[发明专利]串串型无线电能传输系统的金属异物检测系统

说明书

一种串串型无线电能传输系统的金属异物检测系统，属于无线电能传输中金属异物检测技术领域。本发明针对现有对无线电能传输系统中金属异物的检测灵敏度低，并要求收发线圈同轴的问题。高频方波电源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；无线电能传输系统接收单元中包含基波传能电流；检测单元用于通过检测线圈集基于发射线圈产生感应电压；转换单元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；控制单元用于控制高频方波电源的通断及频率。本发明在实现金属异物检测的基础上，不影响电能传输，具有检测灵敏度高的优势，并且在电能传输系统的收发线圈错位时也不会影响检测效果。

技术领域

本发明涉及串串型无线电能传输系统的金属异物检测系统，属于无线电能传输中金属异物检测技术领域。

背景技术

磁耦合谐振式无线电能传输技术以电磁场为电能传输媒介，采用谐振原理，提高了传输功效和距离，弱化了对线圈相对位置的要求，更加安全可靠。

由于磁耦合谐振式无线电能传输技术不是贴合式传输，因此在传输空间中可能出现金属异物。金属异物的存在会使电能收发线圈的电磁参数产生变化，谐振点偏移；同时金属异物内部发生涡流损耗，也使系统的电能传输性能变差。过大的涡流损耗使金属异物局部过热，继而可能引发火灾等危害。

为了减小金属异物对电能传输系统性能及安全性的影响，通常需要对金属异物进行检测并加以移除。目前，对金属异物的检测方法大致可分为三种：非电磁检测、磁场检测以及系统参数检测。其中前两种检测方法会增加额外的设备与成本；第三种检测方法需要增加部分电路，但现有的第三种检测方法对小尺寸金属异物的检测灵敏度有限，往往需要收发线圈同轴，才能实现异物检测。

因此，针对以上不足，需要提供一种新的金属异物检测系统，以提高金属异物检测的灵敏度，并降低对收发线圈同轴的要求，使收发线圈错位时，依然获得可靠的检测结果。

发明内容

针对现有对无线电能传输系统中金属异物的检测灵敏度低，并要求收发线圈同轴的问题，本发明提供一种串串型无线电能传输系统的金属异物检测系统。

本发明的一种串串型无线电能传输系统的金属异物检测系统，包括高频方波电源、发射部谐振支路、接收部谐振支路、检测单元、转换单元及控制单元，

发射部谐振支路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；

控制单元用于控制高频方波电源的通断及频率，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。

根据本发明的串串型无线电能传输系统的金属异物检测系统，所述检测单元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。