CN110571948B - 无线充电***的异物检测装置、方法及无线充电*** - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种无线充电异物检测装置,应用于无线充电技术领域。该检测装置包括了用于提供时变磁场的激励线圈,用于检测异物的检测线圈和判断是否存在异物的处理器。检测线圈可以由两组检测线圈组成,也可以由至少三组检测线圈组成,其中,至少三组检测线圈还可以用于消除检测盲区。
Description
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异物检测装置、方法和***。
背景技术
在目前的无线充电技术中,磁感应耦合式及谐振耦合式两种技术方案应用最为广泛。这两种技术方案均基于电磁感应原理,通过发射线圈的高频交变电流产生高频磁场,通过高频磁场将能量从发射线圈传送到接收线圈,实现无线充电。在实际应用中,由于金属在时变磁场中存在涡流效应,会在金属内部形成感应涡流,尤其当异物较大时,会显著降低无线充电***的能量的传输效率。
当前的无线充电***中,会采用感应电压法进行异物检测。感应电压法的原理是将检测线圈置于高频磁场中,通过判断检测线圈的感应电压是否出现异常来判断磁场是否出现畸变,进而判断是否存在异物。可通过调整检测线圈大小来调整检测精度,对小型异物也同样适用。
感应电压法存在两个难以克服的缺点,一是为保证检测精度,需令穿过相应检测线圈的磁通量相等,因此需对检测线圈进行处理,检测***较为复杂;二是检测线圈有检测盲区,目前有效的盲区消除方法是铺设多层错位的检测线圈,但这样将显著增加检测***的成本。
发明内容
本申请公开一种无线充电异物检测装置和方法,基于感应电压法的原理,用以解决现有技术中异物检测装置结构繁杂,避免检测盲区时,成本较高的缺点。
本申请的第一方面,提供了一种用于无线充电***的异物检测装置,所述检测装置包括激励线圈,检测线圈,处理器,其中:
所述激励线圈用于提供时变磁场;
所述检测线圈用于检测无线充电发射装置和接收装置之间是否存在异物;
所述检测线圈包括第一组检测线圈和第二组检测线圈,所述第一组检测线圈、所述第二组检测线圈和所述激励线圈各自的正投影均为一个平面线圈,且它们各自的正投影位于同一平面内,且彼此隔离,其中,所述第二组检测线圈位于所述第一组检测线圈和所述激励线圈之间,所述第一组检测线圈位于所述第二组检测线圈的内侧,所述激励线圈位于所述第二组检测线圈的外侧;
所述处理器用于判断所述第一组检测线圈在所述时变磁场中产生的感应电压值和所述第二组检测线圈在所述时变磁场中产生的感应电压值是否相等,结果不相等则判定存在异物。
根据第一方面,在第一方面的第一种可能的实现方式中,在所述时变磁场的目标区域内,磁场分布是实质均匀的,其中,所述时变磁场的目标区域是指所述第一组检测线圈和所述第二组检测线圈所位于的时变磁场的区域。
根据第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式,在第一方面的第二种可能的实现方式中,所述第一组检测线圈和所述第二组检测线圈满足如下公式:
其中,N1为所述第一组检测线圈中的线圈匝数,N2为所述第二组检测线圈的线圈匝数;φ1为穿过第一组检测线圈中单匝线圈的磁通量,φ2为穿过第二组检测线圈中单匝线圈的磁通量,t为时间,为穿过第一组检测线圈中单匝线圈的磁通量随时间的变化率,为穿过第二组检测线圈中单匝线圈的磁通量随时间的变化率;dφ1是根据所述时变磁场的磁感应强度以及所述第一组检测线圈的线圈面积确定的,dφ2是根据所述时变磁场的磁感应强度以及所述第二组检测线圈的线圈面积确定的。
根据第一方面或第一方面的第一至第二种可能的实现方式,在第一方面的第三种可能的实现方式中,所述第一组检测线圈和所述第二组检测线圈满足如下公式:
其中,N1为所述第一组检测线圈中的线圈匝数,N2为所述第二组检测线圈的线圈匝数;S1为所述第一组检测线圈的线圈面积,S2为所述第二组检测线圈的线圈面积,B为磁感应强度,t为时间,为磁感应强度随时间的变化率。
根据第一方面或第一方面的第一至第三种可能的实现方式,在第一方面的第四种可能的实现方式中,所述第一组检测线圈的匝数与所述第一组检测线圈所围合的面积的乘积等于所述第二组检测线圈的匝数与所述第二组检测线圈所围合的面积的乘积。
根据第一方面或第一方面的第一至第四种可能的实现方式,在第一方面的第五种可能的实现方式中,所述第一组检测线圈和所述第二组检测线圈的匝数不同,其中,所述第一组检测线圈和所述第二组检测线圈的匝数不同是由于所述第一组检测线圈和所述第二组检测线圈所围合的区域的面积不同。
根据第一方面或第一方面的第一至第五种可能的实现方式,在第一方面的第六种可能的实现方式中,所述第一组检测线圈和所述第二组检测线圈均为平面线圈,且所述第一组检测线圈和所述第二组检测线圈位于同一平面内。
根据第一方面或第一方面的第一至第六种可能的实现方式,在第一方面的第七种可能的实现方式中,所述第一组检测线圈和所述第二组检测线圈均包括多匝线圈,每一组所述检测线圈的所述多匝线圈是同轴的。
根据第一方面或第一方面的第一至第七种可能的实现方式,在第一方面的第八种可能的实现方式中,所述无线充电***的异物检测装置还可以包括报警器,所述报警器用于在所述处理器判断出存在异物时报警。
本申请的第二方面,提供了一种用于无线充电***的异物检测装置,所述检测装置包括激励线圈,检测线圈,处理器,其中:
所述激励线圈用于提供时变磁场;
所述检测线圈用于检测无线充电发射装置和接收装置之间是否存在异物;
所述检测线圈包括至少三组检测线圈,所述至少三组检测线圈中每一组检测线圈的正投影均为一个平面线圈,所述激励线圈的正投影也为一个平面线圈,且所述至少三组检测线圈中的每一组检测线圈的正投影以及所述激励线圈的正投影均位于同一平面内,且彼此隔离;
所述至少三组检测线圈中每两组检测线圈形成一个线圈对,每一个线圈对用于消除检测盲区;
所述处理器用于判断每一个线圈对的两组线圈在所述时变磁场中产生的感应电压值是否相等,结果不相等则判定存在异物。
根据第二方面,在第二方面的第一种可能的实现方式中,在所述时变磁场的目标区域内,磁场分布是实质均匀的,其中,所述时变磁场的目标区域是指所述至少三组检测线圈所位于的时变磁场的区域。
根据第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式,在第二方面的第二种可能的实现方式中,位于每一线圈对内的其中一组检测线圈所围合的面积与所述其中一组检测线圈的匝数的乘积等于另一组检测线圈所围合的面积与所述另一组检测线圈的匝数的乘积。
