CN111086401A - 无线充电系统及其检测设备、检测方法、充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线充电系统及其检测设备、检测方法、充电方法，检测设备包括：线圈矩阵、电路矩阵、控制器和电源，电路矩阵联通于线圈矩阵和控制器；线圈矩阵包括第一线圈组和第二线圈组，第一线圈组包括多个第一线圈，第二线圈组包括多个第二线圈；第一线圈组和第二线圈组叠置，且任意相邻的第二线圈之间的非覆盖区域，处于第一线圈的覆盖区域内；电路矩阵包括第一电路和第二电路；电源至少向控制器和第二电路和第二线圈组供电。第二线圈的非覆盖区域在第一线圈的覆盖区域内，保证了该区域内的异物能够被检测。同时第二电路有独立的供电，能够实现对充电频率变化、对位不准等情况的判断。

Description

无线充电系统及其检测设备、检测方法、充电方法

技术领域

本发明涉及无线充电领域，尤其涉及无线充电系统及其检测设备、检测方法、充电方法。

背景技术

电动汽车无线充电技术具有安全、环保、使用便捷等特点，随着自动泊车和自动驾驶、智能网联汽车等技术的逐步普及，无线充电作为一种极具优势的自动充电方式而受到广泛重视。然而当无线充电系统的发射线圈上方出现金属异物时，金属异物因涡流效应而引起发热，这对系统电能的传输造成严重影响，甚至可能因温度急剧升高而造成安全隐患。因此金属异物检测是无线充电发射线圈和无线充电技术所必须的一项重要的保护功能。在无线充电时，除了考虑异物进入的影响，还要求车辆停放时，保证接收线圈和发射线圈位置对准，以提高充电效率。

现有技术中，一般使用采用多个并联的检测线圈，将检测线圈设置在发射线圈和接收线圈之间，检测线圈置于能量发射线圈所在平面内侧。有异物时，异物检测线圈的电流或电压或相位发生改变，异物检测传感器根据异物检测线圈的电流或电压或相位变化检测到异物。当然，这里提到的异物主要是指金属异物，当然其他导电材料的异物也包括。

当异物存在于多个线圈的相邻边缘时，存在漏检测的问题。同时，检测线圈放置在发射线圈上，通过与发射线圈发生电磁感应，来产生电流和电压，并以此检测异物进入时的电流和电压变化实现异物检测，但是在电动汽车充电时，发射线圈的充电功率会随充电时间等因素进行调节，这就导致异物检测线圈也会发生改变，从而发生误判断。

发明内容

本发明提供一种无线充电系统及其检测设备、检测方法、充电方法，能够准确的进行异物检测，同时能够避免其他因素对判断的干扰。

本发明的无线充电系统的检测设备，包括：线圈矩阵、电路矩阵、控制器和电源，所述电路矩阵联通于所述线圈矩阵和所述控制器；所述线圈矩阵包括第一线圈组和第二线圈组，所述第一线圈组包括多个第一线圈，所述第二线圈组包括多个第二线圈；所述第一线圈组和所述第二线圈组叠置，且任意相邻的所述第二线圈之间的非覆盖区域，处于所述第一线圈的覆盖区域内；所述电路矩阵包括第一电路和第二电路，所述第一电路联通所述第一线圈组和所述控制器，所述第二电路联通所述第二线圈组和所述控制器；所述电源至少向所述控制器和所述第二电路和所述第二线圈组供电。

优选的，所述第二电路包括连接的第二开关模块、第二滤波模块和第二转换模块；所述第二开关模块分别与每个所述第二线圈联通，控制每个所述第二线圈的联通状态；所述第二滤波模块与所述第二开关模块联通，对每个联通后的所述第二线圈滤波，形成第二滤波信号；所述第二转换模块与所述第二滤波模块联通，将第二滤波信号转换成第二处理信号，所述第二转换模块还与所述控制器联通，将所述第二处理信号发送至所述控制器。

优选的，所述第一电路包括连接的第一开关模块、第一整流模块和第一转换模块；所述第一开关模块分别与每个所述第一线圈联通，控制每个所述第一线圈的联通状态；所述第一整流模块与所述第一开关模块联通，对每个联通后的所述第一线圈整流，形成第一整流信号；所述第一转换模块与所述第一整流模块联通，将第一整流信号转换成第一处理信号，所述第一转换模块还与所述控制器联通，将所述第一处理信号发送至所述控制器。

