(57)【要約】本発明は、特にルート（３）の表面（２）上の車両（１）に電力を伝達するための、誘導電力伝達システムのための物体検出システムに関する。この誘導電力伝達システムは一次巻線構造と二次巻線構造とを備え、誘導電力伝達の実施中に充電ボリューム（ＣＶ）が誘導電力伝達システムに割り当てられ、物体検出システムは少なくとも１つの検知装置を備え、この少なくとも１つの検知装置は検出ボリューム（１０）を有し、この少なくとも１つの検知装置は、検出ボリューム（１０）が充電ボリューム（ＣＶ）の完全に外側に配置されるように、または充電ボリューム（ＣＶ）の端縁部のみを含むように、配置される。更に、本発明は、異物を検出するための方法、誘導電力伝達システム、および車両に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にルート（３）の表面（２）上の車両（１）に電力を伝達するための、誘導電力伝達システムのための物体検出システムであって、前記誘導電力伝達システムは一次巻線構造と二次巻線構造とを備え、充電ボリューム（ＣＶ）が前記誘導電力伝達システムに割り当てられ、前記物体検出システムは少なくとも１つの検知装置（１２）を備え、前記検知装置（１２）は検出ボリューム（１０）を備え、前記少なくとも１つの検知装置（１２）は、前記検出ボリューム（１０）が前記充電ボリューム（ＣＶ）の完全に外側に配置されるように、または前記充電ボリューム（ＣＶ）の端縁部のみを含むように、配置される、物体検出システムであって、
前記少なくとも１つの検知装置（１２）は、少なくとも１つの励磁巻線構造と少なくとも１つの検出巻線構造とを備え、前記少なくとも１つの検出巻線構造は前記励磁巻線構造の内側に配置される、ことを特徴とする物体検出システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの検知装置（１２）は、誘導検知システムとして設計されることを特徴とする、請求項１に記載の物体検出システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの検知装置（１２）は、前記充電ボリューム（ＣＶ）の前方に、または前記充電ボリューム（ＣＶ）の前縁領域に、配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載の物体検出システム。
【請求項４】
前記物体検出システムは少なくとも１つの別の検知装置（１２）を備え、前記少なくとも１つの別の検知装置（１２）は、前記充電ボリューム（ＣＶ）の側方に、または前記充電ボリューム（ＣＶ）の側縁領域に、および／または前記充電ボリューム（ＣＶ）の後方に、または前記充電ボリューム（ＣＶ）の後縁領域に、配置されることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の物体検出システム。
【請求項５】
前記充電ボリューム（ＣＶ）の側方に、および／または前記充電ボリューム（ＣＶ）の後方に、少なくとも１つのバリア装置が配置されることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の物体検出システム。
【請求項６】
前記少なくとも１つの検知装置（１２）および／または前記少なくとも１つの別の検知装置（１２）は、前記誘導電力伝達システムの二次側に配置される、請求項１〜５の何れか一項に記載の物体検出システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの検知装置（１２）および／または前記少なくとも１つの別の検知装置（１２）は、前記誘導電力伝達システムの一次側に配置される、請求項１〜５の何れか一項に記載の物体検出システム。
【請求項８】
前記物体検出システムは、前記少なくとも１つの検知装置（１２）および／または前記少なくとも１つの別の検知装置（１２）の位置を適応させるための位置決め手段を少なくとも１つ備える、請求項１〜７の何れか一項に記載の物体検出システム。
【請求項９】
前記物体検出システムは少なくとも評価ユニットを備え、前記少なくとも１つの評価ユニットによって前記少なくとも１つの検知装置の出力信号の少なくとも１つの信号特性を判定可能であり、前記少なくとも１つの信号特性に応じて、検出された物体の少なくとも１つの特性を判定可能である、請求項１〜８の何れか一項に記載の物体検出システム。
【請求項１０】
特にルート（３）の表面（２）上の車両（１）に電力を伝達するための、誘導電力伝達システムにおいて異物を検出するための方法であって、前記誘導電力伝達システムは一次巻線構造と二次巻線構造とを備え、充電ボリューム（ＣＶ）が前記誘導電力伝達システムに割り当てられ、物体検出システムが少なくとも１つの検知装置（１２）を備え、前記少なくとも１つの検知装置は検出ボリューム（１０）を有し、前記少なくとも１つの検知装置（１２）は、前記検出ボリューム（１０）が完全に前記充電ボリューム（ＣＶ）の外側に配置されるように、または前記充電ボリューム（ＣＶ）の端縁部のみを含むように、配置され、前記少なくとも１つの検知装置（１２）は誘導電力伝達の実施前および／または実施中に起動される、方法であって、
前記少なくとも１つの検知装置（１２）は少なくとも１つの励磁巻線構造と少なくとも１つの検出巻線構造とを備え、前記少なくとも１つの検出巻線構造は前記励磁巻線構造の内側に配置される、ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの検知装置は、前記一次巻線構造に対する前記二次巻線構造の位置合わせ動作中に、起動されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの検知装置（１２）は、前記充電ボリューム（ＣＶ）の前方に、または前記充電ボリューム（ＣＶ）の前縁領域に、配置され、前記二次巻線構造が前記一次巻線構造の上を所定の方向に移動される前および移動されているときに、起動されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記充電ボリューム（ＣＶ）の前方に、または前記充電ボリューム（ＣＶ）の前縁領域に、配置された前記少なくとも１つの検知装置は、および／または前記充電ボリューム（ＣＶ）の側方または後方に、あるいは前記充電ボリューム（ＣＶ）の側縁領域または後縁領域に、配置された前記少なくとも１つの別の検知装置は、前記一次巻線構造に対して前記二次巻線構造が位置合わせされた後に、および誘導電力伝達の実施前および／または実施中に、起動されることを特徴とする、請求項１０〜１２の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの検知装置（１２）の鉛直位置が調整されることを特徴とする、請求項１０〜１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの検知装置（１２）によって異物が検出された場合は検出信号が生成され、前記検出信号に応じて前記誘導電力伝達プロセスが制御されることを特徴とする、請求項１０〜１４の何れか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの検知装置の出力信号の少なくとも１つの信号特性が判定され、前記少なくとも１つの信号特性に応じて、検出された物体の少なくとも１つの特性が判定されることを特徴とする、請求項１０〜１５の何れか一項に記載の方法。
【請求項１７】
請求項１〜９の何れか一項に記載の物体検出システムを備えることを特徴とする誘導電力伝達システム。
【請求項１８】
請求項１〜９の何れか一項に記載の物体検出システムを備えることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にルートの表面上の車両に電力を伝達するための、誘導電力伝達システムのための物体検出システムに関する。更に、本発明は、誘導電力伝達システム内の異物を検出するための方法に関する。更に、本発明は、誘導電力伝達システムおよび車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
ルート上を移動中、車両は、走行（すなわち推進）用のエネルギーと、当該車両の推進力を生み出さない補助設備用のエネルギーとを必要とする。このような補助設備として、例えば、照明システム、暖房および／または空調システム、換気および乗客情報システムが挙げられる。走路拘束型車両（路面電車など）だけでなく、路面走行用自動車も、電気エネルギーを用いて作動させることができる。ルートに沿った電気レールまたは電線と移動中の車両との間の連続的な電気的接触が望ましくない場合は、電気エネルギーを車載エネルギー貯蔵部から引き込むことも、ルートの電線構成から誘導によって受電することもできる。
