[發(fā)明專利]一種無檢測盲區(qū)的組合型異物檢測線圈及其檢測方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110669920.2
• 申請(qǐng)日: 2021-06-17
• 公開（公告）號(hào): CN113391360A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 豐宇宸;王曜怡;錢林俊;鄧德強(qiáng);劉書柏楊;周浩;費(fèi)迎軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 豐宇宸
• 主分類號(hào): G01V3/10
• 分類號(hào): G01V3/10
• 代理公司: 重慶敏創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50253
• 代理人: 陳千

本發(fā)明涉及無線充電系統(tǒng)中的異物檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種無檢測盲區(qū)的組合型異物檢測線圈及異物檢測方法，該組合型異物檢測線圈由M個(gè)相同的凹字形線圈橫向拼接而成以作為一個(gè)橫向檢測單元，M＝2N?1,N≥2；每個(gè)凹字形線圈包括左右兩側(cè)凸起的第一凸部以及中間的凹陷空間；M個(gè)凹字形線圈的拼接方式為：其中N個(gè)凹字形線圈橫向并排設(shè)置，相鄰的兩個(gè)第一凸部組合成第二凸部，其余N?1個(gè)凹字形線圈的凹陷空間分別嵌合N?1個(gè)所述第二凸部；拼接后得到的中央矩形區(qū)域作為異物檢測區(qū)域，該異物檢測區(qū)域覆蓋充電系統(tǒng)的無線充電區(qū)域。在激勵(lì)下，異物檢測區(qū)域內(nèi)各處均分布有較強(qiáng)磁場，基本不存在檢測盲區(qū)，各個(gè)位置都能有效檢測出異物。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線充電系統(tǒng)中的異物檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無檢測盲區(qū)的組合型異物檢測線圈及基于該組合型異物檢測線圈的一種異物檢測方法。

背景技術(shù)

由于無線充電系統(tǒng)在充電時(shí)，其耦合機(jī)構(gòu)之間存在高頻交變磁場，這會(huì)給生物體的健康帶來一定程度的損傷，而金屬異物誤入則會(huì)影響系統(tǒng)充電效率，或是由于渦流效應(yīng)等因素發(fā)熱導(dǎo)致安全隱患。

基于獨(dú)立檢測線圈的異物檢測技術(shù)具有成本低、可塑性強(qiáng)等特點(diǎn)，故被廣泛應(yīng)用在異物檢測系統(tǒng)中。目前較為相關(guān)的技術(shù)主要有以下幾種：

技術(shù)一[專利公開號(hào)：CN107070003A]公開了一種使用對(duì)稱信號(hào)采集線圈的異物檢測裝置，對(duì)稱位置上的線圈形成差分結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，其示意圖如圖1-1所示。但是該方法在實(shí)際使用中存在檢測盲區(qū)，只適用于異物從與地面垂直距離小的側(cè)邊區(qū)域進(jìn)入傳輸區(qū)域的情況，無法有效檢測到異物從發(fā)送線圈上方落入的情況，系統(tǒng)啟動(dòng)前異物已經(jīng)存在于發(fā)射線圈內(nèi)的情況也無法有效識(shí)別。

技術(shù)二[專利公開號(hào)：CN107306054B]公開了一種使用復(fù)雜線圈結(jié)構(gòu)的三檢測線圈裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-2所示。但是檢測線圈結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜和密集，這會(huì)影響原系統(tǒng)的傳輸效率，甚至導(dǎo)致檢測線圈成為原系統(tǒng)上的異物，并且該結(jié)構(gòu)在高頻下會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的寄生參數(shù)，功耗也會(huì)相應(yīng)變大。

技術(shù)三[專利公開號(hào)：CN109001821B]介紹了一種平鋪在發(fā)射線圈上方的無激勵(lì)式組合檢測線圈機(jī)構(gòu)，差分線圈分別對(duì)稱放置，如圖1-3所示。該方法需要比較理想的條件才可以準(zhǔn)確檢測到傳輸區(qū)域內(nèi)的異物，實(shí)現(xiàn)條件苛刻，因?yàn)槠浼?lì)完全源于環(huán)境磁場并且默認(rèn)環(huán)境磁場在對(duì)稱位置上大小和分布完全相同，但實(shí)際系統(tǒng)的環(huán)境磁場并不均勻，且該裝置難以區(qū)分干擾來源于異物本身還是環(huán)境。

技術(shù)四[無線電能傳輸陣列式差分線圈金屬異物檢測方法]介紹了一種反向繞制線圈在均磁場中感應(yīng)電壓會(huì)抵消的方法，如圖1-4所示。該方法也采用無激勵(lì)式，而實(shí)際應(yīng)用中會(huì)因?yàn)榘l(fā)射線圈上方磁場強(qiáng)度和分布為非線性而產(chǎn)生誤判，即差分串聯(lián)線圈間的感應(yīng)電壓難以剛好被消除，測量不精確。此外，檢測線圈串聯(lián)后也容易在高頻下產(chǎn)生寄生參數(shù)，使系統(tǒng)失諧進(jìn)而嚴(yán)重影響判斷準(zhǔn)確度。

技術(shù)五[基于四線圈電壓實(shí)時(shí)監(jiān)測的電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)異物檢測方法] 介紹了一種通過擺放在一起的無激勵(lì)式四線圈異物檢測方法，理論上若磁場處處相等則線圈上感應(yīng)電壓也相等直至異物改變電壓，如圖1-5所示。該技術(shù)與前幾種技術(shù)存在相同的問題，無激勵(lì)式檢測會(huì)因?yàn)閷?shí)際應(yīng)用中空間磁場大小和分布不均衡性，導(dǎo)致檢測線圈受到的激勵(lì)不同，而難在復(fù)雜環(huán)境中實(shí)現(xiàn)對(duì)異物的有效檢測。

技術(shù)六[公開號(hào)：CN111682653]也公開了一種主動(dòng)提供激勵(lì)式的異物檢測系統(tǒng)與識(shí)別方法，使用線圈組對(duì)生物體和金屬異物進(jìn)行檢測，如圖1-6所示。本方法激勵(lì)不再由環(huán)境決定，故相較前幾類方法更能適合于實(shí)際的無線充電系統(tǒng)內(nèi)的應(yīng)用，但是并沒有考慮到單個(gè)線圈的檢測能力，即沒有解決單個(gè)線圈所存在的盲區(qū)分布問題，存在異物漏測的可能性。