优选的，所述第二转换模块包括：信号发生器、基准元件、接入元件和信号处理器；所述信号发生器、所述基准元件和所述接入元件串联，所述信号处理器与所述基准元件并联，同时，所述信号处理器与还所述接入元件并联；其中，所述接入元件包含所述第二滤波模块；所述信号处理器生成所述第二处理信号。

优选的，所述基准元件为线圈、电阻中的至少一个。

优选的，还包括：通信器，与所述控制器联通。

无线充电设备的检测方法，包括通过第一电路获取每个第一线圈的第一电参数值；通过第二电路获取每个第二线圈的第二电参数值；预制每个所述第一线圈的第一标准值和第二线圈的第二标准值；当所述第二电参数值偏移于所述第二标准值，部分所述第一电参数值偏移于所述第一标准值时，判断为有异物；当所述第二电参数值偏移于所述第二标准值，全部所述第一电参数值符合所述第一标准值时，判断为有异物；当所述第二电参数值符合所述第二标准值，部分所述第一电参数值偏移于所述第一标准值时，判断为有异物；当所述第二电参数值符合所述第二标准值，全部所述第一电参数值以预制的偏移值偏移于所述第一标准值时，判断为充电功率变化；当所述第二电参数值符合所述第二标准值，连续区域内的所述第一电参数值偏移于所述第一标准值时，且在充电初始阶段，判断为对位未完全对准；其中，预制的偏移值是指：在充电功率需要变化时，全部第一电参数对应充电功率变化而进行的偏移量；所述第一电参数值包括电压值、电流值、电感值、频率值、相位值中的一个或多个；所述第二电参数值包括电压值、电流值、电感值、频率值、相位值中的一个或多个。

优选的，当判断为对位不准时，获取或计算每个所述第一电参数值的电压值，当全部所述电压值处于电压阈值范围内时，则继续充电，否则不充电；当判断有异物时，发出报警和/或不充电。

本发明还有一种无线充电设备的检测方法，包括通过第二电路获取每个第二线圈的第二电参数值；预制每个所述第二线圈的第二标准值；当所述第二电参数值偏移于所述第二标准值时，判断为有异物。

本发明的无线充电系统的充电方法包括，开始充电时，在发射线圈上施加小功率电量，并使用上述的无线充电系统的检测方法进行检测。

本发明的无线充电系统，包括发射线圈和外壳，其特征在于，还包括上述的无线充电系统的检测设备，所述无线充电系统的检测设备设置在所述发射线圈和所述外壳之间。

本发明的无线充电系统的检测设备、检测方法和充电方法中，具有两个线圈组，第一线圈组和第二线圈组，第二线圈的非覆盖区域在第一线圈的覆盖区域内，保证了该区域内的异物能够被检测。同时第二电路有独立的供电，因此受到发射线圈频率变化的影响小，配合第一线圈组，能够实现对充电频率变化、对位不准等情况的判断。

附图说明

图1为本发明无线充电系统的检测设备的示意图；

图2为本发明无线充电系统的检测设备中第二转换模块的示意图；

图3为本发明无线充电系统的检测设备中线圈矩阵的部分示意图。

附图标记：

线圈矩阵A、电路矩阵B、控制器C、电源D、通信器E、第一线圈组1、第二线圈组2、第一电路3、第二电路4、第一线圈11、第二线圈21、第一开关模块31、第一整流模块32、第一转换模块33、第二开关模块41、第二滤波模块42、第二转换模块43、信号发生器431、基准元件432、接入元件433、信号处理器434。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明的无线充电系统的检测设备(以下简称检测设备)，参见图1。其包括：线圈矩阵A、电路矩阵B、控制器C和电源D。电路矩阵B联通于线圈矩阵A和控制器C，电路矩阵B能够将线圈矩阵A的电参数以电信号等控制器C可以识别的信号形式，发送给控制器C。

线圈矩阵A包括第一线圈组1和第二线圈组2，以下统称为线圈组，这两个线圈组均由多个线圈组成——第一线圈组1包括多个第一线圈11，第二线圈组2包括多个第二线圈21。第一线圈11和第二线圈21以下统称为线圈。

第一线圈组1和第二线圈组2叠置，任意相邻的第二线圈21之间的非覆盖区域，处于第一线圈11的覆盖区域内。也就是说，第二线圈21之间的识别盲区，被第一线圈11覆盖。如图所示3，在这种较为规律的布线方式(线圈的排布方式)中，每四个第二线圈21之间形成一个非覆盖区，或者叫识别盲区，该区域位于第一线圈组1的覆盖区域内，也就是在第一线圈11的识别区域内。这样，异物进入第二线圈21的识别盲区中，也会被第一线圈11识别。

