本發(fā)明涉及一種感應(yīng)電力傳輸(ipt)系統(tǒng)的運(yùn)行。本發(fā)明包括(i)一種檢測(cè)布置結(jié)構(gòu)的方法，(ii)一種運(yùn)行ipt系統(tǒng)的方法，該方法包括檢測(cè)所述布置結(jié)構(gòu)的方法，(iii)一種ipt系統(tǒng)的初級(jí)單元布置結(jié)構(gòu)以及(iv)一種ipt系統(tǒng)的次級(jí)單元布置結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

ipt系統(tǒng)包括具有初級(jí)繞組結(jié)構(gòu)的初級(jí)(側(cè))單元，所述初級(jí)單元尤其位于可以用于沿著道路行駛的車輛的道路上或停車位置處(例如公車站或停車區(qū))。初級(jí)繞組結(jié)構(gòu)產(chǎn)生磁場(chǎng)，所述磁場(chǎng)被ipt系統(tǒng)的次級(jí)(側(cè))單元接收，所述次級(jí)(側(cè))單元還被稱之為接收器或拾取器。在車輛的情況下，次級(jí)(側(cè))單元可能為車載接收單元(oru)。次級(jí)單元具有次級(jí)繞組結(jié)構(gòu)。初級(jí)和次級(jí)繞組結(jié)構(gòu)包括在每種情況下均由至少一個(gè)電導(dǎo)體形成的繞組。在初級(jí)繞組結(jié)構(gòu)與次級(jí)繞組結(jié)構(gòu)之間存在空氣間隙，產(chǎn)生的電磁場(chǎng)在運(yùn)行過(guò)程中延伸穿過(guò)該空氣間隙。在次級(jí)繞組結(jié)構(gòu)中感生出電壓，同時(shí)，次級(jí)單元向任何負(fù)載提供電力，通過(guò)次級(jí)繞組結(jié)構(gòu)的負(fù)載電流產(chǎn)生次級(jí)電磁場(chǎng)。這種電流至少部分地取決于初級(jí)繞組結(jié)構(gòu)與次級(jí)繞組結(jié)構(gòu)之間的相互感應(yīng)。初級(jí)單元和次級(jí)單元形成電變壓器。

ipt系統(tǒng)可以用于對(duì)車輛的進(jìn)行靜態(tài)能量傳輸或靜態(tài)充電，即車輛在能量傳輸過(guò)程中沒(méi)有移動(dòng)。在這種情況下，初級(jí)單元可以設(shè)計(jì)成所謂的充電墊，所述充電墊可以作為可升降的充電墊集成在道路中或安裝在道路表面上。替代地，ipt系統(tǒng)可以是在車輛沿著道路的行駛表面行駛時(shí)向車輛傳輸能量的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。

wo2014/095722a2公開了一種安全系統(tǒng)，所述安全系統(tǒng)用于向道路表面上的車輛傳輸電力的感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng)，其中，安全系統(tǒng)包括至少一個(gè)感應(yīng)式感測(cè)系統(tǒng)，其中，所述感應(yīng)式感測(cè)系統(tǒng)包括多個(gè)檢測(cè)繞組，并且所述多個(gè)檢測(cè)繞組以陣列結(jié)構(gòu)的方式布置，所述陣列結(jié)構(gòu)至少部分地覆蓋了配屬給初級(jí)繞組的充電表面。安全系統(tǒng)檢測(cè)位于初級(jí)繞組結(jié)構(gòu)附近的異物、尤其是金屬物體。

ipt系統(tǒng)的初級(jí)單元和次級(jí)單元包括導(dǎo)電部件，至少包括上述繞組。通常而言，ipt系統(tǒng)的初級(jí)單元和次級(jí)單元還包括在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)ipt系統(tǒng)的磁場(chǎng)成形的磁材料或可磁化材料、尤其是鐵素體。由于初級(jí)單元與次級(jí)單元之間具有空氣間隙，因此所述單元能夠相對(duì)于彼此移動(dòng)。因此，具有車載次級(jí)單元的車輛可以移動(dòng)至預(yù)設(shè)的位置，在該預(yù)設(shè)的位置處，從初級(jí)單元向次級(jí)單元的能量傳輸是最佳的。因此，存在確保次級(jí)單元實(shí)際處于最佳位置處的需求。例如，機(jī)械手段可以被提供以用于該目的。另外的選擇是控制裝置，所述控制裝置基于無(wú)接觸地檢測(cè)初級(jí)單元和次級(jí)單元的相對(duì)位置來(lái)控制車輛的定位。

同一初級(jí)單元可以被用來(lái)向不同的車輛依次提供能量。由于各種原因，存在這樣的需求：檢測(cè)或識(shí)別哪個(gè)車輛或哪種類型的次級(jí)單元實(shí)際靠近初級(jí)單元地定位。一種可能的原因是：所傳輸?shù)哪芰康馁~單必須寄到正確的地址。另一種可能的原因是：可能存在不同類型的次級(jí)單元并且初級(jí)單元可能根據(jù)被提供能量的次級(jí)單元而的類型以不同的方式操作。

