基于多频率激励线圈的阵列式异物检测系统及其检测方法与流程

本发明属于无线电能传输，更具体地说，特别涉及基于多频率激励线圈的阵列式异物检测系统及其检测方法。

背景技术：

1、目前常用的异物检测方式大致分为检测线圈方式，发射线圈参数方式，传感器方式，传感器方式如采用红外传感器此类，成本较高，受环境影响也较大，发射线圈参数方式一般应用于中小型功率设备，对于大功率设备不适用，对于无线充电电动汽车来说，检测线圈方式是应用最多，效果最好的。

2、无线充电电动汽车来说，原本的异物检测方案采用单频激励的双层线圈，实现单个线圈上全区域的磁场分布均匀，实现了单个线圈的无盲区检测，但是在大面积铺设时引出线过多、过长，导致引出线本身对于检测线圈阵列干扰很大，同时因为对装置轻量化的要求，检测线圈采用pcb线圈，但是对于pcb线圈本身，高频下的特性并不能简单的等效为一个电感，在特定的频段可能会呈容性，表现为一个电容，此时线圈不再是电感。

3、异物检测线圈阵列与功率发射线圈集成安装在一起，阵列中的每个线圈的引出线长度不一且长度很长，此时并不能忽略掉引出线的影响，所以根据pcb线圈特性进行检测是有必要的，因此做出实验进行验证；

4、对于pcb线圈来说，此时的引出线等效为一个lr串联并联c结构，引出线之间还会形成寄生电容，线圈也要等效为一个lr串联并联c结构，因为采用双层线圈，两层线圈之间也会产生寄生电容，线圈本身还存在对地电容，综合分析得到pcb线圈的等效电路如图1所示，并做出仿真实验，在实验中对与不处于变化区域的线圈来说，通入20mhz的电流，此时异物进入前后线圈两端电压的波形图2图3所示，可以看出异物进入前后幅值变化不大，若采用单个频率在非变化区域进行检测，则灵敏度不高。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了基于多频率激励线圈的阵列式异物检测系统及其检测方法，通过检测线圈接入不同频率的激励源，在一个周期内综合多个频率分析的信息多方面检测，以解决现在技术中通过单频率的检测线圈检测异物时敏度不高的技术问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于多频率激励线圈的阵列式异物检测系统，包括多个频率各不相同的激励源，多个所述激励源通过模拟选通开关进行n选一地与阵列式异物检测系统中的每一个检测线圈连通，使所述检测线圈依次在不同频率的激励源激励下进行异物检测；

3、所述检测线圈与幅相差检测芯片检测连接，通过所述幅相差检测芯片检测所述检测线圈的电压信号，并连接计数器进行数据采集与综合分析。

4、进一步的，所述激励源为两个，所述模拟选通开关为pwm发生器，通过pwm发生器分别控制两个所述激励源的开关交替导通。

5、进一步的，所述激励源包括激励电源和开关，并通过串联电容与所述检测线圈连接，所述激励源的开关通过pwm发生器控制。

6、进一步的，两个所述激励源的幅值不同。

7、进一步的，所述检测线圈按照m×n的方式阵列设置，每个所述检测线圈均对应多个频率不同的所述激励源。

8、进一步的，多个所述检测线圈为pcb线圈。

9、根据基于多频率激励线圈的阵列式异物检测系统，本发明还提供一种基于多频率激励线圈的阵列式异物检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

10、s1：设置按照m×n阵列设置检测线圈，每个所述检测线圈均采用n个不同频率的激励源进行激励；

11、s2：在一个周期内对所述检测线圈的电压信号进行检测，每有一次出现超过阈值就拨动计数器；

12、s3：判断一个周期后计数器的数值是否大于0，如果大于0则进入步骤s4，如果数值为0则返回步骤s1；

13、s4：将异常信号传输到上机位；

14、s5：上机位接收到信号后系统停止充点并发出报警。

15、进一步的，接收到步骤s5的报警信息后，在对应电压信号超过阈值的所述检测线圈处查找异物并清理。

16、本发明提供了基于多频率激励线圈的阵列式异物检测系统及其检测方法，具备以下有益效果：

17、本发明通过检测线圈采用多频检测时分复用方法，在异物进入时改变检测线圈的自谐振频率，若处于“变化区”的检测线圈使用原来的频率激励，则幅值和相位都会出现极大的变化，通过检测这种变化判别是否存在异物。因此可以实现大面积覆盖的同时提高了对异物检测的灵敏度。

技术特征：

1.基于多频率激励线圈的阵列式异物检测系统，其特征在于：包括多个频率各不相同的激励源，多个所述激励源通过模拟选通开关进行n选一地与阵列式异物检测系统中的每一个检测线圈连通，使所述检测线圈依次在不同频率的激励源激励下进行异物检测；

2.根据权利要求1所述的基于多频率激励线圈的阵列式异物检测系统，其特征在于：所述激励源为两个，所述模拟选通开关为pwm发生器，通过pwm发生器分别控制两个所述激励源的开关交替导通。

3.根据权利要求2所述的基于多频率激励线圈的阵列式异物检测系统，其特征在于：所述激励源包括激励电源和开关，并通过串联电容与所述检测线圈连接，所述激励源的开关通过pwm发生器控制。

4.根据权利要求1-3任一所述的基于多频率激励线圈的阵列式异物检测系统，其特征在于：两个所述激励源的幅值不同。

5.根据权利要求1所述的基于多频率激励线圈的阵列式异物检测系统，其特征在于：所述检测线圈按照m×n的方式阵列设置，每个所述检测线圈均对应多个频率不同的所述激励源。

6.根据权利要求5所述的基于多频率激励线圈的阵列式异物检测系统，其特征在于：多个所述检测线圈为pcb线圈。

7.如权利要求1-6任一所述的基于多频率激励线圈的阵列式异物检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的基于多频率激励线圈的阵列式异物检测系统的检测方法，其特征在于：接收到步骤s5的报警信息后，在对应电压信号超过阈值的所述检测线圈处查找异物并清理。

技术总结
本发明公开了基于多频率激励线圈的阵列式异物检测系统及其检测方法，属于无线电能传输技术领域，该发明包括多个频率各不相同的激励源，多个所述激励源通过模拟选通开关进行N选一地与阵列式异物检测系统中的每一个检测线圈连通，使所述检测线圈依次在不同频率的激励源激励下进行异物检测，通过这种方式在异物进入时改变检测线圈的自谐振频率，若处于“变化区”的检测线圈使用原来的频率激励，则幅值和相位都会出现极大的变化，通过检测这种变化判别是否存在异物，因此可以实现大面积覆盖的同时提高了对异物检测的灵敏度。

技术研发人员：吴晓锐,唐春森,肖静,戴欣,史浩楠,莫宇鸿,龚文兰,韩帅,陈卫东,郭小璇,郭敏
受保护的技术使用者：广西电网有限责任公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16