异物检测电路及异物检测方法技术

本发明专利技术提供一种异物检测电路及异物检测方法，所述方法包括：步骤a)建立无线电能传输系统中发射器和接收器之间的通信链路；步骤b)发射器和接收器基于磁性耦合进行无线电能传输；步骤c)测量接收器端的品质因子，并基于所述品质因子判断是否有异物存在于所述无线电能传输系统中。通过本发明专利技术提供的异物检测电路及异物检测方法，解决了现有无法有效检测异物的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
异物检测电路及异物检测方法


[0001]本专利技术涉及无线电能传输技术，特别是涉及一种应用于无线电能传输系统中的异物检测电路及异物检测方法。

技术介绍

[0002]随着技术的进步，无线电能传输已经成为移动终端(如移动电话、平板电脑、数码相机、MP3播放器和/或其他类似终端)用于提供电能或对电池充电的有效和方便的机制。一个无线电能传输系统典型地包括一原边侧发射器及一副边侧接收器，所述原边侧发射器与所述副边侧接收器通过磁性耦合连接。
[0003]在正常的无线电能传输系统中，能量传输仅发生在原边侧发射器和副边侧接收器之间；但实际应用中，由于无线电能传输系统通常是处于一个开放的场景中(如具有无线充电功能的手机使用作为附件的充电器进行充电，手机和充电器是独立的可分离的产品形式)，原边侧发射器和副边侧接收器之间有时会存在异物(如硬币、回形针、钥匙或滤波片等)，而异物又会从磁场中消耗功率，并将自身加热到不安全的温度水平，这不仅会降低无线电能传输系统的功率传输效率，还会威胁用户人身安全。
[0004]鉴于此，有必要提供一种简单可靠的异物检测方法来在各种运行条件下提供快速而准确的解决方案。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种异物检测电路及异物检测方法，用于解决上述诸多问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种异物检测方法，应用于无线电能传输系统中，所述异物检测方法包括：
[0007]步骤a)建立无线电能传输系统中发射器和接收器之间的通信链路；
[0008]步骤b)发射器和接收器基于磁性耦合进行无线电能传输；
[0009]步骤c)测量接收器端的品质因子，并基于所述品质因子判断是否有异物存在于所述无线电能传输系统中。
[0010]可选地，步骤c)在步骤b)之前和/或之后执行。
[0011]可选地，步骤c)在步骤b)之前执行时，步骤c)还包括：若判断无异物存在于所述无线电能传输系统中，则开启无线电能传输；若判断有异物存在于所述无线电能传输系统中，则不开启或限制无线电能传输。
[0012]可选地，步骤c)在步骤b)之后执行时，步骤c)还包括：若判断无异物存在于所述无线电能传输系统中，则继续无线电能传输；若判断有异物存在于所述无线电能传输系统中，则结束或限制无线电能传输。
[0013]可选地，通过限制传输功率来限制无线电能传输。
[0014]可选地，测量接收器端品质因子的方法包括：
[0015]向所述接收器中由接收线圈和谐振电容构成的谐振电路施加具有电压阶跃的激励，并使所述谐振电路产生自激振荡以得到具有谐振衰减包络的阻尼正弦波形；
[0016]比较阻尼正弦波形与阈值电压，并检测阻尼正弦波形的值等于阈值电压时的最后时刻；
[0017]根据所述最后时刻，确定与所述阻尼正弦波形的峰值对应的时刻，其中，所述峰值对应的时刻与所述最后时刻处于阻尼正弦波形的同一个周期内；
[0018]根据所述最后时刻、所述峰值对应的时刻和阈值电压确定阻尼正弦波形的峰值；
[0019]根据所述峰值对应的时刻及电压阶跃的电压值与所述峰值的比值来计算所述品质因子。
[0020]可选地，测量接收器端品质因子的方法包括：
[0021]向所述接收器中由接收线圈和谐振电容构成的谐振电路施加具有电压阶跃的激励，并使所述谐振电路产生自激振荡；
[0022]对所述谐振电路中的电容电压进行采样并得到采样电压信号；
[0023]对所述采样电压信号进行峰值保持以输出峰值电压信号，并同步将所述采样电压信号转换为方波信号；
[0024]对所述峰值电压信号和所述方波信号进行模数转换并同步采样，得到每个波峰的峰值电压及其对应所在周期数；
[0025]根据每个波峰的峰值电压及其对应所在周期数计算所述品质因子。
[0026]可选地，基于所述品质因子判断是否有异物存在于所述无线电能传输系统中的方法包括：比较所述品质因子和设定值，在所述品质因子小于所述设定值时，判定有异物存在于所述无线电能传输系统中，反之，则判定无异物存在于所述无线电能传输系统中。
[0027]可选地，得到所述设定值的方法包括：
[0028]在无异物时，测量不同中心间距下所述接收器端的品质因子，并从中选取最小值作为设定品质因子；
[0029]将所述设定品质因子与设定百分比的乘积作为所述设定值；