操作ipt系統(tǒng)的另一方面在于檢測(cè)不期待的、并非ipt系統(tǒng)的一部分的異物。根據(jù)wo2014/095722a2，一種安全系統(tǒng)被提供用于該目的。特別地，如果異物是導(dǎo)電，那么它可能會(huì)被快速加熱，從而變成危險(xiǎn)的熱物體。此外，異物可以惡化對(duì)次級(jí)單元的能量傳輸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于從上述需求和要求中至少一個(gè)方面來(lái)改進(jìn)ipt系統(tǒng)的運(yùn)行。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)基本思想，ipt系統(tǒng)的每個(gè)初級(jí)單元和每個(gè)次級(jí)單元具有特定的結(jié)構(gòu)，所述特定的結(jié)構(gòu)能夠被無(wú)接觸地檢測(cè)，從而能夠檢測(cè)所述單元或檢測(cè)包括所述單元和至少一個(gè)另外的物體的布置結(jié)構(gòu)。對(duì)應(yīng)的檢測(cè)單元或檢測(cè)設(shè)備由此可以檢測(cè)所述單元或所述布置結(jié)構(gòu)的標(biāo)記特征，所述標(biāo)記特征用于表征所述單元或所述布置結(jié)構(gòu)。特別地，不同類型的初級(jí)單元和不同類型的次級(jí)單元具有不同的標(biāo)記特征。根據(jù)檢測(cè)所述標(biāo)記特征的準(zhǔn)確性，甚至還可能區(qū)分同一種類型中的不同的初級(jí)單元或同一種類型中的不同的次級(jí)單元。這可以通過(guò)下述方式實(shí)現(xiàn)：使單元具有各自的、沒(méi)有出現(xiàn)在同樣類型的所有其它單元中的特征。例如，導(dǎo)電和/或可磁化的部件可以被以各自的方式成形和/或定位在所述單元中。

由檢測(cè)器裝置執(zhí)行的無(wú)接觸式檢測(cè)優(yōu)選地通過(guò)確定至少一種電特性來(lái)實(shí)施。所述特性特別地對(duì)應(yīng)于被測(cè)量以確定所述特性的至少一個(gè)物理量。特別地，被檢測(cè)的單元或布置結(jié)構(gòu)與檢測(cè)器裝置感應(yīng)式和/或電容式的耦合可能影響檢測(cè)器裝置的電特性。因此，在感應(yīng)式耦合的情況下，標(biāo)記特征可以被考慮作為磁標(biāo)記特征，和/或在電容式耦合的情況下，標(biāo)記特征可以被考慮作為電標(biāo)記特征。

特別地，初級(jí)單元或次級(jí)單元的標(biāo)記特征在通過(guò)檢測(cè)器裝置檢測(cè)所述單元或包括所述單元的布置結(jié)構(gòu)以前已被獲取并由此已知的。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果的進(jìn)一步處理，可以在檢測(cè)器裝置或同一類型的另外的檢測(cè)器裝置的在前操作期間獲取標(biāo)記特征，或者也可以利用關(guān)于所述單元或所述布置結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的信息來(lái)計(jì)算得到。標(biāo)記特征可以存儲(chǔ)在包括初級(jí)單元或次級(jí)單元的所述布置結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中。附加地或替代地，標(biāo)記特征可以存儲(chǔ)在與ipt系統(tǒng)通信并優(yōu)選地與多個(gè)ipt系統(tǒng)通信的中央系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中。

特別地，標(biāo)記特征和檢測(cè)器裝置的檢測(cè)結(jié)果可包括涉及兩個(gè)局部維度(localdimension)、例如涉及二維坐標(biāo)系統(tǒng)的兩個(gè)軸線的信息。在這種情況下，標(biāo)記特征和檢測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)于二維圖像，類似于數(shù)字?jǐn)z像裝置所拍攝的照片。所述單元或布置結(jié)構(gòu)的不同區(qū)域可以通過(guò)標(biāo)記特征或檢測(cè)結(jié)果來(lái)捕捉，其中，各區(qū)域的結(jié)果對(duì)應(yīng)于數(shù)字圖像或照片的像素(pixel)。在下文中，各區(qū)域的結(jié)果被稱為像素。每個(gè)像素可以具有單一值，所述單一值表征所述單元或布置結(jié)構(gòu)的被像素所捕捉的區(qū)域的材料。例如，用于初級(jí)單元和次級(jí)單元的常規(guī)材料有：用作繞組的材料的銅；鐵素體；用作電絕緣體的材料的塑料；用于將環(huán)境相對(duì)于ipt系統(tǒng)的場(chǎng)的屏蔽的選擇性地其它金屬、如鋁。例如，每種像素值可以表明在所捕捉的區(qū)域中處于主要地位的材料。像素可以以成行且成列的方式布置，其中，每行和每列中的像素的數(shù)量例如可以是5至200范圍內(nèi)的數(shù)值。在任何情況下，優(yōu)選的是，標(biāo)記特征和檢測(cè)結(jié)果在像素行和列中具有相同數(shù)量的像素。然而，這并不是一定的。例如，標(biāo)記特征可以具有更多的像素，并且多個(gè)包括多個(gè)像素的區(qū)域可以被組合以形成合成的像素從而比較標(biāo)記特征與檢測(cè)結(jié)果。

還可能的是，標(biāo)記特征并由此檢測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)于三維圖像。這意味著不僅在橫向于觀察方向的兩個(gè)方向上的圖像信息被檢測(cè)器裝置獲取，而且在觀察方向上的附加的圖像信息也被獲取。這種附加的信息之所以可以被獲取是因?yàn)楸粰z測(cè)的布置結(jié)構(gòu)與檢測(cè)器裝置的感應(yīng)式或電容式耦合與所述布置結(jié)構(gòu)與檢測(cè)器裝置之間的距離相關(guān)。例如，次級(jí)單元的同一材料(例如鐵素體)塊使得檢測(cè)器裝置的檢測(cè)元件的阻抗的值隨著與檢測(cè)元件的距離的不同而不同。

