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公開番号2025000859
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-07
出願番号2024171026,2023191894
出願日2024-09-30,2019-04-17
発明の名称異物を検出するための装置、システム及び方法
出願人ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ
代理人個人
主分類H02J 50/60 20160101AFI20241224BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】異物を検出するための検出装置、検出システム及び方法を提供する。
【解決手段】検出装置(100)は、複数の検出コイル(106)及び検出コイル(106)の群の少なくとも一対を有する検出マット(102)を備え、これら検出コイル(106)の群の一対は、検出コイル(106)の第1の群及び第2の群を含む。検出コイル(106)の第1の群は、第1のインピーダンス値を含み、かつ、検出コイル(106)の第2の群は、第2のインピーダンス値を含む。検出装置(100)は、1つ又は複数の駆動サブシステム(112)と、比較サブシステム(114)と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の検出コイル（１０６）、及び前記検出コイル（１０６）の群の少なくとも一対を有する検出マット（１０２）であって、前記検出コイル（１０６）の群の少なくとも一対は、前記検出コイル（１０６）の第１の群及び前記検出コイル（１０６）の第２の群を含み、前記検出コイル（１０６）の前記第１の群は第１のインピーダンス値を含み、前記検出コイル（１０６）の第２の群は第２のインピーダンス値を含む、検出マット（１０２）と、
前記検出マット（１０２）に動作可能に結合され、かつ前記検出コイル（１０６）の群の少なくとも一対を励磁するように構成された１つ又は複数の駆動サブシステム（１１２）と、
前記検出マット（１０２）に動作可能に結合され、かつ前記検出コイル（１０６）の群の少なくとも一対から差動電流信号を受信するように構成された比較サブシステム（１１４）であって、前記比較サブシステム（１１４）は、前記差動電流信号に基づいて、制御信号を生成するように構成されている、比較サブシステム（１１４）と
を備える、検出装置（１００）。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記検出コイル（１０６）の前記第１及び第２の群は、無線電力伝送（ＷＰＴ）システムの一次磁界に対して対称に配置され、また前記検出装置（１００）は、前記差動電流信号に基づいて、前記ＷＰＴシステムの動作環境における異物の存在を検出するように構成されている、請求項１に記載の検出装置（１００）。
【請求項３】
前記検出コイル（１０６）の群の前記第１及び第２の群は、前記検出コイル（１０６）に関して構造的に類似の配置を含む、請求項１に記載の検出装置（１００）。
【請求項４】
前記検出コイル（１０６）の群の前記第１及び第２の群は、前記検出マット（１０２）上の同一の幾何学的領域に配置されている、請求項１に記載の検出装置（１００）。
【請求項５】
前記第１及び第２のインピーダンス値は互いに類似している、請求項１に記載の検出装置（１００）。
【請求項６】
前記第１及び第２のインピーダンス値は互いに異なっており、前記検出マット（１０２）は、前記検出コイル（１０６）の前記第１又は第２の群のうちの一方に動作可能に結合されて、前記検出コイル（１０６）の前記第１及び第２の群におけるインピーダンス値の差を補償するための補償器要素をさらに含む、請求項１に記載の検出装置（１００）。
【請求項７】
前記第１及び第２のインピーダンス値は互いに異なっており、前記１つ又は複数の駆動サブシステム（１１２）は、大きさと位相とが類似している同一の電流によって、前記検出コイル（１０６）の前記第１及び第２の群が駆動されるように、前記検出コイル（１０６）の前記第１及び第２の群に対して、異なる電圧信号を供給するように構成された駆動コントローラをさらに含む、請求項１に記載の検出装置（１００）。
【請求項８】
