物体检测系统以及用于操作物体检测系统的方法_2

文档序号:9672079阅读:来源:国知局

[0031]用于产生检测场的功率将会由于外部物体所消耗的功率、例如外部物体内涡流的感应所消耗的功率而改变。所述涡流例如可以表示为金属物体中的电阻和自感。产生所述检测场的功率发生改变的另一原因在于LC振荡电路的谐振频率由于位于物体检测系统附近的外部物体而偏移。
[0032]尤其在LC振荡电路以接近它的谐振频率或以其谐振频率操作的情况下,金属物体将略微改变所述谐振频率。谐振频率的这种改变例如增加会在驱动电路的驱动频率保持恒定时导致LC振荡电路中的消耗的改变例如增加。
[0033]由此,检测部分基于涡流并且部分基于谐振频率的改变。
[0034]在大多数时候,当物体位于LC振荡电路附近时,LC振荡电路的电感将降低。由此,谐振频率并且由此输入功率会增加。但是还可能的是,LC振荡电路的电感会增加。在这种情况下,谐振频率并且由此输入功率会降低。
[0035]模拟已经表明对驱动电路的输入功率的功率测量有利地允许稳健、灵敏并可靠地检测物体。特别地,建议的物体检测系统的检测灵敏度没有受到电力传输场的影响。
[0036]这意味着检测的质量没有被电力传输场降低或仅仅很小地降低。并且,建议的物体检测系统不会受到其它环境条件、尤其是温度的影响。检测灵敏度与电力传输场的解耦例如可以通过在LC振荡电路中集成滤波器件、例如高通滤波器或带通滤波器而提供。
[0037]模拟还表明:通过评估捕捉到的功率而检测外部物体的检测灵敏度即使在外部物体位于所述检测场的边界区域中的情况下也允许可靠地检测。
[0038]重要的是,检测场是与前述电力传输场独立的场。这意味着用于产生检测场的绕组结构与主绕组结构独立地构造。
[0039]还可能的是,如果不想要的操作状态被检测到或者驱动电路被停止,则外部物体被检测到。这可以基于下述效果:外部物体改变驱动电路的操作状态从而使得驱动电路来到不想要的操作状态。在这种情况下,外部物体的检测是基于驱动电路的操作状态的。
[0040]在另一实施例中,驱动电路由半桥提供。半桥包括至少两个电气或电子开关元件、例如M0SFET或IGBT。通过控制所述开关元件的切换时间,可以控制AC输出电压的期待的特性。这有利地提供了一种设计简单的驱动电路。
[0041 ] 在一优选实施例中,电源电路包括恒定电压源,其中,物体检测系统包括用于捕捉驱动电路的输入电流的装置。输入功率可以根据恒定电压源的输出电压和捕捉的输入电流来确定。
[0042]恒定电压源可以连接至驱动电路的输入侧,由此使得恒定输出电压落在驱动电路的输入端上。输入电流可以在将恒定电压源与驱动电路的输入端连接的电流路径中测量。这有利地允许简单地确定输入功率。
[0043]在一替代实施例中,电源电路包括恒定电流源,其中,物体检测系统包括用于捕捉驱动电路的输入电压的装置。输入功率可以根据恒定电流源的输出电流和捕捉的输入电压来确定。输入电压例如可以由电压传感器捕捉,该电压传感器捕捉落在驱动电路的输入端上的电压。
[0044]这也有利地允许简单地确定输入功率。
[0045]在另一优选实施例中,LC振荡电路设计成串联谐振电路。这意味着前述电容元件与感应元件串联连接。在这种情况下,电源电路优选地包括恒定电压源。将LC振荡电路设计成串联谐振电路有利地允许LC振荡电路的特性能够用作由主电力传输场在LC振荡电路中所诱导的电压和/或电流的滤波器件。串联谐振电路的电容器还可以用作DC阻断电容器。主电力传输场的频率优选地低于串联谐振电路的谐振频率。
[0046]在一替代实施例中,LC振荡电路设计成并联振荡电路。并联振荡电路由下述电路提供,在该电路中,前述电容元件与感应元件并联连接。在这种情况下,电源电路可包括恒定电流源或恒定电压源。将LC振荡电路设计成并联振荡电路有利地允许LC振荡电路的谐振频率会由于周围材料比如结构材料、绕组、铁素体并且还由于位于LC振荡电路附近的其它材料、如水、雪、灰尘等而产生极小的变化。
[0047]在另一实施例中,LC振荡电路包括滤波器件。滤波器件可以布置在物体检测系统的前述AC部内。特别地,滤波器件可以是振荡电路的一部分。
