè)脈沖生成部分中的多路復(fù)用器。dc電壓源1312可以是多個(gè)感測(cè)電路公共的，而分流電阻器rsh1334、電壓傳感器1315和限幅器1328可以對(duì)于每個(gè)電感性感測(cè)線圈(例如，線圈1302)是單獨(dú)的。感測(cè)電壓的多路復(fù)用可以在限幅器1328的下游(例如，之后)或甚至在放大器1330的下游(例如，之后)執(zhí)行。

以下可以應(yīng)用于本文中公開的任何鐵磁性外來物體檢測(cè)電路，但是在如圖13所示的外來物體檢測(cè)電路的上下文中進(jìn)行描述。

可以在開始感應(yīng)功率傳送之前，最初施加通過間斷地將外來物體1350暴露于偏置(調(diào)制)和/或熱交變磁場(chǎng)的外來物體檢測(cè)。如果路1300確定外來物體1350的存在，則電路1300不啟動(dòng)感應(yīng)功率傳送。如果最初沒有檢測(cè)到任何物體，則在正常的功率傳送期間，電路1300可以采用至少一個(gè)外來物體檢測(cè)過程，例如，適合于在系統(tǒng)處于活躍狀態(tài)時(shí)檢測(cè)進(jìn)入功能空間的物體的過程(例如，基于時(shí)差法)。這可以是還可以部分地依賴于交變磁場(chǎng)偏置的電感性感測(cè)方法、基于雷達(dá)的過程和/或任何其他感測(cè)過程中的一種。在用信號(hào)通知外來物體檢測(cè)的情況下，電路1300可以通過首先停止感應(yīng)功率傳送并且然后使用交變磁場(chǎng)偏置和/或加熱來重新應(yīng)用該過程來驗(yàn)證這種檢測(cè)。這可能特別適用于低置信度檢測(cè)的情況。如果先前的檢測(cè)被確認(rèn)，則電路1300可以中斷感應(yīng)功率傳送。如果先前的檢測(cè)未被確認(rèn)，則電路1300可以重新激活感應(yīng)功率傳送。

取決于系統(tǒng)能力，可以通過將實(shí)際功率傳送到例如電動(dòng)車輛的電池等負(fù)載來生成偏置和熱交變磁場(chǎng)備選地，可以通過斷開車輛側(cè)負(fù)載并且通過在基座ipt耦合器1320和/或車輛ipt耦合器(未示出)中生成基本電抗功率來生成磁場(chǎng)

可以更謹(jǐn)慎地應(yīng)用本文中公開的實(shí)現(xiàn)，以防止在交變磁場(chǎng)暴露間隔期間發(fā)生危險(xiǎn)情況。例如，交變磁場(chǎng)暴露可以在亞臨界水平開始。如果沒有檢測(cè)到外來物體1350，則電路1300可以從間隔到間隔連續(xù)增加(例如，斜升)磁場(chǎng)暴露的水平。

一些物體(例如回形針)可以使用偏置交變磁場(chǎng)的電平顯著地改變它們的調(diào)制響應(yīng)。歸因于飽和的這些效應(yīng)可以揭示對(duì)于確定外來物體1350的存在有用的另外的信息。當(dāng)改變偏置交變磁場(chǎng)的頻率時(shí)，也可以觀察到調(diào)制響應(yīng)的變化。對(duì)于偏置交變磁場(chǎng)使用不同的電平也可以有助于區(qū)分由ipt耦合器(未示出)中的鐵磁性在電感性感測(cè)線圈(1302)的環(huán)境中產(chǎn)生的調(diào)制效應(yīng)以及由鐵磁性外來物體產(chǎn)生的調(diào)制效應(yīng)，因?yàn)楫?dāng)電平交變時(shí)這些調(diào)制效應(yīng)可能不同地改變不同。因此，在一些實(shí)現(xiàn)中，利用偏置交變磁場(chǎng)的不同電平和不同頻率中的至少一個(gè)來執(zhí)行外來物體檢測(cè)。

本文中公開的方法可以與時(shí)間差分方法(例如，如先前結(jié)合圖11所討論的)和空間差分方法(例如，如先前結(jié)合圖12所討論的)中的至少一個(gè)組合。在時(shí)間差分方法中，外來物體檢測(cè)系統(tǒng)可能不適用絕對(duì)決策標(biāo)準(zhǔn)，而是可以根據(jù)檢測(cè)器輸出的時(shí)間序列中的后續(xù)的檢測(cè)器輸出之間的差異來做出決定。相反，在空間差分方法中，外來物體檢測(cè)系統(tǒng)可以基于來自相鄰電感性感測(cè)線圈的檢測(cè)器輸出之間的差異來確定鐵磁性物體的存在。

