CN104682488A - 异物检测装置、方法及无线充电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种异物检测装置，包括控制器和至少一异物检测线圈对，异物检测线圈对包括第一线圈和第二线圈；在原边线圈通电时，第一线圈在原边线圈的磁场作用下产生第一感应电压；第二线圈在原边线圈的磁场作用下产生第二感应电压；控制器用于根据第一感应电压、第二感应电压以及预设校准电压差值计算异物检测差值，并根据异物检测差值是否大于预设差异值，确定原边线圈上是否存在异物。本发明还公开了一种异物检测方法及无线充电系统。本发明能够准确地检测原边线圈上的异物，避免了无线充电系统在进行无线充电时，由于原边线圈和副边线圈之间存在异物而导致功率损耗以及发生安全事故的问题，提高了无线充电系统进行充电的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种异物检测装置、方法及无线充电系统。
背景技术
无线充电是通过电磁感应等技术，在充电设备和被充电设备之间的空气中传输电能，从而为被充电设备的电池进行充电的技术。由于无线充电相对于有线充电来说，具有不易漏电、全自动操作以及无人值守等优点，目前已被广泛应用于电动汽车充电技术中。
在现有技术中，电动汽车上安装有副边线圈，无线充电系统的停车位上安装有原边线圈。当电动汽车停靠在停车位上的预设充电位置时，原边线圈和副边线圈组成松耦合变压器，原边线圈发射的高频磁场能够通过电磁感应或者电磁振动的方式被副边线圈接收，进而被副边线圈转换为电能，从而实现电能的无线传输，达到为电动汽车进行无线充电的目的。
对于公共电动车充电站来说，其停车位一般均处于露天环境中，停车位的原边线圈上很可能会掉落有如硬币、铁片、金属包装纸等金属物体，在无线充电技术中，位于原边线圈和副边线圈之间的异常金属物体一般称为异物。由于在无线充电过程中，原边线圈和副边线圈之间具有很强的交变磁场，若原边线圈和副边线圈之间存在异物，则异物会产生感应电动势，不仅造成了较大的功率损耗，而且感应电动势将会使异物的温度上升，严重时会引发火灾。现有技术中的无线充电系统尚缺乏有效地异物检测技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种异物检测装置、方法及无线充电系统，旨在解决无线充电系统在进行无线充电时，由于原边线圈和副边线圈之间存在异物而导致功率损耗以及容易发生安全事故的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供的异物检测装置，应用于无线充电系统，所述异物检测装置包括控制器和至少一异物检测线圈对，其中，
所述异物检测线圈对包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和第二线圈均与所述控制器连接；
所述第一线圈和第二线圈位于所述无线充电系统的原边线圈的一侧；
在所述原边线圈通电时，所述第一线圈在所述原边线圈的磁场作用下产生第一感应电压；所述第二线圈在所述原边线圈的磁场作用下产生第二感应电压；
所述控制器用于根据所述第一感应电压、第二感应电压以及预设校准电压差值计算异物检测差值，并根据所述异物检测差值是否大于预设差异值，确定所述原边线圈上是否存在异物。
优选地，在判断所述原边线圈上当前是否存在异物时，所述控制器还用于根据当前获取的第一感应电压和第二感应电压计算实际电压差值，其中，所述实际电压差值为所述第一感应电压与第二感应电压之间的差值，所述异物检测差值为所述实际电压差值与预设校准电压差值之差的绝对值。
优选地，所述控制器还用于在所述原边线圈上不存在异物时，根据当前获取的第一感应电压和第二感应电压计算所述预设校准电压差值，其中，所述预设校准电压差值为所述当前获取的第一感应电压与第二感应电压之间的差值。
优选地，所述控制器还用于在所述异物检测线圈对为至少两个时，且在至少一所述异物检测线圈对所对应的异物检测差值大于预设差异值时，确定所述原边线圈上存在异物。
此外，本发明进一步提供的基于异物检测装置的异物检测方法中，
所述异物检测装置包括控制器和至少一异物检测线圈对，其中，
所述异物检测线圈对包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和第二线圈均与所述控制器连接；
所述第一线圈和第二线圈位于所述无线充电系统的原边线圈的一侧；
所述异物检测方法包括以下步骤：
获取所述第一线圈在原边线圈的磁场作用下产生的第一感应电压和所述第二线圈在原边线圈的磁场作用下产生的第二感应电压；
根据获取的所述第一感应电压、第二感应电压以及预设标准电压差值计算异物检测差值；
根据所述异物检测差值是否大于预设差异值，确定所述原边线圈上是否存在异物。
