CN109143382B - 一种检测线圈、检测装置及检测系统 - Google Patents

一种检测线圈、检测装置及检测系统 Download PDF

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Abstract

一种检测线圈、检测装置及检测系统，用以解决现有技术中金属异物检测方法效率较低的问题。本申请中检测线圈为平面线圈，包括连续卷绕且同轴的第一组线圈、第二组线圈和第三组线圈，第二组线圈位于第一组线圈和第三组线圈之间；第一组线圈、第二组线圈和第三组线圈均包括一匝或多匝连续卷绕的线圈，多匝连续卷绕的线圈是同轴的；第一组线圈和第三组线圈在第一磁场中产生的感应电动势之和与第二组线圈在第一磁场中产生的感应电动势的数值相等，方向相反；产生第一磁场的线圈与第一组线圈、第二组线圈和第三组线圈同轴，当存在金属异物时，使得所述第一组线圈、第二组线圈和第三组线圈的感应电动势之和不为零。

Description

一种检测线圈、检测装置及检测系统
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种检测线圈、检测装置及检测系统。
背景技术
无线电能传输(wireless power transfer，WPT)是指通过发射装置将电能转换为其他形式的中继能量(如电磁场能、激光、微波及机械波等)，隔空传输一段距离后，再通过接收装置将中继能量转换为电能的技术，WPT技术在商用化上的进展十分迅猛，例如，消费类电子产品、电动汽车领域等。
目前，无线电能传输实现方式，通常是通过发射线圈产生高频磁场，在高频磁场中将能量传递到接收线圈。由于金属在高频磁场中会产生涡流效应，使得金属内部形成感应电流。而金属内部形成的感应涡流会产生涡流反磁场，若在无线电能传输工作区域中存在金属异物，则在金属异物的涡流反磁场的作用下，会影响无线电能传输时的传输效率，严重会产生不可逆的变化，甚至会发生火灾。
现有金属异物检测主要是通过功率差值比较法。当金属异物入侵无线电能传输区域时，金属异物在高频磁场中感应出涡流进而导致传输的电能产生损耗。通过比较接收线圈的接收功率与发射线圈的发射功率的差值大小来判断是否存在金属异物。功率差值比较法适用于金属异物涡流损耗较大的情况，若金属异物涡流损耗相较于系统传输功率而言可以忽略，则该方法难以生效。
综上，现有的金属异物检测方法效率较低。
发明内容
本申请提供一种检测线圈、检测装置及检测系统，用以解决现有技术中金属异物检测方法效率较低的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种检测线圈，所述检测线圈为平面线圈，所述检测线圈可以分为三组连续卷绕且同轴线圈，分别为第一组线圈、第二组线圈以及第三组线圈，其中，所述第二组线圈位于所述第一组线圈和所述第三组线圈之间。
所述三组线圈中的任一组线圈，均包括一匝或多匝连续卷绕的线圈，在所述第一组线圈、所述第二组线圈、所述第三组线圈中的任一组线圈包括多匝连续卷绕的线圈时，所述多匝连续卷绕的线圈是同轴的。
所述第一组线圈和所述第三组线圈在第一磁场中产生的感应电动势之和与所述第二组线圈在所述第一磁场中产生的感应电动势的数值相等，方向相反，也就是说所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈在所述第一磁场中产生的感应电动势之和等于零。
在设置用于产生所述第一磁场的线圈时，产生所述第一磁场的线圈与所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈同轴。
在检测金属异物时，可以检测所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈的电压之和。在确定检测的所述电压不为零时，确定存在金属异物。
通过上述方法，由于所述第一组线圈和所述第三组线圈在所述第一磁场中产生的感应电动势之和与所述第二组线圈在所述第一磁场中产生的感应电动势的数值相等，方向相反；当存在金属异物时，所述金属异物产生的磁场在所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈形成的感应电动势之和不为零，会打破所述第一磁场在所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈形成的感应电动势之间的平衡，所述三组线圈的感应电动势之和不为零，进而能够准确、方便的确定存在金属异物。
在一种可能的设计中，在所述第一组线圈的线圈匝数、所述第二组线圈的线圈匝数和所述第三组线圈的线圈匝数相同的情况下，为了使得所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈在所述第一磁场的感应电动势和为零，通过调节所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈中各匝线圈的线圈面积，存在如下公式：
Figure BDA0001699880070000021
其中，
Figure BDA0001699880070000022
为在时间段Δt内所述第一组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量，
Figure BDA0001699880070000023
是根据所述第一磁场的磁感应强度以及所述第一组线圈中任一匝线圈的线圈面积确定的；
Figure BDA0001699880070000024
为在所述时间段Δt内所述第二组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量，
Figure BDA0001699880070000025
是根据所述第一磁场的磁感应强度以及所述第二组线圈中任一匝线圈的线圈面积确定的；
Figure BDA0001699880070000026
为在所述时间段Δt内所述第三组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量，
Figure BDA0001699880070000027
是根据所述第一磁场的磁感应强度以及所述第二组线圈中任一匝线圈的线圈面积确定的。
通过上述方法，通过调节所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈中包括的各匝线圈的线圈面积，能较为方便、简单的实现所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈在所述第一磁场的感应电动势和为零。
在一种可能的设计中，在具体实现所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈在所述第一磁场的感应电动势和为零时，所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈可满足如下公式：
Figure BDA0001699880070000028
其中，S1为所述第一组线圈中任一匝线圈的线圈面积，S2为第二组线圈中任一匝线圈的线圈面积，S3为第三组线圈中任一匝线圈的线圈面积，
Figure BDA0001699880070000029
为所述第一组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量；
Figure BDA00016998800700000210
为所述第二组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量；
Figure BDA00016998800700000211
为所述第三组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量，B为在面积ds处所述第一磁场的磁感应强度。
通过上述方法，通过调整S1、S2和S3，能较为方便、简单的实现所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈在所述发射线圈中形成的磁场的感应电动势和为零，进而能够实现金属异物的高效检测。
在一种可能的设计中，所述第一组线圈中的线圈匝数为N1，所述第二组线圈的线圈匝数为N2，所述第三组线圈的线圈匝数为N3，N1，N2和N3均为大于或等于1的正整数，且N2大于N1，N2大于N3，所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈满足如下公式：
Figure BDA0001699880070000031
其中，
Figure BDA0001699880070000032
为在时间段Δt内所述第一组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量，
Figure BDA0001699880070000033
是根据所述第一磁场的磁感应强度以及所述第一组线圈中任一匝线圈的线圈面积确定的；
Figure BDA0001699880070000034
为在所述时间段Δt内所述第二组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量，
Figure BDA0001699880070000035
是根据所述第一磁场的磁感应强度以及所述第二组线圈中任一匝线圈的线圈面积确定的；
Figure BDA0001699880070000036
为在所述时间段Δt内所述第三组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量，
Figure BDA0001699880070000037
是根据所述第一磁场的磁感应强度以及所述第二组线圈中任一匝线圈的线圈面积确定的。
通过上述方法，通过调节所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈的线圈匝数和各匝线圈的线圈面积，能较为方便、简单的实现所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈在所述发射线圈中形成的磁场的感应电动势和为零。
在一种可能的设计中，所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈满足如下公式：
Figure BDA0001699880070000038
其中，S1为所述第一组线圈中任一匝线圈的线圈面积，S2为第二组线圈中任一匝线圈的线圈面积，S3为第三组线圈中任一匝线圈的线圈面积，
Figure BDA0001699880070000039
为所述第一组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量；
Figure BDA00016998800700000310
