[发明专利]串串型无线电能传输系统的金属异物检测系统

权利要求书

1.一种串串型无线电能传输系统的金属异物检测系统，其特征在于，包括高频方波电源(1)、发射部谐振支路(2)、接收部谐振支路(3)、检测单元(4)、转换单元(5)及控制单元(6)，

发射部谐振支路(2)用于串联在无线电能传输系统发射单元的电容与发射线圈之间，接收部谐振支路(3)用于串联在无线电能传输系统接收单元的负载电阻与接收线圈之间；

所述高频方波电源(1)用于为无线电能传输系统发射单元提供可以分解为基波与各奇次谐波的电压信号，使无线电能传输系统发射单元中包含基波传能电流与高次检测电流；无线电能传输系统接收单元中包含基波传能电流；

检测单元(4)用于通过检测线圈集基于发射线圈产生感应电压；所述检测线圈集与所述发射线圈同轴放置，检测线圈集下表面与发射线圈上表面紧密相邻；

转换单元(5)用于对所述感应电压依次进行滤波、整流及调理，获得感应电压的调整幅值；

控制单元(6)用于控制高频方波电源(1)的通断及频率，包括根据感应电压的标准幅值与所述感应电压的调整幅值判断是否存在金属异物，并在存在金属异物时，关断高频方波电源(1)。

2.根据权利要求1所述的串串型无线电能传输系统的金属异物检测系统，其特征在于，所述检测单元(4)的检测线圈集包括上层检测线圈集与下层检测线圈集，上层检测线圈集与下层检测线圈集紧密连接，并且坐标原点重合；

上层检测线圈集包括检测线圈组C与检测线圈组D，下层检测线圈集包括检测线圈组A与检测线圈组B，每个检测线圈组均包含两个检测单元，同一个检测线圈组的两个检测单元反向串联连接。

3.根据权利要求2所述的串串型无线电能传输系统的金属异物检测系统，其特征在于，

获得在无线电能传输系统中无金属异物存在时，转换单元(5)能够获得的四个检测线圈感应电压的标准幅值；采用控制单元(6)将转换单元(5)在线获得的四个检测线圈感应电压的调整幅值与对应的标准幅值进行比较，当比较结果的绝对值超过预设阈值时，判定存在金属异物。

4.根据权利要求3所述的串串型无线电能传输系统的金属异物检测系统，其特征在于，

所述无线电能传输系统发射单元包括发射线圈L_t、发射线圈串联电容C_t和发射部谐振支路(2)，所述发射部谐振支路(2)由电容C_d和电感L_d并联组成；

使发射单元的两个谐振点ω₁与ω₂为：

其中：

A＝L_dC_dL_tC_t，

B＝L_dC_d+L_tC_t+L_dC_t，

使ω₁＝ω₀，ω₂＝nω₀，n选择为奇数；从而使无线电能传输系统发射单元中包含基波传能电流与高次检测电流。

5.根据权利要求4所述的串串型无线电能传输系统的金属异物检测系统，其特征在于，

无线电能传输系统接收单元包括接收线圈L_r、接收线圈串联电容C_r、接收部谐振支路(3)及负载电阻R_L；所述接收部谐振支路(3)由电容C_b和电感L_b并联组成；

根据发射单元的谐振点ω₂对电容C_b和电感L_b进行选择：

再根据发射单元的谐振点ω₀确定接收线圈串联电容C_r为：

从而使无线电能传输系统接收单元中只包含基波传能电流。