[发明专利]SPWM控制的无线充电系统金属异物检测装置及方法

权利要求书

1.一种SPWM控制的无线充电系统金属异物检测装置，其特征在于：包括无线电能发射单元、无线电能接收单元、金属异物检测单元以及控制单元(8)，所述无线电能发射单元包括依次连接的SPWM调制电路(1)、逆变电路(4)以及发射线圈，所述无线电能接收单元包括依次连接的接收线圈、谐振电容、AC-DC变换器、DC-DC变换器和电池负载；所述金属异物检测单元包括依次连接的检测线圈组(2)、检测模块(3)，所述检测线圈组(2)铺设在发射线圈上面；所述检测模块(3)包括依次连接的并联谐振电路(5)、高通滤波电路(6)和差分放大电路(7)；所述控制单元(8)分别与SPWM调制电路(1)、DC-DC变换器、差分放大电路(7)连接。

2.根据权利要求1所述SPWM控制的无线充电系统金属异物检测装置，其特征在于：所述接收线圈串联谐振电容C_s，谐振电容C_s的大小与第一调制波u_r0和第一调制频率f₀相关。

3.根据权利要求2所述SPWM控制的无线充电系统金属异物检测装置，其特征在于：所述并联谐振电路(5)由并联谐振电容和串联采样电阻组成，所述并联谐振电路(5)的谐振频率与第二调制波u_r1和第二调制频率f₁相关。

4.根据权利要求3所述SPWM控制的无线充电系统金属异物检测装置，其特征在于：所述高通滤波电路采用巴特沃斯二阶有源滤波电路。

5.根据权利要求4所述SPWM控制的无线充电系统金属异物检测装置，其特征在于：所述差分放大电路经过模数转换电路与控制单元(8)相连，所述控制单元(8)用于比较检测电压与阈值电压，判断是否存在异物入侵。

6.一种基于权利要求1所述SPWM控制的无线充电系统金属异物检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述SPWM调制电路(1)将调制波u_r与三角载波u_c进行比较，控制逆变电路(4)的开通和关断；所述SPWM调制电路(1)受控制单元(8)的控制，工作在三种工作状态下；当只采用第一调制波u_r0与三角载波u_c进行比较来控制逆变电路(4)通断时，系统工作在能量传输状态，此时系统在第一工作状态S₁下；当采用第一调制波u_r0和第二调制波u_r1复合调制后与三角载波u_c进行比较来控制逆变器通断时，系统进行能量传输和异物监测，此时系统在第二工作状态S₂下；第三工作状态S₃下，当采用第二调制波u_r1与三角载波u_c进行比较来控制逆变电路(4)通断时，通过高频磁场提升金属异物的涡流效应从而加强对小型金属异物的检测能力，此时系统在第三工作状态S₃下。

7.根据权利要求6所述检测方法，其特征在于，高频磁场产生方法：

SPWM调制电路(1)将第一调制频率为f₀的第一调制波u_r0和第二调制频率为f₁的第二调制波u_r1进行调制，得到包含第一调制频率f₀和第二调制频率f₁的复合调制波，控制逆变电路(4)输出频率主要为f₀和f₁的PWM电压波；PWM电压波直接通入发射线圈，在空间中产生频率主要为f₀和f₁的多频复合磁场。