[发明专利]LC串联拓扑无线充电系统的异物检测方法

说明书

本发明旨在于提供一种LC串联拓扑无线充电系统的异物检测方法，硬件成本较低、可靠性高且精度较高。包括以下步骤：步骤1：初次上电校准阶段：上电后通过计算得出发射端的LC网络的固有谐振频率f、品质因数Q和等效直流电阻，并记为常用参数；步骤2：实时采集耦合式电流传感器输出电流I_f，同时记录采样时激励源输入电压有效值U_f和当前工作频率f₁，将上述参量代入品质因数变化率换算公式计算出金属异物介入导致的品质因数Q变化率如果当前品质因数Q的变化率小于设定金属异物检测判断阈值，则发出警告并停止充电；如果当前品质因数Q的变化率位于设定的异物检测判断阈值范围内，则充电系统安全，继续充电。

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，特别是涉及一种LC串联拓扑无线充电系统的异物检测方法。

背景技术

无线充电异物检测技术一直以来都是行业聚焦研究的技术热点，无线充电技术应用研究至今，业界提出了各种各样的异物检测方法，但是大部分可实施方法集中在无线充电的连接阶段。无线充电过程中金属异物的检测反而被刻意忽略了，造成这一现象的主要原因要归结到无线充电应用还处在初级阶段，应用场景固定单一且感应式无线充电方案充电高度具有很大的局限性，为了适配当下的应用场景，为了尽可能使得感应式无线充电用受电设备工作在最优的充电高度，业界对于Surface-to-Surface的紧贴式充电结构达成了高度共识，过去这样的装配结构既可以解决充电高度局限的问题，又可以通过结构限制充电过程中有金属异物介入，一举多得。

随着无线充电技术的广泛应用，终端对于无线充电系统摆放自由度要求迫切增加，这就使得原本具有优势的Surface-to-Surface的紧贴式充电结构反而成为了限制技术进步和市场发展的壁垒。为了解决这一问题，行业大部分精力开始聚焦在如何通过优化拓扑解决感应式无线充电系统充电高度的问题，业已取得广泛的成绩。随着感应式无线充电系统充电高度提高，摆放自由度取得了突破进展，但是这也同时带来了另一个急需解决的问题即无线充电过程中金属异物检测的问题。目前市面上主要检测的方法有三种：PowerLoss法，接收设备Q值通信法，结构限制方法，但是都存在一定的缺陷，例如PowerLoss法虽然方法实现简单、软硬件成本低，但是异物检测精度较差，接收设备Q值通信法虽然能够比较准确识别金属异物，但是对于硬件的要求较高，设备的兼容性差，而结构限制法充电用场景单一，受电设备局限性大，可靠性差，无法检测识别只能被动防御，风险较大。

发明内容

对此，本发明旨在于提供一种硬件成本较低、可靠性高且精度较高的LC串联拓扑无线充电系统的异物检测方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种LC串联拓扑无线充电系统的异物检测方法，包括以下步骤：

步骤1：初次上电校准阶段：上电后通过计算得出发射端的LC网络的固有谐振频率f、品质因数Q和等效直流电阻，并记为常用参数；

步骤2：实时采集耦合式电流传感器输出电流I_f，同时记录采样时激励源输入电压有效值U_f和当前工作频率f₁，将上述参量代入品质因数变化率换算公式计算出金属异物介入导致的品质因数Q变化率如果当前品质因数Q的变化率小于设定金属异物检测判断阈值，则发出警告并停止充电；如果当前品质因数Q的变化率位于设定的异物检测判断阈值范围内，则充电系统安全，继续充电。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明方法采用测量自身Q值的方法，利用监测金属异物介入导致的发射端LC网络的Q值变化来实现对金属异物的实时识别，金属异物检测的实时性好、可靠性高，在充电过程中也可以实时监测是否有金属异物介入，所有参数均依靠自身采集，可靠性高，且时序简单，不需要借助通讯解调，因此无需考虑通信时序资源，异物检测识别精度较高。