【０００３】
車両への電気エネルギーの誘導による伝達は、本発明の背景を成す。誘導電力伝達用システムの一次ユニットのルート側導体構成（一次巻線構造）は電磁場を発生させる。この電磁場は、車両に搭載された受電装置に組み込まれた二次巻線構造によって受け取られるので、この電磁波は誘導によって電圧を発生させる。伝達されたエネルギーは、車両の推進に、および／または車両の補助設備へのエネルギーの供給など他の目的に、用いられ得る。
【０００４】
このような装置における問題は、通常、異物、特に金属製の物体、が誘導電力伝達システムの一次ユニットの近傍に置かれること、特に一次巻線構造と二次巻線構造との間の空隙内に置かれること、を機械的に防止できないことである。このような異物として、例えば、硬貨、缶、鍵、工具、および他の物体が挙げられる。一次巻線構造が発生させる変動磁場は、金属製の異物および他の物体または流体に電流を誘起し得る。このような電流は、電力損失および物体の発熱を引き起こし得る。特に、一次巻線構造を備えたルート側充電パッドと受電装置との間の充電空間に置かれた金属製物体は、誘導電力伝達中に発熱し得る。異物の発熱は、例えば、当該異物に触って取り除こうとする人々にとって危険であり得る、および／または異物が置かれている表面、または一次ユニットの部分、を損傷し得る。更に、発熱した物体は火災を引き起こし得る。例えば、金属蒸着紙は発火する可能性がある。このような金属蒸着紙または他の軽量の包装ごみは、例えば気象条件により、例えば一次巻線構造と二次巻線構造との間の空間に吹き込まれ得る。
【０００５】
予知可能なあらゆる条件下で信頼性が高く安全な自家用または公共の輸送車両のための誘導電力伝達システムを有することが望ましい。例えば、人間または子供が金属製物体を前記充電空間に置いた場合は、誘導伝達システムを自動的にオフにするか出力レベルを下げることが望ましい。
【０００６】
特許文献１は、少なくとも１つの磁場センサと、この少なくとも１つの磁場センサの電気パラメータを測定するための少なくとも１つの読出し回路とを備えた、無線エネルギー伝達システムのための異物片検出システムを開示している。この少なくとも１つの磁場センサは、無線エネルギー伝達システムの磁場の中に置かれている。
【０００７】
特許文献２（未開示）は、ルートの表面上の車両に電力を伝達する誘導電力伝達システムのための安全システムを開示している。この特許文献は、検出巻線をＬＣ発振回路の一部にできることを開示している。
【０００８】
特許文献３は、アナログ−デジタル変換器に結合された検知コイルを含む金属検出器を開示している。アナログ−デジタル変換器は、この検知コイルのアクティブ領域内にある導電性物体に対応付けられた電気信号の数値表現を生成する。この特許文献には、ＬＣ発振回路の交流部内の電気信号が異物の検出に使用されることが記載されている。
【０００９】
特許文献４は、ＬＣ共振回路を含む発振回路を備えたセンサであって、外部電波の到来時に検出信号が阻止されるセンサを開示している。
【００１０】
特許文献５の開示は、少なくとも１つの共振器を有する電源と、少なくとも１つの共振器を有する受電装置と、導電材料のループを１つ以上有し、電源と受電装置との間の磁場に基づき電気信号を生成するように構成された第１検出器と、導電材料を備えた第２検出器と、第１および第２検出器に連結された制御電子装置とを含む無線電力伝達のための装置、方法、およびシステムを特徴とし、動作中、制御電子装置は、第１検出器の電気信号を測定し、第１検出器の測定された電気信号を第１検出器のベースライン電気情報と比較して、電源と受電装置との間に異物片があるか否かに関する情報を決定するように構成されている。
【００１１】
特許文献６は、車両に設けられた二次コイルを含む受電部に非接触状態で電力を送電するための一次コイルと、一次コイルの周囲に設けられた少なくとも１つの検知コイルと、検知コイルに接続された共振回路と、共振回路からの出力に基づき物体が検知されたかどうかを判定するために共振回路に接続された複数の処理部とを備えた送電装置を開示している。これら検知コイルは、検知軸線の周囲を取り囲むように検知コイル線を巻回して形成されている。この検知軸線は、鉛直方向から傾くように配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０３６９４７（Ａ２）号
【特許文献２】英国特許第１２２２７１２．０号
【特許文献３】米国特許出願公開第２００８／００５４９０５（Ａ１）号
【特許文献４】米国特許第５，０２９，３００号
【特許文献５】国際公開第２０１４／０６３１５９（Ａ２）号
【特許文献６】特開２０１４−３９３６９号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の主意は、幕状の検出ボリュームをもたらすラインセンサを備えた、誘導電力伝達システム用の物体検出システムを提供することである。この検出ボリュームは、充電ボリュームを走査するために、および／または充電ボリュームに侵入する異物を検出するために、使用可能である。
【００１４】
本発明は、陸上車両、例えば、鉄道車両（例えば路面電車）などの走路拘束型車両への、しかし特に、個人用（自家用）乗用車または公共輸送車両（例えばバス）などの路面走行用自動車への、エネルギー伝達の分野に特に適用可能である。
【００１５】
特にルートの表面上の車両に電力を伝達するための、誘導電力伝達システムのための異議検出システムが提案される。誘導電力伝達システムは、交流電磁場を発生させるための一次巻線構造を備える。更に、この電力伝達システムは、前記交流電磁場を受け取るための二次巻線構造を備える。一次巻線構造が発生させた電磁場、または一次巻線構造が発生させた電磁場と第１の電磁場の受け取り中に二次巻線構造が発生させた別の交流電磁場との重畳、は電力伝達場と称され得る。
【００１６】
充電ボリュームが誘導電力伝達システムに割り当てられる。この充電ボリュームは、一次巻線構造または上記の電力伝達場が発生させた電磁場の磁気部分の少なくとも一部で満たされるボリュームを意味することができる。例えば、この充電ボリュームは、当該電磁場の少なくとも８０％、９０％、または９５％、さらには１００％で満たされるボリュームを意味することができる。特に、当該電磁場のボリュームは、当該電磁場の全ての磁力線、またはこれら磁力線の少なくとも所定の百分比、例えば８０％、９０％、または９５％、を含むことができる。このコンテキストにおいて、用語「を含む」は、充電ボリュームに含まれる電磁場の磁気部分の磁力線がこの充電ボリュームの外側に延在しないことを意味する。
【００１７】
充電ボリュームを円筒状ボリュームにすることもできる。
【００１８】
円筒状ボリュームの底面域は、一次巻線構造のエンベロープまたは一次ユニットのエンベロープに対応し、この円筒状ボリュームは鉛直方向に延在し（後で説明）、例えば所定の高さを有する。あるいは、円筒状ボリュームの底面域を一次巻線構造または一次ユニットのエンベロープを含む矩形領域にすることもできる。このボリュームは鉛直方向に延在し（後で説明）、例えば所定の高さを有する。
【００１９】
特に、この充電ボリュームは、誘導電力伝達の実施中に、誘導電力伝達システムに割り当て可能である。これは、この充電ボリュームが充電状態にされること、すなわち、電力が一次側から二次側に伝達されること、を意味する。
【００２０】
これは、例えば、一次巻線構造と二次巻線構造との間の相対位置および／または相対的な向きが所定の望ましい位置間隔および／または向きの間隔内にある場合にのみ当てはまり得る。換言すると、充電ボリュームは、一次巻線構造と二次巻線構造とが位置合わせされた状態において画成可能である。
【００２１】
本発明のコンテキストにおいては、以下の一次側基準座標系が規定される。縦軸とすることができる第１軸線の向きは、一次巻線構造が発生させた交流電磁場の主伝搬方向に平行である。特に、第１軸線の向きは、ルートの平面またはルート上に設置された充電パッドの平面に直交させることができる。長手方向軸とすることができる第２軸線の向きは、一次巻線構造の長手方向軸に平行である。この長手方向軸は、例えば、一次巻線構造をもたらす複数の電線の延在方向に平行にすることができる。横軸とすることができる第３軸線の向きは、第１軸線および第２軸線に向かう、または直交する。
【００２２】
二次側基準座標系は、長手方向軸とすることができる第２軸線を備えることができる。第２軸線の向きは、二次巻線構造の長手方向軸、例えば、二次巻線構造をもたらす複数の電線の主延在方向、に平行にすることができる。
【００２３】