電感性感測(cè)線圈(例如，車輛底座和車輛底部)的環(huán)境中的金屬結(jié)構(gòu)可能暫時(shí)移動(dòng)。這可能發(fā)生在例如人進(jìn)入或離開車輛或當(dāng)車輛被裝載或卸載時(shí)。這些移動(dòng)可能會(huì)嚴(yán)重地干擾基于上述處理的感應(yīng)感測(cè)。對(duì)于大多數(shù)外來物體檢測(cè)陣列的電感性感測(cè)線圈，這種干擾預(yù)期基本上同時(shí)發(fā)生。因此，如果電感性感測(cè)線圈的特性的顯著變化恰好發(fā)生在多數(shù)電感性感測(cè)線圈上，則這種系統(tǒng)可以基于交變磁場(chǎng)偏置和/或加熱來中斷電感性感測(cè)。

圖14是根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)的用于檢測(cè)物體的存在的方法的流程圖1400。盡管本文中參考如上關(guān)于圖4-13所討論的電路和/或裝置來描述方法1400，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，方法1400可以由其他合適的裝置和系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。雖然本文中參考特定順序描述方法1400，但是在各種實(shí)現(xiàn)中，本文中的框可以以不同的順序執(zhí)行或被省略，并且可以添加附加的框。操作框1402包括檢測(cè)電感性感測(cè)線圈的電特性的變化，其中電特性在電感性感測(cè)線圈生成第一磁場(chǎng)時(shí)可檢測(cè)，并且電特性被配置為根據(jù)同時(shí)向物體施加的第二時(shí)變磁場(chǎng)而變化。操作框1404包括基于電特性的檢測(cè)到的變化來確定物體的存在。

圖15是根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)的用于檢測(cè)物體的存在的裝置1500的功能框圖。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，裝置1500可以具有比圖15所示的簡(jiǎn)化框圖更多的部件。圖15僅包括用于描述在權(quán)利要求范圍內(nèi)的實(shí)現(xiàn)的一些突出特征的部件。

裝置1500包括用于檢測(cè)根據(jù)被施加到物體的時(shí)變磁場(chǎng)而變化的電感性感測(cè)線圈的電特性的變化的部件1502。在一些實(shí)現(xiàn)中，部件1502可以由圖11-13中任一個(gè)的評(píng)估和控制單元1140、1240、1340、和/或結(jié)合這些圖中描述的任何其他模塊或部件來實(shí)現(xiàn)。在某些實(shí)現(xiàn)中，用于檢測(cè)的部件1502可以被配置為執(zhí)行框1402(圖14)的功能。例如，如先前結(jié)合圖9和圖11所述，當(dāng)ipt電源1122生成交變磁場(chǎng)時(shí)，并且當(dāng)ipt電源1122不生成交變磁場(chǎng)(例如，電特性的變化)時(shí)，可以在第一狀態(tài)中的每個(gè)中確定電感性感測(cè)線圈1102的等效電阻和等效電感?？梢酝ㄟ^分別經(jīng)由電壓傳感器1115和電流傳感器1116感測(cè)電壓vs(t)和電流is(t)并且將感測(cè)值輸入到阻抗分析器中以確定等效阻抗zs(t)來確定這種等效電阻和電感。另外的實(shí)現(xiàn)也可以或者附加地遵循前面針對(duì)圖4-8、10、12和13中的任一個(gè)的描述。

裝置1500還包括用于基于電特性的檢測(cè)到的變化來確定物體的存在的部件1504。在某些實(shí)現(xiàn)中，部件1504可以由評(píng)估和控制單元1140(圖11)來實(shí)現(xiàn)。在某些實(shí)現(xiàn)中，用于確定的部件1504可以被配置為執(zhí)行框1404(圖14)的功能。例如，如先前結(jié)合圖9和圖11所述，如果等效阻抗zs(t)在施加交變磁場(chǎng)的第一狀態(tài)和不施加交變磁場(chǎng)的第二狀態(tài)之間改變(例如，變化)超過預(yù)先確定量，則評(píng)估和控制單元1140可以被配置為輸出外來物體1150存在的確定。另外的實(shí)現(xiàn)也可以或者附加地遵循前面針對(duì)圖4-8、10、12和13中的任何一個(gè)的描述。

上述方法的各種操作可以由能夠執(zhí)行操作的任何合適的裝置來執(zhí)行，諸如各種硬件和/或軟件部件、電路和/或模塊。通常，附圖中所示的任何操作可以由能夠執(zhí)行操作的相應(yīng)的功能裝置執(zhí)行。

