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技術(shù)文章
IEC 62368-1 無線充電異物溫升測(cè)試套件
無線充電異物判斷方法，包括：步驟s1：檢測(cè)工作區(qū)域是否存在異物，否則進(jìn)入步驟s11，是則進(jìn)入步驟s12；步驟s11為：測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)的初始輻射功率值m11，啟動(dòng)無線充電功率傳輸；步驟s12為：測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)無異物處的初始輻射功率值m12和工作區(qū)域內(nèi)有異物處的初始輻射功率值n12，啟動(dòng)無線充電功率傳輸；步驟s2在步驟s11之后，步驟s2為：檢測(cè)工作區(qū)域是否存在新增的異物，是則進(jìn)入步驟s21，否則進(jìn)入步驟s3；步驟s21分為步驟s211和步驟s212，步驟s211為：測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)新增的異物處的初始輻射功率值o211；然后進(jìn)入步驟s212：測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)無異物處的新輻射功率值m212和工作區(qū)域內(nèi)新增的異物處的新輻射功率值o212；步驟s3為：繼續(xù)無線充電，且重復(fù)步驟s2；步驟s4在步驟s212之后，步驟s4為：比較輻射功率值差值之差是否超過設(shè)定值，是則停止無線充電或降低無線充電功率，否則進(jìn)入步驟s3；步驟s5在步驟s12之后，步驟s5為：檢
測(cè)工作區(qū)域是否存在新增的異物，是則進(jìn)入步驟s51，否則進(jìn)入步驟s6；步驟s51分為步驟s511和步驟s512，步驟s511為：測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)新增的異物的初始輻射功率值o511，以及無異物處的中間輻射功率值x511；然后進(jìn)入步驟s512：測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)無異物處的新輻射功率值m512、工作區(qū)域內(nèi)新增的異物處的新輻射功率值o512以及工作區(qū)域內(nèi)原有異物處的新輻射功率值n51；步驟s6為：測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)無異物處的新輻射功率值m6和工作區(qū)域內(nèi)有異物處的新輻射功率值n6；步驟s7在步驟6和步驟s512之后，步驟s7為：比較輻射功率值差值之差是否超過設(shè)定值，是則停止無線充電或降低無線充電功率，否則進(jìn)入步驟s8；步驟s8為：繼續(xù)無線充電，且重復(fù)步驟s5。
7.優(yōu)選的，在所述步驟s4中，包括：將新增異物處的新輻射功率值o212和初始輻射功率值o211的差值與無異物處的新輻射功率值m212和初始輻射功率值m11的差值進(jìn)行比較，判斷這兩個(gè)差值之差是否超過設(shè)定值。
8.優(yōu)選的，在所述步驟s7中，包括：將有異物處的新輻射功率值n6和有異物處的初始輻射值n12的差值與無異物處的新輻射功率值m6和無異物處的初始輻射功率值m12差值進(jìn)行比較，判斷這兩個(gè)差值之差是否超過設(shè)定值；將工作區(qū)域內(nèi)新增的異物處的新輻射功率值o512和工作區(qū)域內(nèi)新增的異物的初始輻射功率值o511的差值與工作區(qū)域內(nèi)無異物處的新輻射功率值m512和無異物處中間輻射功率值x511差值進(jìn)行比較，判斷這兩個(gè)差值之差是否超過設(shè)定值；工作區(qū)域內(nèi)原有異物處的新輻射功率值n512和有異物處的初始輻射功率值n12的差值與無異物處的新輻射功率值m512和無異物處的初始輻射功率值m12差值進(jìn)行比較，判斷這兩個(gè)差值之差是否超過設(shè)定值；任一差值之差超過設(shè)定值則停止無線充電或降低無線充電功率。
9.優(yōu)選的，在步驟s1中檢測(cè)到的異物數(shù)量大于一個(gè)時(shí)，步驟s12還會(huì)測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)每個(gè)異物處的初始輻射功率值；在步驟s2中檢測(cè)到的新增異物數(shù)量大于一個(gè)時(shí)，步驟s211還會(huì)測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)每個(gè)新增的異物處的初始輻射功率值、步驟s212還會(huì)測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)每個(gè)新增的異物處的新輻射功率值；步驟s5中檢測(cè)到的新增的異物數(shù)量大于一個(gè)時(shí)，步驟s511還會(huì)測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)每個(gè)新增的異物處的初始輻射功率值、步驟s512還會(huì)測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)每個(gè)新增的異物處的新輻射功率值。
10.本發(fā)明的方法，經(jīng)過檢測(cè)到異物的存在，同時(shí)能夠判斷該異物是否對(duì)無線充電造成了安全隱患，即通過輻射功率值的增加量進(jìn)行判斷。異物影響無線充電工作時(shí)，可以及時(shí)調(diào)整無線充電的工作狀態(tài)，如果異物沒有安全隱患，即使存在異物也可以正常進(jìn)行充電，不僅檢測(cè)效率高，同時(shí)保證了無線充電工作的效率。
附圖說明
11.圖1為無線充電異物判斷方法的流程圖；
12.圖2為無線充電異物判斷方法對(duì)應(yīng)裝置的示意圖；
13.圖3為無線充電異物判斷方法對(duì)應(yīng)裝置xoz坐標(biāo)系內(nèi)的工作范圍示意圖；
14.圖4為無線充電異物判斷方法對(duì)應(yīng)裝置yoz坐標(biāo)系內(nèi)的工作范圍示意圖。
15.附圖標(biāo)記：
16.處理器0；檢測(cè)模塊1；探測(cè)組件2；功率組件3；發(fā)射天線4；接收天線5；切換開關(guān)6；射頻前端21；收發(fā)單元22；功率計(jì)31；功率傳感器32。
具體實(shí)施方式
17.下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
18.本發(fā)明的無線充電異物判斷方法主要用于電動(dòng)汽車無線充電，無論是充電開始階段還是充電過程中，出現(xiàn)異物都能夠被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并根據(jù)其是否對(duì)無線充電有安全影響，對(duì)無線充電的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。
