WO2021022837A1

WO2021022837A1 - 一种无线充电装置、位置检测的方法及系统

Info

Publication number: WO2021022837A1
Application number: PCT/CN2020/086548
Authority: WO
Inventors: 吴宝善; 吴东昊
Original assignee: 华为技术有限公司
Priority date: 2019-08-07
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2021-02-11

Abstract

本申请公开了一种无线充电装置、位置检测的方法及系统，该装置包括发射端或接收端；发射端包括发射端谐振网络和逆变电路，发射端谐振网络包括发射线圈；接收端包括接收端谐振网络和整流电路；接收端谐振网络包括接收线圈；接收端还包括：辅助线圈；在无线充电时，辅助线圈两端的电压由发射线圈的电流产生；该装置还包括：控制器；控制器，用于根据发射线圈的自感以及以下至少一项参数获得发射端和接收端之间的相对位置；至少一项参数包括：发射线圈和所述辅助线圈之间的耦合系数，以及，所述发射线圈和所述辅助线圈之间的线圈互感中的一项或两项。至少一项参数与相对位置之间存在单一变化关系，因此能够准确检测无线充电的发射端和接收端之间的相对位置。

Description

一种无线充电装置、位置检测的方法及系统

本申请要求于2019年12月31日提交中国专利局、申请号为201911424812.8、发明名称为“无线电能传输系统”的中国专利申请的优先权，本申请要求于2019年08月07日提交美国专利局、申请号为PCT/US2019/045471、发明名称为“Foreign Object Detection Apparatus and Method”(异物检测装置和方法)的PCT专利申请的优先权，于2020年03月26日提交中国专利局、申请号为PCT/CN2020/081503、发明名称为“一种无线充电装置、位置检测的方法及系统”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种无线充电装置、位置检测的方法及系统。

背景技术

随着技术的不断发展，目前很多终端设备采用无线充电方式，例如手机可以采用无线充电方式来给手机中的电池充电。

无线充电技术的原理是通过发射端的发射线圈和接收端的接收线圈之间磁场耦合来传输电能。例如，对于手机的无线充电，发射端是指无线充电器，接收端是指手机。其中，发射线圈位于发射端，接收线圈位于手机内部。但是，当发射端和接收端之间存在金属异物时，发射端和接收端变化的磁场会在金属异物中产生涡流损耗并产生热量，进而带来发热甚至起火等安全性问题。因此，异物检测(FOD，Foreign Object Detection)是无线充电技术需要解决的技术问题。

但是，目前的异物检测技术不考虑发射端和接收端的相对位置的影响，目前也没有提供准确获得发射端和接收端之间的相对位置的方法。

发明内容

本申请提供了一种无线充电装置、位置检测的方法及系统，能够准确检测无线充电的发射端和接收端之间的相对位置。

第一方面，本申请实施例提供一种无线充电装置，该装置包括发射端或接收端；发射端包括发射端谐振网络和逆变电路，发射端谐振网络包括发射线圈；接收端包括接收端谐振网络和整流电路；接收端谐振网络包括接收线圈；接收端还包括：辅助线圈；在无线充电时，辅助线圈两端的电压由发射线圈的电流产生；该装置还包括：控制器；控制器，用于根据发射线圈的自感以及以下至少一项参数获得发射端和接收端之间的相对位置；至少一项参数包括：耦合系数及线圈互感中的一项或两项；其中耦合系数和线圈互感均是指发射线圈和辅助线圈之间的。

无线充电装置包括的以下参数均随发射端与接收端的相对位置的变化而单一变化。以下参数包括：发射线圈的自感、充电之前发发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数，发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感。而无线充电装置进入无线电能传输之前，可以直接或间接获得：发射线圈的自感、发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数，发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感。然后根据预先获得的上述参数的变化与相对位置之间的关系，能够准确获得发射端和接收端之间的相对位置。

优选地，控制器，具体用于根据发射线圈的自感以及至少一项参数直接通过三维定位获得发射端和接收端之间的相对位置。

由于发射线圈的自感，充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数均会受到发射端与接收端之间的相对位置的影响。因此，控制器可以预先获得发射线圈的自感，充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数，以及相对位置三者之间的三维对应关系。结合三维对应关系，控制器获得发射线圈的自感和耦合系数后，可以确定发射线圈的自感和耦合系数对应的相对位置；基于类似的原理，控制器还可以通过发射线圈的自感，以及发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感确定相对位置。进一步的提高了相对位置检测的效率。

优选地，相对位置包括水平相对位置和竖直相对位置；控制器，具体用于根据发射线圈的自感获得竖直相对位置；根据至少一项参数获得水平相对位置。

发射线圈的自感受发射端和接收端之间的竖直相对位置变化的影响较大，而受水平相对位置变换的影响较小。因此，控制器可以预先获得发射线圈自感和竖直相对位置的对应关系。结合控制器预先获得的对应关系，通过发射线圈的自感获得竖直相对位置；同一竖直相对位置时，充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数，发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感均与水平相对位置存在单一变化的关系。因此，控制器可以预先分别获得充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数，发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感分别与水平相对位置的对应关系。结合控制器预先获得的各自的对应关系，通过获得的充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数，或，发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感获得水平相对位置。

优选地，控制器，用于根据水平相对位置和竖直相对位置获得发射线圈的交流阻抗，根据发射线圈的交流阻抗和充电过程中发射线圈的电流获得发射端的功率损耗，根据发射端的输入功率和发射端的功率损耗获得发射功率，根据发射功率和接收端的接收功率获得异物损耗，当异物损耗大于功率阈值时，确定发射端和接收端之间存在异物。

优选地，控制器，还用于根据水平相对位置和竖直相对位置获得接收线圈的交流阻抗，根据接收线圈的交流阻抗和充电过程中接收线圈的电流获得接收端的功率损耗，根据接收端的功率损耗和接收端的输出功率获得接收端的接收功率。

控制器根据发射线圈的交流阻抗和充电过程中发射线圈的电流获得发射端的功率损耗，由于发射线圈的交流阻抗是根据发射端和接收端之间的相对位置获取的，而不是直接将发射端的线圈电阻作为发射端的交流阻抗，降低了控制器获得发射端的交流阻抗的误差，进而降低了发射端的功率损耗的误差，进一步降低了发射功率的误差；同时，控制器根据水平相对位置和竖直相对位置获得接收线圈的交流阻抗，根据接收线圈的交流阻抗和充电过程中接收线圈的电流获得接收端的功率损耗，根据接收端的功率损耗和接收端的输出功率获得接收端的接收功率，进一步降低了接收功率的误差。控制器根据误差较低的发射功率和误差较低的接收功率获得异物损耗，进而异物损耗的误差也会较低，进一步提高了异物检测的精确度。

优选地，控制器，还用于获得发射端的Q值，当发射端的Q值小于最小Q阈值时，确定发射端和接收端之间存在异物；最小Q阈值根据充电自由度范围内无异物时发射端的Q 值来获得。

控制器获得发射端和接收端之间的相对位置的过程中，金属异物可能会影响到控制器获得发射端和接收端之间的相对位置的准确度，尤其是金属异物位于发射端的中心部位时。因此，可以在控制器确定发射端和接收端之间的相对位置之前，先通过获得发射端的Q值，进而判断发射端和接收端之间是否存在距离发射端的中心部位较近的或者较大的金属异物。具体的，可以预先获得最小Q阈值，若获得的发射端101的Q值小于最小Q阈值，可直接判断发射端101和接收端102之间存在金属异物，提高了异物检测的效率。

优选地，控制器，还用于获得发射端的Q值，根据水平相对位置和竖直相对位置获得对应的Q值阈值，当发射端的Q值小于等于Q值阈值时，确定发射端和接收端之间存在异物。

优选地，控制器，还用于当发射端的Q值大于Q值阈值时，根据水平相对位置和竖直相对位置获得发射线圈的交流阻抗，根据发射线圈的交流阻抗和充电过程中发射线圈的电流获得发射端的功率损耗，根据发射端的输入功率和发射端的功率损耗获得发射功率，根据发射功率和接收端的接收功率，获得发射功率和接收功率之间的功率差，根据功率差进行功耗校准，利用校准后的功耗获得异物损耗，当异物损耗大于功率阈值时，确定发射端和接收端之间存在异物。

为了避免获得的发射端的Q值均与同一个Q值阈值相比较的情况。控制器将发射端和接收端之间无异物时，获得的发射端的Q值，作为该水平相对位置和竖直相对位置情况下的Q值阈值。即不同的相对位置对应的Q值阈值不同。控制器根据相对位置获得该相对位置时的Q值阈值，并将发射端101的Q值与该相对位置时的Q值阈值进行比较，提高了异物检测的精确度；通过Q值法没有检测出异物时，控制器根据该相对位置获得该相对位置的发射端的交流阻抗，而不是发射端的线圈阻抗。不同的相对位置对应的发射端的交流阻抗不同，采用误差较小的发射端的交流阻抗，提高获得发射端的功率损耗的精确度，进而获得的异物损耗的误差较小，进一步提高异物检测的精确度。

优选地，该无线充电装置还包括：驱动装置；控制器，还用于根据竖直相对位置和水平相对位置控制驱动装置驱动发射线圈移动，以使发射线圈与接收端的接收线圈对位，利用对位后的水平相对位置和竖直相对位置获得Q值对位后阈值，当发射端的Q值小于等于Q值对位后阈值时，确定发射端和接收端之间存在异物。

进而，避免了对位过程中Q值对位后阈值产生的较小误差对异物检测造成的影响，进一步的提高控制器确定发射端和接收端之间是否存在异物的精确度。

优选地，控制器，还用于根据竖直相对位置和水平相对位置控制驱动装置驱动发射线圈移动，以使发射线圈与接收端的接收线圈对位，利用对位后的水平相对位置和竖直相对位置获得发射线圈的对位后交流阻抗，根据发射线圈的对位后交流阻抗和充电过程中发射线圈的电流获得发射端的功率损耗，根据发射端的输入功率和发射端的功率损耗获得发射功率，根据发射功率和接收端的接收功率获得异物损耗，当异物损耗大于功率阈值时，确定发射端和接收端之间存在异物。

进而，降低了交流阻抗的偏差对异物检测造成的影响，进一步的提高控制器确定发射端和接收端之间是否存在异物的精确度。

控制器获得发射端和接收端之间的相对位置后，可以根据该相对位置控制驱动装置驱动发射线圈进行移动，使发射线圈和接收线圈的中心对正。由此，无需根据每一个相对位置设定一个该相对位置对应的Q值阈值、接收线圈的交流阻抗和发射线圈的交流阻抗。控制器可以根据统一的Q值阈值、接收线圈的交流阻抗和发射线圈的交流阻抗进行异物检测。提高了异物检测的能力以及效率。

优选地，控制器，还用于根据发射线圈的电流、辅助线圈的直流输电压，以及工作频率、发射线圈的自感和辅助线圈的自感获得至少一项参数中的耦合系数，其中，耦合系数与水平相对位置正相关。

由于发射线圈和接收线圈之间的耦合系数与水平相对位置成正相关，进而通过发射线圈和接收线圈之间的耦合系数可以获得水平相对位置。

优选地，控制器，还用于根据接收端处于空载状态时对应的发射线圈电流、辅助线圈的直流输出电压，以及工作频率获得至少一项参数中的线圈互感，其中，线圈互感与水平相对位置正相关。

由于发射线圈和接收线圈之间的线圈互感与水平相对位置负相关，进而通过发射线圈和接收线圈之间的线圈互感可以获得水平相对位置。

优选地，控制器，还用于根据发射端谐振网络的谐振频率和发射端谐振网络的谐振电容获得发射线圈的自感。

发射线圈的自感受发射端和接收端之间的竖直相对位置变化的影响较大，而受水平相对位置变换的影响较小。进而，通过谐振频率和谐振电容获得发射线圈的自感后，可以获得竖直相对位置。

第二方面，本申请实施例还提供一种位置检测的方法，应用于无线充电装置的发射端或接收端；发射端包括发射端谐振网络和逆变电路，发射端谐振网络包括发射线圈；接收端包括接收端谐振网络和整流电路；接收端谐振网络包括接收线圈；接收端还包括：辅助线圈；在无线充电时，辅助线圈两端的电压由发射线圈的电流产生；方法包括：根据发射线圈的自感以及以下至少一项参数获得发射端和接收端之间的相对位置；耦合系数及线圈互感中的一项或两项；其中耦合系数和线圈互感均是指发射线圈和辅助线圈之间的。

无线充电装置包括的以下参数均随发射端与接收端的相对位置的变化而单一变化。以下参数包括：发射线圈的自感、充电之前发射线圈的电流、无线充电系统的效率和接收端的直流输出电压。而无线充电装置进入无线电能传输之前，可以直接或间接获得：发射线圈的自感、发射线圈的电流、无线充电系统的效率和接收端的直流输出电压。然后根据预先获得的上述参数的变化与相对位置之间的关系，能够准确获得发射端和接收端之间的相对位置。

优选地，根据发射线圈的自感以及以下至少一项参数获得发射端和接收端之间的相对位置包括：根据发射线圈的自感以及至少一项参数直接通过三维定位获得发射端和接收端之间的相对位置。

由于发射线圈的自感，充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数均会受到发射端与接收端之间的相对位置的影响。因此，可以预先获得发射线圈的自感，充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数，以及相对位置三者之间的相互关系。结合相互关系，获得发射线圈的自感，发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数后，可以确定发射线圈的自感，发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数对应的相对位置；基于类似的原理，还可以通过发射线圈的自感，以及发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感确定相对位置。进一步的提高了相对位置检测的效率。

优选地，相对位置包括水平相对位置和竖直相对位置；根据发射线圈的自感以及以下至少一项参数获得发射端和接收端之间的相对位置包括：根据发射线圈的自感获得竖直相对位置；根据至少一项参数获得水平相对位置。

发射线圈的自感受发射端和接收端之间的竖直相对位置变化的影响较大，而受水平相对位置变换的影响较小。因此，可以预先获得发射线圈自感和竖直相对位置的对应关系。结合预先获得的对应关系，通过发射线圈的自感获得竖直相对位置；同一竖直相对位置时，充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数，发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感均与水平相对位置存在单一变化的关系。因此，可以预先分别获得充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数，或，发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感分别与水平相对位置的对应关系。结合预先获得的各自的对应关系，通过获得的充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数，或，发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感获得水平相对位置。

优选地，该方法还包括：根据水平相对位置和竖直相对位置获得发射线圈的交流阻抗，根据发射线圈的交流阻抗和充电过程中发射线圈的电流获得发射端的功率损耗，根据发射端的输入功率和发射端的功率损耗获得发射功率，根据发射功率和接收端的接收功率获得异物损耗，当异物损耗大于功率阈值时，确定发射端和接收端之间存在异物。

