CN104237954B

CN104237954B - 无线电能传输系统的异物检测方法和装置

Info

Publication number: CN104237954B
Application number: CN201410459557.1A
Authority: CN
Inventors: 鄢海峰; 龙海岸
Original assignee: QINGDAO ZHONGHAI HUIZHI ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Qianhai Zhentai Communication Technology Co ltd
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2017-09-05
Anticipated expiration: 2034-09-10
Also published as: CN104237954A

Abstract

本发明公开了一种无线电能传输系统的异物检测方法和装置，该异物检测方法包括：接收发射线圈发射的探测脉冲信号，获得对应探测脉冲信号的阻尼振荡波形；对阻尼振荡波形进行计数，并将计数结果与预先设定的阈值进行比较，得到比较结果；根据比较结果确定探测脉冲信号是否受到异物的影响。本发明通过发射线圈发射探测脉冲的方式还获得阻尼振荡的个数，并以此来判断无线电能传输系统中是否存在异物，提高了异物检测的灵敏度，并避免了检测过程中受无线电力传输系统的功率的影响。

Description

无线电能传输系统的异物检测方法和装置

技术领域

本发明涉及无线电能传输领域，具体来说，涉及一种无线电能传输系统的异物检测方法和装置。

背景技术

目前，在无线电能传输系统中，主要是通过发射线圈和接收线圈的耦合来实现无线电能的传输。其中，发射端主要是根据接收端的线圈电压来调节其工作频率等参数，从而控制接收端的工作电压保持在一定的电压范围内，并控制系统的传输功率。

在无线电能传输技术中，其一般是采用感应耦合电能的传输技术，即通过电磁耦合以非接触式方式向负载传递能量，从图1中可以看出，无线电能传输系统分为发射端(原边)电路以及接收端(副边)电路两大部分，发射端电路主要是完成电能的变换与发送，接收端回路则主要是完成能量的拾取与稳压，在无线电能传输过程中，系统通过原边发射线圈中的高频电流激发的高频磁场在副边拾取线圈中引起电磁感应，以产生感应电压的模式完成能量的非接触传送。

但是，由于发射端线圈的磁场为高频交变磁场，因此，当发射线圈和接收线圈之间存在金属异物时，就会在金属异物上产生涡流，从而导致金属发热，甚至引起火灾，存在极大地安全隐患。

为了避免无线电能传输系统中存在金属异物所导致的安全问题，在现有技术中主要是通过检测发射端的输入功率与接收端的输出功率之间的功率差，即功率损耗来判定无线电能传输系统中是否存在异物，具体原理为，当存在异物时，检测到的功率差就会变大，那么就可以通过将采样的功率差与功率差的参考值进行比较的方式来判断系统中是否存在异物。

在实际应用中，现有的这种通过检测功率差的方式来判定无线电能传输系统是否存在异物的方法对于小功率的无线电能传输系统有一定的检测效果，但是，当面对大功率的无线电能传输系统时，由于系统本身的功率很大，也就使得现有的这种金属异物检测变得不够灵敏，甚至失效。

而针对相关技术中对无线电能传输系统进行异物检测时所存在的受系统功率大小影响，且检测灵敏度低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中对无线电能传输系统进行异物检测时所存在的受系统功率大小影响，且检测灵敏度低的问题，本发明提出一种无线电能传输系统的异物检测方法和装置，能够不受系统功率本身影响，并增强异物检测的灵敏度。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种无线电能传输系统的异物检测方法。