为所述第二组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量；
Figure BDA00016998800700000311
为所述第三组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量，B为在面积ds处所述第一磁场的磁感应强度。
通过上述方法，通过调整N1、N2、N3、S1、S2和S3，能较为方便、简单的实现所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈在所述第一磁场的感应电动势和为零，进而能够实现金属异物的高效检测。
第二方面，本申请实施例提供了一种检测装置，所述检测线圈包括检测线圈、第一分压电阻和第二分压电阻。
所述检测线圈为平面线圈，所述检测线圈可以分为连续卷绕且同轴的三组线圈，分别为第一组线圈、第二组线圈以及第三组线圈，所述第二组线圈位于所述第一组线圈和所述第三组线圈之间。
所述三组线圈中的任一组线圈，均包括一匝或多匝连续卷绕的线圈，在所述第一组线圈、所述第二组线圈、所述第三组线圈中任一组线圈包括多匝连续卷绕的线圈时，所述多匝连续卷绕的线圈是同轴的。
所述第一分压电阻的一端与所述第一组线圈的一端连接，所述第一分压电阻的另一端与所述第二分压电阻的一端连接，所述第二分压电阻的另一端与所述第三组线圈的一端连接；所述第一分压电阻和所述第二分压电阻两端的电压等于所述第一组线圈和第三组线圈的电压。
当所述检测装置置于所述第一磁场中时，所述第一分压电阻两端的电压与所述第二组线圈在所述第一磁场中产生的感应电动势的数值相等，方向相反，也就是说所述第一分压电阻和所述第二组线圈在所述第一磁场中产生的感应电动势之和等于零。
在进行金属异物检测时，可以检测所述第一分压电阻两端的电压与所述第二组线圈的感应电动势之和，也就是检测所述第二组线圈的一端、以及所述第一分压电阻与所述第二分压电阻连接的一端这两端的电压。在确定所述第一分压电阻两端的电压与所述第二组线圈的感应电动势之和不为零时，可以确定存在金属异物。
通过上述方法，由于所述第一分压电阻的电压与所述第二组线圈在所述第一磁场中产生的感应电动势的数值相等，方向相反；当存在金属异物时，所述金属异物产生的磁场会对所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈的感应电动势产生影响，使得所述检测模块可以检测到所述第一分压电阻的电压与所述第二组线圈的感应电动势之和不为零，进而能够准确、方便的确定存在金属异物。
在一种可能的设计中，在所述第一组线圈的线圈匝数、所述第二组线圈的线圈匝数和所述第三组线圈的线圈匝数相同的情况下，为了实现所述第一分压电阻的电压与所述第二组线圈在所述第一磁场中产生的感应电动势之和等于零，若第一分压电阻的阻值为R1，第二分压电阻的阻值为R2，所述第一组线圈和所述第三组线圈的电阻之和为R，通过调节所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈的大小，所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈满足如下公式：
Figure BDA0001699880070000041
其中，
Figure BDA0001699880070000042
为在时间段Δt内所述第一组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量，
Figure BDA0001699880070000043
是根据所述第一磁场的磁感应强度以及所述第一组线圈中任一匝线圈的线圈面积确定的；
Figure BDA0001699880070000044
为在时间段Δt内所述第二组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量，
Figure BDA0001699880070000045
是根据所述第一磁场的磁感应强度以及所述第二组线圈中任一匝线圈的线圈面积确定的；
Figure BDA0001699880070000046
为在时间段Δt内所述第三组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量，
Figure BDA0001699880070000047
是根据所述第一磁场的磁感应强度以及所述第二组线圈中任一匝线圈的线圈面积确定的。
通过上述方法，通过调节所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈中各匝线圈的线圈面积，能较为方便、简单的实现所述第一分压电阻的电压与所述第二组线圈在所述第一磁场中产生的感应电动势之和等于零。
在一种可能的设计中，在具体实现所述第一分压电阻的电压与所述第二组线圈在所述第一磁场中产生的感应电动势之和等于零时，所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈满足如下公式：
Figure BDA0001699880070000048
其中，S1为所述第一组线圈中任一匝线圈的线圈面积，S2为第二组线圈中任一匝线圈的线圈面积，S3为第三组线圈中任一匝线圈的线圈面积，
Figure BDA0001699880070000049
为所述第一组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量；
Figure BDA00016998800700000410
为所述第二组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量；
Figure BDA00016998800700000411
为所述第三组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量，B为在面积ds处所述第一磁场的磁感应强度。
通过上述方法，通过调整S1、S2和S3，能较为方便、简单的实现所述第一分压电阻的电压与所述第二组线圈在所述第一磁场中产生的感应电动势之和等于零，进而在存在金属异物时，能够实现金属异物的高效检测。
在一种可能的设计中，所述第一组线圈中的线圈匝数为N1，所述第二组线圈的线圈匝数为N2，所述第三组线圈的线圈匝数为N3，N1，N2和N3均为大于或等于1的正整数，所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈满足如下公式：
Figure BDA0001699880070000051
其中，
Figure BDA0001699880070000052
为在时间段Δt内所述第一组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量，
Figure BDA0001699880070000053
是根据所述第一磁场的磁感应强度以及所述第一组线圈中任一匝线圈的线圈面积确定的；
Figure BDA0001699880070000054
为在所述时间段Δt内所述第二组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量，
Figure BDA0001699880070000055
是根据所述第一磁场的磁感应强度以及所述第二组线圈中任一匝线圈的线圈面积确定的；
Figure BDA0001699880070000056
为在所述时间段Δt内所述第三组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量，
Figure BDA0001699880070000057
是根据所述第一磁场的磁感应强度以及所述第二组线圈中任一匝线圈的线圈面积确定的。
通过上述方法，通过调节所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈的线圈匝数和各匝线圈的线圈面积，能较为方便、简单的实现所述第一分压电阻的电压与所述第二组线圈在所述第一磁场中产生的感应电动势之和等于零，进而在存在金属异物时，能够实现金属异物的高效检测。
在一种可能的设计中，所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈满足如下公式：
Figure BDA0001699880070000058
其中，S1为所述第一组线圈中任一匝线圈的线圈面积，S2为第二组线圈中任一匝线圈的线圈面积，S3为第三组线圈中任一匝线圈的线圈面积，
Figure BDA0001699880070000059
为所述第一组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量；
Figure BDA00016998800700000510
为所述第二组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量；
Figure BDA00016998800700000511
为所述第三组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量，B为在面积ds处所述第一磁场的磁感应强度。
通过上述方法，通过调整N1、N2、N3、S1、S2和S3，能较为方便、简单的实现所述第一分压电阻的电压与所述第二组线圈在所述发射线圈形成的磁场中产生的感应电动势之和等于零，当在存在金属异物时，能够准确，有效的检测出金属异物。
第三方面，本申请实施例提供了一种检测系统，所述检测系统包括发射线圈和如第一方面及第一方面中任一种设计中提供的所述检测线圈；
所述发射线圈与所述第一组线圈、所述第二组线圈以及所述第三组线圈中心对称，也就是说，所述发射线圈与所述第一组线圈、所述第二组线圈以及所述第三组线圈同轴。
通过上述方法，所述第一组线圈、所述第二组线圈以及所述第三组线圈在所说发射线圈产生的磁场中的形成的感应电动势之和为零，而在所述发射线圈周围存在金属异物时，所述第一组线圈、所述第二组线圈以及所述第三组线圈的感应电动势之和不为零，进而，确定存在金属异物，保证可以通过所述检测装置准确、高效的实现异物检测。
第四方面，本申请实施例提供了一种检测系统，所述检测系统包括发射线圈和如第二方面及第二方面中任一种设计中提供的所述检测线圈；
所述发射线圈与所述第一组线圈、所述第二组线圈以及所述第三组线圈中心对称，也就是说，所述发射线圈与所述第一组线圈、所述第二组线圈以及所述第三组线圈同轴。
通过上述方法，所述第一分压电阻两端的电压与所述第二组线圈在所说发射线圈产生的磁场中的形成的感应电动势之和为零，而在所述发射线圈周围存在金属异物时，所述第一分压电阻两端的电压与所述第二组线圈的感应电动势之和不为零，进而，确定存在金属异物，保证可以通过所述检测装置准确、高效的实现异物检测。
附图说明
图1为一种无线电能传输的系统架构示意图；
图2为本申请提供的一种检测系统的结构示意图；
