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原文传递基于光纤传感网络的无线充电异物检测系统及检测方法

专利名称：	基于光纤传感网络的无线充电异物检测系统及检测方法
摘要：	基于光纤传感网络的无线充电异物检测系统及检测方法，包括：上盖板、光纤传感网络板、发射线圈、导磁单元、第一温度传感器、第二温度传感器、下盖板以及光纤传感网络板控制电路；所述上盖板安装在所述光纤传感网络板的上方，光纤传感网络板安装在所述发射线圈上方，所述发射线圈安装在所述导磁单元上方，导磁单元安装在所述下盖板上方；所述第一温度传感器与所述光纤传感网络板的光纤起点接触；所述第二温度传感器与下盖板上表面接触；该发明通过检测发射线圈的温度和应变，从而发现异物的系统及检测方法，解决了无线充电发射线圈上存在金属异物引起高温而可能引发安全隐患的问题，以及活物体异物进入无线充电工作区域而可能引起的潜在健康影响。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京有感科技有限责任公司
发明人：	王哲;陆钧;贺凡波;葛俊杰;马俊超
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-06T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-02T00:00:00+0800
申请号：	CN201910489302.2
公开号：	CN110077247A
代理机构：	北京挺立专利事务所(普通合伙)
代理人：	叶树明
分类号：	B60L53/12(2019.01);B;B60;B60L;B60L53
申请人地址：	100085 北京市海淀区上地三街9号D座412室
主权项：	1.基于光纤传感网络的无线充电异物检测系统，其特征在于，包括：上盖板、光纤传感网络板、发射线圈、导磁单元、第一温度传感器、第二温度传感器、下盖板以及光纤传感网络板控制电路；所述上盖板安装在所述光纤传感网络板的上方，所述光纤传感网络板安装在所述发射线圈上方，所述发射线圈安装在所述导磁单元上方，所述导磁单元安装在所述下盖板上方；所述第一温度传感器与所述光纤传感网络板的光纤起点接触；所述第二温度传感器与所述下盖板上表面接触；无线充电控制单元的一端与所述光纤传感网络板控制电路的一端电连接，所述无线充电控制单元的另一端与所述第一温度传感器的一端电连接；所述无线充电控制单元的又一端与所述第二温度传感器的一端电连接，所述无线充电控制单元的再一端与报警终端的一端电连接；所述光纤传感网络板控制电路包括：激光发射器、光纤放大器F1、光纤放大器F2、滤波器L1、滤波器L2、耦合器H1、耦合器H2、光电转换器、A/D转换电路、分离器、光调制器、驱动电路以及信号处理器；所述激光发射器的一端与所述光调制器的一端光信号连接，所述光调制器的另一端与所述驱动电路的一端电连接，所述光调制器的又一端与所述光纤放大器F1的一端光信号连接，所述光纤放大器F1的另一端与所述滤波器L1的一端光信号连接，所述滤波器L1的另一端与所述耦合器H1的一端光信号连接，所述耦合器H1的另一端与所述光纤传感网络板的输入端光信号连接，所述光纤传感网络板的输入端还与所述耦合器H2的一端光信号连接，所述耦合器H2的另一端与所述分离器的一端光信号连接，所述分离器的另一端与所述滤波器L2的一端光信号连接，所述滤波器L2的另一端与所述光纤放大器F2的一端光信号连接，所述光纤放大器F2的另一端与所述光电转换器的一端光信号连接，所述光电转换器的另一端与所述A/D转换电路的一端电连接，所述A/D转换电路的另一端与所述信号处理器的一端电连接。 2.根据权利要求1所述的基于光纤传感网络的无线充电异物检测系统，其特征在于，所述光纤传感网络板由普通裸光纤外加外套并绕制而成，护套的作用是防止在绕制时内部产生断点，并可保护光纤抵抗外部可能施加的强应力。 3.根据权利要求2所述的基于光纤传感网络的无线充电异物检测系统，其特征在于，所述光纤传感网络板采用光纤环形绕制而成，各匝光纤之间的中心距对应了待检测的金属异物最小尺寸。 4.根据权利要求1所述的基于光纤传感网络的无线充电异物检测系统，其特征在于，所述最小尺寸可按照相关国家规范或者更高的产品要求规定设置。 5.