一种异物检测线圈及异物检测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种异物检测线圈及异物检测系统，其中，异物检测线圈包括：至少一组检测线圈组，每组检测线圈组中矩形线圈的数量与待检测原边线圈的边数相同，在同一检测线圈组中，相对设置的两个矩形线圈大小相等，同一检测线圈组中的各矩形线圈依次首尾贴合，其中，相对设置的两个矩形线圈反接；检测线圈组中存在一组外围检测线圈组，将外围检测线圈组中的各矩形线圈首尾贴合形成的环形结构覆盖待检测原边线圈的外边缘。在本发明专利技术提供的异物检测线圈中，存在面积较大的矩形线圈，即使待检测原边线圈的尺寸较大，也可用较少的矩形线圈实现对异物的检测，检测过程只需要对少量的感应电压进行判断即可，计算量较小，灵敏度高。灵敏度高。灵敏度高。

【技术实现步骤摘要】
一种异物检测线圈及异物检测系统


[0001]本专利技术涉及无线电能传输
，具体涉及一种异物检测线圈及异物检测系统。

技术介绍

[0002]磁耦合感应式无线电能传输(Wireless Power Transfer，WPT)技术可达到中高功率传输，满足许多领域的充电需求，其主要组成部分有供电端和受电端，其中供电端包括：逆变拓扑、补偿拓扑、耦合机构；受电端包括：补偿拓扑、整流拓扑、DCDC调压。以耦合机构的线圈之间产生的高频磁场作为媒介，即可进行无线电能传输，但由于耦合机构开放的结构，磁场中很容易混入异物。异物介入会影响线圈参数，从而影响无线WPT系统的传输效率，造成功率损耗，并且，对于磁导率高、电导率高的异物，耦合结构的线圈之间产生的高频磁场会使其产生涡流等效应，引起异物急剧发热升温，从而影响WPT系统的正常运行，甚至引起火灾等事故。
[0003]因此，对于WPT系统高频磁场内的异物，需要进行检测和排除，必要时自动关停WPT系统，停止送电。现有技术中通常会在耦合结构的原边线圈上平铺多个微小线圈，通过检测微小线圈的电压变化确认耦合机构产生的磁场中是否有异物介入，为了使检测结果更准确，原边线圈上会平铺尽可能多的长和宽均远小于原边线圈的长和宽的微小线圈，尤其是对于大功率系统，原边线圈尺寸大，需要检测的面积较大，若是用微小检测线圈铺满整个平面，会导致检测系统过于复杂，在判断是否有异物介入时，待处理的检测电压过多，计算量较大。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中用微小线圈铺满整个原边线圈对大功率WPT系统中的异物进行检测时计算量较大的缺陷，从而提供一种异物检测线圈及异物检测系统。
[0005]本专利技术第一方面提供了一种异物检测线圈，包括：至少一组检测线圈组，每组检测线圈组中矩形线圈的数量与待检测原边线圈的边数相同，在同一检测线圈组中，相对设置的两个矩形线圈大小相等，同一检测线圈组中的各矩形线圈依次首尾贴合，其中，相对设置的两个矩形线圈反接；检测线圈组中存在一组外围检测线圈组，将外围检测线圈组中的各矩形线圈首尾贴合形成的环形结构覆盖待检测原边线圈的外边缘。
[0006]可选地，在本专利技术提供的异物检测线圈中，当存在N组检测线圈组，且第一组检测线圈组为外围检测线圈时，第K组检测线圈组中的各矩形线圈首尾贴合形成的环形结构的外边缘与第K
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1组检测线圈中的各矩形线圈首尾贴合形成的环形结构的内边缘贴合。
[0007]可选地，在本专利技术提供的异物检测线圈中，各检测线圈组形成的环形结构完全覆盖待检测原边线圈。
[0008]可选地，在本专利技术提供的异物检测线圈中，将原边线圈中产生磁场强度小于第一
阈值的区域确定为不检测区域；第N组检测线圈组中的各矩形线圈首尾贴合形成的环形结构的内边缘覆盖不检测区域的外边缘。
[0009]可选地，在本专利技术提供的异物检测线圈中，第K组检测线圈中的矩阵线圈的宽度大于第K+1组检测线圈中的矩阵线圈的宽度。
[0010]可选地，在本专利技术提供的异物检测线圈中，矩形线圈的宽度与待检测异物的尺寸的差小于第二阈值。
[0011]本专利技术第二方面提供了一种异物检测系统，包括异物检测线圈和检测器，异物检测线圈包括至少一组检测线圈组，每组检测线圈组中矩形线圈的数量与待检测原边线圈的边数相同，在同一检测线圈组中，相对设置的两个大小相等，同一检测线圈组中的各矩形线圈依次首尾贴合，其中，相对设置的两个矩形线圈反接；检测线圈组中存在一组外围检测线圈组，将外围检测线圈组中的各矩形线圈首尾贴合形成的环形结构覆盖待检测原边线圈的外边缘；检测器用于采集异物检测线圈的各检测线圈组中反接的矩形线圈之间的感应电压，根据感应电压的值判断是否存在异物。
[0012]可选地，在本专利技术提供的异物检测系统中，当异物检测线圈中存在N组检测线圈组，且第一组检测线圈组为外围检测线圈时，第K组检测线圈组中的各矩形线圈首尾贴合形成的环形结构的外边缘与第K
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1组检测线圈中的各矩形线圈首尾贴合形成的环形结构的内边缘贴合。