初級(jí)單元的表面與次級(jí)單元的表面可能在ipt系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中面向彼此。優(yōu)選的是，檢測(cè)器裝置包括多個(gè)檢測(cè)元件，所述多個(gè)檢測(cè)元件彼此并排布置以限定出在一平面內(nèi)延伸的一檢測(cè)區(qū)域。所述多個(gè)檢測(cè)元件形成行和列組成的陣列，其中，每個(gè)檢測(cè)元件限定陣列的一位置，該位置由該檢測(cè)元件的行的序號(hào)和該檢測(cè)元件的列的序號(hào)所表征。檢測(cè)元件優(yōu)選地在每種情況下均由電線組成的至少一個(gè)繞組形成，從而形成線圈。每個(gè)繞組可以具有一匝或多匝。由每個(gè)檢測(cè)元件的一個(gè)或多個(gè)繞組所圍出的內(nèi)部區(qū)域可以重疊或者可以沒(méi)有重疊。優(yōu)選地，檢測(cè)元件所組成的陣列朝向在ipt系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中由初級(jí)單元產(chǎn)生的磁場(chǎng)的最大磁通密度處的一個(gè)或多個(gè)磁通線的方向定向。該方向可以垂直于上文提及的平面延伸。特別地，由陣列限定的區(qū)域可以完全覆蓋初級(jí)單元繞組的區(qū)域和/或次級(jí)單元繞組的區(qū)域。這意味著檢測(cè)器裝置至少能夠提供下述區(qū)域的圖像：一個(gè)或多個(gè)單元的繞組布置在該區(qū)域內(nèi)。優(yōu)選地，如果沿著ipt系統(tǒng)的最大磁通密度的方向觀察的話，所述陣列不僅覆蓋繞組，還且還覆蓋單元的外圍構(gòu)件，比如用于將環(huán)境相對(duì)于ipt系統(tǒng)的場(chǎng)屏蔽的屏蔽部、或者可磁化的材料。

對(duì)于上文所述的檢測(cè)器裝置具有多個(gè)檢測(cè)元件這種構(gòu)造附加地或替代地，檢測(cè)器裝置可以被移動(dòng)以掃描被檢測(cè)的單元或布置結(jié)構(gòu)。例如，檢測(cè)器裝置可以在上文所述的平面內(nèi)移動(dòng)。替代地，檢測(cè)器裝置的定向可以被改變以掃描所述單元或布置結(jié)構(gòu)。

將標(biāo)記特征與檢測(cè)結(jié)果比較可以發(fā)現(xiàn)不期待的偏差。這表明異物的存在并可能觸發(fā)動(dòng)作、比如禁止或改變ipt系統(tǒng)的運(yùn)行。為了增加標(biāo)記特征與檢測(cè)結(jié)果之間的偏差的確定的可靠性，可以從檢測(cè)結(jié)果確定出可能的異物的材料。

附加地或替代地，標(biāo)記特征和檢測(cè)結(jié)果可以被用來(lái)識(shí)別初級(jí)單元或次級(jí)單元具體的種類和/或具體的類型。進(jìn)一步附加地或替代地，標(biāo)記特征和檢測(cè)結(jié)果可以被比較以確定出相對(duì)于初級(jí)單元和次級(jí)單元的最佳相對(duì)位置的位置偏差。在這種情況下，比較的結(jié)果可以輸出給運(yùn)動(dòng)控制裝置，所述運(yùn)動(dòng)控制裝置控制初級(jí)單元和次級(jí)單元中的至少一個(gè)的運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到最佳位置。術(shù)語(yǔ)“位置”在本文中包括定向。

確定檢測(cè)器裝置的至少一種電特性(所述特性與借助被檢測(cè)的布置結(jié)構(gòu)的感應(yīng)性或電容性耦合有關(guān))的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于：檢測(cè)結(jié)果沒(méi)有顯著地依賴于溫度。另一優(yōu)點(diǎn)在于：可以在所述布置結(jié)構(gòu)移動(dòng)的同時(shí)檢測(cè)所述布置結(jié)構(gòu)。這適于上文說(shuō)明的初級(jí)單元和次級(jí)單元的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這還適于在初級(jí)單元與次級(jí)單元之間的空氣間隙中移動(dòng)或向該空氣間隙移動(dòng)的異物。

特別地，下述內(nèi)容被建議：

一種檢測(cè)包括感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng)的初級(jí)單元和/或所述感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng)的次級(jí)單元的布置結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括：

-利用檢測(cè)器裝置檢測(cè)所述布置結(jié)構(gòu)，所述檢測(cè)器裝置包括至少一個(gè)電導(dǎo)體，

-確定所述檢測(cè)器裝置的至少一種電特性并生成確定結(jié)果，所述確定結(jié)果包括針對(duì)所述布置結(jié)構(gòu)的不同區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域的確定結(jié)果，

-比較確定結(jié)果與關(guān)于被檢測(cè)的布置結(jié)構(gòu)的已有信息，從而生成比較結(jié)果，其中，所述已有信息包含關(guān)于所述布置結(jié)構(gòu)的不同區(qū)域的期待值的信息，

-從所述比較結(jié)果決定出：確定結(jié)果是否表明所述檢測(cè)器裝置已經(jīng)檢測(cè)到期待的布置結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還覆蓋了一種運(yùn)行感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng)的方法，所述方法包括用于檢測(cè)所述布置結(jié)構(gòu)的方法，其中，如果從比較結(jié)果決定出確定結(jié)果并未表明檢測(cè)器裝置已經(jīng)檢測(cè)到期待的布置結(jié)構(gòu)，那么不啟動(dòng)、停止或改變ipt的運(yùn)行。例如，如果存在異物或者如果次級(jí)單元或初級(jí)單元并不是期待的種類或期待的類型，那么所述布置結(jié)構(gòu)就并不是所期待的。

