CN109038850B - 一种检测无线充电系统中金属异物的装置、设备及方法 - Google Patents

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Abstract

一种检测无线充电系统中金属异物的装置、设备及方法，所述装置包括：锁相控制模块，用于根据述锁相控制模块输出的第一信号的相位与信号采集模块采集的第三信号的相位的差值，调整所述第一信号的频率，并将所述第一信号发送给激励模块以及判断模块，调整后的所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值小于第一设定值；激励模块，用于根据所述第一信号生成第二信号，并向谐振模块输出所述第二信号；谐振模块，用于在所述第二信号的激励下，通过目标线圈和目标电容构成的谐振回路，向所述信号采集模块输出的所述第三信号；判断模块，用于根据所述锁相控制模块输出的信号以及预先存储的第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物。

Description

一种检测无线充电系统中金属异物的装置、设备及方法
技术领域
本申请涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种检测无线充电系统中金属异物的装置、设备及方法。
背景技术
无线充电技术利用电磁场或电磁波进行能量传输，使得充电器摆脱了线路的限制，实现待充电设备和电源完全分离，在安全性(如无电火花及触电危险)和灵活性(如适应多种恶劣环境、便于实现无人自动充电和移动式充电等)等方面显示出比传统充电器更好的优势。
但是，当无线充电器的发射线圈和待充电设备的接收线圈之间存在金属异物时，在发射线圈或接收线圈中存在电流的情况下，由于电磁感应的作用会在该金属异物中产生涡流，导致金属发热,甚至可能发生自燃(如锡箔纸温度高到一定程度会自燃)或者导致该金属异物附近的其他物体燃烧(金属发热导致位于其上的树叶、纸片等燃烧)。因此，为了保证无线充电系统中无线充电器和待充电设备的安全，需要检测无线充电器的发射线圈和待充电设备的接收线圈之间是否存在金属异物。
现有技术中通常利用异物检测线圈和谐振电容构成的谐振回路，检测无线充电器的发射线圈和待充电设备的接收线圈之间是否存在金属异物。当无线充电器的发射线圈和待充电设备的接收线圈之间不存在金属异物时，异物检测线圈的电感值为L1，当无线充电器的发射线圈和待充电设备的接收线圈之间存在金属异物时，由于互感的影响，异物感应线圈的电感值会变化为L2，使得该谐振回路的谐振频率、该谐振回路输出的信号的幅值以及该谐振回路输出的信号的相位发生变化，进而通过比较在扫频激励源输出的不同频率信号的激励下，谐振回路发生谐振时的输出信号的参数，与无线充电器的发射线圈和待充电设备的接收线圈之间不存在金属异物时，谐振回路发生谐振时的输出信号的参数，判断无线充电器的发射线圈和待充电设备的接收线圈之间是否存在金属异物。
但是，采用异物检测线圈和谐振电容构成的谐振回路，检测无线充电器的发射线圈和待充电设备的接收线圈之间是否存在金属异物时，需要通过扫频激励的方式对无线充电器中发射线圈的每个区域进行检测，每次检测中均需要调整激励源的频率，使得谐振回路发生谐振，并获取相应的参数，数据计算量(如快速傅里叶变换分析)和数据存储量都很大，进而对硬件和软件的要求更高，实现的难度大。
发明内容
本申请提供了一种检测无线充电系统中金属异物的装置、设备及方法，以解决现有的无线充电系统中金属异物检测方案中数据计算量和数据存储量较大的问题。
第一方面，本申请提供了一种检测无线充电系统中金属异物的装置，所述无线充电系统包括无线充电器以及待充电设备。所述装置包括：锁相控制模块、激励模块、谐振模块、信号采集模块以及判断模块，其中，所述锁相控制模块的输出端分别与所述锁相控制模块的第一输入端、所述激励模块的输入端以及所述判断模块的输入端连接，所述锁相控制模块的第二输入端与所述信号采集模块的输出端连接，所述信号采集模块的输入端与所述谐振模块的输出端连接，所述谐振模块的输入端与所述激励模块的输出端连接。
所述锁相控制模块，用于向所述激励模块输出第一信号，所述第一信号用于控制所述激励模块生成的第二信号的频率；所述激励模块，用于根据所述第一信号生成第二信号，并向所述谐振模块输出所述第二信号，所述第二信号的频率是根据所述第一信号的频率确定的，所述第二信号用于激励所述谐振模块；所述谐振模块包括至少一个异物检测线圈和至少一个谐振电容，用于在所述第二信号的激励下，通过目标线圈和目标电容构成的谐振回路，生成第三信号；其中，所述至少一个异物检测线圈与所述至少一个谐振电容连接，所述目标线圈为所述至少一个异物检测线圈中的一个或多个异物检测线圈，所述目标电容为所述至少一个谐振电容中的一个电容或多个谐振电容，所述至少一个异物检测线圈分布于所述无线充电器的发射线圈或者所述待充电设备的接收线圈的上方，且所述至少一个异物检测线圈所在的区域能够覆盖所述发射线圈或者所述接收线圈所在的区域；所述信号采集模块，用于采集所述第三信号，并输出给所述锁相控制模块；所述锁相控制模块还用于：根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，调整输出的所述第一信号的频率；其中，调整频率后的所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值小于第一设定值，且所述激励模块根据调整频率后的所述第一信号生成的所述第二信号的频率，与所述谐振回路的谐振频率相同；
所述判断模块，用于根据调整频率后的所述第一信号与预先存储的第四信号的对应参数值，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物；其中，所述第四信号为所述目标线圈所在的区域不存在金属异物时，所述谐振回路在谐振状态下输出的信号。
通过上述方案，所述检测无线充电系统中金属异物的装置能够通过所述锁相控制模块输出的所述第一信号，控制所述激励模块输出的用于激励所述谐振模块的所述第二信号的频率，并且所述锁相控制模块能够根据所述信号采集模块采集的所述谐振模块在所述第二信号的激励下，输出的所述第三信号以及所述锁相控制模块输出的所述第一信号，调整所述锁相控制模块输出的第一信号的频率，由于调整后的所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值小于第一设定值，使得所述激励模块生成并输出的所述第二信号的频率达到所述谐振模块中所述目标线圈与所述目标谐振电容组成的谐振回路的谐振频率，发生谐振，进而使得所述判断模块可以根据所述锁相控制模块输出的调整频率后的所述第一信号与预先保存的所述第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物，或者，根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值以及所述第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物。
也就是说，本申请实施例提供的无线充电系统中金属异物的装置通过所述锁相控制模块的闭环控制，可以使得所述激励模块输出的所述第二信号激励所述谐振模块中所述目标线圈与所述目标电容组成的谐振回路发生谐振，不需要进行扫频激励、复杂的计算分析以及大量的数据处理获得异物检测线圈组成的谐振回路的谐振频率，使得该谐振回路发生谐振，相比于现有技术，控制精度较高，计算量较小，可以有效简化无线充电系统中金属异物的检测过程。
一种可能的实施方式中，所述判断模块具体用于：当调整频率后的所述第一信号的频率与所述第四信号的频率的差值小于第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域不存在金属异物；当调整频率后的所述第一信号的频率与所述第四信号的频率的差值大于或等于所述第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域存在金属异物。
一种可能的实施方式中，所述锁相控制模块可以为锁相环芯片，也可以由分立器件或相应的芯片组合实现。当所述锁相控制模块通过分立器件或相应的芯片组合的方式现实时，可以包括但并不限于以下几种方式中的任意一种：
方式一、所述锁相控制模块可以包括鉴相器和压控振荡器，所述压控振荡器的输入端与所述鉴相器的输出端连接，所述压控振荡器的输出端分别与所述鉴相器的第一输入端、所述判断模块的输入端以及所述激励模块的输入端连接，所述鉴相器的第二输入端与所述信号采集模块的输出端连接。其中，
所述鉴相器，用于根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，生成第五信号，并向所述压控振荡器输出所述第五信号；
所述压控振荡器，用于根据所述第五信号，生成调整频率后的所述第一信号。
方式二，所述锁相控制模块可以包括鉴相器和压控振荡器，所述压控振荡器的输出端分别与所述鉴相器的第一输入端以及所述激励模块的输入端连接，所述鉴相器的第二输入端与所述信号采集模块的输出端连接，所述鉴相器的输出端分别与所述压控振荡器的输入端以及所述判断模块的输入端连接。其中，
所述鉴相器，用于根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，生成第五信号，并向所述压控振荡器以及所述判断输出所述第五信号；
所述压控振荡器，用于根据所述第五信号，生成调整频率后的所述第一信号。
方式三，所述锁相控制模块可以包括鉴相器、滤波器和压控振荡器，所述压控振荡器的输出端分别与所述鉴相器的第一输入端以及所述激励模块的输入端连接，所述鉴相器的第二输入端与所述信号采集模块的输出端连接，所述鉴相器的输出端与所述滤波器的输入端连接，所述滤波器的输出端分别与所述压控振荡器的输入端以及所述判断模块的输入端连接。其中，
