CN113031085B - 金属异物检测线圈的构建方法及金属异物检测*** - Google Patents

金属异物检测线圈的构建方法及金属异物检测*** Download PDF

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Abstract

本申请属于金属物体检测技术领域，提供了一种金属异物检测线圈的构建方法及金属异物检测***，该方法包括：获取目标检测区域的面积范围，根据所述面积范围确定金属异物检测线圈；根据第一线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组的线圈匝数，以及根据第二线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组之间的间距，以使各个所述线圈组所在区域以及各个所述线圈组之间的间隔区域具有均匀磁场。本申请实施例解决金属检测线圈的检测盲区和检测误差大的问题。

Description

金属异物检测线圈的构建方法及金属异物检测***
技术领域
本发明涉及金属异物检测的技术领域，尤其涉及一种金属异物检测线圈的构建方法及金属异物检测***。
背景技术
感应电能传输(Inductive Power Transfer,IPT)技术利用电磁感应原理将电能以非接触的方式由电源端传送到用电设备端，即实现了无线电能传输，具有安全可靠、灵活便捷、环境友好、可全天候工作等优点，因而近年来受到了广泛关注。IPT***包括原边电能发射装置以及副边电能接收装置，当应用于电动汽车无线充电等领域时，原边电能发射装置和副边电能接收装置之间将存在较大的空间区域(能量传输区域)，如果有金属异物(如金属碎片、硬币、易拉罐等)进入该空间区域时，将可能阻碍能量传输或者降低能量传输效率，甚至由于金属异物被加热而引起燃烧事故。
在现有技术中，对位于无线充电区域内的金属异物进行检测的方法为：在原边线圈和/或副边线圈上设置若干检测线圈，通过测量、监控检测线圈上的电流电压变化判断原边线圈和/或副边线圈上是否存在金属异物。但该方法具有不足之处：当金属异物尺寸过小时压电基板局部区域的声表面波的振荡频率变化很小，无法通过方准确检测到金属异物，检测准确度低；且由于检测线圈上磁场分布不均匀，导致金属检测线圈的检测存在检测盲区和检测误差。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种金属异物检测线圈的构建方法及金属异物检测***，以解决金属检测线圈的检测盲区和检测误差大的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种金属异物检测线圈的构建方法，包括：
获取目标检测区域的面积范围，根据所述面积范围确定金属异物检测线圈；其中，所述目标检测区域为无线充电设备的发射线圈区域；所述金属异物检测线圈包括若干对感应线圈绕组，每个所述感应线圈绕组包含N个串联的线圈组；
根据预设第一线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组的线圈匝数，以及根据第二线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组之间的间距，以使各个所述线圈组所在区域以及各个所述线圈组之间的间隔区域具有均匀磁场。
在一个实施示例中，所述根据预设第一线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组的线圈匝数，包括：
对于每个所述感应线圈绕组中各个所述线圈组，获取所述线圈组输出的K个第一感应电压值；K个所述第一感应电压值是当金属异物依次放置在所述线圈组的K个采样点的位置时采集得到的；
根据各个所述线圈组对应的所述K个第一感应电压值，得到各个所述线圈组的第一线圈灵敏度；
若任一所述线圈组的第一线圈灵敏度大于第一灵敏度阈值，则增加所述线圈组的匝数，并重新获取调整后的线圈组输出的K个感应电压值。
在一个实施示例中，在根据各个所述线圈组对应的所述K个感应电压值，得到各个所述线圈组的第一线圈灵敏度之后，还包括：
若任一所述线圈组的第一线圈灵敏度小于或等于所述第一灵敏度阈值，则确定与所述线圈组对称的另一线圈组的线圈匝数为所述线圈组的匝数值。
在一个实施示例中，所述根据第二线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组之间的间距，包括：
对于每个所述感应线圈绕组中各个所述线圈组，获取所述线圈组输出的K个第二感应电压值；K个所述第二感应电压值是当金属异物依次放置在所述线圈组的K个采样点的位置时采集得到的；
