[发明专利]一种金属异物的检测装置、发射端、无线充电系统和方法

说明书

本申请公开了一种金属异物的检测装置、发射端、无线充电系统和方法，该装置包括的第一谐振电路的输入端连接恒压源，第一谐振电路的输出端连接第二谐振电路；第一谐振电路，用于将恒压源转换为电流源；第一谐振电路至少包括第一电感和第一电容形成的串联谐振电路，第二谐振电路至少包括异物检测线圈和第二电容形成的并联谐振电路；第一谐振电路的谐振频率与第二谐振电路的谐振频率一致；检测电路，用于检测第一谐振电路或第二谐振电路的电参量；异物检测控制器，用于将检测的电参量与参考值进行比较以确定是否存在金属异物。该装置能够降低异物检测线圈产生的感应电压的影响，提升金属异物的检测装置的稳定性和可靠性。

技术领域

本申请涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种金属异物的检测装置、发射端、无线充电系统和方法。

背景技术

随着现代社会能源短缺和环境污染问题的加剧，电动汽车作为新能源汽车受到了各界的广泛关注。电动汽车充电的方法通常包括：接触式充电和无线充电。其中，接触式充电采用插头与插座的金属接触来导电，无线充电是以耦合的电磁场为媒介实现电能的传递。与接触式充电相比，无线充电具有使用方便、无火花及触电危险、无机械磨损、可适应多种恶劣环境和天气、便于实现无人自动充电和移动式充电等优点，成为未来电动汽车充电的主流方式。

在无线充电的过程中，无线充电发射端的发射线圈与无线充电接收端接收线圈之间通过磁场耦合传输能量，当发射线圈上存在金属异物时，金属由于涡流效应会被加热，很容易产生安全隐患，例如烟盒、牛奶盒等含有锡纸或铝箔纸的盒子放在正在工作的发射端上面时，很可能被点燃，进而造成安全隐患；或者当螺丝钉或硬币掉在工作的发射端上面时，可能被加热至很高温度，如果此时有人捡起该物品，则存在烫伤风险。因此，在国际与国内等电动车无线充电标准中，金属异物检测已作为安全规范要求。

目前，金属异物检测时通常采用在无线充电发射端放置异物检测线圈的方式，金属异物的检测电路包括的激励电路对异物检测线圈施加激励，并对获取的相应响应进行识别和分析以判断是否存在金属异物。而在无线充电发射端工作时，异物检测线圈上会产生感应电压，该感应电压会对激励电路产生不利影响，甚至导致金属异物检测电路无法正常工作。

发明内容

本申请提供了一种金属异物的检测装置、发射端、无线充电系统和金属异物的检测方法，在进行金属异物检测时，降低了异物检测线圈产生的感应电压的影响，提升了金属异物的检测装置的稳定性和可靠性。

第一方面，本申请提供了一种金属异物的检测装置，应用于对功率发射天线进行金属异物检测；包括：第一谐振电路、第二谐振电路、检测电路和异物检测控制器；第一谐振电路的输入端连接恒压源，第一谐振电路的输出端连接第二谐振电路；第一谐振电路，用于将恒压源转换为电流源；第一谐振电路至少包括第一电感和第一电容形成的串联谐振电路，第二谐振电路至少包括异物检测线圈和第二电容形成的并联谐振电路；第一谐振电路的谐振频率与第二谐振电路的谐振频率一致；

检测电路，用于检测第一谐振电路或第二谐振电路的电参量；

异物检测控制器，用于将检测的电参量与参考值进行比较，当电参量与参考值的差值的绝对值超过预设范围时，确定存在金属异物。

该装置未使用有源器件，而是使用了电容和电感等无源器件，由于不需要为上述无源器件提供稳定的工作电压，因此在进行金属异物检测时，该检测装置受到异物检测线圈上产生的感应电压的影响小，提升了金属异物的检测装置的稳定性和可靠性。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，第一电感的第一端连接恒压源的第一端，第一电感的第二端连接第一电容的第一端，第一电容的第二端连接恒压源的第二端；第二谐振电路并联在第一电容的第一端和第一电容的第二端之间。

第一电感和第一电容形成的串联谐振的谐振电压的幅值大小可以通过预先选择第一电感和第一电容的参数值实现设置，进而确定第一谐振电路向第二谐振电路提供的激励电流。