19.無線充電系統(tǒng)在啟動(dòng)充電前首先會(huì)先進(jìn)入初始化狀態(tài)，開始充電前的檢查。無線充電異物檢測(cè)裝置會(huì)執(zhí)行本技術(shù)的無線充電異物判斷方法。下面對(duì)判斷方法和對(duì)應(yīng)的異物檢測(cè)裝置進(jìn)行說明。
20.無線充電異物檢測(cè)裝置，如圖2所示，包括處理器0和檢測(cè)模塊1。處理器0和檢測(cè)模塊1聯(lián)通，可以完成信號(hào)的處理、工作流程的控制等。
21.上述的檢測(cè)模塊1至少具有：探測(cè)組件2、功率組件3、發(fā)射天線4、接收天線5和切換開關(guān)6。探測(cè)組件2和發(fā)射天線4聯(lián)通，接收天線5通過所述切換開關(guān)6在所述探測(cè)組件2和功率組件3中擇一地聯(lián)通。接收天線5在聯(lián)通不同的組件時(shí)，具有不同的功能。
22.探測(cè)組件2對(duì)電信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，由發(fā)射天線4發(fā)射探測(cè)電磁波，當(dāng)有反射物時(shí)，探測(cè)電磁波會(huì)被反射形成回波信號(hào)。當(dāng)接收天線5聯(lián)通探測(cè)組件2時(shí)，就可以接收回波信號(hào)，并發(fā)送回探測(cè)組件2，以判斷探測(cè)區(qū)域內(nèi)是否存在反射物。發(fā)射天線4和接收天線5的數(shù)量可以分別是一個(gè)，也可以是多個(gè)。除了接收該回波信號(hào)外，還能接受輻射電磁波。
23.下面對(duì)無線充電異物判斷方法進(jìn)行說明。
24.參見圖1，包括步驟s1：檢測(cè)工作區(qū)域是否存在異物，否則進(jìn)入步驟s11，是則進(jìn)入步驟s12。在步驟s1中，切換開關(guān)6將接收天線5切換至與探測(cè)組件2聯(lián)通。發(fā)射天線4發(fā)射毫米級(jí)別的探測(cè)電磁波，掃描功率發(fā)射線圈的各個(gè)位置點(diǎn)，根據(jù)回波信號(hào)測(cè)得的距離與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)集的比較，確定是否存在異物。
25.步驟s11為：測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)的初始輻射功率值m11，啟動(dòng)無線充電功率傳輸；也就是沒有異物，僅記錄了工作區(qū)域內(nèi)功率發(fā)射線圈表面的初始輻射功率值。
26.步驟s12為：測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)無異物處的初始輻射功率值m12和工作區(qū)域內(nèi)有異物處的初始輻射功率值n12，啟動(dòng)無線充電功率傳輸；也就是則將接收天線5切換到和功率組件3聯(lián)通，通過接收天線5測(cè)量功率發(fā)射線圈表面的沒有異物的區(qū)域和出現(xiàn)異物的區(qū)域的輻射電磁波的輻射功率值，一般可以在這些區(qū)域測(cè)量并標(biāo)記若干個(gè)位置點(diǎn)，取其平均值。
27.如有多個(gè)異物區(qū)域可以將其它區(qū)域分別記為第二異物區(qū)、第三異物區(qū)等等，將其輻射功率值依次記作n’12、n”12、等等，以此類推。
28.從上述步驟s11和步驟s12可以知曉，無論是否發(fā)現(xiàn)異物都會(huì)進(jìn)入后續(xù)的無線充電動(dòng)作。下面的步驟基本是處于無線充電的狀態(tài)中進(jìn)行的。
29.步驟s2在步驟s11之后，步驟s2為：檢測(cè)工作區(qū)域是否存在新增的異物，是則進(jìn)入步驟s21，否則進(jìn)入步驟s3；即在無線充電過程中，檢測(cè)模塊1持續(xù)探測(cè)功率發(fā)射線圈表面。
30.步驟s21分為步驟s211和步驟s212，步驟s211為：測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)新增的異物處的初始輻射功率值o211；然后進(jìn)入步驟s212：測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)無異物處的新輻
射功率值m212和工作區(qū)域內(nèi)新增的異物處的新輻射功率值o212；
31.步驟s3為：繼續(xù)無線充電，且重復(fù)步驟s2；
32.步驟s4在步驟s212之后，步驟s4為：比較輻射功率值差值之差是否超過設(shè)定值——將新增異物處的新輻射功率值o212和初始輻射功率值o211的差值與無異物處的新輻射功率值m212和初始輻射功率值m11的差值進(jìn)行比較，判斷這兩個(gè)差值之差是否超過設(shè)定值，即[(o212
?
o211)
?
(m212
?
m11)]是否超過設(shè)定值，是則停止無線充電或降低無線充電功率，否則進(jìn)入步驟s3。
[0033]
步驟s5在步驟s12之后，步驟s5為：檢測(cè)工作區(qū)域是否存在新增的異物，是則進(jìn)入步驟s51，否則進(jìn)入步驟s6；該檢測(cè)可以和步驟s1中檢測(cè)到的異物進(jìn)行比對(duì)，從而區(qū)分出新增的異物和原有的異物(原有的異物即為步驟s1中檢測(cè)出的異物)。
[0034]
步驟s51分為步驟s511和步驟s512，步驟s511為：測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)新增的異物的初始輻射功率值o511，以及無異物處的中間輻射功率值x511；然后進(jìn)入步驟s512：測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)無異物處的新輻射功率值m512、工作區(qū)域內(nèi)新增的異物處的新輻射功率值o512、以及工作區(qū)域內(nèi)原有異物處的新輻射功率值n512；
[0035]
步驟s6為：測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)無異物處的新輻射功率值m6和工作區(qū)域內(nèi)有異物處的新輻射功率值n6；
[0036]
步驟s7在步驟s6和步驟s512之后，步驟s7為：比較輻射功率值差值之差是否超過設(shè)定值——將有異物處的新輻射功率值n6和有異物處的初始輻射值n12的差值與無異物處的新輻射功率值m6和無異物處的初始輻射功率值m12差值進(jìn)行比較，判斷這兩個(gè)差值之差是否超過設(shè)定值；
[0037]
將工作區(qū)域內(nèi)新增的異物處的新輻射功率值o512和工作區(qū)域內(nèi)新增的異物的初始輻射功率值o511的差值與工作區(qū)域內(nèi)無異物處的新輻射功率值m512和無異物處中間輻射功率值x511差值進(jìn)行比較，判斷這兩個(gè)差值之差是否超過設(shè)定值；
[0038]
工作區(qū)域內(nèi)原有異物處的新輻射功率值n512和有異物處的初始輻射功率值n12的差值與無異物處的新輻射功率值m512和無異物處的初始輻射功率值m12差值進(jìn)行比較，判斷這兩個(gè)差值之差是否超過設(shè)定值。即，判斷：[(n6
?
n12)
?
(m6
?
m12)]及[(o512
?
o511)
?
(m512
?
x511)]、[(n512
?
n12)
?
