[发明专利]谐振式无线能量传输系统的异物检测电路

说明书

技术领域

本发明属于无线电能传输领域。

背景技术

由于无线电能传输系统在确认能量传输之前或在能量传输过程中，有异物进入能量传输介质中时，异物主要指铁磁性材料，金属，导磁材料等，由于交变磁场，在异物内部产生交变电场，从而形成涡流效应。而当外界无异物时，闭合的磁场对外并不做功，故不产生额外损耗，其内阻为检测电路电源内阻；当外界存在异物时，由于涡流效应，交变磁场对外做功，即异物等效负载折算至检测电路侧，影响其内部阻抗大小。因此，当有异物进行时，准确地检测出有异物进入是非常必要的。

发明内容

本发明目的是为了解决现有技术无法在有异物进入能量传输介准确地检测出异物的问题，提供了一种谐振式无线能量传输系统的异物检测电路。

本发明所述谐振式无线能量传输系统的异物检测电路，它包括补偿谐振电容C、检测线圈、异物检测电路电源、电阻R和电压传感器，检测线圈、异物检测电路电源和电阻R串联连接，电压传感器与电阻R并联连接，补偿谐振电容C与检测线圈串联或并联连接形成谐振电路；异物检测电路电源利用谐振电路将小电流放大，以无功方式对外辐射交变磁场，扩大谐振式无线能量传输系统的磁场范围，异物金属在距离检测线圈一定高度内，交变磁场通过异物金属发生涡流损耗，检测出异物。

本发明的优点：本发明的谐振式无线能量传输系统的异物检测电路，采用的是LC谐振电路作为检测电路，利用小电压或小电流，即可产生较强谐振磁场，从而提高检测灵敏精度及检测距离。本发明提出的异物检测电路可覆盖检测范围更大，可覆盖检测范围是指距离能量传输板或发射板之间的距离。

具体原理如下：利用增加补偿谐振电容，使其与检测线圈发生串联或并联谐振，其中串联谐振为电压源，并联谐振为电流源，交流电源利用谐振电路将小电流放大，以无功的方式对外辐射交变磁场，从而扩大系统磁场范围，其异物金属在距检测线圈一定高度内，交变磁场通过金属内部，发生涡流损耗，而对于谐振系统而言，其等效至电源系统的阻抗，将严重影响线圈谐振，严重时会发生谐振失败现象，从而更加准确的检测出有异物进入，进而发送关闭电源信号，从而保护工作系统。

附图说明

图1是补偿谐振电容与检测线圈并联连接的谐振式无线能量传输系统的异物检测电路的结构示意图；

图2是补偿谐振电容与检测线圈串联连接的谐振式无线能量传输系统的异物检测电路的结构示意图；

图3是图1异物检测电路的电流幅值变化曲线图；

图4是图2异物检测电路的电压幅值变化曲线图；

图5是图1异物检测电路的电流相位变化曲线图；

图6是图2异物检测电路的电压相位变化曲线图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1-图6说明本实施方式，本实施方式所述谐振式无线能量传输系统的异物检测电路，它包括补偿谐振电容C、检测线圈1、异物检测电路电源2、电阻R和电压传感器3，检测线圈1、异物检测电路电源2和电阻R串联连接，电压传感器3与电阻R并联连接，补偿谐振电容C与检测线圈1串联或并联连接形成谐振电路；异物检测电路电源2利用谐振电路将小电流放大，以无功方式对外辐射交变磁场，扩大谐振式无线能量传输系统的磁场范围，异物金属在距离检测线圈一定高度内，交变磁场通过异物金属发生涡流损耗，检测出异物。

本发明的原理：利用增加补偿谐振电容C，使其与检测线圈1发生串联或并联谐振，其中串联谐振为电压源，并联谐振为电流源，交流电源利用谐振电路将小电流放大，以无功的方式对外辐射交变磁场，从而扩大系统磁场范围，其异物金属在距检测线圈一定高度内，交变磁场通过金属内部，发生涡流损耗，而对于谐振系统而言，其等效至电源系统的阻抗，将严重影响线圈谐振，严重时会发生谐振失败现象，从而更加准确的检测出有异物进入，进而发送关闭电源信号，从而保护工作系统。

具体实施方式二：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，补偿谐振电容C与检测线圈1串联连接形成谐振电路时为电压源。

具体实施方式三：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式二作进一步说明，补偿谐振电容C与检测线圈2并联连接形成谐振电路时为电流源。

本发明中，检测电路的采样数据类型可分为电压采样(利用采样电阻或交流电压传感器)，电流采样(利用交流电流传感器)，相位采样(通过给定标准电源信号与采样信号进行锁相，从而提取相位差进行测量)等。其中电压或电流信号采样，基于电压或电流标准有效值，由于电路检测线圈固定，而发射线圈的交变磁场对其没有任何影响，在没有异物的情况下，其系统检测电路工作参数固定，其内部工作电压或电路为恒定值，而当外界异物进入时，由于检测线圈发射的交变磁场对外做功，产生涡流损耗，进而通过检测线圈耦合电抗至检测电路源级系统，从而改变检测电路电压或电路的有效值，由于检测精度问题，存在检测精度为100mV或100mA以内；相位通过锁相环环节，检测采样检测电路电流，将其与标准信号进行比较，通过相位锁相环，提取相位差，由于等效负载存在阻性、容性、感性等特性，其相位精度为15°。