縦軸にすることができる二次側基準座標系の第１軸線は、二次巻線構造を含む平面または二次巻線構造の底面に向かう、または直交する、ことができる。横軸にすることができる二次側基準座標系の第３軸線は、第２および第１軸線に向かう、または直交する、ことができる。二次巻線構造が車両に据え付けられる場合、第２軸線を車両のロール軸に対応させることができ、第１軸線をヨー軸に対応させることができ、第３軸線をピッチ軸に対応させることができる。車両が直進する場合、第２軸線の向きを車両の移動方向にすることができる。
【００２４】
理想的に位置合わせされた状態では、一次側基準座標系および二次側基準座標系の対応する軸線の向きを互いに平行にすることができる。以下において、の下に、の上方に、の前方に、の後方に、の側方に、などの方向を示す用語は、これら基準座標系を基準とすることができる。
【００２５】
位置合わせされた状態において、一次巻線構造の基準点、例えば一次巻線構造の幾何学的中心、は、第１、第２、および第３軸線に沿った変位によって、二次巻線構造の基準点、例えば二次巻線構造の幾何学的中心、に変位されている。前記変位は、それぞれ所定の望ましい変位間隔内である。例えば、所望の位置合わせが行われた状態においては、第２および第３軸線に沿った変位がゼロであり、第１軸線に沿った変位が所定の値、例えば空隙の所望の高さ、に相当することが可能である。したがって、位置合わせされた状態は、一次巻線構造と二次巻線構造との間の相対位置および／または相対的な向きを複数含むことができる。
【００２６】
更に、本物体検出システムは、少なくとも１つの検知装置を備える。この検知装置は、異物、特に金属製物体、を検出するための装置である。
【００２７】
この検知装置は、検出ボリュームを有する。少なくとも１つの検知装置はライン検知装置であり、このライン検知装置は幕状の検出ボリュームを有することが好ましい。特に、上記第１の方向に垂直な断面において、検出ボリュームの最大幅がこの検出ボリュームの最大長より常に大きい、またはこの逆である、ように、少なくとも１つのライン検知装置とその検出ボリュームとを配置することができる。本発明のコンテキストにおいて、幅は第３軸線に沿って測定され、長さは第２軸線に沿って測定される。
【００２８】
少なくとも１つの検知装置は、金属製物体の検出用に設計されることが好ましい。ただし、本発明は、金属製物体のみの検出に限定されない。金属製物体以外を検出するための検知装置を設けることも可能である。
【００２９】
更に、少なくとも１つの検知装置は、特に、前に説明した位置合わせされた状態において、検出ボリュームが充電ボリュームの完全に外側に配置されるように、配置される。これは、特に、前に説明した位置合わせされた状態において、上記の充電ボリュームと検出ボリュームとが重なり合う部分がないことを意味する。後でより詳細に説明するように、この特徴は、少なくとも１つの検知装置を一次巻線構造および／または二次巻線構造の前方、または側方、および／または後方に配置できるという特徴を含む、またはこの特徴に相当する、ことができる。用語「前方」は、上記第２軸線および第２の方向を基準とする。車両が前方に直進する場合、第２の、例えば長手、方向を、例えば移動方向に相当させることができる。
【００３０】
あるいは、少なくとも１つの検知装置は、検出ボリュームが充電ボリュームの端縁部のみを含むように配置される。この場合、充電ボリュームと検出ボリュームとが重なり合う部分が存在する。ただし、この重なり合う部分は、充電ボリュームの端縁に配置されるか、または充電ボリュームの端縁に沿って延在する。重要な点は、検出ボリュームが充電ボリュームの全体または充電ボリュームの内方部分を覆わないことである。このコンテキストにおいて、端縁部とは、充電ボリュームの端縁に位置し、所定量、例えば充電ボリュームの端縁から充電ボリュームの中心までの距離の２０％、１０％、さらには５％より小さい量、だけ充電ボリューム内に延在する部分を意味することができる。
【００３１】
この特徴は、少なくとも１つの検知装置を一次および／または二次巻線構造の端縁領域、例えば前縁領域または後縁領域または側縁領域、に、またはその下に、またはその上方に、あるいは一次および／または二次巻線構造を含むエンベロープまたはエリアの端縁領域に、またはその下に、または上方に、配置できるという特徴に相当するか、またはこの特徴を含むことができる。
【００３２】
あらゆる場合において、少なくとも１つの検知装置は、所定のサイズを有する異物、例えば小さな硬貨、が１つまたは複数の方向から、特に充電ボリュームに対してこの少なくとも１つの検知装置が配置されている方向から、充電ボリューム内に移動される場合に、この異物がこの少なくとも１つの検知装置によって検出されずに充電ボリュームに侵入できないように、配置される。
【００３３】
この少なくとも１つの検知装置は、一次側に配置可能である。あるいは、この少なくとも１つの検知装置は、二次側に、例えば車両に、配置され得る。この場合、検出ボリュームは、二次側から一次側に向かって延在する。
【００３４】
提案される異議検出システムは、異物が充電ボリュームに侵入する前に、この異物の検出を可能にするので都合がよい。一次側に割り当てられた表面検出手段とは異なり、異物は、充電ボリューム内に既にある場合ばかりでなく、前記充電ボリュームへの侵入時または侵入前にも検出される。したがって、充電ボリュームに侵入する異物が検出された場合は、誘導電力伝達を終了する、または出力レベルを下げる、ことができる。これにより、誘導電力伝達の機能上の安全性が向上する。
【００３５】
勿論、少なくとも１つの検知装置は、検出ボリュームが安全ボリュームの完全に外側に配置されるように、配置可能である。この場合、安全ボリュームは充電ボリュームより大きく、充電ボリュームを含む、または包囲する。
【００３６】
本発明によると、少なくとも１つの検知装置は、少なくとも１つの励磁巻線構造と少なくとも１つの検出巻線構造とを備える。励磁巻線構造は、電磁検出場を発生させることができる。少なくとも１つの検出巻線構造は、前記検出場を受け取ることができる。励磁巻線構造は、例えば、第１の巻き数を有する励磁コイルとして設計可能である。少なくとも１つの検出巻線構造は、例えば、第２の巻き数を有する検出コイルとして設計可能である。第１の巻き数と第２の巻き数とは、互いに等しくすることも、違えることもできる。
【００３７】
少なくとも１つの検知装置は、少なくとも２つの、またはそれ以上の、例えば４つまたは６つの、検出巻線構造を備えることが好ましい。これら検出巻線構造の巻き数を等しくすることも、違えることできる。
【００３８】
少なくとも１つの検出巻線構造、複数の検出巻線構造の場合は全ての検出巻線構造、は励磁巻線構造（単数または複数）の内側に配置される。これは、１つの共通投影面において、励磁巻線構造（単数または複数）が全ての検出巻線構造を包囲することを意味する。
【００３９】
この共通投影面は、検出巻線構造および／または励磁巻線構造の中心対称軸に直交する向きの平面とすることができる。この場合、それぞれの巻線構造は、この対称軸の周囲に配置される。
【００４０】
検知装置は、複数の励磁巻線構造を備えることが可能である。この場合、少なくとも１つの検出巻線構造、複数の検出巻線構造の場合は全ての検出巻線構造、は励磁巻線構造によって包囲されたエリアの中に配置される。全ての励磁巻線構造は、同じサイズの検出巻線構造（単数または複数）の部分を覆う、または包囲することが可能である（対称的包囲）。あるいは、全ての、または一部の、励磁巻線構造は、サイズが異なる検出巻線構造（単数または複数）の部分を覆う、または包囲する、ことが可能である（非対称的包囲）。更に、１つの励磁巻線構造が厳密に１つの、または厳密に所定数の、検出巻線構造、またはその一部、を覆う、または包囲する、ことが可能である。
【００４１】
特に、励磁巻線構造の最大幅をこの励磁巻線構造の最大長より大きくすることも、またはこの逆にすることもできる。更に、励磁巻線構造の最大幅および最大長を１つの検出巻線構造の最大幅および最大長より大きくすることができる。
【００４２】
励磁巻線構造および少なくとも１つの検出巻線構造は、所定の幾何学的形状、例えば矩形、を有することができる。また、励磁巻線構造および／または検出巻線構造は、円形または一部円形の形状を有することができる。
【００４３】
励磁巻線構造および少なくとも１つの検出巻線構造は、それぞれ異なる層、例えばそれぞれ異なるレベル、に配置可能である。この場合の高さは、上記の第１の方向に沿って測定可能である。複数の検出巻線構造が存在する場合、これら検出巻線構造もそれぞれ異なる層に配置可能である、および／または、少なくとも２つの検出巻線構造が少なくとも部分的に重なり合うように、配置可能である。
【００４４】
