一种检测无线充电系统中金属异物的装置、设备及方法制造方法及图纸

一种检测无线充电系统中金属异物的装置、设备及方法，所述装置包括：锁相控制模块，用于根据述锁相控制模块输出的第一信号的相位与信号采集模块采集的第三信号的相位的差值，调整所述第一信号的频率，并将所述第一信号发送给激励模块以及判断模块，调整后的所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值小于第一设定值；激励模块，用于根据所述第一信号生成第二信号，并向谐振模块输出所述第二信号；谐振模块，用于在所述第二信号的激励下，通过目标线圈和目标电容构成的谐振回路，向所述信号采集模块输出的所述第三信号；判断模块，用于根据所述锁相控制模块输出的信号以及预先存储的第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物。

【技术实现步骤摘要】
一种检测无线充电系统中金属异物的装置、设备及方法
本申请涉及无线充电
，尤其涉及一种检测无线充电系统中金属异物的装置、设备及方法。
技术介绍
无线充电技术利用电磁场或电磁波进行能量传输，使得充电器摆脱了线路的限制，实现待充电设备和电源完全分离，在安全性(如无电火花及触电危险)和灵活性(如适应多种恶劣环境、便于实现无人自动充电和移动式充电等)等方面显示出比传统充电器更好的优势。但是，当无线充电器的发射线圈和待充电设备的接收线圈之间存在金属异物时，在发射线圈或接收线圈中存在电流的情况下，由于电磁感应的作用会在该金属异物中产生涡流，导致金属发热,甚至可能发生自燃(如锡箔纸温度高到一定程度会自燃)或者导致该金属异物附近的其他物体燃烧(金属发热导致位于其上的树叶、纸片等燃烧)。因此，为了保证无线充电系统中无线充电器和待充电设备的安全，需要检测无线充电器的发射线圈和待充电设备的接收线圈之间是否存在金属异物。现有技术中通常利用异物检测线圈和谐振电容构成的谐振回路，检测无线充电器的发射线圈和待充电设备的接收线圈之间是否存在金属异物。当无线充电器的发射线圈和待充电设备的接收线圈之间不存在金属异物时，异物检测线圈的电感值为L1，当无线充电器的发射线圈和待充电设备的接收线圈之间存在金属异物时，由于互感的影响，异物感应线圈的电感值会变化为L2，使得该谐振回路的谐振频率、该谐振回路输出的信号的幅值以及该谐振回路输出的信号的相位发生变化，进而通过比较在扫频激励源输出的不同频率信号的激励下，谐振回路发生谐振时的输出信号的参数，与无线充电器的发射线圈和待充电设备的接收线圈之间不存在金属异物时，谐振回路发生谐振时的输出信号的参数，判断无线充电器的发射线圈和待充电设备的接收线圈之间是否存在金属异物。但是，采用异物检测线圈和谐振电容构成的谐振回路，检测无线充电器的发射线圈和待充电设备的接收线圈之间是否存在金属异物时，需要通过扫频激励的方式对无线充电器中发射线圈的每个区域进行检测，每次检测中均需要调整激励源的频率，使得谐振回路发生谐振，并获取相应的参数，数据计算量(如快速傅里叶变换分析)和数据存储量都很大，进而对硬件和软件的要求更高，实现的难度大。
技术实现思路
本申请提供了一种检测无线充电系统中金属异物的装置、设备及方法，以解决现有的无线充电系统中金属异物检测方案中数据计算量和数据存储量较大的问题。第一方面，本申请提供了一种检测无线充电系统中金属异物的装置，所述无线充电系统包括无线充电器以及待充电设备。所述装置包括：锁相控制模块、激励模块、谐振模块、信号采集模块以及判断模块，其中，所述锁相控制模块的输出端分别与所述锁相控制模块的第一输入端、所述激励模块的输入端以及所述判断模块的输入端连接，所述锁相控制模块的第二输入端与所述信号采集模块的输出端连接，所述信号采集模块的输入端与所述谐振模块的输出端连接，所述谐振模块的输入端与所述激励模块的输出端连接。所述锁相控制模块，用于向所述激励模块输出第一信号，所述第一信号用于控制所述激励模块生成的第二信号的频率；所述激励模块，用于根据所述第一信号生成第二信号，并向所述谐振模块输出所述第二信号，所述第二信号的频率是根据所述第一信号的频率确定的，所述第二信号用于激励所述谐振模块；所述谐振模块包括至少一个异物检测线圈和至少一个谐振电容，用于在所述第二信号的激励下，通过目标线圈和目标电容构成的谐振回路，生成第三信号；其中，所述至少一个异物检测线圈与所述至少一个谐振电容连接，所述目标线圈为所述至少一个异物检测线圈中的一个或多个异物检测线圈，所述目标电容为所述至少一个谐振电容中的一个电容或多个谐振电容，所述至少一个异物检测线圈分布于所述无线充电器的发射线圈或者所述待充电设备的接收线圈的上方，且所述至少一个异物检测线圈所在的区域能够覆盖所述发射线圈或者所述接收线圈所在的区域；所述信号采集模块，用于采集所述第三信号，并输出给所述锁相控制模块；所述锁