根据各个所述线圈组对应的所述K个第二感应电压值，得到各个所述线圈组的第二线圈灵敏度；
若任一所述线圈组的第二线圈灵敏度大于第二灵敏度阈值，则增加所述线圈组与相邻的线圈组之间的间距，并重新获取调整后的线圈组输出的K个感应电压值。
在一个实施示例中，在根据各个所述线圈组对应的所述K个第二感应电压值，得到各个所述线圈组的第二线圈灵敏度之后，还包括：
若任一所述线圈组的线圈灵敏度小于或等于所述第二灵敏度阈值，则确定与所述线圈组对称的另一线圈组与相邻的线圈组之间的间距为当前所述线圈组与相邻的线圈组之间的间距。
在一个实施示例中，所述线圈灵敏度的计算公式为：
ΔVk＝Vk-V0；
Figure GDA0004198539620000031
其中，V0表示所述线圈组上无金属异物时的初始感应电压值；Vk表示第K个感应电压值，K的取值范围为[1,K]；ΔVk为第K个感应电压值Vk与无金属异物时所述线圈组的初始感应电压值V0的电压差值；Ds为所述线圈灵敏度；ΔVavg为K个所述电压差值的平均电压值。
在一个实施示例中，所述线圈组的K个采样点均匀分布在所述线圈组所在的区域。
本发明实施例的第二方面提供了一种金属异物检测线圈的构建装置，包括：
检测线圈确定模块，用于获取目标检测区域的面积范围，根据所述面积范围确定金属异物检测线圈；其中，所述目标检测区域为无线充电设备的发射线圈区域；所述金属异物检测线圈包括若干对感应线圈绕组，每个所述感应线圈绕组包含N个串联的线圈组；
线圈调节模块，用于根据预设第一线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组的线圈匝数，以及根据第二线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组之间的间距，以使各个所述线圈组所在区域以及各个所述线圈组之间的间隔区域具有均匀磁场。
本发明实施例的第四方面提供了一种终端设备，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面中金属异物检测方法。
本发明实施例的第五方面提供了一种金属异物检测***，包括：检测装置、电压采集装置以及如第一方面所述的金属异物检测线圈；其中，
所述金属异物检测线圈，设于无线充电设备的充电区域中；
所述电压采集装置，用于接收所述金属异物检测线圈中若干对感应线圈绕组对应的感应电压信息；
所述检测装置，用于根据所述感应电压信息输出检测结果。
本发明实施例提供的一种金属异物检测线圈的构建方法及金属异物检测***，获取目标检测区域的面积范围，根据所述面积范围确定金属异物检测线圈；通过根据需检测的面积范围设置金属异物检测线圈的面积，避免对充电区域进行金属异物检测时发生检测遗漏。其中，所述目标检测区域为无线充电设备的发射线圈区域；所述金属异物检测线圈包括若干对感应线圈绕组，每个所述感应线圈绕组包含N个串联的线圈组；根据预设第一线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组的线圈匝数，以及根据第二线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组之间的间距，以使各个所述线圈组所在区域以及各个所述线圈组之间的间隔区域具有均匀磁场。通过调节金属异物检测线圈中各个线圈组的匝数和各个线圈组之间的间距使得各个所述线圈组所在区域以及各个所述线圈组之间的间隔区域具有均匀磁场，避免金属异物检测线圈中磁场不均导致存在检测盲区的问题。由于金属异物检测线圈的磁场分布均匀，使得检测线圈上不同位置检测金属异物的感应电压值变化一致，提高对金属异物的检测准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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是本申请实施例一提供的金属异物检测线圈的构建方法的流程示意图；
图2是本申请实施例一提供的金属异物检测线圈中感应线圈绕组对的结构示意图；
图3是本申请实施例一提供的金属异物检测线圈的安装位置的结构示意图；
图4是本申请实施例一提供的根据预设第一线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组的线圈匝数的流程示意图；
图5是本申请实施例一提供的根据第二线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组之间的间距的流程示意图；