根据第二方面或第二方面的第一至第二种可能的实现方式,在第二方面的第三种可能的实现方式中,所述至少三组检测线圈中每两匝检测线圈的匝数不同,其中,所述至少三组检测线圈的匝数不同是由于所述至少三组检测线圈各自所围合的区域的面积不同。
根据第二方面或第二方面的第一至第三种可能的实现方式,在第二方面的第四种可能的实现方式中,所述至少三组检测线圈均为平面线圈,且所述至少三组检测线圈位于同一平面内。
根据第二方面或第二方面的第一至第四种可能的实现方式,在第二方面的第五种可能的实现方式中,所述至少三组检测线圈,均包括多匝线圈,每一组所述检测线圈的所述多匝线圈是同轴的。
根据第二方面或第二方面的第一至第五种可能的实现方式,在第二方面的第六种可能的实现方式中,所述无线充电***的异物检测装置还可以包括报警器,所述报警器用于在所述处理器判断出存在异物时报警。
本申请的第三方面,提供了一种无线充电异物检测方法,包括:
处理器采集第一组检测线圈在激励线圈产生的时变磁场中感应的电压和第二组检测线圈在激励线圈产生的时变磁场中感应的电压;
处理器判断第一组检测线圈在所述时变磁场中感应的电压和第二组检测线圈在所述时变磁场中产生的感应电压数值是否相等,若不相等,则判定存在异物;
处理器根据不同的检测结果,发出不同的信号。
根据第三方面,在第三方面的第一种可能的实现方式中,还包括:
在所述处理器判断出存在异物时报警,或者,控制无线充电***工作的开关,在所述处理器判断出存在异物时关断无线充电***的正常工作。
本申请的第四方面,提供了一种无线充电异物检测方法,包括:
处理器采集至少三组检测线圈在激励线圈产生的时变磁场中感应的电压,其中:所述至少三组检测线圈中任意两组检测线圈形成一个线圈对;
处理器判断任一线圈对的两组线圈在所述时变磁场中产生的感应电压数值是否相等,若不相等,则判定存在异物;
处理器根据检测结果,发出不同的信号。
根据第四方面,在第四方面的第一种可能的实现方式中,还包括:
在所述处理器判断出存在异物时报警,或者,控制无线充电***工作的开关,在所述处理器判断出存在异物时关断无线充电***的正常工作。
本申请的第五方面,提供一种无线充电异物检测***,所述无线充电异物检测***包括第一方面和第二方面所述的无线充电异物检测装置和充电***,所述无线充电异物检测装置用于检测所述充电***内是否具有异物。
使用本申请所述的异物检测装置,有着可以使用简单的线圈结构实现异物检测并不会存在检测盲区的优点,解决了现有技术中异物检测装置结构繁杂,解决检测盲区问题时成本较高的缺点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种无线充电的***结构示意图;
图2为本申请实施例提供的一种含两组检测线圈的异物检测装置示意图;
图3为本申请实施例提供的一种含两组检测线圈的检测单元示意图;
图4为本申请实施例提供的一种异物检测方法步骤示意图;
图5为本申请实施例提供的一种检测盲区示意图;
图6为本申请实施例提供的一种含三组检测线圈的异物检测装置示意图;
图7为本申请实施例提供的一种含三组检测线圈的检测单元示意图;
图8为本申请实施例提供的另一种异物检测方法步骤示意图;
图9为本申请实施例提供的一种串联检测线圈的检测装置结构示意图。
具体实施方式
本申请应用于无线充电场景中。无线充电,又称为无线电能传输(Wireless PowerTransfer,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、光能及微波能等),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,无线充电技术在商用化上的进展十分迅猛,其中消费类电子产品的无线充电技术,例如,在智能终端、电动牙刷等产品的应用已经较为成熟,除了消费类电子产品,电动汽车领域也在大力发展无线充电技术。在无线充电技术从实验室逐渐转化为市场应用时,需要解决的关键问题之一是异物检测问题。
在目前的无线充电技术中,磁感应耦合式及谐振耦合式两种技术方案应用最为广泛。这两种技术方案均基于电磁感应原理,通过发射线圈的高频交变电流产生高频磁场,通过高频磁场将能量从发射线圈传送到接收线圈,实现无线充电。在实际应用中,由于金属在时变磁场中存在涡流效应,会在金属内部形成感应涡流,尤其当异物较大时,会显著降低无线充电***的能量的传输效率。在大功率应用场合,异物的感应涡流很大,进而在金属内产生很大的温升,若在无线充电***的工作区域中存在异物,严重情况下会对无线充电***产生不可逆的破坏甚至引起火灾。电动汽车无线充电***的功率等级高,异物发生过热的风险大,因此需要快速、准确地检测金属异物,尤其是在大功率无线充电应用场景下需要高效的异物检测装置,预防灾害发生。
无线充电异物检测技术主要包括功率差值法和感应电压法。
功率差值法原理是当异物入侵无线充电区域时,异物在高频磁场中感应出涡流进而产生损耗。无线充电***发射的总功率不变,金属涡流损耗的增大使得接收线圈的接收功率减少,导致传输效率降低。功率差值比较法通过比较接收线圈接收功率与发射线圈发射功率的差值大小来判断是否存在异物。
功率差值比较法适用于异物涡流损耗较大的情况,若异物涡流损耗相较于***传输功率而言可以忽略,则该方法难以生效,会产生检测不到小体积异物的情况。
感应电压法的原理是将检测线圈置于高频磁场中,通过判断检测线圈的感应电压是否出现异常来判断磁场是否出现畸变,进而判断是否存在异物。可通过调整检测线圈大小来调整检测精度,对小型异物也同样适用。
感应电压法存在两个难以克服的缺点,一是为保证检测精度,需令穿过相应检测线圈的磁通量相等,因此需对检测线圈进行处理,检测***较为复杂;二是检测线圈有检测盲区,目前有效的盲区消除方法是铺设多层错位的检测线圈,但这样将显著增加检测***的成本。
本申请实施例基于感应电压法的原理,提出了一种无线充电异物检测装置、方法和***,用来解决现有技术中感应电压法检测异物时所存在的问题。
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所示为一种无线充电***的结构示意图,所述无线充电充电***包括发射端101和接收端102,所述发射端101与发射线圈103相连接,所述接收端102与接收线圈104相连接。所述发射端101用于为为所述接收端102提供电能,或对所述接收端102进行充电。具体的,所述发射线圈103提供交变电流,使得所述发射线圈103产生时变磁场。所述接收线圈104在所述发射线圈103产生的时变磁场中发生电磁感应,使得所述接收线圈104中形成感应电流。
若所述无线充电***中存在异物,由于所述异物在所述发射线圈形成的磁场中会存在涡流效应,导致无线充电***的传输效率下降。
