[发明专利]一种用于WPT系统的无盲区全尺寸金属异物检测方法及装置

说明书

本发明公开了一种用于WPT系统的无盲区全尺寸金属异物检测装置，属于无线电充能技术领域，解决了现有技术中的感应式WPT系统中无法检测金属异物，导致影响系统的谐振频率和传输效率的问题，本发明包括发射线圈L_P、接收线圈L_S和检测线圈，所述发射线圈L_P连接有无线充电发射电路的输出端，所述接收线圈L_S连接有无线充电接收电路的输入端，接收线圈L_S与发射线圈L_P相互耦合，所述检测线圈安装于发射线圈表面，检测线圈呈梳妆轴对称结构，检测线圈包括多个导通通道，检测线圈还连接有检测信号处理电路的输入端。本发明占据空间小，结构简单，检测方法便捷且易于实施，能够有效地保证充电效率及充电安全。

技术领域

本发明属于无线充电技术领域，具体涉及一种用于WPT系统的无盲区全尺寸金属异物检测方法及装置。

背景技术

无线电能传输(Wireless Power Transfer，WPT)技术借助空间中的能量载体(如电场、磁场、微波、电磁波等)，将电能由电源侧传递到负载侧。其中，感应式WPT技术作为一种安全、可靠的非接触式供电技术，可解决传统有线电能传输设备的诸多缺陷，避免了传统拔插系统存在的接触火花，漏电等安全问题，并使人类应用电能的方式更加灵活。目前，该技术已被广泛应用于人体植入医疗设备，感应式加热器，电动车以及手机等移动设备的无线充电平台。

感应式WPT系统包括能量发射端和能量接收端两部分：发射端包括高频逆变器、发射端谐振补偿网络和发射线圈，高频逆变器将直流电变为高频交流电，高频交流电流经过谐振补偿网络，在发射线圈中产生高频交流磁场；接收端包括接收线圈、接收端谐振补偿网络和高频整流器，接收线圈感应到发射线圈产生的高频磁场后，经过接收端谐振补偿网络，向高频整理器输出高频交流电，高频整流器则将交流电变为直流电，向负荷提供电能，实现电能从发射端到接收端的无线传输。

在目前的感应式WPT系统中，侵入磁场耦合区域的金属异物检测问题亟待解决。金属物体的存在会引起WPT系统的参数变化和功率损耗，例如系统的谐振频率和传输效率。更重要的是，金属物体的温度由于涡流效应迅速升高，从而构成火灾等安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于：

为解决现有技术中的感应式WPT系统中无法检测金属异物，导致影响系统的谐振频率和传输效率的问题，提供一种用于WPT系统的无盲区全尺寸金属异物检测方法及装置。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于WPT系统的无盲区全尺寸金属异物检测装置，包括发射线圈L_P、接收线圈L_S和检测线圈，所述发射线圈L_P连接有无线充电发射电路的输出端，所述接收线圈L_S连接有无线充电接收电路的输入端，接收线圈L_S与发射线圈L_P相互耦合，所述检测线圈安装于发射线圈表面，检测线圈呈梳妆轴对称结构，检测线圈包括多个导通通道，检测线圈还连接有检测信号处理电路的输入端。

发射线圈与无线充电发射端电路输出相连，用于产生固定频率的高频谐振磁场，接收线圈与无线充电接收电路输入相连，用于与发射线圈相互耦合，接收无线传输的能量，检测线圈通过耦合产生感应检测电压信号，与检测信号处理电路的输入相连；检测信号处理电路与检测线圈组相连，通过选择不同的导通通道，实现不同检测区域间感应电压信号的比较，将经放大、滤波和精密整流后的电压信号差值与预设的电压阈值进行比较。

进一步地，所述无线充电发射电路包括依次连接的发射端串联谐振电容C_P、发射线圈L_P和发射线圈寄生内阻R_P，无线充电发射电路设置有交流输入电压U_P和发射端电流I_P。