一种异物检测装置、方法以及无线充电发射端设备制造方法及图纸

一种异物检测装置，包括：控制器(30)、第一谐振网络(31)、信号耦合器(32)以及相位差检测器(33)，信号耦合器(32)可获取第一谐振网络(31)对应的谐振电流信号，并与预设载波信号耦合以得到耦合电流信号，预设载波信号与激励信号的频率相同，相位差检测器(33)可提取耦合电流信号中的低频信号分量并根据低频信号分量确定出相位差信号，相位差信号的幅值对应指示激励信号与谐振电流信号的相位差大小，控制器(30)可根据相位差信号的幅值确定第一谐振网络(31)对应的检测区域内是否有异物。该异物检测装置，可降低异物检测的成本，提升异物检测的精度。还公开了一种异物检测方法。的精度。还公开了一种异物检测方法。的精度。还公开了一种异物检测方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种异物检测装置、方法以及无线充电发射端设备


[0001]本申请涉及无线充电领域，尤其涉及一种异物检测装置、方法以及无线充电发射端设备。

技术介绍

[0002]随着无线充电技术的不断发展，由于易于实现远距离且大功率的能量传输，磁耦合式的无线能量传输技术已经成为无线充电技术的热门研究方向。磁耦合式无线充电系统通常包括两个分离的设备，分别为无线充电发射端设备以及无线充电接收端设备。其中，无线充电发射端设备中包括有功率发射装置，无线充电接收端设备中包括有功率接收装置。功率发射装置与供电电源相连，功率接收装置与待充电设备(如电动汽车，手机等)相连。功率发射装置和功率接收装置通过发射线圈和接收线圈之间的电磁感应来传递能量，进而实现无线充电。由于功率发射装置和功率接收装置之间有一定的空间间隙，所以在为待充电设备进行充电的过程中，若该空间间隙中存在如硬币、锡箔纸等异物(特别是金属异物)时，这些异物会在高频电磁场的作用下产生涡流效应，从而导致这些异物的温度急剧升高,可能引发火灾等危险。因此，通过磁耦合式无线充电系统为待充电设备进行充电时，为了保证该无线充电系统及待充电设备的安全，必须进行异物检测。
[0003]现有技术中通常是基于设置在功率发射装置和功率接收装置之间的，一个或者多个异物检测线圈的物理特性的变化所导致的电气参数的变化来判断是否有异物。例如，通过模拟电路来检测该异物检测线圈的电流或者电压的大小，并根据异物检测线圈的电流或者电压来直接判断该空间间隙内是否存在异物。又例如，还可以将模拟电路检测得到的电流参量或者电压参量传输给控制器，通过控制器对电流参量或者电压参量进行处理以得到相应的相位角或者频率参量，进而再基于相位角或者频率参量来判断空间间隙是否有异物。但是，现有的异物检测方案普遍存在检测精度低或者系统复杂度高的问题，这就导致现有的异物探测方案的可靠性和适用性较低。因此，一种易于实现且检测精度高的异物探测方案亟待被提出。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本申请提供一种异物检测装置、方法以及无线充电发射端设备。采用本申请提供的异物检测装置和方法，可简单且准确进行异物检测，降低异物检测的成本，提升异物检测的精度。
[0005]第一方面，本申请实施例提供一种异物检测装置。该异物检测装置包括：控制器、第一谐振网络、信号耦合器以及相位差检测器。所述信号耦合器可用于获取所述第一谐振网络在激励信号的作用下正常工作时的谐振电流信号，对预设载波信号和所述谐振电流信号进行耦合以得到耦合电流信号，并将所述耦合电流信号传输给所述相位差检测器。这里，所述预设载波信号与所述激励信号的频率相同，所述相位差检测器可用于提取所述耦合电流信号中的低频信号分量，根据所述低频信号分量确定出相位差信号并将所述相位差信号
传输给所述控制器。这里，所述低频信号分量为所述耦合电流信号中频率小于或者等于第一预设频率的信号分量，所述相位差信号的幅值对应指示所述激励信号与所述谐振电流信号的相位差大小。所述控制器可用于根据所述相位差信号的幅值确定所述第一谐振网络对应的检测区域内是否有异物。
