CN109143383A - 一种基于无线充电技术的金属异物识别方法 - Google Patents

一种基于无线充电技术的金属异物识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种基于无线充电技术的金属异物的识别方法，包括以下步骤：第一步：和被无线充电设备握手通信，第二步开始无线充电，第三步每充电一段时间，进行金属异物检测，如果有金属异物，进行异物处理；如果有不存在异物，继续正常充电，第四步：重复第二步到第三步，其中第三步中金属异物检测的过程：停止无线充电，开始异物检测；获取发射端的电流于电压，计算W1，把W1与W0进行相减，并与Wthd进行比较，如果W1‑W0≥Wthd，表示判定存在异物，进行异物处理环节，停止发射能量、进行提示；如果W1‑W0<Wthd，进表示判定不存在异物，调节系统的驱动频率为f1，进入正常充电过程。本发明的金属异物检测方法跟接收端没有关系，可以很好的支持一对多、错位充电等特性。

Description

一种基于无线充电技术的金属异物识别方法
技术领域
本发明属于无线充电领域，特别涉及到基于无线充电技术的金属异物识别方法。
背景技术
无线充电因其无需接口的便利而开始得到广泛应用，但是由于其电磁能量耦合传递的原理决定了耦合空间内存在大功率的交变磁场，而交变磁场会使得金属等导电物品因涡流效应而发热，如果热量得不到释放而累积过高，就会引发危险。目前针对无线充电的金属异物识别主要有功率损耗效率比对法、温度监控法、线圈Q值法等。
目前功率损耗效率比对法原理是：需要在使用前测定一条合适的功率曲线，判定时使用这条曲线与工作状态进行比较，如果其超出误差阀值，判定其有异物。缺点是对产品的一致性要求非常的严格，或者其在每一款产品都要测量一条合适的功率曲线并存储大量数据或者做拟合计算；这种方法的另一个弊端是其对无线收发端不能很好的支持一对多的设备供电，因为接收端的差别会导致异物判定失败；另外，其原理决定了该设备不能很好的支持错位充电，因为错位同样会导致功率损失等充电参数改变而使得异物判定失败。
温度监控法的原理是：监测收发两端耦合空间的异常温升，如果达到一定阀值则判定有异物。该方法的缺点有：a、为了监测耦合空间的热量，需要添加温度传感器等额外装置 b、由于耦合空间比较大，为了监测大范围的温升，其可能需要添加更多的温度传感器c、上一条缺点可以使用热红外解决，但是热红外探头需要对准目标区域、随着距离的变化其灵敏度发生变化等缺点，同时，一般收发端都使用了比较完整的坚硬的隔磁片，红外探头比较难以找到一个好的位置来监测整个空间，并且结构上会大大复杂化 d、由于其光学结构的特性，导致其很可能被异物盖住探头，如户外条件就不太方便使用这种方法
线圈Q值法的原理是：通过添加Q值测量电路或者由本身的损耗来计算Q值，一旦空间存在金属异物，其会影响收发线圈的电感或者互感，通过对线圈Q的计算，来判定是否有异物。该方法的缺点是：a、一般为了提高灵敏度，需要添加额外的Q值检测线圈电路，增加了系统复杂度。
发明内容
1、所要解决的技术问题：
现有常规的无线充电对金属异物的识别方法，功率损耗效率比对法不支持一对多设备供电，不支持错位充电；温度监控法需要很多的温度传感器，成本高，设备复杂，线圈Q值法，系统复杂。
2、技术方案：
为了解决以上问题，本发明提供了一种基于无线充电技术的金属异物的识别方法，包括以下步骤： 第一步：和被无线充电设备握手通信，第二步开始无线充电，第三步每充电一段时间，进行金属异物检测，如果有金属异物，进行异物处理；如果有不存在异物，继续正常充电，第四步：重复第二步到第三步，其中第三步中金属异物检测的过程：步骤S01：停止无线充电，开始异物检测；步骤S02；定义发射端的驱动功率为f1，定义非耦合状态下的工作损耗为W1，定义目标功率损耗W0，定义系统预设的阀值为Wthd，步骤S03：获取发射端的电流于电压，计算出非耦合状态下的工作损耗W1，步骤S04,：把W1与W0进行相减，并与Wthd进行比较，如果W1-W0≥Wthd，进入步骤S05表示判定存在异物，进行异物处理环节，停止发射能量、进行提示；如果W1-W0&lt;Wthd，进入步骤S06表示判定不存在异物，调节系统的驱动频率为f1，进入正常充电过程。
所述的f1在系统的工作频率范围外。
所述的Wthd为W0的1/9-1/11。
所述的Wthd为W0的1/10。
所述W0是在弱耦合情况下的，如果发收端隔得比较近，那么接收端断开负载，实现弱耦合的条件要求。
在无线充电设备的发射端配置有温度传感器。
3、有益效果：
本发明提供的基于无线充电技术的金属异物识别方法不需要额外的辅助电路，只需要在控制充电过程中添加一定的控制规则；其金属异物检测方法跟接收端没有关系，可以很好的支持一对多、错位充电等特性。
附图说明
图1为充电控制过程示意图。
图2为金属异物检测的流程图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例来对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种基于无线充电技术的金属异物的识别方法，包括以下步骤： 第一步：和被无线充电设备握手通信，第二步开始无线充电，第三步每充电一段时间，进行金属异物检测，如果有金属异物，进行异物处理；如果有不存在异物，继续正常充电，第四步：重复第二步到第三步。
如图1所示，金属异物检测的方法为：步骤S01：停止无线充电，开始异物检测；步骤S02：定义发射端的驱动功率为f1，定义非耦合状态下的工作损耗为W1，定义目标功率损耗W0，定义系统预设的阀值为Wthd，步骤S03: 获取发射端的电流与电压，计算其非耦合状态下的工作损耗W1,步骤S04：把W1与目标功率损耗W0进行相减，并与Wthd进行比较。 目标功率是在系统出厂的时候内置的一个参数，由于其仅与发射端相关，数值比较固定。该参数一般定为无异物时的功率损耗；Wthd为义为系统预设的阀值，所述的Wthd为W0的1/9-1/11，优选1/10, 如果W1-W0≥Wthd，进入步骤S05表示判定存在异物，进行异物处理环节，停止发射能量、进行提示；如果W1-W0&lt;Wthd，进入步骤S06表示判定不存在异物，调节系统的驱动频率为f1，进入正常充电过程。
本发明在计算自身功率损耗的时候，在弱耦合情况下时，那么其计算的f1频率点的功率损耗就比较准确，如果发收端隔得比较近，那么要求其接收端可以按照要求断开负载，以实现低耦合的条件要求。
本发明提供的基于无线充电技术的金属异物的识别方法，依据系统的灵敏度可以检测到低至一枚回形针的大小，但是其再灵敏，总会有更小的金属异物无法检测出来，而小的金属异物虽然损耗小，但是其温度依然可以升到很高而发生危险。因此，无线充电设备的发射端一般配置温度传感器来做进一步的辅助。
实施例1
给宝时德割草机器人的无线充电系统中，其是每隔15s进行一次异物检测，每次检测时间为100ms。其正常充电过程中的工作频率为80khz，在进行异物检测时其频率为20khz，调节其占空比（降低功耗）为10%，其自身损耗在无异物的情况下是1.02W，如果在充电空间放一枚硬币，其功率会变为1.1W以上，以此可以快速准确的识别一枚硬币大小的金属异物。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (7)