(m512
?
m12)]其中之一是否超過設(shè)定值，是則停止無線充電或降低無線充電功率，否則進(jìn)入步驟s8。
[0039]
步驟s8為：繼續(xù)無線充電，且重復(fù)步驟s5。
[0040]
一般非金屬異物與功率發(fā)射線圈表面的材質(zhì)不同，在相同的溫度情況下因反射率不同，輻射差值會(huì)有所差異，但差異值較小會(huì)在設(shè)定值范圍內(nèi)。而常溫下金屬物質(zhì)在毫米波段的反射率接近于1。在和非金屬物質(zhì)相同的溫度下，金屬物品輻射溫度低(即較冷)。特別在室外環(huán)境下，金屬主要反射天空的輻射溫度，與非金屬的輻射溫度有明顯的差別。而金屬物質(zhì)的反射率會(huì)隨溫度的升高而增加，金屬物質(zhì)會(huì)在磁場(chǎng)環(huán)境下會(huì)因渦流效應(yīng)而導(dǎo)致熱量和溫度的快速上升，并出現(xiàn)輻射差值之差超過設(shè)定值情況。
[0041]
在無線充電開始工作后，功率發(fā)射線圈會(huì)因電流上升而發(fā)熱，并透過外殼使功率發(fā)射線圈表面產(chǎn)生溫升，發(fā)射線圈表面因熱量上升而使向外輻射功率值就會(huì)增加。無論是在無線充電前已經(jīng)存在的異物還是充電過程中新增的異物，如果是金屬材質(zhì)，在無線充電過程中同樣會(huì)有升溫，從而使輻射功率值增加。需要注意，輻射功率值與溫度有關(guān)系，即使
是不同材料，溫度變化反應(yīng)到輻射值具有相同趨勢(shì)的變化規(guī)律。
[0042]
上述敘述中，基本會(huì)提及到使用兩個(gè)差值進(jìn)行比較，將無異物處的輻射變化值作為基準(zhǔn)，即上文提到的(m212
?
m11)、(m6
?
m12)、(m512
?
x511)(m512
?
m12)。無異物處的差值反應(yīng)了功率發(fā)射線圈正常的溫度變化，比如發(fā)生溫升，從環(huán)境溫度30℃升到了60℃左右(溫度差值30℃)，或者再加上環(huán)境溫度的變化。而有異物處的差值反應(yīng)了異物的溫升，如果是非金屬的異物，那和發(fā)射線圈的輻射值變化規(guī)律應(yīng)該相似，比如從30℃升到了62℃(溫度差值32℃)，那么這個(gè)溫度差值對(duì)應(yīng)的輻射值變化雖然可能會(huì)與無異物處的差值不一樣，但差值之差(對(duì)應(yīng)2℃的輻射值變化)應(yīng)該在設(shè)定值范圍內(nèi)。而如果是金屬異物，溫度會(huì)快速上升，比如上升到了80℃(溫度差值50℃)，那么這個(gè)差值就比無異物處的差值會(huì)高很多，差值之差(對(duì)應(yīng)20℃的輻射值變化)會(huì)超過設(shè)定值。
[0043]
通過比較輻射值的變化來實(shí)現(xiàn)對(duì)異物是否影響無線充電工作，因?yàn)檩椛渲蹬c溫度是相關(guān)的，使用發(fā)射天線和接收天線本身就能完成對(duì)輻射值的測(cè)量，從而不用添加額外的設(shè)備，不用使用溫度傳感器，可以降低設(shè)備成本，解決一般為金屬材質(zhì)的溫度傳感器無法在磁場(chǎng)環(huán)境中正常工作的問題。
[0044]
在一些情況中，例如金屬異物尺寸較小等情況，異物是金屬和非金屬可以共存的，其對(duì)應(yīng)的差值(也就是差值之差)可能沒有到需要停止無線充電的地步，則可以繼續(xù)工作。
[0045]
如通過上述方法發(fā)現(xiàn)有異物區(qū)輻射差值超過設(shè)定限值時(shí)，信號(hào)處理單元向無線充電系統(tǒng)的總控制器上報(bào)故障，總控制器可選擇立即停止充電并啟動(dòng)報(bào)警模塊，并在終端上顯示異物的位置等信息；總控制器也可以選擇降低無線充電輸出功率繼續(xù)充電，如降低輸出功率后輻射差值之差仍超過設(shè)定限值，則無線充電系統(tǒng)停止充電并啟動(dòng)報(bào)警等操作。如果報(bào)警狀態(tài)被用戶確認(rèn)，金屬異物被清理，可以重新進(jìn)入到初始化狀態(tài)，并啟動(dòng)異物檢測(cè)的過程，進(jìn)而恢復(fù)進(jìn)入到正常充電狀態(tài)。如在充電過程中未發(fā)現(xiàn)異物，或發(fā)現(xiàn)了異物但輻射功率差值之差未超過設(shè)定限值，無線充電系統(tǒng)輸出功率繼續(xù)充電，無線充電異物檢測(cè)裝置持續(xù)檢測(cè)，直至充電過程結(jié)束。
[0046]
本技術(shù)根據(jù)異物的輻射功率值，判斷對(duì)應(yīng)的溫升，由于僅金屬物體會(huì)因快速溫升造成風(fēng)險(xiǎn)，這種設(shè)計(jì)減少了誤報(bào)的可能性。對(duì)于充電過程中進(jìn)入到功率發(fā)射區(qū)域的異物，也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除，在保障系統(tǒng)的安全性的前提下提高了無線充電系統(tǒng)使用體驗(yàn)。
[0047]
根據(jù)普朗克定律，絕對(duì)零度以上的物質(zhì)會(huì)向外輻射電磁波，接收天線5可以接收該輻射的電磁波，此時(shí)，接收天線5與功率組件3聯(lián)通，會(huì)將輻射電磁波的信號(hào)發(fā)送給功率組件3，以完成后續(xù)的工作。無論接收天線5接收的區(qū)域內(nèi)是否有反射物，都會(huì)有對(duì)應(yīng)的輻射電磁波，例如功率發(fā)射線圈的外表面也會(huì)有輻射電磁波，因此可以被接收到。
[0048]
功率組件3包括有功率計(jì)31和功率傳感器32。在切換開關(guān)6的控制下，接收天線5可以和功率傳感器32連接，將輻射電磁波的信號(hào)經(jīng)功率傳感器32接入到功率計(jì)31，而功率計(jì)31能測(cè)量在毫米波段的熱輻射能量，功率計(jì)31根據(jù)接收的輻射電磁波的信號(hào)輸出電壓或天線溫度等參數(shù)獲得被測(cè)的區(qū)域內(nèi)輻射能量的大小，也就是或得對(duì)應(yīng)的輻射值，而輻射電磁波與被測(cè)區(qū)域的溫度相關(guān)。
[0049]
關(guān)于上述輻射電磁波，需要注意，根據(jù)普朗克定律，絕對(duì)零度以上的物質(zhì)會(huì)向外輻射電磁波，其總輻射能量主要由三部分組成，即自身的輻射、對(duì)環(huán)境噪聲的反射和背景噪聲的透射，其與物體的反射率、透射率和吸收率相關(guān)，而處于熱平衡的物體發(fā)射率等于吸收
率。
[0050]
上述切換開關(guān)6可以是按時(shí)切換的，一般是先聯(lián)通探測(cè)組件2，探測(cè)工作區(qū)域是否有異物，再聯(lián)通功率組件3，探測(cè)工作區(qū)域內(nèi)的輻射電磁波。工作區(qū)域一般是無線充電系統(tǒng)中，功率發(fā)射線圈和功率接收線圈之間的區(qū)域。
[0051]
探測(cè)組件2發(fā)射的電磁波頻域優(yōu)選的是30ghz
?