优选地，该方法还包括：根据水平相对位置和竖直相对位置获得接收线圈的交流阻抗，根据接收线圈的交流阻抗和充电过程中接收线圈的电流获得接收端的功率损耗，根据接收端的功率损耗和接收端的输出功率获得接收端的接收功率。

根据发射线圈的交流阻抗和充电过程中发射线圈的电流获得发射端的功率损耗，由于发射线圈的交流阻抗是根据发射端和接收端之间的相对位置获取的，而不是直接将发射端的线圈电阻作为发射端的交流阻抗，降低了获得发射端的交流阻抗的误差，进而降低了发射端的功率损耗的误差，进一步降低了发射功率的误差；同时，根据水平相对位置和竖直相对位置获得接收线圈的交流阻抗，根据接收线圈的交流阻抗和充电过程中接收线圈的电流获得接收端的功率损耗，根据接收端的功率损耗和接收端的输出功率获得接收端的接收功率，进一步降低了接收功率的误差。根据误差较低的发射功率和误差较低的接收功率获得异物损耗，进而异物损耗的误差也会较低，进一步提高了异物检测的精确度。

优选地，该方法还包括：获得发射端的Q值；当发射端的Q值小于最小Q阈值时，确定发射端和接收端之间存在异物；其中，最小Q阈值根据充电自由度范围内无异物时发射端的Q值来获得。

获得发射端和接收端之间的相对位置的过程中，金属异物可能会影响到获得发射端和接收端之间的相对位置的准确度，尤其是金属异物位于发射端的中心部位时。因此，可以在确定发射端和接收端之间的相对位置之前，先通过获得发射端的Q值，进而判断发射端和接收端之间是否存在距离发射端的中心部位较近的或者较大的金属异物。具体的，可以预先获得最小Q阈值，若获得的发射端的Q值小于最小Q阈值，可直接判断发射端和接收端之间存在金属异物，提高了异物检测的效率。

优选地，该方法还包括：获得发射端的Q值；根据水平相对位置和竖直相对位置获得对应的Q值阈值，当发射端的Q值小于等于Q值阈值时，确定发射端和接收端之间存在异物。

优选地，该方法还包括：当发射端的Q值大于Q值阈值时，根据水平相对位置和竖直相对位置获得发射线圈的交流阻抗，根据发射线圈的交流阻抗和充电过程中发射线圈的电流获得发射端的功率损耗，根据发射端的输入功率和发射端的功率损耗获得发射功率，根据发射功率和接收端的接收功率，获得发射功率和接收功率之间的功率差，根据功率差进行功耗校准，利用校准后的功耗获得异物损耗，当异物损耗大于功率阈值时，确定发射端和接收端之间存在异物。

为了避免获得的发射端的Q值均与同一个Q值阈值相比较的情况。将发射端和接收端之间无异物时，获得的发射端的Q值，作为该水平相对位置和竖直相对位置情况下的Q值阈值。即不同的相对位置对应的Q值阈值不同。根据相对位置获得该相对位置时的Q值阈值，并将发射端的Q值与该相对位置时的Q值阈值进行比较，提高了异物检测的精确度；通过Q值法没有检测出异物时，根据该相对位置获得该相对位置的发射端的交流阻抗，而不是发射端的线圈阻抗。不同的相对位置对应的发射端的交流阻抗不同，采用误差较小的发射端的交流阻抗，提高获得发射端的功率损耗的精确度，进而获得的异物损耗的误差较小，进一步提高异物检测的精确度。

优选地，该方法还包括：根据竖直相对位置和水平相对位置使发射线圈与接收端的接收线圈对位，利用对位后的水平相对位置和竖直相对位置获得Q值对位后阈值，当发射端的Q值小于等于Q值对位后阈值时，确定发射端和接收端之间存在异物。

进而，避免了对位过程中Q值对位后阈值产生的较小误差对异物检测造成的影响，进一步的提高确定发射端和接收端之间是否存在异物的精确度。

优选地，该方法还包括：根据竖直相对位置和水平相对位置使发射线圈与接收端的接收线圈对位，利用对位后的水平相对位置和竖直相对位置获得发射线圈的对位后交流阻抗，根据发射线圈的对位后交流阻抗和充电过程中发射线圈的电流获得发射端的功率损耗，根据发射端的输入功率和发射端的功率损耗获得发射功率，根据发射功率和接收端的接收功率获得异物损耗，当异物损耗大于功率阈值时，确定发射端和接收端之间存在异物。

进而，避免了对位过程中对位后交流阻抗产生的较小误差对异物检测造成的影响，进一步的提高控制器确定发射端和接收端之间是否存在异物的精确度。

获得发射端和接收端之间的相对位置后，可以根据该相对位置驱动发射线圈进行移动，使发射线圈和接收线圈的中心对正。由此，无需根据每一个相对位置设定一个该相对位置对应的Q值阈值、接收线圈的交流阻抗和发射线圈的交流阻抗。可以根据统一的Q值阈值、接收线圈的交流阻抗和发射线圈的交流阻抗进行异物检测。提高了异物检测的能力以及效率。

优选地，该方法还包括：根据发射线圈的电流、辅助线圈的直流输电压，以及工作频率、发射线圈的自感和辅助线圈的自感获得至少一项参数中的耦合系数，其中，耦合系数与水平相对位置正相关。

优选地，该方法还包括：根据接收端处于空载状态时对应的发射线圈电流、辅助线圈的直流输出电压，以及工作频率获得至少一项参数中的线圈互感，其中，线圈互感与水平相对位置正相关。

优选地，该方法还包括：根据发射端谐振网络的谐振频率和发射端谐振网络的谐振电容获得发射线圈的自感。

第三方面，本申请实施例还提供一种无线充电系统，包括以上介绍的至少一种无线充电装置，当无线充电装置包括发射端时，该系统还包括：接收端；当无线充电装置包括接收端时，该系统还包括：发射端；接收端还包括：辅助线圈；在无线充电时，辅助线圈两端的电压由发射线圈的电流产生；发射端，用于给接收端进行无线充电。该无线充电系统能够准确检测无线充电的发射端和接收端之间的相对位置。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：发射线圈的自感受发射端和接收端之间的竖直相对位置变化的影响较大，而受水平相对位置变换的影响较小。因此，控制器可以预先获得发射线圈自感和竖直相对位置的对应关系。结合控制器预先获得的对应关系，通过发射线圈的自感获得竖直相对位置；同一竖直相对位置时，充电之前发射线圈和接收线圈之间的耦合系数，发射线圈和接收线圈之间的线圈互感均与水平相对位置存在单一变化的关系。因此，控制器可以预先分别获得充电之前发射线圈和接收线圈之间的耦合系数，发射线圈和接收线圈之间的线圈互感分别与水平相对位置的对应关系。结合控制器预先获得的各自的对应关系，通过获得的充电之前发射线圈和接收线圈之间的耦合系数，发射线圈和接收线圈之间的线圈互感获得水平相对位置。控制器获得竖直相对位置和水平相对位置后，即可准确获得发射端与接收端之间的相对位置。

附图说明

图1为一种无线电能传输过程的示意图；

图2为一种发射线圈的交流阻抗随相对位置的变化的示意图；

图3为一种Q值检测电路的示意图；

图4为一种电压Vcap的振荡衰减曲线图；

图5为一种发射端的Q值随相对位置的变化的示意图；

图6为本申请实施例提供的一种无线充电装置的示意图；

图7为本申请实施例提供的一种发射线圈的自感随发射端与接收端之间的相对位置变化的等势图；

图8为本申请实施例提供的一种谐振参数检测电路的示意图；

图9为本申请实施例提供的一种电压振荡曲线的示意图；

图10为本申请实施例提供的一种发射线圈和辅助线圈以及接收线圈和辅助线圈之间的耦合系数随水平相对位置变化的曲线图；

图11为本申请实施例提供的一种辅助线圈的示意图；

图12为本申请实施例提供的又一种耦合系数检测电路的示意图；

图13为本申请实施例提供的一种发射线圈的交流阻抗随相对位置变化的等势图；

图14为本申请实施例提供的一种无异物时发射端Q值随相对位置变化的等势图；

图15为本申请实施例提供的另一种无线充电装置的示意图；

图16为本申请实施例提供的一种发射线圈和接收线圈之间的耦合系数随相对位置变化的等势图；

图17为本申请实施例提供的一种发射线圈和接收线圈之间的线圈互感随相对位置变化的等势图；

图18为本申请实施例提供的一种耦合系数检测电路的示意图；

图19为本申请实施例提供的一种发射线圈的电流随水平相对位置的变化曲线图；

图20为本申请实施例提供的一种无线充电系统的效率随水平相对位置的变化曲线图；

图21本申请实施例提供的一种接收端的直流输出电压随水平相对位置的变化曲线图；

图22为本申请实施例提供的一种位置检测的方法的流程图；

图23为本申请实施例提供的另一种位置检测的方法的流程图；

图24为本申请实施例提供的又一种位置检测的方法的流程图；

图25为本申请实施例提供的一种异物检测的方法的流程图；

图26为本申请实施例提供的另一种异物检测的方法的流程图；

图27为申请实施例提供的又一种异物检测的方法的流程图；

图28为本申请实施例提供的再一种异物检测的方法的流程图；

图29为本申请实施例提供的一种无线充电系统的示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本申请实施例提供的技术方案，下面首先介绍本方案的应用场景。

本申请各个实施例所提供的技术方案，不仅可应用于较远距离电能无线传输场景，还可适用于较近距离的无线充电场景。下面各个实施例中以较近距离的无线充电场景为例进行说明。

发射端一般为无线充电设备，例如无线充电器，接收端可以位于电子设备中。例如，电子设备可以为手机、平板电脑或可穿戴设备等任一种支持无线充电的设备。本申请实施例中并不对无线充电设备以及电子设备进行限定。

参见图1，该图为一种无线电能传输过程的示意图。

如图所示，发射端101，用于发射磁场能量。接收端102，用于接收发射端101发射的磁场能量。

发射端101可以位于无线充电设备中；接收端102可以位于电子设备中。无线充电设备将输入的电能变换为磁场能量后，无线充电设备通过发射端101发射磁场能量；电子设备位于无线充电设备附近时，电子设备通过接收端102接收无线充电设备发出的磁场能量，并将磁场能量进行变换为电能，以对电子设备充电。由此，实现电能由无线充电设备向电子设备的无线传输。

无线电能传输是通过发射线圈与接收线圈之间磁场耦合，进而将电能从发射端101无线传输到接收端102。但是，发射端101和接收端102之间可能会存在异物，例如：金属异物，发射线圈与接收线圈之间产生的变化磁场在金属异物产生涡流损耗并产生热量。随着技术的发展，无线充电设备和电子设备的更新换代，无线充电设备与电子设备之间的无线充电功率逐渐攀升，金属异物产生的涡流损耗和热量也成比例的增加。此时，不仅造成了大量的能量损耗，而且在金属异物产生大量的热量会带来安全隐患，例如：起火。

因此，异物检测(FOD，Foreign Object Detection)是无线充电技术需要解决的技术问题。异物检测的方法通常包括功率损耗法(Ploss，Power loss method)和Q值法，下面具体介绍功率损耗法和Q值法。

功率损耗法：

功率损耗法是无线充电协会(WPC，Wireless power consortium)在Qi协议中定义的一种用于异物检测的方法。功率损耗为发射功率和接收功率之间的功率差，可以通过如下公式计算：

P _loss＝P _tx-P _rx

其中，P _loss为功率损耗，P _tx为发射功率，发射功率为发射端101发射的磁场能量，P _rx为接收功率，接收功率为电子设备接收端102接收的磁场能量。

发射功率P _tx可以通过如下公式计算：

P _tx＝P _in-P _tx loss

其中，P _in为发射端101的输入功率，P _tx loss为发射端101的功率损耗，包括发射端101的电路的损耗和发射线圈的损耗。

接收功率P _rx可以通过如下公式计算：

P _rx＝P _out+P _rx loss

其中，P _out为接收端102的输出功率，P _rx loss为接收端102的功率损耗，包括接收端102的电路的损耗和接收线圈的损耗。

无线电能传输过程中，无线充电设备可以定时或每隔预设周期检测当前时刻的功率损耗，当功率损耗大于功率阈值并且持续预设时间超过时间阈值时，则确定无线充电设备和电子设备之间存在金属异物，并停止当前的电能传输，从而避免磁场能量在金属异物上产生大量热量带来的安全隐患。

发射端101的功率损耗需要采用无线充电空间范围内的发射端101的线圈电阻来间接获得；接收端102的损耗功率需要采用无线充电空间范围内的接收端102的线圈电阻来间接获得。但是，发射端101的线圈电阻和接收端102的线圈电阻的数值随发射端101和接收端102之间的相对位置不同而变化。即发射线圈和接收线圈处于不同的相对位置的情况下，发射端101的线圈电阻和接收端102的线圈电阻的数值不相同。可见，根据功率等级划分的线性拟合方法会使计算出的发射端101的功率损耗和接收端102的功率损耗存在较大误差。下面以发射端101的线圈电阻为例，进行具体说明。

参见图2，该图为一种发射线圈的交流阻抗随相对位置的变化的示意图。

其中，横坐标为水平相对位置(单位：毫米)，纵坐标为发射线圈的交流阻抗(单位：毫姆)。

如图2所示，发射线圈的交流阻抗随着发射端101和接收端102之间的相对位置不同而变化。图中曲线A、曲线B和曲线C分别是竖直相对位置为3.6mm、4.6mm和5.6mm时，发射线圈的交流阻抗随水平相对位置的变化曲线。

从图中可以看出，发射线圈的交流阻抗的误差最大可以达到±30mΩ，无线充电设备给电子设备进行无线充电时，发射线圈的电流会大于5A，可见，仅发射端101的功率损耗一项的计算误差即可达到750mW。而符合安全规定的条件下，金属异物上的最大功率损耗仅为900mW。因此，竖直相对位置和水平相对位置较大时，难以保证异物检测的准确度，不能有效避免金属异物产生的大量热量带来的安全隐患。

Q值法：

Q值法检测无线充电设备与电子设备之间的金属异物时，可以包括如下步骤：

步骤1：检测发射端101的Q值。

参见图3，该图为一种Q值检测电路的示意图。

该Q值检测电路包括电感L _coil、电阻R _coil以及电容C1。其中，Q值的定义为下式：

其中，f为电感L _coil、电阻R _coil以及电容C1组成的谐振网络的谐振频率，L _coil为电感，R _coil为电阻。

发射线圈和接收线圈之间或者附近存在金属异物时，会使电感L _coil、电阻R _coil的值发生变化，根据Q值的定义公式可知，Q值也会相应变化。

获取Q值的具体过程可以为：施加激励给电容C1充电，然后控制AC1端与AC2端接地，使存储在电容C1中的电能释放，检测电容C1两端的电压Vcap，获取电压Vcap的振荡衰减波形图。