所述鉴相器，用于，根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，生成第五信号，并向所述滤波器输出所述第五信号；
所述滤波器，用于滤除所述第五信号中的谐波分量，并向所述压控振荡器以及所述判断模块输出滤波后的所述第五信号；
所述压控振荡器，用于根据滤波后的所述第五信号，生成调整频率后的所述第一信号。
一个可能的实施方式中，上述方式一或方式二中所述的所述锁相控制模块还可以包括滤波器，所述滤波器的输入端与所述鉴相器的输出端连接，所述滤波器的输出端与所述压控振荡器的输入端连接。所述滤波器，用于滤除所述第五信号中的谐波分量，并向所述压控振荡器输出滤波后的所述第五信号。
通过上述方案，所述滤波器能够滤除所述第五信号中的干扰信号，进而可以提高所述锁相控制模块的控制精度，使得所述第一信号的相位与所述第三信号的相位更接近。
一个可能的实施方式中，当所述锁相控制模块上述方式二所述的结构时，所述判断模块具体用于：当所述第五信号的幅值与所述第四信号的幅值的差值小于第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域不存在金属异物；当所述第五信号与所述第四信号的对应参数值的差值大于或等于所述第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域存在金属异物。
一个可能的实施方式中，当所述锁相控制模块上述方式三所述的结构时，所述判断模块具体用于：当滤波后的所述第五信号的幅值与所述第四信号的幅值的差值小于第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域不存在金属异物；当滤波后的所述第五信号与所述第四信号的对应参数值的差值大于或等于所述第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域存在金属异物。
一个可能的实施方式中，所述激励模块可以通过但不限于以下两种方式中的任意一种实现：
方式A：所述激励模块可以为第一功率放大器，所述第一功率放大器的输出端分别与所述第一功率放大器的第一输入端以及所述谐振模块的输入端连接，所述第一功率放大器的第二输入端与所述锁相控制模块的输出端连接。
方式B，所述激励模块可以为电压型变换器或者电流型变换器。其中，所述电压型变换器以及所述电流型变换器可以为半桥式，也可以为全桥式，或者其它电路结构。当所述激励模块输出的第三信号无法驱动所述电压型变换器以及所述电流型变换器时，所述激励模块还可以包括第二功率放大器，所述第二功率放大器的输出端分别与所述第二功率放大器的第一输出端以及所述电压型变换器(或所述电流型变换器)的输入端连接，所述电压型变换器(或所述电流型变换器)的输出端与所述谐振模块的输入端连接。
方式C，所述激励模块可以为晶体管等元器件组成的放大电路(如推挽电路)。
一个可能的实施方式中，所述谐振模块还包括至少一个开关，所述至少一个异物检测线圈与所述至少一个谐振电容通过所述至少一个开关并联和/或串联。
一个可能的实施方式中，为了检测多种不同材质的金属异物，进一步提高检测结果的准确性，所述谐振模块中包括多个谐振电容，所述多个谐振电容通过至少一个开关与所述至少一个异物检测线圈连接，使得同一个目标线圈可以与电容值不同的电容组成谐振频率不同的谐振回路，进而实现不同材质的金属异物的检测。
一个可能的实施方式中，所述谐振模块中的目标线圈可以与所述目标电容组成LC串联谐振回路，或者所述目标线圈可以与所述目标电容也可以组成LC并联谐振回路，或者所述目标线圈可以与所述目标电容可以组成LCC谐振回路，或者所述目标线圈可以与所述目标电容可以组成CCL谐振回路，或者，所述谐振模块还包括至少一个谐振电感，所述目标线圈可以与所述目标电容以及所述至少一个谐振电感组成LCL谐振回路。
一个可能的实施方式中，所述装置还可以包括充电控制模块，所述充电控制模块分别与所述至少一个开关、所述判断模块的输出端以及所述发射线圈连接，用于控制所述至少一个开关的状态，以及根据所述判断模块的判断结果，通过控制所述发射线圈的工作状态；或者，所述充电控制模块分别与所述至少一个开关、所述判断模块的输出端以及所述接收线圈连接，用于控制所述至少一个开关的状态，以及根据所述判断模块的判断结果，控制所述接收线圈的工作状态。
一个可能的实施方式中，所述装置还可以包括信号处理模块，所述信号处理模块的输入端与所述信号采集模块的输出端连接，所述信号处理模块的输出端与所述锁相控制模块的第二输入端连接；当所述锁相控制模块输出的第一信号为数字信号时，所述信号处理模块用于将所述第三信号转换为数字信号，并向所述锁相控制模块的第二输入端输出所述第三信号对应的数字信号。
一个可能的实施方式中，当所述锁相控制模块输出的所述第一信号的类型(数字信号或模拟信号)与所述判断模块中存储的所述第四信号的类型不同时，所述装置还包括数模转换模块或模数转换模块，使得所述判断模块所要比较的信号以及所述第四信号的类型相同。
第二方面，本申请还提供了一种检测无线充电系统中金属异物的方法，应用于检测无线充电系统中金属异物的装置，所述装置包括：锁相控制模块、激励模块、谐振模块、信号采集模块以及判断模块；其中，所述锁相控制模块的输出端分别与所述锁相控制模块的第一输入端、所述激励模块的输入端以及所述判断模块的输入端连接，所述锁相控制模块的第二输入端与所述信号采集模块的输出端连接，所述信号采集模块的输入端与所述谐振模块的输出端连接，所述谐振模块的输入端与所述激励模块的输出端连接。所述方法包括：
所述锁相控制模块向所述激励模块输出第一信号，所述第一信号用于控制所述激励模块生成的第二信号的频率；所述激励模块根据所述第一信号，生成所述第二信号，并向所述谐振模块输出所述第二信号；其中，所述第二信号的频率是根据所述第一信号的频率确定的，所述第二信号用于激励所述谐振模块；所述谐振模块中目标线圈和目标电容构成的谐振回路，在所述第二信号的激励下产生第三信号；所述谐振模块包括至少一个异物检测线圈和至少一个谐振电容，所述至少一个异物检测线圈与所述至少一个谐振电容连接，所述目标线圈为所述至少一个异物检测线圈中的一个或多个异物检测线圈，所述目标电容为所述至少一个谐振电容中的一个电容或多个谐振电容，所述至少一个异物检测线圈分布于所述无线充电器的发射线圈或者所述待充电设备的接收线圈的上方，且所述至少一个异物检测线圈所在的区域能够覆盖所述发射线圈或者所述接收线圈所在的区域；所述信号采集模块采集所述第三信号，并将采集到的所述第三信号输出给所述锁相控制模块；所述锁相控制模块根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，调整输出的所述第一信号的频率；其中，调整频率后的所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值小于第一设定值，且所述激励模块根据调整频率后的所述第一信号生成的所述第二信号的频率，与所述谐振回路的谐振频率相同；所述判断模块根据调整频率后的所述第一信号和预先存储的第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物，或者，根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值以及所述第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物；其中，所述第四信号为所述目标线圈所在的区域不存在金属异物时，所述谐振回路在谐振状态下输出的信号。
通过上述方法，所述锁相控制模块通过输出的所述第一信号，控制所述激励模块输出的用于激励所述谐振模块的所述第二信号的频率，并且所述锁相控制模块还能够根据所述信号采集模块采集的所述谐振模块在所述第二信号的激励下，输出的所述第三信号以及所述锁相控制模块输出的所述第一信号，调整所述锁相控制模块输出的第一信号的频率，由于调整后的所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值小于第一设定值，使得所述激励模块生成并输出的所述第二信号的频率达到所述谐振模块中所述目标线圈与所述目标谐振电容组成的谐振回路的谐振频率，发生谐振，进而使得所述判断模块可以根据调整频率后的所述第一信号与预先保存的所述第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物，或者根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值以及所述第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物。
一个可能的实施方式中，所述判断模块可以通过以下方法判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物：当调整频率后的所述第一信号的频率与所述第四信号的频率的差值小于第二设定值时，所述判断模块确定所述目标线圈所在的区域不存在金属异物；当调整频率后的所述第一信号的频率与所述第四信号的频率的差值大于或等于所述第二设定值时，所述判断模块确定所述目标线圈所在的区域存在金属异物。
一个可能的实施方式中，所述锁相控制模块通过以下步骤调整输出的所述第一信号的频率：所述锁相控制模块根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，生成第五信号，并根据所述第五信号，生成调整频率后的所述第一信号。