图6是本申请实施例二提供的金属异物检测***的结构示意图；
图7是本申请实施例三提供的金属异物检测装置的结构示意图；
图8是本申请实施例四提供的终端设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。
实施例一
如图1所示，是本申请实施例一提供的金属异物检测线圈的构建方法的流程示意图。本实施例可适用于构建用于检测无线充电设备的充电区域内的金属异物的金属异物检测线圈的应用场景，该方法可以由金属异物检测线圈的构建装置执行，该装置可为终端设备、智能终端、平板或PC等；在本申请实施例中以金属异物检测线圈的构建装置作为执行主体进行说明，该方法具体包括如下步骤：
现有技术中采用在无线充电设备的线圈上设置若干检测线圈，检测线圈上的电流电压变化的方法来检测无线充电设备的充电区域中是否存在有金属异物。但该方法具有不足之处：当金属异物尺寸过小时压电基板局部区域的声表面波的振荡频率变化很小，无法通过方准确检测到金属异物，检测准确度低；且由于检测线圈上磁场分布不均匀，导致金属检测线圈的检测存在检测盲区和检测误差。为解决这一技术问题，本申请实施例通过调节金属异物检测线圈中各个线圈组的匝数和各个线圈组之间的间距使得各个所述线圈组所在区域以及各个所述线圈组之间的间隔区域具有均匀磁场，避免金属异物检测线圈中磁场不均导致存在检测盲区的问题。由于金属异物检测线圈的磁场分布均匀，使得检测线圈上不同位置检测金属异物的感应电压值变化一致，提高对金属异物的检测准确度。
S110、获取目标检测区域的面积范围，根据所述面积范围确定金属异物检测线圈；其中，所述目标检测区域为无线充电设备的发射线圈区域；所述金属异物检测线圈包括若干对感应线圈绕组，每个所述感应线圈绕组包含N个串联的线圈组。
由于无线充电设备包含原边电能发射装置和副边电能接收装置，且原边电能发射装置和副边电能接收装置之间将存在较大的空间区域(即充电区域)，在无线充电设备执行充电操作的过程中，如果有金属异物(如金属碎片、硬币、易拉罐等)进入该充电区域时，将可能阻碍能量传输或者降低能量传输效率，甚至由于金属异物被加热而引起燃烧事故，因此需对位于充电区域内的异物进行金属异物检测。在无线充电设备执行充电操作的过程中，无线充电设备的发射装置即发射线圈通过电磁感应将交流电传输给接收装置。由于存在于充电区域内的金属异物会对感应线圈的电感量产生影响，可以将金属异物检测线圈安装在发射装置和接收装置之间，通过金属异物检测线圈的感应电压来判断充电区域是否有金属异物。
无线充电设备中的发射线圈起发射电磁波的作用，为避免对充电区域进行金属异物检测时发生检测遗漏，可将无线充电设备中的发射线圈区域作为目标检测区域，获取无线充电设备中的发射线圈的面积范围，根据需检测的面积范围设置金属异物检测线圈的目标面积，从而确定该无线充电设备对应的金属异物检测线圈。为提高金属异物检测线圈与充电设备的发射线圈的互感范围，以及增强检测效果，具有目标面积的金属异物检测线圈可为多绕组感测线圈结构，其中线圈被分成两个或更多具有不同尺寸紧密缠绕的线圈组，然后串联连接。具体的，金属异物检测线圈包括若干对感应线圈绕组，每个所述感应线圈绕组包含N个串联的线圈组。其中，在金属异物检测线圈中每一对感应线圈绕组的两个感应线圈绕组之间对称且形状一致。金属异物检测线圈中各对感应线圈绕组的形状和尺寸设置不受限制，可以根据需求设计成不同形状。如图2所示，为金属异物检测线圈中一对为长方形的感应线圈绕组对，其中一个感应线圈绕组为1a，另一个对称的感应线圈绕组为1b。可将金属异物检测线圈内任一感应线圈绕组中的N个串联的线圈组记为coilN；可将金属异物检测线圈内任一感应线圈绕组中的N个串联的线圈组的匝数记为Nj，j＝1,2,3…N；可将金属异物检测线圈内任一感应线圈绕组中的N个串联的线圈组之间的间距记为Dj，j＝1,2,3…N。
如图3所示为金属异物检测线圈的安装位置的结构示意图。无线充电设备包括：整流器、滤波器、逆变器、补偿网络和发射线圈、接收线圈、DC/DC转换器和金属异物检测线圈。输入的电压通过整流器、滤波器、逆变器以及补偿网络对电压进行整流补偿后通过发射线圈发出电磁波；金属异物检测线圈安装在发射线圈以及接受线圈之间，电能由接收线圈接收到之后再次通过补偿网络、整流器以及DC/DC转换器充入待充电电池。
S120、根据预设第一线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组的线圈匝数，以及根据第二线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组之间的间距，以使各个所述线圈组所在区域以及各个所述线圈组之间的间隔区域具有均匀磁场。