此外，建議了一種感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng)的初級(jí)(第一選擇)或次級(jí)(第二選擇)單元布置結(jié)構(gòu)，所述布置結(jié)構(gòu)包括：

-初級(jí)單元，所述初級(jí)單元具有初級(jí)繞組結(jié)構(gòu)，所述初級(jí)繞組結(jié)構(gòu)用于產(chǎn)生被感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng)的次級(jí)單元接收的電磁場(chǎng)，在所述次級(jí)單元中，通過(guò)磁感應(yīng)而感生出電壓(第一選擇)；或者，次級(jí)單元具有次級(jí)繞組結(jié)構(gòu)，所述次級(jí)繞組結(jié)構(gòu)用于接收ipt系統(tǒng)的初級(jí)單元產(chǎn)生的電磁場(chǎng)(第二選擇)，

-檢測(cè)器裝置，所述檢測(cè)器裝置用于檢測(cè)包括次級(jí)單元(第一選擇)或初級(jí)單元(第二選擇)的布置結(jié)構(gòu)，檢測(cè)器裝置包括電導(dǎo)體，

-確定單元，所述確定單元用于確定檢測(cè)器裝置針對(duì)所述布置結(jié)構(gòu)的不同區(qū)域的至少一種電特性，從而生成確定結(jié)果，所述確定結(jié)果包括針對(duì)所述布置結(jié)構(gòu)的不同區(qū)域的確定結(jié)果，

-比較單元，所述比較單元用于將確定結(jié)果與關(guān)于被檢測(cè)的布置結(jié)構(gòu)的已有信息進(jìn)行比較，從而生成比較結(jié)果，其中，所述已有信息包括關(guān)于所述布置結(jié)構(gòu)的不同區(qū)域的期待的值的信息，

-決定單元，所述決定單元用于從比較結(jié)果決定出確定結(jié)果是否表明檢測(cè)器裝置已經(jīng)檢測(cè)到期待的布置結(jié)構(gòu)。

對(duì)于所述布置結(jié)構(gòu)的不同區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域的確定結(jié)果可以是確定出的至少一種電特性的值(例如阻抗值或感抗值或容抗值)或者一組確定出的值(例如不同頻率下的值)。然而，優(yōu)選的是，確定出的值(一個(gè)或多個(gè))被進(jìn)一步處理以獲得確定結(jié)果。例如，對(duì)于每個(gè)區(qū)域所確定出的值可以被分類以獲得表明所述布置結(jié)構(gòu)的該區(qū)域中的主要材料的確定結(jié)果。

關(guān)于所述布置結(jié)構(gòu)的不同區(qū)域的期待值的信息可以是從所確定的至少一種電特性的期待值求得的信息。關(guān)于至少一種電特性的期待值的信息可以由在所述布置結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)的區(qū)域中所期待的材料組成。

如上所述，檢測(cè)器裝置可包括多個(gè)檢測(cè)元件。這些檢測(cè)元件可以用來(lái)或適于檢測(cè)所述布置結(jié)構(gòu)，其中，每個(gè)檢測(cè)元件包括電導(dǎo)體，其中，多個(gè)檢測(cè)元件中的每個(gè)可以配屬給所述布置結(jié)構(gòu)的不同區(qū)域中的一個(gè)區(qū)域或多個(gè)區(qū)域，其中，每個(gè)檢測(cè)元件的至少一種電特性被確定，從而生成由針對(duì)每個(gè)檢測(cè)元件的確定結(jié)果所組成的確定結(jié)果。

所述布置結(jié)構(gòu)可包括一個(gè)檢測(cè)場(chǎng)天線或優(yōu)選地包括多個(gè)檢測(cè)場(chǎng)天線，所述檢測(cè)場(chǎng)天線可以用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)電磁檢測(cè)場(chǎng)，其中，響應(yīng)于電磁檢測(cè)場(chǎng)(一個(gè)或多個(gè))獲取確定結(jié)果。電磁檢測(cè)場(chǎng)(一個(gè)或多個(gè))將被檢測(cè)的布置結(jié)構(gòu)與檢測(cè)器裝置耦合。根據(jù)一種選擇，檢測(cè)場(chǎng)天線(一個(gè)或多個(gè))可以是除了檢測(cè)器裝置的所述至少一個(gè)檢測(cè)元件之外的元件。如果檢測(cè)器裝置包括多個(gè)檢測(cè)元件，那么存在單獨(dú)的場(chǎng)天線和檢測(cè)元件。根據(jù)另一選擇，檢測(cè)元件(一個(gè)或多個(gè))就是場(chǎng)天線(一個(gè)或多個(gè))。這意味著檢測(cè)元件(一個(gè)或多個(gè))被用來(lái)產(chǎn)生電磁檢測(cè)場(chǎng)(一個(gè)或多個(gè))。在任何情況下，場(chǎng)天線(一個(gè)或多個(gè))可以在任何情況下由電導(dǎo)體(尤其是電線)所形成的至少一個(gè)繞組形成，以使得每個(gè)場(chǎng)天線均包括線圈。檢測(cè)器裝置的檢測(cè)元件(一個(gè)或多個(gè))以及場(chǎng)天線(一個(gè)或多個(gè))可以由同一電氣板承載。檢測(cè)元件(一個(gè)或多個(gè))的電線所形成的繞組和場(chǎng)天線(一個(gè)或多個(gè))的電線所形成的繞組可以是(例如印刷在)所述電氣板上的帶狀導(dǎo)體。