该异物检测方法包括：

接收发射线圈发射的探测脉冲信号，获得对应探测脉冲信号的阻尼振荡波形；

对阻尼振荡波形进行计数，并将计数结果与预先设定的阈值进行比较，得到比较结果；

根据比较结果确定探测脉冲信号是否受到异物的影响。

其中，在接收发射线圈发射的探测脉冲信号时，可在预定的时间内接收发射线圈发射的该探测脉冲信号。

此外，在获得对应探测脉冲信号的阻尼振荡波形时，可通过在预定的时间内对阻尼振荡波形进行采样，从而获得对应探测脉冲信号的阻尼振荡波形。

另外，在根据比较结果确定探测脉冲信号是否受到异物的影响时，可在根据比较结果确定计数结果低于预先设定的阈值的情况下，来确定探测脉冲信号受到异物的影响。

此外，在根据所述对比结果确定探测脉冲信号受到异物的影响的情况下，可发送报警信号给用户；并控制发射线圈发射探测脉冲信号。

另外，在进行异物检测时，控制发射线圈对无线电能传输系统的接收端不进行供能。

根据本发明的另一方面，提供了一种无线电能传输系统的异物检测装置。

该异物检测装置包括：

获取模块，用于接收发射线圈发射的探测脉冲信号，获得对应探测脉冲信号的阻尼振荡波形；

比较模块，用于对阻尼振荡波形进行计数，并将计数结果与预先设定的阈值进行比较，得到比较结果；

确定模块，用于根据比较结果确定探测脉冲信号是否受到异物的影响。

其中，获取模块包括接收模块，并且，接收模块用于在预定的时间内接收发射线圈发射的探测脉冲信号。

此外，获取模块进一步包括采样模块，并且，采样模块用于在预定的时间内对阻尼振荡波形进行采样，从而获得对应探测脉冲信号的阻尼振荡波形。

另外，确定模块进一步用于在根据比较结果确定计数结果低于预先设定的阈值的情况下，来确定探测脉冲信号受到异物的影响。

此外，该异物检测装置进一步包括：

发送模块，用于在根据对比结果确定探测脉冲信号受到异物的影响的情况下，发送报警信号给用户；

第一控制模块，用于控制发射线圈发射探测脉冲信号。

另外，该异物检测装置进一步包括：

第二控制模块，用于在进行异物检测时，控制发射线圈对无线电能传输系统的接收端不进行供能。

本发明通过发射线圈发射探测脉冲的方式还获得阻尼振荡的个数，并以此来判断无线电能传输系统中是否存在异物，提高了异物检测的灵敏度，并避免了检测过程中受无线电力传输系统的功率的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据现有技术的无线电能传输系统的原理框图；

图2是根据本发明实施例的无线电能传输系统的异物检测方法的流程图；

图3是根据本发明一具体实施例的无线电能传输系统的异物检测方法的流程图；

图4是根据本发明实施例的无线电能传输系统的异物检测装置的框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种无线电能传输系统的异物检测方法。

如图2所示，根据本发明实施例的无线电能传输系统的异物检测方法包括：

步骤S201，接收发射线圈发射的探测脉冲信号，获得对应探测脉冲信号的阻尼振荡波形；

步骤S203，对阻尼振荡波形进行计数，并将计数结果与预先设定的阈值进行比较，得到比较结果；

步骤S205，根据比较结果确定探测脉冲信号是否受到异物的影响。

通过本发明的上述方案，能够通过检测阻尼振荡的个数来判断无线电能传输系统中是否存在异物，提高了异物检测的灵敏度，并避免了检测过程中受无线电力传输系统的功率的影响。

为了更好的理解本发明的上述技术方案，下面结合图3对本发明的技术方案进行详细阐述。

从图3中可以看出，根据本发明实施例的无线电力传输系统中不仅仅包括了无线供电的发射端装置、无线供电的接收端装置，在发射端装置部分还连接了控制单元和异物检测电路，从而完成对无线电能传输系统的异物检测。

在具体操作时，首先启动工频电，并通过整流滤波产生直流电，将直流电传给高频逆变电路，使其通电工作，但是，在使高频逆变单元处于正常工作状态之前，无线供电的发射端装置会进行开机自检，也就是说，在对接收端进行正常的无线供电之前，首先需要进行发射线圈和接收线圈之间的异物检测，具体过程如下：

虽然通过上述过程使高频逆变单元得到了通电，但是为了完成异物检测，控制单元会控制高频逆变单元处于异物探测状态，即，其虽然会将接收到的直流电变换为交流电输出至发射线圈，但是，其并没有处于真正的无线供能的工作状态来对无线电能的接收端供能，也就是说，其产生的交流电并不会使发射线圈(这里为导轨线圈)产生能够实现无线供能的磁场，而是在控制单元的控制下，使发射线圈发出探测脉冲信号(即，振荡脉冲信号)用于完成异物的检测。

在具体检测时，控制单元会控制高频逆变电路处于异物检测状态，使发射线圈发出一个探测脉冲信号，系统在接收到发射线圈发射的探测脉冲信号后会并返回与该探测脉冲信号相对应的阻尼振荡波形给发射线圈；

其中，在本实施例中，为了使无线电能传输系统的异物检测达到无漏洞的效果，控制单元会控制高频逆变电路使发射线圈每隔一定的时间就发射一个探测脉冲信号(即，在预定的时间内接收发射线圈发射的探测脉冲信号)。