少なくとも１つの励磁巻線構造および／または少なくとも１つの検出巻線構造は、１つの共通回路基板に配置可能である。
【００４５】
特に、１つ以上の検出巻線構造は、部分的に、好ましくは完全に、１つの励磁巻線構造によって包囲されたエリアの中に、または複数の励磁巻線構造によって包囲されたエリアの中に、配置可能である。したがって、検出巻線構造を内側の検出巻線構造と称し、励磁巻線構造を外側の励磁巻線構造と称することができる。励磁巻線構造と少なくとも１つの検出巻線構造とがそれぞれ異なる層に配置される場合、１つの共通投影面において、この１つ以上の検出巻線構造は、部分的に、好ましくは完全に、励磁巻線構造によって包囲されたエリア内に配置可能である。この共通投影面は、励磁巻線構造によって包囲されるエリアに平行に向けることができる、または前記エリアを含むことができる。
【００４６】
励磁巻線構造は、交流（ＡＣ電流）で作動可能である。このＡＣ電流は、変化する周波数を有すること、および／または複数の周波数を有することができる。このＡＣ電流は、所定の複数の周波数を有する、または所定の一周波数間隔内の、信号部分を１つ以上含むことが可能である。これら周波数は、互いに対して所定のスペクトル距離を有することができる。これら周波数または周波数間隔は、電力伝達周波数間隔の最小周波数より低くすることも、電力伝達周波数間隔の最大周波数より高くすることもできる。この電力伝達周波数間隔は、電力伝達場の１つまたは複数の周波数を含む。前記ＡＣ電流が励磁巻線構造に印加されると、この励磁巻線構造は検出場を発生させる。この検出場は、少なくとも１つの検出巻線構造によって受け取られ、この少なくとも１つの検出巻線構造は誘起電圧を発生させる。この誘起電圧の少なくとも１つの特性、特に時間関連の特性、特に振幅の時間的経過および／または誘起電圧の相の時間的経過、に応じて、検出ボリューム内の異物、特に金属製異物、を検出できる。
【００４７】
少なくとも１つの励磁巻線構造および少なくとも１つの検出巻線構造の提案される配置は、金属製異物の極めて高感度の検出を可能にするので都合がよい。
【００４８】
好適な一実施形態において、少なくとも１つの検知装置は誘導検知システムとして設計される。誘導検知システムは、金属製物体の高感度の検出を可能にするので都合がよい。
【００４９】
別の実施形態においては、特に上記の位置合わせされた状態において、少なくとも１つの検知装置は充電ボリュームの前方に、または充電ボリュームの前縁領域に、配置される。用語「前方」は、第２の、例えば長手、方向を基準とする。
【００５０】
この特徴は、少なくとも１つの検知装置が二次側に配置される場合に、この少なくとも１つの検知装置を二次巻線構造の前方に配置できるという特徴に相当する。あるいは、この少なくとも１つの検知装置を二次巻線構造の前縁領域に／の下に／の上方に配置できる。この少なくとも１つの検知装置が一次側に配置される場合は、この少なくとも１つの検知装置を一次巻線構造の前方に配置できる。あるいは、この少なくとも１つの検知装置を一次巻線構造の前縁領域に／の下に／の上方に配置できる。
【００５１】
特に、少なくとも１つの検知装置は、二次巻線構造または一次巻線構造または充電ボリュームの端縁の前方に、第２の方向に沿って所定の距離を置いて、配置可能である。
【００５２】
このような配置は、二次巻線構造が一次巻線構造に対して第２の方向に移動される場合に、例えば、検知装置を備えた車両が長手方向に沿って前方に一次巻線構造の上を移動する場合に、充電ボリュームの走査を可能にするので都合がよい。
【００５３】
検知装置が充電ボリュームの前方に配置される場合、対応する検出ボリュームは、特に、第１の、例えば鉛直、方向に垂直に向けることができる１つの共通保護面において、充電ボリュームまたは二次巻線構造または一次巻線構造の幅より大きい幅を有することができる。
【００５４】
検出ボリュームの幅を、共通投影面において、充電ボリュームまたは二次巻線構造または一次巻線構造の幅の所定の百分比より大きく、例えば８０％、９０％、または９５％より大きく、することも可能である。更に、検出ボリュームは第３の、例えば横、方向に沿って延在可能である。これは、検知装置が充電ボリュームの前方に配置される場合、検出ボリュームの最大幅を検出ボリュームの最大長より大きくできることを意味する。
【００５５】
更に、一次巻線構造の幾何学的中心、および／または二次巻線構造の幾何学的中心、および検知装置の幾何学的中心、例えば少なくとも１つの励磁巻線構造の幾何学的中心、が第２の方向に平行な共通の一線上に配置されるように、少なくとも１つの検知装置を充電ボリュームの前方に配置できる。
【００５６】
また、充電面を含む一平面における検出ボリュームの最大幅を、前記平面における充電ボリュームの最大幅より少なくとも５０％より大きく、好ましくは９０％または１００％より大きく、することができる。換言すると、前記平面における検出ボリュームの最大幅を一次巻線構造および／または二次巻線構造の最大幅の少なくとも５０％より大きく、好ましくは９０％または１００％より大きく、することもできる。充電面は、第１の方向に沿ったルートの表面または充電パッドの上面への充電ボリュームの投影によって画成可能である。更に、第２の方向に垂直に向けることができる１つの共通保護面において、第３の方向を基準として、検出ボリュームが一次巻線構造または二次巻線構造または充電ボリュームの少なくとも一部、好ましくは全て、を含むように、少なくとも１つの検知装置を配置できる。
【００５７】
別の実施形態において、物体検出システムは、少なくとも別の検知装置、特に少なくとも１つの別の検知装置を備える。この少なくとも１つの別の検知装置は、充電ボリュームの側方に、または充電ボリュームの側縁領域に、配置される。この特徴は、この少なくとも１つの別の検知装置を一次巻線構造および／または二次巻線構造の側方に配置できるという特徴に相当し得る。この少なくとも１つの別の検知装置は、一次および／または二次巻線構造の側縁領域に／の下に／の上方に配置可能である。
【００５８】
この少なくとも１つの別の検知装置は、一次巻線構造または二次巻線構造または充電ボリュームの端縁の側方に、第３の、例えば横、方向に沿って所定の距離を置いて、配置可能である。これは、側方の駐車許容誤差の打ち消しを可能にするので都合がよい。
【００５９】
この場合、この少なくとも１つの別の検知装置の検出ボリュームは、第２の方向に沿って延在可能である。これは、検出ボリュームの最大長が検出ボリュームの最大幅より常に大きいことを意味する。
【００６０】
更に、充電面を含む平面における検出ボリュームの最大長を前記充電面における一次巻線構造または二次巻線構造または充電ボリュームの最大長の少なくとも５０％、８０％、９０％、または１００％より大きくすることができる。
【００６１】
勿論、少なくとも１つの物体検出システムは、充電ボリュームの側方に配置される検知装置を複数備えることができる。
【００６２】
あるいは、少なくとも１つの別の検知装置は、充電ボリュームの後方に、二次巻線構造または一次巻線構造または充電ボリュームの端縁から、特に第２の、例えば長手、方向の反対方向に、所定の距離を置いて、配置される。ただし、前記距離は、充電ボリュームの前方に配置された検知装置と一次巻線構造または二次巻線構造または充電ボリュームの端縁との間の距離より小さくすることができる。また、少なくとも１つの別の検知装置は、充電ボリュームの後縁領域に配置可能である。この場合、少なくとも１つの別の検知装置は、一次および／または二次巻線構造の後縁領域に／の下に／の上方に配置可能である。
【００６３】
このような検知装置は、充電ボリュームの前方に配置される上記検知装置と同様に設計可能である。少なくとも１つの別の検知装置は、二次側または一次側に配置可能である。
【００６４】
少なくとも１つの別の検知装置は、特に二次側に配置される場合、固定された高さで据え付け可能である。この少なくとも１つの別の検知装置を受電装置に配置することも可能である。特に第１の方向に沿って、受電装置の位置を調整できる場合、この少なくとも１つの別の検知装置の位置も調整可能である。
【００６５】
上記の構成を有する追加の検知装置を１つ以上設けることによって、充電ボリュームを少なくとも部分的に、好ましくは完全に、検知装置の検出ボリュームによって包囲できる。これら検知装置は、充電ボリュームの周囲に幕状の検出ボリュームをもたらすことができる。これにより、充電ボリュームに侵入する異物の極めて確実な検出が、異物の侵入方向に拘らず、可能になる。
【００６６】
