[发明专利]无线电能传输智能化异物检测系统设计方法

说明书

本发明提出了无线电能传输智能化异物检测系统设计方法，包括以下步骤：启动检测系统激励源；逐个接入单一检测线圈；判断检测信号是否位于安全阈值范围内，从而判断是否存在异物；判断异物尺寸是否超过安全检测尺寸；接入多个检测线圈；保持激励源输出信号频率与检测电路谐振频率同步；判断异物是否为金属；判断异物是否为活体生物，若是则驱离；判断异物是否为铁磁性金属或铁磁性合金，若是则停止充电。本发明相对于传统的异物检测系统，能够智能地根据异物的不同种类来控制充电过程继续或停止，且可以推断出异物的材料种类。

技术领域

本发明涉及无线电能传输智能化异物检测系统设计方法，属于无线电能传输技术及异物检测技术领域。

背景技术

无线电能传输技术原理为在发射线圈通入交变电流激励，产生交变磁场，能量通过该交变磁场耦合到接收线圈并为负载提供电能，从而实现了电能的无线传输。相较于传统的通过金属导线来实现电能传输的方式，无线电能传输技术可避免电火花、插头的接触磨损及老化等问题，同时可应用于非接触的电能传输场合。在该技术逐步应用的过程中，其安全问题(如：异物检测等)也需解决。

由于该技术的非接触特性，其发射端与接收端之间可能会引入异物，其中部分铁磁性金属异物及其合金(如：铁、钴、镍及其高磁导率合金等材料)会由于涡流效应而发热，从而可能引发安全隐患(如：异物燃烧、烫伤人体、毁坏无线充电系统等)。而部分非铁磁性金属及合金(如：铝、铜及非铁磁性合金等材料)同样会由于涡流效应而发热，但最终该种类的异物的热平衡温度会稳定在相关标准规定的安全限值之内，即可视为对系统不会产生实质性的危害，例如，美国机动车工程师学会SAEJ2954标准中规定电动汽车无线充电系统中异物的安全温度限值为80℃。对于活体异物(如：人体、宠物、鸟类等)则会因暴漏在充电系统的强交变磁场中感到不适甚至病变。其他异物(如塑料等)则不会受强交变磁场影响或对无线充电系统产生破坏。针对无线电能传输系统的不同种类的异物需准确检测并识别异物类型，同时检测系统分别作出响应，最终实现异物的智能化识别及充电系统的智能化控制。

现有技术的水平以及存在的问题：

实现无线充电异物检测所采用的技术种类繁多，只可判断有无，若存在异物则会报警并会停止充电，严重影响充电进程。无法进一步区分异物的种类即无法准确判断出对系统真正存在安全隐患的异物。

部分技术成本过高，不易于系统集成(如光纤折射检测法、光纤折射率温度检测法)，部分技术响应速度慢，存在滞后性(如温度检测法)

部分技术受环境影响及强交变磁场影响较大，无法对异物种类进行详细判断且可能存在误判(如机器视觉检测、雷达检测、铂电阻温度传感器等)。

发明内容

本发明的目的是提出无线电能传输智能化异物检测系统设计方法，以解决现有的无线充电异物检测的技术无法进一步区分异物的种类即无法准确判断出对系统真正存在安全隐患的异物、成本过高、响应速度慢且存在误判的问题。

无线电能传输智能化异物检测系统设计方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一、启动异物检测系统的激励源；

步骤二、通过检测线圈所在支路的开关管进行控制，逐个接入单一检测线圈，即检测电路谐振腔中只包含单独一个检测线圈；

步骤三、记录步骤二中所有情况的检测信号幅值，并逐个与检测信号安全阈值比较，判断是否所有检测信号幅值处于与检测信号安全阈值范围内；若所有检测信号幅值处于检测信号安全阈值范围内，则无任何异物，充电系统可以启动或继续正常工作；若部分检测信号处于检测信号安全阈值范围之外，则表明存在异物，并执行步骤四；

步骤四、根据检测信号的幅值和受影响的检测线圈数量及位置计算异物的尺寸大小，判断异物的尺寸大小是否超过该功率等级下的安全检测尺寸，若异物尺寸未超过安全检测尺寸则对驾驶员或用户发出无线充电系统存在无危害的异物警报提示，并令充电系统可以启动或继续正常工作；若异物尺寸超过安全检测尺寸则进入步骤五；