300ghz，一般是線性調(diào)頻的連續(xù)波，調(diào)制方式為三角波調(diào)制、鋸齒波調(diào)制、正弦波調(diào)制中的至少一種。三角波調(diào)制時(shí)頻率由起始頻率開始線性調(diào)頻上升至最高的頻率,再由最高頻率重新調(diào)頻下降至起始頻率，使信號(hào)頻域波形表現(xiàn)為一組中心對(duì)稱的三角形結(jié)構(gòu)。
[0052]
探測(cè)組件2包括聯(lián)通的射頻前端21和收發(fā)單元22；發(fā)射天線4連接所述收發(fā)單元22；當(dāng)接收天線5通過切換開關(guān)6聯(lián)通探測(cè)組件2時(shí)，即聯(lián)通到收發(fā)單元22。當(dāng)然還會(huì)包括電源，為全部用電設(shè)備供電。
[0053]
下面展開說明。射頻前端21內(nèi)包括了射頻發(fā)射前端(下面簡(jiǎn)稱發(fā)射前端)和射頻接收前端(下面簡(jiǎn)稱接收前端)，其中發(fā)射前端主要負(fù)責(zé)對(duì)射頻信號(hào)(也就是電磁波信號(hào))的調(diào)制、上變頻、濾波、放大并送給發(fā)射天線4，上變頻是將低頻信號(hào)向上變頻到高頻頻段，通過發(fā)射天線發(fā)4射出去；而接收前端則負(fù)責(zé)將接收天線5所接收的回波信號(hào)進(jìn)行低噪聲放大、濾波、下變頻、解調(diào)并將解調(diào)后的信號(hào)傳送給處理器0，下變頻是將接收天線5接收到的高頻信號(hào)向下變頻至低頻頻段，送往處理器0。簡(jiǎn)單來說，射頻前端21可以理解為一個(gè)對(duì)電磁波進(jìn)行處理的單元。收發(fā)單元22可以理解為是發(fā)射天線4和接收天線5的容納裝置，也就是發(fā)射天線4和接收天線5固定安裝在收發(fā)單元22內(nèi)。
[0054]
在檢測(cè)模塊1配置時(shí)，其工作范圍(探測(cè)范圍)要能覆蓋功率發(fā)射線圈和功率接收線圈之間的區(qū)域。為了方便下文的說明，參見圖3、圖4，我們以xyz三個(gè)坐標(biāo)來限定空間區(qū)域，在功率發(fā)射線圈和功率接收線圈的垂直距離上，作為y軸，在功率發(fā)射線圈所在面，橫向?yàn)閤軸，縱向?yàn)閦軸。以電動(dòng)汽車無線充電為例，x軸為車輛的橫向方向，y軸為車輛的高度方向，z軸為車輛的前后方向。發(fā)射的探測(cè)電磁波在俯仰面內(nèi)與方位面內(nèi)的空間范圍掃描，俯仰面為yoz坐標(biāo)系內(nèi)平面，方位面是xoz坐標(biāo)系內(nèi)平面。其中xoz坐標(biāo)系內(nèi)包括了a點(diǎn)到b點(diǎn)。這里的俯仰面和方位面是以天線工作為基礎(chǔ)確立的，而非機(jī)械視圖的確立方式。
[0055]
如圖3和4所示，在方位面內(nèi)以β為探測(cè)角的工作范圍要覆蓋功率發(fā)射線圈，俯仰面內(nèi)檢測(cè)模塊1發(fā)射的探測(cè)電磁波的入射角度要滿足角度范圍θ1至θ2。一般情況下一個(gè)檢測(cè)模塊1無法覆蓋發(fā)射線圈表面，檢測(cè)模塊1內(nèi)可以配置多個(gè)發(fā)射天線4和接收天線5，或者在多個(gè)方向配置多個(gè)檢測(cè)模塊1。
[0056]
檢測(cè)模塊1通過發(fā)射天線4向外發(fā)射探測(cè)電磁波，當(dāng)遇到一個(gè)障礙物目標(biāo)物體(反射物)時(shí)將被反射回來。接收天線5接收被工作范圍內(nèi)的反射物反射回來的回波信號(hào)。回波信號(hào)與探測(cè)電磁波的波形一致，但在時(shí)間上有一延遲，根據(jù)延時(shí)大小可以計(jì)算出檢測(cè)模塊1與反射物的距離。
[0057]
結(jié)合圖3和圖4，探測(cè)電磁波的信號(hào)以oz為軸，從a點(diǎn)到b點(diǎn)對(duì)發(fā)射線圈表面進(jìn)行掃描，處理器0記錄所發(fā)射的探測(cè)電磁波的俯仰角和方位角作為目標(biāo)的位置信息，接收回波信號(hào)后，計(jì)算得到空間范圍內(nèi)各位置點(diǎn)與檢測(cè)模塊1之間的距離。當(dāng)工作范圍內(nèi)沒有反射物時(shí)，探測(cè)電磁波會(huì)被功率發(fā)射線圈的表面反射，因此通過回波信號(hào)，能夠確定檢測(cè)模塊1與功率發(fā)射線圈表面各點(diǎn)之間的距離，該距離可以稱為基準(zhǔn)距離。處理器0將各位置點(diǎn)的基準(zhǔn)
距離集合成為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)集。
[0058]
當(dāng)功率發(fā)射線圈和功率接收線圈之間出現(xiàn)反射物時(shí)，回波信號(hào)反應(yīng)的是檢測(cè)模塊1與反射物之間的距離，該距離小于檢測(cè)模塊1與功率發(fā)射線圈表面的距離。當(dāng)發(fā)現(xiàn)檢測(cè)到某個(gè)位置的距離小于基準(zhǔn)距離時(shí)，可以判斷在該位置點(diǎn)有異物出現(xiàn)。將出現(xiàn)反射物的所有位置點(diǎn)連線可以獲得整個(gè)異物的“圖像”，而其中每一個(gè)位置點(diǎn)相當(dāng)于異物圖像的“像素”，根據(jù)異物的成像數(shù)據(jù)可以獲取大小、尺寸和高度及在發(fā)射線圈上的位置等信息。
[0059]
以上對(duì)于反射物的判斷，基于接收天線5與探測(cè)組件聯(lián)通實(shí)現(xiàn)的。
[0060]
我們認(rèn)為所有不屬于無線充電系統(tǒng)但出現(xiàn)在功率接收線圈和功率發(fā)射線圈之間的物體都屬于異物，而非金屬物體在發(fā)射線圈區(qū)域出現(xiàn)的情況比較常見，一般不影響無線充電過程。如何判斷該反射物是不是金屬材質(zhì)，是否影響無線充電的安全，就需要接收天線5和功率組件3聯(lián)通，通過輻射電磁波來進(jìn)一步判斷。其原理上文已經(jīng)說明，即根據(jù)普朗克定律絕對(duì)零度以上的物質(zhì)會(huì)向外輻射電磁波。利用接收天線5接收毫米波段的輻射電磁波的信號(hào)(簡(jiǎn)稱輻射信號(hào))，將輻射信號(hào)經(jīng)功率傳感器32接入到功率計(jì)31獲得被測(cè)的目標(biāo)輻射能量的大小。
[0061]
以上依據(jù)圖式所示的實(shí)施例詳細(xì)說明了本發(fā)明的構(gòu)造、特征及作用效果，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但本發(fā)明不以圖面所示限定實(shí)施范圍，凡是依照本發(fā)明的構(gòu)想所作的改變，或修改為等同變化的等效實(shí)施例，仍未超出說明書與圖示所涵蓋的精神時(shí)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
