[发明专利]一种无检测盲区的组合型异物检测线圈及其检测方法

说明书

本发明涉及无线充电系统中的异物检测技术领域，具体公开了一种无检测盲区的组合型异物检测线圈及异物检测方法，该组合型异物检测线圈由M个相同的凹字形线圈横向拼接而成以作为一个横向检测单元，M＝2N‑1,N≥2；每个凹字形线圈包括左右两侧凸起的第一凸部以及中间的凹陷空间；M个凹字形线圈的拼接方式为：其中N个凹字形线圈横向并排设置，相邻的两个第一凸部组合成第二凸部，其余N‑1个凹字形线圈的凹陷空间分别嵌合N‑1个所述第二凸部；拼接后得到的中央矩形区域作为异物检测区域，该异物检测区域覆盖充电系统的无线充电区域。在激励下，异物检测区域内各处均分布有较强磁场，基本不存在检测盲区，各个位置都能有效检测出异物。

技术领域

本发明涉及无线充电系统中的异物检测技术领域，尤其涉及一种无检测盲区的组合型异物检测线圈及基于该组合型异物检测线圈的一种异物检测方法。

背景技术

由于无线充电系统在充电时，其耦合机构之间存在高频交变磁场，这会给生物体的健康带来一定程度的损伤，而金属异物误入则会影响系统充电效率，或是由于涡流效应等因素发热导致安全隐患。

基于独立检测线圈的异物检测技术具有成本低、可塑性强等特点，故被广泛应用在异物检测系统中。目前较为相关的技术主要有以下几种：

技术一[专利公开号：CN107070003A]公开了一种使用对称信号采集线圈的异物检测装置，对称位置上的线圈形成差分结构进行检测，其示意图如图1-1所示。但是该方法在实际使用中存在检测盲区，只适用于异物从与地面垂直距离小的侧边区域进入传输区域的情况，无法有效检测到异物从发送线圈上方落入的情况，系统启动前异物已经存在于发射线圈内的情况也无法有效识别。

技术二[专利公开号：CN107306054B]公开了一种使用复杂线圈结构的三检测线圈装置，其结构示意图如图1-2所示。但是检测线圈结构过于复杂和密集，这会影响原系统的传输效率，甚至导致检测线圈成为原系统上的异物，并且该结构在高频下会产生严重的寄生参数，功耗也会相应变大。

技术三[专利公开号：CN109001821B]介绍了一种平铺在发射线圈上方的无激励式组合检测线圈机构，差分线圈分别对称放置，如图1-3所示。该方法需要比较理想的条件才可以准确检测到传输区域内的异物，实现条件苛刻，因为其激励完全源于环境磁场并且默认环境磁场在对称位置上大小和分布完全相同，但实际系统的环境磁场并不均匀，且该装置难以区分干扰来源于异物本身还是环境。

技术四[无线电能传输阵列式差分线圈金属异物检测方法]介绍了一种反向绕制线圈在均磁场中感应电压会抵消的方法，如图1-4所示。该方法也采用无激励式，而实际应用中会因为发射线圈上方磁场强度和分布为非线性而产生误判，即差分串联线圈间的感应电压难以刚好被消除，测量不精确。此外，检测线圈串联后也容易在高频下产生寄生参数，使系统失谐进而严重影响判断准确度。

技术五[基于四线圈电压实时监测的电动汽车无线充电系统异物检测方法] 介绍了一种通过摆放在一起的无激励式四线圈异物检测方法，理论上若磁场处处相等则线圈上感应电压也相等直至异物改变电压，如图1-5所示。该技术与前几种技术存在相同的问题，无激励式检测会因为实际应用中空间磁场大小和分布不均衡性，导致检测线圈受到的激励不同，而难在复杂环境中实现对异物的有效检测。

技术六[公开号：CN111682653]也公开了一种主动提供激励式的异物检测系统与识别方法，使用线圈组对生物体和金属异物进行检测，如图1-6所示。本方法激励不再由环境决定，故相较前几类方法更能适合于实际的无线充电系统内的应用，但是并没有考虑到单个线圈的检测能力，即没有解决单个线圈所存在的盲区分布问题，存在异物漏测的可能性。