图3为本申请提供的一种检测线圈的结构示意图；
图4为本申请提供的一种检测线圈的结构示意图；
图5为本申请提供的一种检测线圈的结构示意图；
图6为本申请提供的另一种检测系统的结构示意图；
图7为本申请提供的一种检测装置的结构示意图；
图8为本申请提供的一种检测装置的结构示意图；
图9为本申请提供的一种检测装置的结构示意图。
具体实施方式
本申请提供一种检测线圈、检测装置及检测系统，用以解决现有技术中金属异物检测方法效率较低的问题。
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。
如图1所示为一种简单的无线电能传输的系统结构示意图，其中包括发射端和接收端，所述发射端与发射线圈连接，所述接收端与接收线圈连接，所述发射端可以为所述发射线圈提供电流，使得所述发射线圈产生磁场，所述接收线圈在所述发射线圈产生的磁场中产生电磁感应现象，使得所述接收线圈中形成感应电流，进而为所述接收端提供电能。
若所述发射线圈周围存在金属异物，由于所述金属异物在所述发射线圈形成的磁场中会存在涡流效应，使得金属异物中的涡流会产生磁场，导致无线电能传输系统的传输效率下降。
为了能够高效的检测所述发射线圈周围的金属异物，本申请实施例提供了一种检测系统，如图2所示，为本申请实施例提供的一种检测系统的结构示意图，其中所述检测系统200中包括检测线圈201以及发射线圈202。
所述检测线圈201中包括连续卷绕且同轴的多组线圈，所述检测线圈201中的多组线圈与所述发射线圈202中心对称，也就是说，可以将所述多组线圈与所述发射线圈202平行设置，通过平行设置多组线圈与所述发射线圈202，可以使得所述发射线圈202形成的磁场在多组线圈包围的区域内是对称的，此时所述检测线圈201两端的电压为零；如果存在金属异物，则使得所述多组线圈包围的区域中的磁场不对称，此时所述检测线圈201两端的电压不为零，其中，所述多组线圈包围的区域中的磁场包括所述发射线圈202形成的磁场和所述金属异物形成的磁场。
需要说明的是，本申请中所涉及的任一组线圈和所述发射线圈中心对称是指任一组线圈和发射线圈在以相同的轴线转动180度之后，位置不变。也就是说，所述任一组线圈和所述发射线圈同轴，所述任一组线圈中心所在轴与所述发射线圈中心所在轴重合。
所述检测系统200中还可以包括发射端203，所述发射端203与所述发射线圈202连接，为所述发射线圈202提供电能。
下面介绍可以应用于如图2所示的检测系统中的检测线圈，以便可以应用在利用发射线圈进行无线电能传输的场景中。
如图3所示为本申请实施例提供了一种检测线圈，根据所述检测线圈中各个线圈绕向和感应电动势的大小，将所述检测线圈300为平面线圈，且可以分为连续卷绕且同轴的三组线圈，分别为第一组线圈301、第二组线圈302、第三组线圈303，所述第二组线圈302位于所述第一组线圈301和所述第三组线圈303之间。
具体的，所述第一组线圈301、所述第二组线圈302和所述第三组线圈303均包括至少一匝连续卷绕的线圈，在所述第一组线圈301、所述第二组线圈302或所述第三组线圈303包括多匝连续卷绕的线圈时，所述多匝连续卷绕的线圈是同轴的。
根据所述三组线圈的位置关系，可知，所述第三组线圈303中任一匝线圈的线圈面积大于所述第二组线圈302中任一匝线圈的线圈面积，所述第二组线圈302中任一匝线圈的线圈面积大于所述第一组线圈301中任一匝线圈的线圈面积。
需要说明的是，针对三组线圈中的任一组线圈，在通过多匝线圈卷绕形成该组线圈时，是以同轴进行紧密卷绕，且每匝线圈紧密贴近，该组线圈中每匝线圈的线圈面积是相同的(线圈的线圈面积是指线圈所围成区域的面积)；当该组线圈中包括多匝连续卷绕的线圈时，可以采用较细的导线进行缠绕，形成一组线圈，由于导线较细，该组线圈的轴向的长度较小；当三组线圈嵌套形成所述检测线圈时，在忽略各组线圈轴向长度的情况下，所述三组线圈位于同一平面内，所述检测线圈为平面线圈。
其中，所述第一组线圈301和所述第三组线圈303在第一磁场中产生的感应电动势之和与所述第二组线圈302在所述第一磁场中产生的感应电动势的数值相等，方向相反。
用于产生所述第一磁场的线圈与所述三组线圈之间位置关系满足如下条件：产生所述第一磁场的线圈与所述第一组线圈301、所述第二组线圈302和所述第三组线圈303同轴。也就是说，所述第一组线圈301、所述第二组线圈302、所述第三组线圈303的中心所在轴与所述用于产生所述第一磁场的线圈的中心所在轴重合。
当所述用于产生所述第一磁场的线圈中通有电流时，会在所述线圈周围形成第一磁场，所述第一磁场在所述第一组线圈301、所述第二组线圈302以及第三组线圈303中会产生感应电动势。
所述第一组线圈301、所述第二组线圈302以及所述第三组线圈303在所述第一磁场中产生感应电动势的数值大小满足如下条件：所述第一组线圈301和所述第三组线圈303在所述第一磁场中产生的感应电动势之和与所述第二组线圈302在所述第一磁场中产生的感应电动势的数值相等，方向相反。
也就是说，当所述三组线圈位于所述第一磁场中时，所述三组线圈形成的感应电动势之和为零。
所述第一组线圈301在所述第一磁场中产生的感应电动势E1、所述第二组线圈302在所述第一磁场中产生的感应电动势E2以及所述第三组线圈303在所述第一磁场中产生的感应电动势E3满足如下关系：
E1+E3＝E2
针对每组线圈，每组线圈的感应电动势与每组线圈的线圈匝数以及每组线圈中任一匝线圈的磁通量变化率有关；所述磁通量与所述第一磁场的磁感应强度和任一匝线圈的线圈面积有关。
具体的，所述第一组线圈301、所述第二组线圈302以及所述第三组线圈303在所述第一磁场中产生的感应电动势的存在如下关系：
所述第二组线圈302在所述第一磁场中产生的感应电动势的数值大于与所述第一组线圈301组在所述第一磁场中产生的感应电动势的数值，且所述第二组线圈302在所述第一磁场中产生的感应电动势与所述第一组线圈301组在所述第一磁场中产生的感应电动势的方向相反。
所述第二组线圈302在所述第一磁场中产生的感应电动势的数值大于与所述第三组线圈303组在所述第一磁场中产生的感应电动势的数值，且所述第二组线圈302在所述第一磁场中产生的感应电动势与所述第三组线圈303组在所述第一磁场中产生的感应电动势的方向相反。
当如图3所示的所述检测线圈应用于如图2所示的检测系统中时，所述发射线圈与所述第一组线圈301、所述第二组线圈302以及所述第三组线圈303中心对称，也就是说，所述发射线圈与所述第一组线圈301、所述第二组线圈302以及所述第三组线圈303同轴；又由于所述检测线圈中包括的三组线圈在所述第一磁场中产生的感应电动势为零，且产生所述第一磁场的线圈与所述三组线圈同轴，使得当发射线圈中通有电流时，会在所述发射线圈周围形成磁场，如此所述发射线圈周围形成磁场存在的情况与所述第一磁场存在的情况相似，这样，当所述三组线圈位于所述发射线圈形成的磁场中时，所述三组线圈形成的感应电动势和也为零。
当存在金属异物时，所述金属异物产生的磁场在所述第一组线圈301、所述第二组线圈302和所述第三组线圈303上形成的感应电动势之和并不为零，会打破所述发射线圈形成的磁场在所述第一组线圈301、所述第二组线圈302和所述第三组线圈303形成的感应电动势之间的平衡，使得所述第一组线圈301、所述第二组线圈302和所述第三组线圈303中的感应电动势不为零；应需理解的是，当存在金属异物时，所述第一组线圈301的感应电动势包括所述发射线圈形成的磁场中在所述第一组线圈301中产生的感应电动势以及所述金属异物形成的磁场中在所述第一组线圈301中产生的感应电动势，其他两组线圈类似，此处不在赘述；检测到所述三组线圈的感应电动势之和不为零，则可以确定存在金属异物，采用如图3所示的检测线圈可以准确、方便的确定存在金属异物。
其中，所述发射线圈形成的磁场是指由所述发射线圈中的电流形成的磁场，如由于所述发射线圈中电流的作用，使得在金属异物中形成的涡流，导致所述金属异物中的涡流也形成的磁场，所述金属异物形成的磁场并不属于所述发射线圈形成的磁场，也就是说由于涡流效应而产生的磁场不属于所述发射线圈形成的磁场；本申请实施例中所述发射线圈形成的磁场只包括由所述发射线圈中的电流直接形成的磁场。
需要说明的是，所述用于产生第一磁场的线圈可以是独立设置的线圈，作为所述检测线圈的磁场激励源，这样独立设置的磁场激励源可以排除无线电能传输系统中系统干扰，可以进一步保证所述检测线圈能够准确的检测到金属异物；所述用于产生第一磁场的线圈也可以是所述无线电能传输系统中的发射线圈，这样可以进一步节约成本，使得所述检测线圈可以应用于多种无限电能传输系统中，方便、快捷的检测金属异物。
为了使得所述第一组线圈301和所述第三组线圈303在所述第一磁场中产生的感应电动势之和与所述第二组线圈302在所述第一磁场中产生的感应电动势的数值相等，方向相反，可以通过调整每组线圈的线圈匝数、每组线圈中各匝线圈的线圈面积的方式以及改变各个线圈的绕向来实现，下面分别进行介绍：
应需理解的是，每组线圈中包括的每匝线圈的线圈面积是相同的，当置于所述第一磁场时，若所述第一磁场为均匀磁场，则每组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量是相同的；若所述第一磁场为非均匀磁场，则每组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量有一定的差别(例如，首尾两匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量可能由于线圈所处位置的不同，存在一定的差别)，但是由于每组线圈的轴线方向的长度较小，每组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量的差别较小，也就是说，每组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量可以认为是相同的。在实际计算时，可以采用每组线圈中各匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量的平均值计算每组线圈的感应电动势，也可以采用每组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量计算每组线圈的感应电动势，在本申请是实施例中，以每组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量计算每组线圈的感应电动势为例进行说明，但并不限于其他方式，凡是能够利用每组线圈中各匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量计算感应电动势的方式均是用于本申请实施例。
(1)、通过调节各组线圈中各匝线圈的线圈面积及改变各匝线圈的绕向。
当每组线圈的线圈匝数相同均为N，所述第一组线圈301在所述第一磁场中产生的感应电动势E1为
Figure BDA0001699880070000091