相控制模块还用于：根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，调整输出的所述第一信号的频率；其中，调整频率后的所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值小于第一设定值，且所述激励模块根据调整频率后的所述第一信号生成的所述第二信号的频率，与所述谐振回路的谐振频率相同；所述判断模块，用于根据调整频率后的所述第一信号与预先存储的第四信号的对应参数值，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物；其中，所述第四信号为所述目标线圈所在的区域不存在金属异物时，所述谐振回路在谐振状态下输出的信号。通过上述方案，所述检测无线充电系统中金属异物的装置能够通过所述锁相控制模块输出的所述第一信号，控制所述激励模块输出的用于激励所述谐振模块的所述第二信号的频率，并且所述锁相控制模块能够根据所述信号采集模块采集的所述谐振模块在所述第二信号的激励下，输出的所述第三信号以及所述锁相控制模块输出的所述第一信号，调整所述锁相控制模块输出的第一信号的频率，由于调整后的所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值小于第一设定值，使得所述激励模块生成并输出的所述第二信号的频率达到所述谐振模块中所述目标线圈与所述目标谐振电容组成的谐振回路的谐振频率，发生谐振，进而使得所述判断模块可以根据所述锁相控制模块输出的调整频率后的所述第一信号与预先保存的所述第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物，或者，根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值以及所述第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物。也就是说，本申请实施例提供的无线充电系统中金属异物的装置通过所述锁相控制模块的闭环控制，可以使得所述激励模块输出的所述第二信号激励所述谐振模块中所述目标线圈与所述目标电容组成的谐振回路发生谐振，不需要进行扫频激励、复杂的计算分析以及大量的数据处理获得异物检测线圈组成的谐振回路的谐振频率，使得该谐振回路发生谐振，相比于现有技术，控制精度较高，计算量较小，可以有效简化无线充电系统中金属异物的检测过程。一种可能的实施方式中，所述判断模块具体用于：当调整频率后的所述第一信号的频率与所述第四信号的频率的差值小于第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域不存在金属异物；当调整频率后的所述第一信号的频率与所述第四信号的频率的差值大于或等于所述第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域存在金属异物。一种可能的实施方式中，所述锁相控制模块可以为锁相环芯片，也可以由分立器件或相应的芯片组合实现。当所述锁相控制模块通过分立器件或相应的芯片组合的方式现实时，可以包括但并不限于以下几种方式中的任意一种：方式一、所述锁相控制模块可以包括鉴相器和压控振荡器，所述压控振荡器的输入端与所述鉴相器的输出端连接，所述压控振荡器的输出端分别与所述鉴相器的第一输入端、所述判断模块的输入端以及所述激励模块的输入端连接，所述鉴相器的第二输入端与所述信号采集模块的输出端连接。其中，所述鉴相器，用于根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，生成第五信号，并向所述压控振荡器输出所述第五信号；所述压控振荡器，用于根据所述第五信号，生成调整频率后的所述第一信号。方式二，所述锁相控制模块可以包括鉴相器和压控振荡器，所述压控振荡器的输出端分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测无线充电系统中金属异物的装置，所述无线充电系统包括无线充电器以及待充电设备，其特征在于，所述装置包括：锁相控制模块、激励模块、谐振模块、信号采集模块以及判断模块；其中，所述锁相控制模块的输出端分别与所述锁相控制模块的第一输入端、所述激励模块的输入端以及所述判断模块的输入端连接，所述锁相控制模块的第二输入端与所述信号采集模块的输出端连接，所述信号采集模块的输入端与所述谐振模块的输出端连接，所述谐振模块的输入端与所述激励模块的输出端连接；所述锁相控制模块，用于向所述激励模块输出第一信号，所述第一信号用于控制所述激励模块生成的第二信号的频率；所述激励模块，用于根据所述第一信号生成第二信号，并向所述谐振模块输出所述第二信号，所述第二信号的频率是根据所