确定无线充电设备对应的金属异物检测线圈后，为避免金属异物检测线圈中磁场不均导致存在检测盲区和检测准确度低的问题，可以根据预设第一线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组的线圈匝数，使得各个所述线圈组所在区域具有均匀磁场；以及根据第二线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组之间的间距，使得各个所述线圈组之间的间隔区域具有均匀磁场，从而实现金属异物检测线圈与无线充电设备进行互感时金属异物检测线圈中的磁场分布均匀。
在一个实施示例中，可以通过调整金属异物检测线圈中各个线圈组的匝数改变线圈组所在区域的磁场分布，根据预设第一线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组的线圈匝数的具体过程包括步骤11至步骤13：
步骤11、对于每个所述感应线圈绕组中各个所述线圈组，获取所述线圈组输出的K个第一感应电压值；K个所述第一感应电压值是当金属异物依次放置在所述线圈组的K个采样点的位置时采集得到的；
具体的，对金属异物检测线圈内每个所述感应线圈绕组中各个所述线圈组进行调整时，可在金属异物检测线圈与无线充电设备的发射线圈互感的环境下进行。为得到每个线圈组所在的区域对金属异物的感应情况，可在上述环境，将预设的金属异物依次放置在线圈组的K个采样点的位置，采集得到该线圈组输出的K个第一感应电压值，从而获得该线圈组输出的K个第一感应电压值。重复上述步骤，可得到每个感应线圈绕组中各个线圈组对应的K个第一感应电压值。可选的，为避免线圈组所在的区域对金属异物的感应情况的采样遗漏，每一线圈组的K个采样点可为均匀分布在线圈组所在的区域的K个采样点，K>0。
步骤12、根据各个所述线圈组对应的所述K个第一感应电压值，得到各个所述线圈组的第一线圈灵敏度；
当线圈组所在的区域的磁场分布均匀时，线圈组所在的区域对金属异物的感应灵敏度比较一致；当线圈组所在的区域的磁场分布不均匀时，线圈组所在的区域对金属异物的感应灵敏度大小不一，会出现波动。由于线圈组所在的区域的磁场分布情况能够通过线圈组所在的区域对金属异物的感应情况体现，则可根据感应线圈绕组中各个线圈组对应的所述K个第一感应电压值，计算得到感应线圈绕组中各个线圈组的第一线圈灵敏度，以根据各个线圈组的第一线圈灵敏度对各个线圈组所在的区域的磁场分布进行评判。
在一个实施示例中，可通过线圈灵敏度的计算公式对各个线圈组对应的所述K个第一感应电压值进行计算，得到感应线圈绕组中各个线圈组的第一线圈灵敏度。该线圈灵敏度的计算公式为：
ΔVk＝Vk-V0；
Figure GDA0004198539620000111
其中，V0表示所述线圈组上无金属异物时的初始感应电压值；Vk表示第K个感应电压值，K的取值范围为[1,K]；ΔVk为第K个感应电压值Vk与无金属异物时所述线圈组的初始感应电压值V0的电压差值；Ds为所述线圈灵敏度；ΔVavg为K个所述电压差值的平均电压值。
步骤13、若任一所述线圈组的第一线圈灵敏度大于第一灵敏度阈值，则增加所述线圈组的匝数，并重新获取调整后的线圈组输出的K个感应电压值。
由于线圈组所在的区域的磁场分布情况能够通过线圈组所在的区域对金属异物的感应情况体现，在计算得到各个线圈组对应的第一线圈灵敏度，将各个线圈组对应的第一线圈灵敏度与第一灵敏度阈值进行比较，以根据各个线圈组的第一线圈灵敏度对各个线圈组所在的区域的磁场分布进行评判。可选的，根据允许的灵敏度波动范围设置第一灵敏度阈值。若任一线圈组的第一线圈灵敏度大于第一灵敏度阈值，则说明线圈组所在的区域对金属异物的感应灵敏度大小不一，灵敏度的数值波动超出允许的灵敏度波动范围。此时，可通过对该线圈组增加定量的匝数改变该线圈组所在区域的磁场分布情况，并重新执行步骤11，以对调整后的线圈组所在的区域的磁场分布重新进行评判。若任一线圈组的第一线圈灵敏度小于或等于第一灵敏度阈值，则说明线圈组所在的区域对金属异物的感应灵敏度一致，灵敏度的数值波动未超出允许的灵敏度波动范围内，表示该线圈组所在的区域的磁场分布均匀。
对于金属异物检测线圈内的每一感应线圈绕组中各个所述线圈组，可通过重复执行上述步骤11至步骤13对各个线圈组的匝数进行调整，定量增加圈组的匝数直至线圈组的第一线圈灵敏度小于或等于第一灵敏度阈值，从而实现线圈组所在的区域的磁场分布均匀。
详细举例说明，设定N个串联的线圈组记为coilN；可将金属异物检测线圈内任一感应线圈绕组中的N个串联的线圈组的匝数记为Nj，j＝1,2,3…N；第一线圈灵敏度为Ds；第一灵敏度阈值为Dsj；增加的定量匝数为ΔNj。如图4所示，重复执行上述步骤11至步骤13对感应线圈绕组中N个线圈组的匝数进行调整的过程可为：