其中
Figure BDA0001699880070000092
为在时间段Δt内所述第一组线圈301中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量；所述第二组线圈302在所述第一磁场中产生的感应电动势E2为
Figure BDA0001699880070000093
其中
Figure BDA0001699880070000094
为在时间段Δt内所述第二组线圈302中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量；所述第三组线圈303在所述第一磁场中产生的感应电动势E3为
Figure BDA0001699880070000095
其中
Figure BDA0001699880070000096
为在时间段Δt内所述第三组线圈303中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量。
也就是说，各组线圈在所述第一磁场中产生的感应电动势满足如下公式：
Figure BDA0001699880070000097
去除相同的参数，上述公式可变形为：
Figure BDA0001699880070000098
为了使所述第二组线圈302在所述第一磁场中产生的感应电动势与所述第一组线圈301在所述第一磁场中产生的感应电动势方向相反，以及所述第二组线圈302在所述第一磁场中产生的感应电动势与所述第三组线圈303在所述第一磁场中产生的感应电动势方向相反；所述第二组线圈302中各匝线圈的绕向可以与所述第一组线圈301中各匝线圈的绕向相反；所述第二组线圈302中各匝线圈的绕向可以与所述第三组线圈303中各匝线圈的绕向相反。本申请实施例涉及的线圈的绕向可以通过各匝线圈沿轴的绕线方向确定，如绕线方向为逆时针或顺时针；也可以通过各匝线圈中感应电流的流向确定，如果所述第二组线圈302中感应电流的方向与所述第一组线圈301中感应电流的方向相反，则说明线圈的绕向相同，否则相同。
凡是可以使得所述第二组线圈302在所述第一磁场中产生的感应电动势与所述第一组线圈301在所述第一磁场中产生的感应电动势和所述第三组线圈303在所述第一磁场中产生的感应电动势方向相反的方式均适用于本申请实施例。
在这种情况下，仅需要简单的调整下所述三组线圈中各匝线圈的线圈面积就能够实现所述三组线圈在所述第一磁场中的感应电动势之和为零，进而能够使得所述检测装置实现高效的金属异物检测。
当所述第一磁场是非均匀磁场，也就是说所述第一磁场中各点的磁感应强度B不同。
若所述第一组线圈301中任一匝线圈的线圈面积为S1，所述第二组线圈302中任一匝线圈的线圈面积为S2，所述第三组线圈303中任一匝线圈的线圈面积为S3，则需要满足如下公式：
Figure BDA0001699880070000101
去除相同的参数，上述公式可变为：
Figure BDA0001699880070000102
其中，
Figure BDA0001699880070000103
为所述第一组线圈301中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量，B为在面积ds处所述第一磁场的磁感应强度；
Figure BDA0001699880070000104
为所述第二组线圈302中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量；
Figure BDA0001699880070000105
为所述第三组线圈303中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量。
通过上述公式，可以确定具体如何调整所述三组线圈中任一匝线圈的线圈面积，实现各组线圈在所述第一磁场中产生的感应电动势之和零，进一步，能够提高所述检测线圈的检测准确度和检测效率。
(2)、通过调节各组线圈的线圈匝数和各匝线圈的线圈面积、及改变各匝线圈的绕向。
当每组线圈的线圈匝数不同，所述第一组线圈301中的线圈匝数为N1，所述第二组线圈302的线圈匝数为N2，所述第三组线圈303的线圈匝数为N3。N1，N2和N3均为大于或等于1的正整数，且N2大于N1，N2大于N3所述第一组线圈301在所述第一磁场中产生的感应电动势E1为
Figure BDA0001699880070000106
其中
Figure BDA0001699880070000107
为在时间段Δt内所述第一组线圈301中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量；所述第二组线圈302在所述第一磁场中产生的感应电动势E2为
Figure BDA0001699880070000111
其中
Figure BDA0001699880070000112
为在时间段Δt内所述第二组线圈302中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量；所述第三组线圈303在所述第一磁场中产生的感应电动势E3为
Figure BDA0001699880070000113
其中
Figure BDA0001699880070000114
为在时间段Δt内所述第三组线圈303中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量。
也就是说，各组线圈在所述第一磁场中产生的感应电动势满足如下公式：
Figure BDA0001699880070000115
去除相同的参数，上述公式可变为：
Figure BDA0001699880070000116
各组线圈的绕向可以参见方式(1)中的相关描述，此处不再赘述。
可以灵活的调节所述第一组线圈301、所述第二组线圈302和所述第三组线圈303的线圈匝数和各匝线圈的线圈面积，来实现所述第一组线圈301、所述第二组线圈302和所述第三组线圈303在所述第一磁场的感应电动势和为零，所述检测线圈的三组线圈可以有多种构成方式，能够适用于不同的检测场景中。
在本申请实施例中磁通量的计算在所述第一磁场是均匀磁场的情况下和所述第一磁场为非均匀磁场的情况下存在区别，下面分别对这两种情况进行介绍：
1)、所述第一磁场是均匀磁场，在所述第一磁场中各点的磁感应强度B相同。
若所述第一组线圈301中任一匝线圈的线圈面积为S1，第二组线圈302中任一匝线圈的线圈面积为S2，第三组线圈303中任一匝线圈的线圈面积为S3，则需要满足如下公式：
Figure BDA0001699880070000117
去除相同的参数，上述公式变为：
N 1ΔBS1+N 3ΔBS 3＝N 2ΔBS 2
其中，ΔB为在时间段Δt所述第一磁场的磁感应强度的变化量。
需要说明的是，当所述第三组线圈303所围成的区域中各点的磁感应强度B在误差允许的范围内，可以看做是近似相等时，上述公式也适用。
2)、所述第一磁场是非均匀磁场，在所述第一磁场中各点的磁感应强度B不一定相同。
若所述第一组线圈301中任一匝线圈的线圈面积为S1，第二组线圈302中任一匝线圈的线圈面积为S2，第三组线圈303中任一匝线圈的线圈面积为S3，则需要满足如下公式：
Figure BDA0001699880070000118
去除相同的参数，上述公式可变为：
Figure BDA0001699880070000119
Figure BDA00016998800700001110
为所述第一组线圈301中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量，B为在面积ds处所述第一磁场的磁感应强度；
Figure BDA0001699880070000121
为所述第二组线圈302中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量；
Figure BDA0001699880070000122
为所述第三组线圈303中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量。
需要说明的是，情况1)是情况2)的一种特殊情况，在情况2)中，当B为一个相同的数值时，可以得到情况1)中的公式。
通过上述两种情况下的公式，可以确定具体如何调整所述三组线圈的线圈匝数和各匝线圈的线圈面积，能够有效的提高所述检测线圈的检测精度。
下面通过两个具体的实施例介绍调节各组线圈的线圈匝数和各匝线圈的线圈面积、及改变各个线圈的绕向的实现方式。
实施例一、如图4所示，为本申请实施例提供的一种检测线圈，所述检测线圈包括连续卷绕且同轴的第一组线圈401、第二组线圈402、第三组线圈403，也就是说，所述第一组线圈401、所述第二组线圈402以及所述第三组线圈403是串联连接的，且所述第一组线圈401和第三组线圈403的线圈匝数均为1，所述第二组线圈402的线圈匝数为2；关于三个线圈的绕向(为区分不同的线圈，所述第一组线圈401和所述第三组线圈403为黑色线条，所述第二组线圈402为灰色线条)，可以看出，所述第一组线圈401的一端采用逆向绕线的方式，并绕行两圈形成所述第二组线圈402，之后再次采用逆向绕线的方式，绕行一圈形成所述第三组线圈403。
所述第一组线圈401、所述第二组线圈402以及所述第三组线圈403中感应电流的相对方向，可以参见图4中线圈上的箭头。如所述第一组线圈401和所述第三组线圈403中感应电流的方向为逆时针方向，所述第二组线圈402中的感应电流方向为顺时针方向。
实施例二、如图5所示，为本申请实施例提供的一种检测线圈，所述检测线圈包括连续卷绕且同轴的第一组线圈501、第二组线圈502、第三组线圈503，所述第一组线圈501和第三组线圈503的线圈匝数均为1，所述第二组线圈502的线圈匝数为2；关于三个线圈的绕向(为区分不同的线圈，所述第一组线圈501和所述第三组线圈503为黑色线条，所述第二组线圈502为灰色线条)，可以看出，所述第三组线圈503的一端采用逆向绕线的方式，并绕行一圈形成所述第二组线圈502中的一匝线圈，之后再次采用逆向绕线的方式，绕行一圈形成所述第一组线圈501；之后再次采用逆向绕线的方式并绕行一圈形成所述第二组线圈502的另一匝线圈。
所述第一组线圈501、所述第二组线圈502以及所述第三组线圈503中感应电流的相对方向，可以参见图5中线圈上的箭头。如所述第一组线圈501和所述第三组线圈503中感应电流的方向为顺时针方向，所述第二组线圈502中的感应电流方向为逆时针方向。
需要说明的是，为了方便区分各组线圈的绕向和大小，图4和图5中各组线圈的线圈匝数较少，事实上，各组线圈的线圈匝数可以根据具体的应用场景进行设置，本申请实施例并不限定；图4和图5中的感应电流方向仅为相对方式，实际应用中，各组线圈中感应电流方向与所述发射线圈产生的磁场的磁场方向以及磁场的变化情况有关。