根据权利要求1所述的基于光纤传感网络的无线充电异物检测系统，其特征在于，所述激光发射器为可产生一个激光信号，并将该激光信号送入到所述光调制器，调制后的激光信号再由光纤放大器F1将信号放大，为了抑制放大转换过程中产生的噪声波干扰，光纤放大器F1后端增加了滤波器L1，根据激光信号的波长进行滤波处理操作，而后进入耦合器H1后传输到所述光纤传感网络板，当激光信号进入光纤传感网络板后,由于光纤介质自身的缺陷或因为内部电场、磁场、声音、压力、温度等物理特性发生改变，会导致光纤介质产生光学不均匀性或折射率的不均匀性,于是其中的一部分光信号会偏离原来的传播方向，往各个方向扩散后成为散射光,并因此产生与入射激光信号方向相反的后向散射光。 6.根据权利要求5所述的基于光纤传感网络的无线充电异物检测系统，其特征在于，从光纤传感网络板返回的后向散射光经耦合器H2后，再进入所述分离器,分离器通过其内部光栅将符合布里渊散射频段的光信号与其它散射光分离，再经过滤波器H2滤除噪声后，送入到光纤放大器F2中对光信号进行放大，放大后的光信号进入所述光电转换器中进行光电转换，可将光信号转换为电信号并放大转换为模拟信号，转换后的模拟信号采用A/D转换电路再转换为数字信号,转换后的数字信号送入信号处理器解析出频率信号和光功率，并根据与入射激光的频率计算出频移量。 7.根据权利要求6所述的基于光纤传感网络的无线充电异物检测系统，其特征在于，所述光电转换器采用光电二极管结构。 8.基于光纤传感网络的无线充电异物检测系统的检测方法，其特征在于，包括：步骤一、电动汽车无线充电系统的发射线圈和接收线圈存在着气隙，如果在线圈之间的能量区域内出现金属异物可能会因为涡流效应引起温度的升高，其热量会通过发射线圈的上盖板传递到后面的光纤传感网络板上；步骤二、当电动汽车无线充电系统在充电启动前先进行金属异物检查，即首先传送一个小功率能量，从而在所述发射线圈和接收线圈之间激励出一个磁场，当通过所述光纤传感网络板测量到发射线圈上某个区域的温度超过一个设定值时，系统停止小功率能量传送，并停止启动无线充电的流程同时发出报警信号；步骤三、若步骤二异物检测正常时，电动汽车无线充电系统开始按汽车的充电要求传递能量，但异物检测用的光纤传感网络持续工作；当充电过程中，有异物突然进入充电工作区域，可通过光纤传感网络板实时测量到发射线圈上某个区域的温度超过设定值，电动汽车无线充电系统停止无线充电并发出报警信号；步骤四、电动汽车无线充电时，所述发射线圈也会因为下部的导磁材料磁饱和等原因而引起发射线圈内部温度的升高，所述发射线圈后面的导磁单元的下面、发射线圈下盖板的上面安装了第二温度传感器，当发射线圈的导磁单元失效或其它原因，导致发射线圈内部热量升高，高温传递至所述光纤传感网络板和下盖板时，光纤传感网络板和第二温度传感器的温度测量值可能都超过设定值，此时系统停止无线充电，并在终端报警指示线圈超温故障；当第二传感器测量的温度在正常范围内，而光纤传感网络板的温度测量值超过了设定值，系统亦停止无线充电，并通过报警终端报警，并指示异物保护故障，同时显示异物在线圈上的位置；步骤五、如果电动汽车无线充电系统在充电启动前和充电过程中，所述发射线圈和接收线圈之间的能量传输区域内进入宠物或婴儿等活物体时，当活物体接触到所述发射线圈时，会因自身的压力而在所述光纤传感网络板上产生应变，且发生这些应变的区域可能会以一定的速度移动；当光纤网络在无线充电启动检查时或充电过程中检测到某些区域的应变变化量Δε超过设定值时，停止或不启动无线充电，并报警指示异物保护故障，同时显示异物在线圈上的位置；作为一种举例说明，所述报警终端可以是电动汽车无线充电系统自身所配置的，也可以在手机、汽车的中控台或远程监控系统等终端上显示；作为一种举例说明，温度设定值按照相关国家规范或更高的产品要求来确定，以金属异物发热温度在安全范围内不引起燃烧为主要考虑，同时线圈内部正常工作温度也应不超过这个温度值，如当金属异物温度升高到90℃，将透过盖板传递到光纤传感网络上的温度作为设定值。 9.根据权利要求8所述的基于光纤传感网络的无线充电异物检测系统的检测方法，其特征在于，所述变化量Δε的设定值按照相关国家规范或更高的产品要求对活物体异物的规定来确定。 10.根据权利要求9所述的基于光纤传感网络的无线充电异物检测系统的检测方法，其特征在于，所述变化量Δε的设定值采用3kg的物体对光纤传感网络所产生应变量作为设定值。
所属类别：	发明专利