优选地，所述根据获取的所述第一感应电压、第二感应电压以及预设标准电压差值计算异物检测差值的步骤包括：
根据当前获取的第一感应电压和第二感应电压计算实际电压差值；
根据所述实际电压差值和预设校准电压差值计算异物检测差值；
其中，所述实际电压差值为所述当前获取的第一感应电压和第二感应电压之间的差值，所述异物检测差值为所述实际电压差值与预设校准电压差值之差的绝对值。
优选地，所述获取所述第一线圈在原边线圈的磁场作用下产生的第一感应电压和所述第二线圈在原边线圈的磁场作用下产生的第二感应电压的步骤之前还包括：
在所述原边线圈上不存在异物时，根据当前获取的第一感应电压和第二感应电压计算所述预设校准电压差值，其中，所述预设校准电压差值为所述当前获取的第一感应电压与第二感应电压之间的差值。
优选地，在所述异物检测线圈对为至少两个时，所述根据所述异物检测差值是否大于预设差异值，确定所述原边线圈上是否存在异物的步骤包括：
在至少一所述异物检测线圈对所对应的异物检测差值大于预设差异值时，确定所述原边线圈上存在异物。
此外，本发明进一步提供的无线充电系统，包括原边线圈和用于控制所述原边线圈工作的控制模块，所述无线充电系统还包括异物检测装置，所述异物检测装置包括控制器和至少一异物检测线圈对，其中，所述异物检测线圈对包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和第二线圈均与所述控制器连接；所述第一线圈和第二线圈位于所述无线充电系统的原边线圈的一侧；在所述原边线圈通电时，所述第一线圈在所述原边线圈的磁场作用下产生第一感应电压；所述第二线圈在所述原边线圈的磁场作用下产生第二感应电压；所述控制器用于根据所述第一感应电压、第二感应电压以及预设校准电压差值计算异物检测差值，并根据所述异物检测差值是否大于预设差异值，确定所述原边线圈上是否存在异物；在所述异物检测装置确定原边线圈上存在异物时，所述异物检测装置输出允许充电控制信号至所述控制模块，在所述异物检测装置确定原边线圈上不存在异物时，所述异物检测装置输出禁止充电控制信号至所述控制模块。
优选地，所述原边线圈包括依次排布的第一子原边线圈和第二子原边线圈，所述第一子原边线圈和第二子原边线圈串联连接；所述原边线圈通电时，所述第一子原边线圈和第二子原边线圈产生的磁场方向相反；所述第一线圈和第二线圈贴合设置于所述原边线圈的上方，且所述第一线圈与所述原边线圈之间重叠的面积等于所述第二线圈与所述原边线圈之间重叠的面积；所述第一线圈与所述第一子原边线圈之间重叠的面积等于所述第一线圈与所述第二子原边线圈之间重叠的面积；所述第二线圈与所述第一子原边线圈之间重叠的面积等于所述第二线圈与所述第二子原边线圈之间重叠的面积。
优选地，所述原边线圈的用于与所述第一线圈贴合的区域设为第一区域，所述原边线圈的用于与所述第二线圈贴合的区域设为第二区域，所述第一区域与第二区域不重叠，且所述第一区域的面积为所述原边线圈面积的一半，所述第二区域的面积为所述原边线圈面积的一半。
本发明提供的异物检测装置、方法及无线充电系统，通过将第一线圈和第二线圈与控制器连接，且第一线圈和第二线圈位于无线充电系统的原边线圈的一侧；在原边线圈通电时，第一线圈在原边线圈的磁场作用下产生第一感应电压；第二线圈在原边线圈的磁场作用下产生第二感应电压；控制器根据所述第一感应电压、第二感应电压以及预设校准电压差值计算异物检测差值，并根据异物检测差值是否大于预设差异值，确定原边线圈上是否存在异物，从而能够准确地检测原边线圈上的异物，避免了无线充电系统在进行无线充电时，由于原边线圈和副边线圈之间存在异物而导致功率损耗以及发生安全事故的问题，提高了无线充电系统进行充电的安全性。
附图说明
图1为本发明异物检测装置第一实施例的应用于无线充电系统的结构示意图；
图2为图1中无线充电系统沿A-A方向的剖视图；
图3为本发明异物检测装置第二实施例的应用于无线充电系统的结构示意图；
图4为本发明异物检测方法第一实施例的流程示意图；
图5为图4中步骤S20的细化流程示意图；
图6为本发明异物检测方法第二实施例的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种异物检测装置，应用于无线充电系统。
参照图1，图1为本发明异物检测装置第一实施例的应用于无线充电系统的结构示意图。
在一实施例中，该异物检测装置包括控制器30和至少一异物检测线圈对10，其中，所述异物检测线圈对10包括第一线圈11和第二线圈12，所述第一线圈11和第二线圈12均与所述控制器30连接；所述第一线圈11和第二线圈12位于所述无线充电系统的原边线圈20的一侧；在所述原边线圈20通电时，所述第一线圈11在所述原边线圈20的磁场作用下产生第一感应电压；所述第二线圈12在所述原边线圈20的磁场作用下产生第二感应电压；所述控制器30用于根据所述第一感应电压、第二感应电压以及预设校准电压差值计算异物检测差值，并根据所述异物检测差值是否大于预设差异值，确定所述原边线圈20上是否存在异物。