为了能够高效的检测所述发射线圈周围的金属异物，本申请实施例提供了一种检测系统，如图6所示，为本申请实施例提供的一种检测系统的结构示意图，其中所述检测系统200中包括检测装置601以及发射线圈602。
所述检测装置601中包括连续卷绕且同轴的多组线圈603和多个分压电阻604，所述检测装置601中的多组线圈603与所述发射线圈602中心对称，也就是说，可以将所述多组线圈603与所述发射线圈602平行设置，通过平行设置多组线圈603与所述发射线圈602，可以使得所述发射线圈602形成的磁场在多组线圈包围的区域内是对称的；如果存在金属异物，则使得所述多组线圈包围的区域中的磁场不对称，其中，所述多组线圈包围的区域中的磁场包括所述发射线圈602形成的磁场和所述金属异物形成的磁场。
所述检测系统600中还可以包括发射端605，所述发射端605与所述发射线圈602连接，为所述发射线圈602提供电能。
下面介绍可以应用于如图6所示的检测系统中的检测装置，以便可以应用在利用发射线圈进行无线电能传输的场景中。
如图7所示，本申请实施例提供了一种检测装置，所述检测装置包括检测线圈701。
所述检测线圈为平面线圈，且包括连续卷绕且同轴的第一组线圈702、第二组线圈703和第三组线圈704，所述第二组线圈位于所述第一组线圈和所述第三组线圈之间；
所述第一组线圈702、所述第二组线圈703和所述第三组线圈704均包括至少一匝连续卷绕的线圈，在所述第一组线圈702、所述第二组线圈703或所述第三组线圈704包括多匝连续卷绕的线圈时，所述多匝连续卷绕的线圈是同轴的。
根据所述三组线圈的位置关系，可知，所述第三组线圈704中任一匝线圈的线圈面积大于所述第二组线圈703中任一匝线圈的线圈面积，所述第二组线圈703中任一匝线圈的线圈面积大于所述第一组线圈702中任一匝线圈的线圈面积。
关于平面线圈的说明可以参见如图3所示的实施例，此处不再赘述。
所述检测装置还包括第一分压电阻705和第二分压电阻706，所述第一分压电阻705的一端与所述第一组线圈702的一端连接，所述第一分压电阻705的另一端与所述第二分压电阻706的一端连接，所述第二分压电阻706的另一端与所述第三组线圈704的一端连接。
当所述检测装置置于所述第一磁场中时，所述第一分压电阻705两端的电压与所述第二组线圈703在所述第一磁场中产生的感应电动势的数值相等，方向相反。
其中，用于产生所述第一磁场的线圈与所述三组线圈为位置关系满足如下条件：产生所述第一磁场的线圈与所述第一组线圈702、所述第二组线圈703和所述第三组线圈704同轴。也就是说，所述第一组线圈702、所述第二组线圈703、所述第三组线圈704的中心所在轴与所述用于产生所述第一磁场的线圈的中心所在轴重合。
当所述用于产生所述第一磁场的线圈中通有电流时，会在所述线圈周围形成第一磁场，所述第一磁场在所述第一组线圈702、所述第二组线圈703以及第三组线圈704中会产生感应电动势。
由于所述第一组线圈702与所述第三组线圈704串联，所述第一分压电阻705和第二分压电阻706分别连接在所述第一组线圈702和所述第三组线圈704的两端，所述第一分压电阻705和第二分压电阻706对所述第一组线圈702和所述第三组线圈704在所述第一磁场中形成的感应电动势存在分压作用，也就是说，所述第一分压电阻705和第二分压电阻706上存在压降。
若所述第一组线圈702和所述第三组线圈704的电阻忽略不计，所述第一分压电阻705和第二分压电阻706上的总电压与所述第一组线圈702和所述第三组线圈704在所述第一磁场中形成的感应电动势之和相等，所述第一分压电阻705两端的电压、所述第二分压电阻706两端的电压满足分压定律。其中，所述第一分压电阻705两端的电压、所述第二分压电阻706两端的电压的方向定义为与所述第一组线圈702和所述第三组线圈704在所述第一磁场中形成的感应电动势的方向相同。
当所述第一组线圈702在所述第一磁场中产生的感应电动势为E1、所述第二组线圈703在所述第一磁场中产生的感应电动势为E2以及所述第三组线圈704在所述第一磁场中产生的感应电动势为E3，所述第一分压电阻705的阻值为R1，所述第二分压电阻706的阻值为R2时，则所述第一分压电阻705两端的电压等于
Figure BDA0001699880070000141
所述第一分压电阻705两端的电压与E2满足如下关系：
Figure BDA0001699880070000142
若所述第一组线圈702和所述第三组线圈704的电阻不可忽略，当所述第一组线圈702和所述第三组线圈704的电阻为R，则所述第一分压电阻705两端的电压等于
Figure BDA0001699880070000143
所述第一分压电阻705两端的电压与E2满足如下关系：
Figure BDA0001699880070000144
针对每组线圈，每组线圈的感应电动势与每组线圈的匝数以及穿过每组线圈中任一匝的磁通量变化率有关；所述磁通量与所述第一磁场的磁感应强度和任一匝线圈的线圈面积有关。
当如图7所示的所述检测装置应用于如图6所示的检测系统中时，所述发射线圈与所述第一组线圈702、所述第二组线圈703以及所述第三组线圈704中心对称，也就是说，所述发射线圈与所述第一组线圈702、所述第二组线圈703以及所述第三组线圈704同轴；由于所述检测装置中所述第一分压电阻705两端的电压与所述第二组线圈703在所述第一磁场中产生的感应电动势和为零，且产生所述第一磁场的线圈与所述三组线圈同轴，使当所述发射线圈中通有电流时，会在所述发射线圈周围形成磁场，所述发射线圈周围形成磁场存在的情况与所述第一磁场存在的情况相似，所述检测装置位于所述发射线圈形成的磁场中时，所述第一分压电阻705两端的电压与所述第二组线圈703在所述发射线圈形成的磁场中产生的感应电动势之和也为零。
当存在金属异物时，所述金属异物产生的磁场会对所述第一组线圈702、所述第二组线圈703和所述第三组线圈704的感应电动势产生影响，打破所述第一分压电阻705的电压与所述第二组线圈703的感应电动势之和等于零的平衡状态，所述第二组线圈703的感应电动势包括所述第二组线圈703在所述第一磁场中产生的感应电动势以及所述第二组线圈703在所述金属异物形成的磁场中产生的感应电动势；使得所述第一分压电阻705的电压与所述第二组线圈703的感应电动势之和不为零，进而能够准确、方便的确定存在金属异物。
其中，所述发射线圈形成的磁场与所述用于产生第一磁场的线圈的相关说明可参见如图3所示的实施例的说明，此处不再赘述。
为了使所述第一分压电阻705两端的电压与所述第二组线圈703在所述磁场中产生的感应电动势的数值相等，方向相反，可以通过调整每组线圈的线圈匝数、各匝线圈的线圈面积以及改变各匝线圈的绕向的方式来实现，下面以每组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量计算每组线圈的感应电动势为例进行介绍：
(1)、通过调节各匝线圈的线圈面积及改变各个线圈的绕向。
当每组线圈的匝数相同，均为N，所述第一组线圈702在所述第一磁场中产生的感应电动势E1为
Figure BDA0001699880070000151
其中
Figure BDA0001699880070000152
为在时间段Δt内所述第一组线圈702中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量；所述第二组线圈703在所述第一磁场中产生的感应电动势E2为
Figure BDA0001699880070000153
其中
Figure BDA0001699880070000154
为在时间段Δt内所述第二组线圈703中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量；所述第三组线圈704在所述第一磁场中产生的感应电动势E3为
Figure BDA0001699880070000155
其中
Figure BDA0001699880070000156
为在时间段Δt内所述第三组线圈704中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量。
也就是说，各组线圈在所述第一磁场中产生的感应电动势满足如下公式：
Figure BDA0001699880070000157
或
Figure BDA0001699880070000158
去除相同的参数，上述公式可变为：
Figure BDA0001699880070000159
或
Figure BDA00016998800700001510
为了使所述第二组线圈703在所述第一磁场中产生的感应电动势与所述第一分压电阻705两端的电压方向相反，所述第二组线圈703中各匝线圈的绕向可以与所述第一组线圈702中各匝线圈的绕向相反；所述第二组线圈703中各匝线圈的绕向可以与所述第三组线圈704中各匝线圈的绕向相反。本申请实施例涉及的线圈的绕向可以通过所述线圈沿轴的绕线方向确定，如绕线方向为逆时针或顺时针；也可以通过所述线圈中感应电流的流向确定，如果所述第二组线圈703中感应电流的方向与所述第一组线圈702中感应电流的方向相反，则说明线圈的绕向相同，否则相同。
凡是可以使得所述第二组线圈703在所述第一磁场中产生的感应电动势与所述第一分压电阻705两端的电压方向相反的方式均适用于本申请实施例。
在本申请实施例中磁通量的计算在所述第一磁场是均匀磁场的情况下和所述第一磁场为非均匀磁场的情况下存在区别，下面分别对这两种情况进行介绍：
1)、所述第一磁场是均匀磁场，所述第一磁场中各点的磁感应强度B相同。
若所述第一组线圈702中任一匝线圈的线圈面积为S1，第二组线圈703中任一匝线圈的线圈面积为S2，第三组线圈704中任一匝线圈的线圈面积为S3，则需要满足如下公式：
Figure BDA0001699880070000161
或
Figure BDA0001699880070000162
去除相同的参数，上述公式可变为：
Figure BDA0001699880070000163
或
Figure BDA0001699880070000164
其中，ΔB为在时间段Δt所述第一磁场的磁感应强度的变化量。
需要说明的是，当所述第一组线圈702和所述第三组线圈704所围成的区域中各点的磁感应强度B在误差允许的范围内，可以看做是近似相等时，上述公式也适用。
2)、所述第一磁场是非均匀磁场，所述第一磁场中各点的磁感应强度B不同。
若所述第一组线圈702中任一匝线圈的线圈面积为S1，第二组线圈703中任一匝线圈的线圈面积为S2，第三组线圈704中任一匝线圈的线圈面积为S3，则需要满足如下公式：
Figure BDA0001699880070000165
或
Figure BDA0001699880070000166
去除相同的参数，上述公式可变为：
Figure BDA0001699880070000167
或
Figure BDA0001699880070000168
其中，
Figure BDA0001699880070000169