如图4所示，该图为一种电压Vcap的振荡衰减曲线图。

其中，横坐标为时间，纵坐标为电压。根据该图可以通过如下公式计算Q值：

其中，t ₁和v ₁为图中振荡衰减曲线上的任一波峰点D对应的坐标，t ₂和v ₂为图中振荡衰减曲线上的波峰点E对应的坐标，点D与点E是相邻的两个波峰点，f ₀为谐振频率，f ₀可以通过点D和点E之间的电压Vcap的振荡衰减曲线的过零次数和点D和点E之间的时间间隔计算得到。此外，还可以在图中的振荡衰减曲线上任两个相邻的波谷点的坐标，f ₀可以通过任两个相邻的波谷点之间的电压Vcap的振荡衰减曲线的过零次数和任两个相邻的波谷点之间的时间间隔计算得到。

步骤2：判断发射端101的Q值是否大于Q值阈值；若是，则执行步骤3；若否，则执行步骤4。

步骤3：根据发射端101的Q值，对发射端101的功率损耗进行修正；基于修正后的发射端101的功率损耗，通过上述功率损耗法，计算功率损耗；判断功率损耗P _loss在预设时间段内是否大于预设阈值时；若是，则执行步骤5；若否，则执行步骤4。

步骤4：确定无线充电设备与电子设备之间存在金属异物。

步骤5：确定无线充电设备与电子设备之间不存在金属异物，开始电能传输。

但是，在步骤1和步骤2中，除了金属异物的存在会影响发射端101的Q值外，发射端101的Q值还会受到发射端101和接收端102之间的相对位置的影响，即发射线圈和接收线圈处于不同的相对位置的情况下，发射端101的Q值不同。

参见图5，该图为一种发射端的Q值随相对位置的变化的示意图。

其中，横坐标水平相对位置(单位：毫米)，纵坐标为发射端101的Q值。

图中曲线F、曲线G和曲线H分别是竖直相对位置为3.6mm时，对应的以下三种情况时发射端101的Q值的变化曲线：

没有金属异物时、金属异物距发射线圈中心的距离为15mm时以及金属异物距发射线圈中心的距离为25mm。

图中虚线I为Q值阈值对应的直线。可见，当金属异物距发射线圈中心的距离为25mm或更远时，发射端101的Q值一直高于Q值阈值，因此，通过Q值法无法准确检测出异物。

此外，当金属异物距发射线圈中心的距离为25mm或更远时，在步骤1和步骤2中没有检测出金属异物后，进入步骤3。步骤3中会对发射端101的功率损耗进行修正。然后，执行步骤5，开始电能传输，进入电能传输后不再对发射端101的Q值进行检测，金属异物产生的涡流损耗将被作为发射端101的正常功率损耗。因此，竖直相对位置和水平相对位置较大时，难以保证异物检测的准确度，不能有效避免金属异物产生的大量热量带来的安全隐患。

随着无线充电设备与电子设备之间的无线充电功率逐渐攀升，对异物检测的精确度要求也要相应的提高，以上介绍的功率损耗法中和Q值法均难以达到异物检测的要求。

功率损耗法中，发射端101的功率损耗所使用的发射线圈的交流阻抗和接收端102的功率损耗所使用的接收线圈的交流阻抗等参数，受发射端101和接收端102之间的相对位置的影响。因此，当发射端101和接收端102的之间所处的相对位置为不确定时，用单一的发射端101的线圈电阻和接收端102的线圈电阻等参数获得功率损耗，会出现异物检测的结果不准确的问题。甚至，发射端101和接收端102之间的相对位置对发射线圈的交流阻抗，以及接收线圈的交流阻抗的影响可能会大于金属异物的影响。

Q值法中，发射端101的Q值等参数也受发射端101和接收端102之间的相对位置的影响。因此，当发射端101和接收端102的之间所处的相对位置为不确定时，用单一的发射端101的Q值进行异物检测，会出现异物检测的结果不准确的问题。甚至，发射端101和接收端102之间的相对位置对发射端101的Q值的影响可能会大于金属异物的影响。

因此，以上介绍的功率损耗法中和Q值法均会导致无法判断异物是否存在。

本申请实施例中，为了提高异物检测的精确度，检测无线充电设备和电子设备之间的异物之前，预先对无线充电设备和电子设备之间的相对位置进行检测，降低发射端101和接收端102之间的相对位置的对功率损耗法所涉及的各个参数的影响，以及Q值法中所涉及的各个参数的影响，提高异物检测的精确度。

为了使本领域技术人员更好地理解本申请实施例提供的技术方案，下面结合附图进行具体介绍。

装置实施例一：

参见图6，该图为本申请实施例提供的一种无线充电装置的示意图。

该无线充电装置包括发射端或接收端100。

发射端101包括发射端谐振网络和逆变电路，发射端谐振网络包括发射线圈。

接收端102包括接收端谐振网络和整流电路，接收端谐振网络包括接收线圈。

接收端102还包括：辅助线圈；在无线充电时，辅助线圈两端的电压由发射线圈的电流产生。

该装置还包括：控制器200。

控制器200还用于根据发射线圈的自感以及以下至少一项参数获得发射端101与接收端102之间相对位置。

至少一项参数包括：充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数以及发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感。其中，辅助线圈位于无线充电装置的接收端102。

其中，发射端101与接收端102之间相对位置为发射线圈的圆心与接收线圈的圆心的在空间上的偏移。

申请人经研究发现，无线充电装置包括的以下参数均随发射端101与接收端102的相对位置的变化而单一变化。以下参数包括：发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数，以及发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感。而无线充电装置进入无线电能传输之前，可以直接或间接获得：发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数，以及发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感。然后根据预先获得的上述参数的变化与相对位置之间的关系，获得发射端101和接收端102之间的相对位置。

下面详细介绍本申请实施例中无线充电装置如何获取发射端101和接收端102之间的相对位置。

本申请实施例中无线充电装置的控制器200获得发射端和接收端之间的相对位置包括以下两种方式：

第一种：控制器200用于根据发射线圈的自感获得竖直相对位置；根据充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数，或根据充电之前发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感确定水平相对位置。后续进行详细介绍。其中，竖直相对位置指发射线圈的圆心与接收线圈的圆心在空间竖直方向上形成的高度差，水平相对位置指发射线圈的圆心与接收线圈的圆心在空间水平方向上形成的距离差。

第二种：控制器200用于根据发射线圈的自感以及以下至少一项参数直接通过三维定位获得发射端101和接收端102之间的相对位置：

充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数以及发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感。

下面以控制器200根据发射线圈的自感和充电之前的耦合系数获得发射端101和接收端102之间的相对位置为例，进行详细介绍。

可以预先获得发射线圈的自感、充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数以及相对位置之间的三维对应关系，控制器200获得发射线圈的自感，以及发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数后，从三维对应关系中获得发射线圈的自感和耦合系数对应的相对位置。

控制器200根据发射线圈的自感，以及充电之前发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感获得相对位置的原理与上述过程相类似，此处不再赘述。

本申请实施例中，由于发射线圈的自感，以及充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数均会受到发射端101与接收端102之间的相对位置的影响。因此，控制器200可以预先获得发射线圈的自感、充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数以及相对位置三者之间的相互关系。结合相互关系，控制器获得发射线圈的自感以及耦合系数后，可以确定发射线圈的自感以及耦合系数对应的相对位置；基于类似的原理，控制器200还可以通过发射线圈的自感以及线圈互感确定相对位置。进一步的提高了相对位置检测的效率。

下面具体介绍上述第一种方式：

下面介绍控制器200如何根据发射线圈的自感获得竖直相对位置。

控制器200根据发射线圈的自感获得发射端101和接收端102之间的竖直相对位置的过程如下：

参见图7，该图为本申请实施例提供的一种发射线圈的自感随发射端与接收端之间的相对位置变化的等势图。

其中，横坐标为水平相对位置(单位：毫米)，纵坐标为竖直相对位置(单位：毫米)。

图中曲线I1-I4分别为发射线圈的自感为6.8uH、7.2uH、7.6uH和8.0uH的等势线。

从图中可以看出，发射线圈的自感随水平相对位置变化较小，随竖直相对位置变化较大，因此，可以通过发射线圈的自感获取竖直相对位置。

可以预先获得发射线圈的自感和竖直相对位置之间的对应关系，具体可以通过实验获得，形成数据保存在控制器200中。获得发射线圈的自感后，从对应关系中获取发射线圈的自感对应的竖直相对位置。其中，控制器200，还用于根据发射端谐振网络的谐振频率和发射端谐振网络的谐振电容获得发射线圈的自感。

下面介绍如何根据发射端谐振网络的谐振频率和发射端谐振网络的谐振电容获取发射线圈的自感。

参见图8，该图为本申请实施例提供的一种谐振参数检测电路的示意图。

发射端101的逆变电路DC/AC包括开关管S1-S4形成的全桥电路。全桥电路包括并联的两个桥臂，第一桥臂包括串联的S1和S2，其中S1是第一桥臂的上管，S2是第一桥臂的下管。第二桥臂包括串联的S3和S4，其中，S3是第二桥臂的上管，S4是第二桥臂的下管。

发射端谐振网络包括电容C ₁和发射线圈L ₁。

控制器200给发射端101的全桥电路的输入端提供直流电压，开启S1和S4，关断S2和S3，给C ₁充电，以使C ₁存储能量。

控制器200判断电路达到稳定状态后，关断S1，开启S2。C ₁存储的能量会在L ₁、C ₁形成的谐振电路、及S2和S4构成的回路中释放，通过检测C ₁和L ₁之间的电压变化，获得电压振荡曲线，通过振荡曲线即可得到谐振频率f ₀。

参见图9，该图为本申请实施例提供的一种电压振荡曲线的示意图。

其中，横坐标为时间(单位：微秒)，纵坐标为电压(单位：伏特)。

通过振荡曲线获得谐振频率f ₀的具体原理与上述Q值法中获取谐振频率的过程相类似，此处不再赘述。

获得谐振频率f ₀后，根据发射端谐振网络的谐振频率和发射端谐振网络的谐振电容获得发射线圈的自感。可以通过如下计算公式获取发射线圈的自感L ₁：

其中，C ₁为电容且已知，L ₁为发射线圈的自感，f ₀为谐振频率。

控制器200获得发射线圈的自感L ₁后，可以结合图7中发射线圈的自感和竖直相对位置的对应关系，获得发射端101与接收端102之间的竖直相对位置。

下面以控制器200根据充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数获得水平相对位置为例，进行详细说明。

控制器200根据充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数获得水平相对位置的过程如下：

参见图10，该图为本申请实施例提供的一种发射线圈和辅助线圈以及接收线圈和辅助线圈之间的耦合系数随水平相对位置变化的曲线图。

其中，横坐标为水平相对位置(单位：毫米)，纵坐标为耦合系数，该曲线为竖直相对位置为4毫米时测得。图中曲线J1为发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数的变化曲线，J2为接收线圈和辅助线圈之间的耦合系数的变化曲线。从图中可以看出，接收线圈和辅助线圈之间的耦合系数随水平相对位置的变化较小；而发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数随水平相对位置的变化较大。发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数与水平相对位置正相关，水平相对位置越大，发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数越大。因此，控制器200可以通过发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数获得发射端101和接收端102之间的水平相对位置。

可以预先获得线圈互感与水平相对位置之间的对应关系，具体可以通过实验获得，形成数据保存在控制器200中。控制器200获得线圈互感后，从对应关系中获得该线圈互感对应的水平相对位置。

参见图11，该图为本申请实施例提供的一种辅助线圈的示意图。

从图中可以看出，该辅助线圈为一种两匝形式的辅助线圈。为了减小辅助线圈与接收线圈之间的耦合，提高控制器200获得水平相对位置的精确度。控制接收线圈的电流产生的磁场通过辅助线圈两匝所覆盖的区域内的磁通量接近于零，无线充电装置进入功率传输阶段后，辅助线圈的直流输出电压由发射线圈的电流控制，而不受接收线圈的电流的影响。进一步的提高了控制器200获得水平相对位置的精确度。

控制器200根据充电之前发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感获得水平相对位置的过程与上述控制器200根据充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数获得水平相对位置的过程相类似，控制器200在获得发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数后，可以获取发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感。发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感与水平相对位置正相关，水平相对位置越大，发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感越大。因此，控制器200可以通过发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感获得发射端101和接收端102之间的水平相对位置。

此外，控制器200还可以控制发射线圈的电流不变的情况下，获得辅助线圈的直流输出电压，根据直流输出电压获得发射线圈和辅助线圈之间耦合情况，进而获得水平相对位置，其中，控制发射线圈的电流在预设电流区间内时，即视为电流不变。

下面详细介绍控制器200如何获得发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数。

参见图12，该图为本申请实施例提供的又一种耦合系数检测电路的示意图。

该耦合系数检测电路包括图8中所示的发射端101。

接收端102包括接收线圈的自感L ₃。

控制器200给发射端101全桥电路的输入端提供直流电压，使全桥处于逆变工作的状态，控制接收端102处于空载状态，获得辅助线圈的直流输出电压和发射线圈的电流，根据发射线圈的电流、辅助线圈的直流输出电压，以及工作频率、发射线圈的自感和辅助线圈的自感获得至少一项参数中的耦合系数，可以通过如下计算公式获得发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数：

其中，V _ac3为辅助线圈的直流输出电压，I ₁为发射线圈的电流，ω为工作频率且已知，L ₁发射线圈的自感，L ₃辅助线圈的自感，β为系数且可以通过实验得到，β可以通过测量当前发射线圈的自感L ₁与单独发射端时发射线圈的自感的比值得到。

控制器200获得发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数后，根据接收端处于空载状态时对应的发射线圈电流、辅助线圈的直流输出电压，以及工作频率获得至少一项参数中的线圈互感，可以通过如下计算公式获得发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感M ₂：

其中，V _ac3为辅助线圈的直流输出电压，I ₁为发射线圈的电流，ω为工作频率且已知。

上述发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数的计算公式中，β可以通过实验测得，本领域技术人员还可以为了进一步提高检测耦合系数的准确度，对β的数值进行修正。

控制器200确定水平相对位置的过程中，本领域技术人员可以根据具体的实际应用选择一下一种或多种参数：发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数和线圈互感。当选用多种参数时，可以是控制器200分别根据每个参数确定水平相对位置后，控制器200根据每个参数确定的水平相对位置进行互相校验。例如：当控制器200选用耦合系数和线圈互感确定水平相对位置时，控制器200可以根据耦合系数确定的水平相对位置和线圈互感确定的水平相对位置进行互相校验。本实施例中并限定获取耦合系数和线圈互感的先后顺序，可以是同时获得，也可以是先后获得。