为了能够简单高效地检测所述无线充电***中的异物,本申请实施例一提供了一种异物检测装置,如图2所示,为本申请实施例提供的该异物检测装置结构示意图,所述异物检测装置包括第一组检测线圈201、第二组检测线圈202、激励线圈203和处理器204。其中第一组检测线圈201、第二组检测线圈202和激励线圈203共同组成了一个检测单元,所述检测单元如图3所示,包括了第一组检测线圈201、第二组检测线圈202和激励线圈203。
在一种可能的实现方式中,第一组检测线圈201、第二组检测线圈202和激励线圈203各自的正投均为一个平面线圈,且它们各自的正投影位于同一平面内。在一种可能的实现方式中,第一组检测线圈201、第二组检测线圈202和激励线圈203本身位于同一平面内。在另一种可能的实现方式中,第一组检测线圈201、第二组检测线圈202和激励线圈203本身不位于同一平面内,或者说,第一组检测线圈201、第二组检测线圈202和激励线圈203中的至少一个线圈与其他的线圈相对于投影平面的距离是不相等的。
可选的,第一组检测线圈201与第二组检测线圈202均为平面线圈,且所述第一组检测线圈和所述第二组检测线圈位于同一平面内。所述第一组检测线圈和所述第二组检测线圈均包括多匝线圈,每一组所述检测线圈的所述多匝线圈是同轴的。线圈形状可以为长方形、圆形或多边形,本申请实施例在此不做限制。第一组检测线圈201位于第二组检测线圈202的内侧,第一组检测线圈201和第二组检测线圈202均位于激励线圈203内侧。即第二组检测线圈202位于第一组检测线圈201和激励线圈203之间,其中,第一组检测线圈201位于第二组检测线圈202的内侧,激励线圈203位于第二组检测线圈202的外侧。或者说,第一组检测线圈201被第二组检测线圈202完全包围,第一组检测线圈201和第二组检测线圈202被激励线圈203完全包围。其中,所述内侧的第一组检测线圈201和所述外侧的第二组检测线圈202彼此隔开,所述外侧的第二组检测线圈202和所述激励线圈203彼此隔开。
激励线圈203连接正弦激励输入电流,用于提供时变磁场,该时变磁场对于第一组检测线圈201和第二组检测线圈202来说是实质均匀的。所述实质均匀应当以本领域技术人员的理解为准,例如上下浮动5%。
需要说明的是,所述用于产生时变磁场的激励线圈,作为独立设置的检测线圈的磁场激励源,其中,所述检测线圈包括第一组检测线圈和第二组检测线圈。这种独立设置的磁场激励源可以排除无线充电***中的***干扰,进一步保证所述检测线圈能够准确的检测到异物。可选地,所述激励线圈203也可以是所述无线充电***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线充电***中,方便、快捷地检测异物。
第一组检测线圈201和第二组检测线圈202,用于检测无线充电发射装置和接收装置之间是否存在异物。激励线圈内流过与无线充电***的工作频率不同频率的电流,例如,激励线圈使用6.78MHz高频正弦电流,与无线充电***的85kHz频率错开,便于处理器滤波。
第一组检测线圈201和第二组检测线圈202满足如下公式:
其中,N1为所述第一组检测线圈201中的线圈匝数,N2为所述第二组检测线圈202的线圈匝数;φ1为穿过第一组检测线圈201中单匝线圈的磁通量,φ2为穿过第二组检测线圈202中单匝线圈的磁通量,t为时间,为穿过第一组检测线圈201中单匝线圈的磁通量随时间的变化率,为穿过第二组检测线圈202中单匝线圈的磁通量随时间的变化率;dφ1是根据所述时变磁场的磁感应强度以及所述第一组检测线圈201中任一匝线圈所围合的区域的面积的确定的,dφ2是根据所述时变磁场的磁感应强度以及所述第二组检测线圈202中任一匝线圈所围合的区域的面积的确定的。
将第一组检测线圈201和第二组检测线圈202置于在两线圈所在平面处处均匀的时变磁场中,由法拉第电磁感应原理可知,高频时变磁场将在闭合回路中感应出电动势E:
由于感应电动势方向取决于穿过闭合环路的磁场的环路积分,因此不同绕向的线圈将感应出正负不同的电动势。由于激励线圈产生的高频磁场在两组检测线圈中的磁感应强度B大小近似均匀,因此在某一频率下,两组检测线圈内磁感应强度B随时间的变化近似相同,所以感应电动势E的大小仅取决于时变磁场穿过闭合回路的面积S和闭合回路线圈的匝数N。
针对每组检测线圈,每组检测线圈的感应电动势与该组检测线圈的线圈匝数以及该组检测线圈中任一匝线圈的磁通量变化率有关。例如,第一组检测线圈的感应电动势与第一组检测线圈的线圈匝数以及第一组检测线圈中每一匝线圈的磁通量变化率有关。
每一匝线圈的磁通量与所述时变磁场的磁感应强度和该匝线圈所围合的区域的面积有关。例如,第一匝线圈的磁通量与所述时变磁场的磁感应强度和所述第一匝线圈所围合的区域的面积有关。
第一组检测线圈和第二组检测线圈的匝数不同,面积也不同。通过调整线圈的绕向,可使两线圈的感应电动势方向相同或相反。在无异物的正常情况时,通过调整线圈匝数或/和线圈所围合的区域的面积,面积小的第一组检测线圈201匝数多,面积大的第二组检测线圈202匝数少,当调整到第一组检测线圈201的匝数与第一组检测线圈201所围合的面积的乘积等于第二组检测线圈的匝数与第二组检测线圈202所围合的面积的乘积时,可以使得第一组检测线圈201在所述时变磁场中产生的感应电动势和第二组检测线圈202在所述时变磁场中产生的感应电动势数值大小相等。第一组检测线圈201和第二组检测线圈202,进一步地,满足如下公式:
其中,N1为所述第一组检测线圈中的线圈匝数,N2为所述第二组检测线圈的线圈匝数;S1为所述第一组检测线圈中任一匝线圈所围合的区域的面积,S2为所述第二组检测线圈的中任一线圈所围合的区域的面积,B为磁感应强度,t为时间,为磁感应强度随时间的变化率。由于激励线圈产生的高频磁场在第一组检测线圈和第二组检测线圈中的磁感应强度大小近似均匀,在相同频率的交流激励下,第一组检测线圈和第二组检测线圈内磁感应强度随时间的变化近似相同。即第一组检测线圈的匝数与面积的乘积和第二组检测线圈的匝数与面积的乘积相等。
在一种可能的实现方式中,第一组检测线圈201和第二组检测线圈202绕向相同,在所述时变磁场中产生的感应电动势大小相等,方向相同;在另一种可能的实现方式中,第一组检测线圈201和第二组检测线圈202绕向相反,在所述时变磁场中产生的感应电动势大小相等,方向相反。
异物的存在会使感应磁场发生畸变,例如,金属异物在时变磁场中也会被感应出感应电动势,该电动势会在金属异物内部产生闭合回路电流,即涡流,涡流可产生磁场,涡流产生的磁场方向与原时变磁场相反,称为涡流反磁场。生物体异物同样会使得时变磁场产生畸变。