[0006]在上述实现中，异物检测装置可通过信号耦合器和相位差检测器直接检测得到能够指示第一谐振网络的激励信号与其对应的谐振电流信号之间的相位差大小的相位差信号，并通过控制器对该相位差信号进行简单的处理以判断出第一谐振网络对应的检测区域内是否存在异物。一方面，本申请提供的异物检测装置是直接通过信号耦合器和相位差检测器来检测得到能够指示激励信号和谐振电流信号的相位差大小的相位差信号，再对相位差信号作简单的处理即可实现异物检测，这相比于现有的通过控制器对模拟电路检测得到的电流参量或者电压参量进行处理以得到相位角或者频率参量，再进一步通过相位角或者频率参量进行异物检测的方式来说，整个系统的复杂度更低，成本也更低。另一方面，本申请提供的异物检测装置是通过相位差信号来确定是否存在异物，这样可避免基于测得的电流参量或者电压参量直接进行异物检测的方式中所存在的因电流参量或者电压参量易受主功率干扰所导致的检测精度低的问题。所以，采用本申请提供的异物检测装置，可降低异物检测的成本，提升异物检测的精度和可靠性。
[0007]结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述异物检测装置还包括：电流检测器。当所述第一谐振网络在所述激励信号的作用下正常工作时，所述电流检测器可用于对所述第一谐振网络输出的电流进行检测以得到所述谐振电流信号，并将所述谐振电流信号发送给所述信号耦合器。
[0008]结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述信号耦合器包括：第一反向器和信号选择器。所述第一反向器，用于对所述谐振电流信号进行移相以得到反向谐振电流信号。这里，所述反向谐振电流信号与所述谐振电流信号的相位差为180度。所述信号选择器可用于根据所述预设载波信号选择所述谐振电流信号或者所述反向谐振电流信号来作为耦合电流信号输出。
[0009]在上述实现中，通过结构简单且应用普遍的第一反向器以及信号选择器来耦合得到耦合电流信号，一方面可降低异物检测装置的成本，另一方面也可简化异物检测装置的结构，提升异物检测装置的稳定性和鲁棒性。
[0010]结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述信号选择器包括：第一开关管、第二开关管和第二反向器。所述第一开关管的第一端通过所述第二反向器接入所述预设载波信号，所述第二开关管的第一端也接入所述预设载波信号，所述第一开关管的第二端接入所述谐振电流信号，所述第二开关管的第二端接入所述反向谐振电流信号，所述第一开关管的第三端与所述第二开关管的第三端相连并作为所述信号选择器的输出端。所述预设载波信号可用于通过所述第二反向器控制所述第一开关管导通，并控制所述第二开关管截止以使所述谐振电流信号作为所述耦合电流信号输出。或者，所述预设载波信号可用于控制所述第二开关管导通，并控制所述第一开关管截止以使所述反向谐振电流信号作为所述耦合电流信号输出。
[0011]在上述实现中，采用结构稳定且价格便宜的开关管以及反向器来实现信号选择器，可便于信号选择器的集成，也可进一步降低异物检测装置的实现成本。
[0012]结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述激励信号为正弦信号，所述预设载波信号为方波信号，所述激励信号与所述预设载波信号的相位差为90度。
[0013]结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述信号耦合器包括乘法器或者模拟乘法电路。所述乘法器或者模拟乘法电路用于将所述预设载波信号和所述谐振电流信号相乘以得到所述耦合电流信号。
[0014]在上述实现中，通过乘法器/模拟乘法电路来实现对预设载波信号以及谐振电流信号进行信号耦合，方法简单且易于实现，可提升异物检测的效率。
[0015]结合第一方面，在一种可行的实现方式中，所述激励信号和所述预设载波信号为正弦信号。
[0016]结合第一方面，在一种可行的实现方式中，控制器可确定所述相位差信号的幅值。若控制器确定所述相位差信号的幅值大于或等于第一预设幅值，或者，小于或等于第二预设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种异物检测装置，其特征在于，所述异物检测装置包括：控制器、第一谐振网络、信号耦合器以及相位差检测器；所述信号耦合器，用于获取所述第一谐振网络在激励信号的作用下正常工作时的谐振电流信号，对预设载波信号和所述谐振电流信号进行耦合以得到耦合电流信号，并将所述耦合电流信号传输给所述相位差检测器，其中，所述预设载波信号与所述激励信号的频率相同；所述相位差检测器，用于提取所述耦合电流信号中的低频信号分量，根据所述低频信号分量确定出相位差信号并将所述相位差信号传输给所述控制器，其中，所述低频信号分量为所述耦合电流信号中频率小于或者等于第一预设频率的信号分量，所述相位差信号的幅值对应指示所述激励信号与所述谐振电流信号的相位差大小；所述控制器，用于根据所述相位差信号的幅值确定所述第一谐振网络对应的检测区域内是否有异物。