檢驗存在導(dǎo)電體的設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于檢驗存在導(dǎo)電體的設(shè)備，該設(shè)備具有至少一個發(fā)射裝置，以用于提供電磁場形式的發(fā)射信號。此外，本發(fā)明還涉及一種用于為電動車輛感應(yīng)充電的具有這種設(shè)備的充電布置。
【背景技術(shù)】
[0002]在用于電動車輛的感應(yīng)式充電布置中，通常使用初級線圈和次級線圈以傳遞電能。在為電動車輛的電池充電時必須避免導(dǎo)電體能夠進入在初級線圈和次級線圈之間的大型氣隙中。由于在氣隙中的充電場的作用，導(dǎo)電體能夠被加熱。在最壞的情況中，例如在金屬涂敷的合成材料或者金屬涂敷的紙張的情況中可能導(dǎo)致物體的自燃。
[0003]為了能夠檢驗在初級線圈和次級線圈之間的中間空間中存在的導(dǎo)電體，例如使用有金屬探測器。金屬探測器基于不同的、多數(shù)是感應(yīng)式的測量原理。但是，使用這種專門用于氣隙監(jiān)控的金屬探測器需要專門匹配的設(shè)置，因為必須防止車輛的大規(guī)模的金屬料干擾測量過程。此外，如在通用的金屬探測器的情況中常見的，在測量之前對探測器的校準(zhǔn)不能簡單地實施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，提出一種尤其是在用于電動車輛的充電布置中能夠更簡單和更可靠地識別出導(dǎo)電體的解決方案。
[0005]該目的通過具有權(quán)利要求1所述特征的設(shè)備實現(xiàn)。本發(fā)明的有利的改進方案是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的用于檢驗存在導(dǎo)電體的設(shè)備具有至少一個發(fā)射裝置，以用于提供電磁場形式的發(fā)射信號，其中該設(shè)備具有至少一個接收裝置，用于從發(fā)射裝置所提供的并且感應(yīng)到接收裝置中的發(fā)射信號生成接收信號，并且發(fā)射裝置和接收裝置這樣地設(shè)計，即在接收裝置中由于所感應(yīng)到的發(fā)射信號，在存在導(dǎo)電體時形成第一接收信號并且在不存在導(dǎo)電體時形成與第一接收信號不同的第二接收信號。
[0007]利用該設(shè)備能夠檢驗在設(shè)備的預(yù)定周圍區(qū)域中存在的導(dǎo)電體。該設(shè)備還能夠構(gòu)造用于探測至少部分地由導(dǎo)電材料形成的物體。該設(shè)備尤其能夠用于檢驗，是否有導(dǎo)電體處于用于電動車輛的充電布置的初級線圈和次級線圈之間的中間空間中。該設(shè)備包括發(fā)射裝置，利用發(fā)射裝置能夠發(fā)射電磁場形式的發(fā)射信號。此外，該設(shè)備還包括接收裝置，該接收裝置能夠接收發(fā)射信號或者發(fā)射信號的一部分。特別地，接收信號能夠受到導(dǎo)電體的影響。這種影響或者磁場變化能夠由接收裝置來檢測到。因此能夠根據(jù)第一信號和/或第二信號推斷出導(dǎo)電體在接收裝置的周圍區(qū)域中的存在性。
[0008]優(yōu)選地，發(fā)射裝置和接收裝置如下地構(gòu)造，使得在不存在導(dǎo)電體時在接收裝置中由于所感應(yīng)到的發(fā)射信號形成部分接收信號，該部分接收信號在接收信號中基本上互相抵消。發(fā)射裝置和接收裝置在此能夠如下地設(shè)計，即如果導(dǎo)電體不處于設(shè)備的周圍區(qū)域中，則利用接收裝置就沒有探測到接收信號。
[0009]接收裝置能夠這樣地設(shè)計，即由于由發(fā)射裝置所產(chǎn)生的磁場而在接收裝置中產(chǎn)生部分接收信號。在此，接收裝置優(yōu)選地這樣地設(shè)計，使得這種接收信號相互抵消。接收裝置也能夠這樣地構(gòu)造，即通過疊加部分接收信號形成低于預(yù)定閾值的接收信號。當(dāng)然也能夠形成與以下接收信號的差，當(dāng)沒有導(dǎo)電體處于設(shè)備的周圍環(huán)境中時，該接收信號占主導(dǎo)。