在一种可能的实现方式中,金属异物产生的涡流反磁场会在第一组检测线圈和第二组检测线圈上产生感应电动势。第一组检测线圈上感应电动势产生的电压为U1,第二组检测线圈上感应电动势产生的电压为U2。
金属异物侵入无线充电***中时,当金属侵入第一组检测线圈内部时,由于穿过面积小的第一组检测线圈的涡流反磁场必然穿过包围第一组检测线圈的第二组检测线圈,因此得到:
U1=ΔU*N1
U2=ΔU*N2
式中ΔU为单匝线圈受涡流反磁场影响而产生的电压,所述单匝线圈为任何能够完全包围异物产生的涡流反磁场的闭合线圈,其中,位于第一组检测线圈内部的异物所产生的磁场被第一组检测线圈完全包围,同时也被第二组检测线圈完全包围。N1、N2分别为第一组检测线圈、第二组检测线圈的匝数。由于第一组检测线圈的匝数N1和第二组检测线圈的匝数N2不相等,所以第一组检测线圈上感应出的电压U1和第二组检测线圈上感应出的电压U2不相等。
同理,当金属侵入第一组检测线圈和第二组检测线圈所夹区域时,由于该区域在第一组检测线圈外部,以及在第二组检测线圈内部,因此可以近似认为涡流反磁场仅穿过第二组检测线圈,不穿过第一组检测线圈,因此得到:
U1=0
U2=ΔU*N2
所以第一组检测线圈上感应出的电压U1和第二组检测线圈上感应出的电压U2不相等。
因此,当金属异物落入面积较大的第二组检测线圈内部的检测区域时,所述第一组检测线圈和所述第二组检测线圈在无金属异物时电压大小相同,有金属异物时电压大小不同,可将第一组检测线圈和第二组检测线圈的电压是否相等作为金属异物入侵的判断依据。
处理器204用于判断所述第一组检测线圈在所述时变磁场中产生的感应电压U1和所述第二组检测线圈在所述时变磁场中产生的感应电压U2数值大小是否相等,并基于结果判定是否存在异物。
可以理解的是,第一组检测线圈的感应电压与第二组检测线圈的感应电压在无异物时也可以不相等,但经处理器处理后输出的电压相等。由于处理器处理过程是线性的,因此若异物存在,两线圈的感应电压值与无异物时的感应电压值不相等,经线性处理后输出也不相等,同样达到无异物时处理器输出的感应电压相等,有异物时处理器输出的感应电压不相等的效果。
处理器204内可以包括滤波单元、计算单元、放大单元和比较单元。滤波单元用于筛选出激励频率分量;计算单元用于将电压信号进行计算,放大单元用于将计算后输出的信号放大到易于分辨的大小,比较单元用于比较前级输出和设定阈值,根据比较结果输出不同的信号,例如,高电平信号和低电平信号。可以理解的是,所述处理器内部的结构不受限制,所有能够实现电压信号处理并比较出U1与U2数值关系的器件、模块或单元,都属于本申请所述的处理器。
在一种可能的实现方式中,处理器204采集线圈电压U1和U2,将U1和U2作为信号源,U1和U2方向相反且大小相等。经过一系列滤波、放大、加法等方式处理信号,U1与U2相加后为零,处理器204输出信号A,表明无线充电***中不存在异物,在电压U1和U2方向相反但大小不相等时,U1与U2相加后不为零,处理器204输出信号B,表明无线充电***中存在异物。信号A与信号B可以为具有显著可识别差异的数字信号或可被***其他部分识别的具有显著可识别差异的模拟信号,例如,信号A为低电平或零电平,信号B为高电平。可选地,还可以包括控制无线充电***工作的开关,通过识别信号B来关断无线充电***的正常工作以防止意外发生;还可以包括报警器,用于处理器204判断出存在异物时报警,通过识别不同信号而做出不同的物理动作,提醒使用者注意异物入侵。在没有异物入侵时,信号A被报警器识别,报警器不予反应。在有异物入侵时,信号B被报警器识别,报警器做出物理反应,例如包括LED灯的报警器,LED灯闪亮;包括蜂鸣器的报警器,蜂鸣器发出声音。以此提示使用者有金属异物入侵。
在另一种可能的实现方式中,处理器204采集线圈电压U1和U2,将U1和U2作为信号源,U1和U2方向相同且大小相等。经过一系列滤波、放大、减法等处理,U1与U2相减后为零,处理器204输出信号A,表明无线充电***中不存在异物,在电压U1和U2方向相同但大小不相等时,U1与U2相减后不为零,处理器204输出信号B,表明无线充电***中存在异物。信号A与信号B可以为具有显著可识别差异的数字信号或可被***其他部分识别的具有显著可识别差异的模拟信号,例如,信号A为低电平或零电平,信号B为高电平。可选地,还可以包括控制无线充电***工作的开关,通过识别信号B来关断无线充电***的正常工作以防止意外发生;还可以包括报警器,用于处理器204判断出存在异物时报警,通过识别不同信号而做出不同的物理动作,提醒使用者注意异物入侵。在没有异物入侵时,信号A被报警器识别,报警器不予反应。在有异物入侵时,信号B被报警器识别,报警器做出物理反应,例如包括LED灯的报警器,LED灯闪亮;包括蜂鸣器的报警器,蜂鸣器发出声音。以此提示使用者有金属异物入侵。
应需理解的是,每组检测线圈中的每匝线圈所围合区域的面积是实质相同的。当置于所述时变磁场时,若所述时变磁场为均匀磁场,则每组检测线圈中任一匝线圈在所述时变磁场中磁通量的变化量是相同的;若虽然每组检测线圈中每匝线圈的面积相同,但所述时变磁场为非均匀磁场,或者,若所述时变磁场虽然为均匀磁场,但每组检测线圈中的每匝线圈所围合的区域的面积有差异,(例如,首尾两匝线圈在所述时变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),则每组检测线圈中任一匝线圈在所述时变磁场中磁通量的变化量有一定的差别。但是由于每组线圈的每匝线圈之间的匝间距较小,而且实际中激励线圈产生的磁场可以近似认为是均匀的,且每匝线圈的所围合的区域的面积可以认为是是实质相同的,因此每组检测线圈中任一匝线圈在所述时变磁场中磁通量的变化量的差别较小。也就是说,每组检测线圈中任一匝线圈在所述时变磁场中磁通量的变化量可以认为是相同的。在实际计算时,可以采用每组检测线圈中各匝线圈在所述时变磁场中磁通量的变化量的平均值来计算每组检测线圈的感应电压,也可以采用每组检测线圈中任一匝线圈在所述时变磁场中磁通量的变化量计算每组线圈的感应电压,可以理解的是,凡是能够利用每组检测线圈中各匝线圈在所述时变磁场中的磁通量的变化量计算感应电压的方式均适用于本申请实施例。
下述为本申请的方法实施例。
本申请实施例二提供一种异物检测方法,如图4所示为该异物检测方法步骤示意图,所述方法包括如下步骤:
S401:处理器采集第一组检测线圈的电压U1和第二组检测线圈的电压U2;
S402:处理器计算第一组检测线圈的电压U1和第二组检测线圈的电压大小U2是否相等,若不相等,则判断存在异物;