可以使用各種不同技術(shù)(technology)和手法(technique)中的任何一種來表示信息和信號(hào)。例如，可以在以上描述中被引用的數(shù)據(jù)、指令、命令、信息、信號(hào)、比特、符號(hào)和碼片可以用電壓、電流、電磁波、磁場(chǎng)或粒子、光場(chǎng)或粒子或其任何組合來參考。

結(jié)合本文中公開的實(shí)現(xiàn)描述的各種說明性邏輯塊、模塊、電路和方法步驟可以實(shí)現(xiàn)為電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或兩者的組合。為了清楚地說明硬件和軟件的這種可互換性，以上已經(jīng)在其功能方面一般地描述了各種說明性部件、塊、模塊、電路和步驟。這種功能是實(shí)現(xiàn)為硬件還是軟件取決于特定應(yīng)用和施加在整個(gè)系統(tǒng)上的設(shè)計(jì)約束。所描述的功能可以針對(duì)每個(gè)特定應(yīng)用以不同的方式來實(shí)現(xiàn)，但是這種實(shí)現(xiàn)決定不應(yīng)當(dāng)被解釋為導(dǎo)致脫離實(shí)現(xiàn)的范圍。

結(jié)合本文中公開的實(shí)現(xiàn)描述的各種說明性塊、模塊和電路可以用被設(shè)計(jì)用于執(zhí)行本文中所描述的功能的通用硬件處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)、專用集成電路(asic)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(fpga)或其他可編程邏輯器件、離散門或晶體管邏輯、離散硬件部件、或其任何組合來實(shí)現(xiàn)。通用硬件處理器可以是微處理器，但是替代地，硬件處理器可以是任何傳統(tǒng)的處理器、控制器、微控制器或狀態(tài)機(jī)。硬件處理器也可以實(shí)現(xiàn)為計(jì)算設(shè)備的組合，例如dsp和微處理器的組合、多個(gè)微處理器、與dsp內(nèi)核結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)微處理器、或任何其他這樣的配置。

結(jié)合本文中公開的實(shí)現(xiàn)描述的方法和功能的步驟可以直接用硬件，用由硬件處理器執(zhí)行的軟件模塊，或用兩者的組合來實(shí)現(xiàn)。如果用軟件實(shí)現(xiàn)，則這些功能可以作為一個(gè)或多個(gè)指令或代碼存儲(chǔ)在有形的非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，或者作為其傳輸。軟件模塊可以駐留在隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)、閃存、只讀存儲(chǔ)器(rom)、電可編程rom(eprom)、電可擦除可編程rom(eeprom)、寄存器、硬盤、可移動(dòng)盤、cdrom、或本領(lǐng)域已知的任何其他形式的存儲(chǔ)介質(zhì)中。存儲(chǔ)介質(zhì)耦合到硬件處理器，使得硬件處理器可以從存儲(chǔ)介質(zhì)讀取信息并且向存儲(chǔ)介質(zhì)寫入信息。在替代方案中，存儲(chǔ)介質(zhì)可以與硬件處理器集成。如本文中所使用的磁盤和光盤包括壓縮盤(cd)、激光盤、光盤、數(shù)字通用盤(dvd)、軟盤和藍(lán)光盤，其中盤通常磁性地再現(xiàn)數(shù)據(jù)，而光盤用激光光學(xué)地再現(xiàn)數(shù)據(jù)。上述的組合也應(yīng)當(dāng)被包括在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的范圍內(nèi)。硬件處理器和存儲(chǔ)介質(zhì)可以駐留在asic中。

為了概括本公開，本文中已經(jīng)描述了某些方面、優(yōu)點(diǎn)和新穎特征。應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)任何具體實(shí)現(xiàn)，不一定可以實(shí)現(xiàn)所有這些優(yōu)點(diǎn)。因此，本發(fā)明可以以實(shí)現(xiàn)或優(yōu)化本文中教導(dǎo)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)或一組優(yōu)點(diǎn)的方式來實(shí)施或執(zhí)行，而不必實(shí)現(xiàn)可以在本文中教導(dǎo)或建議的其他優(yōu)點(diǎn)。

上述實(shí)現(xiàn)的各種修改將是顯而易見的，并且在不脫離本申請(qǐng)的精神或范圍的情況下，本文中定義的一般原則可以應(yīng)用于其他實(shí)現(xiàn)。因此，本申請(qǐng)不旨在限于本文中所示的實(shí)現(xiàn)，而是符合與本文中公開的原理和新穎特征一致的最寬范圍。