[0048]例如还可能的是,电容元件例如电容器提供滤波器件。滤波器件在提供LC振荡电路的电容元件的同时为LC振荡电路提供DC阻断。
[0049]然而,还可能的是,其它或附加的滤波器件被使用。例如,另一电容元件例如另一电容器可以与LC振荡电路并联地布置,从而减小由于LC振荡电路附近的材料或物质(不是待检测的外部物体)所导致的LC振荡电路的电容改变所产生的影响。
[0050]在另一实施例中,物体检测系统包括多个LC振荡电路。
[0051]这些LC振荡电路可以布置成提供一预设监控或检测区域。例如,可能的是,LC振荡电路布置成使得位于主绕组结构的有效区域的任意位置处的外部物体可以被检测到。
[0052]如果每个LC振荡电路包括绕组结构,那么上文描述的所述绕组结构的检测表面可以布置成使得共同投影平面中的检测区域完全或至少部分地覆盖所述有效区域。
[0053]例如,可以将所述绕组结构以阵列结构布置。如果LC振荡电路的绕组结构的几何结构是六边形,那么绕组结构可以以蜂窝状布置结构来布置。这有利地提供了较高的检测灵敏度。
[0054]在垂直于道路表面延伸的竖直方向上,LC振荡电路或至少振荡电路的感应元件优选地布置在主绕组结构上方。然而,还可能的是,LC振荡电路或至少LC振荡电路的感应元件布置在主绕组结构下方。
[0055]在另一实施例中,物体检测系统包括多个驱动电路,其中,每个驱动电路的输出侧连接至LC振荡电路中的一个。这意味着每个LC振荡电路被一个驱动电路操作。
[0056]这有利地允许同时操作多个LC振荡电路。在这种情况下,不同的LC振荡电路可以以相同或不同的频率操作。
[0057]在另一实施例中,物体检测系统包括多个电源电路,其中,每个驱动电路的输入侧连接至电源电路中的一个。这意味着每个驱动电路并且由此每个LC振荡电路分别被各电源电路供电。在这种情况下,物体检测系统可包括多个恒定电压源或多个恒定电流源。
[0058]然而,还可能的是,多个或者甚至所有的驱动电路连接至一个共同的电源电路。在这种情况下,多个或者甚至所有的LC振荡电路的输入功率被捕捉。
[0059]这有利地允许最小化或减小所建议的物体检测系统所需的安装空间。
[0060]在一替代实施例中,至少两个LC振荡电路能够连接至一个驱动电路。这涵盖了至少两个LC振荡电路同时连接至该驱动电路的情况。在这种情况下,LC振荡电路可以并联布置。驱动电路的AC输出电压提供给同时连接至驱动电路的输出侧的所有LC振荡电路。
[0061]建议的实施例还涵盖了下述情况:驱动电路、尤其是驱动电路的输出侧可以只连接至能够连接至驱动电路的输出侧的所有LC振荡电路中的一个。在这种情况下,一个驱动电路可以依次操作LC振荡电路。例如,能够连接至驱动电路的多个LC振荡电路中的一个可以通过开关元件连接至驱动电路的输出侧。
[0062]这也还允许减小物体检测系统所需的安装空间。
[0063]在另一实施例中,至少有两个相邻的LC振荡电路能够同时通电。术语“能够通电”意味着交变电流电压可以同时提供给各LC振荡电路。相邻的LC振荡电路表示直接相邻的LC振荡电路。换g之,第一 LC振荡电路和至少另一个LC振荡电路能够同时通电,其中,另一个振荡电路是最近的LC振荡电路或最近的LC振荡电路组中的一个。相邻或接近可以与LC振荡电路、尤其是检测表面所在的共同平面相关。
[0064]至少有两个LC振荡电路可以被相互独立的电压源供电。然而,还可能的是,至少有两个LC振荡电路由共同的电压源供电。
[0065]如果只有一个LC振荡电路通电,那么检测场的场线的密度朝向构成LC振荡电路的导体布置结构的边缘、尤其朝向形成感应元件的绕组结构如线圈的边缘降低。由此,对于位于边缘部处或边缘部上方的物体的检测灵敏度会降低。
[0066]如果至少有两个相邻的LC振荡电路同时通电,那么场线密度在由导体布置结构或绕组结构围出的检测表面上的分布比只有一个LC振荡电路通电的前述情况更均匀。这有利地增加了尤其对位于边缘部处或
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