此外，在一个实施例中，为了避免采样的阻尼振荡波形受多个探测脉冲信号的影响，在获得阻尼振荡波形时，可通过在预定的时间内对阻尼振荡波形进行采样的方式来获得与发射线圈发射的探测脉冲信号相对应的阻尼振荡波形，从而使采样的阻尼振荡波形与发射的探测脉冲信号是一一对应的，即发射一个探测脉冲信号，就对阻尼振荡波形进行一次采样，从而使获得的阻尼振荡波形的准确度更高，进而提高异物检测的精准度。

那么，在异物检测电路获得了阻尼振荡波形后，其就会对获得的阻尼振荡波形的个数进行计数，并将计数结果以数字信号的方式发送至控制单元；

接着，控制单元就会对接收到的计数结果与预先设定的阈值进行比较，得到一个比较结果，并根据比较结果来确定发射线圈发射的探测脉冲信号是否收到异物的影响。

在实际应用中，由于在发射线圈和接收线圈之间存在异物时会比无异物时采集到的阻尼震荡波形的个数少，因此，可以根据上述比较结果来判断探测脉冲信号是否受到异物的影响，那么在实际进行判断时，可包括以下两种情况：

一种情况为计数结果大于预先设定的阈值，那么则表明发射线圈发射的探测脉冲信号没有受到异物的影响，也就是说，无线电能传输系统中不存在异物，那么控制单元就可以控制高频逆变电路处于正常的工作状态，即无线供能状态，实现对接收端用电设备的正常功能；

而另一种情况则是，通过计数结果与预先设定的阈值的比较发现，计数结果小于预先设定的阈值，那么则表明发射线圈发射的探测脉冲信号受到了异物的影响，也就是说，无线电能传输系统中存在异物，那么无线电能的发射端就会发送报警信号给用户，通知用户目前发射线圈和接收线圈之间存在异物，然后控制单元就会控制高频逆变电路再次处于异物检测状态(即，上述的控制单元会控制高频逆变电路使发射线圈每隔一定的时间就发射一个探测脉冲信号来完成一次异物的检测)，具体的，高频逆变电路会控制发射线圈发射探测脉冲信号，继续进行异物的检测，以检测用户是否将之前检测到的异物移开，或目前是否又存在了新的异物，具体的检测流程同上，在此不再赘述。

也就是说，根据本实施例的异物检测方法是通过控制单元来控制高频逆变电路间歇的处于异物检测状态的方式(即，循环性的发射并接收探测脉冲信号、采样阻尼振荡波形、波形计数、计数结果分析)来实现异物的探测，并且，在实际检测过程中，只有通过检测发现阻尼振荡波形的个数小于预先设定的阈值的情况下，控制单元才会控制高频逆变单元从异物检测状态切换为正常工作的供能状态，即，控制发射线圈停止探测脉冲信号的发射，处于正常工作状态的高频逆变单元控制发射线圈来对接收端设备进行无线供能，否则，在进行异物检测时，控制单元会控制高频逆变单元处于异物检测状态，也就是说，在异物检测状态，高频逆变单元会控制发射线圈不向无线电能传输系统的接收端设备进行供能(即，无线电力的传输)。

其中，在本实例中，异物为金属异物，但是在实际应用中，本发明对于异物的类型并不做限定。

根据本发明的实施例，还提供了一种无线电能传输系统的异物检测装置。

如图4所示，根据本发明实施例的无线电能传输系统的异物检测装置包括：

获取模块41，用于接收发射线圈发射的探测脉冲信号，获得对应探测脉冲信号的阻尼振荡波形；

比较模块42，用于对阻尼振荡波形进行计数，并将计数结果与预先设定的阈值进行比较，得到比较结果；

确定模块43，用于根据比较结果确定探测脉冲信号是否受到异物的影响。

其中，在一个实施例中，根据本发明实施例的获取模块41包括接收模块(未示出)，并且，接收模块(未示出)用于在预定的时间内接收发射线圈发射的探测脉冲信号。

此外，在另一个实施例中，根据本发明实施例的获取模块41进一步包括采样模块(未示出)，并且，采样模块(未示出)用于在预定的时间内对阻尼振荡波形进行采样，从而获得对应探测脉冲信号的阻尼振荡波形。