別の実施形態においては、少なくとも１つのバリア装置が充電ボリュームの側方および／または充電ボリュームの後方に配置される。この実施形態は、一独立発明の主題を提供する。この主題は、更に、特許請求の範囲および明細書に規定された１つ以上の態様に従って設計可能である。この少なくとも１つのバリア装置は、充電ボリュームへの物体の侵入を機械的に阻止するための要素を提供する。この少なくとも１つのバリア装置は、充電ボリュームの側方に配置される場合、第２の方向に沿って延在可能である。この少なくとも１つのバリア装置は、充電ボリュームの後方に配置される場合、第３の方向に沿って延在可能である。この少なくとも１つのバリア装置は、所定の高さを有することができる。この高さは、例えば、上記の位置合わせされた状態で、二次巻線構造または受電装置から一次巻線構造までの距離に等しくすることも、それ以上にすることもできる。この少なくとも１つのバリア装置は可撓性材料、例えばゴムまたはプラスチック、製であることが好ましい。充電ボリュームへの側方または後方からの異物の侵入が物理的に防止されるように、１つ以上のバリア装置を配置できる。
【００６７】
少なくとも１つのバリア装置は、一次側に、または、好ましくは二次側に、配置可能である。
【００６８】
別の実施形態において、少なくとも１つの検知装置および／または少なくとも１つの別の検知装置は、誘導電力伝達システムの二次側に配置される。特に、検知装置（単数または複数）は、車両に、特に車両の底部側に、配置可能である。検知装置（単数または複数）は、ルートの表面の上方、所定の固定高さに配置可能である。あるいは、少なくとも１つの検知装置および／または少なくとも別の検知装置は、可変高さに配置可能である。特に、少なくとも１つの別の検知装置は、車両の受電装置に取り付け可能である。
【００６９】
一代替実施形態において、少なくとも１つの検知装置および／または少なくとも１つの別の検知装置は、誘導電力システムの一次側に配置される。特に、検知装置（単数または複数）は、ルートの表面に、または充電パッドの表面に、配置可能である。特に、少なくとも１つの別の検知装置は、一次巻線構造を備えた充電パッドまたは一次ユニットに取り付け可能である。
【００７０】
別の実施形態において、物体検出システムは、少なくとも１つの検知装置および／または少なくとも１つの別の検知装置の位置を適応させるための位置決め手段を少なくとも１つ備える。特に、この位置決め手段は、少なくとも１つの検知装置および／または少なくとも１つの別の検知装置の鉛直位置、特にルートまたは充電パッドの表面上方の高さ、を調整できるように設計される。勿論、少なくとも１つの検知装置の長手方向および／または横方向位置を少なくとも１つの位置決め手段によって調整することも可能である。この実施形態は、一独立発明の主題を提供できる。この主題は、更に、特許請求の範囲および明細書に規定された１つ以上の態様に従って設計可能である。
【００７１】
勿論、物体検出システムは、複数の位置決め手段、例えば検知装置ごとに１つの位置決め手段、を備えることができる。特に充電ボリュームの側方および／または後方に配置される検知装置（単数または複数）の、位置決め手段は、受電装置の昇降装置によってもたらすことができる。この昇降装置は、受電装置および二次巻線構造の位置の調整を可能にする。ただし、充電ボリュームの前方の検知装置の位置決め手段は、受電装置の昇降装置とは独立に、設計されることが好ましい。
【００７２】
別の実施形態において、物体検出システムは、少なくとも評価ユニットを備える。この少なくとも１つの評価ユニットによって、少なくとも１つの検知装置の出力信号の少なくとも１つの信号特性を判定可能である。信号特性は、例えば時間特性にすることができるが、別の信号特性にすることもできる。検出された物体の少なくとも１つの特性は、少なくとも１つの信号特性に応じて判定可能である。
【００７３】
特に、出力信号の周波数および／または振幅および／または相を判定できる。より具体的には、周波数の変化、および／または振幅の変化、および／または相を判定できる。この変化は、経時変化とすることができる。あるいは、この変化は、基準信号からの変化とすることができる。この基準信号は、これによって励磁巻線構造が作動される信号とすることができる。あるいは、この基準信号は、異物が一切存在しない状況で生成される理想的な出力信号とすることができる。
【００７４】
相の変化および／または振幅の変化は、異物のサイズまたは形状に関連付けられることが判明している。したがって、相の変化および／または振幅の変化に応じて、異物の形状またはサイズを判定できる。
【００７５】
更に、周波数または周波数の変化は、異物内への検出場の浸透深さに関連付けられることが判明している。浸透深さは、異物の材料に関連付けられる。したがって、周波数または周波数の変化に応じて、異物の材料を判定できる。
【００７６】
検出された物体の特性は、例えば、検出された物体のサイズ、体積、形状、材料、または種類とすることができる。検出された物体の検知装置に対する位置を特性とすることもできる。検知装置が複数の検出巻線構造を備える場合、各検出巻線信号の出力信号を評価できる。これは、特に、上記位置の判定を向上させる。
【００７７】
検出された物体の少なくとも１つの特性に応じて、誘導電力伝達の制御を実施できる。例えば、検出された物体が所定のサイズより小さい、および／または所定の材料製である場合、誘導電力伝達プロセスを終了しない、または出力レベルを下げない、ことも可能である。また、少なくとも１つの特性に応じて、異物を除去するための適切な対策、例えば充電ボリュームの自動クリーニング、を開始できる。
【００７８】
更に、異物、特に金属製異物、を検出するための方法が提案される。特にルートの表面上の車両に電力を伝達するための、誘導電力伝達システムは、一次巻線構造と二次巻線構造とを備え、この誘導電力伝達システムに充電ボリュームが割り当てられる。物体検出システムは、少なくとも１つの検知装置を備え、この少なくとも１つの検知装置は検出ボリュームを有する。
【００７９】
更に、この少なくとも１つの検知装置は、検出ボリュームが充電ボリュームの完全に外側に配置される、または充電ボリュームの端縁部のみを含む、ように、配置される。
【００８０】
したがって、本方法は、上記の複数の実施形態のうちの１つに記載の物体検出システムを用いて行う、または実施する、ことができる。したがって、提案される物体検出システムは、提案される複数の実施形態のうちの１つによる方法が前記物体検出システムによって実施可能であるように、設計可能である。
【００８１】
特に、少なくとも１つの検知装置は、少なくとも１つの励磁巻線構造と少なくとも１つの検出巻線構造とを備えることができる。この少なくとも１つの検出巻線構造は、励磁巻線構造の内側に配置される。これについては、前に説明した。
【００８２】
少なくとも１つの検知装置は、誘導電力伝達の実施前および／または実施中に起動される。少なくとも１つの検知装置は、例えば、所定の時間的経過を有するＡＣ電流を上記の励磁巻線構造に印加することによって起動可能である。上記のように、ＡＣ電流は、１つの時点において、および／またはＡＣ電流の時間的経過に沿って、複数の周波数を有することができる。特に、このＡＣ電流の少なくとも１つの周波数は、時間の経過に沿って変化し得る。更に、励磁巻線構造が発生させた検出場を少なくとも１つの検出巻線構造が受け取ることができる。結果として生じる誘起電圧の時間的経過を、例えば対応する評価ユニットによって、分析できる。この誘起電圧の少なくとも１つの特性に応じて、検出ボリューム内の異物を検出できる。これは、１つ以上の、特に全ての、可能な侵入方向（単数または複数）から充電ボリュームに侵入する異物を検出するための方法をもたらすので都合がよい。
【００８３】
別の実施形態において、少なくとも１つの検知装置は、一次巻線構造に対する二次巻線構造の位置合わせ動作中に起動される。位置合わせ動作とは、上記の位置合わせされた状態をもたらすために実施される動作を意味する。例えば、二次巻線構造が一次巻線構造に接近した場合に、特に、二次巻線構造と少なくとも１つの検知装置とが取り付けられた車両が、例えば充電パッドに組み込まれた、ルート側一次巻線構造に接近した場合に、少なくとも１つの検知装置を起動することができる。特に、この少なくとも１つの検知装置の起動は、一次巻線構造に割り当てられたアクティブエリアの上にこの少なくとも１つの検知装置が位置付けられる前に、行うことができる。このアクティブエリアは、ルートの表面のエリアとして画成可能である。この場合、電力伝達場、または一次巻線構造が発生させた交流電磁場の磁力線の少なくとも所定の部分、好ましくは全て、がこのアクティブエリアを通って延在する。このアクティブエリアは、上記の充電面に相当し得る。このアクティブエリアは、上記の充電ボリュームの断面を包囲することもできる。この断面は、ルートの表面または充電パッドの表面によってもたらされる。ただし、この少なくとも１つの検知装置の起動は、少なくとも１つの検知装置がアクティブゾーンの上に位置付けられる前に、または位置付けられた時点に、行うこともできる。このアクティブゾーンは、上記のアクティブエリアを含むが、隣接エリアも含む。提案される実施形態は、特に物体検出システムに適用され、少なくとも１つの検知装置は二次側に、特に車両に、配置される。
