[发明专利]用于电动汽车无线充电的异物检测系统及其控制方法

说明书

本发明提供一种用于电动汽车无线充电的异物检测系统及其控制方法，系统包括在待检测区域内均匀分布的多个检测线圈，多个检测线圈在待检测区域内按照一一对称方式分布，且每个检测线圈按照双层线圈结构绕制，下层线圈的磁场分布用于补充上层线圈磁场分布的盲区，在每个检测线圈前端连接有高频激励电源，多个检测线圈的后端通过通道开关选择性地连通至信号提取电路中，信号提取电路与处理器连接，在处理器上还设置有异物提示模块。其效果是：检测线圈采用双层结构，在一定程度上减弱单层线圈的盲区；针对外界是否存在强磁场，采用不同的判别逻辑，提升了准确度，同时电路设计采用多通道选通控制方式，简化电路结构，扩展了检测区域面积。

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种用于电动汽车无线充电的异物检测系统及其控制方法。

背景技术

电动汽车在充电时耦合机构之间存在高频交变磁场，如果生物体进入其充电区域，容易对健康带来一定程度的损伤，如果是金属异物进入其中，则又会影响系统充电效率，甚至因为涡流效应等因素发热导致系统安全隐患，因此无线充电系统中的异物检测技术就必不可少了。

现有的异物检测技术中，检测方式包含温度及重力传感器检测，摄像头检测，功率传递过程中的参数检测，以及基于检测线圈的异物检测技术等。其中基于检测线圈的异物检测技术成本低，可塑性强，因而被广泛采用。而基于测线圈的异物检测技术的突破点主要与检测线圈结构、信号处理电路以及信号处理逻辑相关。各种信号处理电路的精度相差不大，常见的线圈结构的样式多为对称结构，对称结构的检测线圈用于无源式异物检测时，多利用其在功率磁场中产生的感应电压来实现异物检测，检测准确性受限于功率磁场特性；而在有源式异物检测时，是利用激励加载到检测线圈上，通过识别检测线圈的参数来判断异物的信息，因此对检测线圈的要求就不仅仅局限于对称结构的形式。且在有源式的检测当中多采用非对称的检测线圈，但常用的矩形或者圆形线圈在线圈外围仍然存在一定的盲区，这使得检测线圈的结构成为了基于检测线圈的异物检测技术提升准确度的突破点；同样地，由于电动汽车无线充电系统上电前后有无强磁场的干扰，也会对检测系统的准确率造成一定的影响，因而改变信号处理逻辑在一定程度上也可以提升检测的准确度，并减少误判。

发明内容

鉴于上述缺陷，本发明首先提供一种用于电动汽车无线充电的异物检测系统，主要解决现有线圈检测盲区大，准确性低，且容易受外界强磁场干扰的问题，具体技术方案如下：

一种用于电动汽车无线充电的异物检测系统，其关键在于：包括在待检测区域内均匀分布的多个检测线圈，所述多个检测线圈在所述待检测区域内按照一一对称方式分布，且每个检测线圈按照双层线圈结构绕制，下层线圈的磁场分布用于补充上层线圈磁场分布的盲区，在每个检测线圈前端连接有高频激励电源，多个检测线圈的后端通过通道开关选择性地连通至信号提取电路中，所述信号提取电路与处理器连接，在所述处理器上还设置有异物提示模块。

可选地，所述多个检测线圈按照m×n阵列形式分布，其中m和n为正整数，且至少一个为偶数。

可选地，所述检测线圈呈矩形线圈结构绕制。

可选地，所述检测线圈呈圆形线圈结构绕制。

可选地，所述信号提取电路包括调谐电容C1和采样电阻R1，调谐电容C1的前端接收所述通道开关输出的一路检测线圈信号，调谐电容C1的后端串接采样电阻R1后接地，在所述采样电阻R1的采样端同时连接有第一采样通道和第二采样通道，所述第一采样通道包括第一电压跟随器、高通滤波电容C2和高频采样电阻R2；所述第二采样通道包括第二电压跟随器、串联电阻R3、电感L2和谐振电容C3；其中电感L2和谐振电容C3构成并联谐振滤波电路，且在所述谐振电容C3上获得低频采样信号。

可选地，多个检测线圈设置在同一水平面板上，且位于电动汽车无线充电能量发射线圈的上方。

可选地，电动汽车无线充电能量发射线圈预埋在地面下方，分布有多个检测线圈的水平面板位于地面上。