在本实施例中，上述无线充电系统可以为电动车进行充电。无线充电系统包括设于地面停车位上的原边线圈20，原边线圈20的结构可以根据实际需要进行设置。优选地，所述原边线圈20包括依次排布的第一子原边线圈21和第二子原边线圈22，所述第一子原边线圈21和第二子原边线圈22串联连接。优选地，参照图2，图2为图1中无线充电系统沿A-A方向的剖视图，原边线圈20包括大体呈U形状设置的磁芯23，磁芯23由两磁芯边柱231和一磁芯底柱232组成，原边线圈20还包括缠绕在磁芯边柱231上的两绕组24，其中，每一磁芯边柱231上缠绕一所述绕组24，两绕组24之间串联。其中一磁芯23和缠绕在该磁芯23上的绕组24构成上述第一子原边线圈21，另外一磁芯23和缠绕在该磁芯23上的绕组24构成上述第二子原边线圈22。在上述原边线圈20通电时，第一子原边线圈21和第二子原边线圈22产生的磁场方向相反。
上述异物检测线圈对10的数量可以根据实际需要进行设置，本实施例以设置一个异物检测线圈对10为例进行说明。上述第一线圈11和第二线圈12相对于原边线圈20的位置可以根据实际需要进行设置，只要能使得在原边线圈20通电时，原边线圈20所产生的磁场穿过第一线圈11的磁通量与穿过第二线圈12的磁通量相同即可。优选地，在本实施例中，所述第一线圈11和第二线圈12贴合设置于所述原边线圈20的上方，且所述第一线圈11与所述原边线圈20之间重叠的面积等于所述第二线圈12与所述原边线圈20之间重叠的面积；所述第一线圈11与所述第一子原边线圈21之间重叠的面积等于所述第一线圈11与所述第二子原边线圈22之间重叠的面积；所述第二线圈12与所述第一子原边线圈21之间重叠的面积等于所述第二线圈12与所述第二子原边线圈22之间重叠的面积。更为优选地，所述原边线圈20的用于与所述第一线圈11贴合的区域设为第一区域，所述原边线圈20的用于与所述第二线圈12贴合的区域设为第二区域，所述第一区域与第二区域不重叠，且所述第一区域的面积为所述原边线圈20面积的一半，所述第二区域的面积为所述原边线圈20面积的一半。
应当说明的是，在其他实施例中，原边线圈20也可以只包括一个绕组24，或者包括多个绕组24。只要能使得在原边线圈20通电时，原边线圈20所产生的磁场穿过第一线圈11的磁通量与穿过第二线圈12的磁通量相同即可。
优选地，上述第一线圈11和第二线圈12的结构和尺寸均相同，其材质可以与原边线圈20的绕组24材质相同，也可以与原边线圈20的绕组24材质不同。优选地，第一线圈11和第二线圈12将原边线圈20全部覆盖，即原边线圈20在通电时产生的磁场全部穿过第一线圈11或第二线圈12。
由于在实际应用中，可能由于人为等因素，即使原边线圈20上不存在异物，也可能使得上述原边线圈20通电时产生的磁场所穿过第一线圈11的磁通量与穿过第二线圈12的磁通量不相同，因此，为了提高异物检测的准确性，可通过预设校准电压差值对检测结果进行校正。所述预设校准电压差值可以根据实际需要进行设置，例如可以根据经验设置一常数作为预设校准电压差值。
优选地，本实施例中，所述控制器30还用于在所述原边线圈20上不存在异物时，根据当前获取的第一感应电压和第二感应电压计算所述预设校准电压差值，其中，所述预设校准电压差值为所述当前获取的第一感应电压与第二感应电压之间的差值。在本实施例中，在计算预设标准电压差值时，应确保原边线圈20上不存在任何异物，以保证所计算的预设标准电压差值的准确性。用户可以根据实际需要计算预设标准电压差值，例如，可以在无线充电系统开始投入使用前预先计算上述预设标准电压差值，并存储至控制器30，或者每隔一定的预设时间后，重新计算预设标准电压差值并存储至控制器30，以对之前存储的预设标准电压差值进行更新，进一步保证了进行异物检测时的准确性。在计算上述预设标准电压差值时，设当前获取的第一感应电压为V01，设当前获取的第二感应电压为V02，设预设标准电压差值为V0，则V0＝V01-V02。
优选地，在判断所述原边线圈20上当前是否存在异物时，所述控制器30还用于根据当前获取的第一感应电压和第二感应电压计算实际电压差值，其中，所述实际电压差值为所述第一感应电压与第二感应电压之间的差值，所述异物检测差值为所述实际电压差值与预设校准电压差值之差的绝对值。本实施例中，既可以在无线充电系统对电动车充电的过程中进行异物检测，也可以在电动车未停靠在原边线圈20上时通过对原边线圈20通电来进行异物检测。在进行异物检测时，原边线圈20通电，设当前获取的第一感应电压为V1，当前获取的第二感应电压为V2，设实际电压差值为V，则V＝V1-V2。
