异物检测装置

本申请涉及无线充电，特别是涉及一种异物检测装置。

背景技术：

1、为了节约能源，减少环境污染，电动汽车受到了世界各国的大力推广，全球电动汽车市场近年来快速增长。电池容量有限是导致车主续航焦虑的主要因素。为缓解该问题，大力推进充电基础设施建设成为促进电动汽车产业蓬勃发展的关键。在此背景下，电动汽车无线充电作为一项重要的支撑技术，在技术研究以及商业发展方面都取得了不俗的进展。但在磁耦合式无线充电系统运行过程中，发射线圈与接收线圈之间存在着高频率高强度的交变磁场。当金属异物侵入该区域时，它不仅削弱磁场耦合，降低系统工作效率，还会因涡流效应造成剧烈和快速的表面温升，从而引起火灾隐患，因此，在无线充电过程中进行异物检测是十分有必要的。

2、然而，目前市面上的异物检测技术存在灵敏度低、容易误报的问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对现有技术中异物检测装置存在灵敏度低、容易误报的问题提供一种异物检测装置。

2、为了实现上述目的，本申请提供了一种异物检测装置，包括：

3、第一检测单元，包括多个第一线圈，各所述第一线圈用于根据发射线圈提供的激励磁场输出对应的第一感应电信号，其中，各所述第一线圈设于所述发射线圈的耦合范围内，且与所述发射线圈平行，各所述第一线圈相对于所述发射线圈的第一中线对称，且各所述第一线圈沿所述第一中线的方向呈阵列排布，所述第一中线的方向与所述发射线圈的磁场方向垂直；

4、控制模块，与所述第一检测单元连接，所述控制模块用于根据各所述第一感应电信号，判断所述发射线圈的耦合范围内是否存在异物。

5、在其中一个实施例中，所述异物检测装置还包括：

6、第二检测单元，设于所述发射线圈的耦合范围内，所述第二检测单元包括第二线圈，所述第二线圈用于产生第二感应电信号；

7、其中，第一部分的所述第二线圈与第二中线的围合区域内的磁通量等于第二部分的所述第二线圈与所述第二中线的围合区域内的磁通量，两部分所述第二线圈分别位于所述第二线圈的第二中线的两侧；

8、所述控制模块还用于根据各所述第一感应电信号和所述第二感应电信号，判断所述发射线圈的耦合范围内是否存在异物。

9、在其中一个实施例中，所述第二中线与所述发射线圈的第一中线重合，所述第二线圈包括多个矩形区，各所述矩形区沿着所述第一中线交替排列于所述第一中线的两侧；

10、位于所述第一中线一侧的矩形区与所述第一中线围合的面积等于位于所述第一中线另一侧的矩形区与所述第一中线围合的面积。

11、在其中一个实施例中，各所述第一线圈具有多匝线圈结构。

12、在其中一个实施例中，所述第二检测单元还包括：

13、第三线圈，所述第三线圈环绕所述发射线圈的边缘，且所述第三线圈的正投影与所述发射线圈部分重叠，所述第三线圈用于产生第三感应电信号，以弥补所述第一检测单元的磁场检测盲区；

14、其中，所述控制模块用于根据各所述第一感应电信号、所述第二感应电信号和所述第三感应电信号，判断所述发射线圈的耦合范围内是否存在异物。

15、在其中一个实施例中，所述发射线圈的边缘呈矩形，沿所述矩形的四条边分别交替依次设置有两个第一对称区和两个第二对称区，两个所述第一对称区关于所述第一中线对称。

16、在其中一个实施例中，在同一所述第一对称区中，一部分的所述第三线圈与第三中线的围合区域内的磁通量等于另一部分的所述第三线圈与所述第三中线的围合区域内的磁通量，两部分所述第三线圈分别位于所述第三中线的两侧，所述第三中线与所述第一中线平行；

17、在同一所述第二对称区中，一部分的所述第三线圈与第四中线的围合区域内的磁通量等于另一部分的所述第三线圈与所述第四中线的围合区域内的磁通量，两部分所述第三线圈分别位于所述第四中线的两侧，所述第四中线与所述第一中线垂直。

18、在其中一个实施例中，所述控制模块包括：

19、信号接收单元，分别与所述第一检测单元、所述第二检测单元连接，用于分别获取各所述第一感应电信号、所述第二感应电信号和所述第三感应电信号；

20、信号处理单元，与所述信号接收单元连接，用于根据各所述第一感应电信号的幅值、所述第二感应电信号的幅值、所述第三感应电信号的幅值、第一预设阈值、第二预设阈值和第三预设阈值，判断所述发射线圈的耦合范围内是否存在异物。