[0010]發(fā)射裝置和接收裝置能夠分別構(gòu)造成線圈。如此則能夠提供一種設(shè)備，其使用兩個或者多個磁脫耦的線圈。在無干擾體的情況中，線圈相對于彼此如下地布置，即恰好測量不到接收信號。當(dāng)在接收裝置的接收范圍中有導(dǎo)電體或者金屬干擾體進入時，能夠這樣地形成部分接收信號，使得該部分接收信號在接收信號中不互相抵消或者接收信號超過閾值。以這種方式能夠以簡單和可靠的方式探測出導(dǎo)電干擾體。
[0011]在一種設(shè)計方案中，接收裝置具有預(yù)定數(shù)量的接收線圈，這些接收線圈相對于發(fā)射裝置如下地布置，使得發(fā)射信號以基本上相同的份額感應(yīng)到相應(yīng)的接收線圈中。接收裝置能夠包括兩個或者多個接收線圈，發(fā)射信號能夠以磁場的形式分別耦合到接收線圈中。接收裝置也能夠具有偶數(shù)個接收線圈。特別地，在這些線圈中能夠分別感生出電壓。在此，接收線圈能夠如下地設(shè)計，即在不存在導(dǎo)電體時所感生的電壓彼此抵消。
[0012]優(yōu)選地，接收線圈并排地布置在接收裝置的主延伸方向上。各個接收線圈能夠例如通過相應(yīng)的線匝來形成。因此能夠提供了一種能夠簡單和廉價地制造的接收裝置。
[0013]在另一種實施方式中，發(fā)射裝置具有預(yù)定數(shù)量的發(fā)射線圈，發(fā)射線圈并排地布置在發(fā)射裝置的主延伸方向上。發(fā)射裝置也能夠通過并排布置的線匝來提供。在此也能夠設(shè)想，接收裝置的接收線圈和發(fā)射裝置的發(fā)射線圈構(gòu)造成結(jié)構(gòu)相同的。發(fā)射裝置也能夠具有偶數(shù)個發(fā)射線圈。因此能夠提供一種價格低廉的用于檢驗存在金屬異物的設(shè)備。
[0014]在一個實施方式中，接收裝置在兩個并排布置的接收線圈之間具有交叉點，并且接收裝置相對于發(fā)射裝置如下地布置，使得交叉點相對于發(fā)射線圈中的一個居中地定位。接收裝置能夠具有多個接收線圈，該接收線圈例如通過相應(yīng)的線匝來形成。在相應(yīng)的接收線圈之間，導(dǎo)體能夠朝向彼此如下地布置，即其互相交叉?，F(xiàn)在，接收線圈相對于發(fā)射線圈能夠如下地布置，即接收線圈的交叉點相對于發(fā)射線圈居中地布置。因此能夠?qū)崿F(xiàn)，使得發(fā)射裝置的電場均勻地傳遞到兩個接收線圈處。
[0015]優(yōu)選地，發(fā)射裝置如下地構(gòu)造，使得分別相鄰的發(fā)射線圈提供指向相反的磁場。以這種方式能夠防止相鄰的發(fā)射線圈通過其產(chǎn)生的磁場彼此影響。
[0016]在另一種設(shè)計方案中，發(fā)射裝置和接收裝置分別具有進行至少一次轉(zhuǎn)動的線匝的形式。具有兩個發(fā)射線圈的發(fā)射裝置或者具有兩個接收線圈的接收裝置能夠通過線匝轉(zhuǎn)動一次來提供。具有多個發(fā)射線圈的發(fā)射裝置或者具有多個接收線圈的接收裝置能夠由此來提供，即線匝轉(zhuǎn)動多次，也就是轉(zhuǎn)動到不同的位置。因此能夠以簡單和廉價的方式提供發(fā)射裝置或者接收裝置。
[0017]在另外的實施方式中，發(fā)射線圈和接收線圈借助光刻法安裝在承載件上。例如，接收線圈和發(fā)射線圈能夠由導(dǎo)電材料、尤其是是金屬來構(gòu)成。其例如能夠安裝在電路板上。也能夠使用相應(yīng)的印刷方法替代光刻法。
[0018]優(yōu)選的，發(fā)射線圈和接收線圈分別具有布置在承載件上側(cè)的部分區(qū)域和布置在承載件下側(cè)的部分區(qū)域。在發(fā)射線圈或者接收線圈的布置在承載件上側(cè)的部分區(qū)域和布置在下側(cè)的部分區(qū)域之間，能夠相應(yīng)地設(shè)置通孔敷鍍。因此能夠?qū)崿F(xiàn)了節(jié)省空間地布置接收線圈和發(fā)射線圈，而沒有短路。