2.根据权利要求1所述的异物检测装置，其特征在于，所述异物检测装置还包括：电流检测器；当所述第一谐振网络在所述激励信号的作用下正常工作时，所述电流检测器用于对所述第一谐振网络输出的电流进行检测以得到所述谐振电流信号，并将所述谐振电流信号发送给所述信号耦合器。3.根据权利要求1或2所述的异物检测装置，其特征在于，所述信号耦合器包括：第一反向器和信号选择器；所述第一反向器，用于对所述谐振电流信号进行移相以得到反向谐振电流信号，其中，所述反向谐振电流信号与所述谐振电流信号的相位差为180度；所述信号选择器，用于根据所述预设载波信号选择所述谐振电流信号或者所述反向谐振电流信号来作为耦合电流信号输出。4.根据权利要求3所述的异物检测装置，其特征在于，所述信号选择器包括：第一开关管、第二开关管和第二反向器；所述第一开关管的第一端通过所述第二反向器接入所述预设载波信号，所述第二开关管的第一端也接入所述预设载波信号，所述第一开关管的第二端接入所述谐振电流信号，所述第二开关管的第二端接入所述反向谐振电流信号，所述第一开关管的第三端与所述第二开关管的第三端相连并作为所述信号选择器的输出端；所述预设载波信号用于通过所述第二反向器控制所述第一开关管导通，并控制所述第二开关管截止以使所述谐振电流信号作为所述耦合电流信号输出；或者，所述预设载波信号用于控制所述第二开关管导通，并通过所述第二反向器控制所述第一开关管截止以使所述反向谐振电流信号作为所述耦合电流信号输出。5.根据权利要求4所述的异物检测装置，其特征在于，所述激励信号为正弦信号，所述预设载波信号为方波信号，所述激励信号与所述预设载波信号的相位差为90度。6.根据权利要求1或2所述的异物检测装置，其特征在于，所述信号耦合器包括乘法器或者模拟乘法电路；所述乘法器或者模拟乘法电路用于将所述预设载波信号和所述谐振电流信号相乘以得到所述耦合电流信号。
7.根据权利要求6所述的异物检测装置，其特征在于，所述激励信号和所述预设载波信号为正弦信号。8.根据权利要求1
‑
7任一项所述的异物检测装置，其特征在于，所述控制器具体用于：确定所述相位差信号的幅值；若确定所述相位差信号的幅值大于或等于第一预设幅值，或者，小于或等于第二预设幅值，则确定所述第一谐振网络对应的检测区域内有异物，其中，所述第一预设幅值大于第二预设幅值；若确定所述相位差信号的幅值小于所述第一预设幅值且大于所述第二预设幅值，则确定所述第一谐振网络对应的检测区域内无异物。9.根据权利要求1
‑
7任一项所述的异物检测装置，其特征在于，所述异物检测装置还包括幅值检测器；所述幅值检测器用于检测得到所述谐振电流信号的目标信号幅值；所述控制器用于根据所述目标信号幅值和所述相位差信号的幅值确定所述第一谐振网络对应的检测区域内是否有异物。10.根据权利要求9所述的异物检测装置，其特征在于，所述控制器具体用于：确定所述相位差信号的幅值；若确定所述相位差信号的幅值与所述目标信号幅值的除数大于或等于第一预设阈值，或者，小于或者等于第二预设阈值，则确定所述第一谐振网络对应的检测区域内有异物；若确定所述相位差信号的幅值与所述目标信号幅值的除数大于所述第二预设阈值且小于所述第一预设阈值，则确定所述第一谐振网络对应的检测区域内无异物。11.根据权利要求9所述的异物检测装置，其特征在于，所述控制器具体用于：确定所述相位差信号的幅值；若确定所述目标信号幅值大于或等于第三预设幅值，并且所述相位差信号的幅值与所述目标信号幅值的除数大于或等于第一预设阈值，或者，小于或等于第二预设阈值，则确定所述第一谐振网络对应的检测区域内有异物；若确定所述目标信号幅值小于所述第三预设幅值，或者，确定所述相位差信号的幅值与所述目标信号幅值的除数大于所述第二预设阈值且小于所述第一预设阈值，则确定所述第一谐振网络对应的检测区域内无异物。12.根据权利要求1
‑
11任一项所述的异物检测装置，其特征在于，所述异物检测装置还包括信号生成器，所述信号生成器用于：根据所述控制器发送的信号控制指令生成所述预设载波信号和所述激励信号，其中，所述预设载波信号和所述激励信号的频率由所述信号控制指令指示。13.根据权利要求12所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王书阳，陈双全，毛云鹤，刘彦丁，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：