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原文传递一种无线充电金属异物检测装置及检测方法

专利名称：	一种无线充电金属异物检测装置及检测方法
摘要：	一种无线充电金属异物检测装置及检测方法，包括：声表面波采样单元、压电基板、导热胶层、吸声材料层、高频发生电路、温度传感器、循环采集电路和表面声波检测电路；所述声表面波采样单元设置在压电基板上方，用于采样无线充电系统发射线圈的上壳体温度；通过在发射线圈内增加压电基板，激励声表面波检测温度变化，从而发现异物的装置及检测方法，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，而且抗干扰性强，可以提高电动汽车无线充电工作的安全性。
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：	2019-06-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201910558356.X
公开号：	CN110103745A
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：	B60L53/124(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：	1.一种无线充电金属异物检测装置，其特征在于，包括：声表面波采样单元、压电基板、导热胶层、吸声材料层、高频发生电路、温度传感器、循环采集电路和表面声波检测电路；所述声表面波采样单元设置在压电基板上方，用于采样无线充电系统发射线圈的上壳体温度；所述声表面波采样单元的一端与所述循环采集电路的一端电连接，所述循环采集电路的另一端与所述表面声波检测电路的一端电连接；所述声表面波采样单元的另一端与所述高频发生电路的一端电连接；所述压电基板封装在发射线圈线盘上方，上壳体的下部；所述压电基板和上壳体之间填充了一层导热胶层作为缓冲层，以减少上壳体上方出现异物时对压电材料传递压力；所述声表面波采样单元包括：多组输入叉指换能器、多组输出叉指换能器、输入电极以及输出电极；所述多组输入叉指换能器并排紧邻的设置在所述压电基板的左侧，所述多组输出叉指换能器并排紧邻的设置在所述压电基板的右侧；所述输入叉指换能器用于接收声表面波；所述输出叉指换能器用于产生声表面波；所述输入电极用于向所述多组输入叉指换能器输入交变电压；所述输出电极与所述多组输出叉指换能器电连接，用于输出电信号；所述表面声波检测电路包括：低通滤波器、转换放大器和控制器；所述表面声波检测电路用于接收所述循环采集电路采集的信号，并对该信号进行滤波、放大与处理；所述循环采集电路，用于采集所述声表面波采样单元采样得到的高频交流电场信号。 2.根据权利要求1所述的一种无线充电金属异物检测装置，其特征在于，所述压电基板采用压电材料制作而成。 3.根据权利要求1所述的一种无线充电金属异物检测装置，其特征在于，所述输入叉指换能器包括：两个交叉相对、互不接触的输入叉指电极，每组输入叉指电极大小、形状一致。 4.根据权利要求3所述的一种无线充电金属异物检测装置，其特征在于，所述输入叉指电极采用多个电极齿垂直设置在汇流条上的结构。 5.根据权利要求3所述的一种无线充电金属异物检测装置，其特征在于，所述输入、输出叉指电极均采用半导体集成电路工艺，通过金属沉积制作而成。 6.根据权利要求5所述的一种无线充电金属异物检测装置，其特征在于，所述压电基板右侧的多组输出叉指换能器作为输出换能器，用于接收向右侧传播过来的声表面波，由于压电基板形变带来的正压电效应，会在每组所述输出叉指换能器内激励产生高频电场，从而能够在所述输出电极上输出高频交流电场信号；每组输出电极的两个接头彼此并联在一起，而后分别与所述循环采集电路的一端电连接。 7.根据权利要求1所述的一种无线充电金属异物检测装置，其特征在于，所述压电基板的四周和顶端安装了吸声材料层，向左侧边缘及向右侧传播穿过所述输出叉指换能器而外溢出的杂散声波可被吸声材料层吸收，避免了回声造成的干扰。 8.一种无线充电金属异物检测装置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、在无线充电启动前的小功率传输检查或正常充电大功率的传输过程中，如果发射线圈的上壳体上方存在着金属异物，该金属异物会因涡流效应引起自身温度急剧升高，并带动其所在区域的温度同步升高，此热量会透过发射线圈的上壳体通过后面的导热胶层传递到压电基板上；步骤二、为检测所述压电基板上的温度分布，由高频发生电路将外部工频交流电转换为高频交流电，并施加在输入叉指换能器的输入电极上，在所述压电基板上产生一系列覆盖整个压电基板的声表面波，并沿压电基板传播；步骤三、所述压电基板右端设置的各个输出叉指换能器将所接收到的声表面波转换为高频交流电场，各个输出叉指换能器两端的输出电极的两个接头分别并联在一起，并与循环采集电路的一端电连接，所述循环采集电路通过内部电路分时切换后，与表面声波检测电路循环接通，即每次只接入一个所述输出叉指换能器，将该通道的高频交流电信号送入表面声波检测电路，滤除信号中无用的频率分量，而后送入到转换放大器，将信号放大，并将信号由正弦波信号变换为方波信号，之后送入到控制器中进行信号处理；步骤四、控制器进行信号的处理，依据振荡频率与温度的关系公式计算得出，当控制器检测出的温度超过设定温度值时，控制器发出指令使无线充电系统停止功率传输，通过无线充电的配套终端设备发出报警信号，并根据相应通道位置指示出异物的位置，即发生温度变化的区域；所述声表面波的温度T和振荡频率F(T)关系有如下关系式： F(T)＝f(T0)[1+b0(T-T0)+b1(T-T0)2+…bn(T-T0)n+1] 公式中T0由温度传感器测量而得，测量的是空气温度，即环境温度；公式中温度系数b0～bn由材料决定。 9.根据权利要求8所述的一种无线充电金属异物检测装置的检测方法，其特征在于，对所述振荡频率的测量主要通过对方波信号计数来实现，即所述控制器通过测量每秒的脉冲个数来测量并计算得出振荡频率。 10.根据权利要求8所述的一种无线充电金属异物检测装置的检测方法，其特征在于，输入的所述高频交流电还可直接采用线圈耦合设备，耦合无线充电功率传输过程中施加在接收线圈上的高频交流电。
所属类别：	发明专利