一般的，线圈通过绕制，因为线束自身的厚度(直径)问题，势必会造成圆角，如图3所示，即使方形线圈在四角也会出现弧度，多个线圈的信号会产生交叉干扰，交界部分就会出现盲区，图3中以箭头Z示出的就是该盲区。结合图3，第二线圈21的交界处存在多个盲区，而该盲区被第一线圈11(图中为了区分以虚线示出)覆盖。需要注意，图3仅作为示意，并不用于限制第一线圈11和第二线圈21的形状、排布方式和数量等。

电路矩阵B包括第一电路3和第二电路4，第一电路3联通第一线圈组1和控制器C，第二电路4联通第二线圈组2和控制器C。第一电路3向控制器C发送第一线圈组1中各个第一线圈11的电参数。对应的，第二电路4向控制器C发送第二线圈组2中的各个第二线圈21的电参数。

一般的，每个线圈的电参数时逐一发送的，当然会按照一定的规律，以保证能够确定该线圈属于哪个线圈组以及处于的位置，这样能够为后续异物检测，或者其他情景的判断提供更好的支持。

电源D至少向控制器C、第二电路4和第二线圈组2供电。也就是说第二线圈组2是由独立的电源D供电，而非从发射线圈得到电能。

本申请的检测设备主要是设置在无线充电系统的发射线圈端，设置在发射线圈之上。对于电动汽车无线充电而言，检测设备设置在地端。

第二电路4包括连接的第二开关模块41、第二滤波模块42和第二转换模块43；第二开关模块41分别与每个第二线圈21联通，控制每个第二线圈21的联通状态；第二滤波模块42与第二开关模块41联通，对每个联通后的第二线圈21滤波，形成第二滤波信号；第二转换模块43与第二滤波模块42联通，将第二滤波信号转换成第二处理信号，第二转换模块43还与控制器C联通，将第二处理信号发送至控制器C。

第二开关模块41能够使各个第二线圈21逐一的发出电参数。第二开关模块41的目的就是为了使各个第二线圈21的电参数彼此区分开，以保证后续的判断使用。任意一个第二线圈21的电参数都会经过第二滤波模块42的滤波，形成第二滤波信号。由上述检测设备放置的位置可以知晓，因为在发射线圈上，因此发射线圈对第二线圈21的电参数也会造成影响，因此第二滤波模块42的作用就是：将第二线圈21由于和发射线圈的电磁感应形成电信号过滤掉。这里可以采用对不同频率的滤波，将发射线圈产生的影响信号过滤掉。

第二转换模块43与第二滤波模块42联通，将第二滤波信号转换成第二处理信号，第二转换模块43还与控制器C联通，将第二处理信号发送至控制器C。

下面说明第二转换模块43的具体结构。参见图2，第二转换模块43包括：信号发生器431、基准元件432、接入元件433和信号处理器434；信号发生器431、基准元件432和接入元件433串联，信号处理器434与基准元件432并联，同时，信号处理器434与还接入元件433并联；其中，接入元件433包括第二滤波模块42；信号处理器434生成第二处理信号。

优选的，电源D向第二线圈组2供电，可以是通过信号发生器431实现的，通过信号发生器431将指定电参数(频率、电压、电流等)的电能供向第二线圈组2，且该电参数与发射线圈的电参数不同，使各个第二线圈21的电参数有别于通过发射线圈感应出来的电参数，以便于被第二滤波模块42过滤。基准元件432为和第二线圈、电阻中的至少一个。

接入元件433的目的是为了将第二线圈21的电参数代入第二转换模块43中，与基准元件432比对，因此接入元件433是包含了第二滤波模块42，也就上述第二滤波模块42联通了第二转换模块43，即第二滤波模块42，将第二滤波信号接入第二转换模块43中，第二滤波信号和基准元件432的电参数比较，最终由信号处理器434比对处理，生成上述的第二处理信号。原则上，各个第二线圈21的结构、尺寸等参数都相同，基准元件432和接入元件433的电感和电阻也一致。但在应用中可能存在偏差，因此基准元件432尽量保持上述的一致，在不一致的情况下，可以保证差异的可预计性。例如由于电感不同，可能影响其他电参数的表达，例如基准元件432的周期和接入元件433的周期不同，但是这两个周期具有固定差值，该差值是可以检测到的，并且将保持该差值作为判断的标准。