1.一种基于无线充电技术的金属异物的识别方法，包括以下步骤： 第一步：和被无线充电设备握手通信，第二步开始无线充电，第三步每充电一段时间，进行金属异物检测，如果有金属异物，进行异物处理；如果有不存在异物，继续正常充电，第四步：重复第二步到第三步，其中第三步中金属异物检测的过程：步骤S01：停止无线充电，开始异物检测；步骤S02；定义发射端的驱动功率为f1，定义非耦合状态下的工作损耗为W1，定义目标功率损耗W0，定义系统预设的阀值为Wthd，步骤S03：获取发射端的电流于电压，计算出非耦合状态下的工作损耗W1，步骤S04,：把W1与W0进行相减，并与Wthd进行比较，如果W1-W0≥Wthd，进入步骤S05表示判定存在异物，进行异物处理环节，停止发射能量、进行提示；如果W1-W0&lt;Wthd，进入步骤S06表示判定不存在异物，调节系统的驱动频率为f1，进入正常充电过程。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的f1在系统的工作频率范围外。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的Wthd为W0的1/9-1/11。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的Wthd为W0的1/10。
5.如权利要求1-4任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述W0是在弱耦合情况下的，如果发收端隔得比较近，那么接收端断开负载，实现弱耦合的条件要求。
6.如权利要求1-4任一权利要求所述的方法，其特征在于：在无线充电设备的发射端配置有温度传感器。
7.如权利要求5所述的所述的方法，其特征在于：在无线充电设备的发射端配置有温度传感器。
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