一个可能的实施方式中，所述判断模块可以通过以下方法判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物：当所述第五信号的幅值与所述第四信号幅值的差值小于第二设定值时，所述判断模块确定所述目标线圈所在的区域不存在金属异物；当所述第五信号的幅值与所述第四信号的幅值的差值大于或等于所述第二设定值时，所述判断模块确定所述目标线圈所在的区域存在金属异物。
一个可能的实施方式中，在所述谐振模块还包括至少一个开关，所述至少一个异物检测线圈与所述至少一个谐振电容通过所述至少一个开关并联和/或串联；所述装置还包括充电控制模块，所述充电控制模块分别与所述至少一个开关、所述判断模块的输出端以及所述发射线圈连接的场景下，所述激励模块向所述谐振模块输出所述第二信号之前，所述充电控制模块控制所述至少一个开关的状态，选择所述目标线圈和所述目标电容；在所述判断模块判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物之后，所述充电控制模块还可以根据所述判断模块的判断结果，通过控制所述发射线圈的工作状态。
一个可能的实施方式中，在所述谐振模块还包括至少一个开关，所述至少一个异物检测线圈与所述至少一个谐振电容通过所述至少一个开关并联和/或串联；所述装置还包括充电控制模块，所述充电控制模块分别与所述至少一个开关、所述判断模块的输出端以及所述发射线圈连接的场景下，所述激励模块向所述谐振模块输出所述第二信号之前，所述充电控制模块控制所述至少一个开关的状态，选择所述目标线圈和所述目标电容；在所述判断模块判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物之后，所述充电控制模块还可以根据所述判断模块的判断结果，控制所述接收线圈的工作状态。
第三方面，本申请还提供了一种无线充电器，所述无线充电器包括上述第一方面中任意一种实施方式提供的检测无线充电系统中的金属异物的装置。
第四方面，本申请还提供了一种支持无线充电功能的设备，所述无线充电功能的设备包括上述第一方面中任意一种实施方式提供的检测无线充电系统中的金属异物的装置。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种无线充电系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的用于对电动汽车充电的无线充电系统的结构示意；
图3为本申请实施例提供的无线充电发射装置以及无线充电接收装置的结构示意；
图4为本申请实施例提供的一种检测无线充电系统中金属异物的装置；
图5为本申请实施例提供的第一种锁相控制模块的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的第二种锁相控制模块的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的第三种锁相控制模块的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的第一种激励模块的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的第二种激励模块的结构示意图；
图10为本申请实施例提供的第三种激励模块的结构示意图；
图11a为本申请实施例提供的一种异物检测线圈的分布示意图；
图11b为本申请实施例提供的一种异物检测线圈的分布示意图；
图12为本申请实施例提供的没有金属异物时异物检测线圈的检测结果；
图13为本申请实施例提供的一种激励模块的结构示意图；
图14为本申请实施例提供的另一种激励模块的结构示意图；
图15为本申请实施例提供的LC串联谐振回路的结构示意图；
图16为本申请实施例提供的LC并联谐振回路的结构示意图；
图17为本申请实施例提供的LCC谐振回路的结构示意图；
图18为本申请实施例提供的LCL谐振回路的结构示意图。
具体实施方式
当无线充电系统(尤其是非接触式无线充电系统)中存在金属异物时，即无线充电器的发射线圈表面或者待充电设备的接收线圈的表面存在金属异物时，在发射线圈或者接收线圈中有感应电流的情况下，由于电磁感应的作用会在该金属异物中产生涡流，导致金属发热,甚至发生自燃或者导致该金属异物附近的其他物体燃烧，给无线充电系统及其周围的物体带来安全隐患。
现有技术中通常利用异物检测线圈和谐振电容构成的谐振回路，检测无线充电器的发射线圈和待充电设备的接收线圈之间是否存在金属异物。而采用异物检测线圈和谐振电容构成的谐振回路，检测无线充电器的发射线圈和待充电设备的接收线圈之间是否存在金属异物时，需要通过扫频激励的方式对无线充电器中发射线圈的每个区域进行检测，每次检测中均需要调整激励源的频率，使得谐振回路发生谐振，并获取相应的参数，数据计算量(如快速傅里叶变换分析)和数据存储量都很大，对检测使用的硬件和软件的要求较高。
为了解决现有技术中存在的上述问题，本申请提供了一种无线充电系统中金属异物的检测装置、设备及方法，其中，方法和装置是基于同一发明构思的，由于方法及装置解决问题的原理相似，因此装置与方法的实施可以相互参见，重复之处不再赘述。
需要说明的是，在本申请实施例的描述中，在本申请的描述中，“多个”是指两个或两个以上；“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。
本申请提供的一种检测无线充电系统中金属异物的装置、设备及方法，适用于无线充电器对待充电设备(支持无线充电功能的设备)进行充电之前，检测所述无线充电器的发射线圈表面或所述待充电设备的接收线圈表面是否存在金属异物，进而确定是否启动所述无线充电器或者所述待充电设备的充电功能，和/或，所述无线充电器对所述待充电设备充电的过程中，检测所述无线充电器的发射线圈表面或所述待充电设备的接收线圈表面是否存在金属异物，进而确定是否调整所述无线充电器的发射功率，或者关闭所述无线充电器(或者关闭所述待充电设备的充电功能)。通常情况下，无线充电系统工作时，所述待充电设备位于所述无线充电的上方，所述无线充电器的发射线圈的表面存在金属异物的概率较大，因此，本申请提供的一种无线充电系统中金属异物的检测装置、设备及方法，主要用于检测所述无线充电器的发射线圈表面是否存在金属异物。
如图1所示，本申请提供的无线充电系统中金属异物的检测装置、设备及方法，应用于无线充电系统，所述无线充电系统包括无线充电器101和支持无线充电功能的待充电设备102。所述无线充电器101，与电源连接，用于将所述无线充电器101连接的电源的能量以电磁波的方式，发送给所述待充电设备102；所述待充电设备102，用于接收所述无线充电器发送的电磁波，通过接收到的电磁波携带的能量为所述待充电设备充电。
下面以所述无线充电器101为无线充电站，所述待充电设备102为电动汽车为例，对所述无线充电系统进行详细说明。
如图2所示，所述无线充电站210包括无线充电发射装置211。所述无线充电站210可以为固定无线充电站、固定无线充电停车位或无线充电道路等，其中，所述无线充电发射装置211可以设置在地面上，或者埋于地面之下(图2所示为无线充电发射装置211埋于地面之下的情况)，用于对位于其上方的电动汽车220进行无线充电。所述无线充电发射装置211包括功率发射天线和逆变电路，其中所述功率发射天线和所述逆变电路可以集成在一起，也可以分开放置。所述无线充电站210可以设置在停车场、私人停车位、充电站站台等各种场景中。
所述电动汽车220包括无线充电接收装置221，其中，所述无线充电接收装置221可以集成在电动汽车220的底部，当电动汽车100进入无线充电发射装置1010的无线充电范围时，即可通过无线充电方式对所述电动汽车220充电。所述无线充电接收装置221包括功率接收天线和整流电路，所述功率接收天线和所述整流电路可以集成在一起，也可以分开放置，当所述无线充电接收装置221的功率接收天线和整流电路分开时，所述无线充电接收装置221的整流模块通常放在车内。
其中，所述无线充电发射装置211和所述无线充电接收装置220之间可以通过电场或磁场耦合方式进行无线能量传输，以实现非接触式无线充电，如电场感应方式、磁感应方式、磁共振方式或无线辐射方式等，本申请实施例并不对所述无线充电发射装置211和所述无线充电接收装置220之间的无线能量传输方式进行具体限定。
进一步地，所述电动汽车220和所述无线充电站210还可以双向充电，即所述无线充电站210可以通过供电电源向所述电动汽车220充电，也可以由所述电动汽车220向供电电源放电。
图3(左)示出了一种无线充电站210中的无线充电发射装置211的结构示意图，所述无线充电发射装置211包括：发射变换模块311、功率发射天线312、发射控制模块313、发射通信模块314、认证管理模块315以及存储模块316。其中，
所述发射变换模块311，可以与电源连接，用于从电源获取能量，并将电源的交流或直流供电转换为高频交流电。当所述电源为交流电输入时，所述发射变换模块311包括功率因数校正单元(图3中未示出)和逆变单元(图3中未示出)。当所述电源为直流电输入时，所述发射变换模块311包括逆变单元(图3中未示出)和电压变换单元(图3中未示出)。
所述功率因数校正单元用于保证无线充电系统的输入电流相位与电网电压相位一致，减小系统谐波含量，提高功率因数值，以减少无线充电系统对电网的污染，提高可靠性。所述功率因数校正单元还可根据后级需求，升高或者降低功率因数校正单元的输出电压。所述逆变单元可以将功率因数校正单元输出的电压转换成高频交流电压，并作用在功率发射天线上，高频交流电压可极大地提高发射效率及传输距离。需要说明的是，所述电源可以是所述无线充电发射装置211内部的电源，也可以是所述无线充电发射装置211连接的外部电源。
所述功率发射天线312，用于通过由电感和电容为主的器件构成的网络把高频交流电转换为谐振电压和电流。
所述发射控制模块313，用于根据实际无线充电的发射功率需求，控制所述发射变换模块输出的电压、电流和频率，以及控制所述功率发射天线312中高频交流电的电压和电流。