【００８４】
この起動は、位置合わせ動作全体にわたって、例えば二次巻線構造が一次巻線構造に対して位置合わせされて誘導電力伝達が可能になるまで、継続させることができる。この実施形態は、誘導電力伝達の実施前にアクティブエリアの走査を可能にするので都合がよい。したがって、車両が一次巻線構造の上を移動する場合、（未来の）充電ボリュームの中に存在する異物を確実に検出できる。この状況において、幕状の検出ボリュームは、未来の充電ボリュームを横切って、特にアクティブエリアを横切って、移動される。
【００８５】
特に、一次巻線構造と二次巻線構造とが望ましい位置合わせされた状態になる前に、所望のアクティブゾーン、特にアクティブエリア全体、が走査されるように、少なくとも１つの検知装置を配置できる。
【００８６】
別の実施形態において、少なくとも１つの検知装置は、充電ボリュームの前方に、または充電ボリュームの前縁領域に、特に二次巻線構造の前縁領域の前方に、または二次巻線構造の前縁領域に／の下に／の上方に、配置され、二次巻線構造が所定の、例えば長手、方向に一次巻線構造の上を移動される前および移動されているときに起動される。この移動中、少なくとも１つの検知装置は、望ましい位置合わせされた状態に達する前に、アクティブエリアの上を移動される。同様に、充電ボリュームの後方に、特に二次巻線構造の後方に、配置された検知装置は、例えば車両が後方に移動する場合は、二次巻線構造が一次巻線構造の上を第２の方向の反対方向に移動される前および移動されているときに、起動可能である。一般に、一次巻線構造に対する二次巻線構造の移動方向に応じて、位置合わせ動作中に複数の検知装置を起動可能である。
【００８７】
別の実施形態において、充電ボリュームの前方に、または充電ボリュームの前縁領域に、配置された少なくとも１つの検知装置は、および／または充電ボリュームの側方または後方に、または側縁領域に、または後縁領域に、配置された少なくとも１つの別の検知装置は、二次巻線構造が一次巻線構造に対して位置合わせされた後に、および、例えば位置合わせされた状態に達した後の、誘導電力伝達の実施前および／または実施中に、起動される。例えば、位置合わせ動作中の相対移動中に起動された検知装置を引き続き起動させておくことが可能である。更に、位置合わせ動作中に停止された検知装置を位置合わせ動作の終了後に、および誘導電力伝達の実施前および実施中に、起動できる。これにより、電力伝達プロセスの前および／または電力伝達プロセス中に充電ボリュームに侵入する異物の検出が可能になるので都合がよい。
【００８８】
別の実施形態においては、少なくとも１つの検知装置の位置、特に鉛直位置、が調整される。特に、位置合わせ動作の開始前に、少なくとも１つの検知装置をルートの表面に向けて移動させることができる。位置合わせ動作は、例えば、二次巻線構造が一次巻線構造の周囲の所定ボリュームに入った場合に、開始できる。二次巻線構造が一次巻線構造の周囲の所定ボリュームに入ったことは、例えば、位置決めセンサおよび／または異物検出手段を用いて検出可能である。位置合わせ動作の終了後に、または誘導電力伝達の終了後に、少なくとも１つの検知装置を、例えば、ルートの表面から、特に鉛直方向に沿って、離れる方向に移動させることができる。この実施形態は、一独立発明の主題を提供できる。この主題は、更に、特許請求の範囲および明細書に規定されている１つ以上の態様に従って設計可能である。
【００８９】
好適な一実施形態においては、異物が少なくとも１つの検知装置によって検出されると、検出信号が生成される。この異物は、二次巻線構造と一次巻線構造の相対移動中に、または誘導電力伝達の実施前および実施中に、検出可能である。二次巻線構造は、一次巻線構造に対して位置合わせされる。
【００９０】
誘導電力伝達プロセスは、検出信号に応じて制御される。例えば、異物が検出された場合は、実施中の誘導電力伝達プロセスを終了する、または出力レベルを下げる、ことができる。また、異物が検出された場合は、予定されていた誘導電力伝達が無効にされる。これは、例えば、誘導電力伝達プロセスを開始できないことを意味する。
【００９１】
別の実施形態においては、少なくとも１つの検知装置の出力信号の少なくとも１つの信号特性が判定される。この少なくとも１つの信号特性に応じて、検出された物体の少なくとも１つの特性が判定される。これについては、前に説明した。したがって、少なくとも１つの信号特性に応じて、誘導電力伝達プロセスを更に制御できる。
【００９２】
更に、誘導電力伝達システムが提案される。この誘導電力伝達システムは、前に説明した複数の実施形態または本発明に記載されている複数の実施形態のうちの１つによる物体検出システムを備える。
【００９３】
更に、車両が提案される。この車両は、前に説明した複数の実施形態または本発明に記載されている複数の実施形態のうちの１つによる物体検出システムを備える。
【００９４】
更に、特にルートの表面上の車両に電力を伝達するための、物体検出システムの製造方法を説明する。本方法は、
−  誘導電力伝達システムの少なくとも一部、特に一次巻線構造および／または二次巻線構造、を設けるステップと、
−  少なくとも１つの検知装置を設けるステップと、
−  この少なくとも１つの検知装置の検出ボリュームが誘導電力伝達システムに割り当てられた充電ボリュームの完全に外側に配置されるように、または前記充電ボリュームの端縁部のみを含むように、この少なくとも１つの検知装置を配置するステップと、
を含む。
【００９５】
以下においては、添付の図を参照して本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】車両、誘導電力伝達システム、および物体検出システムの略側面図である。
【図２】図１に示されている物体検出システムの拡大図である。
【図３】図１に示されている車両、誘導電力伝達システム、および物体検出システムの正面図である。
【図４】図３に示されている物体検出システムの拡大図である。
【図５】図１に示されている車両、誘導電力伝達システム、および物体検出システムの底面図である。
【図６】検知装置の概略ブロック図である。
【図７】別の車両、誘導電力伝達システム、および物体検出システムの正面図である。
【図８】図７に示されている車両の底面図である。
【図９】別の車両、誘導電力伝達システム、および物体検出システムの略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００９７】
図１は、ルート３の表面２上の車両１の略側面図を示す。充電パッドとして設計可能な、一次巻線構造（図示せず）を備えた一次ユニット４がルート３の内部に配置されている。二次巻線構造（図示せず）を備えた二次側受電ユニット６が車両１の底部側５に取り付けられている。
【００９８】
物体検出システムは、物体、特に金属製物体、を検出するために、前方検出器７と、後方検出器８と、複数の側方検出器９とを備える。検出器７、８、９は、幕状の検出ボリューム１０（図２を参照）を有するライン検知装置として設計される。
【００９９】
図１には、一次巻線構造と二次巻線構造とが位置合わせされた状態で配置されている。この位置合わせされた状態において、充電ボリュームＣＶ（図２を参照）が誘導電力伝達システムに割り当てられる。
【０１００】
前方検出器７は、充電ボリュームＣＶの前方、一次ユニット１の前方、および受電装置２の前方に配置されることが図２に示されている。本発明のコンテキストにおいて、用語「前方」は、車両１の二次側基準座標系における長手方向ｘｓ、または一次ユニット４の一次側基準座標系における長手方向ｘｐ、を基準とする。二次巻線構造の幾何学的中心は、二次側基準座標系の原点を提供する。基準座標系の縦軸ｚｐ、ｚｓが更に示されている。縦軸ｚｐ、ｚｓの向きは、下から上である。これらの座標系を基準として、縦軸ｚｐ、ｚｓに沿った原点間の距離が一次ユニット４と受電装置６との間の所望の空隙に相当する場合に、一次巻線構造と二次巻線構造とが位置合わせされた状態がもたらされる。長手方向軸ｘｐ、ｘｓおよび横軸ｙｐ、ｙｓに沿った両原点間の距離は、距離ゼロを含む所定の距離間隔内である。後方検出器８は、二次側基準座標系の長手方向ｘｓを基準として、充電ボリュームＣＶの後方に配置される。更に、この位置合わせされた状態において、後方検出器８は受電装置６および一次ユニット４の後方に配置される。
【０１０１】