设异物检测差值为η，则η＝|V-V0|。
设上述预设差异值为η0，当控制器30判断异物检测差值η大于预设差异值η0时，则确定原边线圈20上存在异物，当控制器30判断异物检测差值η小于或等于预设差异值η0时，则确定原边线圈20上不存在异物。上述预设差异值的大小可以根据实际需要进行设置，在此不作限定。
若无线充电系统当前处于充电状态，且上述异物检测装置确定原边线圈20上存在异物，则异物检测装置输出禁止充电控制信号，以控制无线充电系统停止充电；若上述异物检测装置确定原边线圈20上不存在异物，则异物检测装置输出允许充电控制信号，以控制无线充电系统继续充电。
若无线充电系统当前处于非充电状态，且上述异物检测装置确定原边线圈20上存在异物，则异物检测装置输出禁止充电控制信号，以控制无线充电系统禁止充电，直至用户清除异物，且异物检测装置输出允许充电控制信号为止；若上述异物检测装置确定原边线圈20上不存在异物，则异物检测装置输出允许充电控制信号，以控制无线充电系统可以随时为电动车进行充电，即无线充电系统可以随时启动充电。
本发明提供的异物检测装置，通过将第一线圈11和第二线圈12与控制器30连接，且第一线圈11和第二线圈12位于无线充电系统的原边线圈20的一侧；在原边线圈20通电时，第一线圈11在原边线圈20的磁场作用下产生第一感应电压；第二线圈12在原边线圈20的磁场作用下产生第二感应电压；控制器30根据所述第一感应电压、第二感应电压以及预设校准电压差值计算异物检测差值，并根据异物检测差值是否大于预设差异值，确定原边线圈20上是否存在异物，从而能够准确地检测原边线圈20上的异物，避免了无线充电系统在进行无线充电时，由于原边线圈20和副边线圈之间存在异物而导致功率损耗以及发生安全事故的问题，提高了无线充电系统进行充电的安全性。
进一步地，为了进一步提高对无线充电系统的原边线圈20上异物检测的准确性，参照图3，图3为本发明异物检测装置第二实施例的应用于无线充电系统的结构示意图，所述控制器30还用于在所述异物检测线圈对10为至少两个时，且在至少一所述异物检测线圈对10所对应的异物检测差值大于预设差异值时，确定所述原边线圈20上存在异物。
上述异物检测线圈对10可以为两个、三个或多个，具体可以根据实际需要进行设置。参照图3，在本实施例中以设置两个异物检测线圈对10为例进行说明。
在计算预设标准电压差值时，每个异物检测线圈对10分别对应一预设标准电压差值。在设置预设差异值时，每个异物检测线圈对10分别对应一预设差异值。在计算异物检测差值时，每个异物检测线圈对10分别根据其对应的第一感应电压、第二感应电压和预设标准电压值来计算。
当至少一个异物检测线圈所对应的异物检测差值大于其所对应的预设差异值时，则认为原边线圈20上存在异物；当所有异物检测线圈所对应的异物检测差值均小于或等于其所对应的预设差异值时，则认为原边线圈20上不存在异物。
本发明进一步提供一种基于异物检测装置的异物检测方法。所述异物检测装置包括控制器30和至少一异物检测线圈对10，其中，所述异物检测线圈对10包括第一线圈11和第二线圈12，所述第一线圈11和第二线圈12均与所述控制器30连接；所述第一线圈11和第二线圈12位于所述无线充电系统的原边线圈20的一侧。
参照图4，图4为本发明异物检测方法第一实施例的流程示意图。
所述异物检测方法包括以下步骤：
步骤S10，获取所述第一线圈11在原边线圈20的磁场作用下产生的第一感应电压和所述第二线圈12在原边线圈20的磁场作用下产生的第二感应电压；
在本实施例中，上述无线充电系统可以为电动车进行充电。无线充电系统包括设于地面停车位上的原边线圈20，原边线圈20的结构可以根据实际需要进行设置。优选地，请再次参照图2，所述原边线圈20包括依次排布的第一子原边线圈21和第二子原边线圈22，所述第一子原边线圈21和第二子原边线圈22串联连接。优选地，原边线圈20包括大体呈U形状设置的磁芯23，磁芯23由两磁芯边柱231和一磁芯底柱232组成，原边线圈20还包括缠绕在磁芯边柱231上的两绕组24，其中，每一磁芯边柱231上缠绕一所述绕组24，两绕组24之间串联。其中一磁芯23和缠绕在该磁芯23上的绕组24构成上述第一子原边线圈21，另外一磁芯23和缠绕在该磁芯23上的绕组24构成上述第二子原边线圈22。在上述原边线圈20通电时，第一子原边线圈21和第二子原边线圈22产生的磁场方向相反。