所述发射通信模块314，用于所述无线充电发射装置211和所述无线充电接收装置221之间的无线通信，包括功率控制信息、故障保护信息、开关机信息以及交互认证信息等信息的通信。一方面，所述无线充电发射211可以接收无线充电接收装置所发送的电动汽车的属性信息、充电请求和交互认证信息；另一方面，所述无线充电发射装置211还可向所述无线充电接收装置221通过无线充电发射控制信息、交互认证信息或无线充电历史数据信息等。其中，所述无线充电发射装置211和所述无线充电接收装置221之间的无线通信方式可以包括但不仅限于蓝牙(bluetooth)技术、无线保真(wireless-fidelity，WiFi)技术、基于紫蜂协议(Zigbee)的无线通信技术、射频识别技术(radio frequency identification，RFID)、远程(long range，Lora)无线技术、近距离无线通信技术(near fieldcommunication，NFC)中的任意一种或多种的组合。进一步地，所述发射通讯模块314还可与所述电动汽车220的所属用户的智能终端进行通信，使得所述电动汽车的用户可以通过所述智能终端进行远程认证和用户信息传输。
所述认证管理模块315，用于无线充电系统中所述无线充电发射装置211与所述电动汽车220的交互认证和权限管理。
所述存储模块316，用于存储所述无线充电发射装置211的充电过程数据、交互认证数据(例如交互认证信息)和权限管理数据(例如权限管理信息)，其中，交互认证数据和权限管理数据可为出厂设置，也可由用户自行设置的。
图3(右)示出了一种电动汽车220中的无线充电接收装置221的结构示意图，所述无线充电接收装置221包括：功率接收天线321、接收控制模块322、接收变换模块323和接收通信模块324。
进一步地，所述接收变换模块323还可以与储能管理模块325和储能模块326连接，将其所接收到的能量用于对所述储能模块326充电，进一步用于电动汽车的驱动。需要说明的是，所述储能管理模块325和所述储能模块326可以位于所述无线充电接收装置221内部，也可以位于所述无线充电接收装置221外部，本申请施例对此不作具体限定。
所述功率接收天线321，用于接收发射端传输的有功功率和无功功率。无线充电系统中的功率发射天线312和功率接收天线321可选择性的任意组合，常见网络结构组合形式有串联(series)-串联型(即S-S型)、并联(parallel)-并联型(即P-P型)、S-P型、P-S型、LCL(其中，L表示电感，C表示电容)-LCL型、LCL-P型，本发明实施例对此不作具体限制。另外，为了实现无线充电系统的双向充电功能，所述无线充电发射装置211和所述无线充电接收装置221还可同时包含功率接收天线和功率发射天线，其中，所述无线充电发射装置211或所述无线充电接收装置221中包含的功率接收天线和功率发射天线可为独立式，也可为集成式。
所述接收控制模块322，用于根据实际无线充电的接收功率需求，控制所述接收变换模块323的电压、电流和频率。
所述接收变换模块323，用于把功率接收天线所接收的高频谐振电流和电压变换成为所述储能模块326充电所需要的直流电压和直流电流。所述接收变换模块323通常包括整流单元(图3中未示出)和直流变换单元(图3中未示出)，所述整流单元用于将功率接收天线所接收的高频谐振电流和电压转换成直流电压和直流电流，所述变换单元用于为后级充电电路提供直流电压，实现恒定模式充电。
所述接收通信模块324，用于所述无线充电发射装置211和所述无线充电接收装置221之间的无线通信，包括功率控制信息、故障保护信息、开关机信息以及交互认证信息等信息的通信。
如图4所示，本申请实施例提供了一种检测无线充电系统中金属异物的装置，适用于如图1至图3所述的无线充电系统。所述装置400包括：锁相控制模块401、激励模块402、谐振模块403、信号采集模块404以及判断模块405；其中，所述锁相控制模块401的输出端分别与所述锁相控制模块401的第一输入端、所述激励模块402的输入端以及所述判断模块405的输入端连接，所述锁相控制模块401的第二输入端与所述信号采集模块404的输出端连接，所述信号采集模块404的输入端与所述谐振模块403的输出端连接，所述谐振模块403的输入端与所述激励模块402的输出端连接。其中，
所述锁相控制模块401，用于向所述激励模块402输出第一信号，所述第一信号用于控制所述激励模块402生成的第二信号的频率。
所述激励模块402，用于根据所述第一信号生成第二信号，并向所述谐振模块403输出所述第二信号，所述第二信号的频率是根据所述第一信号的频率确定的，所述第二信号用于激励所述谐振模块403。
所述谐振模块403包括至少一个异物检测线圈和至少一个谐振电容，用于在所述第二信号的激励下，通过目标线圈和目标电容构成的谐振回路，生成第三信号；其中，所述至少一个异物检测线圈与所述至少一个谐振电容连接，所述目标线圈为所述至少一个异物检测线圈中的一个或多个异物检测线圈，所述目标电容为所述至少一个谐振电容中的一个电容或多个谐振电容，所述至少一个异物检测线圈分布于所述无线充电器的发射线圈或者所述待充电设备的接收线圈的上方，且所述至少一个异物检测线圈所在的区域能够覆盖所述发射线圈或者所述接收线圈所在的区域。
所述信号采集模块404，用于采集所述第三信号，并输出给所述锁相控制模块401。
所述锁相控制模块401还用于：根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，调整输出的所述第一信号的频率；其中，调整频率后的所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值小于第一设定值，且所述激励模块402根据调整频率后的所述第一信号生成的所述第二信号的频率，与所述谐振回路的谐振频率相同。
所述判断模块405，用于根据调整频率后的所述第一信号与预先存储的第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物，或者，根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值以及所述第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物；其中，所述第四信号为所述目标线圈所在的区域不存在金属异物时，所述谐振回路在谐振状态下输出的信号。
一个可能的实施方式中，所述锁相控制模块401可以为锁相环芯片，也可以由分立器件或相应的芯片组合实现。当所述锁相控制模块401通过分立器件或相应的芯片组合的方式现实时，可以包括但并不限于以下几种方式中的任意一种：
方式一、所述锁相控制模块401包括鉴相器和压控振荡器。如图5所示，所述压控振荡器502的输入端与所述鉴相器501的输出端连接，所述压控振荡器502的输出端分别与所述鉴相器501的第一输入端、所述判断模块405的输入端以及所述激励模块402的输入端连接，所述鉴相器501的第二输入端与所述信号采集模块404的输出端连接。其中，
所述鉴相器501，用于根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，生成第五信号，并向所述压控振荡器502输出所述第五信号；
所述压控振荡器502，用于根据所述第五信号，生成调整频率后的所述第一信号。
一个可能的实施方式中，当所述锁相控制模块401具有图5所示的结构时，所述判断模块405具体用于：当调整频率后的所述第一信号的频率与所述第四信号的频率的差值小于第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域不存在金属异物；当调整频率后的所述第一信号的频率与所述第四信号的频率的差值大于或等于所述第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域存在金属异物。
方式二，所述锁相控制模块401包括鉴相器和压控振荡器。图6所示，所述压控振荡器502的输出端分别与所述鉴相器501的第一输入端以及所述激励模块402的输入端连接，所述鉴相器501的第二输入端与所述信号采集模块404的输出端连接，所述鉴相器501的输出端分别与所述压控振荡器502的输入端以及所述判断模块405的输入端连接。其中，
所述鉴相器501，用于根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，生成第五信号，并向所述压控振荡器502以及所述判断405输出所述第五信号；
所述压控振荡器502，用于根据所述第五信号，生成调整频率后的所述第一信号。
一个可能的实施方式中，当所述锁相控制模块401具有图6所示的结构时，所述判断模块405具体用于：当所述第五信号的幅值与所述第四信号的幅值的差值小于第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域不存在金属异物；当所述第五信号与所述第四信号的对应参数值的差值大于或等于所述第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域存在金属异物。
一个可能的实施方式中，上述方式一或方式二中所述的所述锁相控制模块401还可以包括滤波器503，如图5(或图6)所示，所述滤波器503的输入端与所述鉴相器501的输出端连接，所述滤波器503的输出端与所述压控振荡器502的输入端连接。所述滤波器503，用于滤除所述第五信号中的谐波分量，并向所述压控振荡器输出滤波后的所述第五信号。