工作时，信号发生器431信号发生器产生恒电流的正弦波，该恒电流的正弦波施加在基准元件上，并且还可以施加在第二线圈组2上，当然包括每个第二线圈21。第二线圈21接入该恒电流的正弦波后，在第二开关模块41和第二滤波模块42的配合下，将各个第二线圈21的电参数计入第二转换模块43中，和基准元件432比较。当第二线圈组2的有效范围内没有金属异物时，基准元件432和各个第二线圈21上施加的电压幅值和相位应一致(或者呈固定的差异比例。这里一致也并非只完全相同，还可以指在可接受的变化范围内。这里电压幅值和相位都属于电参数)。当第二线圈组2的有效范围内存在有金属异物时，对应位置的第二线圈21的电压幅值和相位会与基准元件产生差异，当差异值超过一定阈值时，可以判断发射线圈上方存在有金属异物，并且根据发生变化的第二线圈21的位置可以确定金属异物在发射线圈上方的位置。

下面说明第一电路3，其包括连接的第一开关模块31、第一整流模块32和第一转换模块33。

第一开关模块31分别与每个第一线圈11联通，控制每个第一线圈11的联通状态；第一整流模块32与第一开关模块31联通，对每个联通后的第一线圈11整流，形成第一整流信号；第一转换模块33与第一整流模块32联通，将第一整流信号转换成第一处理信号，第一转换模块33还与控制器C联通，将第一处理信号发送至控制器C。

第一开关模块31和第二开关模块41的功能类似，第一开关模块31是为了能够让各个第一线圈11能够逐一的发出电参数，使各个电参数之间可以区分。第一整流模块32对各个第一线圈11的电参数整流，形成第一整流信号。后续在经过第一转换模块33将第一整流信号转成控制器C可以识别的处理第一处理信号。

第一处理信号和第二处理信号是彼此独立的发送给控制器C的。

优选的，还包括通信器E，与控制器C联通。控制器C根据第一处理信号和第二处理信号等，实现对是否异物、充电的工作情况等判断，并将判断结果通过通信器E发送。例如检测到有异物，通过通信器E将相关信息发送。通信器E可以是给人员提醒，例如发送给车辆的仪表台、手机应用程序等，以通知驾驶员(或其他人员)。通信器E也可以是和其他零部件通信，例如给车辆电池模块通信，或者车辆上的接收线圈通信，以关闭无线充电。也就是说通信器E的通信对象可以是多种，只要将控制器C经过检测、判断处理后的信息，发送出去，即可以称为通信器E的功能。

以电动汽车无线充电为例，地端主要包括上壳体、发射线圈、铁氧体和底板等。发射线圈一般由高频利兹线盘绕而成，上壳体和底板的材料为工程塑料，主要用于封装线圈，提高机械强度。

本申请上述无线充电系统的检测设备安装在上壳体和发射线圈之间，底板和铁氧体之间一般安装有铝合金材质的金属薄板，起到电磁场屏蔽及导热作用。线圈装配完成后内部还会填充环氧树脂灌封胶，起到线圈的固化、绝缘、导热、防水等作用。

对于检测设备主要两大部分，即上述的线圈矩阵A和电路矩阵B进行详细的说明。

线圈矩阵A固定于上壳体的内表面，线圈矩阵A包括2组线圈组——第一线圈组1和第二线圈2，他们都是由多个绕制的线圈(第一线圈11和第二线圈21)组成。第一线圈11和第二线圈21的结构、尺寸等可以相同。

第一线圈11和第二线圈21为小尺寸线圈，这里的“小尺寸”是相对于发射线圈而言，一般该第一线圈11和第二线圈21(二者统称为线圈)的直径影响了其检测精度，应该以实际使用需求，设置尺寸。线圈由金属线绕制或PCB印制的检测线圈组成，形状可以是圆形、矩形、多边形等其它规则形状。线圈矩阵A整体铺设在发射线圈上方及其它需要检测的区域。

电路矩阵B设置在发射线圈底部的底板之上、功率传输磁场以外。

线圈矩阵A的第一线圈组1的每一个第一线圈11与第一开关模块31单独连接，线圈矩阵A的第二线圈组2的每一个第二线圈21与检测电路矩阵B的第二开关模块41单独连接，第一开关模块31和第二开关模块41以下可以简称为开关模块，这两个开关模块都可以通过内部的开关芯片循环切换线圈，每次接入一个对应的线圈与后面的功能电路相连(即后面的第一开关模块31、第一整流模块32、第一转换模块33、第二开关模块41、第二滤波模块42和第二转换模块43等)。