測(cè)工作區(qū)域是否存在新增的異物，是則進(jìn)入步驟s51，否則進(jìn)入步驟s6；步驟s51分為步驟s511和步驟s512，步驟s511為：測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)新增的異物的初始輻射功率值o511，以及無異物處的中間輻射功率值x511；然后進(jìn)入步驟s512：測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)無異物處的新輻射功率值m512、工作區(qū)域內(nèi)新增的異物處的新輻射功率值o512以及工作區(qū)域內(nèi)原有異物處的新輻射功率值n51；步驟s6為：測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)無異物處的新輻射功率值m6和工作區(qū)域內(nèi)有異物處的新輻射功率值n6；步驟s7在步驟6和步驟s512之后，步驟s7為：比較輻射功率值差值之差是否超過設(shè)定值，是則停止無線充電或降低無線充電功率，否則進(jìn)入步驟s8；步驟s8為：繼續(xù)無線充電，且重復(fù)步驟s5。
7.優(yōu)選的，在所述步驟s4中，包括：將新增異物處的新輻射功率值o212和初始輻射功率值o211的差值與無異物處的新輻射功率值m212和初始輻射功率值m11的差值進(jìn)行比較，判斷這兩個(gè)差值之差是否超過設(shè)定值。
8.優(yōu)選的，在所述步驟s7中，包括：將有異物處的新輻射功率值n6和有異物處的初始輻射值n12的差值與無異物處的新輻射功率值m6和無異物處的初始輻射功率值m12差值進(jìn)行比較，判斷這兩個(gè)差值之差是否超過設(shè)定值；將工作區(qū)域內(nèi)新增的異物處的新輻射功率值o512和工作區(qū)域內(nèi)新增的異物的初始輻射功率值o511的差值與工作區(qū)域內(nèi)無異物處的新輻射功率值m512和無異物處中間輻射功率值x511差值進(jìn)行比較，判斷這兩個(gè)差值之差是否超過設(shè)定值；工作區(qū)域內(nèi)原有異物處的新輻射功率值n512和有異物處的初始輻射功率值n12的差值與無異物處的新輻射功率值m512和無異物處的初始輻射功率值m12差值進(jìn)行比較，判斷這兩個(gè)差值之差是否超過設(shè)定值；任一差值之差超過設(shè)定值則停止無線充電或降低無線充電功率。
9.優(yōu)選的，在步驟s1中檢測(cè)到的異物數(shù)量大于一個(gè)時(shí)，步驟s12還會(huì)測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)每個(gè)異物處的初始輻射功率值；在步驟s2中檢測(cè)到的新增異物數(shù)量大于一個(gè)時(shí)，步驟s211還會(huì)測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)每個(gè)新增的異物處的初始輻射功率值、步驟s212還會(huì)測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)每個(gè)新增的異物處的新輻射功率值；步驟s5中檢測(cè)到的新增的異物數(shù)量大于一個(gè)時(shí)，步驟s511還會(huì)測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)每個(gè)新增的異物處的初始輻射功率值、步驟s512還會(huì)測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)每個(gè)新增的異物處的新輻射功率值。
10.本發(fā)明的方法，經(jīng)過檢測(cè)到異物的存在，同時(shí)能夠判斷該異物是否對(duì)無線充電造成了安全隱患，即通過輻射功率值的增加量進(jìn)行判斷。異物影響無線充電工作時(shí)，可以及時(shí)調(diào)整無線充電的工作狀態(tài)，如果異物沒有安全隱患，即使存在異物也可以正常進(jìn)行充電，不僅檢測(cè)效率高，同時(shí)保證了無線充電工作的效率。
附圖說明
11.圖1為無線充電異物判斷方法的流程圖；
12.圖2為無線充電異物判斷方法對(duì)應(yīng)裝置的示意圖；
13.圖3為無線充電異物判斷方法對(duì)應(yīng)裝置xoz坐標(biāo)系內(nèi)的工作范圍示意圖；
14.圖4為無線充電異物判斷方法對(duì)應(yīng)裝置yoz坐標(biāo)系內(nèi)的工作范圍示意圖。
15.附圖標(biāo)記：
16.處理器0；檢測(cè)模塊1；探測(cè)組件2；功率組件3；發(fā)射天線4；接收天線5；切換開關(guān)6；射頻前端21；收發(fā)單元22；功率計(jì)31；功率傳感器32。
具體實(shí)施方式
17.下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
18.本發(fā)明的無線充電異物判斷方法主要用于電動(dòng)汽車無線充電，無論是充電開始階段還是充電過程中，出現(xiàn)異物都能夠被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并根據(jù)其是否對(duì)無線充電有安全影響，對(duì)無線充電的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。
19.無線充電系統(tǒng)在啟動(dòng)充電前首先會(huì)先進(jìn)入初始化狀態(tài)，開始充電前的檢查。無線充電異物檢測(cè)裝置會(huì)執(zhí)行本技術(shù)的無線充電異物判斷方法。下面對(duì)判斷方法和對(duì)應(yīng)的異物檢測(cè)裝置進(jìn)行說明。
20.無線充電異物檢測(cè)裝置，如圖2所示，包括處理器0和檢測(cè)模塊1。處理器0和檢測(cè)模塊1聯(lián)通，可以完成信號(hào)的處理、工作流程的控制等。
21.上述的檢測(cè)模塊1至少具有：探測(cè)組件2、功率組件3、發(fā)射天線4、接收天線5和切換開關(guān)6。探測(cè)組件2和發(fā)射天線4聯(lián)通，接收天線5通過所述切換開關(guān)6在所述探測(cè)組件2和功率組件3中擇一地聯(lián)通。接收天線5在聯(lián)通不同的組件時(shí)，具有不同的功能。
22.探測(cè)組件2對(duì)電信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，由發(fā)射天線4發(fā)射探測(cè)電磁波，當(dāng)有反射物時(shí)，探測(cè)電磁波會(huì)被反射形成回波信號(hào)。當(dāng)接收天線5聯(lián)通探測(cè)組件2時(shí)，就可以接收回波信號(hào)，并發(fā)送回探測(cè)組件2，以判斷探測(cè)區(qū)域內(nèi)是否存在反射物。發(fā)射天線4和接收天線5的數(shù)量可以分別是一個(gè)，也可以是多個(gè)。除了接收該回波信號(hào)外，還能接受輻射電磁波。
23.下面對(duì)無線充電異物判斷方法進(jìn)行說明。