方式三，所述锁相控制模块401包括鉴相器、滤波器和压控振荡器。如图7所示，所述压控振荡器502的输出端分别与所述鉴相器501的第一输入端以及所述激励模块402的输入端连接，所述鉴相器501的第二输入端与所述信号采集模块404的输出端连接，所述鉴相器501的输出端与所述滤波器503的输入端连接，所述滤波器503的输出端分别与所述压控振荡器502的输入端以及所述判断模块405的输入端连接。其中，
所述鉴相器501，用于根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，生成第五信号，并向所述滤波器503输出所述第五信号；
所述滤波器503，用于滤除所述第五信号中的谐波分量，并向所述压控振荡器502以及所述判断模块405输出滤波后的所述第五信号；
所述压控振荡器502，用于根据滤波后的所述第五信号，生成调整频率后的所述第一信号。
一个可能的实施方式中，当所述锁相控制模块401具有图7所示的结构时，所述判断模块405具体用于：当滤波后的所述第五信号的幅值与所述第四信号的幅值的差值小于第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域不存在金属异物；当滤波后的所述第五信号的幅值与所述第四信号的幅值的差值大于或等于所述第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域存在金属异物。
进一步地，上述方式一至方式三中所述鉴相器501可以是模拟鉴相器，也可以是数字鉴相器。当所述锁相控制模块401输出的所述第五信号的类型(数字信号或模拟信号)与所述判断模块405中存储的所述第四信号的类型不同时，所述装置400还包括数模转换模块或模数转换模块，使得所述判断模块405所要比较的所述第五信号以及所述第四信号的类型相同。例如，在上述方式一中，当所述鉴相器501为数字鉴相器，所述判断模块405中存储的所述第四信号为模拟信号时，所述装置400还包括数模转换模块，所述数模转换模块的输入端与所述压控振荡器502的输出端连接，所述数模转换模块的输出端与所述判断模块的输出端连接，用于将所述压控振荡器502输出的所述第一信号转为模拟信号；当所述鉴相器501为模拟鉴相器，所述判断模块405中存储的所述第四信号为数字信号时，所述装置400还包括模数转换模块，所述模数转换模块的输入端与所述压控振荡器502的输出端连接，所述模数转换模块的输出端与所述判断模块的输出端连接，用于将所述压控振荡器502输出的所述第一信号转为数字信号。
需要说明的是，本申请实施例并不对所述鉴相器501、所述数模转换模块以及模数转换模块的具体实现方式进行限定，所述鉴相器501、所述数模转换模块以及模数转换模块可以是由分立器件组成的电路，也可以是集成芯片等。
上述方式一至方式三中，所述压控振荡器502用于将所述鉴相器501输出的表征所述第一信号与所述第三信号的相位差的所述第五信号，转换为频率信号—所述第一信号，所述第一信号可以为频率变化的方波信号，所述频率变化的方波信号的脉宽可以是固定的，也可以是变化的。
上述方式一至方式三中所述滤波器503主要用于滤除所述第五信号中的噪声信号，所述噪声信号包括高频分量和/或低频分量，以提高所述锁相控制模块401的控制精度。需要说明的是，本申请实施例并不对所述滤波器503的具体实现方式进行限定，凡是能够实现上述滤波功能的分立器件(如电容、电感、电阻等)组成的电路(有源滤波器或无源滤波器)、集成芯片或者承载相应滤波软件程序的芯片，均适用于本申请实施例。
一个可能的实施方式中，所述激励模块402可以通过但不限于以下两种方式中的任意一种实现：
方式A：所述激励模块402可以为第一功率放大器A1，如图8所示，所述第一功率放大器A1的输出端分别与所述第一功率放大器A1的第一输入端以及所述谐振模块403的输入端连接，所述第一功率放大器A1的第二输入端与所述锁相控制模块401的输出端连接。
方式B，所述激励模块402可以为电压型变换器或者电流型变换器。其中，所述电压型变换器以及所述电流型变换器可以为半桥式，也可以为全桥式，或者其它电路结构。当所述激励模块402输出的第三信号无法驱动所述电压型变换器以及所述电流型变换器时，所述激励模块402还可以包括第二功率放大器，所述第二功率放大器的输出端分别与所述第二功率放大器的第一输出端以及所述电压型变换器(或所述电流型变换器)的输入端连接，所述电压型变换器(或所述电流型变换器)的输出端与所述谐振模块403的输入端连接。
例如，当所述激励模块402为半桥式电压型变换器时，所述装置400的结构如图9所示，所述激励模块402包括第二功率放大器A2、晶体管T1、晶体管T2、反相器B、第一电压源V1和第二电压源V2。其中，所述第二功率放大器A2的输出端分别与所述第二功率放大器的第一输入端、所述晶体管T1的基极以及所述反相器B1的输入端连接，所述第二功率放大器的第二输入端与所述锁相控制模块401的输出端连接，所述反相器的输出端与所述第二晶体管T2的基极连接，所述第一电压源V1的正极与所述第一晶体管T1的集电极连接，所述第二电压源V2的负极与所述第二晶体管T2的发射极连接，所述晶体管T1的发射极分别与所述第二晶体管的集电极以及所述谐振模块403的输入端连接，所述第一电压源V1的负极分别与所述第二电压源V1的正极以及所述谐振模块403的输出端连接。
方式C，所述激励模块402可以为晶体管等元器件组成的放大电路。例如，如图10所示所述激励模块402为晶体管T3(NPN三极管)和晶体管T4(PNP三极管)组成的推挽电路，其中，所述晶体管T3的集电极与电源Vs连接，所述晶体管T3的发射极与所述晶体管T4的发射极连接，所述晶体管T3的基极为所述激励模块402的输入端，所述晶体管T4的发射极为所述激励模块402的输出端。
一个可能的实施方式中，所述谐振模块403中可以包括一个异物检测线圈，所述异物检测线圈分布于所述无线充电器的发射线圈或者所述待充电设备的接收线圈的上方，且所述异物检测线圈所在的区域能够覆盖所述发射线圈或者所述接收线圈所在的区域；或者，所述谐振模块403中可以包括多个异物检测线圈组成的异物检测线圈阵列，所述异物检测线圈阵列分布于所述无线充电器的发射线圈或者所述待充电设备的接收线圈的上方，且所述异物检测线圈阵列所在的区域能够覆盖所述发射线圈或者所述接收线圈所在的区域。
通常情况下，无线充电系统工作时，所述待充电设备位于所述无线充电的上方，所述无线充电器的发射线圈的表面存在金属异物的概率较大，因此，所述异物检测线圈(阵列)通常布置在所述无线充电器的发射线圈的工作表面。
由于当金属异物较小，而所述无线充电器的发射线圈或者所述待充电设备的接收线圈较大时，若仅采用一个异物检测线圈，所述谐振模块403输出的所述第三信号的较弱，即金属异物的检测灵敏度比较低，例如电动汽车的无线充电发射线圈尺寸至少为20cm×20cm，单独用一个与发射线圈大小相当的异物检测线圈进行检测，而金属异物只有五角硬币或者一角硬币大小的场景，因此，为了尽可能在所述发射线圈或所述接收线圈的任何位置上都能够通过所述异物检测线圈检测是否存在金属异物，具体实施过程中通常采用多个异物检测线圈组成的异物检测线圈阵列。需要说明的是，本申请实施例并不对所述异物检测线圈阵列的布置方法、所述异物检测线圈的尺寸以及所述异物检测线圈的形状进行限定。每个异物检测线圈可以圆形，长方形，正方形或其他形状；所述异物检测线圈阵列中每个异物检测线圈可以均匀分布在所述发射线圈或者所述接收线圈的上方，也可以在对所述发射线圈或者所述接收线圈影响较大的区域(或者出现金属异物概率较大的区域)，多布置一些异物检测线圈，在对所述发射线圈或者所述接收线圈影响较小的区域(或者出现金属异物概率较小的区域)，少布置一些异物检测线圈。
尽管所述异物检测线圈阵列中的异物检测线圈尺寸越小，所述装置200每次能够检测的所述发射线圈或者所述接收线圈的区域越小，越能够精确地定位金属异物，但是，所述异物检测线圈阵列中的异物检测线圈尺寸越小，所述发射线圈或者所述接收线圈上的布置的异物检测线圈的数量就越多，会影响异物检测的效率。因此，所述异物检测线圈阵列中的异物检测线圈的尺寸以及数量，需要根据实际的应用场景以及检测目标确定，在金属异物检测精度以及检测效率上达到平衡。
例如，如图11a所示，所述异物检测线圈阵列分布于所述发射线圈的表面，其中，最大的矩形表示所述发射线圈，小矩形表示异物检测线圈，异物检测线圈均匀的分布在所述发射线圈上，理论上所述异物检测的线圈需要完全覆盖所述发射线圈(实际应用中，通过减小相邻异物检测线圈之间的间隙，以提高所述异物检测线圈阵列对所述发射线圈的覆盖度)，为了清楚示意所述发射线圈与每个异物检测线圈，以及每个异物检测线圈之间的关系，图11a中所述发射线圈稍大于所述异物检测线圈阵列的覆盖范围。并且所述每个异物检测线圈之间留有一定的间隙。
此时，本申请实施例提供的检测无线充电系统中金属异物的装置的工作原理如下：所述判断模块405中预存有所述发射线圈上没有金属异物时，所述发射线圈上不同位置上的所述异物检测线圈与所述谐振电容组成的谐振回路输出的电压值(即所述第四信号)，其中，所述发射线圈上不同位置上的所述异物检测线圈与所述谐振电容组成的谐振回路输出的电压值为V(X，Y)＝U,X代表所述每个异物检测线圈在横坐标X方向上的位置，Y表示所述每个异物检测线圈在纵坐标Y方向上的位置，如V(1，1)表示在X方向以及Y方向上的第1个异物检测线圈处的电压。
在所述发射线圈上没有金属异物时，通过所述激励模块402依次施加使得所述异物检测线圈中阵列中每个异物检测线圈与所述至少一个谐振电容组成的谐振回路发生谐振的激励信号，并依次测量谐振时所述每个异物检测线圈上的电压值，X从1到9，Y从1到6，并保存在存储器中，例如图11b中所示的V(3,4)和V(8，5)，V(3，4)对应X方向上第3个，Y方向第4个异物检测线圈的感应电压值，V(8，5)对应X方向上第8个8，Y方向第5个异物检测线圈的感应电压值，每一个异物检测线圈对应一个感应电压值，进而可以得到如图12所示的三维图，在所述发射线圈没有金属异物时，所述每个异物检测线圈的电压值小于某个阈值。当所述发射线圈上有金属异物时，能够检测到该金属异物的异物检测线圈对应的电压值比没有金属异物时大，根据不同位置处的异物检测线圈检测到的电压值与相应的无金属异物时电压值进行比较，根据两者的电压差判断是否超出所述第二设定值，确定所述发射线圈上是否存在金属异物，如果两者的电压差超出所述第二设定值则认为该异物检测线圈所在的区域(该异物检测线圈所覆盖的所述发射线圈的区域)有金属异物。