第一线圈组1的第一线圈11与第一整流模块32相连，再连接到第一转换模块33。在无线充电过程中，功率传输产生的磁场穿过第一线圈组1的各个第一线圈11，在各个第一线圈11内部产生感生交流电，交流电信号(也就是电参数)经第一整流模块32整流后转换为直流电，第一转换模块33将直流电压转换为有效信号(即控制器C可以识别的信号)后送入到控制器C。

第二线圈组2的第二线圈21与第二滤波模块42相连，优选的为高阶滤波模块(高阶滤波器)，再连接到第二转换模块43，第二滤波模块42可将接入的第二线圈21的电参数中的干扰信号滤除，特别是滤除功率传输磁场产生的交流信号(即发射线圈的干扰)。

第二转换模块43由信号发生器431、信号处理器434(该信号处理器434可以由信号处理电路实现)、基准元件432等构成。接入元件433和基准元件串联，接入元件433包括第二滤波模块42，但是其反应的电参数时第二线圈21的电参数，这里可以简单理解为将第二线圈21算入计入元件433。

每一个第二线圈21在无金属异物时的电感和电阻均设置为与基准元件432一致(或者呈固定的差异比例。这里一致也并非只完全相同，还可以指在可接受的变化范围内。这里产生的电压幅值和相位都属于电参数)。信号发生器431产生的信号施加在基准元件432和第二线圈21的两端。金属异物可以等效为电感和电阻，并且金属异物靠近第二线圈21时与第二线圈21的电感之间有等效互感。因此当有金属异物落入到某个第二线圈21上时，对应第二线圈21等效电感和电阻就会发生变化。

当第二线圈21上的信号(电参数)存在着干扰，如第二滤波模块42不能将功率传输磁场的干扰(发射线圈的干扰)全部消除等情况，基准元件432和第二线圈21上的正弦信号的相位和电压幅值在没有异物时也可能会产生一定偏差，但这个偏差值是固定或有规律的，并应在设计时控制在一定范围内的，当出现金属异物时，偏差超过一定阈值(该阈值下文可能称为第二标准值)，也可以判断发射线圈上方存在有金属异物。

第二线圈组2上的检测信号由独立的信号发生器431产生的，没有或者很少有功率传输磁场的干扰，当第二线圈21的信号偏离正常阈值时就可以判断有金属异物存在；而第一线圈组1上的检测信号是功率传输磁场(发射线圈)施加的，其感应电压的变化可能是金属异物存在而造成的，也有可能是停车对位有偏移，或者无线充电传输充电功率变化造成的。而当有金属异物时，如果异物覆盖了第一线圈组1和第二线圈组2的中多个线圈，仅通过第二线圈组2就可以发现异物；如果异物仅覆盖了第二线圈组2中各个第二线圈21交界的部分，则第二线圈组2可能无法发现异物，就需要第一线圈11的辅助。第一线圈组1的对应异物处的第一线圈11或相邻的几个第一线圈11的感应电压会发生变化，但其它第一线圈11的电压不会发生变化，通过第一线圈组1和第二线圈组2的组合形式配合，也可以发现异物。

而当发射线圈上不存在金属异物，但停车对位有偏移时，或者传输功率发生变化时，第一线圈组1的第一线圈11的感应电压也会发生变化，但这种变化是有规律的，即可能全部线圈或者一片区域的第一线圈11同时发生变化，但第二线圈组2没有发现异物，此时可以判断不存在异物，而将此时的第一线圈组1线圈的感应电压作为对充电情况的判断。充电情况包括是否对位准确，是否有充电功率的变化。充电功率的变化可能是无线充电的充电策略，需要根据被充电的电池的饱和量、温度、充电时间等等进行调节。

下面说明一种无线充电系统的检测方法，该检测方法至少能够实现对异物的检测，对充电是否对准的检测，以及是否发生充电功率变化进行检测。需要注意，下文提到的“异物”，主要是指金属异物，或者导电的异物。

该检测方法需要获得第一线圈11的第一电参数，以及第二线圈21的第二电参数。结合上述的检测设备可以知晓，直接使用第一电路3和第二电路4是获取上述电参数的最方便快捷的方式。以上第一电参数值包括了每个第一线圈11的电参数，也就是第一电参数是一组数据。同理第二电参数也包括了每个第二线圈21的电参数。除此以外，还预制了第一线圈11的第一标准值(每个第一线圈11的第一标准值)和第二线圈21的第二标准值(每个第二线圈21的第二标准值)。需要注意，上述“第一电参数”、“第二电参数”、“第一标准值”和“第二标准值”中提到的“第一”、“第二”，是为了便于区分，并不说明二者之间具有数据上的关联，尤其不限制具有先后获取的顺序条件。第一标准值和第二标准值可以是认为设置的参考值，他可以随充电过程中功率的变化调整，也可以是保持固定的值。即第一标准值和第二标准值可能随着充电过程变化。