24.參見圖1，包括步驟s1：檢測(cè)工作區(qū)域是否存在異物，否則進(jìn)入步驟s11，是則進(jìn)入步驟s12。在步驟s1中，切換開關(guān)6將接收天線5切換至與探測(cè)組件2聯(lián)通。發(fā)射天線4發(fā)射毫米級(jí)別的探測(cè)電磁波，掃描功率發(fā)射線圈的各個(gè)位置點(diǎn)，根據(jù)回波信號(hào)測(cè)得的距離與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)集的比較，確定是否存在異物。
25.步驟s11為：測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)的初始輻射功率值m11，啟動(dòng)無線充電功率傳輸；也就是沒有異物，僅記錄了工作區(qū)域內(nèi)功率發(fā)射線圈表面的初始輻射功率值。
26.步驟s12為：測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)無異物處的初始輻射功率值m12和工作區(qū)域內(nèi)有異物處的初始輻射功率值n12，啟動(dòng)無線充電功率傳輸；也就是則將接收天線5切換到和功率組件3聯(lián)通，通過接收天線5測(cè)量功率發(fā)射線圈表面的沒有異物的區(qū)域和出現(xiàn)異物的區(qū)域的輻射電磁波的輻射功率值，一般可以在這些區(qū)域測(cè)量并標(biāo)記若干個(gè)位置點(diǎn)，取其平均值。
27.如有多個(gè)異物區(qū)域可以將其它區(qū)域分別記為第二異物區(qū)、第三異物區(qū)等等，將其輻射功率值依次記作n’12、n”12、等等，以此類推。
28.從上述步驟s11和步驟s12可以知曉，無論是否發(fā)現(xiàn)異物都會(huì)進(jìn)入后續(xù)的無線充電動(dòng)作。下面的步驟基本是處于無線充電的狀態(tài)中進(jìn)行的。
29.步驟s2在步驟s11之后，步驟s2為：檢測(cè)工作區(qū)域是否存在新增的異物，是則進(jìn)入步驟s21，否則進(jìn)入步驟s3；即在無線充電過程中，檢測(cè)模塊1持續(xù)探測(cè)功率發(fā)射線圈表面。
30.步驟s21分為步驟s211和步驟s212，步驟s211為：測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)新增的異物處的初始輻射功率值o211；然后進(jìn)入步驟s212：測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)無異物處的新輻
射功率值m212和工作區(qū)域內(nèi)新增的異物處的新輻射功率值o212；
31.步驟s3為：繼續(xù)無線充電，且重復(fù)步驟s2；
32.步驟s4在步驟s212之后，步驟s4為：比較輻射功率值差值之差是否超過設(shè)定值——將新增異物處的新輻射功率值o212和初始輻射功率值o211的差值與無異物處的新輻射功率值m212和初始輻射功率值m11的差值進(jìn)行比較，判斷這兩個(gè)差值之差是否超過設(shè)定值，即[(o212
?
o211)
?
(m212
?
m11)]是否超過設(shè)定值，是則停止無線充電或降低無線充電功率，否則進(jìn)入步驟s3。
[0033]
步驟s5在步驟s12之后，步驟s5為：檢測(cè)工作區(qū)域是否存在新增的異物，是則進(jìn)入步驟s51，否則進(jìn)入步驟s6；該檢測(cè)可以和步驟s1中檢測(cè)到的異物進(jìn)行比對(duì)，從而區(qū)分出新增的異物和原有的異物(原有的異物即為步驟s1中檢測(cè)出的異物)。
[0034]
步驟s51分為步驟s511和步驟s512，步驟s511為：測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)新增的異物的初始輻射功率值o511，以及無異物處的中間輻射功率值x511；然后進(jìn)入步驟s512：測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)無異物處的新輻射功率值m512、工作區(qū)域內(nèi)新增的異物處的新輻射功率值o512、以及工作區(qū)域內(nèi)原有異物處的新輻射功率值n512；
[0035]
步驟s6為：測(cè)量并記錄工作區(qū)域內(nèi)無異物處的新輻射功率值m6和工作區(qū)域內(nèi)有異物處的新輻射功率值n6；
[0036]
步驟s7在步驟s6和步驟s512之后，步驟s7為：比較輻射功率值差值之差是否超過設(shè)定值——將有異物處的新輻射功率值n6和有異物處的初始輻射值n12的差值與無異物處的新輻射功率值m6和無異物處的初始輻射功率值m12差值進(jìn)行比較，判斷這兩個(gè)差值之差是否超過設(shè)定值；
[0037]
將工作區(qū)域內(nèi)新增的異物處的新輻射功率值o512和工作區(qū)域內(nèi)新增的異物的初始輻射功率值o511的差值與工作區(qū)域內(nèi)無異物處的新輻射功率值m512和無異物處中間輻射功率值x511差值進(jìn)行比較，判斷這兩個(gè)差值之差是否超過設(shè)定值；
[0038]
工作區(qū)域內(nèi)原有異物處的新輻射功率值n512和有異物處的初始輻射功率值n12的差值與無異物處的新輻射功率值m512和無異物處的初始輻射功率值m12差值進(jìn)行比較，判斷這兩個(gè)差值之差是否超過設(shè)定值。即，判斷：[(n6
?
n12)
?
(m6
?
m12)]及[(o512
?
o511)
?
(m512
?
x511)]、[(n512
?
n12)
?
(m512
?
m12)]其中之一是否超過設(shè)定值，是則停止無線充電或降低無線充電功率，否則進(jìn)入步驟s8。
[0039]
步驟s8為：繼續(xù)無線充電，且重復(fù)步驟s5。
[0040]
一般非金屬異物與功率發(fā)射線圈表面的材質(zhì)不同，在相同的溫度情況下因反射率不同，輻射差值會(huì)有所差異，但差異值較小會(huì)在設(shè)定值范圍內(nèi)。而常溫下金屬物質(zhì)在毫米波段的反射率接近于1。在和非金屬物質(zhì)相同的溫度下，金屬物品輻射溫度低(即較冷)。特別在室外環(huán)境下，金屬主要反射天空的輻射溫度，與非金屬的輻射溫度有明顯的差別。而金屬物質(zhì)的反射率會(huì)隨溫度的升高而增加，金屬物質(zhì)會(huì)在磁場(chǎng)環(huán)境下會(huì)因渦流效應(yīng)而導(dǎo)致熱量和溫度的快速上升，并出現(xiàn)輻射差值之差超過設(shè)定值情況。
[0041]
在無線充電開始工作后，功率發(fā)射線圈會(huì)因電流上升而發(fā)熱，并透過外殼使功率發(fā)射線圈表面產(chǎn)生溫升，發(fā)射線圈表面因熱量上升而使向外輻射功率值就會(huì)增加。無論是在無線充電前已經(jīng)存在的異物還是充電過程中新增的異物，如果是金屬材質(zhì)，在無線充電過程中同樣會(huì)有升溫，從而使輻射功率值增加。需要注意，輻射功率值與溫度有關(guān)系，即使
是不同材料，溫度變化反應(yīng)到輻射值具有相同趨勢(shì)的變化規(guī)律。
[0042]
上述敘述中，基本會(huì)提及到使用兩個(gè)差值進(jìn)行比較，將無異物處的輻射變化值作為基準(zhǔn)，即上文提到的(m212
?