一个可能的实施方式中，所述谐振模块403还包括至少一个开关，所述至少一个异物检测线圈与所述至少一个谐振电容通过所述至少一个开关并联和/或串联。例如，如图13所示的谐振模块403，所述谐振模块403包括n个异物检测线圈L1、L2……Ln和n个开关S1、S2……Sn，所述n个异物检测线圈分别通过开关S1、S2……Sn并联，当开关S1闭合时，S2，S3……Sn打开时，异物检测线圈L1(即所述目标线圈)和谐振电容Cs(即所述目标电容)形成谐振回路，所述激励模块402施加频率为ω和幅值为V的交流电压在该谐振回路上，当异物检测线圈L1所在的区域没有金属异物时，该谐振回路的等效阻抗为
Figure BDA0001707201330000141
当有金属异物在异物检测线圈L1所在的区域时，由于电磁感应引起异物检测线圈的电感变化为L1+ΔL(ΔL为异物检测线圈L1上的金属异物引起的电感变化量)，该谐振回路的等效阻抗变为
Figure BDA0001707201330000142
该谐振回路的阻抗的变化会改变该谐振回路的电流，进而使得判断模块405可以通过比较异物检测线圈L1所在的区域没有金属异物时该谐振回路的电流(即所述第四信号)，与当前检测到的该谐振回路谐振时的电流(即所述第三信号)，判断异物检测线圈L1所在的区域是否存在金属异物。以此类推，通过控制所述n个开关的状态，可以实现对所述n个异物检测线圈覆盖的所述发射线圈或者所述接收线圈的检测。
一个可能的实施方式中，为了检测多种不同材质的金属异物，进一步提高检测结果的准确性，所述谐振模块403中包括多个谐振电容，所述多个谐振电容通过至少一个开关与所述至少一个异物检测线圈连接，使得同一个目标线圈可以与电容值不同的电容组成谐振频率不同的谐振回路，进而实现不同材质的金属异物的检测。例如，如图14所示，所述谐振模块403包括n个谐振电容C1，C2…Cn、n个异物检测线圈L1、L2……Ln、n个开关K1、K2……Kn和n个开关S1、S2……Sn，所述n个谐振电容通过所述开关K1、K2……Kn并联，所述n个谐振电容通过所述开关S1、S2……Sn并联，当所述开关S1闭合，所述开关S2、S3…Sn断开时，通过控制所述开关K1、K2……Kn，可以实现异物检测线圈L1与不同的容值的谐振电容组成LC串联谐振回路。
进一步地，所述谐振模块403中的目标线圈可以与所述目标电容组成LC串联谐振回路，如图15所示，或者所述目标线圈可以与所述目标电容也可以组成LC并联谐振回路，如图16所示，或者所述目标线圈可以与所述目标电容可以组成LCC谐振回路，图17所示，或者，所述谐振模块403还包括至少一个谐振电感，所述目标线圈可以与所述目标电容以及所述至少一个谐振电感组成LCL谐振回路，如图18所示。其中，所述目标线圈可以是通过所述谐振模块403中的至少一个开关，从所述谐振模块403中的至少一个异物检测线圈中选择的一个或多个异物检测线圈，所选择的多个异物检测线圈可以并联，也可以串联，还可以混合连接；所述目标电容可以是通过所述谐振模块403中的至少一个开关，从所述谐振模块403中的至少一个谐振电容中选择的一个或多个电容，所选择的多个电容可以并联，也可以串联，还可以混合连接。
一个可能的实施方式中，所述装置400还可以包括充电控制模块406，所述充电控制模块406分别与所述至少一个开关、所述判断模块405的输出端以及所述发射线圈连接，用于控制所述至少一个开关的状态，以及根据所述判断模块405的判断结果，通过控制所述发射线圈的工作状态；或者，所述充电控制模块406分别与所述至少一个开关、所述判断模块405的输出端以及所述接收线圈连接，用于控制所述至少一个开关的状态，以及根据所述判断模块的判断结果，控制所述接收线圈的工作状态。
一个可能的实施方式中，所述信号采集模块404可以为电流采集电路或者电压采集电路，例如电阻和功率放大器组成的采样电路或霍尔传感器等。其中，所述信号采集模块404为电流采集电路或者电压采集电路，根据所述谐振模块403中所述目标线圈与所述目标电容组成的谐振回路的类型确定，例如所述谐振模块403中所述目标线圈与所述目标电容组成的谐振回路为LC串联谐振回路时，所述信号采集模块404通常为电流采集电路，所述谐振模块403中所述目标线圈与所述目标电容组成的谐振回路为LC并联谐振回路时，所述信号采集模块404通常为电压采集电路。
例如，如图13或图14所示，所述信号采集模块404包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第三功率放大器A3。其中，所述第三功率放大器A3的第一输入端分别与所述第一电阻R1的一端以及所述谐振模块403的输出端连接，所述第三功率放大器A3的第二输入端分别与所述第二电阻R2的一端以及所述第三电阻R3的一端连接，所述第三功率放大器A3的输出端分别与所述第三电阻R3的另一端以及所述锁相控制模块401的第二输入端连接，所述第一电阻R1的另一端以及所述第二电阻R2的另一端接地。图18中所述激励模块402以推挽电路为例，所述谐振模块403中的每个异物检测线圈(L1-Ln)分别通过对应的开关(S1-Sn)并联，所述谐振电容Cs与所述每个异物检测线圈串联。
一个可能的实施方式中，所述装置400还可以包括信号处理模块，所述信号处理模块的输入端与所述信号采集模块404的输出端连接，所述信号处理模块的输出端与所述锁相控制模块401的第二输入端连接；当所述锁相控制模块401输出的第一信号为数字信号时，所述信号处理模块用于将所述第三信号转换为数字信号，并向所述锁相控制模块的第二输入端输出所述第三信号对应的数字信号。
进一步地，所述信号处理模块可以为过零检测电路，所述过零检测电路用于根据所述谐振模块输出的所述第三信号，生成并输出所述第三信号对应的方波信号，所述第三信号对应的方波信号中幅值为零的点，与所述第三信号中幅值为零的点的相同；所述信号处理模块也可以是模数转换模块，用于将所述第三信号转换为数字信号。
本申请实施例提供了一种检测无线充电系统中金属异物的装置，所述装置能够通过所述锁相控制模块401输出的所述第一信号，控制所述激励模块402输出的用于激励所述谐振模块403的所述第二信号的频率，并且所述锁相控制模块401能够根据所述信号采集模块404采集的所述谐振模块403生成的所述第三信号以及所述锁相控制模块401输出的所述第一信号，调整所述锁相控制模块401输出的第一信号的频率，由于调整后的所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值小于第一设定值，使得所述激励模块402输出的所述第二信号的频率达到所述谐振模块403中所述目标线圈与所述目标谐振电容组成的谐振回路的谐振频率，发生谐振，进而使得所述判断模块405可以根据调整频率后的所述第一信号与预先存储的第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物，或者，根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值以及所述第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物。
也就是说，本申请实施例提供的无线充电系统中金属异物的装置通过所述锁相控制模块401的闭环控制，可以使得所述激励模块402输出的所述第二信号激励所述谐振模块403中所述目标线圈与所述目标电容组成的谐振回路发生谐振，不需要进行扫频激励、复杂的计算分析以及大量的数据处理获得异物检测线圈组成的谐振回路的谐振频率，使得该谐振回路发生谐振，相比于现有技术，控制精度较高，计算量较小，可以有效简化无线充电系统中金属异物的检测过程。
基于以上实施例提供的检测无线充电系统中金属异物的装置400，本申请还提供了一种检测无线充电系统中金属异物的方法，所述方法主要包括以下步骤：
(1)所述锁相控制模块401向所述激励模块输出第一信号，所述第一信号用于控制所述激励模块生成的第二信号的频率。
其中，所述锁相控制模块401首次输出的所述第一信号为所述锁相控制模块401生成的。具体地，所述锁相控制模块401首次输出的所述第一信号可以是所述锁相控制模块401根据所述锁相控制模块401的晶振产生的信号生成的。
所述锁相控制模块401首次输出的所述第一信号的频率可以为所述无线充电器的发射线圈或者所述待充电设备的接收线圈上存在出现概率较大的金属异物(经常出现的金属异物)时，所述目标线圈与所述电容组成谐振回路发生谐振时的频率，使得所述目标线圈与所述电容组成谐振回路能够快速达到谐振状态，进而提高金属异物的检测效率。
(2)所述激励模块402根据所述第一信号，生成所述第二信号，并向所述谐振模块输出所述第二信号；其中，所述第二信号的频率是根据所述第一信号的频率确定的，所述第二信号用于激励所述谐振模块。
(3)所述谐振模块中目标线圈和目标电容构成的谐振回路，在所述第二信号的激励下产生第三信号。
(4)所述信号采集模块404采集所述第三信号，并将采集到的所述第三信号输出给所述锁相控制模块。
(5)所述锁相控制模块401根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，调整输出的所述第一信号的频率；其中，调整频率后的所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值小于第一设定值，且所述激励模块根据调整频率后的所述第一信号生成的所述第二信号的频率，与所述谐振回路的谐振频率相同。