步骤401、预设初始值j＝1；
步骤402、设置第j个线圈组coilj的匝数初始值为Nj；
步骤403、获取第j个线圈组输出的K个第一感应电压值；
步骤404、根据K个第一感应电压值得到第一线圈灵敏度Ds；
步骤405、判断第一线圈灵敏度Ds是否小于或等于第一灵敏度阈值为Dsj；
步骤406、若否，则增加线圈匝数ΔNj；
步骤407、若是，则判断j是否大于或等于N；若是，则结束；若否，则对j加一并重新执行步骤402。
在一个实施示例中，由于在金属异物检测线圈中每一对感应线圈绕组的两个感应线圈绕组之间对称且形状一致，为减少金属异物检测线圈的构建过程中的计算量，当任一感应线圈绕组中任一个线圈组的第一线圈灵敏度小于或等于所述第一灵敏度阈值，则确定与该线圈组对称的另一线圈组的线圈匝数为该线圈组的匝数值。
在一个实施示例中，可以通过调整金属异物检测线圈中各个线圈组之间的间距改变线圈组所在区域的磁场分布，根据预设第二线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组之间的间距的具体过程包括步骤21至步骤23：
步骤21、对于每个所述感应线圈绕组中各个所述线圈组，获取所述线圈组输出的K个第二感应电压值；K个所述第二感应电压值是当金属异物依次放置在所述线圈组的K个采样点的位置时采集得到的；
具体的，对金属异物检测线圈内每个所述感应线圈绕组中各个所述线圈组进行调整时，可在金属异物检测线圈与无线充电设备的发射线圈互感的环境下进行。为得到各个所述线圈组之间的间隔区域对金属异物的感应情况，可在上述环境，将预设的金属异物依次放置在线圈组的K个采样点的位置，采集得到该线圈组输出的K个第二感应电压值，从而获得该线圈组输出的K个第二感应电压值。重复上述步骤，可得到每个感应线圈绕组中各个线圈组对应的K个第二感应电压值。可选的，为避免线圈组所在的区域对金属异物的感应情况的采样遗漏，每一线圈组的K个采样点可为均匀分布在线圈组所在的区域的K个采样点，K>0。
步骤22、根据各个所述线圈组对应的所述K个第二感应电压值，得到各个所述线圈组的第二线圈灵敏度；
当线圈组所在的区域的磁场分布均匀时，线圈组所在的区域对金属异物的感应灵敏度比较一致；当线圈组所在的区域的磁场分布不均匀时，线圈组所在的区域对金属异物的感应灵敏度大小不一，会出现波动。由于线圈组所在的区域的磁场分布情况能够通过线圈组所在的区域对金属异物的感应情况体现，则可根据感应线圈绕组中各个线圈组对应的所述K个第二感应电压值，计算得到感应线圈绕组中各个线圈组的第二线圈灵敏度，以根据各个线圈组的第二线圈灵敏度对各个线圈组之间的间隔区域的磁场分布进行评判。
在一个实施示例中，可通过线圈灵敏度的计算公式对各个线圈组对应的所述K个第二感应电压值进行计算，得到感应线圈绕组中各个线圈组的第二线圈灵敏度。该线圈灵敏度的计算公式为：
ΔVk＝Vk-V0；
Figure GDA0004198539620000141
其中，V0表示所述线圈组上无金属异物时的初始感应电压值；Vk表示第K个感应电压值，K的取值范围为[1,K]；ΔVk为第K个感应电压值Vk与无金属异物时所述线圈组的初始感应电压值V0的电压差值；Ds为所述线圈灵敏度；ΔVavg为K个所述电压差值的平均电压值。
步骤23、若任一所述线圈组的第二线圈灵敏度大于第二灵敏度阈值，则增加所述线圈组与相邻的线圈组之间的间距，并重新获取调整后的线圈组输出的K个感应电压值。
由于线圈组所在的区域的磁场分布情况能够通过线圈组所在的区域对金属异物的感应情况体现，在计算得到各个线圈组对应的第二线圈灵敏度，将各个线圈组对应的第二线圈灵敏度与第二灵敏度阈值进行比较，以根据各个线圈组的第二线圈灵敏度对各个线圈组之间的间隔区域的磁场分布进行评判。可选的，根据允许的灵敏度波动范围设置第二灵敏度阈值。若任一线圈组的第二线圈灵敏度大于第二灵敏度阈值，则说明线圈组与相邻的线圈组之间的间隔区域对金属异物的感应灵敏度大小不一，灵敏度的数值波动超出允许的灵敏度波动范围。此时，可通过定量增加该线圈组与相邻的线圈组之间的间距，改变该线圈组与相邻的线圈组之间的间隔区域的磁场分布情况，并重新执行步骤21，以对调整后的线圈组与相邻的线圈组之间的间隔区域的磁场分布重新进行评判。若任一线圈组的第一线圈灵敏度小于或等于第一灵敏度阈值，则说明线圈组与相邻的线圈组之间的间隔区域对金属异物的感应灵敏度大小基本一致，灵敏度的数值波动超出允许的灵敏度波动范围，表示该线圈组与相邻的线圈组之间的间隔区域的磁场分布均匀。
