[发明专利]用于探测无线充电区域中物体的设备和方法

说明书

本发明提供用于探测电动车辆的无线充电区域中的物体的组件和方法。该方法包括：通过控制器向无线充电区域施加电压，以产生电容值，以及通过控制器测量布置在车辆下侧的电磁屏蔽件的电容值。此外，控制器监测电磁屏蔽件的电容值；并且当物体进入无线充电区域时，控制器探测电容值的改变。

技术领域

本发明涉及电动车辆的无线充电，且特别涉及探测无线充电区域中物体的设备。

背景技术

通常，电动车辆当被施加电荷时被充电(例如，通过插电式方法)。近来，已经开发了无线功率传输系统和方法，从而为电动车辆无线充电。这些无线充电系统(例如，功率传输)比起当前的插电式方法给驾驶员提供了增加的便利性。

依照现有技术的用于车辆的无线充电系统使用电容感应系统为车辆充电。然而，电极设计和感测电路不被利用来操作充电系统(例如，调整充电速度或改变充电)。这样的充电系统的缺点是缺乏基于影响车辆充电功能的车辆外部因素的对充电系统的控制。例如，充电区域(例如，车辆充电的地区，例如充电站)中的干扰会降低或延迟车辆的充电。

在现有技术的另一方面，在无线能量传输系统中探测外来物体。特别，通常的无线功率传输系统探测到多种类型的物体。例如，一种技术是使用电容感测。然而，感测并不布置在电动车辆中或也并不适用于电动车辆中(例如，能够提供足够功率)。

图1示出了依照现有技术的充电构造，其包括并联板式电容器。特别地，并联板式电容器使得两个导体能够在两个板之间存储电场。例如，一个平行板可具有V+电荷且另一个平行板可具有V-电荷。理论上，两个导体之间的电容是相等、但相反的电荷q，并且电压差V由下面的等式：C＝q/V算出。例如，当介电性材料(例如，具有高电容率)位于导体之间时，电容会增加。因此，电压差会降低，而不改变(例如，调整)电容，因而产生了较高电容。

图2A-图2B示出了现有技术的另一种平行板电容器，具有固定电压。特别地，图2A-图2B示出了，当电压固定且介电性材料进入充电区域时，充电区域中的电容增加，这是由于介电性材料使得额外的介电性电荷能够积聚。例如，图2A示出了正极板至负极板之间形成的电场。此外，图2B示出了当介电性物体进入充电区域时降低的电场。介电性材料极化且在所施加的电场的相反方向中产生了感应电场。例如，介电性材料包括水、塑料、玻璃、特氟龙和主要由水组成的活性有机体(例如，哺乳动物)。在现有技术中，电容感测是一种通过当介电性材料接近传感器电极时测量电容中的改变或变化的近距离感测方法。示例性地，介电感测用于触摸屏、加速计或液面传感器。

为了降低充电区域中物体干扰车辆充电的风险，需要物体探测技术以便于车辆的适当充电。例如，当物体进入位于车辆下侧的充电区域时，物体会承受过热或被高能磁场影响。此外，当金属物体进入充电区域时，功率传输的效率会降低并且金属物体会承受过热。因此，有利的是提供一种系统，其探测充电区域中的物体，包括金属物体。

在本章节的上述信息仅用于增强对本发明背景技术的理解，因而其可能包括不形成本领域技术人员在这一国家中已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明提供了电动车辆的无线充电，且特别是探测无线充电区域中物体的设备和方法。

在本发明示例性实施方式的一个方面中，一种探测电动车辆的无线充电区域中的物体的方法，包括以下步骤：通过控制器，向无线充电区域施加电压，以产生电容值；以及测量布置在车辆下侧的电磁屏蔽件的电容值。可以通过控制器，监测电磁屏蔽件的电容值，并且当物体进入无线充电区域时可以探测电容值的改变。

此外，可以基于由于电容值的改变实现的物体的探测调整车辆充电。可以基于由于电容值的改变实现的物体的探测终止车辆充电。可以向驾驶员警示电容值的改变。可以识别改变电容值的物体类型。

在一些方面，电磁屏蔽件可以包括彼此平行布置的多个板。此外，可以通过控制器产生位于车辆下侧的电磁屏蔽件的基线参考电容值。