[0019]優(yōu)選地，設(shè)備包括多個發(fā)射裝置和多個接收裝置，其相對于彼此如下地布置，使得發(fā)射裝置的主延伸方向垂直于接收裝置的主延伸方向。因此能夠提供接收線圈和發(fā)射線圈的陣列。因此，通過相應(yīng)地讀取接收線圈能夠準(zhǔn)確地檢測導(dǎo)電體相對于各個接收線圈的位置。
[0020]特別有利的是，設(shè)備具有奇數(shù)個發(fā)射裝置和奇數(shù)個接收裝置。原則上能自由選擇發(fā)射裝置的數(shù)量和接收裝置的數(shù)量。但是，如果分別選擇奇數(shù)個發(fā)射裝置和接收裝置，那么電路板或者傳感器板就能夠構(gòu)造成雙重軸對稱的。這起到了有利的作用，因為如果金屬探測器板和充電線圈系統(tǒng)的對稱軸重疊，則例如通過強充電場(典型的85kHz)感生的電壓由于對稱的原因而在發(fā)射線圈或者接收線圈中變?yōu)榱恪?br>[0021]優(yōu)選地，設(shè)備具有控制裝置，利用控制裝置能夠依序地控制發(fā)射裝置，以用于相應(yīng)地提供發(fā)射信號。以這種方式能夠依序地激活各個發(fā)射裝置。因此，通過讀取所有的接收裝置能夠準(zhǔn)確地測定金屬干擾體的位置。
[0022]用于為電動車輛充電的根據(jù)本發(fā)明的充電布置包括根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備。特別地，該設(shè)備布置在初級線圈和機動車輛側(cè)的次級線圈之間的中間空間中。利用該設(shè)備能夠可靠地檢測出，是否有金屬異物處于初級線圈和次級線圈之間的氣隙中。
【附圖說明】
[0023]現(xiàn)在根據(jù)附圖對本發(fā)明進行詳細說明。在此示出:
[0024]圖1是用于檢驗存在導(dǎo)電體的設(shè)備的示意圖；
[0025]圖2是根據(jù)圖1的設(shè)備，導(dǎo)電體進入到該設(shè)備中；
[0026]圖3是設(shè)備的接收裝置的一種實施方式；
[0027]圖4是發(fā)射裝置相對于接收裝置的布置的剖面圖；以及
[0028]圖5是具有十一個發(fā)射裝置和十一個接收裝置的陣列的示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面詳細示出的實施例展示了本發(fā)明的優(yōu)選的設(shè)計方案。
[0030]圖1以示意圖示出了用于檢驗存在導(dǎo)電體12的設(shè)備10。設(shè)備10包括發(fā)射裝置14，其現(xiàn)在簡化地作為線圈示出?？刂齐娏?5能夠施加到該線圈中。通過在線匝中的電流形成了磁場。該磁場用作發(fā)射裝置14的發(fā)射信號16。
[0031]此外，設(shè)備10還包括接收裝置18，其在當(dāng)前的情況中也構(gòu)造成線圈或者線匝。在示出的實例中，發(fā)射裝置14和接收裝置18至少區(qū)域性地重疊。在示出的布置中，通過適當(dāng)?shù)刂丿B兩個線圈能夠?qū)崿F(xiàn)，接收信號Ue采取零值。因此，能夠提供兩個彼此脫耦的線圈，其中的一個用作發(fā)射器并且另一個用作接收器。對于在發(fā)射裝置14的或接收裝置18的周圍環(huán)境中不存在導(dǎo)電體的情況，在接收裝置處恰好不產(chǎn)生接收信號UE。
[0032]圖2示出了根據(jù)圖1的設(shè)備10，導(dǎo)電體12進入到該設(shè)備中。如果導(dǎo)電體12或者金屬干擾體進入到線圈中的一個的發(fā)射場中，那么在導(dǎo)電體12中感生了渦電流Ik，這導(dǎo)致該布置的或者說設(shè)備10的所生成的總信號的扭曲。由此，該布置的生成的總信號耦合到接收裝置18中，這又導(dǎo)致了大于零的感生電壓或者說接收信號UE。相對于其中探測振蕩回路的諧振頻率變化或者說品質(zhì)變化的諧振法，在此描述的耦合方法也能夠非諧振地運行。因此能夠?qū)崿F(xiàn)明顯改善的溫度穩(wěn)定性。通過發(fā)射裝置14或者接收裝置18的規(guī)格或者線圈的大小而定義了 z方向上的探測區(qū)域。
[0033]設(shè)備10尤其能夠用于，檢測在用于電動車輛或者混合動力車輛的充電布置的初級線圈和次級線圈之間的中間空間中存在的導(dǎo)電