本申请实施例中，发射线圈的自感受发射端101和接收端102之间的竖直相对位置变化的影响较大，而受水平相对位置变换的影响较小。因此，控制器200可以预先获得发射线圈自感和竖直相对位置的对应关系。结合控制器200预先获得的对应关系，通过发射线圈的自感获得竖直相对位置；充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数受发射端101和接收端102之间的水平相对位置影响较大，而受竖直相对位置影响较小。因此，控制器200可以预先获得耦合系数和水平相对位置的对应关系。结合控制器200预先获得的对应关系，通过耦合系数获得水平相对位。控制器200还可以根据充电之前发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感获得水平相对位置。竖直相对位置与水平相对位置获取的先后顺序并不限定，可以是先后获得，也可以是同时获得。将竖直相对位置与水平相对位置组合，以获取发射端101和接收端102之间的相对位置。进一步的提高了相对位置检测的精确度。

本实施例中，控制器200可以是发射端控制器，也可以是接收端控制器。当控制器200为发射端控制器时，接收端获得的参数，可以由接收端控制器发送给发射端控制器。例如：接收端获得的接收端的直流输出电压可以由接收端控制器发送给发射端控制器。当控制器200为接收端控制器时，发射端获得的参数可以由发射端控制器发送给接收端控制器。即获得相对位置可以是发射端来完成，也可以是接收端来完成，本实施例不做限定。

以上装置实施例一中介绍的是如何获得发射端101和接收端102之间的相对位置，下面结合获得的相对位置，介绍异物检测的过程。

该无线充电装置进行异物检测的过程中，所需要的发射线圈的交流阻抗和接收线圈的交流阻抗，以及发射端101的Q值等参数均会受到发射端101与接收端102之间相对位置的影响。当发射端101与接收端102之间相对位置偏差比较大时，相对位置产生的影响会大于发射线圈的交流阻抗和接收线圈的交流阻抗以及发射端101的Q值等参数对异物检测的影响，会出现即使发射端101和接收端102之间存在异物，但该无线充电装置却无法检测出异物的情况。因此，需要确定发射端101与接收端102之间相对位置后，无线充电装置再进行异物检测，可以提高异物检测的精确度。以下共分为三种情况，分别为：装置实施例二、装置实施例三和装置实施例四。如上述控制器200可以是发射端控制器，也可以是接收端控制器，进行异物检测可以是发射端来完成，也可以是接收端来完成，以下实施例中不做限定。

下面介绍的是装置实施例二。

装置实施例二：

结合本申请的装置实施例一，本申请的装置实施例二中提供了又一种无线充电装置。该无线充电装置的控制器200还用于根据水平相对位置和竖直相对位置获得发射线圈的交流阻抗，根据发射线圈的交流阻抗和充电过程中发射线圈的电流获得发射端101的功率损耗，根据发射端101的输入功率和发射端101的功率损耗获得发射功率，根据发射功率和接收端102的接收功率获得异物损耗，当异物损耗大于功率阈值时，确定发射端101和接收端102之间存在异物。

控制器200可以采用本申请的装置实施例一中介绍的内容，获得发射端101和接收端102之间的相对位置，此处不再赘述。

此外，控制器200获得发射端101和接收端102之间的相对位置的过程中，金属异物可能会影响到控制器200获得发射端101和接收端102之间的相对位置的准确度，尤其是金属异物位于发射端101的中心部位时。因此，可以在控制器200确定发射端101和接收端102之间的相对位置之前，先通过获得发射端101的Q值，进而判断发射端101和接收端102之间是否存在距离发射端101的中心部位较近的或者较大的金属异物。具体的，可以预先获得最小Q阈值，若获得的发射端101的Q值小于最小Q阈值，可直接判断发射端101和接收端102之间存在金属异物，提高了异物检测的效率。

参见图13，该图为本申请实施例提供的一种发射线圈的交流阻抗随相对位置变化的等势图。

其中，横坐标为水平相对位置(单位：毫米)，纵坐标为竖直相对位置(单位：毫米)，图中虚线的交点为已知水平相对位置和竖直相对位置，且确定发射端101和接收端102之间无异物时的发射线圈的交流阻抗。从图中可以看出，发射端101和接收端102之间的相对位置会影响到发射线圈的交流阻抗。因此，需要在异物检测之前，获得发射端101和接收端102之间的相对位置。然后控制器200根据该相对位置，获得该相对位置下的发射线圈的交流阻抗。以便于控制器200根据充电过程中发射线圈的电流和获得的发射线圈的交流阻抗获得发射端101的功率损耗。

可以预先获得发射端101和接收端102之间的相对位置与发射线圈的交流阻抗的对应关系，具体可以通过实验获得，形成数据保存在控制器200中。结合预先获得的对应关系，控制器200获得发射端101和接收端102之间的相对位置后，从对应关系中获取该相对位置对应的发射线圈的交流阻抗。

此外，发射端101和接收端102之间的相对位置还影响接收线圈的交流阻抗，相似的，可以预先获得发射端101和接收端102之间的相对位置与接收线圈的交流阻抗的对应关系，具体可以通过实验获得，形成数据保存在控制器200中。结合预先获得的对应关系，控制器200获得发射端101和接收端102之间的相对位置后，从对应关系中获取该相对位置对应的接收线圈的交流阻抗。

控制器200获得异物损耗的过程与上述功率损耗法中的获得功率损耗的过程相似，先获得发射端101的发射功率和接收端102的接收功率，然后根据发射功率和接收功率的差值获得异物损耗。而不同之处在于：获得发射功率和接收功率的过程。

下面介绍控制器200获得发射功率的过程与上述功率损耗法中的区别：

上述功率损耗法中计算发射功率时，是通过发射端101的输入功率和发射端101的功率损耗确定的，而发射端101的功率损耗是采用无线充电空间范围内的发射端101的线圈电阻和充电过程中发射线圈的电流确定的，但是发射端101的线圈电阻的误差较大，根据功率等级划分的线性拟合方法会使计算出的发射端101的功率损耗也存在较大的误差。

因此，本申请的装置实施例二中，控制器200先获得发射端101和接收端102之间的相对位置对应的接收线圈的交流阻抗，再通过该接收线圈的交流阻抗和充电过程中发射线圈的电流获得发射端101的功率损耗。由于，发射线圈的交流阻抗是控制器200通过发射端101和接收端102之间的相对位置获得的，发射线圈的交流阻抗的误差较小，控制器200获得发射端101的功率损耗的误差也相对减小，因此，可以减小获得的发射功率的误差。

下面介绍控制器200获得接收功率的过程与上述功率损耗法中的区别：

上述功率损耗法中计算接收功率时，是通过接收端102的输出功率和接收端102的功率损耗确定的，而接收端102的功率损耗是采用无线充电空间范围内的接收端102的线圈电阻和充电过程中接收线圈的电流确定的。但是接收端102的线圈电阻的会存在误差。

因此，为了进一步的提高控制器200获得异物损耗的精确度，控制器200可以根据预先获得发射端101和接收端102之间的相对位置与接收线圈的交流阻抗的对应关系，获取误差较小的接收线圈的交流阻抗，利用误差较小的接收线圈的交流阻抗和充电过程中接收线圈的电流计算接收端102的功率损耗，计算的接收功率的误差也会较小，进而获得的异物损耗的误差也会较小，从而提高获得的异物损耗的精确度。

虽然接收端102的线圈电阻的会存在误差，考虑到接收线圈的交流阻抗对计算接收端102的功率损耗的影响较小，进而对计算接收功率损耗的影响也会较小。

因此，为了进一步的提高控制器200获得功率损耗的效率，控制器200可以将接收端102的线圈电阻直接作为接收线圈的交流阻抗，简化了获得接收功率的流程，从而提高获得接收功率的效率。

控制器200获得发射功率和接收功率后，根据发射功率和接收功率获得异物损耗，当异物损耗大于功率阈值时，确认发射端101和接收端102之间存在异物。

本申请实施例中，控制器200根据发射线圈的交流阻抗和充电过程中发射线圈的电流获得发射端101的功率损耗，由于发射线圈的交流阻抗是根据发射端101和接收端102之间的相对位置获取的，而不是直接将发射端101的线圈电阻作为发射端101的交流阻抗，降低了控制器200获得发射端101的交流阻抗的误差，进而降低了发射端101的功率损耗的误差，进一步降低了发射功率的误差；同时，控制器200根据水平相对位置和竖直相对位置获得接收线圈的交流阻抗，根据接收线圈的交流阻抗和充电过程中接收线圈的电流获得接收端102的功率损耗，根据接收端102的功率损耗和接收端102的输出功率获得接收端102的接收功率，进一步降低了接收功率的误差。控制器200根据误差较低的发射功率和误差较低的接收功率获得异物损耗，进而异物损耗的误差也会较低，进一步提高了异物检测的精确度。

下面介绍的是装置实施例三。

装置实施例三：

结合本申请的装置实施例一，本申请的装置实施例三中提供了再一种无线充电装置。

该无线充电装置的控制器200还用于获得发射端101的Q值，根据水平相对位置和竖直相对位置获得对应的Q值阈值，当发射端101的Q值小于等于Q值阈值时，确定发射端101和接收端102之间存在异物。控制器200获得发射端101的Q值的过程与上述Q值法中获得Q值的过程相类似，此处不再赘述。

下面详细介绍控制器200用于根据水平相对位置和竖直相对位置获得对应的Q值阈值的过程。

参见图14，该图为本申请实施例提供的一种无异物时发射端Q值随相对位置变化的等势图。

其中，横坐标为水平相对位置(单位：毫米)，纵坐标为竖直相对位置(单位：毫米)，图中虚线的交点为已知水平相对位置和竖直相对位置，且确定发射端101和接收端102之间无异物时的发射线端101的Q值。从图中可以看出，发射端101和接收端102之间无异物时，不同的相对位置对应的发射端101的Q值不同。因此，可以检测发射端101和接收端102之间无异物时，当前相对位置的发射端101的Q值，并将该Q值作为当前相对位置下对应的Q值阈值。为了进一步提高设定的Q值阈值的准确度，以及降低检测的误差，还可以对检测后发射端101的Q值进行修正，将修正后的发射端101的Q值作为Q值阈值。

可以预先获得发射端101和接收端102之间的相对位置与Q值阈值的对应关系，具体可以通过实验获得，形成数据保存在控制器200中。结合预先获得的对应关系，控制器200获得相对位置后，从对应关系中获得相对位置对应的Q值阈值。

控制器200获得当前相对位置时的Q值阈值后，若发射端101的Q值小于等于Q值阈值时，则可以确定在发射端101和接收端102之间存在异物。正是因为该异物的存在，该异物产生的涡轮损耗导致发射端101的Q值降低。

若发射端101的Q值大于Q值阈值时，根据水平相对位置和竖直相对位置获得发射线圈的交流阻抗，根据发射线圈的交流阻抗和充电过程中发射线圈的电流获得发射端101的功率损耗，根据发射端101的输入功率和发射端101的功率损耗获得发射功率，根据发射功率和接收端102的接收频率，获得发射功率和接收功率之间的功率差，根据功率差进行功耗校准，利用校准后的功耗获得异物损耗。控制器200获得异物损耗的过程与本申请的装置实施例二中介绍的过程相类似，此处不再赘述。本申请装置实施例三中控制器200获取异物损耗与本申请装置实施例二不同之处在于，利用发射功率和接收功率之间的功率差进行功耗校准，利用校准后的功耗获得异物损耗。其中，根据功率差进行功耗校准是比较成熟的技术，此处不再详细介绍功耗校准的过程。

控制器200获得异物损耗后，若异物损耗大于功率阈值时，则可以确定在发射端101和接收端102之间存在异物，正是因为该异物的存在，该异物产生了涡轮损耗导致异物损耗高于正常值，进而会大于功率阈值。

本申请实施例中，避免了获得的发射端101的Q值均与同一个Q值阈值相比较的情况。控制器200将发射端101和接收端102之间无异物时，获得的发射端101的Q值，作为该水平相对位置和竖直相对位置情况下的Q值阈值。即不同的相对位置对应的Q值阈值不同。控制器200根据相对位置获得该相对位置时的Q值阈值，并将发射端101的Q值与该相对位置时的Q值阈值进行比较，提高了异物检测的精确度；通过Q值法没有检测出异物时，控制器200根据该相对位置获得该相对位置的发射端101的交流阻抗，而不是发射端101的线圈阻抗。不同的相对位置对应的发射端101的交流阻抗不同，采用误差较小的发射端101的交流阻抗，提高获得发射端101的功率损耗的精确度，进而获得的异物损耗的误差较小，进一步提高异物检测的精确度。

下面介绍的是装置实施例四。

装置实施例四：

结合本申请的装置实施例一，本申请的装置实施例四中提供了另一种无线充电装置。

参见图15，该图为本申请实施例提供的另一种无线充电装置的示意图。

该无线充电装置还包括驱动装置300。

控制器200还用于在确定发射端101和接收端102存在异物之前，根据竖直相对位置和水平相对位置控制驱动装置300驱动发射线圈移动，以使发射线圈与接收端102的接收线圈对位。

下面详细介绍控制器200控制驱动装置300驱动发射线圈与接收线圈对位的过程。

控制器200获得发射端101和接收端102之间的相对位置后，控制器200可以向驱动装置300发送指令，控制驱动装置300根据竖直相对位置和水平相对位置驱动发射线圈移动，以减小发射线圈和接收线圈之间的相对位置的偏差，使发射线圈和接收线圈尽量中心对正。

控制器200控制驱动装置300将发射线圈和接收线圈中心对正后，再通过Q值法或功率损耗法进行异物检测。

发射线圈和接收线圈对正后，通过Q值法进行异物检测分为两种方式。

下面介绍第一种方式。控制器200控制驱动装置300对位过程中，可能会存在较小的误差，可能会无法保证发射线圈和接收线圈中心完全对正。因此，为了进一步的提高控制器200确定发射端101和接收端102之间是否存在异物的精确度，控制器200还可以获得发射端101的Q值后，根据对位后的水平相对位置和竖直相对位置获得Q值对位后阈值，将发射端101的Q值与Q值对位后阈值进行比较。进而，避免了对位过程中产生的较小误差对异物检测造成的影响，进一步的提高控制器200确定发射端101和接收端102之间是否存在异物的精确度。

下面介绍第二种方式。

由于发射线圈和接收线圈中心已经接近对正，可以不考虑发射线圈和接收线圈之间的相对位置对Q值法进行异物检测的影响。因此，控制器200还可以直接将发射端101的Q值与统一标定的Q值对位后阈值进行比较，无需根据发射端101和接收端102之间的相对位置与Q值对位后阈值的对应关系，再从对应关系中获得该相对位置对应的Q值对位后阈值，然后将发射端101的Q值和该相对位置对应的Q值对位后阈值进行比较。简化获得Q值对位后阈值的流程，简化Q值法的判断步骤，进一步的提高控制器200确定发射端101 和接收端102之间是否存在异物的效率。