为所述第一组线圈702303中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量，B为在面积ds处所述第一磁场的磁感应强度；
Figure BDA00016998800700001610
为所述第二组线圈703304中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量；
Figure BDA0001699880070000171
为所述第三组线圈704305中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量。
需要说明的是，情况1)是情况2)的一种特殊情况，在情况2)中，当B为一个相同的数值时，可以得到情况1)中的公式。
通过上述两种情况下的公式，可以确定具体如何调整所述三组线圈中各匝线圈的线圈面积，有利于提高所述检测装置的检测准确度和检测效率。
(2)、通过调节各组线圈的匝数和各匝线圈的线圈面积、及改变各匝线圈的绕向。
当每组线圈的线圈匝数不同，所述第一组线圈702的线圈匝数为N1，所述第二组线圈703的线圈匝数为N2，所述第三组线圈704的线圈匝数为N3，N1，N2和N3均为大于或等于1的正整数。所述第一组线圈702在所述第一磁场中产生的感应电动势E1为
Figure BDA0001699880070000172
其中
Figure BDA0001699880070000173
为在时间段Δt内所述第一组线圈702中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量；所述第二组线圈703在所述第一磁场中产生的感应电动势E2为
Figure BDA0001699880070000174
其中
Figure BDA0001699880070000175
为在时间段Δt内所述第二组线圈703中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量；所述第三组线圈704在所述第一磁场中产生的感应电动势E3为
Figure BDA0001699880070000176
其中
Figure BDA0001699880070000177
为在时间段Δt内所述第三组线圈704中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量。
也就是说，各组线圈在所述第一磁场中产生的感应电动势满足如下公式：
Figure BDA0001699880070000178
或
Figure BDA0001699880070000179
去除相同参数，上述公式可变为：
Figure BDA00016998800700001710
或
Figure BDA00016998800700001711
在本申请实施例中磁通量的计算在所述第一磁场是均匀磁场的情况下和所述第一磁场为非均匀磁场的情况下存在区别，下面分别对这两种情况进行介绍。两种情况进行计算；
1)、所述第一磁场是均匀磁场，所述第一磁场中各点的磁感应强度B相同。
若所述第一组线圈702中任一匝线圈的线圈面积为S1，第二组线圈703中任一匝线圈的线圈面积为S2，第三组线圈704中任一匝线圈的线圈面积为S3，则需要满足如下公式：
Figure BDA0001699880070000181
或
Figure BDA0001699880070000182
去除相同的参数，上述公式可变为：
Figure BDA0001699880070000183
或
Figure BDA0001699880070000184
其中，ΔB为在时间段Δt所述第一磁场的磁感应强度的变化量。
需要说明的是，当所述第一组线圈702和所述第三组线圈704所围成的区域中各点的磁感应强度B在误差允许的范围内，可以看做是近似相等时，上述公式也适用。
2)、所述第一磁场是非均匀磁场，所述第一磁场中各点的磁感应强度B不同。
若所述第一组线圈702中任一匝线圈的线圈面积为S1，第二组线圈703中任一匝线圈的线圈面积为S2，第三组线圈704中任一匝线圈的线圈面积为S3，则需要满足如下公式：
Figure BDA0001699880070000185
或
Figure BDA0001699880070000186
去除相同的参数，上述公式可变为：
Figure BDA0001699880070000187
或
Figure BDA0001699880070000188
其中，
Figure BDA0001699880070000189
为所述第一组线圈702任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量，B为在面积ds处所述第一磁场的磁感应强度；
Figure BDA00016998800700001810
为所述第二组线圈703中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量；
Figure BDA0001699880070000191
为所述第三组线圈704中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量。
需要说明的是，情况1)是情况2)的一种特殊情况，在情况2)中，当B为一个相同的数值时，可以得到情况1)中的公式。
通过上述两种情况下的公式，可以确定具体如何调整所述三组线圈的线圈匝数和各匝线圈的线圈面积，以进一步保证所述检测装置的高检测精度和高检测效率。
下面通过一个具体的实施例介绍调节各个线圈的面积和匝数、及改变各个线圈的绕向的实现方式。
实施例一、可参见如图7所示，所述第一组线圈702、所述第三组线圈704以及所述第二组线圈703的线圈匝数均为1，设置所述第一组线圈702、所述第三组线圈704以及所述第二组线圈703的大小，使得所述第一组线圈702在所述第一磁场中产生的感应电动势为E1、所述第二组线圈703在所述第一磁场中产生的感应电动势为E2以及所述第三组线圈704在所述第一磁场中产生的感应电动势为E3满足E1+E3＝2E2。
所述第一分压电阻705和第二分压电阻706的阻值相同，所述第一分压电阻705两端的电压为所述第一组线圈702和所述第三组线圈704在所述发射线圈产生的磁场中形成的感应电动势之后的一半为1/2(E1+E3)。
此时，所述第一分压电阻705两端的电压与所述第二组线圈703在所述第一磁场中产生的感应电动势的数值相等，方向相反。
对于如图3所示的检测线圈在检测金属异物，当所述金属异物位于所述检测装置中的所述第一组线圈301和所述第三组线圈303围成的环形区域内时，由于金属异物会在所述发射线圈中产生的磁场中形成涡流，所述金属异物中的涡流会激发磁场，所述检测线圈中的所述三组线圈在所述涡流激发的磁场的中也会形成感应电动势；又由于所述金属异物中涡流激发的磁场的形状与所述检测装置中三个线圈并不是对称的，所述三个线圈在所述涡流激发的磁场的中也会形成感应电动势之和并不为零，当所述检测装置中的控制器确定所述检测装置中三个线圈的感应电动势和不为零，则可以确定存在异物。
对于如图7所示的检测装置，当所述金属异物位于所述检测装置中的所述第一组线圈702和所述第三组线圈704围成的环形区域内时，当确定所述检测装置中第一分压电阻705两端的电压与所述第二组线圈703的感应电动势之和不为零，则可以确定存在异物。
当所述金属异物的面积较大时，上述提及的所述检测装置或检测线圈容易存在盲点区域，所述盲点区域为所述第一组线圈、所述第二组线圈、所述第三组线圈在金属异物中的涡流形成的磁场中的感应电动势之和为零时，所述金属异物所在的区域。
以图4所示的检测线圈为例说明检测装置的盲点区域，若金属异物横跨在所述第二组线圈402上且所述金属异物被所述第二组线圈402平均分为两部分，一部分位于所述第一组线圈401和所述第二组线圈402之间，另一部分位于所述第三组线圈403和所述第二组线圈402之间。所述金属异物中的涡流产生的磁场在所述第一组线圈401上不形成感应电动势，而所述金属异物中的涡流产生的磁场在第二组线圈402上形成感应电动势实质上是由1/2的金属异物中的涡流产生的磁场形成的，所述金属异物中的涡流产生的磁场在所述第一组线圈401上形成感应电动势实质上是由整个的金属异物中的涡流产生的磁场形成的，又因为所述第二组线圈402的线圈匝数为所述第一组线圈401的线圈匝数的两倍，所以存在2E2＝E3，此时检测线圈两端的电压仍为零，无法检测到所述金属异物，在这种情况下，所述金属异物所在的位置为盲点区域。
应需理解的是，上述说明仅是为了便于理解盲点区域进行的说明，在实际应用中由于金属异物产生的磁场并不一定是均匀的，所述第三组线圈和第一组线圈在所述金属异物产生的磁场中形成感应电动势的计算更为复杂，但对于所述盲点区域，可以确定当所述金属异物横跨在所述第二组线圈上，被所述第二组线圈分成两部分时较为容易产生盲点区域。
下面介绍两种检测装置，应用于如图6所示的检测系统中，以实现盲点检测。
第一种，如图8所示，为本申请实施例提供的一种检测装置，所述检测装置包括检测线圈，所述检测线圈为平面线圈，包括连续卷绕且同轴的第一组线圈801、第二组线圈802、第三组线圈803以及第四组线圈804，所述第二组线圈802位于所述第三组线圈803和所述第一组线圈801之间，所述第三组线圈803位于所述第四组线圈804和所述第二组线圈802之间。
每组线圈包含至少一匝线圈，且每组线圈中的各匝线圈同轴。
所述检测装置还包括第一分压电阻805、第二分压电阻806、第一开关807、第二开关808、第三开关809、第四开关810、第五开关811。
所述第一开关807一端连接所述第一分压电阻805的一端，所述第一开关807的另一端连接所述第一组线圈801的第一端812或所述第二组线圈802的第一端814；所述第一分压电阻805的另一端连接所述第二分压电阻806的一端。
所述第二开关808一端连接所述第二分压电阻806的另一端，所述第二开关808的另一端连接所述第三组线圈803的第二端817或所述第四组线圈804的第二端819；所述第三开关809一端连接所述第二分压电阻806的另一端，所述第三开关809的另一端连接所述第二组线圈802的第二端815或所述第三组线圈803的第二端817。
所述第四开关810的一端连接所述第二组线圈802的第一端814或所述第三组线圈803的第一端816，检测电压时检测所述第四开关810的另一端以及所述第一分压电阻805的另一端这两端的电压。
所述第五开关811用于连接所述第三组线圈803的第一端816和所述第一组线圈801的第二端813，以及连接所述第四组线圈804的第一端818和所述第二组线圈802的第二端815。
如图8所示的检测装置，存在如下两种连接方式：
方式一、当所述第一开关807的另一端连接所述第一组线圈801的第一端812时，所述第二开关808的另一端连接所述第三组线圈803的第二端817，所述第三开关809的另一端连接所述第二组线圈802的第二端815，所述第四开关810的另一端连接所述第二组线圈802的第一端814，所述第五开关811连接所述第三组线圈803的第一端816和所述第一组线圈801的第二端813。