(6)所述判断模块405根据调整频率后的所述第一信号和预先存储的第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物，或者，根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值以及所述第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物；其中，所述第四信号为所述目标线圈所在的区域不存在金属异物时，所述谐振回路在谐振状态下输出的信号。
一个可能的实施方式中，所述装置400还包括信号处理模块，所述信号处理模块的输入端与所述信号采集模块的输出端连接，所述信号处理模块的输出端与所述锁相控制模块的第二输入端连接；当所述锁相控制模块输出的第一信号为数字信号时，所述信号处理模块将所述第三信号转换为数字信号，并向所述锁相控制模块输出所述第三信号对应的数字信号。
一个可能的实施方式中，所述判断模块405可以通过以下方法判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物：当调整频率后的所述第一信号的频率与所述第四信号的频率的差值小于第二设定值时，所述判断模块405确定所述目标线圈所在的区域不存在金属异物；当调整频率后的所述第一信号的频率与所述第四信号的频率的差值大于或等于所述第二设定值时，所述判断模块405确定所述目标线圈所在的区域存在金属异物。
一个可能的实施方式中，所述锁相控制模块401通过以下步骤生成调整输出的所述第一信号的频率：所述锁相控制模块401根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，生成第五信号，并根据所述第五信号，生成调整频率后的所述第一信号。
一个可能的实施方式中，所述锁相控制模块401根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，生成第五信号之后，根据所述第五信号，生成调整频率后的所述第一信号之前，还可以滤除所述第五信号中的谐波分量，根据滤波后的所述第五信号，生成调整频率后的所述第一信号，以提高所述锁相控制模块401的控制精度。
一个可能的实施方式中，所述判断模块405可以通过以下方法判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物：当所述第五信号的幅值与所述第四信号幅值的差值小于第二设定值时，所述判断模块405确定所述目标线圈所在的区域不存在金属异物；当所述第五信号的幅值与所述第四信号的幅值的差值大于或等于所述第二设定值时，所述判断模块405确定所述目标线圈所在的区域存在金属异物。
一个可能的实施方式中，所述锁相控制模块401根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，生成第五信号之后，根据所述第五信号，生成调整频率后的所述第一信号之前，还可以滤除所述第五信号中的谐波分量，以提高所述锁相控制模块401的控制精度。
一个可能的实施方式中，当所述谐振模块403还包括至少一个开关，所述至少一个异物检测线圈与所述至少一个谐振电容通过所述至少一个开关并联和/或串联；所述装置400还包括充电控制模块406时，所述充电控制模块406可以通过控制所述谐振模块403中的开关，选择所述目标线圈以及所述目标电容。
一个可能的实施方式中，当所述装置400还包括充电控制模块406时，若上述步骤(1)至(6)是在无线充电器对待充电设备(支持无线充电功能的设备)进行充电之前执行的，所述判断模块405确定所述目标线圈所在的区域存在金属异物之后，所述充电控制模块406还可以禁止启动所述无线充电器或者所述待充电设备的充电功能，待所述金属异物被清除之后，再启动所述无线充电器或者所述待充电设备的充电功能，所述判断模块405确定所述目标线圈所在的区域不存在金属异物之后，所述充电控制模块406还可以启动所述无线充电器或者所述待充电设备的充电功能；若上述步骤(1)至(6)是在所述无线充电器对所述待充电设备充电的过程中执行的，所述判断模块405确定所述目标线圈所在的区域存在金属异物之后，所述充电控制模块406还可以调整所述无线充电器的发射功率，或者关闭所述无线充电器，或者关闭所述待充电设备的充电功能，以保证所述无线充电系统的运行安全。
需要说明的是，由于上述检测无线充电系统中金属异物的方法，是基于所述检测无线充电系统中金属异物的400实现的，并且所述装置400涉及的相关技术特征已经在上文结合附图进行了详细的描述，因此，此处不再赘述，可参见上述所述装置400的相关描述。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本申请实施例进行各种改动和变型而不脱离本申请实施例的精神和范围。这样，倘若本申请实施例的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (21)

1.一种检测无线充电系统中金属异物的装置，所述无线充电系统包括无线充电器以及待充电设备，其特征在于，所述装置包括：锁相控制模块、激励模块、谐振模块、信号采集模块以及判断模块；其中，所述锁相控制模块的输出端分别与所述锁相控制模块的第一输入端、所述激励模块的输入端以及所述判断模块的输入端连接，所述锁相控制模块的第二输入端与所述信号采集模块的输出端连接，所述信号采集模块的输入端与所述谐振模块的输出端连接，所述谐振模块的输入端与所述激励模块的输出端连接；
所述锁相控制模块，用于向所述激励模块输出第一信号，所述第一信号用于控制所述激励模块生成的第二信号的频率；
所述激励模块，用于根据所述第一信号生成第二信号，并向所述谐振模块输出所述第二信号，所述第二信号的频率是根据所述第一信号的频率确定的，所述第二信号用于激励所述谐振模块；
所述谐振模块包括至少一个异物检测线圈和至少一个谐振电容，用于在所述第二信号的激励下，通过目标线圈和目标电容构成的谐振回路，生成第三信号；其中，所述至少一个异物检测线圈与所述至少一个谐振电容连接，所述目标线圈为所述至少一个异物检测线圈中的一个或多个异物检测线圈，所述目标电容为所述至少一个谐振电容中的一个电容或多个谐振电容，所述至少一个异物检测线圈分布于所述无线充电器的发射线圈或者所述待充电设备的接收线圈的上方，且所述至少一个异物检测线圈所在的区域能够覆盖所述发射线圈或者所述接收线圈所在的区域；
所述信号采集模块，用于采集所述第三信号，并输出给所述锁相控制模块；
所述锁相控制模块还用于：根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，调整输出的所述第一信号的频率；其中，调整频率后的所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值小于第一设定值，且所述激励模块根据调整频率后的所述第一信号生成的所述第二信号的频率，与所述谐振回路的谐振频率相同；
所述判断模块，用于根据调整频率后的所述第一信号与预先存储的第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物，或者，根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值以及所述第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物；其中，所述第四信号为所述目标线圈所在的区域不存在金属异物时，所述谐振回路在谐振状态下输出的信号。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括信号处理模块，所述信号处理模块的输入端与所述信号采集模块的输出端连接，所述信号处理模块的输出端与所述锁相控制模块的第二输入端连接；
当所述锁相控制模块输出的第一信号为数字信号时，所述信号处理模块用于将所述第三信号转换为数字信号，并向所述锁相控制模块的第二输入端输出所述第三信号对应的数字信号。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述锁相控制模块包括鉴相器和压控振荡器；其中，所述压控振荡器的输入端与所述鉴相器的输出端连接，所述压控振荡器的输出端分别与所述鉴相器的第一输入端、所述判断模块的输入端以及所述激励模块的输入端连接，所述鉴相器的第二输入端与所述信号采集模块的输出端连接；
所述鉴相器，用于根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，生成第五信号，并向所述压控振荡器输出所述第五信号；
所述压控振荡器，用于根据所述第五信号，生成调整频率后的所述第一信号。
4.如权利要求1-3任意一项所述的装置，其特征在于，所述判断模块具体用于：当调整频率后的所述第一信号的频率与所述第四信号的频率的差值小于第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域不存在金属异物；
当调整频率后的所述第一信号的频率与所述第四信号的频率的差值大于或等于所述第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域存在金属异物。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述锁相控制模块包括鉴相器和压控振荡器；其中，所述压控振荡器的输出端分别与所述鉴相器的第一输入端以及所述激励模块的输入端连接，所述鉴相器的第二输入端与所述信号采集模块的输出端连接，所述鉴相器的输出端分别与所述压控振荡器的输入端以及所述判断模块的输入端连接；
