电动汽车无线充电系统的金属异物检测线圈结构.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115972933A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202211257966.4(22)申请日2022.10.14(71)申请人福州大学地址350108福建省福州市闽侯县福州大学城乌龙江北大道2号福州大学(72)发明人张艺明王辉潘文斌毛行奎(74)专利代理机构福州元创专利商标代理有限公司35100专利代理师丘鸿超蔡学俊(51)Int.Cl.B60L53/124(2019.01)H02J50/60(2016.01)权利要求书1页说明书4页附图6页(54)发明名称电动汽车无线充电系统的金属异物检测线圈结构(57)摘要本发明提出一种电动汽车无线充电系统的金属异物检测线圈结构。考虑在电动汽车无线电能传输系统中，由于发射端和接收端没有直接的物理接触，导致两者之间的充电区域往往会有金属异物的进入。相比于原有的方案，本发明的优势在于实现了检测线圈和发射线圈的解耦，从而消除了对无线充电能量传输的影响，并且在检测线圈的各个位置上，均取得了一个较大的检测线圈自感变化率，从而获得优异的金属异物检测能力。CN115972933ACN115972933A权利要求书1/1页1.一种电动汽车无线充电系统的金属异物检测线圈结构，其特征在于：检测线圈位于发射线圈的上方；所述检测线圈的结构通过相反极性的线圈串联使检测线圈和发射线圈之间解耦。2.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电系统的金属异物检测线圈结构，其特征在于：所述检测线圈一共有20列，每一列由16个相互串联的矩形小线圈组成；单个子检测线圈由两个相反极性的小矩形线圈串联而成，使两个小矩形线圈的磁场相互抵消，以实现解耦；将两个所述子检测线圈串联得到由四个小矩形线圈组成的检测模块，进而得到一列由8个子检测线圈串联而成的条形检测线圈，检测线圈则由20个所述条形检测线圈铺设而成。3.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电系统的金属异物检测线圈结构，其特征在于：所述检测线圈由两层检测线圈组成，其中第二层检测线圈用于消除第一层的检测盲区；设线圈A、B、C、D为四个四极型线圈，它们分别由四个单极线圈以相反的极性串联而成，相邻的两个单极线圈极性相反，从而实现了四极线圈与发射线圈的解耦；通过从外向内布置多个四极检测线圈，得到每侧由8个矩形线圈组成的第一层检测线圈；第二层检测线圈设置在位于四个不同四极线圈的交界处的检测盲区的上方用于消除盲点，采用四极线圈及与第一层检测线圈相同的去耦结构。4.根据权利要求3所述的电动汽车无线充电系统的金属异物检测线圈结构，其特征在于：所述第二层检测线圈每侧有七个单极线圈，中间不能构成四极线圈的单极线圈采用双极线圈结构，通过串联两个相反极性的单极线圈实现与发射线圈的解耦。2CN115972933A说明书1/4页电动汽车无线充电系统的金属异物检测线圈结构技术领域[0001]本发明属于电动汽车无线充电技术领域，尤其涉及一种电动汽车无线充电系统的金属异物检测线圈结构。背景技术[0002]无线电能传输（WirelessPowerTransfer,WPT）技术作为一种无需金属导线的直接接触，便可将能量从发射端输送到负载接收端的技术，近年来受到了越来越多研究人员的关注，其主要的优点是安全可靠灵活，实现了自由的充电以及电源和负载间完全意义上的电气隔离，在电动汽车，消费类电子产品等商业领域得到了广泛的应用。[0003]磁耦合式无线电能传输技术在WPT中技术最为成熟应用最为广泛，但在实际应用中，由于发射端和接收端没有直接的物理接触，导致两者之间的充电区域往往会有金属异物的进入。这些金属异物一方面会使无线电能传输系统的耦合机构的参数发生变化，进而使得系统的功率和效率下降，影响系统正常工作；另一方面，意外进入的金属异物会在涡流效应的影响下产生发热现象，尤其是在电动汽车无线充电这种对大功率要求比较高的场景，充电功率一般会达到几十千瓦，涡流效应尤为显著，金属异物产生的发热现象会十分严重，甚至会发生火灾，威胁人身财产的安全。因此，异物检测(ForeignObjectDetection,FOD)作为能够提高电动汽车无线充电安全性和可靠的技术，其重要性不言而喻，并且已有相关标准规定了电动汽车无线充电系统中必须有FOD技术。在异物检测技术中，金属异物检测(metalobjectdetection，MOD)尤为重要，其基本原理是：在充电区域中产生涡流效应下的金属异物可以等效为电阻和电感的串联模型,如说明书附图1所示，在高频激励下，检测线圈的自感量会随着金属异物的介入而发生变化，通过检测线圈自感变化量来判断是否有金属异物的存在。发明内容[0004]考虑在电动汽车无线电能传输系统中，由于发射端和接收端没有直接的物理接触，导致两者之间的充电区域往往会有金属