上述异物检测线圈对10的数量可以根据实际需要进行设置，本实施例以设置一个异物检测线圈对10为例进行说明。上述第一线圈11和第二线圈12相对于原边线圈20的位置可以根据实际需要进行设置，只要能使得在原边线圈20通电时，原边线圈20所产生的磁场穿过第一线圈11的磁通量与穿过第二线圈12的磁通量相同即可。优选地，在本实施例中，所述第一线圈11和第二线圈12贴合设置于所述原边线圈20的上方，且所述第一线圈11与所述原边线圈20之间重叠的面积等于所述第二线圈12与所述原边线圈20之间重叠的面积；所述第一线圈11与所述第一子原边线圈21之间重叠的面积等于所述第一线圈11与所述第二子原边线圈22之间重叠的面积；所述第二线圈12与所述第一子原边线圈21之间重叠的面积等于所述第二线圈12与所述第二子原边线圈22之间重叠的面积。更为优选地，所述原边线圈20的用于与所述第一线圈11贴合的区域设为第一区域，所述原边线圈20的用于与所述第二线圈12贴合的区域设为第二区域，所述第一区域与第二区域不重叠，且所述第一区域的面积为所述原边线圈20面积的一半，所述第二区域的面积为所述原边线圈20面积的一半。
应当说明的是，在其他实施例中，原边线圈20也可以只包括一个绕组24，或者包括多个绕组24。只要能使得在原边线圈20通电时，原边线圈20所产生的磁场穿过第一线圈11的磁通量与穿过第二线圈12的磁通量相同即可。
优选地，上述第一线圈11和第二线圈12的结构和尺寸均相同，其材质可以与原边线圈20的绕组24材质相同，也可以与原边线圈20的绕组24材质不同。优选地，第一线圈11和第二线圈12将原边线圈20全部覆盖，即原边线圈20在通电时产生的磁场全部穿过第一线圈11或第二线圈12。
在所述原边线圈20通电时，所述第一线圈11在所述原边线圈20的磁场作用下产生第一感应电压；所述第二线圈12在所述原边线圈20的磁场作用下产生第二感应电压。
步骤S20，根据获取的所述第一感应电压、第二感应电压以及预设标准电压差值计算异物检测差值；
优选地，参照图5，图5为图4中步骤S20的细化流程示意图，步骤S20包括：
步骤S21，根据当前获取的第一感应电压和第二感应电压计算实际电压差值；
步骤S22，根据所述实际电压差值和预设校准电压差值计算异物检测差值；
其中，所述实际电压差值为所述当前获取的第一感应电压和第二感应电压之间的差值，所述异物检测差值为所述实际电压差值与预设校准电压差值之差的绝对值。
本实施例中，既可以在无线充电系统对电动车充电的过程中进行异物检测，也可以在电动车未停靠在原边线圈20上时通过对原边线圈20通电来进行异物检测。在进行异物检测时，原边线圈20通电，设当前获取的第一感应电压为V1，当前获取的第二感应电压为V2，设实际电压差值为V，则V＝V1-V2。
设异物检测差值为η，则η＝|V-V0|。
步骤S30，根据所述异物检测差值是否大于预设差异值，确定所述原边线圈20上是否存在异物。
设上述预设差异值为η0，当控制器30判断异物检测差值η大于预设差异值η0时，则确定原边线圈20上存在异物，当控制器30判断异物检测差值η小于或等于预设差异值η0时，则确定原边线圈20上不存在异物。上述预设差异值的大小可以根据实际需要进行设置，在此不作限定。
若无线充电系统当前处于充电状态，且上述异物检测装置确定原边线圈20上存在异物，则异物检测装置输出禁止充电控制信号，以控制无线充电系统停止充电；若上述异物检测装置确定原边线圈20上不存在异物，则异物检测装置输出允许充电控制信号，以控制无线充电系统继续充电。
若无线充电系统当前处于非充电状态，且上述异物检测装置确定原边线圈20上存在异物，则异物检测装置输出禁止充电控制信号，以控制无线充电系统禁止充电，直至用户清除异物，且异物检测装置输出允许充电控制信号为止；若上述异物检测装置确定原边线圈20上不存在异物，则异物检测装置输出允许充电控制信号，以控制无线充电系统可以随时为电动车进行充电，即无线充电系统可以随时启动充电。
由于在实际应用中，可能由于人为等因素，即使原边线圈20上不存在异物，也可能使得上述原边线圈20通电时产生的磁场所穿过第一线圈11的磁通量与穿过第二线圈12的磁通量不相同，因此，为了提高异物检测的准确性，可通过预设校准电压差值对检测结果进行校正。所述预设校准电压差值可以根据实际需要进行设置，例如可以根据经验设置一常数作为预设校准电压差值。
优选地，参照图6，图6为本发明异物检测方法第二实施例的流程示意图，步骤S10之前还包括：
步骤S40，在所述原边线圈20上不存在异物时，根据当前获取的第一感应电压和第二感应电压计算所述预设校准电压差值，其中，所述预设校准电压差值为所述当前获取的第一感应电压与第二感应电压之间的差值。
在本实施例中，在计算预设标准电压差值时，应确保原边线圈20上不存在任何异物，以保证所计算的预设标准电压差值的准确性。用户可以根据实际需要计算预设标准电压差值，例如，可以在无线充电系统开始投入使用前预先计算上述预设标准电压差值，并存储至控制器30，或者每隔一定的预设时间后，重新计算预设标准电压差值并存储至控制器30，以对之前存储的预设标准电压差值进行更新，进一步保证了进行异物检测时的准确性。在计算上述预设标准电压差值时，设当前获取的第一感应电压为V01，设当前获取的第二感应电压为V02，设预设标准电压差值为V0，则V0＝V01-V02。