发射线圈和接收线圈对正后，通过功率损耗法进行异物检测分为两种方式。下面介绍第一种。

控制器200控制驱动装置300对位过程中，可能会存在较小的误差，可能会无法保证发射线圈和接收线圈中心完全对正。因此，为了进一步的提高控制器200确定发射端101和接收端102之间是否存在异物的精确度，控制器200还可以根据对位后的水平相对位置和竖直相对位置获得对位后的发射线圈的交流阻抗，根据对位后的发射线圈的交流阻抗和发射线圈的电流获得发射端101的功率损耗，进而，避免了对位过程中产生的较小误差对异物检测造成的影响，进一步的提高控制器200确定发射端101和接收端102之间是否存在异物的精确度。

下面介绍第二种。

由于发射线圈和接收线圈中心已经接近对正，因此，可以不考虑发射线圈和接收线圈之间的相对位置对功率损耗法进行异物检测的影响。因此，控制器200获得发射端101的功率损耗时，还可以直接将发射端101的线圈电阻直接作为发射线圈的交流阻抗，无需根据发射端101和接收端102之间的相对位置与发射线圈的交流阻抗的对应关系，再从对应关系中获取当前相对位置对应的发射线圈的交流阻抗，根据发射线圈的交流阻抗和发射线圈的电流获得发射端101的功率损耗。简化获得发射端101的功率损耗的流程，进而简化功率损耗法的判断流程，进一步的提高控制器200确定发射端101和接收端102之间是否存在异物的效率。

控制器200获得接收端102的功率损耗时与上述控制器200获得发射端101的功率损耗时的过程相类似，此处不再赘述。

在本申请实施例中，控制器200获得发射端101和接收端102之间的相对位置后，可以根据该相对位置控制驱动装置300驱动发射线圈进行移动，使发射线圈和接收线圈的中心对正。由此，无需根据每一个相对位置设定一个该相对位置对应的Q值阈值、接收线圈的交流阻抗和发射线圈的交流阻抗。控制器200可以根据统一的Q值阈值、接收线圈的交流阻抗和发射线圈的交流阻抗进行异物检测。提高了异物检测的能力以及效率。

以上全部实施例中，介绍的是充电之前进行异物检测的过程，下面在本申请装置实施例五中详细介绍无线充电装置进入功率传输阶段后，如何进行异物检测。

装置实施例五：

若无线充电装置进入功率传输阶段后，发射端101和接收端102之间的相对位置发生变化，则控制器200根据原位置的发射线圈的交流阻抗和接收线圈的交流阻抗等参数进行异物检测的误差是较大的，会出现控制器200误报异物或者有异物但无法检测出到的情况。

因此，控制器200每隔预设周期或实时检测发射端101和接收端102之间的相对位置是否发生变化。

无线充电装置进入功率传输阶段后，发射端101和接收端102之间的相对位置发生变化，则控制器200根据原位置的发射线圈的交流阻抗和接收线圈的交流阻抗等参数进行异物检测的误差是较大的，会出现控制器200误报异物或者有异物但无法检测出到的情况。

下面详细介绍控制器200如何确定发射端101和接收端102之间的相对位置发生变化。

控制器200可以记录充电之前的发射线圈的自感、接收线圈的自感、发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数k和线圈互感M ₂获得接收端102的辅助线圈的直流输出电压V _ac3。无线充电装置进入功率传输阶段后，控制器200每隔预设周期或实时通过充电之前记录的参数计算接收端102的辅助线圈的直流输出电压。控制器200每隔预设周期或实时检测接收端102的辅助线圈的直流输出电压，当计算的直流电压与检测的直流输出电压不一致时，则确定发射端101和接收端102之间的相对位置发生变化。

控制器200还可以记录充电之前发射端101和接收端102之间的相对位置对应的耦合系数和线圈互感的对应关系。无线充电装置进入功率传输阶段后，控制器200每隔预设周期或实时检测的耦合系数或线圈互感，当功率传输阶段时检测到的耦合系数或线圈互感与充电之前记录的耦合系数或线圈互感的差异超过预设阈值时，则确定发射端101和接收端102之间的相对位置发生变化。

控制器200确定发射端101和接收端102之间的相对位置发生变化后，停止功率传输，并重新确定发射端101和接收端102之间的相对位置。具体确定发射端101和接收端102之间的相对位置的过程与本申请的装置实施例一中的过程相类似，此处不再赘述。

由于，控制器200判断发射端101和接收端102之间的相对位置是否发生变化采用的参数为功率传输阶段时发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数和线圈互感，但是上述参数也会受到发射端101和接收端102之间的异物影响。因此，控制器200根据重新确定的相对位置与充电之前确定的相对位置进行比对，若控制器200确定重新确定的相对位置与充电之前确定的相对位置是一致的，则确定发射端101和接收端102之间存在异物；若控制器200确定重新确定的相对位置与充电之前确定的相对位置是不一致的，则按照本申请的装置实施例二、三或四中的过程，进行异物检测。

本申请实施例中，无线充电装置进入功率传输阶段后，控制器200每隔预设周期或实时检测发射端101和接收端102之间的相对位置是否发生变化，避免功率传输阶段出现发射端101和接收端102之间的相对位置发生变化时，依然利用原位置的发射线圈的交流阻抗和接收线圈的交流阻抗等参数进行异物检测，从而造成无法检测出异物或异物检测的精确度较差的情况。控制器200重新检测发射端101和接收端102之间的相对位置，并根据重新检测的相对位置与充电之前确定的相对位置进行判断是否存在异物。有效的避免了无线充电装置进入功率传输阶段后无法进行异物检测的情况，进一步提高了无线充电过程中异物检测的能力以及精确度。

此外，该无线充电装置的控制器200获得发射端101和接收端102之间的相对位置的过程还可以包括以下两种方式。下面分别在装置实施例六和装置实施例八中进行详细介绍。

装置实施例六：

该无线充电装置的控制器200还用于根据发射线圈的自感以及以下至少一项参数获得发射端101与接收端102之间的相对位置。

至少一项参数包括：充电之前发射线圈与接收线圈之间的耦合系数，充电之前发射线圈与接收线圈之间的线圈互感。

申请人经研究发现，无线充电装置包括的以下参数均随发射端101与接收端102的相对位置的变化而单一变化。以下参数包括：发射线圈和接收线圈之间的耦合系数，以及发射线圈和接收线圈之间的线圈互感。而无线充电装置进入无线电能传输之前，可以直接或间接获得：发射线圈和接收线圈之间的耦合系数，以及发射线圈和接收线圈之间的线圈互感。然后根据预先获得的上述参数的变化与相对位置之间的关系，获得发射端101和接收端102之间的相对位置。

第一种：控制器200用于根据发射线圈的自感获得竖直相对位置；根据充电之前发射线圈和接收线圈之间的耦合系数获得水平相对位置，或根据充电之前发射线圈和接收线圈之间的线圈互感获得水平相对位置。控制器200根据发射线圈的自感获得发射端101和接收端102之间的竖直相对位置的过程与本申请的装置实施例一中的过程类似，此处不再赘述。控制器200根据充电之前发射线圈和接收线圈之间的耦合系数获得发射端101和接收端102之间的水平相对位置，以及根据充电之前发射线圈和接收线圈之间的线圈互感获得发射端101和接收端102之间的水平相对位置的具体过程，后续进行详细介绍。

第二种：控制器200用于根据发射线圈的自感以及以下至少一项参数直接通过三维定位获得发射端101和接收端102之间的相对位置。

至少一项参数包括：充电之前发射线圈和接收线圈之间的耦合系数，充电之前发射线圈与接收线圈之间的线圈互感。

下面以控制器200根据充电之前发射线圈的自感和发射线圈和接收线圈之间的耦合系数获得发射端101和接收端102之间的相对位置为例，进行详细介绍。

可以预先获得发射线圈的自感、发射线圈和接收线圈之间的耦合系数以及相对位置之间的三维对应关系，控制器200获得发射线圈的自感，以及发射线圈和接收线圈之间的耦合系数后，从三维对应关系中获得发射线圈的自感，以及发射线圈和接收线圈之间的耦合系数对应的相对位置。

控制器200根据发射线圈的自感，以及发射线圈和接收线圈之间的线圈互感获得相对位置的原理与上述过程相类似，此处不再赘述。

本申请实施例中，由于发射线圈的自感，以及充电之前发射线圈和接收线圈之间的耦合系数均会受到发射端101与接收端102之间的相对位置的影响。因此，控制器200可以预先获得发射线圈的自感、充电之前发射线圈和接收线圈之间的耦合系数以及相对位置三者之间的相互关系。结合相互关系，控制器200获得发射线圈的自感，以及充电之前发射线圈和接收线圈之间的耦合系数后，可以确定发射线圈的自感以及耦合系数对应的相对位置；基于类似的原理，控制器200还可以通过发射线圈的自感以及线圈互感确定相对位置。进一步的提高了相对位置检测的效率。

下面具体介绍上述第一种方式：

控制器200根据充电之前发射线圈和接收线圈之间的耦合系数获得发射端101和接收端102之间的水平相对位置的过程如下：

参见图16，该图为本申请实施例提供的一种发射线圈和接收线圈之间的耦合系数随相对位置变化的等势图。

其中，横坐标为水平相对位置(单位：毫米)，纵坐标为竖直相对位置(单位：毫米)，图中虚线L和虚线K分别为同一相对位置时获得的发射线圈的自感以及发射线圈和接收线圈之间的耦合系数。从图中可以看出，发射线圈和接收线圈之间的耦合系数随竖直相对位置的变化较小，随水平相对位置的变化较大。发射线圈和接收线圈之间的耦合系数与水平相对位置负相关，水平相对位置越大，发射线圈和接收线圈之间的耦合系数越小。因此，可以通过获得发射线圈和接收线圈之间的耦合系数获得水平相对位置。

可以预先获得耦合系数与水平相对位置之间的对应关系，具体可以通过实验获得，形成数据保存在控制器。控制器200获得耦合系数后，从对应关系中获得该耦合系数对应的水平相对位置。

控制器200根据充电之前发射线圈和接收线圈之间的线圈互感获得发射端101和接收端102之间的水平相对位置的过程如下：

参见图17，该图为本申请实施例提供的一种发射线圈和接收线圈之间的线圈互感随相对位置变化的等势图。

其中，横坐标为水平相对位置(单位：毫米)，纵坐标为竖直相对位置(单位：毫米)。从图中可以看出，发射线圈和接收线圈之间的线圈互感随竖直相对位置的变化较小，随水平相对位置的变化较大。发射线圈和接收线圈之间的线圈互感与水平相对位置负相关，水平相对位置越大，发射线圈和接收线圈之间的线圈互感越小。因此，可以通过获得发射线圈和接收线圈之间的线圈互感获得水平相对位置。

下面详细介绍控制器200如何获取发射线圈和接收线圈之间的耦合系数和线圈互感。

参见图18，该图为本申请实施例提供的一种耦合系数检测电路的示意图。

该耦合系数检测电路包括图8中所示的发射端101。

该耦合系数检测电路的接收端102包括接收端谐振网络和整流电路。

接收端谐振网络包括接收线圈L ₂。

控制器200给发射端101全桥电路的输入端提供直流电压，使全桥处于逆变工作的状态，控制接收端102处于空载状态，获得整流电路输出的直流电压和发射线圈的电流，可以通过如下计算公式获得发射线圈和接收线圈之间的耦合系数：

其中，V _rect为整流电路输出的直流电压，I ₁为发射线圈的电流，ω为工作频率且已知，α为系数且可以通过实验得到，发射线圈的自感L ₁和接收线圈的自感L ₂之间存在预设的比例系数，获得发射线圈的自感L ₁后可以通过预设的比例系数直接获得接收线圈的自感L ₂。

控制器200获得发射线圈和接收线圈之间的耦合系数后，可以通过如下计算公式获得发射线圈和接收线圈之间的线圈互感M ₁：

其中，V _rect为整流电路输出的直流电压，I ₁为发射线圈的电流，ω为工作频率且已知，α为系数且可以通过实验得到。

上述发射线圈和接收线圈之间的耦合系数和线圈互感的计算公式中，α可以通过实验测得，为了降低检测耦合系数过程中电路中产生的谐波等因素的影响，可以将α设置为

本领域技术人员还可以为了进一步提高检测耦合系数的准确度，对α的数值进行修正。

控制器200确定水平相对位置的过程中，本领域技术人员可以根据具体的实际应用选择一下一种或多种参数：发射线圈和接收线圈之间的耦合系数和线圈互感。当选用多种参数时，可以是控制器200分别根据每个参数确定水平相对位置后，控制器200根据每个参数确定的水平相对位置进行互相校验。例如：当控制器200选用耦合系数和线圈互感确定水平相对位置时，控制器200可以根据耦合系数确定的水平相对位置和线圈互感确定的水平相对位置进行互相校验。

本申请实施例中，发射线圈的自感受发射端101和接收端102之间的竖直相对位置变化的影响较大，而受水平相对位置变换的影响较小。因此，控制器200可以预先获得发射线圈自感和竖直相对位置的对应关系。结合控制器200预先获得的对应关系，通过发射线圈的自感获得竖直相对位置。充电之前发射线圈和接收线圈之间的耦合系数受发射端101和接收端102之间的水平相对位置影响较大，而受竖直相对位置影响较小。因此，控制器200可以预先获得充电之前耦合系数和水平相对位置的对应关系。结合控制器200预先获得的对应关系，通过充电之前耦合系数获得水平相对位置。控制器200还可以根据充电之前发射线圈和接收线圈之间的线圈互感获得水平相对位置。竖直相对位置与水平相对位置获取的先后顺序并不限定，可以是先后获得，也可以是同时获得。将竖直相对位置与水平相对位置组合，以获取发射端101和接收端102之间的相对位置。进一步的提高了相对位置检测的精确度。

通过上述装置实施例六获得发射端101和接收端102之间的相对位置后，进行充电之前的异物检测。下面在本申请装置实施例七中详细介绍无线充电装置进入功率传输阶段后，如何进行异物检测。

装置实施例七：

控制器200可以记录充电之前的发射线圈的自感、接收线圈的自感、发射线圈和接收线圈之间的耦合系数k和线圈互感M ₁获得接收端102的整流电路输出的直流电压V _rect。无线充电装置进入功率传输阶段后，控制器200每隔预设周期或实时通过充电之前记录的参数计算接收端102整流电路输出的直流电压。控制器200每隔预设周期或实时检测接收端102的整流电路输出的直流电压，当计算的直流电压与检测的直流电压不一致时，则确定发射端101和接收端102之间的相对位置发生变化。

控制器200确定发射端101和接收端102之间的相对位置发生变化后，停止功率传输，并重新确定发射端101和接收端102之间的相对位置。具体确定发射端101和接收端102之间的相对位置的过程与本申请的装置实施例六中的过程相类似，此处不再赘述。

