一种感应电能传输金属异物检测系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种感应电能传输金属异物检测系统和方法，涉及感应电能传输技术领域，系统包括：第一线圈组和第一电压检测电路，第一线圈组包括至少一个感应线圈对，感应线圈对的输出端连接所述第一电压检测电路的输入端，感应线圈对包括第一感应线圈和第二感应线圈，第一感应线圈的尾端和第二感应线圈的首端连接，第一感应线圈的尾端和第二感应线圈在所述感应线圈对的边缘区域形成交叉，使得在常态下第一感应线圈和第二感应线圈产生的磁场具有固定的矢量差，本发明专利技术通过第一电压检测电路测量第一线圈组中感应线圈对产生的电压值，判断充电区域是否有金属异物，解决了现有技术中充电区域存在金属异物而可能会造成安全隐患的问题，结构简单，使用方便。

A Detection System and Method for Metal Foreign Objects in Induction Electric Power Transfer

The invention discloses a detection system for metal foreign bodies in inductive power transmission, which relates to the technical field of inductive power transmission. The system comprises a first coil group and a first voltage detection circuit. The first coil group comprises at least one induction coil pair, the output end of the induction coil pair is connected with the input end of the first voltage detection circuit, and the induction coil pair includes the first induction coil and the first voltage detection circuit. The second induction coil, the tail end of the first induction coil and the head end of the second induction coil are connected. The tail end of the first induction coil and the second induction coil form a cross in the edge area of the induction coil pair, which makes the magnetic field produced by the first induction coil and the second induction coil have a fixed vector difference under normal conditions. The voltage value produced by the induction coil in the charging area can be judged to determine whether there are metal foreign bodies in the charging area, which solves the problem that there are metal foreign bodies in the charging area in the prior art and may cause potential safety hazards. The structure is simple and the use is convenient.

【技术实现步骤摘要】
一种感应电能传输金属异物检测系统和方法
本专利技术涉及感应电能传输
，尤其是一种感应电能传输金属异物检测系统和方法。
技术介绍