[0013]可选地，在本专利技术提供的异物检测系统中，第K组检测线圈中的矩阵线圈的宽度大于第K+1组检测线圈中的矩阵线圈的宽度。
[0014]可选地，在本专利技术提供的异物检测系统中，矩形线圈的宽度与待检测异物的尺寸的差小于第二阈值。
[0015]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0016]1.本专利技术提供的异物检测线圈，包括至少一组检测线圈组，在同一检测线圈组中，相对设置的两个矩形线圈大小相等，同一检测线圈组中的各矩形线圈依次首尾贴合，并且，一个检测线圈组中相对设置的两个矩形线圈反接，由于原边线圈磁场分布对称，因此反接后的两个矩形线圈的初始感应电压趋近于零，当异物出现在矩形线圈上时，会影响该矩形线圈和与该矩形线圈反接的矩形线圈之间的感应电压，使得感应电压发生变化，因此，可以通过矩形线圈之间的感应电压检测磁场中是否有异物接入，除此之外，在本专利技术提供的异物检测线圈中，检测线圈中存在一组外围检测线圈组，将外围检测线圈组中的各矩形线圈首尾贴合形成的环形结合能够覆盖待检测原边线圈的外边缘，可见，在本专利技术提供的异物检测线圈中，存在面积较大的矩形线圈，即使待检测原边线圈的尺寸较大，也可用较少的矩形线圈实现对异物的检测，检测过程只需要对少量的感应电压进行判断即可，计算量较小，灵敏度高。
[0017]2.本专利技术提供的异物检测线圈，当存在N组检测线圈组，且第一组检测线圈组为外围检测线圈时，第K组检测线圈组中的各矩形线圈首尾贴合形成的环形结构的外边缘与第K
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1组检测线圈中的各矩形线圈首尾贴合形成的环形结构的内边缘贴合，通过本专利技术提供的异物检测线圈，能够采用较少的线圈对待检测原边线圈中的待检测原边线圈实现无盲区检测，且相比于全平面铺设小线圈更具经济性且灵敏度高。
[0018]3.本专利技术提供的异物检测线圈，将原边线圈中产生磁场强度小于第一阈值的区域
确定为不检测区域后，第N组检测线圈组中的各矩形线圈首尾贴合形成的环形结构的内边缘覆盖不检测区域的外边缘，当磁场薄弱时，即使有异物介入也不会造成很大影响，因此，可以将磁场薄弱部分确定为不检测区域，无需在不检测区域上铺设检测线圈，提高对落入待检测原边线圈产生的磁场内的异物进行检测时的经济性。
[0019]4.本专利技术提供的异物检测线圈，第K组检测线圈中的矩形线圈的宽度大于第K+1组检测线圈中的矩阵线圈的宽度，即，各矩形线圈的宽度由外到内依次减小。由于待检测原边线圈的磁场强度由外向内依次减小，平铺在待检测原边线圈上的矩形线圈检测异物的灵敏度也会逐步下降，因此将矩形线圈由外向内依次减小可以抵消一部分因为磁场减小导致的灵敏度下降，从而保证了对待检测原边线圈进行全平面检测的检测效果。
[0020]5.专利技术提供的异物检测线圈，矩形线圈的宽度与待检测异物的尺寸的差小于第二阈值，当异物与矩形线圈的边距离越近时，异物与矩形线圈的互感强度更大，从而更有利于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异物检测线圈，其特征在于，包括：至少一组检测线圈组，每组检测线圈组中矩形线圈的数量与待检测原边线圈的边数相同，在同一检测线圈组中，相对设置的两个矩形线圈大小相等，同一检测线圈组中的各矩形线圈依次首尾贴合，其中，相对设置的两个矩形线圈反接；检测线圈组中存在一组外围检测线圈组，将所述外围检测线圈组中的各矩形线圈首尾贴合形成的环形结构覆盖所述待检测原边线圈的外边缘。2.根据权利要求1所述的异物检测线圈，其特征在于，当存在N组检测线圈组，且第一组检测线圈组为所述外围检测线圈时，第K组检测线圈组中的各矩形线圈首尾贴合形成的环形结构的外边缘与第K
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1组检测线圈中的各矩形线圈首尾贴合形成的环形结构的内边缘贴合。3.根据权利要求1或2所述的异物检测线圈，其特征在于，各检测线圈组形成的环形结构完全覆盖所述待检测原边线圈。4.根据权利要求2所述的异物检测线圈，其特征在于，将所述待检测原边线圈中产生磁场强度小于第一阈值的区域确定为不检测区域；第N组检测线圈组中的各矩形线圈首尾贴合形成的环形结构的内边缘覆盖所述不检测区域的外边缘。5.根据权利要求2
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4中任一项所述的异物检测线圈，其特征在于，第K组检测线圈中的矩阵线圈的宽度大于第K+1组检测线圈中的矩形线圈的宽度。6.根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：冉安杰，王义，高欣芳，张劲霄，杨中平，林飞，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：