初級(jí)單元布置結(jié)構(gòu)或次級(jí)單元布置結(jié)構(gòu)還可包括至少一個(gè)用于產(chǎn)生電磁檢測(cè)場(chǎng)的檢測(cè)場(chǎng)發(fā)生器，檢測(cè)場(chǎng)發(fā)生器具有交替電壓源，所述交替電壓源電耦接或能夠耦接至至少一個(gè)檢測(cè)場(chǎng)天線，從而形成振蕩電路以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)電磁檢測(cè)場(chǎng)，其中，可以響應(yīng)于檢測(cè)場(chǎng)(一個(gè)或多個(gè))獲取所述確定結(jié)果。

感應(yīng)式檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)造和運(yùn)行的示例在文獻(xiàn)wo2014/095722a2中參考該文獻(xiàn)的圖1-13、18、19被說(shuō)明。各檢測(cè)元件和檢測(cè)場(chǎng)天線可以以這種方式構(gòu)造和運(yùn)行。檢測(cè)繞組所組成的陣列的構(gòu)造和運(yùn)行的示例在文獻(xiàn)wo2014/095722a2中參考該文獻(xiàn)的圖14-17被說(shuō)明。檢測(cè)元件和檢測(cè)場(chǎng)天線所形成的陣列可以以這種方式構(gòu)造和運(yùn)行。然而，該文獻(xiàn)沒(méi)有披露這樣的構(gòu)思：對(duì)ipt系統(tǒng)的單元或布置結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果與所述單元或所述布置結(jié)構(gòu)的標(biāo)記特征進(jìn)行比較的。

優(yōu)選的是，至少一種電特性與將檢測(cè)器裝置與被檢測(cè)的布置結(jié)構(gòu)耦合的電磁檢測(cè)場(chǎng)的頻率有關(guān)。在這種情況下，可以針對(duì)多種頻率值確定所述至少一種電特性(所述電特性例如為與布置結(jié)構(gòu)的所配屬的區(qū)域感應(yīng)耦合的檢測(cè)元件的感抗)，從而確定出關(guān)于至少一種電特性與頻率的相關(guān)性的信息。初級(jí)單元布置結(jié)構(gòu)或次級(jí)單元布置結(jié)構(gòu)的確定單元可以以這種方式適配。然后，關(guān)于與頻率的相關(guān)性的信息可以用來(lái)識(shí)別布置結(jié)構(gòu)的不同材料。該實(shí)施例所基于的發(fā)現(xiàn)是：材料特性(尤其是導(dǎo)電性、磁導(dǎo)性和電子遷移性)與將該材料與檢測(cè)器裝置耦合的電磁場(chǎng)的頻率有關(guān)，并且，相關(guān)性表征材料。盡管一些材料可能在第一頻率下具有相同的材料特性，但是它們?cè)诹硗獾牡诙l率下極有可能具有不同的材料特性。因此，考慮與頻率的相關(guān)性的實(shí)施例特別適合于確定被檢測(cè)的布置結(jié)構(gòu)的一區(qū)域中的主要材料。特別地，不僅能夠被確定出在區(qū)域中處于主要地位的具體材料，而且還能夠被確定出至少一種電特性的強(qiáng)度、特別是幅度。這種強(qiáng)度、尤其是幅度包含有關(guān)于材料的量和幾何延伸量的信息。由此，上文提及的像素可能不僅具有一個(gè)值，而且還可能具有兩個(gè)值或兩個(gè)以上值。例如，一個(gè)值是材料的種類，第二值是表征材料的量和/或幾何延伸量的值。

不同的物理效應(yīng)將構(gòu)成被檢測(cè)的布置結(jié)構(gòu)與檢測(cè)器裝置的感應(yīng)式和/或電容式耦合。特別地，在所述布置結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電材料中通過(guò)電磁檢測(cè)場(chǎng)而感生出渦流。在非導(dǎo)電材料的情況下，電子材料中的電子可以被電磁檢測(cè)場(chǎng)(一個(gè)或多個(gè))激勵(lì)而執(zhí)行振蕩。在這兩種情況下，材料中移動(dòng)的電子產(chǎn)生與檢測(cè)器裝置感應(yīng)式和/或電容式耦合的電磁場(chǎng)。對(duì)應(yīng)的磁效應(yīng)也會(huì)出現(xiàn)。特別地，根據(jù)材料特性，電磁檢測(cè)場(chǎng)(一個(gè)或多個(gè))會(huì)使得材料局部磁化。

