[发明专利]一种电动汽车无线充电系统异物检测方法

说明书

本发明涉及无线充电技术领域，具体涉及一种电动汽车无线充电系统异物检测方法，基于电容‑接收侧串联电容补偿模式，利用四个检测线圈的实时电压来检测无线充电系统中的金属异物，通过异物检测避免大功率无线充电系统因金属异物可能造成的安全隐患，该方法适用于实际使用、造价成本较低的电动汽车无线充电系统的异物检测。

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，具体涉及一种电动汽车无线充电系统异物检测方法。

背景技术

目前电动汽车仍以插电式作为主要的充电方式，这带来了安全隐患并且对于大功率的充电桩需要专业人员进行充电操作，十分不便。电动汽车无线充电作为一种新兴的充电方式渐渐走进了人们的视野。虽然目前成本仍是电动汽车无线充电的主要问题，不过随着技术的改进和批量化的生产，该问题可以得到解决。

电动汽车无线充电系统的主要有：工频整流电路、高频逆变电路、补偿电路、耦合机构、高频整流电路、DC/DC变换电路及电池负载七部分。将工频的380V交流电整流后再逆变成高频的交流电，并通过补偿电路减小系统的无功损耗，基于法拉第电磁感应定律，电能经发射线圈传输至接收线圈，产生相同频率的感应电压。接收侧补偿谐振网络抵消线圈自感产生的无功功率后，高频整流电路将电能转换为直流并通过DC/DC电路实现系统的恒压/恒流输出，从而延长电池寿命。

对于各种功率等级的无线充电系统，异物检测(Foreign Object Detecting，FOD)都已经是必备的一项功能，无论在手机移动端或是用于交通领域的大功率无线充电系统，为了避免安全隐患，都已经配备了异物检测功能。根据检测因素，异物检测方法可以分为电气方法和物理方法。物理方法主要是检测无线充电系统中的物理量，包括温度，磁场强度，位置，光照强度等，电气方法则是检测无线充电系统中的电气量，包括电压，电流，效率，阻抗，频率等。

现有的一种无线电能传输系统异物检测方法，通过反绕连接的两个线圈构成平衡线圈并将其置于发射线圈平面，理想情况下当线圈平面不存在金属异物时，平衡线圈的端电压应该为0，通过检测平衡线圈的端电压并进行整流滤波采样，通过采样值与阈值的比较来判断金属异物是否存在。

由于该方法的线圈结构较为简单，且补偿拓扑为SS补偿，当负载变化或停车发生偏移时均会导致平衡线圈的端电压发生改变，因而此方法在实际应用时并不适合电动汽车无线充电系统的工况。

另一种根据隧道磁阻传感器进行实时监测的异物检测方法通过不同位置的磁阻传感器，将传感器的输出构成一个序列，当某一区域内传感器的磁阻有明显变化则判定为金属异物存在。该方法的检测效果较为明显，但隧道磁阻传感器的成本较高，并且需要人为进行判断以识别金属异物的存在，带来了人工成本上的消耗。对于大多数电动汽车用户来说，该方法都难以普及。

因此，为解决以上问题，需要改进一种电动汽车无线充电系统异物检测方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种电动汽车无线充电系统异物检测方法，能够针对电动汽车无线充电系统的工况，解决因停车偏移与负载变化带来的异物检测精确性的问题，并且适用于实际使用、造价成本较低。

一种电动汽车无线充电系统异物检测方法，用于检测无线充电系统中是否有金属异物，所述系统包括带有检测线圈的检测电路、带有LCC补偿拓扑的发射线圈

发射线圈的发射电路和带有接收线圈的接收电路；

所述检测线圈包括相同且布满发射线圈平面的检测线圈Ⅰ、检测线圈Ⅱ、检测线圈Ⅲ和检测线圈Ⅳ。

所述方法包括如下步骤:

步骤1：充电开始前的金属异物检测；对发射线圈施加一个激励电压，采集检测线圈的感应电压并与设定的阈值作比较，感应电压同时超过设定的电压阈值和某一线圈的感应电压与设定的电压阈值相差较多时，存在金属异物；检测感应电压没有超过设定的电压阈值，则不存在金属异物；