当如图7所示的检测装置采用方式一的连接方式时，所述第一组线圈801、所述第二组线圈802、所述第三组线圈803构成了如图7所示的检测装置，检测的电压为所述第一分压电阻805两端的电压与所述第二组线圈802的感应电动势之和。
方式二、当所述第一开关807的另一端连接所述第二组线圈802的第一端814时，所述第二开关808的另一端连接所述第四组线圈804的第二端819，所述第三开关809的另一端连接所述第三组线圈803的第二端817，所述第四开关810的另一端连接所述第三组线圈803的第一端816，所述第五开关811连接所述第四组线圈804的第一端818和所述第二组线圈802的第二端815。
当如图8所示的检测装置采用方式二的连接方式时，所述第二组线圈802、所述第三组线圈803、所述第四组线圈804构成了如图7所示的检测装置(图8所示的第二组线圈802对应图7所示的第一组线圈702，图8所示的第三组线圈803对应图7所示的第二组线圈703，图8所示的第四组线圈804对应图7所示的第三组线圈704)，检测的电压为所述第一分压电阻805两端的电压与所述第三组线圈803的感应电动势之和。
方式一的连接方式中，盲点区域位于所述第二组线圈802附近，检测区域是所述第一组线圈801与所述第三组线圈803围成的环形区域出去盲点区域的剩余区域；方式二的连接方式中，盲点区域位于所述第三组线圈803附近，检测区域是所述第二组线圈802与所述第四组线圈804围成的环形区域出去盲点区域的剩余区域。可以发现方式一的连接方式的盲点区域位于所述方式二的连接方式的检测区域内，方式二的连接方式的盲点区域位于所述方式一的连接方式的检测区域内。
如图8所示的检测装置，可以通过切换两种方式，实现盲点检测，保证能够更加准确、方便的检测出金属异物。
第二种，如图9所示，为本申请实施例提供的一种检测装置，所述检测装置包括至少两个检测单元，每个检测单元包括三组线圈，针对一个检测单元，所述检测单元中三组线圈与如图3检测线圈的结构相同。每个检测单元也可以包括三组线圈和两个分压电阻，针对一个检测单元，所述检测单元中三组线圈和两个分压电阻的结构与图7所示的检测装置的结构相同。
以所述检测装置包括两个检测单元分别为第一检测单元901和第二检测单元902为例(为了区分两个不同的检测单元，所述第一检测单元901的线圈为黑色虚线线条，所述第二检测单元902的线圈为灰色实线线条)，第一检测单元901中的检测线圈与第二检测单元902中的检测线圈位于同一平面，所述第一检测单元901的第一组线圈903位于所述第二检测单元902的第二组线圈907内侧，所述第一检测单元901的第二组线圈904位于所述第二检测单元902的第一组线圈906和第二组线圈907之间，所述第一检测单元901的第三组线圈905位于所述第二检测单元902的第二组线圈907外侧。
针对第一检测单元901，所述第一检测单元901的盲点区域位于所述第一检测单元901的第二组线圈904附近，所述第一检测单元901的检测区域是所述第一检测单元901的第一组线圈903与所述第一检测单元903的第三组线圈905围成的环形区域出去盲点区域的剩余区域；针对第二检测单元902，所述第二检测单元902的盲点区域位于所述第二检测单元902的第二组线圈907附近，所述第二检测单元902的检测区域是所述第二检测单元902的第一组线圈906与所述第二检测单元902的第三组线圈908围成的环形区域出去盲点区域的剩余区域；可以发现所述第一检测单元901的盲点区域位于所述第二检测单元902的检测区域内，所述第二检测单元902的盲点区域位于所述第一检测单元901的检测区域内。
具体的，所述第一检测单元901可以采用如图3的检测线圈的结构，采用调节各组线圈中各匝线圈的线圈面积以及各组线圈的线圈匝数的方式，也可以采用如图6所示的检测装置的结构，采用通过增加分压电阻的方式，在图8以所述第一检测单元如图6所示的检测装置的结构为例，所述第一检测单元901还包括第一分压电阻909、第二分压电阻910，所述第一分压电阻909的一端连接所述第一检测单元901的第三组线圈905的一端，所述第一分压电阻909的另一端连接所述第二分压电阻910的一端，所述第二分压电阻910的另一端连接所述第一检测单元901的第一组线圈903的一端；所述第一检测单元901中可以检测所述第二组线圈904的一端和所述第一分压电压909与所述第二分压电阻910连接的一端这两端之间的电压，也就是检测所述第一检测单元901的第二组线圈904的感应电动势与所述第一分压电阻909的电压之和。
所述第二检测单元902可以采用如图3的检测线圈的结构，采用调节各组线圈的各匝线圈的线圈面积以及各组线圈的线圈匝数的方式，也可以采用如图6所示的检测装置的结构，采用通过增加分压电阻的方式，在图8以所述第二检测单元如图6所示的检测装置的结构为例，所述第二检测单元902还包括第三分压电阻911、第四分压电阻912，所述第三分压电阻911的一端连接所述第二检测单元902的第三组线圈908的一端，所述第三分压电阻11的另一端连接所述第四分压电阻912的一端，所述第四分压电阻911的另一端连接所述第二检测单元902的第一组线圈906的一端；所述第一检测单元901中可以检测所述第二检测单元902的第二组线圈907的一端、以及所述第三分压电压911与所述第四分压电阻912连接的一端这两端之间的电压，也就是检测所述第二检测单元902的第二组线圈906的感应电动势与所述第三分压电阻的电压之和。
如图9所示的检测装置，可以通过至少两个检测单元，通过一个检测单元的检测区域覆盖另一个检测单元的盲点区域的方式，实现盲点检测，保证能够更加准确、方便的检测出金属异物。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请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 (6)

1.一种检测装置，其特征在于，包括第一分压电阻、第二分压电阻和检测线圈；
所述检测线圈为平面线圈，且包括连续卷绕且同轴的第一组线圈、第二组线圈和第三组线圈，所述第二组线圈位于所述第一组线圈和所述第三组线圈之间；
所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈均包括至少一匝连续卷绕的线圈，在所述第一组线圈、所述第二组线圈或所述第三组线圈包括多匝连续卷绕的线圈时，所述多匝连续卷绕的线圈是同轴的；
所述第一分压电阻的一端与所述第一组线圈的一端连接，所述第一分压电阻的另一端与所述第二分压电阻的一端连接，所述第二分压电阻的另一端与所述第三组线圈的一端连接；
当所述检测装置置于第一磁场时，所述第一分压电阻两端的电压与所述第二组线圈在所述第一磁场中产生的感应电动势的数值相等，方向相反，产生所述第一磁场的线圈与所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈同轴。
2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，在所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈的线圈匝数相同的情况下，若第一分压电阻的阻值为R1，第二分压电阻的阻值为R2，所述第一组线圈和所述第三组线圈的电阻之和为R，所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈满足如下公式：
Figure FDA0002641498990000011
其中，
Figure FDA0002641498990000012
为在时间段Δt内所述第一组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量，
Figure FDA0002641498990000013
是根据所述第一磁场的磁感应强度以及所述第一组线圈中任一匝线圈的线圈面积确定的；
Figure FDA0002641498990000014
为在时间段Δt内所述第二组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量，
Figure FDA0002641498990000015
是根据所述第一磁场的磁感应强度以及所述第二组线圈中任一匝线圈的线圈面积确定的；
Figure FDA0002641498990000016
为在时间段Δt内所述第三组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量，
Figure FDA0002641498990000017
是根据所述第一磁场的磁感应强度以及所述第三组线圈中任一匝线圈的线圈面积确定的。
3.如权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈满足如下公式：
Figure FDA0002641498990000018
其中，S1为所述第一组线圈中任一匝线圈的线圈面积，S2为第二组线圈中任一匝线圈的线圈面积，S3为第三组线圈中任一匝线圈的线圈面积，
Figure FDA0002641498990000019
为所述第一组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量；
Figure FDA00026414989900000110
为所述第二组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量；
Figure FDA00026414989900000111
为所述第三组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量，B为在面积ds处所述第一磁场的磁感应强度。
4.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述第一组线圈中的线圈匝数为N1，所述第二组线圈的线圈匝数为N2，所述第三组线圈的线圈匝数为N3，N1，N2和N3均为大于或等于1的正整数，若第一分压电阻的阻值为R1，第二分压电阻的阻值为R2，所述第一组线圈和所述第三组线圈的电阻之和为R，所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈满足如下公式：
Figure FDA0002641498990000021
其中，
Figure FDA0002641498990000022
为在时间段Δt内所述第一组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量，
Figure FDA0002641498990000023
是根据所述第一磁场的磁感应强度以及所述第一组线圈任一匝的线圈面积确定的；
Figure FDA0002641498990000024
