具有活体检测功能的无线充电系统技术方案

具有活体检测功能的无线充电系统，包括与发射端线圈贴近或紧贴设置的发射端金属板，发射端金属板顺次连接有振荡电路及电容数字转换器；所述发射端MCU与电容数字转换器相接，获取电容数字转换器的数字信号，并根据获取的数字信号生成系统的控制信号；具有活体检测功能的无线电能传输方法，通过在发射端MCU设定电容阈值，判断电容数字转换器输出的电容与电容阈值之间的关系来判断是否具有活体进入无线电能传输系统中。该系统和方法可以识别发射端线圈和接收权线圈的磁场中是否存在活物，可极大提高无线电能传输系统的安全性。

Wireless charging system with living detection function

Wireless charging system with in vivo detection function, including the transmitter coil close to or close to the set emission end plates, the transmitter metal plate is orderly connected with the oscillation circuit and capacitance to digital converter; the transmitter MCU and capacitance to digital converter with digital signal acquisition capacitance to digital converter, and according to the control of digital signal. Generation system acquisition; with in vivo detection function of radio transmission method, transmitter MCU through setting threshold to determine the relationship between capacitance and capacitance to digital converter and the output capacitor threshold to determine whether it has entered in the wireless power transfer system. The system and method can identify the presence of live objects in the magnetic field of the transmitting coil and the receiving coil, which can greatly improve the safety of the radio energy transmission system.