前記１つ又は複数の駆動サブシステム（１１２）は、前記検出コイル（１０６）の前記第１及び第２の群にそれぞれ結合された２つの駆動ユニットと、少なくとも１つの駆動コントローラとを含み、前記駆動コントローラは前記駆動ユニットに結合されている、請求項１に記載の検出装置（１００）。
【請求項９】
前記複数の検出コイル（１０６）は複数の検出領域を含み、前記複数の検出領域はそれぞれ、前記検出コイル（１０６）の１つ又は複数の群を含む、請求項１に記載の検出装置（１００）。
【請求項１０】
前記１つ又は複数の駆動サブシステム（１１２）の少なくとも一部は、前記複数の検出領域のうちの２つ以上の検出領域に結合されるように構成されている、請求項９に記載の検出装置（１００）。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書の実施形態は検出装置に関し、より詳細には、本明細書の実施形態は、あるシステムの動作環境における異物の検出を行うための検出装置に関する。
続きを表示（約 3,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来の無線電力伝送（ｗｉｒｅｌｅｓｓｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｆｅｒ：ＷＰＴ）システムは、あるデバイスから別のデバイスへと無線でエネルギーを伝送する誘導電力伝送の原理に基づいて動作している。通常、ＷＰＴシステムでは、送信機などの一次電力デバイスは、受信機と呼ばれる二次電力デバイスへと無線で電力を伝送している。これら送信機及び受信機は、ＷＰＴシステムの稼働中に、動作可能に近接して配置されるそれぞれのコイルを含む。電流が送信機コイルを通過すると、磁界が発生して受信機コイルに起電力が誘起され、これによって送信機から受信機へと無線で電力が伝送される。
【０００３】
このようなＷＰＴシステムでは、無線電力伝送中に送信機コイルと受信機コイルとの間に金属缶やアルミホイルなどの何らかの金属物体が存在する場合、渦電流のためにこの金属物体が不必要に加熱される恐れがある。これにより、火災安全上の問題など、安全上の危険が生じる恐れがある。また、無線電力伝送プロセスの効率に思わぬ影響が出たり、このプロセス全体が完全に中断されたりする恐れもある。
【０００４】
ＷＰＴシステムで異物を検出するには、さまざまな方法がある。これらの方法としては、一次コイルから引き出される電力の測定値に基づいて、一次コイル内の電流の周波数変動によって異物の存在を検出することや、一次コイル内の電流及び電圧の不均衡な差異を検出することなどが挙げられる。また、一部の検出方法では、無線電力伝送が開始された後、異物の検出にいくらか遅延が生じる可能性がある。この間、異物によって電力が消費され続け、これが電力の浪費へとつながることになる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態では、ある検出装置は、複数の検出コイル、及び検出コイル群の少なくとも一対を有する検出マットを備え、この検出コイル群の一対は、検出コイルの第１及び第２の群を含む。検出コイルの第１の群は第１のインピーダンス値を含み、検出コイルの第２の群は第２のインピーダンス値を含む。さらに、この検出装置は、１つ又は複数の駆動サブシステムと、１つの比較サブシステムとを備える。駆動サブシステムは、検出マットに動作可能に結合され、かつ検出コイル群の少なくとも一対を励磁するように構成されている。比較サブシステムは、検出マットに動作可能に結合され、検出コイル群の少なくとも一対から差動電流信号を受信するように構成され、ここで比較サブシステムは、この差動電流信号に基づいて、制御信号を生成するように構成されている。
【０００６】
別の実施形態では、ある検出システムは、検出装置と、無線電力伝送（ＷＰＴ）システムとを備える。この検出装置は、複数の検出コイル、及び検出コイル群の少なくとも一対を有する検出マットを備え、この検出コイル群の少なくとも一対は、検出コイルの第１及び第２の群を含む。検出コイルの第１の群は第１のインピーダンス値を含み、検出コイルの第２の群は第２のインピーダンス値を含む。さらに、この検出装置は、１つ又は複数の駆動サブシステムと、１つの比較サブシステムとを備える。駆動サブシステムは、検出マットに動作可能に結合され、検出コイル群の少なくとも一対を励磁するように構成されている。