[发明专利]一种IPT系统非法负载检测装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及IPT （Inductive Power Transfer，感应电能传输）系统的负载识别技术，具体涉及一种简单易行的IPT系统非法负载检测装置及检测方法。

背景技术

在IPT系统中，由于系统是通过磁场松耦合的方式实现电能无线传输，当有金属物（非法负载）放在发射线圈上时，系统会误认为是正常负载导致系统对金属物加热，出现安全事故，因此，负载识别技术显得尤为重要。

现有的IPT系统中，负载识别方法主要是通过RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）技术来完成的，这种方法采用的硬件结构如图1所示，控制器通过RFID信号来判断负载，当检测到非法负载时停止逆变器工作。具体的感应耦合电能传输过程为：初级电路将工频电整流滤波后在导轨线圈中产生高频电流，拾取电路通过拾取机构在导轨线圈附近的变化磁场中拾取能量，经过调节器为负载供电。其中初级电路中的高频逆变部分主要是将直流电变化为高频交流电并提供给导轨线圈，以便在导轨线圈周围产生高频磁场。当系统有异物（尤其是金属）进入工作范围时，由于高频磁场的存在必定会在金属内形成涡流，不仅降低了效率，而且金属的涡流发热将带来巨大的安全隐患。另外，高频磁场会对RFID信号造成干扰，有可能会导致误读误判，降低了系统识别正确率。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种IPT系统非法负载检测装置及检测方法，能够检测到非法负载的存在，当检测到负载为非法负载时，系统停止工作，防止系统对非法负载加热，避免安全事故的发生。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种IPT系统非法负载检测装置，包括IPT系统，所述IPT系统由原边电路和副边电路组成，所述原边电路设置有全桥逆变器，所述全桥逆变器的电源端连接直流电源，输出端分别与原边谐振电感Lp和原边补偿电容Cp相连，其中，所述原边谐振电感Lp和原边补偿电容Cp并联，所述副边电路包括副边谐振电感Ls、副边补偿电容Cs、整流桥和负载R_L，所述副边谐振电感Ls与副边补偿电容Cs并联，所述副边谐振电感Ls输出的电流经整流桥整流后传输给负载R_L，为负载R_L供电；在所述副边电路上还设置有开关，所述开关串联于整流桥向负载R_L供电的线路上，所述开关的一端与整流桥的一端相连，所述开关的另一端与负载R_L的一端相连，所述开关的驱动单元与副边控制单元相连，当IPT系统启动时，所述副边控制单元向所述驱动单元输出开关信号，所述驱动单元在所述开关信号的控制下控制所述开关的导通与截止，当所述开关导通时，所述副边控制单元向所述副边输出一定频率的初始信号；所述原边电路包括电流检测装置，所述电流检测装置与所述直流电源串联，所述电流检测装置的输出端与原边控制单元相连，所述原边控制单元中预设有所述初始信号的频率信息，当所述副边控制单元向所述副边输出初始信号时，所述电流检测装置检测所述原边电路中的电流并将所述电流检测值传输给所述原边控制单元，所述原边控制单元将所述电流检测值的频率与所述初始信号的频率进行对比，当所述电流检测值的频率与所述初始信号的频率之差的绝对值小于或等于阈值时，则所述负载R_L为合法负载，所述副边控制单元停止向所述副边输出初始信号，同时所述副边控制单元通过驱动单元控制开关导通，所述原边电路工作；当所述电流检测值的频率与所述初始信号的频率之差的绝对值大于阈值时，则所述负载R_L为非法负载，所述原边电路停止工作。

本发明的IPT系统非法负载检测装置将副边的负载识别信号调制到原边电网输入电流上，在原边对信号解调后，实现负载识别。对负载识别时的负载辨识信号不通过耦合线圈传递，而是直接反映在原边输入电流上，避免了传递中的干扰，提高识别率。当检测到负载为非法负载时，系统停止工作，防止系统对非法负载加热，避免安全事故的发生。

在本发明的一种优选实施例中，所述副边电路还包括滤波电路，所述滤波电路包括滤波电容Cf和滤波电感Lf，所述滤波电容Cf与所述负载R_L并联，所述滤波电感Lf串联于所述整流桥向所述负载R_L的供电线路上。通过滤波电路，使负载输入的电流频率纯净。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种IPT系统非法负载检测方法，包括如下步骤：