[0030]其中，所述中心间距是指所述发射器的发射线圈中心与所述接收器的接收线圈中心之间的距离。
[0031]可选地，重复多组测量以得到多个所述最小值，并对多个所述最小值求平均以得到所述设定品质因子。
[0032]可选地，所述设定百分比不大于100％。
[0033]本专利技术还提供了一种异物检测电路，设置于无线电能传输系统的接收器中，所述异物检测电路包括：激励注入模块及异物检测模块，耦接至所述无线电能传输系统中接收器的谐振电路，所述谐振电路包括串联的接收线圈和谐振电容；其中，
[0034]所述激励注入模块向所述谐振电路施加具有电压阶跃的激励，并使所述谐振电路产生自激振荡；
[0035]所述异物检测模块则基于所述谐振电路的自激振荡测量所述接收器端的品质因子，并基于所述品质因子判断是否有异物存在于所述无线电能传输系统中。
[0036]可选地，所述异物检测模块还进行异物检测时机控制，及根据异物有无进行传输控制。
[0037]如上所述，本专利技术的一种异物检测电路及异物检测方法，可在电能开始传输之前和/或电能传输过程中进行，通过采用接收器端的品质因子进行异物检测，大大降低了检测误差，提高了检测精度。
附图说明
[0038]图1显示为无线电能传输系统的框图。
[0039]图2显示为发射器和接收器部分的电路图。
[0040]图3显示为异物检测电路的一种电路图。
[0041]图4显示为阻尼正弦波形的波形图。
[0042]图5显示为异物检测电路的另一种电路图。
[0043]图6显示为异物检测方法的一种流程图。
[0044]图7显示为异物检测方法的另一种流程图。
[0045]图8显示为发射器和接收器之间存在异物时的示意图。
[0046]元件标号说明
[0047]10
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电源
[0048]20
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发射器
[0049]201
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电压转换电路
[0050]202
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TX谐振电路
[0051]203
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TX通信电路
[0052]204
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异物检测方法，应用于无线电能传输系统中，其特征在于，所述异物检测方法包括：步骤a)建立无线电能传输系统中发射器和接收器之间的通信链路；步骤b)发射器和接收器基于磁性耦合进行无线电能传输；步骤c)测量接收器端的品质因子，并基于所述品质因子判断是否有异物存在于所述无线电能传输系统中。2.根据权利要求1所述的异物检测方法，其特征在于，步骤c)在步骤b)之前和/或之后执行。3.根据权利要求2所述的异物检测方法，其特征在于，步骤c)在步骤b)之前执行时，步骤c)还包括：若判断无异物存在于所述无线电能传输系统中，则开启无线电能传输；若判断有异物存在于所述无线电能传输系统中，则不开启或限制无线电能传输。4.根据权利要求2所述的异物检测方法，其特征在于，步骤c)在步骤b)之后执行时，步骤c)还包括：若判断无异物存在于所述无线电能传输系统中，则继续无线电能传输；若判断有异物存在于所述无线电能传输系统中，则结束或限制无线电能传输。5.根据权利要求3或4所述的异物检测方法，其特征在于，通过限制传输功率来限制无线电能传输。6.根据权利要求1所述的异物检测方法，其特征在于，测量接收器端品质因子的方法包括：向所述接收器中由接收线圈和谐振电容构成的谐振电路施加具有电压阶跃的激励，并使所述谐振电路产生自激振荡以得到具有谐振衰减包络的阻尼正弦波形；比较阻尼正弦波形与阈值电压，并检测阻尼正弦波形的值等于阈值电压时的最后时刻；根据所述最后时刻，确定与所述阻尼正弦波形的峰值对应的时刻，其中，所述峰值对应的时刻与所述最后时刻处于阻尼正弦波形的同一个周期内；根据所述最后时刻、所述峰值对应的时刻和阈值电压确定阻尼正弦波形的峰值；根据所述峰值对应的时刻及电压阶跃的电压值与所述峰值的比值来计算所述品质因子。7.根据权利要求1所述的异物检测方法，其特征在于，测量接收器端品质因子的方法包括：向所述接收器中由接收线圈和谐振电容构成的谐振电路施加具有电压阶跃的激励，并使所述谐振电路产生自激...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨敏，余丙涛，
申请(专利权)人：伏达半导体合肥有限公司，
类型：发明
国别省市：