【技术实现步骤摘要】
具有活体检测功能的无线充电系统
本专利技术属于无线充电
，涉及一种无线充电系统，具体的说，为一种具有活体检测功能的无线充电系统。
技术介绍
无线电能传输是一种通过空间电磁场耦合来进行电能传输的技术，其主要优点是不需要插拔，使用简单方便；不会产生电火花，可以在易燃易爆的工业环境中使用；可以在水中进行能量传输，可以应用到海洋装备等水下应用中。无线电能传输系统主要包括两部分，一部分是能量传输，通过电能变换，将电能从发射端无线传输到接收端；另外一部分是通信控制，主要用于完成发射端与接收设备之间的信息和控制交互，保证整个系统工作的安全性和稳定性。能量传输部分又分为发射部分与接收部分，通常通过间隔设置的发现线圈和接收线圈传递电能。由于这两部分在空间上完全处于分离状态，能量的传输是通过这两部分之间的电磁场进行能量耦合，此电磁场是一个高频的交变磁场，当发射端线圈与接收端线圈垂直工作距离较远时(如电动汽车的无线充电距离要求是15-25CM)，发射与接收端之间的空隙可以进入小动物或者其他的生物。例如：在冬季比较寒冷的季节，电动汽车在户外无人值守的情况下进行无线充电时，发射端线圈与接收端线圈存在的温升，小动物就会进入磁场中趴伏在发射端线圈上面进行取暖。生物体长时间处于高频交变的磁场中可能会受到一定的伤害，出于人道的考虑，要求无线电能传输系统具有生物识别的功能，停止无线电能传输，以便下一步采取保护或驱逐小动物离开的动作。而现有的无线电能传输系统，通常不具有活体检测的功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有活体检测功能的无线电能传输系统机无线充电方法，该系统可以检测出发射端线圈和接收端线圈之间是否有活体进入，以便控制无线电能发射端的工作。本专利技术的内容为：具有活体检测功能的无线充电系统，无线电能传输系统包括连接电网的无线电能发射端和可与无线电能发射端进行电能和通讯信号传输的无线电能接收端，所述无线电能发射端包括发射端线圈、发射端MCU及与发射端线圈相连的逆变电路，发射端MCU经驱动电路与逆变电路相接；所述无线电能接收端包括与发射端线圈间隔设置的接收端线圈；进一步包括与发射端线圈贴近或紧贴设置的发射端金属板，发射端金属板顺次连接有振荡电路及电容数字转换器；所述发射端MCU与电容数字转换器相接，获取电容数字转换器的数字信号。优选为：进一步包括设置在发射端金属板与发射端线圈之间的发射端磁屏蔽材料板，发射端金属板、发射端磁屏蔽材料板和发射端线圈三者之间顺次紧贴设置。优选为：振荡电路与电容数字转换器之间设置有滤波电路。优选为：无线电能接收端进一步包括与接收端线圈贴近或紧贴设置的接收端金属板。优选为：无线电能接收端进一步包括设置在接收端金属板与发射端线圈之间的接收端磁屏蔽材料板，；接收端金属板、接收端磁屏蔽材料板和接收端线圈三者顺次紧贴设置。优选为：发射端金属板和接收端金属板优选采用铝板。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术提出了一种无线电能传输系统，可以识别发射端线圈和接收权线圈的磁场中是否存在活物，可极大提高无线电能传输系统的安全性。(2)通过为无线电能发射端配置金属板、振荡电路及滤波电路，检测占当电路感应电容的变化，以判断是否有活体进入。该方法相比于光传感器、微波雷达等传感器方案，具有低功耗、低成本、高精度、非接触式等优点。(3)通过为无线电能和发射端及无线电能接收端配置金属板、磁屏蔽材料板，可进行磁屏蔽，减少电磁泄露，提高发射端和接收端之间的电能传输效率。附图说明图1为无线充电系统结构示意图；图2为活体检测电路结构示意图；图3为无线充电方法结构示意图；图4为另一种实施方式无线充电方法结构示意图。其中，1-发射端线圈，2-发射端磁屏蔽板，3-发射端金属板，4-接收端线圈，5-接收端磁屏蔽板，6-接收端金属板，7-发射端MCU，8-驱动电路，9-逆变电路，10-振荡电路，11-滤波电路，12-电容数字转换器，13-活体具体实施方式以下将结合附图对本专利技术的具体实施方式进行清楚完整地描述。显然，具体实施方式所描述的实施例仅为本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术提供了一种无线充电系统及充电方法，与传统的无线充电系统不同，本专利技术提供的无线充电系统具有活体检测功能，可以检测发射端线圈与接收端线圈之间是否存在活物；与传统的无线充电方法不同，本专利技术提供的无线充电方法可以根据发射端线圈与接收端线圈之间是否存在活体而控制无线充电系统的工作，避免对活体造成伤害。具体参考图1，具有活体检测功能的无线充电系统，包括连接电网的无线电能发射端和可与无线电能发射端进行电能和通讯信号传输的无线电能接收端。其中，无线电能发射端包括与电网连接的发射端整流滤波电路、发射端线圈1、发射端MCU7及与发射端线圈1相连的逆变电路9，发射端MCU7经驱动电路8与逆变电路9相接；无线电能接收端包括与发射端线圈1间隔设置的接收端线圈4，接收端线圈4输出信号经接收端高频整流滤波电路、DC/DC稳压电路后与负载连接。发射端线圈1与接收端线圈4是间隔设置的，具有一定的垂直距离。而二者之间的间隔，足够一些小型的活物进入高频交变的磁场。为了实现活体检测功能，进一步设计与发射端线圈1贴近或紧贴设置的发射端金属板3，发射端金属板3顺次连接有振荡电路10及电容数字转换器12；发射端MCU7与电容数字转换器相12接，获取电容数字转换器12的数字信号，并根据获取的数字信号生成系统的控制信号，以控制驱动电路8是否向逆变电路输出驱动信号。发射端MCU7是整个无线充电系统控制的核心，为了可以具有活体检测功能，发射端MCU7包括以下功能模块：电容数字转换器信号接收单元：用于接收电容数字转换器的输出信号；阈值存储单元：用于存储电容数字信号阈值和电容差阈值，该电容数字信号阈值将作为比较标准，与接收到的电容数字转换器的输出信号进行比较，比较结果进一步与电容差阈值进行比较；驱动信号计算单元：用于根据电容数字信号阈值及接受到的电容数字转换器的输出值来计算电容差信号，并将计算得到的电容差信号与电容差阈值进行比较，根据比较结果控制是否产生驱动信号，以控制逆变电路的工作。作为一种更优的设计，发射端MCU7进一步包括以下功能单元：计时单元：当活体进入发射端线圈1和接收端线圈4，且电容差大于电容差阈值时起开始计时，并统计活体在发射端线圈1和接收端线圈4时之间存在的时间；同时，为了配合计算活体存在的时间，阈值存储单元还可存储一时间阈值，驱动信号计算单元进一步将根据时间阈值及活体存在于端线圈1和接收端线圈4时之间的时间来控制驱动信号的产生，以控制逆变电路的工作。无线电能传输系统中的振荡电路10采用传统的LC振荡电路，具体参考图2，包括并联连接的电容C2和电感L1。当发射端线圈1和接收端线圈4之间有活体13进入时，活体13与发射端金属板2之间将产生一个等效电容C1，该等效电容C1并联耦合接入振荡电路10。在没有活体13进入时，电容数字转换器12为振荡电路10提供一个谐振激励电流，然后产生一个有一定振荡频率的电压信号V1，电压信号V1可以表征振荡电容C2的变化(V1为振荡电路10输出的电压信号，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有活体检测功能的无线充电系统，无线电能传输系统包括连接电网的无线电能发射端和可与无线电能发射端进行电能和信号传输的无线电能接收端，所述无线电能发射端包括发射端线圈、发射端MCU及与发射端线圈相连的逆变电路，发射端MCU经驱动电路与逆变电路相接；所述无线电能接收端包括与发射端线圈间隔设置的接收端线圈；其特征在于：进一步包括与发射端线圈贴近或紧贴设置的发射端金属板，发射端金属板顺次连接有振荡电路及电容数字转换器；所述发射端MCU与电容数字转换器相接，获取电容数字转换器的数字信号。

【技术特征摘要】
1.具有活体检测功能的无线充电系统，无线电能传输系统包括连接电网的无线电能发射端和可与无线电能发射端进行电能和信号传输的无线电能接收端，所述无线电能发射端包括发射端线圈、发射端MCU及与发射端线圈相连的逆变电路，发射端MCU经驱动电路与逆变电路相接；所述无线电能接收端包括与发射端线圈间隔设置的接收端线圈；其特征在于：进一步包括与发射端线圈贴近或紧贴设置的发射端金属板，发射端金属板顺次连接有振荡电路及电容数字转换器；所述发射端MCU与电容数字转换器相接，获取电容数字转换器的数字信号。2.如权利要求1所述的具有活体检测功能的无线充电系统，其特征在于：进一步包括设置在发射端金属板与发射端线圈之间的发射端磁屏蔽材料板，发射端金...

【专利技术属性】
技术研发人员：李聃，张超，李鹏，
申请(专利权)人：青岛鲁渝能源科技有限公司，上海空传能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37