本发明提供的异物检测方法，通过将第一线圈11和第二线圈12与控制器30连接，且第一线圈11和第二线圈12位于无线充电系统的原边线圈20的一侧；在原边线圈20通电时，第一线圈11在原边线圈20的磁场作用下产生第一感应电压；第二线圈12在原边线圈20的磁场作用下产生第二感应电压；根据所述第一感应电压、第二感应电压以及预设校准电压差值计算异物检测差值，并根据异物检测差值是否大于预设差异值，确定原边线圈20上是否存在异物，从而能够准确地检测原边线圈20上的异物，避免了无线充电系统在进行无线充电时，由于原边线圈20和副边线圈之间存在异物而导致功率损耗以及发生安全事故的问题，提高了无线充电系统进行充电的安全性。
进一步地，为了进一步提高对无线充电系统的原边线圈20上异物检测的准确性，在所述异物检测线圈对10为至少两个时，步骤S30包括：
在至少一所述异物检测线圈对10所对应的异物检测差值大于预设差异值时，确定所述原边线圈20上存在异物。
上述异物检测线圈对10可以为两个、三个或多个，具体可以根据实际需要进行设置。请再次参照图3，在本实施例中以设置两个异物检测线圈对10为例进行说明。
在计算预设标准电压差值时，每个异物检测线圈对10分别对应一预设标准电压差值。在设置预设差异值时，每个异物检测线圈对10分别对应一预设差异值。在计算异物检测差值时，每个异物检测线圈对10分别根据其对应的第一感应电压、第二感应电压和预设标准电压值来计算。
当至少一个异物检测线圈所对应的异物检测差值大于其所对应的预设差异值时，则认为原边线圈20上存在异物；当所有异物检测线圈所对应的异物检测差值均小于或等于其所对应的预设差异值时，则认为原边线圈20上不存在异物。
本发明进一步提供一种无线充电系统，请再次参照图1，该无线充电系统包括原边线圈20和用于控制所述原边线圈20工作的控制模块，所述无线充电系统还包括异物检测装置，该异物检测装置的结构可参照上述实施例，在此不再赘述。理所应当地，由于本实施例的无线充电系统采用了上述异物检测装置的技术方案，因此该无线充电系统具有上述异物检测装置所有的有益效果。在所述异物检测装置确定原边线圈20上存在异物时，所述异物检测装置输出允许充电控制信号至所述控制模块，在所述异物检测装置确定原边线圈20上不存在异物时，所述异物检测装置输出禁止充电控制信号至所述控制模块。
在本实施例中，上述无线充电系统可以为电动车进行充电。无线充电系统包括设于地面停车位上的原边线圈20，原边线圈20的结构可以根据实际需要进行设置。优选地，请再次参照图1和图2，所述原边线圈20包括依次排布的第一子原边线圈21和第二子原边线圈22，所述第一子原边线圈21和第二子原边线圈22串联连接。为了进一步提高对无线充电系统的原边线圈20上异物检测的准确性，优选地，所述原边线圈20通电时，所述第一子原边线圈21和第二子原边线圈22产生的磁场方向相反；所述第一线圈11和第二线圈12贴合设置于所述原边线圈20的上方，且所述第一线圈11与所述原边线圈20之间重叠的面积等于所述第二线圈12与所述原边线圈20之间重叠的面积；所述第一线圈11与所述第一子原边线圈21之间重叠的面积等于所述第一线圈11与所述第二子原边线圈22之间重叠的面积；所述第二线圈12与所述第一子原边线圈21之间重叠的面积等于所述第二线圈12与所述第二子原边线圈22之间重叠的面积。
优选地，原边线圈20包括大体呈U形状设置的磁芯23，磁芯23由两磁芯边柱231和一磁芯底柱232组成，原边线圈20还包括缠绕在磁芯边柱231上的两绕组24，其中，每一磁芯边柱231上缠绕一所述绕组24，两绕组24之间串联。其中一磁芯23和缠绕在该磁芯23上的绕组24构成上述第一子原边线圈21，另外一磁芯23和缠绕在该磁芯23上的绕组24构成上述第二子原边线圈22。在上述原边线圈20通电时，第一子原边线圈21和第二子原边线圈22产生的磁场方向相反。
上述异物检测线圈对10的数量可以根据实际需要进行设置，本实施例以设置一个异物检测线圈对10为例进行说明。上述第一线圈11和第二线圈12相对于原边线圈20的位置可以根据实际需要进行设置，只要能使得在原边线圈20通电时，原边线圈20所产生的磁场穿过第一线圈11的磁通量与穿过第二线圈12的磁通量相同即可。为了进一步提高对无线充电系统的原边线圈20上异物检测的准确性，更为优选地，所述原边线圈20的用于与所述第一线圈11贴合的区域设为第一区域，所述原边线圈20的用于与所述第二线圈12贴合的区域设为第二区域，所述第一区域与第二区域不重叠，且所述第一区域的面积为所述原边线圈20面积的一半，所述第二区域的面积为所述原边线圈20面积的一半。