对于金属异物检测线圈内的每一感应线圈绕组中各个所述线圈组，可通过重复执行上述步骤21至步骤23对各个线圈组与相邻的线圈组之间的间距进行调整，定量增加该线圈组与相邻的线圈组之间的间距直至线圈组的第二线圈灵敏度小于或等于第二灵敏度阈值，从而实现线圈组与相邻的线圈组之间的间隔区域的磁场分布均匀。
详细举例说明，设定N个串联的线圈组记为coilN；可将金属异物检测线圈内任一感应线圈绕组中的N个串联的线圈组之间的间距记为Dj，j＝1,2,3…N；第一线圈灵敏度为Ds；第一灵敏度阈值为Ds′j；增加的定量间距为ΔDj。如图5所示，重复执行上述步骤21至步骤23对感应线圈绕组中N个线圈组与相邻的线圈组之间的间距进行调整的过程可为：
步骤501、预设初始值j＝1；
步骤502、固定第j个线圈组coilj位置不动；
步骤503、设置第j个线圈组coilj与第j+1个线圈组coilj+1的间距初始值为Dj；
步骤504、获取第j个线圈组输出的K个第二感应电压值；
步骤505、根据K个第二感应电压值得到第二线圈灵敏度Ds′j；
步骤506、判断第二线圈灵敏度Ds是否小于或等于第二灵敏度阈值为Dsi′；
步骤507、若否，则增加间距ΔDj；
步骤508、若是，则固定第j+1个线圈组coilj+1位置不动；
步骤509、判断j是否大于或等于N-1；若是，则结束；若否，则对j加一并重新执行步骤503。
在一个实施示例中，由于在金属异物检测线圈中每一对感应线圈绕组的两个感应线圈绕组之间对称且形状一致，为减少金属异物检测线圈的构建过程中的计算量，若任一感应线圈绕组中任一个线圈组的第二线圈灵敏度小于或等于所述第二灵敏度阈值，则确定与该线圈组对称的另一线圈组与相邻的线圈组之间的间距为当前该线圈组与相邻的线圈组之间的间距。
本申请实施例提供的一种金属异物检测线圈的构建方法，获取目标检测区域的面积范围，根据所述面积范围确定金属异物检测线圈；通过根据需检测的面积范围设置金属异物检测线圈的面积，避免对充电区域进行金属异物检测时发生检测遗漏。其中，所述目标检测区域为无线充电设备的发射线圈区域；所述金属异物检测线圈包括若干对感应线圈绕组，每个所述感应线圈绕组包含N个串联的线圈组；根据预设第一线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组的线圈匝数，以及根据第二线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组之间的间距，以使各个所述线圈组所在区域以及各个所述线圈组之间的间隔区域具有均匀磁场。通过调节金属异物检测线圈中各个线圈组的匝数和各个线圈组之间的间距使得各个所述线圈组所在区域以及各个所述线圈组之间的间隔区域具有均匀磁场，避免金属异物检测线圈中磁场不均导致存在检测盲区的问题。由于金属异物检测线圈的磁场分布均匀，使得检测线圈上不同位置检测金属异物的感应电压值变化一致，提高对金属异物的检测准确度。
实施例二
如图6所示的是本申请实施例二提供的金属异物检测***的结构示意图。在实施例一的基础上，本实施例还提供了金属异物检测***，以实现对金属异物进行检测。该***具体包括：检测装置61、电压采集装置62以及上述实施例一所述的金属异物检测线圈63；其中，
所述金属异物检测线圈63，设于无线充电设备的充电区域中；所述电压采集装置62，用于接收所述金属异物检测线圈中若干对感应线圈绕组对应的感应电压信息；所述检测装置61，用于根据所述感应电压信息输出检测结果。
具体的，由于金属异物检测线圈63包括若干对感应线圈绕组，每个所述感应线圈绕组包含N个串联的线圈组；其中，在金属异物检测线圈中每一对感应线圈绕组的两个感应线圈绕组之间对称且形状一致。可将金属异物检测线圈中各对感应线圈绕组标记为ia，ib(i＝1,2,…,n，其中n为感应线圈绕组的对数)。
具体的，电压采集装置62包括多路电子开关、差分放大器和双极性电压采集器。具有2i个通道的多路电子开关用于依次将i个感应线圈绕组对的输出电压送入到差分放大器进行差分放大，双极性电压采集器用于采集经差分放大器放大后的电压值及其正负属性。然后通过双极性电压采集器将金属异物检测线圈中各对感应线圈绕组输出的电压值及其正负属性分别发送给检测装置61。