感应电能传输(InductivePowerTransfer,IPT)技术利用电磁感应原理将电能以非接触的方式由电源端传送到用电设备端，从而实现无线电能传输，具有安全可靠、灵活便捷、环境友好、可全天候工作等优点，近年来受到了广泛关注。然而，当有金属异物(如金属碎片、硬币、易拉罐等)进入由发射线圈和接收线圈构成的能量传输区域时，将有可能阻碍能量传输或者降低能量传输效率，甚至由于金属异物被持续加热升温而引发燃烧事故。因此，为了使系统能够安全、高效的工作，有必要专利技术一种系统和方法，当有金属异物进入能量传输区域时，必须能够将异物准确地检测出来。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的是提供一种能够检测金属异物的系统。为此，本专利技术的第二个目的是提供一种可以检测金属异物的方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种感应电能传输金属异物检测系统，包括：第一线圈组和第一电压检测电路，所述第一线圈组包括至少一个感应线圈对，所述感应线圈对的输出端连接所述第一电压检测电路的输入端，所述感应线圈对包括第一感应线圈和第二感应线圈，所述第一感应线圈的尾端和所述第二感应线圈的首端连接，所述第一感应线圈的尾端和所述第二感应线圈在所述感应线圈对的边缘区域形成交叉，使得在常态下所述第一感应线圈和第二感应线圈产生的磁场具有固定的矢量差。进一步地，所述第一线圈组包括第1至第N线圈对，第i线圈对的第一感应线圈设置在第i-1感应线圈对的第一感应线圈的内侧，所述第i线圈对的第二感应线圈设置在所述第i-1感应线圈对的第二感应线圈的内侧，i＝2、3……N。进一步地，还包括第二线圈组和第二电压检测电路，所述第二线圈组至少包括一个感应线圈对，所述感应线圈对的输出端连接所述第二电压检测电路的输入端，所述第一线圈组与所述第二线圈组的位置重叠、输出端的方向垂直。进一步地，所述第二线圈组包括第1至第M线圈对，第j线圈对的第一感应线圈设置在第j-1感应线圈对的第一感应线圈的内侧，所述第j线圈对的第二感应线圈设置在所述第j-1感应线圈对的第二感应线圈的内侧，j＝2、3……M。进一步地，所述第一电压检测电路包括第一多路电子开关、第一差分放大器和第一双极性电压采集器，所述第一线圈组的输出端与所述第一多路电子开关的输入端连接，所述第一多路电子开关的输出端与所述第一差分放大器的输入端连接，所述第一差分放大器输出端与所述第一双极性电压采集器的输入端连接。进一步地，所述第二电压检测电路包括第二多路电子开关、第二差分放大器、第二双极性电压采集器，所述第二线圈组的输出端与所述第二多路电子开关的输入端连接，所述第二多路电子开关的输出端与所述第二差分放大器的输入端连接，所述第二差分放大器的输出端与所述第二双极性电压采集器的输入端连接。进一步地，所述第一感应线圈和所述第二感应线圈的形状、大小相同，使得常态下所述第一感应线圈与第二感应线圈产生的磁通量的固定矢量差为0。进一步地，所述第一线圈组与所述感应电能传输系统的充电感应区域的形状相匹配。本专利技术还公开了一种可以检测金属异物的方法，包括，采用第一电压检测电路检测所述第一线圈组的输出的电压是否超过预设值来判断所述第一线圈组内是否包含金属异物和/或金属异物的位置。进一步地，还包括第二线圈组和第二电压检测电路，所述方法还包括，检测第二电压检测电路的输出电压确定金属异物的二维位置。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过采用第一电压检测电路测量第一线圈组中感应线圈对产生的电压值，判断充电区域是否有金属异物，解决了现有技术中充电区域存在金属异物而可能会造成安全隐患的问题，结构简单，使用方便。另外，本专利技术还设置第二线圈组和第二电压检测电路，通过综合比较第一电压检测电路和第二电压检测电路的输出结果，进一步定位异物的位置。附图说明图1是本专利技术中一种感应电能传输金属异物检测系统第一种具体实施例的结构示意图；图2是本专利技术中一种感应电能传输金属异物检测系统第一种具体实施例中感应线圈对的结构示意图；图3是本专利技术中一种感应电能传输金属异物检测系统第二种具体实施例的结构示意图；图4是本专利技术中一种感应电能传输金属异物检测系统第三种具体实施例的功能结构示意图；图5是本专利技术中一种感应电能传输金属异物检测系统第四种具体实施例的功能结构示意图；图6是本专利技术中一种感应电能传输金属异物检测方法第一种具体实施例的流程图；图7是本专利技术中一种感应电能传输金属异物检测方法第二种具体实施例的流程图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。如图1所示，图1为本专利技术一种感应电能传输金属异物检测系统一具体实施例的结构示意图，包括：第一线圈组和第一电压检测电路，所述第一线圈组至少包括一个感应线圈对，所述感应线圈对的输出端连接所述第一电压检测电路的输入端。