为在所述时间段Δt内所述第二组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量，
Figure FDA0002641498990000025
是根据所述第一磁场的磁感应强度以及所述第二组线圈中任一匝线圈的线圈面积确定的；
Figure FDA0002641498990000026
为在所述时间段Δt内所述第三组线圈的中任一匝线圈在所述第一磁场中磁通量的变化量，
Figure FDA0002641498990000027
是根据所述第一磁场的磁感应强度以及所述第三组线圈中任一匝线圈的线圈面积确定的。
5.如权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述第一组线圈、所述第二组线圈和所述第三组线圈满足如下公式：
Figure FDA0002641498990000028
其中，S1为所述第一组线圈中任一匝线圈的线圈面积，S2为第二组线圈中任一匝线圈的线圈面积，S3为第三组线圈中任一匝线圈的线圈面积，
Figure FDA0002641498990000029
为所述第一组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量；
Figure FDA00026414989900000210
为所述第二组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量；
Figure FDA00026414989900000211
为所述第三组线圈中任一匝线圈在所述第一磁场中的磁通量的变化量，B为在面积ds处所述第一磁场的磁感应强度。
6.一种检测系统，其特征在于，包括发射线圈和如权利要求1-5任一项所述的检测装置；
所述发射线圈与所述第一组线圈、所述第二组线圈以及所述第三组线圈中心对称。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109143382B (zh) 2018-06-19 2020-12-08 华为技术有限公司 一种检测线圈、检测装置及检测系统
CN112311108B (zh) * 2019-07-26 2024-02-09 华为技术有限公司 金属异物检测方法及装置、无线充电系统、电动车辆
CN116545135A (zh) * 2019-08-01 2023-08-04 华为技术有限公司 无线充电系统的异物检测装置、方法及无线充电系统
EP3972085A1 (en) * 2020-09-18 2022-03-23 EnerSys Delaware Inc. Wireless induction chargers
CN113031084A (zh) * 2021-03-10 2021-06-25 宁波工程学院 用于检测流体内金属颗粒的检测装置
CN113253353A (zh) * 2021-04-15 2021-08-13 哈尔滨工业大学 基于层间耦合的检测线圈结构及金属物体检测系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2262606A (en) * 1991-12-16 1993-06-23 Radiodetection Ltd Metal detector with nulling coil.
CN103728365A (zh) * 2014-01-15 2014-04-16 中国科学院电工研究所 基于非线性磁化的磁粒子含量检测装置线圈系统
CN104167825A (zh) * 2013-05-16 2014-11-26 索尼公司 检测装置、供电系统与检测装置的控制方法
CN107710024A (zh) * 2015-06-29 2018-02-16 株式会社荏原制作所 金属检测用传感器及使用了该传感器的金属检测方法

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3882374A (en) * 1974-04-18 1975-05-06 Us Army Transmitting-receiving coil configuration
US5434372A (en) * 1993-08-19 1995-07-18 Acer Peripherals, Inc. Position detecting apparatus with coils of opposite loop direction
DE19850749C1 (de) * 1998-11-04 2000-03-30 Eckart Hiss Sensor
DE102004047190A1 (de) * 2004-09-29 2006-04-06 Robert Bosch Gmbh Detektor zur Ortung metallischer Objekte
DE102004047188B4 (de) 2004-09-29 2022-10-27 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Ortung metallischer Objekte
JP5121307B2 (ja) * 2007-05-28 2013-01-16 ソニーモバイルコミュニケーションズ株式会社 無接点電力伝送コイルユニット、携帯端末、送電装置、及び、無接点電力伝送システム
JP4336724B2 (ja) * 2007-10-11 2009-09-30 サン電子株式会社 金属検出装置
EP2754222B1 (en) 2011-09-09 2015-11-18 Witricity Corporation Foreign object detection in wireless energy transfer systems
JP5967989B2 (ja) * 2012-03-14 2016-08-10 ソニー株式会社 検知装置、受電装置、送電装置及び非接触給電システム
CN107370249B (zh) 2012-03-14 2020-06-09 索尼公司 电力发送装置以及非接触电力提供系统
WO2014103222A1 (ja) * 2012-12-27 2014-07-03 株式会社デンソー 金属物体検知装置
EP2984734B1 (en) 2013-03-14 2019-05-08 MediaTek Singapore Pte Ltd. Foreign-object detection for resonant wireless power system
CN104242477A (zh) 2013-06-24 2014-12-24 海尔集团技术研发中心 一种具有异物检测功能无线电能传输系统及异物检测方法
JP2015216828A (ja) 2014-04-24 2015-12-03 パナソニック株式会社 異物検出装置、無線送電装置、及び無線電力伝送システム
EP3140680B1 (en) * 2014-05-07 2021-04-21 WiTricity Corporation Foreign object detection in wireless energy transfer systems
JP6166227B2 (ja) * 2014-07-04 2017-07-19 トヨタ自動車株式会社 送電装置及び受電装置
WO2016031209A1 (ja) * 2014-08-28 2016-03-03 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 異物検出装置
JP2016140179A (ja) * 2015-01-27 2016-08-04 トヨタ自動車株式会社 金属異物検知装置、送電装置および受電装置
US20160241061A1 (en) * 2015-02-17 2016-08-18 Qualcomm Incorporated Clover leaf and butterfly coil structures for flat wireless coupling profiles in wireless power transfer applications
US10656185B2 (en) * 2015-07-17 2020-05-19 Mediatek Inc. Planar differential current pickup for wireless power transmission
CN105301665B (zh) * 2015-07-29 2019-01-01 金华马卡科技有限公司 一种金属传感器以及用于该金属传感器检测被包围在介质中物体的方法
CN105182427B (zh) * 2015-07-29 2018-12-18 金华马卡科技有限公司 一种金属传感器
CN105182428B (zh) 2015-07-29 2019-01-01 金华马卡科技有限公司 一种传感器、用于分析传感器的测量信号的方法以及检测物体的方法
CN106560730B (zh) * 2016-04-18 2019-03-26 中兴新能源汽车有限责任公司 金属异物检测装置、检测方法、判断装置及无线充电系统
CN107306054B (zh) * 2016-04-25 2020-11-10 财团法人车辆研究测试中心 无线电力传输装置及其金属异物检测线圈的结构
CN107831547A (zh) * 2017-09-22 2018-03-23 永康市卓图工贸有限公司 一种金属探测器以及金属探测器对其检测线圈进行补偿的方法
KR102077568B1 (ko) * 2018-03-07 2020-02-14 엘지전자 주식회사 이물질 검출 장치 및 무선 충전 시스템
CN109143382B (zh) * 2018-06-19 2020-12-08 华为技术有限公司 一种检测线圈、检测装置及检测系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2262606A (en) * 1991-12-16 1993-06-23 Radiodetection Ltd Metal detector with nulling coil.
CN104167825A (zh) * 2013-05-16 2014-11-26 索尼公司 检测装置、供电系统与检测装置的控制方法
CN103728365A (zh) * 2014-01-15 2014-04-16 中国科学院电工研究所 基于非线性磁化的磁粒子含量检测装置线圈系统
CN107710024A (zh) * 2015-06-29 2018-02-16 株式会社荏原制作所 金属检测用传感器及使用了该传感器的金属检测方法

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