本实用新型专利技术涉及一种无线充电系统异物检测装置，包括与无线电能传输系统发射线圈解耦的检测线圈列阵、检测信号激励源、检测信号激励线圈、检测信号响应线圈和检测信号调理电路；所述检测信号激励源与检测信号激励线圈连接，以通过检测信号激励线圈产生交变电磁场，所述检测线圈列阵包括多个谐振检测线圈单元，所述谐振检测线圈单元由线圈单元与其对应的补偿电容构成，以谐振产生交变电磁场，所述检测信号响应线圈设置于检测线圈列阵的边缘位置，以对谐振检测线圈单元产生的交变电磁场进行检测，所述检测信号响应线圈与检测信号调理电路连接，以输出相应的检测信号。该装置有利于简单、便捷对无线充电系统进行异物检测。便捷对无线充电系统进行异物检测。便捷对无线充电系统进行异物检测。
【技术实现步骤摘要】
一种无线充电系统异物检测装置
[0001]本技术属于无线电能传输领域，具体涉及一种无线充电系统异物检测装置。
技术介绍
[0002]磁耦合谐振式无线电能传输技术是一种利用电磁感应及其谐振补偿网络实现高效非接触电能传输的技术。该技术可广泛应用于高可靠、高绝缘要求的电能传输场景，具有安全、可靠、便捷等优点，具有广阔的应用前景。该技术是中距离无线电能传输的主要技术。
[0003]无线充电系统的异物检测是确保系统安全可靠运行的必要功能。不同类型的异物介入耦合线圈时可产生差异化的影响。其中，金属类异物的涡流热效应易产生火灾安全隐患。而活物在功率级电磁场下则会造成生物体电磁暴露超标，对生物组织造成潜在危害，并对人体植入设备等电磁敏感装置造成严重的失效风险。目前国内外无线充电系统异物检测技术的研究主要围绕着金属以及活物(动物)这两类开展。金属异物检测方法从原理上可分为基于介质特性的检测方法与基于外观特性的检测方法。在活物的检测方面，基于外观特性检测的方法在识别活物方面具有较高的优势，目前这几种检测方法对分别检测金属和活物有较高的灵敏度，但不适用于识别多种类多尺寸的异物的通用化检测。
技术实现思路
[0004]本技术的目的在于提供一种无线充电系统异物检测装置，该装置有利于简单、便捷对无线充电系统进行异物检测。
[0005]为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种无线充电系统异物检测装置，包括与无线电能传输系统发射线圈解耦的检测线圈列阵、检测信号激励源、检测信号激励线圈、检测信号响应线圈和检测信号调理电路；所述检测信号激励源与检测信号激励线圈连接，以通过检测信号激励线圈产生交变电磁场，所述检测线圈列阵包括多个谐振检测线圈单元，所述谐振检测线圈单元由线圈单元与其对应的补偿电容构成，以谐振产生交变电磁场，所述检测信号响应线圈设置于检测线圈列阵的边缘位置，以对谐振检测线圈单元产生的交变电磁场进行检测，所述检测信号响应线圈与检测信号调理电路连接，以输出相应的检测信号。
[0006]进一步地，所述检测线圈列阵中谐振检测线圈单元的放置位置与无线电能传输系统的发射线圈成设定角度，以使谐振检测线圈单元与无线电能传输系统的发射线圈解耦。
[0007]进一步地，所述谐振检测线圈单元的检测线圈平面与发射线圈平面相互垂直，以实现谐振检测线圈单元与发射线圈的解耦。
[0008]进一步地，所述线圈单元利用自身的寄生电容作为补偿电容与寄生电感构成自谐振检测线圈单元。
[0009]进一步地，所述线圈单元通过外接电容器件作为补偿电容构成谐振检测线圈单元。
[0010]进一步地，所述检测信号激励源采用推挽式E类逆变器。
[0011]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：提供了一种无线充电系统异物检测装置，该装置基于谐振电磁能量的传递耗散受异物介入影响的原理，通过设置检测线圈列阵、检测信号激励源、检测信号激励线圈、检测信号响应线圈和检测信号调理电路来谐振产生交变电磁场，并对其变化进行检测，进而可以简单、便捷地实现对异物介入情况的检测。
附图说明
[0012]图1为本技术实施例的异物检测装置结构图；
[0013]图2为本技术实施例的异物检测装置电路示意图；
[0014]图3为本技术实施例中基于能量传递耗散的异物检测原理示意图；
[0015]图4为本技术实施例中采用单脉冲激励进行异物检测的基本原理示意图；
[0016]图5为本技术实施例中谐振检测线圈结构图；
[0017]图6为本技术实施例中自谐振线圈等效电路图；