判断过程中，需要将第一电参数值和第一标准值比较，第二电参数值和第二标准值比较。下面列出几种判断的结果。

1.当第二电参数值偏移于第二标准值，部分第一电参数值偏移于第一标准值时，判断为有异物。也就是说，该异物同时被第一线圈组1中的第一线圈11和第二线圈组2中的第二线圈21检测到。在一般应用中，存在异物大部分属于种类情况。

2.当第二电参数值偏移于第二标准值，全部第一电参数值符合第一标准值时，判断为有异物。这种情况的发生可能会是因为异物落在第一线圈11的交界处，也就是第一线圈组1检测的盲区内，第一电参数值符合第一标准值，由于第一线圈组1和第二线圈组2设置的方式，使处于第一线圈组1的盲区内的异物能够被第二线圈组2检测到。还有一种可能是第一线圈11在发射线圈的作用下，本身电参数也并非完全稳定不变，可能存在一些波动，异物对第一电参数的影响可能被自身的波动掩饰而被忽略。以上两种是可能发生该情况的可能性，并不限制该判断的应用。一般情况下异物即使落入第一线圈组1的盲区内，但由于异物的导电性，也会对第一线圈11造成影响。

3.第二电参数值符合第二标准值，部分第一电参数值偏移于第一标准值时，判断为有异物。这种情况说明异物落入了第二线圈组2的检测盲区，而能够被第一线圈组1的第一线圈11检测到。

4.当第二电参数值符合第二标准值，全部第一电参数值以预制的偏移值偏移于第一标准值时，判断为充电功率变化。这种情况中，没有异物进入，是充电过程中正常的充电功率调整。因为电源D为信号发生器431供电，并加载到第二线圈2上，因此发射线圈处调整功率对于第二线圈组2的影响有限，即使有影响，因为发射线圈处的供电频率与施加在第二线圈组2上的电的频率不同，也会被第二滤波模块42过滤掉。

当然，对于这种情况，第一电参数的偏移都是有预制偏移值的，这与功率调整的数据有关，第一电参数的偏移都是有规律且可预见的，否则不视为充电功率变化的判断。没有规律的变化，也就是没有以预制的偏移量变化，可能是有异物进入，也可能是在充电功率变化过程中有异物进入，这些都是不符合充电功率变化的判断的表现。

预制的偏移值，是只在充电功率需要变化时，全部第一电参数对应充电功率变化而进行的偏移量。可能在每个第一线圈11的电参数之间都略有差异，但是对于充电功率变化率来说，该变化对于每个第一线圈11的影响是相同的，因此，他们具有相同的变化规律，因此可以预制偏移值。例如，当充电功率降低50％，那每个第一线圈11的电参数的变化也是功率降低50％，预制偏移值就在50％左右。需要注意，这里仅是示例，并不说明充电功率的变化和第一线圈11的充电功率变化是相等的。预制偏移值优选的采用范围值，电参数的变化受到的影响较多，因此需要具有容错空间，具体范围比例应根据实际需要进行设置。并且每个第一线圈11的预制偏移值都是独立的，这和第一线圈11的位置、尺寸等等都要关系。

充电功率变化是无线充电系统的正常工作中存在的功率变化。上述第一标准值和第二标准值可能随着充电过程变化也可能在该过程中发生。充电功率变化，第一标准值可以随其变化，以保证后续与第一电参数的比对。当然，第一标准值也可以不变，只是和第一电参数比较时，偏移值的设置有所变化，使判断结果能够符合充电参数变化的规律。需要注意，在此过程中，更多的第一标准值的变化。对于第二标准值来说，因为第二线圈组2不适用发射线圈获取电能，其采用稳定的电源D(或者说信号发生器431)供能，因此可以不考虑变化第二标准值是否变化，则可以根据实际需要设置。

5.当第二电参数值符合第二标准值，连续区域内的第一电参数值偏移于第一标准值时，且在充电初始阶段，判断为对位不准。对于汽车的无线充电来说，可能是停车时没有对准充电位置。这种情况下，还没有开始正式的充电，因此本判断，需要满足在充电初始阶段进行。以电动汽车为例，车辆停放后，开始充电的初始阶段，该初始阶段是无线充电系统的必要过程，对于无线充电量领域的技术人员来说，是知晓其原理的。该初始阶段，发射线圈会以低功率工作。低功率是指远远小于正常工作的功率，对于不同的充电产品的工作功率不同，因此不会限制具体功率数值，但是大致的范围可以是工作功率的10％以下。需要注意，对于该对位不准的判断，仅限于充电初始阶段。对于充电过程中的判断，可以是无线充电系统的其他零部件或结构实现的。