除了上文提及的效應(yīng)之外，可能發(fā)生的其它物理效應(yīng)尤其是激勵(lì)出通過(guò)初級(jí)單元和/或次級(jí)單元的繞組的電流。這些單元通常具有至少一種諧振頻率，即具有諧振頻率的電磁場(chǎng)或交替電壓產(chǎn)生通過(guò)繞組的具有高幅度的交替電流。而且，該電流同樣會(huì)產(chǎn)生與檢測(cè)器裝置感應(yīng)式和/或電容式耦合的電磁場(chǎng)。通過(guò)繞組的電流、與渦流、電子振蕩和局部磁化之間的區(qū)別在于效應(yīng)發(fā)生的區(qū)域的大小。通過(guò)繞組的電流在繞組的區(qū)域內(nèi)引起近似均勻的電磁場(chǎng)，而其它效應(yīng)還與局部材料有關(guān)。這意味著在電流通過(guò)繞組的情況下，檢測(cè)元件會(huì)在均衡的區(qū)域內(nèi)檢測(cè)到相同或近似相同的影響，但是在局部效應(yīng)的情況下，檢測(cè)元件會(huì)檢測(cè)到與局部材料有關(guān)會(huì)的不同的影響。這兩種影響都可能發(fā)生并且可以被同時(shí)檢測(cè)到。然而，如果檢測(cè)器裝置的至少一種電特性與頻率的相關(guān)性被確定出的話，那么通過(guò)繞組的電流的影響將提供在繞組的諧振頻率處或接近繞組的諧振頻率處的主要效應(yīng)而局部影響將提供其它頻率下的主要效應(yīng)。由此，優(yōu)選的是，與頻率的相關(guān)性考慮至少一種諧振頻率、以及至少一種另外的頻率。因此，標(biāo)記特征也包括關(guān)于與頻率的相關(guān)性的信息。盡管對(duì)初級(jí)單元或次級(jí)單元的局部材料的檢測(cè)類似于對(duì)金屬或其它常用材料的檢測(cè)，但是通過(guò)分析評(píng)價(jià)檢測(cè)器裝置在諧振頻率處或接近諧振頻率處的電特性來(lái)檢測(cè)繞組卻是一個(gè)特別的特征。干擾電磁檢測(cè)場(chǎng)的異物在這兩種情況下均可以被檢測(cè)到。這使得相對(duì)于確定出的結(jié)果相對(duì)于在諧振頻率處或接近諧振頻率處或者其它頻率處的圖像發(fā)生變化。

根據(jù)該方法的一特別實(shí)施例，至少一種電特性與將檢測(cè)器裝置與被檢測(cè)的布置結(jié)構(gòu)耦合的電磁檢測(cè)場(chǎng)的頻率有關(guān)，其中，針對(duì)初級(jí)單元和/或次級(jí)單元的由至少一個(gè)電導(dǎo)體形成的一個(gè)或多個(gè)繞組的諧振頻率確定出的至少一種電特性。

特別地，確定單元可以適于針對(duì)將檢測(cè)器裝置與被檢測(cè)的布置結(jié)構(gòu)耦合的電磁檢測(cè)場(chǎng)的至少一種頻率確定至少一種電特性，其中，針對(duì)一種或多種頻率確定出至少一種電特性，所述一種或多種頻率是初級(jí)單元和/或次級(jí)單元的由至少一個(gè)電導(dǎo)體形成的一個(gè)或多個(gè)繞組的諧振頻率。

由檢測(cè)場(chǎng)天線產(chǎn)生的電磁檢測(cè)場(chǎng)(一個(gè)或多個(gè))可以在第一運(yùn)行模式期間具有第一振蕩頻率并可以在第二運(yùn)行模式期間具有第二振蕩頻率。優(yōu)選的是，運(yùn)行模式可以彼此先后執(zhí)行。替代地，電磁場(chǎng)(一個(gè)或多個(gè))可以具有振蕩頻率譜。特別地，電磁場(chǎng)(一個(gè)或多個(gè))可以在位于1khz至5mhz的頻率范圍、特別是范圍1khz至500khz的頻率范圍內(nèi)的一種或多種振蕩頻率下產(chǎn)生。優(yōu)選地，振蕩頻率沒(méi)有小于10khz。如果電磁場(chǎng)在不同的運(yùn)行模式(參見上文)中是在單種頻率下所產(chǎn)生的話，那么這些頻率可以為10khz、20khz、30khz，其中，具有這些頻率中的至少兩種頻率的電磁場(chǎng)(一個(gè)或多個(gè))被生成。優(yōu)選地，ipt系統(tǒng)以次級(jí)單元的諧振頻率運(yùn)行。在這種情況下還優(yōu)選的是，電磁檢測(cè)場(chǎng)(一個(gè)或多個(gè))沒(méi)有以諧振頻率生成。特別地，電磁檢測(cè)場(chǎng)(一個(gè)或多個(gè))的頻率與諧振頻率相差至少10khz。

需要說(shuō)明的是，并非只有導(dǎo)電材料比如金屬可以被檢測(cè)器裝置檢測(cè)到。而是，因?yàn)殡娮舆w移性是一種強(qiáng)烈影響材料與檢測(cè)器裝置的感應(yīng)性和/或電容性耦合的材料特性，因此非導(dǎo)電材料也能夠被檢測(cè)到。特別地，這適于鐵素體。可以用于ipt系統(tǒng)的一類鐵素體包括從鐵氧化物和/或其它金屬的氧化物得到的不導(dǎo)電的鐵磁陶瓷復(fù)合物。

可以根據(jù)所述布置結(jié)構(gòu)的不同區(qū)域的幾何順序來(lái)對(duì)確定結(jié)果排序，以準(zhǔn)備進(jìn)行對(duì)比較確定結(jié)果與已有信息的比較。特別地，幾何順序是具有上述像素的二維圖像的順序。因此，所述比較在理論上可以如從數(shù)字圖像的比較所知曉的那樣來(lái)進(jìn)行。

確定結(jié)果與已有信息之間的至少一個(gè)偏差可以被檢測(cè)到，并可以決定出：所述布置結(jié)構(gòu)包括額外的物體，所述額外的物體是被檢測(cè)的布置結(jié)構(gòu)的除了初級(jí)單元和/或次級(jí)單元之外的一部分。

額外的物體的方位可以通過(guò)下述方式而被確定出：確定出所述布置結(jié)構(gòu)的不同區(qū)域中確定結(jié)果(一個(gè)或多個(gè))與已有信息偏離的對(duì)應(yīng)的一個(gè)區(qū)域或?qū)?yīng)的多個(gè)區(qū)域。該方位可以被輸出以控制ipt系統(tǒng)的運(yùn)行和/或以通知操作人員或多個(gè)ipt系統(tǒng)共同的中央系統(tǒng)。