図２には、前方および後方検出器７、８の検出ボリューム１０が示されている。これら検出ボリューム１０は、車両１からルート３の表面２まで延在する。検出ボリューム１０が充電ボリュームＣＶの完全に外側に配置されるように、前方および後方検出器７、８が配置されることが示されている。検出ボリューム１０は、車両１の車台と表面２との間に延在する安全幕とも称され得る。
【０１０２】
安全にとって危険な金属製物体１１が更に示されている。充電ボリュームＣＶに向かって移動する金属製物体１１の移動方向が示されている。金属製物体１１は前方検出器７の検出ボリューム１０を通過するであろうことが示されている。したがって、侵入する金属製物体１１は、前方検出器７によって検出可能である。金属製物体１１が検出された場合は、誘導電力伝達を制御する充電制御システムに、例えば検出信号によって、通知できる。その結果、実施中の誘導電力伝達が終了され得る、または出力レベルが下げられ得る、あるいは意図された誘導電力伝達が承認されない。
【０１０３】
図３は、図１に示されている車両１の略正面図を示す。車両１の底部側５に配置された側方検出器９が示されている。図４は、車両１、特に車台、からルート３の表面２まで延在する側方検出器９の検出ボリューム１０を示す。
【０１０４】
図３および図４は、側方検出器９が充電ボリュームＣＶの側方に配置されることを示す。更に、側方検出器９は、受電装置２および一次ユニット１の側方に配置される。側方検出器９と図４に示されている各座標系の原点との間の距離は、一次ユニット４に対する車両１の側方の駐車許容誤差に応じて選択可能である。側方から充電ボリュームＣＶの方向に移動する金属製異物１１も示されている。図示の移動中、金属製異物１１は側方検出器９の検出ボリューム１０を通過するであろう。したがって、侵入する金属製異物１１の検出が可能であり、充電制御システムへの通知が可能である。図１〜図４から分かるように、前方、後方、および側方検出器の検出ボリューム１０は、内側ボリュームに界接する、または内側ボリュームを包囲する。この内側ボリュームは、充電ボリュームＣＶを含むが、充電ボリュームＣＶより大きい。図示の配置によると、内側ボリュームに侵入する、ひいては充電ボリュームＣＶに侵入する可能性がある、金属製異物１１を確実に検出できる。
【０１０５】
図５は、図１に示されている車両の底面図を示す。一次ユニット４、受電装置６、および充電ボリュームＣＶが示されている。更に、前方、後方、および側方検出器７、８、９と、対応する検出ボリューム１０とが点線で示されている。各検出ボリューム１０が界接する内側ボリュームは、充電ボリュームＣＶを含むが、充電ボリュームＣＶの側方のボリューム部分も含むことが分かる。
【０１０６】
検出器７、８、９の起動は、誘導電力伝達の実施前および実施中に行うことができる。金属製異物１１（例えば図２を参照）が内側ボリュームに侵入した場合、および金属製異物１１が充電ボリュームＣＶに侵入する前に、誘導電力伝達を終了し得る、または出力レベルを下げ得る。したがって、誘導電力伝達用の交流電磁場と異物１１との相互作用の危険が最小化され、結果として操作の安全性が向上する。
【０１０７】
図６は、本発明による検知装置１２の概略ブロック図を示す。図１〜図５に示されている検出器７、８、９は、検知装置１２として、または図６に示されているライン検知装置１２と同様に、設計可能である。
【０１０８】
検知装置１２は、矩形の励磁コイル１３を備える。励磁コイル１３は、内側ボリュームまたは内側エリア１４を包囲する。この内側ボリュームまたは内側エリア１４の中に、複数の、特に６つの、検出コイル１５が配置される。これら検出コイル１５はそれぞれ矩形の形状を有する。励磁コイル１３および検出コイル１５の端子も示されている。金属製物体を検出するために、ＡＣ電流が励磁コイル１３の端子に印加される。このＡＣ電流は、このＡＣ電流の時間的経過に沿って複数の異なる周波数を有することができる。このＡＣ電流によって励磁コイル１３が発生させた検出場は、検出コイル１５によって受け取られることになる。対応する誘起電圧が各検出コイル１５の端子で測定され、この誘起電圧の少なくとも１つの信号特性、特に時間特性、が判定される。この少なくとも１つの信号特性に応じて、検出ボリューム１０内の金属製物体１１の存在、この金属製物体１１の推定サイズおよび推定される種類、例えば材料、が判定される。この少なくとも１つの信号特性は、例えば、検出された物体のサイズおよび種類に応じて異なり得る。これにより、金属製異物１１と、同じく金属製の、特に銅製の、一次巻線構造との区別も可能になる。
【０１０９】
図７は、ルート３の表面２に配置された受電装置６を有する車両１および一次ユニット４の別の正面図を示す。図３に示されている車両１と異なり、図７に示されている車両は、受電装置６に取り付けられたバリア要素１６を複数備える。バリア要素１６は、例えば、ゴムマットまたはプラスチックマットによって設けることができ、受電装置６の側面に取り付けられる。バリア要素１６は、車両１から、特に受電装置６から、表面２に向かって延在する。受電装置６と一次ユニット４との間の空隙がバリア要素１６によって完全に覆われることが示されている。バリア要素１６を使用することによって、充電ボリュームＣＶへの異物１１（例えば図４を参照）の侵入を物理的に防止できる。
【０１１０】
図８は、図７に示されている車両の底面図を示す。前方検出器７および受電装置６が示されている。図７に示されているようなバリア要素１６が受電装置６の両側面および受電装置６の後面に配置されている。ただし、受電装置６の前面にはバリア要素１６が配置されていない。二次側基準座標系が更に示されている。前方検出器７が車両１の底部側５に配置されている。前方検出器７は、受電装置６の前面から長手方向ｘｓに沿って所定の距離を置いて、配置されることが示されている。
【０１１１】
車両１の底部側５に投影された一次ユニット４と一次側基準座標系とが更に示されている。誘導電力伝達のための位置合わせされた状態に達するために車両１が長手方向ｘｐに一次ユニット４の上を移動するとき、このような位置合わせされた状態に達する前に前方検出器７が一次ユニット４の上を移動されるように、前方検出器７と受電装置６の前面との間の距離が選択される。上記の移動中に前方検出器７が起動されると、一次ユニット、特に一次ユニットのアクティブエリア、が検出ボリューム１０によって走査される（図２を参照）。
【０１１２】
したがって、２段階から成る方法が前方検出器７を用いて実施される。第１段階では、例えば車両１が一次ユニット４の上を移動する場合、位置合わせ動作中に前方検出器７が起動される。この段階では、ルート３の表面２（図７を参照）が前方検出器７によって走査される。第１段階で前方検出器７によって異物１１が検出された場合は、充電制御システムに通知できるので、意図された誘導電力伝達がクリアまたは承認されないことになる。更に、異物１１が充電ボリュームＣＶの中にあること、または充電ボリュームＣＶの少なくとも近くにあること、を安全ユニットまたは車両１の運転手に通知できる。第１段階で異物１１が検出されなかった場合は、誘導電力伝達が開始され得る。
【０１１３】
前記移動中、前方検出器７によって一次巻線構造の一部を検出できる。前記一次巻線構造と金属製異物１１との区別は、前方検出器７の出力信号の少なくとも１つの信号特性に基づき行うことができる。特に、一次巻線構造の一部が検出ボリューム内にあるために生成される出力信号の少なくとも１つの信号特性を所定の信号特性とすることができる。この信号特性は、例えば、予備試験または較正によって求められる。この所定の信号特性からの検出された信号特性の偏差が所定の尺度、例えば所定の閾値、より大きい場合は、金属製異物１１を検出できる。これにより、金属製異物１１が一次巻線構造の一部の直上にある場合でも、金属製異物１１と一次巻線構造との区別が可能になる。一次巻線構造を銅製にできるので、特に銅製以外の金属製物体を確実に検出できる。
【０１１４】
前記誘導電力伝達の実施前および実施中に、前方検出器７を、場合によっては後方および側方検出器８、９も、起動できる。誘導電力伝達の実施中に異物１１が内側ボリュームに、特に充電ボリュームＣＶに、侵入すると、起動された検出器７、８、９のうちの１つによって異物１１が検出されることになる。次に、充電制御システムに通知できるので、実施中の誘導電力伝達は終了される、または出力レベルが下げられることになる。更に、異物１１が充電ボリュームＣＶに、または充電ボリュームＣＶの近くのボリュームに、侵入したことを安全ユニットまたは車両１の運転手に通知できる。
【０１１５】