应当说明的是，在其他实施例中，原边线圈20也可以只包括一个绕组24，或者包括多个绕组24。只要能使得在原边线圈20通电时，原边线圈20所产生的磁场穿过第一线圈11的磁通量与穿过第二线圈12的磁通量相同即可。
优选地，上述第一线圈11和第二线圈12的结构和尺寸均相同，其材质可以与原边线圈20的绕组24材质相同，也可以与原边线圈20的绕组24材质不同。优选地，第一线圈11和第二线圈12将原边线圈20全部覆盖，即原边线圈20在通电时产生的磁场全部穿过第一线圈11或第二线圈12。
由于在实际应用中，可能由于人为等因素，即使原边线圈20上不存在异物，也可能使得上述原边线圈20通电时产生的磁场所穿过第一线圈11的磁通量与穿过第二线圈12的磁通量不相同，因此，为了提高异物检测的准确性，可通过预设校准电压差值对检测结果进行校正。所述预设校准电压差值可以根据实际需要进行设置，例如可以根据经验设置一常数作为预设校准电压差值。
优选地，本实施例中，所述控制器30还用于在所述原边线圈20上不存在异物时，根据当前获取的第一感应电压和第二感应电压计算所述预设校准电压差值，其中，所述预设校准电压差值为所述当前获取的第一感应电压与第二感应电压之间的差值。在本实施例中，在计算预设标准电压差值时，应确保原边线圈20上不存在任何异物，以保证所计算的预设标准电压差值的准确性。用户可以根据实际需要计算预设标准电压差值，例如，可以在无线充电系统开始投入使用前预先计算上述预设标准电压差值，并存储至控制器30，或者每隔一定的预设时间后，重新计算预设标准电压差值并存储至控制器30，以对之前存储的预设标准电压差值进行更新，进一步保证了进行异物检测时的准确性。在计算上述预设标准电压差值时，设当前获取的第一感应电压为V01，设当前获取的第二感应电压为V02，设预设标准电压差值为V0，则V0＝V01-V02。
优选地，在判断所述原边线圈20上当前是否存在异物时，所述控制器30还用于根据当前获取的第一感应电压和第二感应电压计算实际电压差值，其中，所述实际电压差值为所述第一感应电压与第二感应电压之间的差值，所述异物检测差值为所述实际电压差值与预设校准电压差值之差的绝对值。本实施例中，既可以在无线充电系统对电动车充电的过程中进行异物检测，也可以在电动车未停靠在原边线圈20上时通过对原边线圈20通电来进行异物检测。在进行异物检测时，原边线圈20通电，设当前获取的第一感应电压为V1，当前获取的第二感应电压为V2，设实际电压差值为V，则V＝V1-V2。
设异物检测差值为η，则η＝|V-V0|。
设上述预设差异值为η0，当控制器30判断异物检测差值η大于预设差异值η0时，则确定原边线圈20上存在异物，当控制器30判断异物检测差值η小于或等于预设差异值η0时，则确定原边线圈20上不存在异物。上述预设差异值的大小可以根据实际需要进行设置，在此不作限定。
若无线充电系统当前处于充电状态，且上述异物检测装置确定原边线圈20上存在异物，则异物检测装置输出禁止充电控制信号至控制模块，通过控制模块控制原边线圈20停止为电动车充电；若上述异物检测装置确定原边线圈20上不存在异物，则异物检测装置输出允许充电控制信号至控制模块，通过控制模块控制原边线圈20继续为电动车充电。
若无线充电系统当前处于非充电状态，且上述异物检测装置确定原边线圈20上存在异物，则异物检测装置输出禁止充电控制信号至控制模块，以控制无线充电系统处于禁止充电模式，直至用户清除异物，且异物检测装置输出允许充电控制信号至控制模块为止；若上述异物检测装置确定原边线圈20上不存在异物，则异物检测装置输出允许充电控制信号至控制模块，以控制无线充电系统处于允许充电模式，此时无线充电系统可以随时为电动车进行充电。
本发明提供的无线充电系统，通过将第一线圈11和第二线圈12与控制器30连接，且第一线圈11和第二线圈12位于无线充电系统的原边线圈20的一侧；在原边线圈20通电时，第一线圈11在原边线圈20的磁场作用下产生第一感应电压；第二线圈12在原边线圈20的磁场作用下产生第二感应电压；控制器30根据所述第一感应电压、第二感应电压以及预设校准电压差值计算异物检测差值，并根据异物检测差值是否大于预设差异值，确定原边线圈20上是否存在异物，从而能够准确地检测原边线圈20上的异物，避免了无线充电系统在进行无线充电时，由于原边线圈20和副边线圈之间存在异物而导致功率损耗以及发生安全事故的问题，提高了无线充电系统进行充电的安全性。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (11)
1.一种异物检测装置，应用于无线充电系统，其特征在于，所述异物检测装置包括控制器和至少一异物检测线圈对，其中，
所述异物检测线圈对包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和第二线圈均与所述控制器连接；