確定結(jié)果可以與關(guān)于多種待檢測(cè)的可能的布置結(jié)構(gòu)的已有信息比較，其中，多種可能的布置結(jié)構(gòu)中的一個(gè)被識(shí)別為多個(gè)檢測(cè)元件實(shí)際檢測(cè)的布置結(jié)構(gòu)。如果布置結(jié)構(gòu)的標(biāo)記特征與確定結(jié)果匹配的話，那么該布置結(jié)構(gòu)被識(shí)別出。可選地，匹配的標(biāo)記特征與確定結(jié)果可以允許具有預(yù)設(shè)的容許偏差，所述預(yù)設(shè)的公差偏差可以針對(duì)布置結(jié)構(gòu)的不同區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域和/或針對(duì)整個(gè)圖像被預(yù)設(shè)。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的示例將參考附圖被說(shuō)明，所述附圖為：

圖1示出具有檢測(cè)器裝置的ipt系統(tǒng)；

圖2示意性示出從ipt系統(tǒng)的初級(jí)側(cè)上的檢測(cè)器裝置所觀察到的ipt系統(tǒng)的次級(jí)單元、尤其是圖1的次級(jí)單元；

圖3示出檢測(cè)器裝置所檢測(cè)到的、圖2的右手側(cè)的區(qū)域；并且

圖4示出檢測(cè)器裝置檢測(cè)到的圖3的區(qū)域以及額外的異物。

具體實(shí)施方式

圖1所示的ipt系統(tǒng)5包括嵌設(shè)在大地中的初級(jí)單元7、和作為位于車上的車載接收單元(未示出)的部分的次級(jí)單元34。在運(yùn)行過(guò)程中，初級(jí)單元7被提供以來(lái)自初級(jí)側(cè)功率轉(zhuǎn)換器29的電力并生成電磁場(chǎng)，以向次級(jí)單元34傳輸電力。

檢測(cè)器裝置31布置在初級(jí)單元7上方、道路表面11的下方，即檢測(cè)器裝置31布置在初級(jí)單元7與次級(jí)單元34之間。電壓發(fā)生器30電連接至檢測(cè)器裝置31并例如產(chǎn)生電壓脈沖32，所述電壓脈沖使得集成在檢測(cè)器裝置31中的檢測(cè)場(chǎng)天線(未示出)生成電磁場(chǎng)。除了圖1中示意性所示以外，電壓發(fā)生器30可產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。通常而言，電壓發(fā)生器30可生成任何期待的頻率或頻率范圍。特別地，通過(guò)運(yùn)行電壓發(fā)生器30而產(chǎn)生的電磁檢測(cè)場(chǎng)可包括次級(jí)單元34的繞組的至少一種諧振頻率，此外還可包括至少一種另外頻率，以觸發(fā)通過(guò)所述繞組的諧振電流以及次級(jí)單元34的材料中的局部效應(yīng)(例如渦流)。

電磁場(chǎng)將由次級(jí)單元34和道路表面11上的異物4所形成的布置結(jié)構(gòu)與檢測(cè)器裝置31感應(yīng)耦合。分析評(píng)價(jià)裝置36連接至檢測(cè)器裝置31，所述分析評(píng)價(jià)裝置36包括確定單元，所述確定單元用于確定檢測(cè)器裝置31針對(duì)布置結(jié)構(gòu)4、34的不同區(qū)域的至少一種電特性，所述分析評(píng)價(jià)裝置36還包括比較單元，所述比較單元用于將確定出的結(jié)果與關(guān)于被檢測(cè)的布置結(jié)構(gòu)4、34的已有信息進(jìn)行比較，所述分析評(píng)價(jià)裝置36還包括決定單元，所述決定單元用于從比較結(jié)果決定出確定結(jié)果是否表明檢測(cè)器裝置31已經(jīng)到檢測(cè)到期待的次級(jí)單元34。由于異物4的存在，次級(jí)單元34并沒(méi)有如期待那樣被檢測(cè)到。

如果異物4是導(dǎo)電物體，那么會(huì)在物體4中誘發(fā)渦流并且渦流會(huì)與電磁場(chǎng)相互作用。或者，根據(jù)物體4中的電子遷移性，它可能通過(guò)誘發(fā)的電子振蕩而與電磁場(chǎng)相互作用?？纱呕奈矬w會(huì)干擾電磁場(chǎng)的磁構(gòu)件。只有當(dāng)異物4與電磁場(chǎng)完全沒(méi)有相互作用時(shí)，它才不會(huì)被檢測(cè)器裝置31檢測(cè)到。在這種情況下，異物4沒(méi)有干擾ipt系統(tǒng)的運(yùn)行。

圖1所示的實(shí)施例的多個(gè)替代實(shí)施例和改型是可能的。例如，檢測(cè)器裝置可以與次級(jí)單元組合并位于圖1所示的次級(jí)單元34的下表面處。替代地，檢測(cè)器裝置可以與初級(jí)單元和次級(jí)單元中的每一個(gè)組合。在任何情況下，優(yōu)選的是，檢測(cè)器裝置(一個(gè)或多個(gè))布置在初級(jí)單元與次級(jí)單元之間。

