CN106972651A - 一种电动汽车无线充电异物检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车无线充电异物检测系统，包括逆变器、发射耦合器、接收耦合器、霍尔元件、信号采集装置、位置信号分析器、实际感应电流有效值计算装置、控制器、整流调理装置、车载电池、报警器。无线充电过程中感应电流有效值主要同发射耦合器与接收耦合器间的偏移量和发射与接收耦合器间有无异物相关。因此可通过无线充电过程中感应电流有效值的对比进行异物检测。在无线充电系统的接收耦合器上安装若干个霍尔元件，检测发射耦合器与接收耦合器之间的偏移情况。根据偏移量与感应电流有效值的对应关系，在检测到偏移量时可以得到此时的逻辑感应电流有效值。由实际感应电流有效值计算装置可以得到当前实际感应电流有效值。当实际感应电流有效值与逻辑感应电流有效值相差超过一定范围时说明发射耦合器与接收耦合器之间有异物，报警器开始报警并停止充电。

Description

一种电动汽车无线充电异物检测系统
技术领域
本发明涉及电动汽车充电领域，尤其涉及一种电动汽车无线充电异物检测系统。
背景技术
近年来，随着电动汽车的发展，电动汽车无线充电(WPT)技术以其安全节能的优势愈益受到重视，成为了电工领域研究的热点之一。无线充电是通过高频磁场耦合透过空气气隙将能量从车外发射端传递到车载接收端。在实际应用中，安装于电动汽车的接收耦合器与铺设于地的发射耦合器之间很可能掉入金属、甚至活物等异物，会极大降低感应电流有效值并造成严重的安全问题。
考虑到发射耦合器与接收耦合器之间有相对偏移和发射耦合器与接收耦合器间存在异物两种情况均会造成感应电流有效值的严重下降。本发明的电动汽车无线充电异物检测技术通过对比由发射耦合器与接收耦合器间相对偏移量返回的逻辑无线感应电流有效值与当前实际感应电流有效值的大小关系进行异物检测，排除了因发射耦合器与接收耦合器间存在偏移造成感应电流有效值降低的误报警现象，保证了无线充电过程的安全性与高效性。现有的电动汽车无线充电技术大多停留在理论阶段，对于实际应用中两充电线圈间存在异物的情况及其解决方法暂时没有人提及。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了一种电动汽车无线充电异物检测系统。为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种电动汽车无线充电异物检测系统，其特征在于，包括电压型逆变器、发射耦合器、接收耦合器、若干霍尔元件、信号采集装置、位置信号分析器、实际感应电流有效值计算装置、控制器、整流调理装置、车载电池、报警器。所述电压型逆变器输入端并入电网，变流后将能量经谐振电路传送到发射耦合器。所述接收耦合器与发射耦合器相对，其沿圆周边缘均匀加装了若干个小霍尔元件，与信号采集装置相连接，将信号传递到位置信号分析器进行偏移情况分析，根据偏移量得出系统逻辑感应电流有效值，传送到控制器。接收耦合器与电容电感构成接收端谐振补偿电路，经整流调理装置后为车载电池充电。所述实际感应电流有效值计算装置获得系统实际感应电流有效值后，将实际感应电流有效值传送到控制器，控制器对比实际感应电流有效值与逻辑感应电流有效值决定是否触发报警器并停止充电。
一种电动汽车无线充电异物检测实现方法包括以下步骤：
(1)在无线充电系统的接收耦合器上沿圆周等间距安装若干个霍尔元件检测发射耦合器与接收耦合器之间的偏移情况；
(2)根据偏移量与无线感应电流有效值的对应关系，在检测到偏移量时查表得到此时的逻辑感应电流有效值；
(3)由实际感应电流有效值计算装置可以得到当前的实际感应电流有效值；
(4)当实际感应电流有效值与逻辑感应电流有效值相差超过一定范围时说明发射耦合器与接收耦合器之间有异物，报警器开始报警并立即停止充电。
本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：排除了因发射耦合器与接收耦合器间存在偏移造成感应电流有效值降低的误报警现象，保证了无线充电过程的安全性与高效性。
附图说明
图1为具体实施例中无线充电异物检测系统的系统框图。
图1中：1电压型逆变器，2发射耦合器，3接收耦合器，4小霍尔元件，5整流调理装置，6车载电池，7信号采集装置，8位置信号分析器，9实际感应电流有效值计算装置，10控制器，11报警器。