由于，控制器200判断发射端101和接收端102之间的相对位置是否发生变化采用的参数为功率传输阶段时发射线圈和接收线圈之间的耦合系数和线圈互感，但是上述参数也会受到发射端101和接收端102之间的异物影响。因此，控制器200根据重新确定的相对位置与充电之前确定的相对位置进行比对，若控制器200确定重新确定的相对位置与充电之前确定的相对位置是一致的，则确定发射端101和接收端102之间存在异物；若控制器200确定重新确定的相对位置与充电之前确定的相对位置是不一致的，则按照本申请的装置实施例二、三或四中的过程，进行异物检测。

装置实施例八：

该无线充电装置的控制器200还用于根据发射线圈的自感以及以下至少一项参数获得发射端101与接收端102之间相对位置。

至少一项参数包括：充电之前发射线圈的电流、发射端101和接收端102形成的无线充电系统的效率和接收端102的直流输出电压。

申请人经研究发现，无线充电装置包括的以下参数均随发射端101与接收端102的相对位置的变化而单一变化。以下参数包括：发射线圈的自感、充电之前发射线圈的电流、无线充电系统的效率和接收端102的直流输出电压。而无线充电装置进入无线电能传输之前，可以直接或间接获得：发射线圈的自感、发射线圈的电流、无线充电系统的效率和接收端102的直流输出电压。然后根据预先获得的上述参数的变化与相对位置之间的关系，获得发射端101和接收端102之间的相对位置。

第一种：控制器200用于根据发射线圈的自感获得竖直相对位置；根据充电之前发射线圈的电流、无线充电系统的效率或接收端102直流输出电压获得水平相对位置。控制器200根据发射线圈的自感获得发射端101和接收端102之间的竖直相对位置的过程与本申请的装置实施例一中的过程相类似，此处不再赘述。控制器200根据充电之前发射线圈的电流、无线充电系统的效率或接收端102直流输出电压获得水平相对位置的具体过程，后续进行详细介绍。

第二种：控制器200用于根据发射线圈的自感以及以下至少一项参数直接通过三维定位获得发射端101与接收端102之间的相对位置。

下面以控制器200根据发射线圈的自感和充电之前发射线圈的电流获得发射端101和接收端102之间的相对位置为例，进行详细介绍。

可以预先获得发射线圈的自感、发射线圈的电流和相对位置之间的三维对应关系，控制器200获得发射线圈的自感和发射线圈的电流后，从三维对应关系中获得发射线圈的自感和发射线圈的电流对应的相对位置。

控制器200根据发射线圈的自感和充电之前无线充电系统的效率，以及根据发射线圈的自感和接收端102直流输出电压获得相对位置的原理与上述过程相类似，此处不再赘述。

本申请实施例中，由于发射线圈的自感和充电之前发射线圈的电流均会受到发射端101与接收端102之间的相对位置的影响。因此，控制器200可以预先获得发射线圈的自感、充电之前发射线圈的电流和相对位置三者之间的三维对应关系。结合三维对应关系，控制器200获得发射线圈的自感和发射线圈的电流后，可以确定发射线圈的自感和发射线圈的电流对应的相对位置；基于类似的原理，控制器200还可以通过发射线圈的自感和充电之前无线充电系统的效率确定相对位置；还可以通过发射线圈的自感和充电之前接收端102的直流输出电压确定相对位置。进一步的提高了相对位置检测的效率。

下面具体介绍上述第一种方式：

下面介绍控制器200如何根据充电之前发射线圈的电流、无线充电系统的效率或接收端102的直流输出电压获得水平相对位置。

控制器200还用于根据充电之前发射线圈的电流、无线充电系统的效率或接收端102的直流输出电压获得发射端101和接收端102之间的水平相对位置。

控制器200根据充电之前发射线圈的电流获得发射端101和接收端102之间的水平相对位置的过程如下：

参见图19，该图为本申请实施例提供的一种发射线圈的电流随水平相对位置的变化曲线图。

其中，横坐标为水平相对位置(单位：毫米)，纵坐标为发射线圈的电流(单位：安培)。从图中可以看出，同一竖直相对位置的情况下，且固定接收端102的直流输出电压后，发射线圈的电流与水平相对位置成正相关，也就是说，水平相对位置越大，发射线圈的电流也就越大。因此，可以通过测量发射线圈的电流获得水平相对位置。

可以预先获得发射线圈的电流与水平相对位置之间的对应关系，具体可以通过实验获得，形成数据保存在控制器200中。控制器200控制接收端102的直流输出电压固定不变时，获得发射线圈的电流，从对应关系中获得发射线圈的电流对应的水平相对位置。其中，控制直流输出电压在预设电压区间内时，即视为直流输出电压固定不变。

控制器200根据充电之前无线充电系统的效率获得发射端101和接收端102之间的水平相对位置的过程如下：

参见图20，该图为本申请实施例提供的一种无线充电系统的效率随水平相对位置的变化曲线图。

其中，横坐标为水平相对位置(单位：毫米)，纵坐标为无线充电系统的效率。从图中可以看出，同一竖直相对位置的情况下，且固定接收端102的直流输出电压后，无线充电系统的效率随着水平相对位置成负相关，也就是说，水平相对位置越大，无线充电系统的效率也就越低。因此，可以通过计算无线充电系统的效率获取水平相对位置。

可以预先获得无线充电系统的效率与水平相对位置之间的对应关系，具体可以通过实验获得，形成数据保存在控制器200中。控制器200控制接收端102的直流输出电压固定不变时，通过获得无线充电系统的效率，从对应关系中获得无线充电系统的效率对应的水平相对位置。其中，控制直流输出电压在预设电压区间内时，即视为直流输出电压固定不变，无线充电系统的效率可以通过接收端102的输出功率与发射端101的输入功率的比值得到。

控制器200根据充电之前接收端102的直流输出电压获得发射端101和接收端102之间的水平相对位置的过程如下：

参见图21，该图为本申请实施例提供的一种接收端的直流输出电压随水平相对位置的变化曲线图。

其中，横坐标为水平相对位置(单位：毫米)，纵坐标为接收端的直流输出电压(单位：伏特)。从图中可以看出，同一竖直相对位置的情况下，且固定发射线圈的电流后，接收端102的直流输出电压与水平相对位置成负相关，也就是说，水位相对位置越大，接收端102 的直流输出电压也就越小。因此，可以通过计算接收端102的直流输出电压获取水平相对位置。

可以预先获得接收端102的直流输出电压与水平相对位置之间的对应关系，具体可以通过实验获得，形成数据保存在控制器200中。控制器200控制发射线圈的电流固定不变，获得接收端102的直流输出电压，从对应关系中获得接收端102的直流输出电压对应的水平相对位置。其中，控制发射线圈的电流在预设电流区间内时，即视为发射线圈的电流固定不变。

控制器200确定水平相对位置的过程中，本领域技术人员可以根据具体的实际应用选择以下一种或多种参数：充电之前发射线圈的电流、无线充电系统的效率和接收端102的直流输出电压中。当选用多种参数时，可以是控制器200分别根据每个参数确定水平相对位置后，控制器200根据每个参数确定的水平相对位置进行互相校验。例如：当控制器200选用充电之前发射线圈的电流和无线充电系统的效率确定水平相对位置时，控制器200可以根据充电之前发射线圈的电流确定的水平相对位置和充电之前无线充电系统的效率确定的水平相对位置进行互相校验。

本申请实施例中，发射线圈的自感受发射端101和接收端102之间的竖直相对位置变化的影响较大，而受水平相对位置变换的影响较小。因此，控制器200可以预先获得发射线圈自感和竖直相对位置的对应关系。结合控制器200预先获得的对应关系，通过发射线圈的自感获得竖直相对位置；同一竖直相对位置时，充电之前发射线圈的电流、无线充电系统的效率和接收端102的直流输出电压均与水平相对位置存在单一变化的关系。因此，控制器200可以预先分别获得充电之前发射线圈的电流、无线充电系统的效率或接收端102的直流输出电压分别与水平相对位置的对应关系。结合控制器200预先获得的各自的对应关系，通过获得的充电之前发射线圈的电流、无线充电系统的效率或接收端102的直流输出电压获得水平相对位置。竖直相对位置与水平相对位置获取的先后顺序并不限定，可以是先后获得，也可以是同时获得。将竖直相对位置与水平相对位置组合，以获取发射端101和接收端102之间的相对位置。进一步的提高了相对位置检测的精确度。

通过上述装置实施例八获得发射端101和接收端102之间的相对位置后，进行充电之前的异物检测。下面在本申请装置实施例九中详细介绍无线充电装置进入功率传输阶段后，如何进行异物检测。

装置实施例九：

控制器200根据充电之前与功率传输阶段时发射线圈的电流、无线充电系统的效率或接收端102的直流输出电压，判断发射端101和接收端102之间的相对位置是否发生变化。下面以控制器200根据充电之前与功率传输阶段时发射线圈的电流，判断发射端101和接收端102之间的相对位置是否发生变化为例，进行具体说明。

控制器200可以记录充电之前的发射端101和接收端102之间的相对位置对应的发射线圈的电流。无线充电装置进入功率传输阶段后，控制器200每隔预设周期或实时获得的发射线圈的电流，当功率传输阶段时检测到的发射线圈的电流与充电之前发射线圈的电流的差值超过预设电流阈值时，则确定发射端101和接收端102之间的相对位置发生变化。

控制器200根据充电之前与功率传输阶段时，无线充电系统的效率或接收端102的直流输出电压，判断发射端101和接收端102之间的相对位置是否发生变化的过程与上述过程相类似，此处不再赘述。

控制器200确定发射端101和接收端102之间的相对位置发生变化后，停止功率传输，并重新确定发射端101和接收端102之间的相对位置。具体确定发射端101和接收端102之间的相对位置的过程与本申请的装置实施例八中的过程相类似，此处不再赘述。

由于，控制器200判断发射端101和接收端102之间的相对位置是否发生变化采用的参数为功率传输阶段时发射线圈的电流、无线充电系统的效率或接收端102的直流输出电压，但是上述参数也会受到发射端101和接收端102之间的异物影响。因此，控制器200根据重新确定的相对位置与充电之前确定的相对位置进行比对，若控制器200确定重新确定的相对位置与充电之前确定的相对位置是一致的，则确定发射端101和接收端102之间存在异物；若控制器200确定重新确定的相对位置与充电之前确定的相对位置是不一致的，则按照本申请的装置实施例二、三或四中的过程，进行异物检测。

方法实施例一：

本申请的方法实施例一提供了一种位置检测的方法，应用于无线充电装置的发射端或接收端；发射端包括发射端谐振网络和逆变电路，发射端谐振网络包括发射线圈；接收端包括接收端谐振网络和整流电路；接收端谐振网络包括接收线圈。接收端还包括：辅助线圈；在无线充电时，辅助线圈两端的电压由发射线圈的电流产生。

参见图22，该图为本申请实施例提供的一种位置检测的方法的流程图。

该位置检测的方法包括：

S100：获得发射线圈的自感；获得以下至少一项参数：充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数和线圈互感。

申请人经研究发现，以下参数均随发射端与接收端的相对位置的变化而单一变化。以下参数包括：发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数，以及发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感。而无线充电装置进入无线电能传输之前，可以直接或间接获得：发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数，以及发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感。然后根据预先获得的上述参数的变化与相对位置之间的关系，获得发射端101和接收端102之间的相对位置。

获得发射线圈的自感包括：在充电之前根据发射端谐振网络的谐振频率和发射端谐振网络的谐振电容获得发射线圈的自感。其中，根据发射端谐振网络的谐振频率和发射端谐振网络的谐振电容获得发射线圈的自感的具体过程可以参见本申请装置实施例一以及图8，此处不再赘述。

S200：根据发射线圈的自感以及以下至少一项参数获得发射端和接收端之间的相对位置；至少一项参数包括：充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数和线圈互感。

本申请实施例中，获得发射端与接收端之间的相对位置包括以下两种方式。

第一种：根据发射线圈的自感获得竖直相对位置；根据充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数，或根据充电之前发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感确定水平相对位置。

根据发射线圈的自感获得竖直相对位置的具体过程可以参见本申请装置实施例一以及图7，此处不再赘述。

根据充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数获得水平相对位置的具体过程可以参见本申请装置实施例一以及图10，此处不再赘述。

根据充电之前发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感获得水平相对位置的具体过程可以参见本申请装置实施例一以及图11，此处不再赘述。

获得发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数和线圈互感的过程可以参见本申请装置实施例一以及图12，此处不再赘述。

本申请实施例中，发射线圈的自感受发射端和接收端之间的竖直相对位置变化的影响较大，而受水平相对位置变换的影响较小。因此，可以预先获得发射线圈自感和竖直相对位置的对应关系。结合预先获得的对应关系，通过发射线圈的自感获得竖直相对位置；充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数受发射端和接收端之间的水平相对位置影响较大，而受竖直相对位置影响较小。因此，可以预先获得耦合系数和水平相对位置的对应关系。结合预先获得的对应关系，通过耦合系数获得水平相对位。还可以根据充电之前发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感获得水平相对位置。竖直相对位置与水平相对位置获取的先后顺序并不限定，可以是先后获得，也可以是同时获得。将竖直相对位置与水平相对位置组合，以获取发射端和接收端之间的相对位置。进一步的提高了相对位置检测的精确度。

第二种：根据发射线圈的自感以及以下至少一项参数直接通过三维定位获得发射端和接收端之间的相对位置。

至少一项参数包括：充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数和线圈互感。

具体获得过程与本申请装置实施例一中相类似，此处不再赘述。

本申请实施例中，由于发射线圈的自感，以及充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数均会受到发射端与接收端之间的相对位置的影响。因此，可以预先获得发射线圈的自感、充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数以及相对位置三者之间的相互关系。结合相互关系，获得发射线圈的自感以及充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数后，可以确定发射线圈的自感以及耦合系数对应的相对位置；基于类似的原理，还可以通过发射线圈的自感以及充电之前发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感确定相对位置。进一步的提高了相对位置检测的效率。

此外，获得发射端和接收端之间的相对位置的过程还可以包括以下两种方式。下面分别在方法实施例二和方法实施例三中进行详细介绍。

方法实施例二：

参见图23，该图为本申请实施例提供的另一种位置检测的方法的流程图。

该位置检测的方法包括：

S10：获得发射线圈的自感；获得以下至少一项参数：充电之前发射线圈与接收线圈之间的耦合系数和线圈互感。

申请人经研究发现，以下参数均随发射端与接收端的相对位置的变化而单一变化。以下参数包括：发射线圈和接收线圈之间的耦合系数，以及发射线圈和接收线圈之间的线圈互感。而无线充电装置进入无线电能传输之前，可以直接或间接获得：发射线圈和接收线圈之间的耦合系数，以及发射线圈和接收线圈之间的线圈互感。然后根据预先获得的上述参数的变化与相对位置之间的关系，获得发射端和接收端之间的相对位置。