比較サブシステムは、検出マットに動作可能に結合され、検出コイル群の少なくとも一対から差動電流信号を受信するように構成され、ここで比較サブシステムは、この差動電流信号に基づいて、制御信号を生成するように構成されている。ＷＰＴシステムは、交流（ＡＣ）電圧信号の形式で電力を供給するように構成された、一次電源を含む。ＷＰＴシステムは、少なくとも１つの送信機コイルを有する送信機ユニットをさらに含み、この送信機ユニットは、一次電源からＡＣ電圧信号を受信するように構成されている。また、この送信機ユニットは、受信したＡＣ電圧信号に応答して、一次磁界を生成するように構成され、ここで検出マットは、送信機ユニットに動作可能に結合されている。ＷＰＴシステムは、少なくとも１つの受信機コイルを含み、かつ送信機ユニットが生成する一次磁界の少なくとも一部を受け取るように構成された受信機ユニットをさらに含む。さらに、ＷＰＴシステムは、検出装置に動作可能に結合され、かつこの検出装置から制御信号を受信し、かつこの制御信号に基づいて、送信機ユニットへの電力供給を制御するように構成された制御ユニットを含む。
【０００７】
さらに別の実施形態では、ある方法は、複数の検出コイル、及び検出コイル群の少なくとも一対を有する検出マットを備える検出装置を利用することであって、この検出コイル群の一対は、検出コイルの第１及び第２の群を含む、利用することを含む。検出コイルの第１の群は第１のインピーダンス値を含み、検出コイルの第２の群は第２のインピーダンス値を含む。本方法は、検出コイル群の少なくとも一対を励磁することと、検出コイル群の少なくとも一対からの差動電流信号を測定することとをさらに含む。さらに、本方法は、差動電流信号に基づいて、制御信号を生成することと、この制御信号を送信することとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明のこれら並びに他の特徴及び態様は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読解すると、より効果的に理解され、ここではこれらの図面全体を通して、同様の符号が同様の部分を表している。
【０００９】
本明細書の態様による、異物の存在を検出するための例示的な検出装置の概略図である。
本明細書の態様による、例示的な検出コイル群の対を示した概略図である。
本明細書の態様による、例示的な検出コイル群の対を示した概略図である。
本明細書の態様による、駆動サブシステムに結合された、検出コイル群の対を備える検出装置の一部を示した概略図である。
本明細書の態様による、駆動サブシステムに結合された、検出コイル群の対を備える検出装置の一部を示した概略図である。
本明細書の態様による、検出コイル群の対に結合された、１つ又は複数の駆動サブシステムを有する検出装置の一部を示した概略図である。
本明細書の態様による、検出コイル群の対に結合された、１つ又は複数の駆動サブシステムを有する検出装置の一部を示した概略図である。
本明細書の態様による、検出コイル群の対に結合された、１つ又は複数の駆動サブシステムを有する検出装置の一部を示した概略図である。
本明細書の態様による、ＷＰＴシステムの動作環境における異物の存在を検出するための検出装置を有する、例示的な検出システムの概略図である。
本明細書の態様による、検出装置の例示的な比較サブシステムを示した概略図である。
本明細書の態様による、ＷＰＴシステムの動作環境における異物の存在を検出するための例示的な方法である。
本明細書の態様による、ＷＰＴシステムの動作環境における異物の存在を検出するための例示的な方法である。
本明細書の態様による、検出マットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書の実施形態は、異物の検出を行うための検出装置、検出システム、及び方法に関する。特定の実施形態では、本検出装置を、無線電力伝送（ＷＰＴ）システムにおける異物の検出を行うために使用することができる。本明細書で使用する場合、「異物」という用語は、導電性であるか、又は検出可能な透磁率を有し、またシステムの一部ではないが、このシステムの動作環境に偶発的に存在する物体を指す。異物の非限定的な例としては、鉄系物体、ブリキ缶、又は他の導電性若しくは鉄系の物体が挙げられる。一例では、缶又は鍵束は、本ＷＰＴシステムの動作環境において異物と見なされる。
（【００１１】以降は省略されています）

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