図９は、別の車両１の略側面図を示す。図１に示されている実施形態と異なり、前方検出器７は、位置決め装置１７に取り付けられる。位置決め装置１７は、二次側基準座標系の鉛直方向ｚｓに、およびこの反対方向に、移動可能である。位置決め装置１７には、クリーニング装置１８、例えば箒状装置またはスキージ状装置、が更に取り付けられる。位置合わせ動作の開始時に、例えば、前方検出器７がアクティブエリアの上に、またはアクティブエリアを含むアクティブゾーンの上に、位置付けられる前に、クリーニング装置がルート３の表面２に接触するまで、位置決め装置１７を下げることができる。位置合わせ動作中に、アクティブエリアはクリーニング装置１８によってクリーニングされ、異物１１（例えば図２を参照）が物理的に除去されることになる。ただし、残った異物１１は前方検出器７によって検出可能である。前方検出器７が表面２に近付けられるに伴い、表面２上にある異物１１も前方検出器５に近付くので、検出感度も向上させることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年12月21日(2016.12.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電力伝達システムあって、前記誘導電力伝達システムは物体検出システムを備え、前記誘導電力伝達システムは一次巻線構造と二次巻線構造とを備え、充電ボリューム（ＣＶ）が前記誘導電力伝達システムに割り当てられ、前記物体検出システムは少なくとも１つの検知装置（１２）を備え、前記検知装置（１２）は検出ボリューム（１０）を備え、前記少なくとも１つの検知装置（１２）は、前記検出ボリューム（１０）が前記充電ボリューム（ＣＶ）の完全に外側に配置されるように、または前記充電ボリューム（ＣＶ）の端縁部のみを含むように、配置される、誘導電力伝達システムであって、
前記少なくとも１つの検知装置（１２）は、少なくとも１つの励磁巻線構造と少なくとも１つの検出巻線構造とを備え、前記少なくとも１つの検出巻線構造は前記励磁巻線構造の内側に配置され、前記励磁巻線構造によって電磁検出場が生成される、ことを特徴とする誘導電力伝達システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの検知装置（１２）は、誘導検知システムとして設計されることを特徴とする、請求項１に記載の誘導電力伝達システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの検知装置（１２）は、前記充電ボリューム（ＣＶ）の前方に、または前記充電ボリューム（ＣＶ）の前縁領域に、配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載の誘導電力伝達システム。
【請求項４】
前記物体検出システムは少なくとも１つの別の検知装置（１２）を備え、前記少なくとも１つの別の検知装置（１２）は、前記充電ボリューム（ＣＶ）の側方に、または前記充電ボリューム（ＣＶ）の側縁領域に、および／または前記充電ボリューム（ＣＶ）の後方に、または前記充電ボリューム（ＣＶ）の後縁領域に、配置されることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の誘導電力伝達システム。
【請求項５】
前記充電ボリューム（ＣＶ）の側方に、および／または前記充電ボリューム（ＣＶ）の後方に、少なくとも１つのバリア装置が配置されることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の誘導電力伝達システム。
【請求項６】
前記少なくとも１つの検知装置（１２）および／または前記少なくとも１つの別の検知装置（１２）は、前記誘導電力伝達システムの二次側に配置される、請求項１〜５の何れか一項に記載の誘導電力伝達システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの検知装置（１２）および／または前記少なくとも１つの別の検知装置（１２）は、前記誘導電力伝達システムの一次側に配置される、請求項１〜５の何れか一項に記載の誘導電力伝達システム。
【請求項８】
前記物体検出システムは、前記少なくとも１つの検知装置（１２）および／または前記少なくとも１つの別の検知装置（１２）の位置を適応させるための位置決め手段を少なくとも１つ備える、請求項１〜７の何れか一項に記載の誘導電力伝達システム。
【請求項９】
前記物体検出システムは少なくとも１つの評価ユニットを備え、前記少なくとも１つの評価ユニットによって前記少なくとも１つの検知装置の出力信号の少なくとも１つの信号特性を判定可能であり、前記少なくとも１つの信号特性に応じて、検出された物体の少なくとも１つの特性を判定可能である、請求項１〜８の何れか一項に記載の誘導電力伝達システム。
【請求項１０】
特にルート（３）の表面（２）上の車両（１）に電力を伝達するための、誘導電力伝達システムにおいて異物を検出するための方法であって、前記誘導電力伝達システムは一次巻線構造と二次巻線構造とを備え、充電ボリューム（ＣＶ）が前記誘導電力伝達システムに割り当てられ、物体検出システムが少なくとも１つの検知装置（１２）を備え、前記少なくとも１つの検知装置は検出ボリューム（１０）を有し、前記少なくとも１つの検知装置（１２）は、前記検出ボリューム（１０）が完全に前記充電ボリューム（ＣＶ）の外側に配置されるように、または前記充電ボリューム（ＣＶ）の端縁部のみを含むように、配置され、前記少なくとも１つの検知装置（１２）は誘導電力伝達の実施前および／または実施中に起動される、方法であって、
前記少なくとも１つの検知装置（１２）は少なくとも１つの励磁巻線構造と少なくとも１つの検出巻線構造とを備え、前記少なくとも１つの検出巻線構造は前記励磁巻線構造の内側に配置され、前記励磁巻線構造によって電磁検出場が生成される、ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの検知装置は、前記一次巻線構造に対する前記二次巻線構造の位置合わせ動作中に、起動されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの検知装置（１２）は、前記充電ボリューム（ＣＶ）の前方に、または前記充電ボリューム（ＣＶ）の前縁領域に、配置され、前記二次巻線構造が前記一次巻線構造の上を所定の方向に移動される前および移動されているときに、起動されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記充電ボリューム（ＣＶ）の前方に、または前記充電ボリューム（ＣＶ）の前縁領域に、配置された前記少なくとも１つの検知装置は、および／または前記充電ボリューム（ＣＶ）の側方または後方に、あるいは前記充電ボリューム（ＣＶ）の側縁領域または後縁領域に、配置された前記少なくとも１つの別の検知装置は、前記一次巻線構造に対して前記二次巻線構造が位置合わせされた後に、および誘導電力伝達の実施前および／または実施中に、起動されることを特徴とする、請求項１０〜１２の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの検知装置（１２）の鉛直位置が調整されることを特徴とする、請求項１０〜１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの検知装置（１２）によって異物が検出された場合は検出信号が生成され、前記検出信号に応じて前記誘導電力伝達プロセスが制御されることを特徴とする、請求項１０〜１４の何れか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの検知装置の出力信号の少なくとも１つの信号特性が判定され、前記少なくとも１つの信号特性に応じて、検出された物体の少なくとも１つの特性が判定されることを特徴とする、請求項１０〜１５の何れか一項に記載の方法。
【請求項１７】
物体検出システムを備えることを特徴とする車両であって、前記物体検出システムは少なくとも１つの検知装置（１２）を備え、前記少なくとも１つの検知装置（１２）は検出ボリューム（１０）を有し、前記少なくとも１つの検知装置（１２）は、前記検出ボリューム（１０）が充電ボリューム（ＣＶ）の完全に外側に配置されるように、または前記充電ボリューム（ＣＶ）の端縁部のみを含むように、配置される、車両であって、
前記少なくとも１つの検知装置（１２）は少なくとも１つの励磁巻線構造と少なくとも１つの検出巻線構造とを備え、前記少なくとも１つの検出巻線構造は前記励磁巻線構造の内側に配置され、前記励磁巻線構造によって電磁検出場が生成される、ことを特徴とする車両。
【国際調査報告】
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