图2为具体实施例中无线充电系统的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1，一种汽车无线充电异物检测系统，包括逆变器1，发射耦合器2，接收耦合器3，若干小霍尔元件4，整流调理装置5，车载电池6，信号采集装置7，位置信号分析器8，实际感应电流有效值计算装置9，控制器10，报警器11。逆变器1将从电网接收的电能传输到发射耦合器2中，接收耦合器3接收电能经整流调理装置5后传输到车载电池6中。若干小霍尔元件4的作用是，小霍尔元件接收到发射耦合器传递的能量，经信号采集装置7采集并传输到位置信号分析器8后可以得到接收耦合器相对于发射耦合器的偏移量，通过查偏移量与无线感应电流有效值对应表可以得到当前偏移状态下的逻辑无线感应电流有效值。实际感应电流有效值计算装置9的作用是通过一系列计算得到当前的实际感应电流有效值。
一种电动汽车无线充电异物检测实现方法包括以下步骤：
(1)在无线充电系统的接收耦合器上沿圆周等间距安装若干个霍尔元件检测发射耦合器与接收耦合器之间的偏移情况；
(2)根据偏移量与无线感应电流有效值的对应关系，在检测到偏移量时查表得到此时的逻辑感应电流有效值；
(3)由实际感应电流有效值计算装置可以得到当前的实际感应电流有效值；
(4)当实际感应电流有效值与逻辑感应电流有效值相差超过一定范围时说明发射耦合器与接收耦合器之间有异物，报警器开始报警并立即停止充电。
参照图2，一种汽车无线充电异物检测系统的工作流程为：
步骤1：电动汽车泊车充电，无线充电系统接收耦合器上沿圆周等间距安装的若干个霍尔元件从发射耦合器接收到能量；
步骤2：信号采集装置采集到信号后，将信号传递到位置信号分析器；
步骤3：位置信号分析器进行偏移情况分析，根据偏移量得出系统逻辑感应电流有效值，逻辑感应电流有效值被传输到控制器；
步骤4：实际感应电流有效值计算装置通过一系列计算获得系统实际感应电流有效值，将实际感应电流有效值传送到控制器；
步骤5：控制器对比无线充电实际感应电流有效值与逻辑感应电流有效值。当实际感应电流有效值与逻辑感应电流有效值大致相同时继续正常充电；当实际感应电流有效值与逻辑感应电流有效值相差超过一定范围时，说明发射耦合器与接收耦合器之间有异物，触发报警器并立即自动停止充电。
可见，本发明具有以下优点：
(1)解决了动力电池容量较小、续航里程短、充电站建设困难等因素的严重限制；
(2)排除了因发射耦合器与接收耦合器间存在偏移造成感应电流有效值降低的误报警现象；
(3)保证了无线充电过程的安全性与高效性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电动汽车无线充电异物检测系统，其特征在于，包括电压型逆变器(1)、发射耦合器(2)、接收耦合器(3)、若干霍尔元件(4)、信号采集装置(7)、位置信号分析器(8)、实际感应电流有效值计算装置(9)、控制器(10)、整流调理装置(5)、车载电池(6)、报警器(11)。所述电压型逆变器输入端并入电网，变流后将能量经谐振电路传送到发射耦合器；所述接收耦合器与发射耦合器相对，其沿圆周边缘均匀加装了若干个小霍尔元件，与信号采集装置相连接，将信号传递到位置信号分析器进行偏移情况分析，根据偏移量得出系统逻辑感应电流有效值，传送到控制器。接收耦合器与电容电感构成接收端谐振补偿电路，经整流调理装置后为车载电池充电；所述实际感应电流有效值计算装置获得系统实际感应电流有效值后，将实际感应电流有效值传送到控制器，控制器对比实际感应电流有效值与逻辑感应电流有效值决定是否触发报警器。
2.根据权利要求1所述的一种汽车无线充电异物检测系统，其特征在于，接收耦合器沿圆周边缘均匀加装了若干个小霍尔元件，根据这些小霍尔元件接收到的能量得到接收耦合器相对于发射耦合器的偏移量。
3.根据权利要求1所述的一种汽车无线充电异物检测系统，其特征在于，根据发射耦合器和接收耦合器的偏移情况与无线充电感应电流有效值对应关系表，在偏移量已知的情况下可以知道逻辑无线感应电流有效值。
4.根据权利要求1所述的一种汽车无线充电异物检测系统，其特征在于，实际感应电流有效值计算装置可以通过一系列计算得到当前的实际感应电流有效值。
5.根据权利要求1所述的一种汽车无线充电异物检测系统，其特征在于，控制器通过比较实际感应电流有效值与逻辑感应电流有效值，可以在实际感应电流有效值与逻辑感应电流有效值相差超过一定范围时，触发报警器警并停止充电。
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