另外，在一个实施例中，根据本发明实施例的确定模块43进一步用于在根据比较结果确定计数结果低于预先设定的阈值的情况下，来确定探测脉冲信号受到异物的影响。

此外，在一个实施例中，根据本发明实施例的异物检测装置进一步包括：

发送模块(未示出)，用于在根据对比结果确定探测脉冲信号受到异物的影响的情况下，发送报警信号给用户；

第一控制模块(未示出)，用于控制发射线圈发射探测脉冲信号。

另外，在一个实施例中，根据本发明实施例的异物检测装置进一步包括：

第二控制模块(未示出)，用于在进行异物检测时，控制发射线圈对无线电能传输系统的接收端不进行供能。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过发射线圈发射探测脉冲的方式还获得阻尼振荡的个数，并以此来判断无线电能传输系统中是否存在异物，提高了异物检测的灵敏度，并避免了检测过程中受无线电力传输系统的功率的影响；此外，本发明通过间接性的接收发射线圈发送的探测脉冲信号，使得对无线电能系统的异物检测达到无漏洞的效果；另外，本发明通过在预定的时间内对阻尼振荡波形进行采样，从而使获得的阻尼振荡波形的准确度更高，进而提高异物检测的精准度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种无线电能传输系统的异物检测方法，其特征在于，包括：

接收发射线圈发射的探测脉冲信号，获得对应所述探测脉冲信号的阻尼振荡波形；

对所述阻尼振荡波形进行计数，并将计数结果与预先设定的阈值进行比较，得到比较结果；

根据所述比较结果确定所述探测脉冲信号是否受到异物的影响；

其中，在接收所述发射线圈发射的探测脉冲信号包括：

在预定的时间内接收所述发射线圈发射的所述探测脉冲信号；

获得对应所述探测脉冲信号的阻尼振荡波形包括：

在预定的时间内对所述阻尼振荡波形进行采样，获得对应所述探测脉冲信号的阻尼振荡波形，其中，采样的所述阻尼振荡波形与发射的所述探测脉冲信号是一一对应的，即发射一个所述探测脉冲信号，就对所述阻尼振荡波形进行一次采样。

2.根据权利要求1所述的异物检测方法，其特征在于，根据所述比较结果确定所述探测脉冲信号是否受到异物的影响包括：

在根据所述比较结果确定所述计数结果低于预先设定的所述阈值的情况下，确定所述探测脉冲信号受到异物的影响。

3.根据权利要求1所述的异物检测方法，其特征在于，在根据所述比较结果确定所述探测脉冲信号受到异物的影响的情况下，所述异物检测方法进一步包括：

发送报警信号给用户；

控制所述发射线圈发射探测脉冲信号。

4.根据权利要求1所述的异物检测方法，其特征在于，在进行异物检测时，控制所述发射线圈对所述无线电能传输系统的接收端不进行供能。

5.一种无线电能传输系统的异物检测装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于接收发射线圈发射的探测脉冲信号，获得对应所述探测脉冲信号的阻尼振荡波形；

比较模块，用于对所述阻尼振荡波形进行计数，并将计数结果与预先设定的阈值进行比较，得到比较结果；

确定模块，用于根据所述比较结果确定所述探测脉冲信号是否受到异物的影响；

其中，所述获取模块包括接收模块，并且，所述接收模块用于在预定的时间内接收所述发射线圈发射的所述探测脉冲信号；

所述获取模块进一步包括采样模块，并且，所述采样模块用于在预定的时间内对所述阻尼振荡波形进行采样，获得对应所述探测脉冲信号的阻尼振荡波形，其中，采样的所述阻尼振荡波形与发射的所述探测脉冲信号是一一对应的，即发射一个所述探测脉冲信号，就对所述阻尼振荡波形进行一次采样。

6.根据权利要求5所述的异物检测装置，其特征在于，所述确定模块进一步用于在确定所述计数结果低于预先设定的所述阈值的情况下，确定所述探测脉冲信号受到异物的影响。

7.根据权利要求5所述的异物检测装置，其特征在于，所述异物检测装置进一步包括：

发送模块，用于在根据所述比较结果确定所述探测脉冲信号受到异物的影响的情况下，发送报警信号给用户；

第一控制模块，用于控制所述发射线圈发射探测脉冲信号。

8.根据权利要求5所述的异物检测装置，其特征在于，所述异物检测装置进一步包括：

第二控制模块，用于在进行异物检测时，控制所述发射线圈对所述无线电能传输系统的接收端不进行供能。