上述“连续区域内的第一电参数值偏移于第一标准值”所提到的连续区域，可以是全部区域，即可以是全部第一线圈11的第一电参数值都改变。该改变和第4种中有预制值的变化不同，该变化没有预制值，是因为对位不准引起的。

上述5种判断中，除了第5种用于初始阶段，剩余4种可以在充电的任意阶段判断，可以是贯穿整个无线充电过程的。

第一电参数值包括电压值、电流值、电感值、频率值中的一个或多个；第二电参数值包括电压值、电流值、电感值、频率值中的一个或多个。并且每个第一线圈11的电参数、第二线圈21的电参数都是独立的。每个第一线圈11都具有唯一对应的一个第一标准值。每个第二线圈21也都具有唯一对应的一个第二标准值。第一标准值和第二标准值优选的都为范围值，以提供容错空间。上述“偏移”也是针对该范围值而言，超出范围才属于“偏移”，否则都属于“符合”。并且在不同的工作状态，尤其是充电功率变化时，第一标准值和第二标准值可能存在变化。也就是说，第一标准值和第二标准值的功能是为每个线圈提供比对的标准，而具体标准的范围是可以进行调整的，只要能够判断出偏移的发生即可。

对于上述5个判断的结果，也会有对应的处理方式。

当判断为对不准时，获取或计算每个第一电参数值的电压值，当全部电压值处于电压阈值范围内时，则继续充电，否则不充电。也就是说，对位不准也是具有容错范围的，小距离的对位不准不影响充电，也没有安全隐患，则可以进行充电。否则就不能充电。当判断有异物时，发出报警和/或不充电。这里的“不充电”包括两种含义，对于初始阶段，检测出对位不准，且上述电压值不在电压阈值内时，不充电就意味着不再进行后续的充电功能。而对于已经开始充电(非初始阶段)，如果检测到异物，则停止充电。上述获取或计算第一电参数值的电压值，属于一种优选的方式，并不限于只能使用电压值，其他能够反映对应为题的电参数同样可以适用于本申请。

除了上述5种判断外。本申请还提供一种更简易的无线充电设备的检测方法，该方法包括通过第二电路获取每个第二线圈21的第二电参数值；预制每个所述第二线圈的第二标准值；当所述第二电参数值偏移于所述第二标准值时，判断为有异物。

该方法与上述的方法类似，但是更简单，只要第二电参数偏移第二标准值即可判断有异物，而对于充电功率变化、对位不准等判断可以不进行。本发明还公开一种无线充电系统的充电方法，包括：

开始充电时，在发射线圈上施加小功率电量，并使用上无线充电系统的检测方法进行检测，也就上述5种判断的每一种都可以在开始充电时进行。开始充电时，也就是上述充电初始阶段，以小功率运行。只有这5种判断没有报警、不充电的动作，才会继续充电。

充电过程中以规定的功率工作，此时对准的工作已经在上述判断中完成，只有在对位没有问题时，才会进入后续的充电动作。在后续充电过程中，以上述1-4的判断进行，不在进行对位的判断。当然，并不排除无线充电系统以其他方式判断充电过程的对位，仅不适用上述第5种方式判断。

最后本发明还提供一种无线充电系统，其包括发射线圈和外壳，还包上述的无线充电系统的检测设备，无线充电系统的检测设备设置在所述发射线圈和所述外壳之间。使用的无线充电系统的检测设备可以使用上述的检测方法。该无线充电系统还可以使用上述的充电方法。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种无线充电系统的检测设备，其特征在于，包括：

线圈矩阵(A)、电路矩阵(B)、控制器(C)和电源(D)，所述电路矩阵(B)联通于所述线圈矩阵(A)和所述控制器(C)；

所述线圈矩阵(A)包括第一线圈组(1)和第二线圈组(2)，所述第一线圈组(1)包括多个第一线圈(11)，所述第二线圈组(2)包括多个第二线圈(21)；所述第一线圈组(1)和所述第二线圈组(2)叠置，且任意相邻的所述第二线圈(21)之间的非覆盖区域，处于所述第一线圈(11)的覆盖区域内；

所述电路矩阵(B)包括第一电路(3)和第二电路(4)，所述第一电路(3)联通所述第一线圈组(1)和所述控制器(C)，所述第二电路(4)联通所述第二线圈组(2)和所述控制器(C)；