m11)、(m6
?
m12)、(m512
?
x511)(m512
?
m12)。無異物處的差值反應(yīng)了功率發(fā)射線圈正常的溫度變化，比如發(fā)生溫升，從環(huán)境溫度30℃升到了60℃左右(溫度差值30℃)，或者再加上環(huán)境溫度的變化。而有異物處的差值反應(yīng)了異物的溫升，如果是非金屬的異物，那和發(fā)射線圈的輻射值變化規(guī)律應(yīng)該相似，比如從30℃升到了62℃(溫度差值32℃)，那么這個(gè)溫度差值對(duì)應(yīng)的輻射值變化雖然可能會(huì)與無異物處的差值不一樣，但差值之差(對(duì)應(yīng)2℃的輻射值變化)應(yīng)該在設(shè)定值范圍內(nèi)。而如果是金屬異物，溫度會(huì)快速上升，比如上升到了80℃(溫度差值50℃)，那么這個(gè)差值就比無異物處的差值會(huì)高很多，差值之差(對(duì)應(yīng)20℃的輻射值變化)會(huì)超過設(shè)定值。
[0043]
通過比較輻射值的變化來實(shí)現(xiàn)對(duì)異物是否影響無線充電工作，因?yàn)檩椛渲蹬c溫度是相關(guān)的，使用發(fā)射天線和接收天線本身就能完成對(duì)輻射值的測(cè)量，從而不用添加額外的設(shè)備，不用使用溫度傳感器，可以降低設(shè)備成本，解決一般為金屬材質(zhì)的溫度傳感器無法在磁場(chǎng)環(huán)境中正常工作的問題。
[0044]
在一些情況中，例如金屬異物尺寸較小等情況，異物是金屬和非金屬可以共存的，其對(duì)應(yīng)的差值(也就是差值之差)可能沒有到需要停止無線充電的地步，則可以繼續(xù)工作。
[0045]
如通過上述方法發(fā)現(xiàn)有異物區(qū)輻射差值超過設(shè)定限值時(shí)，信號(hào)處理單元向無線充電系統(tǒng)的總控制器上報(bào)故障，總控制器可選擇立即停止充電并啟動(dòng)報(bào)警模塊，并在終端上顯示異物的位置等信息；總控制器也可以選擇降低無線充電輸出功率繼續(xù)充電，如降低輸出功率后輻射差值之差仍超過設(shè)定限值，則無線充電系統(tǒng)停止充電并啟動(dòng)報(bào)警等操作。如果報(bào)警狀態(tài)被用戶確認(rèn)，金屬異物被清理，可以重新進(jìn)入到初始化狀態(tài)，并啟動(dòng)異物檢測(cè)的過程，進(jìn)而恢復(fù)進(jìn)入到正常充電狀態(tài)。如在充電過程中未發(fā)現(xiàn)異物，或發(fā)現(xiàn)了異物但輻射功率差值之差未超過設(shè)定限值，無線充電系統(tǒng)輸出功率繼續(xù)充電，無線充電異物檢測(cè)裝置持續(xù)檢測(cè)，直至充電過程結(jié)束。
[0046]
本技術(shù)根據(jù)異物的輻射功率值，判斷對(duì)應(yīng)的溫升，由于僅金屬物體會(huì)因快速溫升造成風(fēng)險(xiǎn)，這種設(shè)計(jì)減少了誤報(bào)的可能性。對(duì)于充電過程中進(jìn)入到功率發(fā)射區(qū)域的異物，也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除，在保障系統(tǒng)的安全性的前提下提高了無線充電系統(tǒng)使用體驗(yàn)。
[0047]
根據(jù)普朗克定律，絕對(duì)零度以上的物質(zhì)會(huì)向外輻射電磁波，接收天線5可以接收該輻射的電磁波，此時(shí)，接收天線5與功率組件3聯(lián)通，會(huì)將輻射電磁波的信號(hào)發(fā)送給功率組件3，以完成后續(xù)的工作。無論接收天線5接收的區(qū)域內(nèi)是否有反射物，都會(huì)有對(duì)應(yīng)的輻射電磁波，例如功率發(fā)射線圈的外表面也會(huì)有輻射電磁波，因此可以被接收到。
[0048]
功率組件3包括有功率計(jì)31和功率傳感器32。在切換開關(guān)6的控制下，接收天線5可以和功率傳感器32連接，將輻射電磁波的信號(hào)經(jīng)功率傳感器32接入到功率計(jì)31，而功率計(jì)31能測(cè)量在毫米波段的熱輻射能量，功率計(jì)31根據(jù)接收的輻射電磁波的信號(hào)輸出電壓或天線溫度等參數(shù)獲得被測(cè)的區(qū)域內(nèi)輻射能量的大小，也就是或得對(duì)應(yīng)的輻射值，而輻射電磁波與被測(cè)區(qū)域的溫度相關(guān)。
[0049]
關(guān)于上述輻射電磁波，需要注意，根據(jù)普朗克定律，絕對(duì)零度以上的物質(zhì)會(huì)向外輻射電磁波，其總輻射能量主要由三部分組成，即自身的輻射、對(duì)環(huán)境噪聲的反射和背景噪聲的透射，其與物體的反射率、透射率和吸收率相關(guān)，而處于熱平衡的物體發(fā)射率等于吸收
率。
[0050]
上述切換開關(guān)6可以是按時(shí)切換的，一般是先聯(lián)通探測(cè)組件2，探測(cè)工作區(qū)域是否有異物，再聯(lián)通功率組件3，探測(cè)工作區(qū)域內(nèi)的輻射電磁波。工作區(qū)域一般是無線充電系統(tǒng)中，功率發(fā)射線圈和功率接收線圈之間的區(qū)域。
[0051]
探測(cè)組件2發(fā)射的電磁波頻域優(yōu)選的是30ghz
?