[0018]图7为本技术实施例中检测线圈排布图；其中，图7(a)为方形发射线圈图，图7(b)为圆形发射线圈图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图及实施例对本技术做进一步说明。
[0020]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0021]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0022]如图1所示，本实施例提供了一种无线充电系统异物检测装置，所述异物检测装置包括与无线电能传输系统发射线圈解耦的检测线圈列阵、检测信号激励源、检测信号激励线圈、检测信号响应线圈和检测信号调理电路。
[0023]所述检测信号激励源与检测信号激励线圈连接，以通过检测信号激励线圈产生交变电磁场，所述检测线圈列阵包括多个谐振检测线圈单元，所述谐振检测线圈单元由线圈单元与其对应的补偿电容构成，以谐振产生交变电磁场，所述检测信号响应线圈设置于检测线圈列阵的边缘位置，以对谐振检测线圈单元产生的交变电磁场进行检测，所述检测信号响应线圈与检测信号调理电路连接，以输出相应的检测信号。
[0024]其中，所述检测线圈列阵中谐振检测线圈单元的放置位置与无线电能传输系统的发射线圈成设定角度，以使谐振检测线圈单元与无线电能传输系统的发射线圈解耦，降低检测线圈与无线电能传输系统发射线圈的相互干扰。在本实施例中，所述谐振检测线圈单元的检测线圈平面与发射线圈平面相互垂直，以实现谐振检测线圈单元与发射线圈的解耦。
[0025]在本装置中，线圈单元可以利用自身的寄生电容作为补偿电容与寄生电感构成自
谐振检测线圈单元，或者线圈单元也可以通过外接电容器件作为补偿电容构成谐振检测线圈单元。
[0026]如附图2，在本实施例中，所述高频激励源采用带有特定阻抗变换网络的推挽式E类逆变器，可以产生时分多频正弦电流激励信号，所述的检测信号激励源连接激励线圈Le并产生特定频率的交变电磁场。
[0027]检测线圈列阵包含n个线圈单元，各线圈单元与对应的补偿电容构成谐振频率为上述交变电磁场频率的谐振检测线圈单元。线圈单元的谐振频率可根据激励源信号频率而存在多个谐振频率点。在谐振频率点上，检测线圈单元的环路阻抗角为零。
[0028]检测线圈单元1与激励线圈Le通过电磁感应进行电磁能量的传递。进一步，线圈单元2与线圈单元1间通过电磁感应进行电磁能量的传递。以此类推，检测信号响应线圈Lr在检测线圈列阵的特定位置与检测线圈单元n耦合。进而，响应线圈能够对谐振环节的电磁能量传递进行检测。即，响应线圈的输出电压或电流并通过信号调理电路处理后输出相应的异物检测判断信号。
[0029]当有异物位于检测区域时，谐振检测线圈单元的谐振频率发生偏移，使得检测线圈列阵间的电磁能量传递受到异物影响，检测信号产生相应变化，进而可以检测信号的改变作为检测区域是否存在异物的判断条件。
[0030]激励源对检测信号激本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无线充电系统异物检测装置，其特征在于，包括与无线电能传输系统发射线圈解耦的检测线圈列阵、检测信号激励源、检测信号激励线圈、检测信号响应线圈和检测信号调理电路；所述检测信号激励源与检测信号激励线圈连接，以通过检测信号激励线圈产生交变电磁场，所述检测线圈列阵包括多个谐振检测线圈单元，所述谐振检测线圈单元由线圈单元与其对应的补偿电容构成，以谐振产生交变电磁场，所述检测信号响应线圈设置于检测线圈列阵的边缘位置，以对谐振检测线圈单元产生的交变电磁场进行检测，所述检测信号响应线圈与检测信号调理电路连接，以输出相应的检测信号。2.根据权利要求1所述的一种无线充电系统异物检测装置，其特征在于，所述检测线圈列阵中谐振检测线圈单元的放置位置与无线...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓生，宋慧姝，林抒毅，俞智坤，黄靖，郑荣进，卢诗鸿，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：新型
国别省市：
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