检测装置61通过该电压值的正、负来判定异物是位于金属异物检测线圈中的ia还是ib区域。例如当双极性电压采集器采集到正电压且幅值超过一定的阈值时，表明金属异物位于金属异物检测线圈中的ia区域；当采集到负电压且幅值超过一定的阈值时，表明金属异物位于金属异物检测线圈中的ib区域，否则，表明该检测线圈对区域不存在金属异物。检测装置61根据线圈对输出电压变化来检测该区域是否有金属异物存在，不存在金属异物时，由于ia和ib相对于发射线圈对称分布，它们产生的感应电压之差ΔUi为零或接近于零；当检测线圈ia或ib上方存在金属异物时，就会破坏原有磁场分布，导致ia和ib的感应电压之差ΔUi不为零且大于预设的电压阈值ΔV，通过检测该电压差的变化即可实现对金属异物的检测。进一步地，通过电压差的符号可判断金属异物所处区域，例如，当ΔUi>0且|ΔUi|>ΔV时，表明金属异物位于ia上方区域，ΔUi<0且|ΔUi|>ΔV时，表明金属异物位于ib上方区域。可选的，该检测装置61可为微型处理器或MCU等数据处理装置。
实施例三
如图7所示的是本申请实施例三提供的金属异物检测线圈的构建装置。在实施例一的基础上，本申请实施例还提供了一种金属异物检测线圈的构建装置7，该装置包括：
检测线圈确定模块701，用于获取目标检测区域的面积范围，根据所述面积范围确定金属异物检测线圈；其中，所述目标检测区域为无线充电设备的发射线圈区域；所述金属异物检测线圈包括若干对感应线圈绕组，每个所述感应线圈绕组包含N个串联的线圈组；
线圈调节模块702，用于根据第一线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组的线圈匝数，以及根据第二线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组之间的间距，以使各个所述线圈组所在区域以及各个所述线圈组之间的间隔区域具有均匀磁场。
应当理解的是，图7示出的金属异物检测线圈的构建装置的结构框图中，各单元用于执行图1对应的实施例中的各步骤，而对于图1对应的实施例中的各步骤已在上述实施例中进行详细解释，具体请参阅图1以及图1所对应的实施例中的相关描述，此处不再赘述。
实施例四
图8是本申请实施例四提供的终端设备的结构示意图。该终端设备包括：处理器81、存储器82以及存储在所述存储器82中并可在所述处理器81上运行的计算机程序83，例如用于金属异物检测线圈的构建方法的程序。所述处理器81执行所述计算机程序83时实现上述金属异物检测线圈的构建方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S110至S120。
示例性的，所述计算机程序83可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器82中，并由所述处理器81执行，以完成本申请。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序83在所述终端设备中的执行过程。例如，所述计算机程序83可以被分割成检测线圈确定模块和线圈调节模块，各模块具体功能如下：
检测线圈确定模块，用于获取目标检测区域的面积范围，根据所述面积范围确定金属异物检测线圈；其中，所述目标检测区域为无线充电设备的发射线圈区域；所述金属异物检测线圈包括若干对感应线圈绕组，每个所述感应线圈绕组包含N个串联的线圈组；
线圈调节模块，用于根据第一线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组的线圈匝数，以及根据第二线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组之间的间距，以使各个所述线圈组所在区域以及各个所述线圈组之间的间隔区域具有均匀磁场。
所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器81、存储器82以及存储在所述存储器82中的计算机程序83。本领域技术人员可以理解，图8仅仅是终端设备的示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所述处理器51可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器82可以是终端设备的内部存储单元，例如终端设备的硬盘或内存。所述存储器82也可以是外部存储设备，例如终端设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器82还可以既包括终端设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器82用于存储所述计算机程序以及金属异物检测线圈的构建方法所需的其他程序和数据。所述存储器82还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述***中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种金属异物检测线圈的构建方法，其特征在于，包括：
