[发明专利]异物检测线圈结构以及用于无线电能传输的异物检测系统

说明书

本发明提供了一种异物检测线圈结构以及用于无线电能传输的异物检测系统，异物检测线圈结构，包括：多个传感单元，每个传感单元均包括两个反向串联连接的传感线圈，各个传感单元横向或纵向依次串联成一排或一列线圈组，线圈组关于能量传输发射线圈的中心轴或者几何中心对称布置；通电工作时，顺时针绕向与逆时针绕向的传感线圈产生的磁场垂直于线圈组所在平面且方向始终相反，能量传输发射线圈产生的磁场，穿过顺时针绕向与逆时针绕向传感线圈的磁力线相等；本发明的传感线圈组与能量传输发射线圈始终能够实现解耦，保证了检测结果的准确性。

技术领域

本发明涉及异物检测技术领域，特别涉及一种异物检测线圈结构以及用于无线电能传输的异物检测系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

相较于传统的有线充电方式，无线充电更具美观性、灵活性，克服了传统充电模式中存在的易磨损、不美观等问题。无线电能传输技术具有广阔的应用前景，受到国内外研究单位的广泛关注，在生物医学、电动汽车、智能仓储等领域取得了一定进展。然而，在充电过程中，金属异物入侵充电区域会影响系统电气参数，从而导致系统无法正常工作。同时，由于以涡流效应为主的各类电磁效应会在系统内产生损耗，造成能量的浪费。更严重的是，金属异物在高频磁场中因涡流效应温度上升，可能引起火灾，降低系统的安全性。因此，在无线充电系统中配备异物检测技术是十分必要的。

现有的金属异物检测技术主要为基于相邻单位反串联(线圈绕向相反且串联连接)传感线圈的有源异物检测。这种连接方式的传感线圈具有以下优势：(1)小尺寸检测线圈对于微小异物的感知能力强；(2)传感线圈位于均匀磁场中，其与能量传输线圈之间的耦合很小，减小系统其它部分对异物检测传感装置的影响。

图1所示为以矩形平面螺旋线圈为例的反串联线圈结构，以此为异物检测最小单元，多个传感单元组合构成阵列式检测传感装置，当阵列式异物检测线圈正常工作时，其与无线充电系统发射线圈位置关系如图2所示，其中，俯视图中虚线框表示异物检测线圈，左视图中异物检测线圈与能量传输发射线圈间距为10mm。

发明人发现，最小传感单元放置在不均匀的磁场中时，如图2中的a区域，此时能量传输线圈与传感线圈无法实现解耦，影响异物检测系统的精确性与可靠性。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种异物检测线圈结构以及用于无线电能传输的异物检测系统，传感线圈组与能量传输发射线圈始终能够实现解耦，保证了检测结果的准确性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种异物检测线圈结构。

一种异物检测线圈结构，包括：多个传感单元，每个传感单元均包括两个反向串联连接的传感线圈，各个传感单元横向或纵向依次串联成一排或一列线圈组，线圈组关于能量传输发射线圈的中心轴或者几何中心对称布置；

通电工作时，顺时针绕向与逆时针绕向的传感线圈产生的磁场垂直于线圈组所在平面且方向始终相反，能量传输发射线圈产生的磁场，穿过顺时针绕向与逆时针绕向传感线圈的磁力线相等。

作为本发明第一方面可选的一种实现方式，每个传感线圈均串联有一个谐振全补偿电容。

本发明第二方面提供了一种异物检测线圈结构。

一种异物检测线圈结构，第一层单行传感线圈组中各传感线圈分别串接谐振全补偿电容后依次串联连接，第二层单行传感线圈组中各传感线圈分别串接谐振全补偿电容后依次串联连接；

第一层和第二层位置正对的传感线圈的绕向相同，第一层单行传感线圈组和第二层单行传感线圈组分别关于能量传输发射线圈的中心轴或者几何中心对称布置，两层单行传感线圈组串联或者并联连接。