述第一信号的频率确定的，所述第二信号用于激励所述谐振模块；所述谐振模块包括至少一个异物检测线圈和至少一个谐振电容，用于在所述第二信号的激励下，通过目标线圈和目标电容构成的谐振回路，生成第三信号；其中，所述至少一个异物检测线圈与所述至少一个谐振电容连接，所述目标线圈为所述至少一个异物检测线圈中的一个或多个异物检测线圈，所述目标电容为所述至少一个谐振电容中的一个电容或多个谐振电容，所述至少一个异物检测线圈分布于所述无线充电器的发射线圈或者所述待充电设备的接收线圈的上方，且所述至少一个异物检测线圈所在的区域能够覆盖所述发射线圈或者所述接收线圈所在的区域；所述信号采集模块，用于采集所述第三信号，并输出给所述锁相控制模块；所述锁相控制模块还用于：根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，调整输出的所述第一信号的频率；其中，调整频率后的所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值小于第一设定值，且所述激励模块根据调整频率后的所述第一信号生成的所述第二信号的频率，与所述谐振回路的谐振频率相同；所述判断模块，用于根据调整频率后的所述第一信号与预先存储的第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物，或者，根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值以及所述第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物；其中，所述第四信号为所述目标线圈所在的区域不存在金属异物时，所述谐振回路在谐振状态下输出的信号。...

【技术特征摘要】
1.一种检测无线充电系统中金属异物的装置，所述无线充电系统包括无线充电器以及待充电设备，其特征在于，所述装置包括：锁相控制模块、激励模块、谐振模块、信号采集模块以及判断模块；其中，所述锁相控制模块的输出端分别与所述锁相控制模块的第一输入端、所述激励模块的输入端以及所述判断模块的输入端连接，所述锁相控制模块的第二输入端与所述信号采集模块的输出端连接，所述信号采集模块的输入端与所述谐振模块的输出端连接，所述谐振模块的输入端与所述激励模块的输出端连接；所述锁相控制模块，用于向所述激励模块输出第一信号，所述第一信号用于控制所述激励模块生成的第二信号的频率；所述激励模块，用于根据所述第一信号生成第二信号，并向所述谐振模块输出所述第二信号，所述第二信号的频率是根据所述第一信号的频率确定的，所述第二信号用于激励所述谐振模块；所述谐振模块包括至少一个异物检测线圈和至少一个谐振电容，用于在所述第二信号的激励下，通过目标线圈和目标电容构成的谐振回路，生成第三信号；其中，所述至少一个异物检测线圈与所述至少一个谐振电容连接，所述目标线圈为所述至少一个异物检测线圈中的一个或多个异物检测线圈，所述目标电容为所述至少一个谐振电容中的一个电容或多个谐振电容，所述至少一个异物检测线圈分布于所述无线充电器的发射线圈或者所述待充电设备的接收线圈的上方，且所述至少一个异物检测线圈所在的区域能够覆盖所述发射线圈或者所述接收线圈所在的区域；所述信号采集模块，用于采集所述第三信号，并输出给所述锁相控制模块；所述锁相控制模块还用于：根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，调整输出的所述第一信号的频率；其中，调整频率后的所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值小于第一设定值，且所述激励模块根据调整频率后的所述第一信号生成的所述第二信号的频率，与所述谐振回路的谐振频率相同；所述判断模块，用于根据调整频率后的所述第一信号与预先存储的第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物，或者，根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值以及所述第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物；其中，所述第四信号为所述目标线圈所在的区域不存在金属异物时，所述谐振回路在谐振状态下输出的信号。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括信号处理模块，所述信号处理模块的输入端与所述信号采集模块的输出端连接，所述信号处理模块的输出端与所述锁相控制模块的第二输入端连接；当所述锁相控制模块输出的第一信号为数字信号时，所述信号处理模块用于将所述第三信号转换为数字信号，并向所述锁相控制模块的第二输入端输出所述第三信号对应的数字信号。