[發明專利]一種應用于磁耦合諧振無線電能傳輸的單層陣列傳感線圈式異物檢測系統及其消盲方法

在審

• 申請號: 202210272619.2
• 申請日: 2022-03-18
• 公開（公告）號: CN114567086A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 魏小釗;趙健;劉昊;賀翔;陳岑;李暖暖;張小斐;郭志民;毛萬登;馬斌;耿俊成;張亞飛;尚博文;張壯壯;宋彥樓
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/60;H02J50/70
• 代理公司: 鄭州知己知識產權代理有限公司 41132
• 代理人: 向長麗

本發明公開了一種應用于磁耦合諧振無線電能傳輸的單層陣列傳感線圈式異物檢測系統及其消盲方法，所述檢測系統包括發射端和接收端，發射端包括異物檢測單層陣列傳感線圈、發射線圈、發射端磁屏蔽層和發射端磁芯，接收端包括接收線圈、接收端磁屏蔽層和接收端磁芯；所述異物檢測單層陣列傳感線圈由若干個小尺寸的傳感單元構成，所述若干個傳感單元均勻密布，完整覆蓋整個檢測區域，不留任何空余空間，實現直接盲區的消除。本發明通過在異物檢測系統工作時間內，各陣列式傳感單元呈現按一定頻率和規律的動態工作與停止，當某異物恰巧落在某特定反串聯傳感單元的間接盲區內時，其他反串聯傳感單元則能夠實現對該異物的有效檢測，實現間接盲區的消除。

技術領域

本發明屬于無線電能傳輸異物檢測技術領域，具體涉及一種應用于磁耦合諧振無線電能傳輸的單層陣列傳感線圈式異物檢測系統及其檢測方法。

背景技術

無線電能傳輸技術突破線纜約束，無需電氣連接，無外露接口，沒有接觸火花和磨損老化等問題，對雨雪等惡劣天氣或環境具備較強的適應性，且能量發射裝置幾乎不占據地上空間，占地資源少、維護成本低。該技術不僅能促進電動汽車續航問題的緩解和車輛與電網互動能力的加強，而且在消費電子、無人機、機器人等應用領域也受到了國內外學術界和產業界的廣泛關注。

異物是位于無線電能傳輸系統發射端和接收端之間任何不屬于系統本身的物體，在眾多種類的異物中，金屬異物和生物體異物等會對系統傳輸功率、效率以及安全性產生嚴重的不良影響。異物檢測技術是保障磁耦合諧振式無線電能傳輸系統安全穩定運行不可或缺的輔助功能。利用傳感線圈進行異物檢測的方法由于成本低、易與無線電能傳輸系統集成而成為實現異物檢測功能的主要技術。目前，基于傳感線圈的異物檢測方法為了提高檢測精度和靈敏度，通常采用陣列式傳感線圈，并采用兩個傳感單元反串聯的連接方式抵消能量傳輸磁場對檢測的干擾和進一步增大傳感線圈對異物的感知能力。然而，當某質地均勻的異物(如硬幣或其他形狀規則的金屬片等)恰巧覆蓋于反串聯的兩個傳感單元的相同面積(如圖1：異物關于平面β幾何對稱，反串聯的檢測單元也關于平面β幾何對稱，且異物在該組檢測單元的正上方)，或者在當異物對兩個反串聯傳感單元的電磁影響恰巧相同而發生抵消時的情況下，此種檢測方式會由于線圈與異物間的解耦而導致失效，即此類方法會天然地造成檢測盲區，此類盲區稱為間接盲區，間接盲區的大小與傳感單元結構和異物的結構與性質均有關，因此間接盲區出現的時間與空間具有一定的隨機性，故而它對系統安全性的影響是惡劣而顯著的，工程應用絕不允許出現此種情況。為了解決上述問題，工程上通常采用雙層傳感線圈協同工作的技術，具體是指，雙層線圈通過平行錯位的重疊布置而使兩層傳感線圈的各自盲區點實現交錯，從而時刻保證在某一層傳感線圈觸發間接盲區時，另一層傳感線圈可以正常進行該異物的識別，雖然方法奏效，但這會使系統成本和復雜度顯著增加，并會對無線電能傳輸系統寶貴的能量傳輸距離有所犧牲。

發明內容

為了解決現有技術中的不足，本發明的目的是提供一種應用于磁耦合諧振無線電能傳輸的單層陣列傳感線圈式異物檢測系統及其消盲方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種應用于磁耦合諧振無線電能傳輸的單層陣列傳感線圈式異物檢測系統，所述檢測系統包括發射端和接收端，所述發射端包括異物檢測單層陣列傳感線圈、發射線圈、發射端磁屏蔽層和發射端磁芯，所述接收端包括接收線圈、接收端磁屏蔽層和接收端磁芯；所述異物檢測單層陣列傳感線圈由若干個小尺寸的傳感單元構成，所述若干個傳感單元均勻密布，完整覆蓋整個檢測區域，不留任何空余空間，以實現對異物檢測直接盲區的消除；所述異物檢測單層陣列傳感線圈的整體尺寸等于或略微大于能量發射平面的有效面積。

進一步的，所述接收端與所述發射端上下相對設置，其中所述接收端磁屏蔽層鋪設于所述接收端磁芯上端方，所述接收端磁芯下方鋪設有所述接收線圈，所述接收線圈與所述異物檢測單層陣列傳感線圈上下相對設置，所述異物檢測單層陣列傳感線圈緊密鋪設在所述發射線圈的上方，所述發射線圈下方依次鋪設有所述發射端磁芯和發射端磁屏蔽層。