【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线充电，具体涉及一种基于数据特征的无线充电系统金属异物检测方法。
技术介绍
1、无线充电技术日益受到广泛关注和应用，电磁谐振式无线电能传输技术尤其突出，但实际运用中常受到外部异物的干扰，这些干扰可能导致充电效率下降、系统受损或产生安全问题。为解决这一挑战，已有一些异物检测方法，包括声波和视频图像处理等。然而，它们存在操作复杂、需额外硬件支持和成本高等问题。此外，不同的检测方法具有各自的特点和限制，尚无一种综合性的方法适用于所有场景。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本专利技术实施例提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于数据特征的无线充电系统金属异物检测方法，具体方案如下：
2、一种基于数据特征的无线充电系统金属异物检测方法，所述方法包括：
3、步骤1，将不同类型和尺寸的金属异物靠近或远离无线充电系统，并获取不同类型和尺寸的金属异物靠近或远离无线充电系统时，无线充电系统的相关电参数的数据，将对应数据存入数据库；
4、步骤2，将未知金属异物靠近或远离无线充电系统，获取该未知金属异物靠近或远离无线充电系统时的相关电参数的数据，将该数据与数据库存储的数据比对分析，通过比对分析，确定所述未知金属异物的类型和尺寸。
5、进一步地，步骤1具体包括：
6、步骤1.1，测量并记录各类型和尺寸的金属异物靠近或远离无线充电系统时的线圈互感数据；
7、步骤1.2，根据无线充电系统
8、步骤1.3，基于步骤1.1得到的所述关系以及步骤1.2得到的所述线圈互感数据，通过仿真工具，获取不同类型和尺寸的金属异物靠近或远离无线充电系统时的相关电参数的数据，将对应数据存入数据库。
9、进一步地，线圈互感利用电感串联的特征进行测量，当原边和副边两线圈正向串联时，两线圈的电感测量值为l12＝l1+l2+2m，当原边和副边两线圈反向串联时，两线圈的电感测量值为l21＝l1+l2-2m，由此得出线圈互感为m＝(l12-l21)/4，其中，l1为原边电感线圈的电感值，l2为副边电感线圈的电感值。
10、进一步地，所述无线充电系统为谐振式无线充电系统，谐振式无线充电系统电路的原边端包括直流电源、逆变器、原边电容c1、原边电阻r1和原边电感l1，所述原边电容c1、原边电感和l1原边电阻r1依次串联形成第一串联网络，所述逆变器的输入端与直流电源电连接，所述逆变器输出端与串联网络电连接，谐振式无线充电系统电路的副边端包括副边电容c2、副边电阻r2和副边电感l2、整流桥、谐振电容cf和负载电阻rb，所述副边电容c2、副边电感l2和副边电阻r2依次串联形成第二串联网络，所述谐振电容cf和负载电阻rb并联形成谐振网络，所述整流桥的输入端与第二串联网络电连接，所述整流桥的输出端与谐振网络电连接。
11、进一步地，所述逆变器为d类全桥逆变器，所述整流桥为d类全桥拓扑结构。
12、进一步地，所述方法还包括：对谐振式无线充电系统根据电路原理进行等效变换，包括：将逆变器与直流电源等效成交流电源uab，所述交流电源uab的两端电连接到第一串联网络的两端，将整流桥与谐振网络等效成等效电阻rcd，所述等效电阻rcd的两端电连接到第二串联网络的两端。
13、进一步地，步骤1.2中，根据无线充电系统的电路原理进行建模，确定无线充电系统的相关电参数与线圈互感的关系包括：
14、根据谐振式无线充电系统电路与等效电路的电路原理得到：
15、等效电阻rcd的计算公式如下：
16、公式一：
17、副边电流与原边电流关系公式如下：
18、公式二：
19、副边输出功率计算公式如下：
20、公式三：
21、
22、负载rb上的输出电流i0计算公式如下：
23、公式四：
24、
25、负载rb上的电压v0计算公式如下：
26、公式五：
27、
28、负载rb上的输出功率p0计算公式如下：
29、公式六：
30、
31、其中，rb为负载电阻，r1为原边电阻，r2为副边电阻，c1为原边电容，c2为副边电容，l1为原边电感，l2为副边电感，i1为原边电流，i2为副边电流，vi为直流电源，ω为谐振频率，m为电感l1和副边电感l2之间的线圈互感m；
32、由公式一至六得出输出电流i0、输出电压v0、原边电流i1、副边电流icd和副边电压vcd的计算公式，当给定参数r1、r2、负载rb、输入直流电源vi和谐振频率ω固定时，输出电流i0、输出电压v0、原边电流i1、副边电流icd和副边电压vcd仅受原边电感l1和副边电感l2之间的线圈互感m的影响。
33、进一步地，所述相关电参数包括输出电流i0、输出电压v0、原边电流i1、副边电流icd和副边电压vcd中的一种或多种。
34、进一步地，
35、步骤1还包括：对相关电参数的数据进行归一化处理，将归一化处理后的数据存入数据库，作为数据比对库
36、步骤2包括：在获取该未知金属异物靠近或远离无线充电系统时的相关电参数的数据时，对该相关电参数的数据进行归一化处理，获取归一化处理后的数据，将所述归一化处理后的数据与数据比对库中的数据进行相相似度比对，基于相似度比对记过判断异物的类型。