300ghz，一般是線性調(diào)頻的連續(xù)波，調(diào)制方式為三角波調(diào)制、鋸齒波調(diào)制、正弦波調(diào)制中的至少一種。三角波調(diào)制時(shí)頻率由起始頻率開始線性調(diào)頻上升至最高的頻率,再由最高頻率重新調(diào)頻下降至起始頻率，使信號(hào)頻域波形表現(xiàn)為一組中心對(duì)稱的三角形結(jié)構(gòu)。
[0052]
探測(cè)組件2包括聯(lián)通的射頻前端21和收發(fā)單元22；發(fā)射天線4連接所述收發(fā)單元22；當(dāng)接收天線5通過切換開關(guān)6聯(lián)通探測(cè)組件2時(shí)，即聯(lián)通到收發(fā)單元22。當(dāng)然還會(huì)包括電源，為全部用電設(shè)備供電。
[0053]
下面展開說明。射頻前端21內(nèi)包括了射頻發(fā)射前端(下面簡(jiǎn)稱發(fā)射前端)和射頻接收前端(下面簡(jiǎn)稱接收前端)，其中發(fā)射前端主要負(fù)責(zé)對(duì)射頻信號(hào)(也就是電磁波信號(hào))的調(diào)制、上變頻、濾波、放大并送給發(fā)射天線4，上變頻是將低頻信號(hào)向上變頻到高頻頻段，通過發(fā)射天線發(fā)4射出去；而接收前端則負(fù)責(zé)將接收天線5所接收的回波信號(hào)進(jìn)行低噪聲放大、濾波、下變頻、解調(diào)并將解調(diào)后的信號(hào)傳送給處理器0，下變頻是將接收天線5接收到的高頻信號(hào)向下變頻至低頻頻段，送往處理器0。簡(jiǎn)單來說，射頻前端21可以理解為一個(gè)對(duì)電磁波進(jìn)行處理的單元。收發(fā)單元22可以理解為是發(fā)射天線4和接收天線5的容納裝置，也就是發(fā)射天線4和接收天線5固定安裝在收發(fā)單元22內(nèi)。
[0054]
在檢測(cè)模塊1配置時(shí)，其工作范圍(探測(cè)范圍)要能覆蓋功率發(fā)射線圈和功率接收線圈之間的區(qū)域。為了方便下文的說明，參見圖3、圖4，我們以xyz三個(gè)坐標(biāo)來限定空間區(qū)域，在功率發(fā)射線圈和功率接收線圈的垂直距離上，作為y軸，在功率發(fā)射線圈所在面，橫向?yàn)閤軸，縱向?yàn)閦軸。以電動(dòng)汽車無線充電為例，x軸為車輛的橫向方向，y軸為車輛的高度方向，z軸為車輛的前后方向。發(fā)射的探測(cè)電磁波在俯仰面內(nèi)與方位面內(nèi)的空間范圍掃描，俯仰面為yoz坐標(biāo)系內(nèi)平面，方位面是xoz坐標(biāo)系內(nèi)平面。其中xoz坐標(biāo)系內(nèi)包括了a點(diǎn)到b點(diǎn)。這里的俯仰面和方位面是以天線工作為基礎(chǔ)確立的，而非機(jī)械視圖的確立方式。
[0055]
如圖3和4所示，在方位面內(nèi)以β為探測(cè)角的工作范圍要覆蓋功率發(fā)射線圈，俯仰面內(nèi)檢測(cè)模塊1發(fā)射的探測(cè)電磁波的入射角度要滿足角度范圍θ1至θ2。一般情況下一個(gè)檢測(cè)模塊1無法覆蓋發(fā)射線圈表面，檢測(cè)模塊1內(nèi)可以配置多個(gè)發(fā)射天線4和接收天線5，或者在多個(gè)方向配置多個(gè)檢測(cè)模塊1。
[0056]
檢測(cè)模塊1通過發(fā)射天線4向外發(fā)射探測(cè)電磁波，當(dāng)遇到一個(gè)障礙物目標(biāo)物體(反射物)時(shí)將被反射回來。接收天線5接收被工作范圍內(nèi)的反射物反射回來的回波信號(hào)。回波信號(hào)與探測(cè)電磁波的波形一致，但在時(shí)間上有一延遲，根據(jù)延時(shí)大小可以計(jì)算出檢測(cè)模塊1與反射物的距離。
[0057]
結(jié)合圖3和圖4，探測(cè)電磁波的信號(hào)以oz為軸，從a點(diǎn)到b點(diǎn)對(duì)發(fā)射線圈表面進(jìn)行掃描，處理器0記錄所發(fā)射的探測(cè)電磁波的俯仰角和方位角作為目標(biāo)的位置信息，接收回波信號(hào)后，計(jì)算得到空間范圍內(nèi)各位置點(diǎn)與檢測(cè)模塊1之間的距離。當(dāng)工作范圍內(nèi)沒有反射物時(shí)，探測(cè)電磁波會(huì)被功率發(fā)射線圈的表面反射，因此通過回波信號(hào)，能夠確定檢測(cè)模塊1與功率發(fā)射線圈表面各點(diǎn)之間的距離，該距離可以稱為基準(zhǔn)距離。處理器0將各位置點(diǎn)的基準(zhǔn)
距離集合成為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)集。
[0058]
當(dāng)功率發(fā)射線圈和功率接收線圈之間出現(xiàn)反射物時(shí)，回波信號(hào)反應(yīng)的是檢測(cè)模塊1與反射物之間的距離，該距離小于檢測(cè)模塊1與功率發(fā)射線圈表面的距離。當(dāng)發(fā)現(xiàn)檢測(cè)到某個(gè)位置的距離小于基準(zhǔn)距離時(shí)，可以判斷在該位置點(diǎn)有異物出現(xiàn)。將出現(xiàn)反射物的所有位置點(diǎn)連線可以獲得整個(gè)異物的“圖像”，而其中每一個(gè)位置點(diǎn)相當(dāng)于異物圖像的“像素”，根據(jù)異物的成像數(shù)據(jù)可以獲取大小、尺寸和高度及在發(fā)射線圈上的位置等信息。
[0059]
以上對(duì)于反射物的判斷，基于接收天線5與探測(cè)組件聯(lián)通實(shí)現(xiàn)的。
[0060]
我們認(rèn)為所有不屬于無線充電系統(tǒng)但出現(xiàn)在功率接收線圈和功率發(fā)射線圈之間的物體都屬于異物，而非金屬物體在發(fā)射線圈區(qū)域出現(xiàn)的情況比較常見，一般不影響無線充電過程。如何判斷該反射物是不是金屬材質(zhì)，是否影響無線充電的安全，就需要接收天線5和功率組件3聯(lián)通，通過輻射電磁波來進(jìn)一步判斷。其原理上文已經(jīng)說明，即根據(jù)普朗克定律絕對(duì)零度以上的物質(zhì)會(huì)向外輻射電磁波。利用接收天線5接收毫米波段的輻射電磁波的信號(hào)(簡(jiǎn)稱輻射信號(hào))，將輻射信號(hào)經(jīng)功率傳感器32接入到功率計(jì)31獲得被測(cè)的目標(biāo)輻射能量的大小。
[0061]
以上依據(jù)圖式所示的實(shí)施例詳細(xì)說明了本發(fā)明的構(gòu)造、特征及作用效果，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但本發(fā)明不以圖面所示限定實(shí)施范圍，凡是依照本發(fā)明的構(gòu)想所作的改變，或修改為等同變化的等效實(shí)施例，仍未超出說明書與圖示所涵蓋的精神時(shí)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
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