[发明专利]一种基于线圈矩阵的无线输电系统中异物检测方法

说明书

本发明公开了一种基于线圈矩阵的无线输电系统中异物检测方法，包括线圈矩阵，线圈矩阵包括分别由多个发射小线圈排列构成的发射线圈矩阵和接收线圈矩阵，具体按照以下步骤实施：1、启动发射小线圈，记录每个接收小线圈上的输出电压U_Om,n；2、根据每个接收小线圈上的输出电压U_Om,n，计算每个发射小线圈与接收小线圈处线圈之间的互感；3、根据每个接收小线圈与不同发射小线圈之间的位置计算每个发射小线圈与接收小线圈处线圈之间的互感；4、根据步骤2和步骤3得到的互感值确定无线输电系统中异物的位置。本发明的方法解决了现有技术中异物检测复杂且实现难度较大的问题。

技术领域

本发明属于无线输电技术领域，涉及一种基于线圈矩阵的无线输电系统中异物检测方法。

背景技术

随着无线电能传输技术的不断发展，人们越来越看重如何提高无线输电系统的传输效率以及如何提高无线输电的传输距离。但无线输电中传输距离的增加会使得线圈之间的距离增大，这意味着发送与接收线圈之间的空间中进入异物的可能性也随之增大。目前稍远距离的无线输电系统线圈结构通常包括两线圈、三线圈以及四线圈等。然而无论是无线输电系统的磁耦合谐振式还是磁感应式输电方式，对于输电空间的环境要求都较为严格。当无线输电途径中异物如一些导磁材料进入后，会使发射线圈发送的能量被导磁材料大量吸收而导致传输的效率大大降低。另外在高频磁场的作用下可能发生涡流效应加热异物，威胁到人身安全或设备的正常运行。因此检测输电途径中是否存在其他的导磁材料对于无线输电系统能否高效率运行有重要的意义。

目前常见的异物检测方法包括机器视觉方法、热能损耗检测方法和阻抗变化检测方法等。机器视觉方法通过摄像头采集空间的图像再经过神经网络算法判断输电空间是否存在异物，这种方法需要摄像头和高性能微处理器等，成本高。热能损耗检测方法通过系统发射功率的变化和输出功率来检测热能损耗，这种方法检测精度不高，且无法得知线圈中异物的位置。阻抗变化检测方法通过检测输入侧线圈的阻抗变化来检测异物，同时可以检测导磁材料和生物体。这种方法对于阻抗变化不大情况的检测精度不高，且特征提取的算法难度较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于线圈矩阵的无线输电系统中异物检测方法，解决了现有技术中存在的异物检测复杂且实现难度较大或精度不高的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于线圈矩阵的无线输电系统中异物检测方法，包括线圈矩阵，所述线圈矩阵包括发射线圈矩阵和接收线圈矩阵，所述发射线圈矩阵由多个发射小线圈排列构成，所述接收线圈矩阵由多个接收小线圈排列构成，具体按照以下步骤实施：

步骤1、启动发射小线圈，记录每个接收小线圈上的输出电压U_Om,n；

步骤2、根据每个接收小线圈上的输出电压U_Om,n，计算每个发射小线圈与接收小线圈处线圈之间的互感；

步骤3、根据每个接收小线圈与不同发射小线圈之间的位置计算每个发射小线圈与接收小线圈处线圈之间的互感；

步骤4、根据步骤2和步骤3得到的互感值确定无线输电系统中异物的位置。

本发明的特点还在于：

步骤1具体为，首先，启动第1个发射小线圈TX₁，发射小线圈的输入电压为U_S，记录此时每个接收小线圈的输出电压分别为U_O1,n，记录完每个接收小线圈的输出电压后关闭第1个发射小线圈TX₁；然后，启动第2个发射小线圈TX₂，同时记录此时每个接收小线圈的输出电压分别为U_O2,n，记录完每个接收小线圈的输出电压后关闭第2个发射小线圈TX₂，以此类推，依次按照顺序完成发射线圈TX₃到TX₉启动与关闭，并记录启动时的每个接收小线圈的输出电压。