21、在其中一个实施例中，所述信号处理单元用于分别将任意相邻的两个所述第一线圈输出的所述第一感应电信号的幅值按照预设比例相加，产生一个处理值，并将所述处理值与所述第一预设阈值进行对比。

22、在其中一个实施例中，所述信号处理单元还用于当各所述处理值均小于等于所述第一预设阈值、所述第二感应电信号的幅值小于等于所述第二预设阈值、且所述第三感应电信号的幅值小于等于所述第三预设阈值时，判断所述发射线圈的耦合范围内不存在异物；和/或

23、当任一个所述处理值大于所述第一预设阈值，或所述第二感应电信号的幅值大于所述第二预设阈值，或所述第三感应电信号的幅值大于所述第三预设阈值时，判断所述发射线圈的耦合范围内存在异物。

24、上述异物检测装置，第一检测单元的各个第一线圈的结构沿着发射线圈的磁场方向延伸，当单个第一线圈范围内不存在异物时，该第一线圈在发射线圈的第一中线两侧的磁通量相同，而当存在异物时，该第一线圈在发射线圈的第一中线两侧的磁通量不相同，第一线圈产生的第一感应电信号由此发生改变，故控制模块通过各第一线圈输出的第一感应电信号即可判断发射线圈的耦合范围内是否存在异物，与以平衡线圈对的电压差为判据的异物检测方法相比，上述基于单个第一线圈产生的第一感应电信号进行异物判断，可以有效地提高异物检测灵敏度和可靠性。

技术特征：

1.一种异物检测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的异物检测装置，其特征在于，所述异物检测装置还包括：

3.根据权利要求2所述的异物检测装置，其特征在于，所述第二中线与所述发射线圈的第一中线重合，所述第二线圈包括多个矩形区，各所述矩形区沿着所述第一中线交替排列于所述第一中线的两侧；

4.根据权利要求1至3任一项所述的异物检测装置，其特征在于，各所述第一线圈具有多匝线圈结构。

5.根据权利要求3所述的异物检测装置，其特征在于，所述第二检测单元还包括：

6.根据权利要求5所述的异物检测装置，其特征在于，所述发射线圈的边缘呈矩形，沿所述矩形的四条边分别交替依次设置有两个第一对称区和两个第二对称区，两个所述第一对称区关于所述第一中线对称。

7.根据权利要求6所述的异物检测装置，其特征在于，在同一所述第一对称区中，一部分的所述第三线圈与第三中线的围合区域内的磁通量等于另一部分的所述第三线圈与所述第三中线的围合区域内的磁通量，两部分所述第三线圈分别位于所述第三中线的两侧，所述第三中线与所述第一中线平行；

8.根据权利要求5所述的异物检测装置，其特征在于，所述控制模块包括：

9.根据权利要求8所述的异物检测装置，其特征在于，所述信号处理单元用于分别将任意相邻的两个所述第一线圈输出的所述第一感应电信号的幅值按照预设比例相加，产生一个处理值，并将所述处理值与所述第一预设阈值进行对比。

10.根据权利要求9所述的异物检测装置，其特征在于，所述信号处理单元还用于当各所述处理值均小于等于所述第一预设阈值、所述第二感应电信号的幅值小于等于所述第二预设阈值、且所述第三感应电信号的幅值小于等于所述第三预设阈值时，判断所述发射线圈的耦合范围内不存在异物；和/或

技术总结
本申请涉及一种异物检测装置，包括：第一检测单元，包括多个第一线圈，各所述第一线圈用于根据发射线圈提供的激励磁场输出对应的第一感应电信号，其中，各所述第一线圈设于所述发射线圈的耦合范围内，且与所述发射线圈平行，各所述第一线圈相对于所述发射线圈的第一中线对称，且各所述第一线圈沿所述第一中线的方向呈阵列排布，所述第一中线的方向与所述发射线圈的磁场方向垂直；控制模块，与所述第一检测单元连接，所述控制模块用于根据各所述第一感应电信号，判断所述发射线圈的耦合范围内是否存在异物。基于单个第一线圈产生的第一感应电信号进行异物判断，可以有效地提高异物检测灵敏度和可靠性。

技术研发人员：蹇林旎,牛松岩,魏俊宇,涂嘉阳,赵青宇
受保护的技术使用者：南方科技大学
技术研发日：20221221
技术公布日：2024/3/31