获得发射线圈与接收线圈之间的耦合系数和线圈互感的具体过程可以参见本申请装置实施例六以及图18，此处不再赘述。

S20：根据发射线圈的自感以及以下至少一项参数获得发射端和接收端之间的相对位置；至少一项参数包括：充电之前发射线圈与接收线圈之间的耦合系数和线圈互感。

第一种：根据发射线圈的自感获得竖直相对位置；根据充电之前发射线圈与接收线圈之间的耦合系数获得水平相对位置，或根据充电之前发射线圈与接收线圈之间的线圈互感获得水平相对位置。

根据充电之前发射线圈与接收线圈之间的耦合系数获得水平相对位置的具体过程可以参见本申请装置实施例六以及图16，此处不再赘述。

根据充电之前发射线圈与接收线圈之间的线圈互感获得水平相对位置的具体过程可以参见本申请装置实施例六以及图17，此处不再赘述。

获取发射线圈和接收线圈之间的耦合系数和线圈互感的过程可以参见本申请装置实施例六以及图18，此处不再赘述。

本申请实施例中，发射线圈的自感受发射端和接收端之间的竖直相对位置变化的影响较大，而受水平相对位置变换的影响较小。因此，可以预先获得发射线圈自感和竖直相对位置的对应关系。结合预先获得的对应关系，通过发射线圈的自感获得竖直相对位置。充电之前发射线圈和接收线圈之间的耦合系数受发射端和接收端之间的水平相对位置影响较大，而受竖直相对位置影响较小。因此，可以预先获得充电之前耦合系数和水平相对位置的对应关系。结合预先获得的对应关系，通过充电之前耦合系数获得水平相对位。还可以根据充电之前发射线圈和接收线圈之间的线圈互感获得水平相对位置。竖直相对位置与水平相对位置获取的先后顺序并不限定，可以是先后获得，也可以是同时获得。将竖直相对位置与水平相对位置组合，以获取发射端和接收端之间的相对位置。进一步的提高了相对位置检测的精确度。

第二种：根据发射线圈的自感以及以下至少一项参数直接通过三维定位获得发射端和接收端之间的相对位置；

至少一项参数包括：充电之前发射线圈和接收线圈之间的耦合系数和线圈互感。

具体获得过程与本申请装置实施例六中相类似，此处不再赘述。

本申请实施例中，由于发射线圈的自感，以及充电之前发射线圈和接收线圈之间的耦合系数均会受到发射端与接收端之间的相对位置的影响。因此，可以预先获得发射线圈的自感、充电之前发射线圈和接收线圈之间的耦合系数以及相对位置三者之间的相互关系。结合相互关系，获得发射线圈的自感，以及充电之前发射线圈和接收线圈之间的耦合系数后，可以确定发射线圈的自感以及耦合系数对应的相对位置；基于类似的原理，还可以通过发射线圈的自感以及充电之前发射线圈和接收线圈之间的线圈互感确定相对位置。进一步的提高了相对位置检测的效率。

下面介绍方法实施例三：

方法实施例三：

参见图23，该图为本申请实施例提供的又一种位置检测的方法的流程图。

该位置检测的方法包括：

S1：获得发射线圈的自感；获得以下至少一项参数：充电之前发射线圈的电流、发射端和接收端形成的无线充电系统的效率，以及接收端的直流输出电压。

申请人经研究发现，以下参数发射端与接收端的相对位置的变化而单一变化。以下参数包括：发射线圈的自感、充电之前发射线圈的电流、无线充电系统的效率和接收端的直流输出电压。而无线充电装置进入无线电能传输之前，可以直接或间接获得：发射线圈的自感、发射线圈的电流、无线充电系统的效率和接收端的直流输出电压。然后根据预先获得的上述参数的变化与相对位置之间的关系，获得发射端和接收端之间的相对位置。

获得充电之前发射线圈的电流包括：控制接收端的直流输出电压固定不变，获得发射线圈的电流；其中，充电之前发射线圈的电流与水平相对位置正相关。控制直流输出电压在预设电压区间内时，即视为直流输出电压固定不变。

获得发射端和接收端形成的无线充电系统的效率包括：控制接收端的直流输出电压固定不变，获得无线充电系统的效率；其中，充电之前无线充电系统的效率与水平相对位置负相关。控制直流输出电压在预设电压区间内时，即视为直流输出电压固定不变。

获得接收端的直流输出电压包括：控制发射线圈的电流固定不变，获得接收端的直流输出电压；其中，充电之前接收端的直流输出电压与水平相对位置负相关。控制发射线圈的电流在预设电流区间内时，即视为电流固定不变。

S2：根据发射线圈的自感以及以下至少一项参数获得发射端和接收端之间的相对位置；至少一项参数包括：充电之前发射线圈的电流、无线充电系统的效率和接收端的直流输出电压。

第一种：根据发射线圈的自感获得竖直相对位置；根据充电之前发射线圈的电流、无线系统的效率或接收端的直流输出电压获得水平相对位置。

根据充电之前发射线圈的电流获得水平相对位置的具体过程可以参见本申请装置实施例一以及图19，此处不再赘述。

根据充电之前无线系统的效率获得水平相对位置的具体过程可以参见本申请装置实施例一以及图20，此处不再赘述。

根据充电之前接收端的直流输出电压获得水平相对位置的具体过程可以参见本申请装置实施例一及图21，此处不再赘述。

本申请实施例中，发射线圈的自感受发射端和接收端之间的竖直相对位置变化的影响较大，而受水平相对位置变换的影响较小。因此，可以预先获得发射线圈自感和竖直相对位置的对应关系。结合预先获得的对应关系，通过发射线圈的自感获得竖直相对位置；同一竖直相对位置时，充电之前发射线圈的电流、无线充电系统的效率和接收端的直流输出电压均与水平相对位置存在单一变化的关系。因此，可以预先分别获得充电之前发射线圈的电流、无线充电系统的效率或接收端的直流输出电压分别与水平相对位置的对应关系。结合预先获得的各自的对应关系，通过获得的充电之前发射线圈的电流、无线充电系统的效率或接收端的直流输出电压获得水平相对位置。竖直相对位置与水平相对位置获取的先后顺序并不限定，可以是先后获得，也可以是同时获得。将竖直相对位置与水平相对位置组合，以获取发射端和接收端之间的相对位置。进一步的提高了相对位置检测的精确度。

第二种：根据发射线圈的自感以及以下至少一项参数直接通过三维定位获得相对位置；至少一项参数包括：充电之前发射线圈的电流、发射端和接收端形成的无线充电系统的效率和接收端的直流输出电压。

具体获得过程与本申请装置实施例八中相类似，此处不再赘述。

本申请实施例中，由于发射线圈的自感和充电之前发射线圈的电流均会受到发射端与接收端之间的相对位置的影响。因此，可以预先获得发射线圈的自感、充电之前发射线圈的电流和相对位置三者之间的相互关系。结合相互关系，获得发射线圈的自感和发射线圈的电流后，可以确定发射线圈的自感和发射线圈的电流对应的相对位置；基于类似的原理，还可以通过发射线圈的自感和充电之前无线充电系统的效率确定相对位置；还可以通过发射线圈的自感和充电之前接收端的直流输出电压确定相对位置。进一步的提高了相对位置检测的效率。

以上方法实施例一、二和三中介绍的是如何获得发射端和接收端之间的相对位置，下面结合获得的相对位置，介绍异物检测的过程。该无线充电装置进行异物检测的过程中，所需要的发射线圈的交流阻抗和接收线圈的交流阻抗，以及发射端101的Q值等参数均会受到发射端101与接收端102之间相对位置的影响。当发射端101与接收端102之间相对位置偏差比较大时，相对位置产生的影响会大于发射线圈的交流阻抗和接收线圈的交流阻抗以及发射端101的Q值等参数对异物检测的影响，会出现即使发射端101和接收端102之间存在异物，但该无线充电装置却无法检测出异物的情况。因此，需要确定发射端101与接收端102之间相对位置后，无线充电装置再进行异物检测，可以提高异物检测的精确度。

以下共分为三种情况，分别为：方法实施例四、方法实施例五和方法实施例六。

下面介绍的是方法实施例四。

方法实施例四：

参见图25，该图为本申请实施例提供的一种异物检测的方法的流程图。

该异物检测方法包括：

S3：获得发射端和接收端之间的相对位置。

其中，发射端和接收端之间的相对位置包括水平相对位置和竖直相对位置。获得发射端和接收端之间的相对位置的过程可以参见本申请方法实施例一、二或三，此处不再赘述。

此外，获得发射端和接收端之间的相对位置的过程中，金属异物可能会影响到获得发射端和接收端之间的相对位置的准确度，尤其是金属异物位于发射端的中心部位时。因此，可以在确定发射端和接收端之间的相对位置之前，先通过获得发射端的Q值，进而判断发射端和接收端之间是否存在距离发射端的中心部位较近的或者较大的金属异物。具体的，可以预先获得最小Q阈值，若获得的发射端的Q值小于最小Q阈值，可直接判断发射端和接收端之间存在金属异物，提高了异物检测的效率。

S4：根据相对位置，获得发射线圈的交流阻抗，根据发射线圈的交流阻抗和充电过程中发射线圈的电流获得发射端的功率损耗，根据发射端的输入功率和发射端的功率损耗获得发射功率，根据发射功率和接收端的接收功率获得异物损耗，当异物损耗大于功率阈值时，确定发射端和接收端之间存在异物。

根据相对位置，获得发射线圈的交流阻抗以及根据发射线圈的交流阻抗和充电过程中发射线圈的电流获得发射端的功率损耗的过程可以参见本申请装置实施例二，此处不再赘述。通过相对位置获取的发射线圈的交流阻抗的误差较小，计算的接收功率的误差也会较小，进而获得的异物损耗的误差也会较小，从而提高获得的异物损耗的精确度。

为了进一步的提高获得异物损耗的精确度，可以根据预先获得发射端和接收端之间的相对位置与接收线圈的交流阻抗的对应关系，获取误差较小的接收线圈的交流阻抗，利用误差较小的接收线圈的交流阻抗和充电过程中接收线圈的电流计算接收端的功率损耗，计算的接收功率的误差也会较小，进而获得的异物损耗的误差也会较小，从而提高获得的异物损耗的精确度。

虽然接收端的线圈电阻的会存在误差，考虑到接收线圈的交流阻抗对计算接收端的功率损耗的影响较小，进而对计算接收功率损耗的影响也会较小。

因此，为了进一步的提高控制器获得功率损耗的效率，可以将接收端的线圈电阻直接作为接收线圈的交流阻抗，简化了获得接收功率的流程，从而提高获得接收功率的效率。

本申请实施例中，根据发射线圈的交流阻抗和充电过程中发射线圈的电流获得发射端的功率损耗，由于发射线圈的交流阻抗是根据发射端和接收端之间的相对位置获取的，而不是直接将发射端的线圈电阻作为发射端的交流阻抗，降低了获得发射端的交流阻抗的误差，进而降低了发射端的功率损耗的误差，进一步降低了发射功率的误差；同时，根据水平相对位置和竖直相对位置获得接收线圈的交流阻抗，根据接收线圈的交流阻抗和充电过程中接收线圈的电流获得接收端的功率损耗，根据接收端的功率损耗和接收端的输出功率获得接收端的接收功率，进一步降低了接收功率的误差。根据误差较低的发射功率和误差较低的接收功率获得异物损耗，进而异物损耗的误差也会较低，进一步提高了异物检测的精确度。

下面介绍的是方法实施例五。

方法实施例五：

参见图26，该图为本申请实施例提供的另一种异物检测的方法的流程图。

该异物检测方法包括：

S30：获得发射端和接收端之间的相对位置；获得发射端的Q值。

获得发射端的Q值的过程可以参见本申请装置实施例三，此处不再赘述。

获得发射端和接收端之间的相对位置以及获得发射端的Q值的先后顺序并不限定，可以是先后获得，也可以是同时获得。

S40：根据相对位置获得Q值阈值；当发射端的Q值小于Q值阈值时，确定发射端和接收端之间存在异物。

根据相对位置获得Q值阈值的过程可以参见本申请装置实施例三以及图13a，此处不再赘述。

若发射端的Q值大于Q值阈值时，根据水平相对位置和竖直相对位置获得发射线圈的交流阻抗，根据发射线圈的交流阻抗和充电过程中发射线圈的电流获得发射端的功率损耗，根据发射端的输入功率和发射端的功率损耗获得发射功率，根据发射功率和接收端的接收频率，获得发射功率和接收功率之间的功率差，根据功率差进行功耗校准，利用校准后的功耗获得异物损耗。获得异物损耗的过程与本申请的方法实施例四中介绍的过程相类似，此处不再赘述。本申请方法实施例五中获取异物损耗与本申请方法实施例四不同之处在于，利用发射功率和接收功率之间的功率差进行功耗校准，利用校准后的功耗获得异物损耗。其中，根据功率差进行功耗校准是比较成熟的技术，此处不再详细介绍功耗校准的过程。

本申请实施例中，避免了获得的发射端的Q值均与同一个Q值阈值相比较的情况。将发射端和接收端之间无异物时，获得的发射端的Q值，作为该水平相对位置和竖直相对位置情况下的Q值阈值。即不同的相对位置对应的Q值阈值不同。根据相对位置获得该相对位置时的Q值阈值，并将发射端的Q值与该相对位置时的Q值阈值进行比较，提高了异物检测的精确度；通过Q值法没有检测出异物时，根据该相对位置获得该相对位置的发射端的交流阻抗，而不是发射端的线圈阻抗。不同的相对位置对应的发射端的交流阻抗不同，采用误差较小的发射端的交流阻抗，提高获得发射端的功率损耗的精确度，进而获得的异物损耗的误差较小，进一步提高异物检测的精确度。

下面介绍的是方法实施例六。

方法实施例六：

参见图27，该图为本申请实施例提供的又一种异物检测的方法的流程图。

该异物检测方法包括：

S300：获得发射端和接收端之间的相对位置。

S400：根据竖直相对位置和水平相对位置控制发射线圈移动，以使发射线圈与接收端的接收线圈对位。

获得发射端和接收端之间的相对位置后，根据竖直相对位置和水平相对位置驱动发射线圈移动，以减小发射线圈和接收线圈之间的相对位置的偏差，使发射线圈和接收线圈尽量中心对正。

S501：根据对位后的水平相对位置和竖直相对位置获得Q值对位后阈值，当发射端的Q值小于等于Q值对位后阈值时，确定发射端和接收端之间存在异物。

根据对位后的水平相对位置和竖直相对位置获得Q值对位后阈值，以及根据发射端的Q值与Q值对位后阈值的大小关系进行异物检测的过程参见本申请装置实施例四，此处不再赘述。

S502：根据对位后的水平相对位置和竖直相对位置获得发射线圈的对位后交流阻抗，根据发射线圈的对位后交流阻抗和充电过程中发射线圈的电流获得发射端的功率损耗，根据发射端的输入功率和发射端的功率损耗获得发射功率，根据发射功率和接收端的接收功率获得异物损耗，当异物损耗大于功率阈值时，确定发射端和接收端之间存在异物。