所述第一线圈和第二线圈位于所述无线充电系统的原边线圈的一侧；
在所述原边线圈通电时，所述第一线圈在所述原边线圈的磁场作用下产生第一感应电压；所述第二线圈在所述原边线圈的磁场作用下产生第二感应电压；
所述控制器用于根据所述第一感应电压、第二感应电压以及预设校准电压差值计算异物检测差值，并根据所述异物检测差值是否大于预设差异值，确定所述原边线圈上是否存在异物。
2.如权利要求1所述的异物检测装置，其特征在于，在判断所述原边线圈上当前是否存在异物时，所述控制器还用于根据当前获取的第一感应电压和第二感应电压计算实际电压差值，其中，所述实际电压差值为所述第一感应电压与第二感应电压之间的差值，所述异物检测差值为所述实际电压差值与预设校准电压差值之差的绝对值。
3.如权利要求2所述的异物检测装置，其特征在于，所述控制器还用于在所述原边线圈上不存在异物时，根据当前获取的第一感应电压和第二感应电压计算所述预设校准电压差值，其中，所述预设校准电压差值为所述当前获取的第一感应电压与第二感应电压之间的差值。
4.如权利要求1至3任一项所述的异物检测装置，其特征在于，所述控制器还用于在所述异物检测线圈对为至少两个时，且在至少一所述异物检测线圈对所对应的异物检测差值大于预设差异值时，确定所述原边线圈上存在异物。
5.一种基于异物检测装置的异物检测方法，其特征在于，
所述异物检测装置包括控制器和至少一异物检测线圈对，其中，
所述异物检测线圈对包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和第二线圈均与所述控制器连接；
所述第一线圈和第二线圈位于所述无线充电系统的原边线圈的一侧；
所述异物检测方法包括以下步骤：
获取所述第一线圈在原边线圈的磁场作用下产生的第一感应电压和所述第二线圈在原边线圈的磁场作用下产生的第二感应电压；
根据获取的所述第一感应电压、第二感应电压以及预设标准电压差值计算异物检测差值；
根据所述异物检测差值是否大于预设差异值，确定所述原边线圈上是否存在异物。
6.如权利要求5所述的异物检测方法，其特征在于，所述根据获取的所述第一感应电压、第二感应电压以及预设标准电压差值计算异物检测差值的步骤包括：
根据当前获取的第一感应电压和第二感应电压计算实际电压差值；
根据所述实际电压差值和预设校准电压差值计算异物检测差值；
其中，所述实际电压差值为所述当前获取的第一感应电压和第二感应电压之间的差值，所述异物检测差值为所述实际电压差值与预设校准电压差值之差的绝对值。
7.如权利要求6所述的异物检测方法，其特征在于，所述获取所述第一线圈在原边线圈的磁场作用下产生的第一感应电压和所述第二线圈在原边线圈的磁场作用下产生的第二感应电压的步骤之前还包括：
在所述原边线圈上不存在异物时，根据当前获取的第一感应电压和第二感应电压计算所述预设校准电压差值，其中，所述预设校准电压差值为所述当前获取的第一感应电压与第二感应电压之间的差值。
8.如权利要求5至7任一项所述的异物检测方法，其特征在于，在所述异物检测线圈对为至少两个时，所述根据所述异物检测差值是否大于预设差异值，确定所述原边线圈上是否存在异物的步骤包括：
在至少一所述异物检测线圈对所对应的异物检测差值大于预设差异值时，确定所述原边线圈上存在异物。
9.一种无线充电系统，包括原边线圈和用于控制所述原边线圈工作的控制模块，其特征在于，所述无线充电系统还包括如权利要求1至4任一项所述的异物检测装置，在所述异物检测装置确定原边线圈上存在异物时，所述异物检测装置输出允许充电控制信号至所述控制模块，在所述异物检测装置确定原边线圈上不存在异物时，所述异物检测装置输出禁止充电控制信号至所述控制模块。
10.如权利要求9所述的无线充电系统，其特征在于，所述原边线圈包括依次排布的第一子原边线圈和第二子原边线圈，所述第一子原边线圈和第二子原边线圈串联连接；所述原边线圈通电时，所述第一子原边线圈和第二子原边线圈产生的磁场方向相反；所述第一线圈和第二线圈贴合设置于所述原边线圈的上方，且所述第一线圈与所述原边线圈之间重叠的面积等于所述第二线圈与所述原边线圈之间重叠的面积；所述第一线圈与所述第一子原边线圈之间重叠的面积等于所述第一线圈与所述第二子原边线圈之间重叠的面积；所述第二线圈与所述第一子原边线圈之间重叠的面积等于所述第二线圈与所述第二子原边线圈之间重叠的面积。
11.如权利要求10所述的无线充电系统，其特征在于，所述原边线圈的用于与所述第一线圈贴合的区域设为第一区域，所述原边线圈的用于与所述第二线圈贴合的区域设为第二区域，所述第一区域与第二区域不重叠，且所述第一区域的面积为所述原边线圈面积的一半，所述第二区域的面积为所述原边线圈面积的一半。
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