3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述锁相控制模块包括鉴相器和压控振荡器；其中，所述压控振荡器的输入端与所述鉴相器的输出端连接，所述压控振荡器的输出端分别与所述鉴相器的第一输入端、所述判断模块的输入端以及所述激励模块的输入端连接，所述鉴相器的第二输入端与所述信号采集模块的输出端连接；所述鉴相器，用于根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，生成第五信号，并向所述压控振荡器输出所述第五信号；所述压控振荡器，用于根据所述第五信号，生成调整频率后的所述第一信号。4.如权利要求1-3任意一项所述的装置，其特征在于，所述判断模块具体用于：当调整频率后的所述第一信号的频率与所述第四信号的频率的差值小于第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域不存在金属异物；当调整频率后的所述第一信号的频率与所述第四信号的频率的差值大于或等于所述第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域存在金属异物。5.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述锁相控制模块包括鉴相器和压控振荡器；其中，所述压控振荡器的输出端分别与所述鉴相器的第一输入端以及所述激励模块的输入端连接，所述鉴相器的第二输入端与所述信号采集模块的输出端连接，所述鉴相器的输出端分别与所述压控振荡器的输入端以及所述判断模块的输入端连接；所述鉴相器，用于根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，生成第五信号，并向所述压控振荡器以及所述判断模块输出所述第五信号；所述压控振荡器，用于根据所述第五信号，生成调整频率后的所述第一信号。6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述判断模块具体用于：当所述第五信号的幅值与所述第四信号的幅值的差值小于第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域不存在金属异物；当所述第五信号与所述第四信号的对应参数值的差值大于或等于所述第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域存在金属异物。7.如权利要求3-6任意一项所述的装置，其特征在于，所述锁相控制模块还包括滤波器，所述滤波器的输入端与所述鉴相器的输出端连接，所述滤波器的输出端与所述压控振荡器的输入端连接；所述滤波器，用于滤除所述第五信号中的谐波分量，并向所述压控振荡器输出滤波后的所述第五信号。8.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述锁相控制模块包括鉴相器、滤波器和压控振荡器；其中，所述压控振荡器的输出端分别与所述鉴相器的第一输入端以及所述激励模块的输入端连接，所述鉴相器的第二输入端与所述信号采集模块的输出端连接，所述鉴相器的输出端与所述滤波器的输入端连接，所述滤波器的输出端分别与所述压控振荡器的输入端以及所述判断模块的输入端连接；所述鉴相器，用于根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，生成第五信号，并向所述滤波器输出所述第五信号；所述滤波器，用于滤除所述第五信号中的谐波分量，并向所述压控振荡器以及所述判断模块输出滤波后的所述第五信号；所述压控振荡器，用于根据滤波后的所述第五信号，生成调整频率后的所述第一信号。9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述判断模块具体用于：当滤波后的所述第五信号的幅值与所述第四信号的幅值的差值小于第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域不存在金属异物；当滤波后的所述第五信号的幅值与所述第四信号的幅值的差值大于或等于所述第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域存在金属异物。10.如权利要求1-9任意一项所述的装置，其特征在于，所述激励模块为第一功率放大器，所述第一功率放大器的输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛云鹤，武志贤，刘彦丁，肖辅荣，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44