所述鉴相器，用于根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，生成第五信号，并向所述压控振荡器以及所述判断模块输出所述第五信号；
所述压控振荡器，用于根据所述第五信号，生成调整频率后的所述第一信号。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述判断模块具体用于：当所述第五信号的幅值与所述第四信号的幅值的差值小于第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域不存在金属异物；
当所述第五信号与所述第四信号的对应参数值的差值大于或等于所述第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域存在金属异物。
7.如权利要求3或5所述的装置，其特征在于，所述锁相控制模块还包括滤波器，所述滤波器的输入端与所述鉴相器的输出端连接，所述滤波器的输出端与所述压控振荡器的输入端连接；
所述滤波器，用于滤除所述第五信号中的谐波分量，并向所述压控振荡器输出滤波后的所述第五信号。
8.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述锁相控制模块包括鉴相器、滤波器和压控振荡器；其中，所述压控振荡器的输出端分别与所述鉴相器的第一输入端以及所述激励模块的输入端连接，所述鉴相器的第二输入端与所述信号采集模块的输出端连接，所述鉴相器的输出端与所述滤波器的输入端连接，所述滤波器的输出端分别与所述压控振荡器的输入端以及所述判断模块的输入端连接；
所述鉴相器，用于根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，生成第五信号，并向所述滤波器输出所述第五信号；
所述滤波器，用于滤除所述第五信号中的谐波分量，并向所述压控振荡器以及所述判断模块输出滤波后的所述第五信号；
所述压控振荡器，用于根据滤波后的所述第五信号，生成调整频率后的所述第一信号。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述判断模块具体用于：当滤波后的所述第五信号的幅值与所述第四信号的幅值的差值小于第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域不存在金属异物；
当滤波后的所述第五信号的幅值与所述第四信号的幅值的差值大于或等于所述第二设定值时，确定所述目标线圈所在的区域存在金属异物。
10.如权利要求1-3任意一项所述的装置，其特征在于，所述激励模块为第一功率放大器，所述第一功率放大器的输出端分别与所述第一功率放大器的第一输入端以及所述谐振模块的输入端连接，所述第一功率放大器的第二输入端与所述锁相控制模块的输出端连接。
11.如权利要求1-3任意一项所述的装置，其特征在于，所述激励模块为电压型变换器或者电流型变换器。
12.如权利要求1-3任意一项所述的装置，其特征在于，所述谐振模块还包括至少一个开关，所述至少一个异物检测线圈与所述至少一个谐振电容通过所述至少一个开关并联和/或串联。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，还包括充电控制模块，所述充电控制模块分别与所述至少一个开关、所述判断模块的输出端以及所述发射线圈连接，用于控制所述至少一个开关的状态，以及根据所述判断模块的判断结果，通过控制所述发射线圈的工作状态；或者，
所述充电控制模块分别与所述至少一个开关、所述判断模块的输出端以及所述接收线圈连接，用于控制所述至少一个开关的状态，以及根据所述判断模块的判断结果，控制所述接收线圈的工作状态。
14.一种无线充电器，其特征在于，包括如权利要求1-13任意一项所述的检测无线充电系统中金属异物的装置。
15.一种支持无线充电功能的设备，其特征在于，包括如权利要求1-13任意一项所述的检测无线充电系统中金属异物的装置。
16.一种检测无线充电系统中金属异物的方法，其特征在于，应用于检测无线充电系统中金属异物的装置，所述装置包括：锁相控制模块、激励模块、谐振模块、信号采集模块以及判断模块；其中，所述锁相控制模块的输出端分别与所述锁相控制模块的第一输入端、所述激励模块的输入端以及所述判断模块的输入端连接，所述锁相控制模块的第二输入端与所述信号采集模块的输出端连接，所述信号采集模块的输入端与所述谐振模块的输出端连接，所述谐振模块的输入端与所述激励模块的输出端连接；
所述锁相控制模块向所述激励模块输出第一信号，所述第一信号用于控制所述激励模块生成的第二信号的频率；
所述激励模块根据所述第一信号，生成所述第二信号，并向所述谐振模块输出所述第二信号；其中，所述第二信号的频率是根据所述第一信号的频率确定的，所述第二信号用于激励所述谐振模块；
所述谐振模块中目标线圈和目标电容构成的谐振回路，在所述第二信号的激励下产生第三信号；所述谐振模块包括至少一个异物检测线圈和至少一个谐振电容，所述至少一个异物检测线圈与所述至少一个谐振电容连接，所述目标线圈为所述至少一个异物检测线圈中的一个或多个异物检测线圈，所述目标电容为所述至少一个谐振电容中的一个电容或多个谐振电容，所述至少一个异物检测线圈分布于所述无线充电器的发射线圈或者待充电设备的接收线圈的上方，且所述至少一个异物检测线圈所在的区域能够覆盖所述发射线圈或者所述接收线圈所在的区域；
所述信号采集模块采集所述第三信号，并将采集到的所述第三信号输出给所述锁相控制模块；
所述锁相控制模块根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，调整输出的所述第一信号的频率；其中，调整频率后的所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值小于第一设定值，且所述激励模块根据调整频率后的所述第一信号生成的所述第二信号的频率，与所述谐振回路的谐振频率相同；
所述判断模块根据调整频率后的所述第一信号和预先存储的第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物，或者，根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值以及所述第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物；其中，所述第四信号为所述目标线圈所在的区域不存在金属异物时，所述谐振回路在谐振状态下输出的信号。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述判断模块根据调整频率后的所述第一信号和预先存储的第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物，包括：
当调整频率后的所述第一信号的频率与所述第四信号的频率的差值小于第二设定值时，所述判断模块确定所述目标线圈所在的区域不存在金属异物；
当调整频率后的所述第一信号的频率与所述第四信号的频率的差值大于或等于所述第二设定值时，所述判断模块确定所述目标线圈所在的区域存在金属异物。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述锁相控制模块根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，调整输出的所述第一信号的频率，包括：
所述锁相控制模块根据所述第一信号的相位与所述第三信号的相位的差值，生成第五信号，并根据所述第五信号，生成调整频率后的所述第一信号。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述判断模块根据调整频率后的所述第一信号和预先存储的第四信号，判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物，包括：
当所述第五信号的幅值与所述第四信号幅值的差值小于第二设定值时，所述判断模块确定所述目标线圈所在的区域不存在金属异物；
当所述第五信号的幅值与所述第四信号的幅值的差值大于或等于所述第二设定值时，所述判断模块确定所述目标线圈所在的区域存在金属异物。
20.如权利要求16-19任意一项所述的方法，其特征在于，所述谐振模块还包括至少一个开关，所述至少一个异物检测线圈与所述至少一个谐振电容通过所述至少一个开关并联和/或串联；所述装置还包括充电控制模块，所述充电控制模块分别与所述至少一个开关、所述判断模块的输出端以及所述发射线圈连接；
在所述激励模块向所述谐振模块输出所述第二信号之前，所述充电控制模块控制所述至少一个开关的状态，选择所述目标线圈和所述目标电容；
在所述判断模块判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物之后，所述充电控制模块还根据所述判断模块的判断结果，通过控制所述发射线圈的工作状态。
21.如权利要求16-19任意一项所述的方法，其特征在于，所述谐振模块还包括至少一个开关，所述至少一个异物检测线圈与所述至少一个谐振电容通过所述至少一个开关并联和/或串联；所述装置还包括充电控制模块，所述充电控制模块分别与所述至少一个开关、所述判断模块的输出端以及所述发射线圈连接；
在所述激励模块向所述谐振模块输出所述第二信号之前，所述充电控制模块控制所述至少一个开关的状态，选择所述目标线圈和所述目标电容；
在所述判断模块判断所述目标线圈所在的区域是否存在金属异物之后，所述充电控制模块还根据所述判断模块的判断结果，控制所述接收线圈的工作状态。
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