S403:处理器根据检测结果,发出不同的信号,若第一组检测线圈的电压和第二组检测线圈的电压大小相等,处理器输出信号A,若第一组检测线圈的电压和第二组检测线圈的电压大小不相等,处理器输出信号B。
在一种可选地实现方式中,还可以包括S404:
报警器识别信号A时不予反应,识别信号B时报警,例如,包括LED灯的报警器,LED灯闪亮;包括蜂鸣器的报警器,蜂鸣器发出声音。或者,控制无线充电***工作的开关,识别信号B时关断无线充电***的正常工作,以防止意外发生。
当实施例一所述的无线充电异物检测装置所工作的***中异物面积较大时,上述提及的所述异物检测装置会存在检测盲区。本申请实施例三提供一种异物检测装置,可以实现盲区检测。
现以实施例一中第一组检测线圈201和第二组检测线圈202组成的检测装置为例,说明检测盲区。根据公式:
已知无异物时的两组检测线圈的感应电压|E1|=|E2|,因此有(N1*S1)=(N2*S2)
如图5所示为检测盲区示意图,当金属异物504横跨第一组检测线圈501时,其在激励线圈503磁场中产生的涡流反磁场,一部分落于第一组检测线圈501内部,设其在第一组检测线圈501中单匝线圈上产生的感应电压为ΔU1,在第二组502检测线圈中单匝线圈上产生的感应电压为ΔU1`;一部分落于第一组检测线圈501外部,该部分在第一组检测线圈501上不产生感应电压,设其在第二组检测线圈502中单匝线圈上产生的感应电压为ΔU2。所述异物中涡流产生的磁场在第一组检测线圈上产生的感应电压实际上是落入第一组线圈501内部部分的异物涡流磁场产生的感应电压,所述异物中涡流产生的磁场在第二组检测线圈上产生的感应电压实际上是整个处于第二组检测线圈内部的异物涡流磁场产生的感应电压,则两线圈的感应电压分别为:
U1=N1*ΔU1
U2=N2*(ΔU1`+ΔU2)
因为S2>S1,故有N2<N1,而ΔU1、ΔU1`和ΔU2均由涡流反磁场产生,由于激励线圈产生的高频磁场在两组检测线圈中的磁感应强度大小近似均匀,在某一频率下,两组检测线圈内磁感应强度随时间的变化近似相同的磁场中,单匝线圈感应电动势的大小仅取决于时变磁场穿过闭合回路的面积。由于处于第一组线圈内部的异物部分同时也处于第二组线圈内部,因此该部分异物在第一组线圈和第二组线圈中单匝线圈感应的电压是相等的,即|ΔU1`|=|ΔU1|,因此,|(ΔU1`+ΔU2)|>|ΔU1|,此时若存在某个异物,横跨N2线圈并使得ΔU1和ΔU2满足:
|N2*(ΔU1`+ΔU2)|=|N1*ΔU1|
则该异物入侵前后,两线圈的感应电压的大小仍然保持相等,处理器不会因为异物的入侵而产生与无异物状态时不同的信号,因此可能存在这种异物的区域为检测盲区505,如图5阴影部分所示。
应需理解的是,上述内容仅是为了便于理解检测进行的说明,在实际应用中由于异物产生的磁场并不一定是均匀的,所述第一组检测线圈和第二组检测线圈在所述异物产生的磁场中形成感应电动势的计算更为复杂,但对于所述检测,可以确定当所述异物横跨在所述第一组检测线圈上,被所述第一组线圈分成两部分时,有较大可能产生检测盲区。
如图6所示,为本申请实施例三提供的一种异物检测装置结构示意图,所述异物检测装置包括第一组检测线圈601、第二组检测线圈602、第三组检测线圈603、激励线圈604和处理器605。其中第一组检测线圈、第二组检测线圈、第三组检测线圈和激励线圈共同组成了一个检测单元,所述检测单元如图7所示,包括了第一组检测线圈601、第二组检测线圈602、第三组检测线圈603和激励线圈604。可以理解的是,本实施例所述的异物检测装置还可以包括多于三组检测线圈的异物检测装置,其构造和检测原理与包含三组检测线圈的异物检测装置的实现方式类似,在此不再赘述。
在一种可能的实现方式中,第一组检测线圈201、第二组检测线圈202和激励线圈203各自的正投均为一个平面线圈,且它们各自的正投影位于同一平面内。在一种可能的实现方式中,第一组检测线圈201、第二组检测线圈202和激励线圈203本身位于同一平面内。在另一种可能的实现方式中,第一组检测线圈201、第二组检测线圈202和激励线圈203本身不位于同一平面内,或者说,第一组检测线圈201、第二组检测线圈202和激励线圈203中的至少一个线圈与其他的线圈相对于投影平面的距离是不相等的。
可选的,第一组检测线圈601、第二组检测线圈602与第三组检测线圈603均为平面线圈,且所述第一组检测线圈601、第二组检测线圈602与第三组检测线圈603位于同一平面内。所述第一组检测线圈601、第二组检测线圈602与第三组检测线圈603均包括多匝线圈,每一组所述检测线圈的所述多匝线圈是同轴的。线圈形状可以为长方形、圆形或多边形,本申请实施例在此不做限制。第一组检测线圈601位于第二组检测线圈602的内侧,第二组检测线圈602位于第三组检测线圈603的内侧,即第一组检测线圈601是最内侧线圈组,第二组602检测线圈为中间线圈组,第三组检测线圈603为最外侧线圈组。第一组检测线圈601、第二组检测线圈602和第三组检测线圈603均位于激励线圈604内侧。或者说,第一组检测线圈601被第二组检测线圈602完全包围,第二组检测线圈602被第三组检测线圈603完全包围,第一组检测线圈601、第二组检测线圈602和第三组检测线圈603被激励线圈604完全包围。其中,所述内侧的第一组检测线圈、所述中间的第二组检测线圈和所述外侧的第三组检测线圈两两之间彼此隔开。
激励线圈604连接正弦激励输入电流,用于提供时变磁场,该时变磁场对于第一组检测线圈601、第二组检测线圈602和第三组检测线圈603来说是来说是实质均匀的。所述实质均匀应当以本领域技术人员的理解为准,比如上下浮动5%。
需要说明的是,所述用于产生时变磁场的激励线圈,作为独立设置的检测线圈的磁场激励源,其中,所述检测线圈包括第一组检测线圈、第二组检测线圈和第三组检测线圈。这样独立设置的磁场激励源可以排除无线充电***中的***干扰,进一步保证所述检测线圈能够准确的检测到异物。可选地,所述激励线圈604也可以是所述无线充电***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线充电***中,方便、快捷地检测异物。
第一组检测线圈601和第三组检测线圈603形成第一线圈对6001,第二组检测线圈602和第三组检测线圈603形成第二线圈对6002,所述第一线圈对和所述第二线圈对结合,用于检测无线充电发射装置和接收装置之间是否存在异物并消除检测盲区。激励线圈内流过与无线充电***的工作频率不同频率的电流,例如,激励线圈使用6.78MHz高频正弦电流,与无线充电***的85kHz频率错开,便于处理器滤波。
第一组检测线圈601和第三组检测线圈603满足如下公式:
第二组检测线圈602和第三组检测线圈603满足如下公式:
其中,N1为所述第一组检测线圈601中的线圈匝数,N2为所述第二组检测线圈602的线圈匝数,N3为所述第三组检测线圈的603线圈匝数;φ1为穿过第一组检测线圈601中单匝线圈的磁通量,φ2为穿过第二组检测线圈602中单匝线圈的磁通量,φ3为穿过第三组检测线圈603中单匝线圈的磁通量,t为时间,为穿过第一组检测线圈601中单匝线圈的磁通量随时间的变化率,为穿过第二组检测线圈602中单匝线圈的磁通量随时间的变化率,为穿过第三组检测线圈603中单匝线圈的磁通量随时间的变化率;dφ1是根据所述时变磁场的磁感应强度以及所述第一组检测线圈601中任一匝线圈所围合的区域的面积确定的,dφ2是根据所述时变磁场的磁感应强度以及所述第二组检测线圈602中任一匝线圈所围合的区域的面积的确定的,dφ3是根据所述时变磁场的磁感应强度以及所述第三组检测线圈603中任一匝线圈所围合的区域的面积的确定的。
将第一组检测线圈601、第二组检测线圈602和第三组检测线圈603置于在两线圈所在平面处处均匀的时变磁场中,由法拉第电磁感应原理可知,高频时变磁场将在闭合回路中感应出电动势E:
由于感应电动势方向取决于穿过闭合环路的磁场的环路积分,因此不同绕向的线圈将感应出正负不同的电动势。由于激励线圈产生的高频磁场在三组检测线圈中的磁感应强度B大小近似均匀,因此在某一频率下,三组检测线圈内磁感应强度B随时间的变化近似相同,所以感应电动势E的大小仅取决于时变磁场穿过闭合回路的面积S和闭合回路线圈的匝数N。
针对每组检测线圈,每组检测线圈的感应电动势与改组检测线圈的线圈匝数以及该组检测线圈中任一匝线圈的磁通量变化率有关。例如,第一组检测线圈的感应电动势与第一组检测线圈的线圈匝数以及第一组检测线圈中每一匝线圈的磁通量变化率有关。
每一匝线圈的所述磁通量与所述时变磁场的磁感应强度和该匝线圈所围合的区域的面积有关。例如,第一匝线圈的磁通量与所述时变磁场的磁感应强度和所述第一匝线圈所围合的区域的面积有关。
第一组检测线圈601、第二组检测线圈602和第三组检测线圈603的匝数不同,面积也不同。通过调整线圈的绕向,可调整三组线圈的感应电动势方向。在无异物的正常情况时,通过调整线圈匝数或/和线圈所围合的区域的面积,在所述第一线圈对6001中,面积小的第一组检测线圈601匝数多,面积大的第三组检测线圈603匝数少;在所述第二线圈对6002中,面积小的第二组检测线圈602匝数多,面积大的第三组检测线圈603匝数少。当调整第一组检测线圈601的匝数与第一组检测线圈601所围合的面积的乘积等于第三组检测线圈603的匝数与第三组检测线圈603所围合的面积的乘积时,可以使得第一组检测线圈是601在所述时变磁场中产生的感应电动势和第三组检测线圈603在所述时变磁场中产生的感应电动势数值大小相等;当调整第二组检测线圈602的匝数与第二组检测线圈602所围合的面积的乘积等于第三组检测线圈603的匝数与第三组检测线圈603所围合的面积的乘积时,可以使得第二组检测线圈602在所述时变磁场中产生的感应电动势和第三组检测线圈603在所述时变磁场中产生的感应电动势数值大小相等。第一组检测线圈601和第三组检测线圈603,进一步地,满足如下公式:
第二组检测线圈602和第三组检测线圈603,进一步地,满足如下公式:
其中,N1为所述第一组线圈的线圈匝数,N2为所述第二组线圈的线圈匝数,N3为所述第三组线圈的线圈匝数;S1为所述第一组检测线圈中任一匝线圈所围合的区域的面积,S2为所述第二组检测线圈的中任一线圈所围合的区域的面积,S3为所述第三组检测线圈中任一匝线圈所围合的区域的面积;B为磁感应强度,t为时间,为磁感应强度随时间的变化率。由于激励线圈产生的高频磁场在第一组检测线圈、第二组检测线圈和第三组检测线圈中的磁感应强度大小近似均匀,在相同频率的交流激励下,第一组检测线圈、第二组检测线圈和第三组检测线圈内磁感应强度随时间的变化率近似相同。即第一组检测线圈的匝数与面积的乘积和第三组检测线圈的匝数与面积的乘积相等,第二组检测线圈的匝数与面积的乘积和第三组检测线圈的匝数与面积的乘积相等。异物的存在会使感应磁场发生畸变,例如,金属异物在时变磁场中也会被感应出感应电动势,该电动势会在金属异物内部产生闭合回路电流,即涡流,涡流可产生磁场,涡流产生的磁场方向与原时变磁场相反,称为涡流反磁场。生物体异物同样会使得时变磁场产生畸变。
在一种可能的实现方式中,金属异物产生的涡流反磁场会在第一组检测线圈、第二组检测线圈和第三组检测线圈上产生感应电动势。第一组检测线圈上感应电动势产生的电压为U1,第二组检测线圈上感应电动势产生的电压为U2,第三组检测线圈上感应电动势产生的电压为U3。
金属异物侵入无线充电***中时,当金属侵入第一组检测线圈内部时,由于穿过面积小的第一组检测线圈的涡流反磁场必然穿过包围第一组检测线圈的第三组检测线圈,因此得到:
U1=ΔU*N1
U3=ΔU*N3
同理,由于穿过面积小的第二组检测线圈的涡流反磁场必然穿过包围第二组检测线圈的第三组检测线圈,因此得到:
U2=ΔU*N2
U3=ΔU*N3
式中ΔU为单匝线圈受涡流反磁场影响而产生的电压,所述单匝线圈为任何能够完全包围异物产生的涡流反磁场的闭合线圈,其中,位于第一组检测线圈内部的异物所产生的磁场被第一组检测线圈完全包围,同时也被第三组检测线圈完全包围;位于第二组检测线圈内部的异物所产生的磁场被第二组检测线圈完全包围,同时也被第三组检测线圈完全包围。N1、N2、N3分别为第一组检测线圈、第二组检测线圈、第三组检测线圈的匝数。由于第一组检测线圈的匝数N1和第三组检测线圈的匝数N3不相等,所以第一组检测线圈上感应出的电压U1和第三组检测线圈上感应出的电压U3不相等;由于第二组检测线圈的匝数N2和第三组检测线圈的匝数N3不相等,所以第二组检测线圈上感应出的电压U2和第三组检测线圈上感应出的电压U3不相等。
当金属侵入第一组检测线圈和第三组检测线圈所夹区域时,由于该区域在第一组检测线圈外部,在第三组检测线圈内部,因此可以近似认为涡流反磁场仅穿过第三组检测线圈,不穿过第一组检测线圈,因此得到:
U1=0
U3=ΔU*N3
所以第一组检测线圈上感应出的电压U1和第三组检测线圈上感应出的电压U3不相等;
当金属侵入第二组检测线圈和第三组检测线圈所夹区域时,由于该区域在第二组检测线圈外部,在第三组检测线圈内部,因此可以近似认为涡流反磁场仅穿过第三组检测线圈,不穿过第二组检测线圈,因此得到:
U2=0
U3=ΔU*N3
所以第二组检测线圈上感应出的电压U2和第三组检测线圈上感应出的电压U3不相等。