在圖2中，次級(jí)單元34的結(jié)構(gòu)如ipt系統(tǒng)的初級(jí)側(cè)上的檢測(cè)器裝置所檢測(cè)到的那樣被示出。次級(jí)單元包括電線形成的多個(gè)線圈，所述線圈被稱為形成次級(jí)單元34的繞組結(jié)構(gòu)的繞組43。在觀察方向上在繞組43后方布置有由可磁化的材料形成、尤其由鐵素體形成的屏蔽部41。具有四個(gè)屏蔽部41并在每個(gè)屏蔽部41前方布置有三個(gè)繞組43。繞組43沿著縱向、即沿著圖2中從上往下的方向彼此平行地延伸。包括一個(gè)屏蔽部41和三個(gè)繞組43的結(jié)構(gòu)組在垂直于所述縱向的橫向上彼此并排布置。

檢測(cè)器裝置、如圖1的檢測(cè)器裝置31優(yōu)選地檢測(cè)圖2所示的整個(gè)結(jié)構(gòu)并針對(duì)該結(jié)構(gòu)的多個(gè)區(qū)域生成檢測(cè)信息，所述信息可以被處理以形成所述結(jié)構(gòu)的二維圖像。每個(gè)區(qū)域生成二維圖像的一個(gè)像素。處理單元、例如圖1的分析評(píng)價(jià)裝置36可以與檢測(cè)器裝置組合，所述處理單元執(zhí)行從檢測(cè)器裝置檢測(cè)到的信息形成圖像所需的處理步驟。圖像可以由適合于數(shù)字二維圖像的任何形式的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)代表。關(guān)于檢測(cè)器裝置的、特別是檢測(cè)器裝置的各檢測(cè)元件的至少一種電特性的模擬信息可以由檢測(cè)器裝置輸出給模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器將模擬信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息并將數(shù)字信息輸出給處理單元。在實(shí)際中，它例如可以是現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(fpga)、個(gè)人計(jì)算機(jī)或另外的數(shù)字計(jì)算單元。處理單元處理接收到的數(shù)字信息并由此生成檢測(cè)結(jié)果。例如，處理單元針對(duì)每個(gè)檢測(cè)元件、尤其通過(guò)分析評(píng)價(jià)通過(guò)檢測(cè)元件的電流的幅度以及檢測(cè)元件上的電壓的幅度來(lái)確定出檢測(cè)元件的阻抗的相位角和幅度。在這種情況下，由檢測(cè)器裝置提供的模擬信息包括對(duì)應(yīng)的測(cè)量值。替代地，可以執(zhí)行用于確定檢測(cè)元件的阻抗或感抗或容抗的其它程序。優(yōu)選地，在通過(guò)檢測(cè)元件的電流的頻率的多種頻率值處以及在檢測(cè)元件上的電壓的頻率的多種頻率值處確定電特性(其可以是上述提及的電氣量中的至少一種)。

在任何情況下，優(yōu)選的是，針對(duì)被檢測(cè)的結(jié)構(gòu)的每個(gè)區(qū)域，尤其針對(duì)相應(yīng)地分別配屬給這些區(qū)域中的一個(gè)區(qū)域的每個(gè)檢測(cè)元件，確定出區(qū)域中的主要材料。

包括被檢測(cè)的結(jié)構(gòu)的像素的對(duì)應(yīng)的圖像在圖3中示出。為了簡(jiǎn)化起見，只示出了完整圖像的一部分，即示出了對(duì)應(yīng)于圖2中右手側(cè)區(qū)域的那部分，在此，右手側(cè)的屏蔽部41位于三個(gè)繞組43后方。圖2中的該區(qū)域示出由虛線示出的網(wǎng)格，該網(wǎng)格對(duì)應(yīng)于圖3所示的部分圖像。圖2中的網(wǎng)格劃分出結(jié)構(gòu)的被檢測(cè)器裝置檢測(cè)的各個(gè)區(qū)域，而圖3中的網(wǎng)格劃分出所獲取的部分圖像的多個(gè)像素。圖3中的每個(gè)像素具有一值，該值表征在結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)的區(qū)域中的主要材料。在圖示的示例中，所述部分區(qū)域只具有兩種不同的主要材料，即由“c”表示的、繞組43的銅以及由“f”表示的、屏蔽部41的鐵素體。

如果圖1所示的異物4出現(xiàn)在由所述部分圖像表示的所述部分區(qū)域的下方并如果所述異物干擾所產(chǎn)生的用于檢測(cè)所述結(jié)構(gòu)的電磁場(chǎng)，那么異物4的材料、例如鐵也會(huì)被檢測(cè)到，并且所述部分圖像的對(duì)應(yīng)于異物4的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域的像素具有鐵的值“i”(參見圖4)而非圖3所示的銅或鐵素體的值。圖3中的部分圖像與結(jié)構(gòu)的標(biāo)記特征相同，而圖4所示的改型的圖像包括具有值“i”的像素。因此，獲取的圖像沒(méi)有對(duì)應(yīng)于所述標(biāo)記特征。因此，可以通過(guò)將作為所述結(jié)構(gòu)的標(biāo)記特征的圖像與由檢測(cè)器裝置和處理單元生成的圖像比較來(lái)檢測(cè)異物。對(duì)于比較，可以通過(guò)構(gòu)造在處理單元中的比較單元來(lái)執(zhí)行比較數(shù)字圖像的已知方法，并且，也構(gòu)造在處理單元中的決定單元決定出標(biāo)記特征與取得的圖像之間存在偏差。特別地，決定單元可以向ipt系統(tǒng)的控制裝置、例如圖1所示的功率轉(zhuǎn)換器29的控制裝置輸出偏差信號(hào)，并且所述控制裝置可以尤其通過(guò)停止功率轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行來(lái)關(guān)斷初級(jí)單元。