第一线圈组置于充电磁场上方，当有金属异物掉落在第一线圈组中的某一感应线圈对中时，该感应线圈对产生的电压将会发生变化，通过第一电压检测电路可检测出该电压变化，从而确定有异物掉落在第一线圈组1的范围内。如图2所示，感应线圈对包括第一感应线圈4和第二感应线圈5，所述第一感应线圈4和第二感应线圈5分别包括首端和尾端，所述第一感应线圈的尾端42和所述第二感应线圈的首端43通过导线5连接，第一感应线圈的尾端42和所述第二感应线圈在所述感应线圈对的边缘区域形成交叉，使得在常态下所述第一感应线圈和第二感应线圈产生的磁场具有固定的矢量差。在第一感应线圈4和第二感应线圈5在感应线圈对的边缘处交叉的设计，可以减少在充电区域内的检测盲区，提高检测效率。具体的，所述第一线圈组包括第1至第N线圈对，所述第i线圈对的第一感应线圈设置在所述第i-1感应线圈对的第一感应线圈的内侧，所述第i线圈对的第二感应线圈设置在所述第i-1感应线圈对的第二感应线圈的内侧，所述i＝2、3……N。如图1所示，本实施里中包括第一感应线圈对1和第二感应线圈对2，第二感应线圈2对的第一感应线圈和第二感应线圈分别位于所述第一感应线圈对的内侧，使得同一线圈对的两个感应线圈距离尽可能的远，可有效降低异物沿同一个线圈对的两个线圈对称分布而无法检测的概率。如图2所示，为了方便计算，本实施例中设置第一感应线圈4和第二感应线圈5的面积相同，使用时将第一感应线圈4和第二感应线圈5对称于磁场放置，第一感应线圈4和第二感应线圈5通过的磁通量的大小相同，电流方向相反，第一感应线圈4和第二感应线圈5输出的电压差值为零。当第一电压检测电路检测出感应项圈对的结出电压大于0V时，则证明感应线圈对中有异物掉落。实际应用中，由于检测线圈对加工误差、发射线圈加工误差、检测电路误差等原因可能导致第一感应线圈4和第二感应线圈5的磁场分布并不完全相同，从而产生一定的微小电压差，该电压差即为判断线圈对中是否有异物掉落的第一预设值，当感应线圈对的输出电压大于预设值时证明有异物掉落。如图3所示，第一电压检测电路包括第一多路电子开关、第一差分放大器和第一双极性电压采集器，所述第一线圈组的输出端与所述第一多路电子开关的输入端连接，所述第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种感应电能传输金属异物检测系统，应用于感应电能传输系统，其特征在于，包括：第一线圈组和第一电压检测电路，所述第一线圈组包括至少一个感应线圈对，所述感应线圈对的输出端连接所述第一电压检测电路的输入端，所述感应线圈对包括第一感应线圈和第二感应线圈，所述第一感应线圈的尾端和所述第二感应线圈的首端连接，所述第一感应线圈的尾端和所述第二感应线圈在所述感应线圈对的边缘区域形成交叉，使得在常态下所述第一感应线圈和第二感应线圈产生的磁场具有固定的矢量差。

【技术特征摘要】
1.一种感应电能传输金属异物检测系统，应用于感应电能传输系统，其特征在于，包括：第一线圈组和第一电压检测电路，所述第一线圈组包括至少一个感应线圈对，所述感应线圈对的输出端连接所述第一电压检测电路的输入端，所述感应线圈对包括第一感应线圈和第二感应线圈，所述第一感应线圈的尾端和所述第二感应线圈的首端连接，所述第一感应线圈的尾端和所述第二感应线圈在所述感应线圈对的边缘区域形成交叉，使得在常态下所述第一感应线圈和第二感应线圈产生的磁场具有固定的矢量差。2.根据权利要求1所述的一种感应电能传输金属异物检测系统，其特征在于，所述第一线圈组包括第1至第N线圈对，第i线圈对的第一感应线圈设置在第i-1感应线圈对的第一感应线圈的内侧，所述第i线圈对的第二感应线圈设置在所述第i-1感应线圈对的第二感应线圈的内侧，i＝2、3……N。3.根据权利要求1所述的一种感应电能传输金属异物检测系统，其特征在于，还包括第二线圈组和第二电压检测电路，所述第二线圈组至少包括一个感应线圈对，所述感应线圈对的输出端连接所述第二电压检测电路的输入端，所述第一线圈组与所述第二线圈组的位置重叠、输出端的方向垂直。4.根据权利要求3所述的一种感应电能传输金属异物检测系统，其特征在于，所述第二线圈组包括第1至第M线圈对，第j线圈对的第一感应线圈设置在第j-1感应线圈对的第一感应线圈的内侧，所述第j线圈对的第二感应线圈设置在所述第j-1感应线圈对的第二感应线圈的内侧，j＝2、3……M。5.根据权利要求1或2所述的一种感应电能传输金属异物检测系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：田勇，张妍，田劲东，向利娟，杨海亮，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44