因此,当金属异物落入面积较大的第三组检测线圈内部的检测区域时,所述第一组检测线圈和所述第三组检测线圈在无金属异物时电压大小相同,有金属异物时电压大小不同;所述第二组检测线圈和所述第三组检测线圈在无金属异物时电压大小相同,有金属异物时电压大小不同。因此可将第一组检测线圈和第三组检测线圈的电压是否相等,或者,第二组检测线圈和第三组检测线圈的电压是否相等,作为金属异物入侵的判断依据。
由于第一组检测线圈和第三组检测线圈组成的第一线圈对的检测盲区位于第一线圈附近,而第二组检测线圈和第三组检测线圈组成的第二线圈对的检测盲区位于第二线圈附近,第一线圈对和第二线圈对的检测盲区并不重合,因此第一线圈对和第二线圈对的结合可以有效消除仅有两组检测线圈时产生的检测盲区问题。
处理器605用于判断第一线圈对的所述第一组检测线圈在所述时变磁场中产生的感应电压U1和所述第三组检测线圈在所述时变磁场中产生的感应电压U3数值大小是否相等,或者,判断第二线圈对的所述第二组检测线圈在所述时变磁场中产生的感应电压U2和所述第三组检测线圈在所述时变磁场中产生的感应电压U3数值大小是否相等,并基于结果判定是否存在异物。第一线圈对和第二线圈对任一线圈对的结果不相等则判定存在异物。处理605内可以包括滤波单元、计算单元、放大单元和比较单元。滤波单元用于筛选出激励频率分量;计算单元用于将电压信号进行计算,放大单元用于将计算后输出的信号放大到易于分辨的大小,比较单元用于比较前级输出和设定阈值,根据比较结果输出不同的信号,例如,高电平信号和低电平信号。可以理解的是,所述处理器内部的结构不受限制,所有能够实现电压信号处理并比较出U1与U3数值关系,或者,U2与U3数值关系的器件、模块或单元,都属于本申请所述的处理器。
在一种可能的实现方式中,处理器605采集线圈电压U1和U3,将U1和U3作为信号源,U1和U3大小相等方向相反。经过一系列滤波、放大、加法等方式处理信号,U1与U3相加后为零,处理器605输出信号A,表明无线充电***中不存在异物,在电压U1和U3大小不相等时,U1与U3相加后不为零,处理器605输出信号B,表明无线充电***中存在异物。信号A与信号B可以为具有显著可识别差异的数字信号或可被***其他部分识别的具有显著可识别差异的模拟信号,例如,信号A为低电平或零电平,信号B为高电平。可选地,还可以包括控制无线充电***工作的开关,通过识别信号B来关断无线充电***的正常工作以防止意外发生;还可以包括报警器,用于处理器605判断出存在异物时报警,通过识别不同信号而做出不同的物理动作,提醒使用者注意异物入侵。在没有异物入侵时,信号A被报警器识别,报警器不予反应。在有异物入侵时,信号B被报警器识别,报警器做出物理反应,例如包括LED灯的报警器,LED灯闪亮;包括蜂鸣器的报警器,蜂鸣器发出声音。以此提示使用者有金属异物入侵。
在另一种可能的实现方式中,处理器605采集线圈电压U2和U3,将U2和U3作为信号源,U2和U3大小相等方向相同。经过一系列滤波、放大、减法等处理,U2与U3相减后为零,处理器605输出信号A,表明无线充电***中不存在异物,在电压U2与U3大小不相等时,U2与U3相减后不为零,处理器605输出信号B,表明无线充电***中存在异物。信号A与信号B可以为具有显著可识别差异的数字信号或可被***其他部分识别的具有显著可识别差异的模拟信号,例如,信号A为低电平或零电平,信号B为高电平。可选地,还可以包括控制无线充电***工作的开关,通过识别信号B来关断无线充电***的正常工作以防止意外发生;还可以包括报警器,用于处理器605判断出存在异物时报警,通过识别不同信号而做出不同的物理动作,提醒使用者注意异物入侵。在没有异物入侵时,信号A被报警器识别,报警器不予反应。在有异物入侵时,信号B被报警器识别,报警器做出物理反应,例如包括LED灯的报警器,LED灯闪亮;包括蜂鸣器的报警器,蜂鸣器发出声音。以此提示使用者有金属异物入侵。
因此,在出现金属异物后,若异物不处于某线圈对的检测盲区,则两线圈对中任一线圈对均会触发报警器报警,若异物处于某线圈对的检测盲区,则另一线圈对会触发报警器报警,因此,任一线圈对检测出异物,即可判定无线充电***中有异物出现。
应需理解的是,每组检测线圈中的每匝线圈所围合区域的面积是实质相同的。当置于所述时变磁场时,若所述时变磁场为均匀磁场,则每组检测线圈中任一匝线圈在所述时变磁场中磁通量的变化量是相同的;若虽然每组检测线圈中每匝线圈的面积相同,但所述时变磁场为非均匀磁场,或者,若所述时变磁场虽然为均匀磁场,但每组检测线圈中的每匝线圈所围合的区域的面积有差异,(例如,首尾两匝线圈在所述时变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),则每组检测线圈中任一匝线圈在所述时变磁场中磁通量的变化量有一定的差别。但是由于每组线圈的每匝线圈之间的匝间距较小,而且实际中激励线圈产生的磁场可以近似认为是均匀的,且每匝线圈的所围合区域的面积可以认为是是实质相同的,因此每组检测线圈中任一匝线圈在所述时变磁场中磁通量的变化量的差别较小。也就是说,每组检测线圈中任一匝线圈在所述时变磁场中磁通量的变化量可以认为是相同的。在实际计算时,可以采用每组检测线圈中各匝线圈在所述时变磁场中磁通量的变化量的平均值来计算每组检测线圈的感应电压,也可以采用每组检测线圈中任一匝线圈在所述时变磁场中磁通量的变化量计算每组线圈的感应电压,可以理解的是,凡是能够利用每组检测线圈中各匝线圈在所述时变磁场中的磁通量的变化量计算感应电压的方式均适用于本申请实施例。
本申请实施例四提供一种异物检测方法,如图8所示为该异物检测方法步骤示意图,所述方法包括如下步骤:
S801:处理器采集第一组检测线圈的电压U1、第二组检测线圈的电压U2和第三组检测线圈的电压U3;
S802:处理器计算第一组检测线圈的电压U1和第三组检测线圈的电压U3大小是否相等,若不相等,则判断存在异物,若相等,计算第二组检测线圈的电压U2和第三组检测线圈的电压U3大小是否相等,若不相等,则判断存在异物;
S803:根据检测结果,发出不同的信号,若第一组检测线圈的电压U1和第三组检测线圈的电压大小U3相等,同时,第二组检测线圈的电压U2和第三组检测线圈的电压U3大小相等,处理器输出信号A;若第一组检测线圈的电压U1和第三组检测线圈的电压大小U3不相等,或者,第二组检测线圈的电压U2和第三组检测线圈的电压U3大小不相等,处理器输出信号B。
在一种可选地实现方式中,还可以包括S804:
报警器识别信号A时不予反应,识别信号B时报警,例如,包括LED灯的报警器,LED灯闪亮;包括蜂鸣器的报警器,蜂鸣器发出声音。或者,控制无线充电***工作的开关,识别信号B时关断无线充电***的正常工作,以防止意外发生。