根据对位后的水平相对位置和竖直相对位置获得发射线圈的对位后交流阻抗，以及根据对位后的交流阻抗间接获得的异物损耗与功率阈值的大小关系进行异物检测的过程参见本申请装置实施例四，此处不再赘述。

上述S501和S502是两个并列的步骤，可以任选其一进行异物检测，也可以选两个进行互相校验的异物检测。

在本申请实施例中，获得发射端和接收端之间的相对位置后，可以根据该相对位置驱动发射线圈进行移动，使发射线圈和接收线圈的中心对正。由此，无需根据每一个相对位置设定一个该相对位置对应的Q值阈值、接收线圈的交流阻抗和发射线圈的交流阻抗。可以根据统一的Q值阈值、接收线圈的交流阻抗和发射线圈的交流阻抗进行异物检测。提高了异物检测的能力以及效率。

以上全部实施例中，介绍的是充电之前进行异物检测的过程，下面在本申请方法实施例七中介绍无线充电装置进入功率传输阶段后，如何进行异物检测。

方法实施例七：

结合本申请的方法实施例一，本申请的方法实施例七中提供了再一种异物检测方法。

参见图28，该图为本申请实施例提供的再一种异物检测的方法的流程图。

该异物检测方法包括：

S6：每隔预设周期或实时检测发射端和接收端之间的相对位置是否发生变化。

若无线充电装置进入功率传输阶段后，发射端和接收端之间的相对位置发生变化，则根据原位置的发射线圈的交流阻抗和接收线圈的交流阻抗等参数进行异物检测的误差是较大的，会出现误报异物或者有异物但无法检测出到的情况。

因此，需要每隔预设周期或实时检测发射端和接收端之间的相对位置是否发生变化。

检测发射端和接收端之间的相对位置是否发生变化的过程参见本申请的装置实施例五、七或九，此处不再赘述。

S7：若是，则重新确定发射端和接收端之间的相对位置；并判断重新确定的相对位置与充电之前确定的相对位置是否一致；若是，则确定发射端和接收端之间存在异物。

由于，判断发射端和接收端之间的相对位置是否发生变化采用的参数均会受到发射端和接收端之间的异物影响。因此，根据重新确定的相对位置与充电之前确定的相对位置进行比对，若重新确定的相对位置与充电之前确定的相对位置是一致的，则确定发射端和接收端之间存在异物；若重新确定的相对位置与充电之前确定的相对位置是不一致的，则按照本申请的方法实施例四、五或六中的过程，进行异物检测。

重新获取发射端和接收端之间的相对位置的过程参见本申请方法实施例一、二或三，此处不再赘述。

本申请实施例中，无线充电装置进入功率传输阶段后，每隔预设周期或实时检测发射端和接收端之间的相对位置是否发生变化，避免功率传输阶段出现发射端和接收端之间的相对位置发生变化时，依然利用原位置的发射线圈的交流阻抗和接收线圈的交流阻抗等参数进行异物检测，从而造成无法检测出异物或异物检测的精确度较差的情况。重新检测发射端和接收端之间的相对位置，并根据重新检测的相对位置与充电之前确定的相对位置进行判断是否存在异物。有效的避免了无线充电装置进入功率传输阶段后无法进行异物检测的情况，进一步提高了无线充电过程中异物检测的能力以及精确度。

系统实施例一：

本申请系统实施例一提供了一种无线充电系统，该无线充电系统包括上述装置实施例一至九中的任一种无线充电装置。

参见图29，该图为本申请实施例提供的一种无线充电系统的示意图。

当无线充电装置包括发射端101时，该无线充电系统还包括：接收端102。接收端102还包括：辅助线圈；在无线充电时，辅助线圈两端的电压由发射线圈的电流产生。

则无线充电装置的控制器为发射端控制器，接收端102获得的参数可以通过接收端控制器发送给发射端控制器。例如：接收端控制器将接收端102的直流输出电压发送给发射端控制器。

当无线充电装置包括接收端102时，该无线充电系统还包括：发射端101。

则无线充电装置的控制器为接收端控制器，发射端101获得的参数可以通过发射端控制器发送给接收端控制器。例如：发射端控制器将发射线圈的电流发送给接收端控制器。

发射端101用于给接收端102进行无线充电。

本实施例中，发射线圈的自感受发射端和接收端之间的竖直相对位置变化的影响较大，而受水平相对位置变换的影响较小。因此，控制器可以预先获得发射线圈自感和竖直相对位置的对应关系。结合控制器预先获得的对应关系，通过发射线圈的自感获得竖直相对位置；同一竖直相对位置时，充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数，以及发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感均与水平相对位置存在单一变化的关系。因此，控制器可以预先分别获得充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数，以及发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感分别与水平相对位置的对应关系。结合控制器预先获得的各自的对应关系，通过获得的充电之前发射线圈和辅助线圈之间的耦合系数，以及发射线圈和辅助线圈之间的线圈互感获得水平相对位置获得水平相对位置。控制器获得竖直相对位置和水平相对位置后，即可获得发射端与接收端之间的相对位置，进而控制器根据相对位置精确判断是否存在异物。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和 b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

一种无线充电装置，其特征在于，该装置包括发射端或接收端；所述发射端包括发射端谐振网络和逆变电路，所述发射端谐振网络包括发射线圈；所述接收端包括接收端谐振网络和整流电路；所述接收端谐振网络包括接收线圈；所述接收端还包括：辅助线圈；在无线充电时，所述辅助线圈两端的电压由所述发射线圈的电流产生；该装置还包括：控制器；

所述控制器，用于根据所述发射线圈的自感以及以下至少一项参数获得所述发射端和所述接收端之间的相对位置；

所述至少一项参数包括：所述发射线圈和所述辅助线圈之间的耦合系数，以及，所述发射线圈和所述辅助线圈之间的线圈互感中的一项或两项。
根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器，具体用于根据所述发射线圈的自感以及所述至少一项参数直接通过三维定位获得所述发射端和所述接收端之间的相对位置。
根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述相对位置包括水平相对位置和竖直相对位置；

所述控制器，具体用于根据所述发射线圈的自感获得所述竖直相对位置；根据所述至少一项参数获得所述水平相对位置。
根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述控制器，还用于根据所述水平相对位置和所述竖直相对位置获得所述发射线圈的交流阻抗，根据所述发射线圈的交流阻抗和充电过程中所述发射线圈的电流获得所述发射端的功率损耗，根据所述发射端的输入功率和所述发射端的功率损耗获得发射功率，根据所述发射功率和所述接收端的接收功率获得异物损耗，当所述异物损耗大于功率阈值时，确定所述发射端和所述接收端之间存在异物。
根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述控制器，还用于根据所述水平相对位置和所述竖直相对位置获得所述接收线圈的交流阻抗，根据所述接收线圈的交流阻抗和充电过程中所述接收线圈的电流获得所述接收端的功率损耗，根据所述接收端的功率损耗和所述接收端的输出功率获得所述接收端的接收功率。
根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述控制器，还用于获得所述发射端的Q值，当所述发射端的Q值小于最小Q阈值时，确定所述发射端和所述接收端之间存在异物；所述最小Q阈值根据充电自由度范围内无异物时发射端的Q值来获得。
根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述控制器，还用于获得所述发射端的Q值，根据所述水平相对位置和所述竖直相对位置获得对应的Q值阈值，当所述发射端的Q值小于等于所述Q值阈值时，确定所述发射端和所述接收端之间存在异物。
根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制器，还用于当所述发射端的Q值大于所述Q值阈值时，根据所述水平相对位置和所述竖直相对位置获得所述发射线圈的交流阻抗，根据所述发射线圈的交流阻抗和充电过程中所述发射线圈的电流获得所述发射端的功率损耗，根据所述发射端的输入功率和所述发射端的功率损耗获得发射功率，根据所述发射功率和所述接收端的接收功率，获得所述发射功率和所述接收功率之间的功率差，根据所述功率差进行功耗校准，利用校准后的功耗获得异物损耗，当所述异物损耗大于功率阈值时，确定所述发射端和所述接收端之间存在异物。
根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括：驱动装置；

所述控制器，还用于根据所述竖直相对位置和所述水平相对位置控制所述驱动装置驱动所述发射线圈移动，以使所述发射线圈与所述接收端的接收线圈对位，利用对位后的水平相对位置和竖直相对位置获得Q值对位后阈值，当所述发射端的Q值小于等于所述Q值对位后阈值时，确定所述发射端和所述接收端之间存在异物。
根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括：驱动装置；

所述控制器，还用于根据所述竖直相对位置和所述水平相对位置控制所述驱动装置驱动所述发射线圈移动，以使所述发射线圈与所述接收端的接收线圈对位，利用对位后的水平相对位置和竖直相对位置获得所述发射线圈的对位后交流阻抗，根据所述发射线圈的对位后交流阻抗和充电过程中所述发射线圈的电流获得所述发射端的功率损耗，根据所述发射端的输入功率和所述发射端的功率损耗获得发射功率，根据所述发射功率和所述接收端的接收功率获得异物损耗，当所述异物损耗大于功率阈值时，确定所述发射端和所述接收端之间存在异物。
根据权利要求3-10任一项所述的装置，其特征在于，所述控制器，还用于根据所述发射线圈的电流、所述辅助线圈的直流输电压，以及工作频率、所述发射线圈的自感和所述辅助线圈的自感获得所述至少一项参数中的所述耦合系数，其中，所述耦合系数与所述水平相对位置正相关。
根据权利要求3-10任一项所述的装置，其特征在于，所述控制器，还用于根据所述接收端处于空载状态时对应的发射线圈电流、所述辅助线圈的直流输出电压，以及工作频率获得所述至少一项参数中的所述线圈互感，其中，所述线圈互感与所述水平相对位置正相关。
根据权利要求3-10任一项所述的装置，其特征在于，所述控制器，还用于根据所述发射端谐振网络的谐振频率和所述发射端谐振网络的谐振电容获得所述发射线圈的自感。
一种位置检测的方法，其特征在于，应用于无线充电装置的发射端或接收端；所述发射端包括发射端谐振网络和逆变电路，所述发射端谐振网络包括发射线圈；所述接收端包括接收端谐振网络和整流电路；所述接收端谐振网络包括接收线圈；所述接收端还包括：辅助线圈；在无线充电时，所述辅助线圈两端的电压由所述发射线圈的电流产生；所述方法包括：

根据所述发射线圈的自感以及以下至少一项参数获得所述发射端和所述接收端之间的相对位置；所述至少一项参数包括：所述发射线圈和所述辅助线圈之间的耦合系数，以及，所述发射线圈和所述辅助线圈之间的线圈互感中的一项或两项。
根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述根据所述发射线圈的自感以及以下至少一项参数获得所述发射端和所述接收端之间的相对位置包括：

根据所述发射线圈的自感以及所述至少一项参数直接通过三维定位获得所述发射端和所述接收端之间的相对位置。
根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述相对位置包括水平相对位置和竖直相对位置；所述根据所述发射线圈的自感以及以下至少一项参数获得所述发射端和所述接收端之间的相对位置包括：

根据所述发射线圈的自感获得所述竖直相对位置；根据所述至少一项参数获得所述水平相对位置。
根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述水平相对位置和所述竖直相对位置获得所述发射线圈的交流阻抗，根据所述发射线圈的交流阻抗和充电过程中所述发射线圈的电流获得所述发射端的功率损耗，根据所述发射端的输入功率和所述发射端的功率损耗获得发射功率，根据所述发射功率和所述接收端的接收功率获得异物损耗，当所述异物损耗大于功率阈值时，确定所述发射端和所述接收端之间存在异物。
根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述水平相对位置和所述竖直相对位置获得所述接收线圈的交流阻抗，根据所述接收线圈的交流阻抗和充电过程中所述接收线圈的电流获得所述接收端的功率损耗，根据所述接收端的功率损耗和所述接收端的输出功率获得所述接收端的接收功率。
根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获得所述发射端的Q值；

当所述发射端的Q值小于最小Q阈值时，确定所述发射端和所述接收端之间存在异物；其中，所述最小Q阈值根据充电自由度范围内无异物时发射端的Q值来获得。
根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获得所述发射端的Q值；

根据所述水平相对位置和所述竖直相对位置获得对应的Q值阈值，当所述发射端的Q值小于等于所述Q值阈值时，确定所述发射端和所述接收端之间存在异物。
根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述发射端的Q值大于所述Q值阈值时，根据所述水平相对位置和所述竖直相对位置获得所述发射线圈的交流阻抗，根据所述发射线圈的交流阻抗和充电过程中所述发射线圈的电流获得所述发射端的功率损耗，根据所述发射端的输入功率和所述发射端的功率损耗获得发射功率，根据所述发射功率和所述接收端的接收功率，获得所述发射功率和所述接收功率之间的功率差，根据所述功率差进行功耗校准，利用校准后的功耗获得异物损耗，当所述异物损耗大于功率阈值时，确定所述发射端和所述接收端之间存在异物。
根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述竖直相对位置和所述水平相对位置使所述发射线圈与所述接收端的接收线圈对位，利用对位后的水平相对位置和竖直相对位置获得Q值对位后阈值，当所述发射端的Q值小于等于所述Q值对位后阈值时，确定所述发射端和所述接收端之间存在异物。
根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述竖直相对位置和所述水平相对位置使所述发射线圈与所述接收端的接收线圈对位，利用对位后的水平相对位置和竖直相对位置获得所述发射线圈的对位后交流阻抗，根据所述发射线圈的对位后交流阻抗和充电过程中所述发射线圈的电流获得所述发射端的功率损耗，根据所述发射端的输入功率和所述发射端的功率损耗获得发射功率，根据所述发射功率和所述接收端的接收功率获得异物损耗，当所述异物损耗大于功率阈值时，确定所述发射端和所述接收端之间存在异物。
根据权利要求16-23任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述发射线圈的电流、所述辅助线圈的直流输电压，以及工作频率、所述发射线圈的自感和所述辅助线圈的自感获得所述至少一项参数中的所述耦合系数，其中，所述耦合系数与所述水平相对位置正相关。
根据权利要求16-23任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述接收端处于空载状态时对应的发射线圈电流、所述辅助线圈的直流输出电压，以及工作频率获得所述至少一项参数中的所述线圈互感，其中，所述线圈互感与所述水平相对位置正相关。
根据权利要求16-23任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述发射端谐振网络的谐振频率和所述发射端谐振网络的谐振电容获得所述发射线圈的自感。
一种无线充电系统，其特征在于，包括权利要求1-13任一项所述的无线充电装置，当所述无线充电装置包括发射端时，该系统还包括：接收端；当所述无线充电装置包括接收端时，该系统还包括：发射端；

所述发射端，用于给所述接收端进行无线充电。