[发明专利]一种具有异物检测功能无线电能传输系统及异物检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线电能传输系统，尤其涉及一种具有异物检测功能的无线电能传输系统以及采用无线电能传输系统进行异物检测的方法。 

背景技术

无线电能传输系统中的初级线圈和次级线圈之间存在金属异物时，会产生涡流，不仅能量损耗大，而且还会因涡流发热，产生安全隐患。因此，在无线传输系统进行电能传输之前，通常要进行异物检测。 

目前，常见的异物检测方法有功率损耗法和初级线圈电流检测法。其中，功率损耗法主要是通过计算发射端的发送功率和接收端的接收功率差值与系统自身消耗的功率相比较，从而判断是否有异物的存在。初级线圈电流检测法主要是通过将初级线圈的检测电流与设定的阀值进行比较，来判断是否有异物存在。其原理是：当有异物存在时，由于异物需消耗一部分能量，故在负载接收能量为定值时，发射端将会发送更多的能量，势必会造成初级线圈中的电流增大，故只需要根据正常的电流值设定一定的阀值，通过阀值与检测电流的比较就能判断出初级线圈与次级线圈之间是否有异物存在。 

上述两种异物检测方法虽具有较高的灵敏度，但均不适用于大功率无线电能传输系统的异物检测，原因是功率较小时，异物消耗的功率占发送端发送功率的比重大，引起初级线圈内电流变化的幅度也大，故采用上述两种方式均十分容易侦测到异物的存在。相反，在大功率系统中，异物消耗的功率占发送端发送功率的比重极小，引起初级线圈内电流变化的幅度也小，异物的存在对系统的功率和电流参数的影响微小。 

发明内容

为了克服现有大功率无线电能传输系统使用过程中异物检测困难，而现有检测手段运用于大功率情况下灵敏度较低的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种具有异物检测功能无线电能传输系统，尤其适用于无线电能传输系统为大功率系统的情况，其结构简单，易于实现。 

本发明还要解决的技术问题在于提出一种异物检测方法，能有效提高异物检测过程中的灵敏度、准确性与可靠性。 

为达此目的，本发明采用以下技术方案： 

一种具有异物检测功能无线电能传输系统，包括发射端和接收端，所述发射端上设有初级线圈，所述接收端上设有次级线圈，所述次级线圈与第一电容并联，所述发射端上还设有检测线圈，所述检测线圈的一部分或全部位于所述初级线圈的外围。 

优选为，所述检测线圈的线圈直径大于所述初级线圈的线圈直径。 

优选为，所述检测线圈与电流互感器相连。 

优选为，所述初级线圈与第一开关并联，构成第一串联体，所述检测线圈与第二开关并联，构成第二串联体，所述第一串联体与所述第二串联体并联。 

优选为，所述第一串联体的一端与所述第二串联体的一端均与第二电容串联。 

一种用于具有异物检测功能无线电能传输系统的异物检测方法，按如下步骤实施： 

S00：给发射端上电。 

S10：所述无线电能传输系统的内部的控制器以预定的周期检测是否有接收端存在，若无接收端，进入S20步骤；若有接收端，所述无线电能传输系统处 于被唤醒状态，进入S30步骤； 

S20：所述无线电能传输系统进入待机模式，处于待唤醒状态； 

S30：所述无线电能传输系统进入检测模式，对所述初级线圈与所述次级线圈之间是否存在异物进行检测； 

S40：在所述检测模式下，所述控制器控制所述电流互感器检测所述检测线圈上的电压值，根据电压值判断是否存在异物，若存在异物，进入S20步骤，若不存在异物，进入S50步骤； 

S50：所述无线电能传输系统进入工作模式，所述初级线圈对所述次级线圈进行电能传输。 

进一步的，步骤S40按如下步骤实施： 

S401：所述电流互感器检测所述检测线圈上的电流检测值，且将所述电流检测值转化成电压检测值V； 

S402：预设电压阀值ΔV，所述控制器内部的比较器比较所述电压检测值V与所述电压阀值ΔV和电压初始值V₀之和的大小； 

S403：若V＞ΔV+V₀,进入S20步骤，发出警报，若V≤ΔV+V₀，进入S50步骤。 

进一步的，所述无线电能传输系统中没有异物存在时，所述电流互感器检测所述检测线圈上的电流初始值，且将所述电流初始值转化成电压初始值V₀。