可以理解的是,本实施例所述的异物检测装置还可以包括多于三组检测线圈的异物检测装置,其构造和检测原理与包含三组检测线圈的异物检测装置的实现方式类似。即上述实施例中第一组检测线圈为最内侧检测线圈的一种可能的实现方式,第二组检测线圈为中间任意一组检测线圈的一种可能的实现方式,第三组检测线圈为最外侧检测线圈的一种可能的实现方式。在此不再赘述。
本申请实施例五提供一种异物检测装置,如图9所示,所述异物检测装置是将N个实施例三所述的异物检测装置的检测线圈901串联拼接后得到的,用于扩大检测面积。其具体实施方式和实施例二类似,在此不做赘述。
本申请实施例六提供一种异物检测***,该***包括实施例一或三或五所述的异物检测装置和充电***,所述无线充电异物检测装置用于检测所述充电***内是否具有异物,在此不再赘述。
以上所述,仅是本申请的较佳实施例而已,并非对本申请作任何形式上的限制。虽然本申请已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本申请。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本申请技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本申请技术方案的内容,依据本申请的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本申请技术方案保护的范围内。
Claims (17)
1.一种用于无线充电***的异物检测装置,其特征在于,所述检测装置包括激励线圈,检测线圈,处理器,其中:
所述激励线圈用于提供时变磁场;
所述检测线圈用于检测无线充电发射装置和接收装置之间是否存在异物;
所述检测线圈包括第一组检测线圈和第二组检测线圈,所述第一组检测线圈、所述第二组检测线圈和所述激励线圈各自的正投影均为一个平面线圈,且它们各自的正投影位于同一平面内,且彼此隔离,其中,所述第二组检测线圈位于所述第一组检测线圈和所述激励线圈之间,所述第一组检测线圈位于所述第二组检测线圈的内侧,所述激励线圈位于所述第二组检测线圈的外侧;
所述处理器用于判断所述第一组检测线圈在所述时变磁场中产生的感应电压值和所述第二组检测线圈在所述时变磁场中产生的感应电压值是否相等,结果不相等则判定存在异物。
2.根据权利要求1所述的检测装置,其特征在于,在所述时变磁场的目标区域内,磁场分布是实质均匀的,其中,所述时变磁场的目标区域是指所述第一组检测线圈和所述第二组检测线圈所位于的时变磁场的区域。
3.根据权利要求1所述的检测装置,其特征在于,所述第一组检测线圈的匝数与所述第一组检测线圈所围合的面积的乘积等于所述第二组检测线圈的匝数与所述第二组检测线圈所围合的面积的乘积。
4.根据权利要求1-3任一所述的检测装置,其特征在于,所述第一组检测线圈和所述第二组检测线圈的匝数不同。
5.根据权利要求1-3任一所述的检测装置,其特征在于,所述第一组检测线圈和所述第二组检测线圈均为平面线圈,且所述第一组检测线圈和所述第二组检测线圈位于同一平面内。
6.根据权利要求1-3任一所述的检测装置,其特征在于,所述第一组检测线圈和所述第二组检测线圈均包括多匝线圈,每一组所述检测线圈的所述多匝线圈是同轴的。
7.根据权利要求1-3任一所述的检测装置,其特征在于,还包括报警器,所述报警器用于在所述处理器判断出存在异物时报警。
8.一种用于无线充电***的异物检测装置,其特征在于,所述检测装置包括激励线圈,检测线圈,处理器和报警器,其中:
所述激励线圈用于提供时变磁场;
所述检测线圈用于检测无线充电发射装置和接收装置之间是否存在异物;
所述检测线圈包括至少三组检测线圈,所述至少三组检测线圈中每一组检测线圈的正投影均为一个平面线圈,所述激励线圈的正投影也为一个平面线圈,且所述至少三组检测线圈中的每一组检测线圈的正投影以及所述激励线圈的正投影均位于同一平面内,且彼此隔离;
所述至少三组检测线圈中每两组检测线圈形成一个线圈对,每一个线圈对用于消除检测盲区;
所述处理器用于判断每一个线圈对的两组线圈在所述时变磁场中产生的感应电压值是否相等,结果不相等则判定存在异物。
9.根据权利要求8所述的检测装置,其特征在于,在所述时变磁场的目标区域内,磁场分布是实质均匀的,其中,所述时变磁场的目标区域是指所述至少三组检测线圈所位于的时变磁场的区域。
10.根据权利要求8所述的检测装置,其特征在于,位于每一线圈对内的其中一组检测线圈所围合的面积与所述其中一组检测线圈的匝数的乘积等于另一组检测线圈所围合的面积与所述另一组检测线圈的匝数的乘积。
11.根据权利要求8-10任一所述的检测装置,其特征在于,所述至少三组检测线圈中每两匝检测线圈的匝数不同。
12.根据权利要求8-10任一所述的检测装置,其特征在于,所述至少三组检测线圈均为平面线圈,且所述至少三组检测线圈位于同一平面内。
13.根据权利要求8-10任一所述的检测装置,其特征在于,所述至少三组检测线圈,均包括多匝线圈,每一组所述检测线圈的所述多匝线圈是同轴的。
14.根据权利要求8-10任一所述的检测装置,其特征在于,还包括报警器,所述报警器用于在所述处理器判断出存在异物时报警。
15.一种无线充电异物检测***,其特征在于,所述无线充电异物检测***包括充电***和权利要求1-7任一或8-14任一所述的检测装置,所述检测装置用于检测所述充电***内是否具有异物。
16.一种用于无线充电***的异物检测方法,其特征在于,包括:
采集第一组检测线圈在激励线圈产生的时变磁场中感应的电压和第二组检测线圈在激励线圈产生的时变磁场中感应的电压,其中:所述第一组检测线圈、所述第二组检测线圈和所述激励线圈各自的正投影均为一个平面线圈,且它们各自的正投影位于同一平面内,且彼此隔离,所述第二组检测线圈位于所述第一组检测线圈和所述激励线圈之间,所述第一组检测线圈位于所述第二组检测线圈的内侧,所述激励线圈位于所述第二组检测线圈的外侧;
判断第一组检测线圈在所述时变磁场中感应的电压和第二组检测线圈在所述时变磁场中产生的感应电压数值是否相等,若不相等,则判定存在异物。
17.一种用于无线充电***的异物检测方法,其特征在于,包括:
采集至少三组检测线圈在激励线圈产生的时变磁场中感应的电压,其中:所述至少三组检测线圈中任意两组检测线圈形成一个线圈对,所述至少三组检测线圈中每一组检测线圈的正投影均为一个平面线圈,所述激励线圈的正投影也为一个平面线圈,且所述至少三组检测线圈中的每一组检测线圈的正投影以及所述激励线圈的正投影均位于同一平面内,且彼此隔离;
判断任一线圈对的两组线圈在所述时变磁场中产生的感应电压数值是否相等,若不相等,则判定存在异物。
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