37、进一步地，对相关电参数的数据进行归一化处理具体包括，将无异物靠近或远离无线充电系统时的相关电参数的数据记为初始标准值，将异物靠近或远离无线充电系统后的相关电参数的数据除以对应的初始标准值，即得到归一化处理后的数据。
38、本专利技术具有以下有益效果：
39、本专利技术无需额外的硬件支持即可实现对异物的检测，从而降低了系统的硬件成本和复杂度。其中所述方法可适用于各种无线充电系统，包括但不限于电动汽车、智能手机、电子设备等的充电系统，且能够自动检测金属异物入侵，提高系统的安全性和可靠性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于数据特征的无线充电系统金属异物检测方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于数据特征的无线充电系统金属异物检测方法，其特征在于，步骤1具体包括：
3.根据权利要求2所述的基于数据特征的无线充电系统金属异物检测方法，其特征在于，线圈互感利用电感串联的特征进行测量，当原边和副边两线圈正向串联时，两线圈的电感测量值为L12＝L1+L2+2M，当原边和副边两线圈反向串联时，两线圈的电感测量值为L21＝L1+L2-2M，由此得出线圈互感为M＝(L12-L21)/4，其中，L1为原边电感线圈的电感值，L2为副边电感线圈的电感值。
4.根据权利要求2所述的基于数据特征的无线充电系统金属异物检测方法，其特征在于，所述无线充电系统为谐振式无线充电系统，谐振式无线充电系统电路的原边端包括直流电源、逆变器、原边电容C1、原边电阻R1和原边电感L1，所述原边电容C1、原边电感和L1原边电阻R1依次串联形成第一串联网络，所述逆变器的输入端与直流电源电连接，所述逆变器输出端与串联网络电连接，谐振式无线充电系统电路的副边端包括副边电容C2、副
5.根据权利要求4所述的基于数据特征的无线充电系统金属异物检测方法，其特征在于，所述逆变器为D类全桥逆变器，所述整流桥为D类全桥拓扑结构。
6.根据权利要求4所述的基于数据特征的无线充电系统金属异物检测方法，其特征在于，所述方法还包括：对谐振式无线充电系统根据电路原理进行等效变换，包括：将逆变器与直流电源等效成交流电源Uab，所述交流电源Uab的两端电连接到第一串联网络的两端，将整流桥与谐振网络等效成等效电阻rcd，所述等效电阻rcd的两端电连接到第二串联网络的两端。
7.根据权利要求6所述的基于数据特征的无线充电系统金属异物检测方法，其特征在于，步骤1.2中，根据无线充电系统的电路原理进行建模，确定无线充电系统的相关电参数与线圈互感的关系包括：
8.根据权利要求1所述的基于数据特征的无线充电系统金属异物检测方法，其特征在于，所述相关电参数包括输出电流I0、输出电压V0、原边电流I1、副边电流Icd和副边电压Vcd中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的基于数据特征的无线充电系统金属异物检测方法，其特征在于，
10.根据权利要求1所述的基于数据特征的无线充电系统金属异物检测方法，其特征在于，对相关电参数的数据进行归一化处理具体包括，将无异物靠近或远离无线充电系统时的相关电参数的数据记为初始标准值，将异物靠近或远离无线充电系统后的相关电参数的数据除以对应的初始标准值，即得到归一化处理后的数据。
...【技术特征摘要】
1.一种基于数据特征的无线充电系统金属异物检测方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于数据特征的无线充电系统金属异物检测方法，其特征在于，步骤1具体包括：
3.根据权利要求2所述的基于数据特征的无线充电系统金属异物检测方法，其特征在于，线圈互感利用电感串联的特征进行测量，当原边和副边两线圈正向串联时，两线圈的电感测量值为l12＝l1+l2+2m，当原边和副边两线圈反向串联时，两线圈的电感测量值为l21＝l1+l2-2m，由此得出线圈互感为m＝(l12-l21)/4，其中，l1为原边电感线圈的电感值，l2为副边电感线圈的电感值。
4.根据权利要求2所述的基于数据特征的无线充电系统金属异物检测方法，其特征在于，所述无线充电系统为谐振式无线充电系统，谐振式无线充电系统电路的原边端包括直流电源、逆变器、原边电容c1、原边电阻r1和原边电感l1，所述原边电容c1、原边电感和l1原边电阻r1依次串联形成第一串联网络，所述逆变器的输入端与直流电源电连接，所述逆变器输出端与串联网络电连接，谐振式无线充电系统电路的副边端包括副边电容c2、副边电阻r2和副边电感l2、整流桥、谐振电容cf和负载电阻rb，所述副边电容c2、副边电感l2和副边电阻r2依次串联形成第二串联网络，所述谐振电容cf和负载电阻rb并联形成谐振网络，所述整流桥的输入端与第二串联网络电连接，所述整流桥的输出端与谐振网络电连接。
5....
【专利技术属性】
技术研发人员：陈诚，汪奉川，方祺凯，王泽润，叶志浩，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。