所述电源(D)至少向所述控制器(C)、所述第二电路(4)和所述第二线圈组(2)供电。

2.根据权利要求1所述的无线充电系统的检测设备，其特征在于，

所述第二电路(4)包括连接的第二开关模块(41)、第二滤波模块(42)和第二转换模块(43)；

所述第二开关模块(41)分别与每个所述第二线圈(21)联通，控制每个所述第二线圈(21)的联通状态；

所述第二滤波模块(42)与所述第二开关模块(41)联通，对每个联通后的所述第二线圈(21)滤波，形成第二滤波信号；

所述第二转换模块(43)与所述第二滤波模块(42)联通，将第二滤波信号转换成第二处理信号，所述第二转换模块(43)还与所述控制器(C)联通，将所述第二处理信号发送至所述控制器(C)。

3.根据权利要求1所述的无线充电系统的检测设备，其特征在于，

所述第一电路(3)包括连接的第一开关模块(31)、第一整流模块(32)和第一转换模块(33)；

所述第一开关模块(31)分别与每个所述第一线圈(11)联通，控制每个所述第一线圈(11)的联通状态；

所述第一整流模块(32)与所述第一开关模块(31)联通，对每个联通后的所述第一线圈(11)整流，形成第一整流信号；

所述第一转换模块(33)与所述第一整流模块(32)联通，将第一整流信号转换成第一处理信号，所述第一转换模块(33)还与所述控制器(C)联通，将所述第一处理信号发送至所述控制器(C)。

4.根据权利要求2所述的无线充电系统的检测设备，其特征在于，

所述第二转换模块(43)包括：信号发生器(431)、基准元件(432)、接入元件(433)和信号处理器(434)；

所述信号发生器(431)、所述基准元件(432)和所述接入元件(433)串联，所述信号处理器(434)与所述基准元件(432)并联，同时，所述信号处理器(434)与还所述接入元件(433)并联；其中，

所述接入元件(433)包含所述第二滤波模块(42)；

所述信号处理器(434)生成所述第二处理信号。

5.根据权利要求4所述的无线充电系统的检测设备，其特征在于，

所述基准元件(432)为线圈、电阻中的至少一个。

6.一种无线充电系统的检测方法，其特征在于，包括：

通过第一电路(3)获取每个第一线圈(11)的第一电参数值；

通过第二电路(4)获取每个第二线圈(21)的第二电参数值；

预制每个所述第一线圈(11)的第一标准值和第二线圈(21)的第二标准值；

当所述第二电参数值偏移于所述第二标准值，部分所述第一电参数值偏移于所述第一标准值时，判断为有异物；

当所述第二电参数值偏移于所述第二标准值，全部所述第一电参数值符合所述第一标准值时，判断为有异物；

当所述第二电参数值符合所述第二标准值，部分所述第一电参数值偏移于所述第一标准值时，判断为有异物；

当所述第二电参数值符合所述第二标准值，全部所述第一电参数值以预制的偏移值偏移于所述第一标准值时，判断为充电功率变化；

当所述第二电参数值符合所述第二标准值，连续区域内的所述第一电参数值偏移于所述第一标准值时，且在充电初始阶段，判断为对位不准；

其中，预制的偏移值是指：在充电功率需要变化时，全部第一电参数对应所述充电功率变化而进行的偏移量；

所述第一电参数值包括电压值、电流值、电感值、频率值、相位值中的一个或多个；

所述第二电参数值包括电压值、电流值、电感值、频率值、相位值中的一个或多个。

7.根据权利要求6所述的无线充电系统的检测方法，其特征在于，

当判断为对位不准时，获取或计算每个所述第一电参数值的电压值，当全部所述电压值处于电压阈值范围内时，则继续充电，否则不充电；

当判断有异物时，发出报警和/或不充电。

8.一种无线充电系统的检测方法，其特征在于，

通过第二电路(4)获取每个第二线圈(21)的第二电参数值；

预制每个所述第二线圈(21)的第二标准值；

当所述第二电参数值偏移于所述第二标准值时，判断为有异物。

9.一种无线充电系统的充电方法，其特征在于，包括：

开始充电时，在发射线圈上施加小功率电量，并使用权利要求6-8中任一项所述的无线充电系统的检测方法进行检测。

10.一种无线充电系统，包括发射线圈和外壳，其特征在于，还包括权利要求1-5任一项所述的无线充电系统的检测设备，所述无线充电系统的检测设备设置在所述发射线圈和所述外壳之间。

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