获取目标检测区域的面积范围，根据所述面积范围确定金属异物检测线圈；其中，所述目标检测区域为无线充电设备的发射线圈区域；所述金属异物检测线圈包括若干对感应线圈绕组，每个所述感应线圈绕组包含N个串联的线圈组；
根据第一线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组的线圈匝数，以及根据第二线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组之间的间距，以使各个所述线圈组所在区域以及各个所述线圈组之间的间隔区域具有均匀磁场；
所述根据第一线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组的线圈匝数，包括：
对于每个所述感应线圈绕组中各个所述线圈组，获取所述线圈组输出的K个第一感应电压值；K个所述第一感应电压值是当金属异物依次放置在所述线圈组的K个采样点的位置时采集得到的；
根据各个所述线圈组对应的所述K个第一感应电压值，得到各个所述线圈组的第一线圈灵敏度；
若任一所述线圈组的第一线圈灵敏度大于第一灵敏度阈值，则增加所述线圈组的匝数，并重新获取调整后的线圈组输出的K个感应电压值；
在根据各个所述线圈组对应的所述K个感应电压值，得到各个所述线圈组的第一线圈灵敏度之后，还包括：
若任一所述线圈组的第一线圈灵敏度小于或等于所述第一灵敏度阈值，则确定与所述线圈组对称的另一线圈组的线圈匝数为所述线圈组的匝数值；
所述根据第二线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组之间的间距，包括：
对于每个所述感应线圈绕组中各个所述线圈组，获取所述线圈组输出的K个第二感应电压值；K个所述第二感应电压值是当金属异物依次放置在所述线圈组的K个采样点的位置时采集得到的；
根据各个所述线圈组对应的所述K个第二感应电压值，得到各个所述线圈组的第二线圈灵敏度；
若任一所述线圈组的第二线圈灵敏度大于第二灵敏度阈值，则增加所述线圈组与相邻的线圈组之间的间距，并重新获取调整后的线圈组输出的K个感应电压值；
在根据各个所述线圈组对应的所述K个第二感应电压值，得到各个所述线圈组的第二线圈灵敏度之后，还包括：
若任一所述线圈组的线圈灵敏度小于或等于所述第二灵敏度阈值，则确定与所述线圈组对称的另一线圈组与相邻的线圈组之间的间距为当前所述线圈组与相邻的线圈组之间的间距。
2.如权利要求1所述的金属异物检测线圈的构建方法，其特征在于，所述线圈灵敏度的计算公式为：
ΔVk＝Vk-V0；
Figure FDA0004198539610000021
其中，V0表示所述线圈组上无金属异物时的初始感应电压值；Vk表示第K个感应电压值，K的取值范围为[1,K]；ΔVk为第K个感应电压值Vk与无金属异物时所述线圈组的初始感应电压值V0的电压差值；Ds为所述线圈灵敏度；ΔVavg为K个所述电压差值的平均电压值。
3.如权利要求1所述的金属异物检测线圈的构建方法，其特征在于，所述线圈组的K个采样点均匀分布在所述线圈组所在的区域。
4.一种金属异物检测线圈的构建装置，其特征在于，用于实现如权利要求1-3任一项所述的金属异物检测线圈的构建方法，所述金属异物检测线圈的构建装置包括：
检测线圈确定模块，用于获取目标检测区域的面积范围，根据所述面积范围确定金属异物检测线圈；其中，所述目标检测区域为无线充电设备的发射线圈区域；所述金属异物检测线圈包括若干对感应线圈绕组，每个所述感应线圈绕组包含N个串联的线圈组；
线圈调节模块，用于根据第一线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组的线圈匝数，以及根据第二线圈感应条件调节所述金属异物检测线圈中各个所述线圈组之间的间距，以使各个所述线圈组所在区域以及各个所述线圈组之间的间隔区域具有均匀磁场。
5.一种终端设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至3任一项所述金属异物检测线圈的构建方法的步骤。
6.一种金属异物检测***，其特征在于，包括：检测装置、电压采集装置以及如权利要求1至3任一项所述的金属异物检测线圈；其中，
所述金属异物检测线圈，设于无线充电设备的充电区域中；
所述电压采集装置，用于接收所述金属异物检测线圈中若干对感应线圈绕组对应的感应电压信息；
所述检测装置，用于根据所述感应电压信息输出检测结果。
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