一種ipt系統非法負載檢測裝置及檢測方法
【專利摘要】本發明提出了一種IPT系統非法負載檢測裝置及檢測方法，該檢測裝置在副邊電路上設置開關，開關的驅動單元與副邊控制單元相連，當系統啟動時，副邊控制單元向副邊輸出一定頻率的初始信號；原邊電路的電流檢測裝置檢測原邊電路中的電流并將電流檢測值傳輸給原邊控制單元，原邊控制單元將電流檢測值的頻率與初始信號的頻率進行對比，當電流檢測值的頻率與初始信號的頻率之差的絕對值大于閾值時，則負載RL為非法負載，原邊電路停止工作。本發明對負載識別時的負載辨識信號不通過耦合線圈傳遞，而是直接反映在原邊輸入電流上，避免了傳遞中的干擾，提高識別率。當檢測到負載為非法負載時，系統停止工作，防止系統對非法負載加熱，避免安全事故的發生。
【專利說明】一種IPT系統非法負載檢測裝置及檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及IPT (Inductive Power Transfer,感應電能傳輸)系統的負載識別技術，具體涉及一種簡單易行的IPT系統非法負載檢測裝置及檢測方法。
【背景技術】
[0002]在IPT系統中，由于系統是通過磁場松耦合的方式實現電能無線傳輸，當有金屬物(非法負載)放在發射線圈上時，系統會誤認為是正常負載導致系統對金屬物加熱，出現安全事故，因此，負載識別技術顯得尤為重要。
[0003]現有的IPT系統中，負載識別方法主要是通過RFID (Radio FrequencyIdentification,射頻識別)技術來完成的,這種方法采用的硬件結構如圖1所示，控制器通過RFID信號來判斷負載，當檢測到非法負載時停止逆變器工作。具體的感應耦合電能傳輸過程為:初級電路將工頻電整流濾波后在導軌線圈中產生高頻電流，拾取電路通過拾取機構在導軌線圈附近的變化磁場中拾取能量，經過調節器為負載供電。其中初級電路中的高頻逆變部分主要是將直流電變化為高頻交流電并提供給導軌線圈，以便在導軌線圈周圍產生高頻磁場。當系統有異物(尤其是金屬)進入工作范圍時，由于高頻磁場的存在必定會在金屬內形成渦流，不僅降低了效率，而且金屬的渦流發熱將帶來巨大的安全隱患。另外，高頻磁場會對RFID信號造成干擾，有可能會導致誤讀誤判，降低了系統識別正確率。

【發明內容】

[0004]為了克服上述現有技術中存在的缺陷，本發明的目的是提供一種IPT系統非法負載檢測裝置及檢測方法，能夠檢測到非法負載的存在，當檢測到負載為非法負載時，系統停止工作，防止系統對非法負載加熱，避免安全事故的發生。
[0005]為了實現本發明的上述目的，根據本發明的第一個方面，本發明提供了一種IPT系統非法負載檢測裝置，包括IPT系統，所述IPT系統由原邊電路和副邊電路組成，所述原邊電路設置有全橋逆變器，所述全橋逆變器的電源端連接直流電源，輸出端分別與原邊諧振電感Lp和原邊補償電容Cp相連，其中，所述原邊諧振電感Lp和原邊補償電容Cp并聯，所述副邊電路包括副邊諧振電感Ls、副邊補償電容Cs、整流橋和負載&，所述副邊諧振電感Ls與副邊補償電容Cs并聯，所述副邊諧振電感Ls輸出的電流經整流橋整流后傳輸給負載&，為負載&供電；在所述副邊電路上還設置有開關，所述開關串聯于整流橋向負載&供電的線路上，所述開關的一端與整流橋的一端相連，所述開關的另一端與負載&的一端相連，所述開關的驅動單元與副邊控制單元相連，當IPT系統啟動時，所述副邊控制單元向所述驅動單元輸出開關信號，所述驅動單元在所述開關信號的控制下控制所述開關的導通與截止，當所述開關導通時，所述副邊控制單元向所述副邊輸出一定頻率的初始信號；所述原邊電路包括電流檢測裝置，所述電流檢測裝置與所述直流電源串聯，所述電流檢測裝置的輸出端與原邊控制單元相連，所述原邊控制單元中預設有所述初始信號的頻率信息，當所述副邊控制單元向所述副邊輸出初始信號時，所述電流檢測裝置檢測所述原邊電路中的電流并將所述電流檢測值傳輸給所述原邊控制單元，所述原邊控制單元將所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率進行對比，當所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率之差的絕對值小于或等于閾值時，則所述負載Rl為合法負載，所述副邊控制單元停止向所述副邊輸出初始信號，同時所述副邊控制單元通過驅動單元控制開關導通，所述原邊電路工作；當所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率之差的絕對值大于閾值時，則所述負載&為非法負載，所述原邊電路停止工作。
[0006]本發明的IPT系統非法負載檢測裝置將副邊的負載識別信號調制到原邊電網輸入電流上，在原邊對信號解調后，實現負載識別。對負載識別時的負載辨識信號不通過耦合線圈傳遞，而是直接反映在原邊輸入電流上，避免了傳遞中的干擾，提高識別率。當檢測到負載為非法負載時，系統停止工作，防止系統對非法負載加熱，避免安全事故的發生。
[0007]在本發明的一種優選實施例中，所述副邊電路還包括濾波電路，所述濾波電路包括濾波電容Cf和濾波電感Lf，所述濾波電容Cf與所述負載&并聯，所述濾波電感Lf串聯于所述整流橋向所述負載&的供電線路上。通過濾波電路，使負載輸入的電流頻率純凈。
[0008]為了實現本發明的上述目的，根據本發明的第二個方面，本發明提供了一種IPT系統非法負載檢測方法，包括如下步驟:
[0009]S1:副邊控制單元向驅動單元輸出開關信號，所述驅動單元在所述開關信號的控制下控制所述開關導通，所述副邊控制單元向所述副邊輸出一定頻率的初始信號；
[0010]S2:電流檢測裝置檢測原邊電路中的電流并將所述電流檢測值傳輸給原邊控制單元，所述原邊控制單元將所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率進行對比，當所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率之差的絕對值小于或等于閾值時，則所述負載&為合法負載，所述副邊控制單元停止向所述副邊輸出初始信號，同時所述副邊控制單元通過驅動單元控制開關導通，所述原邊電路工作；當所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率之差的絕對值大于閾值時，則所述負載&為非法負載，所述原邊電路停止工作。
[0011]本發明的IPT系統非法負載檢測方法將副邊的負載識別信號調制到原邊電網輸入電流上，在原邊對信號解調后，實現負載識別。使用這種方法，負載辨識信號不通過耦合線圈傳遞，而是直接反映在原邊輸入電流上，避免了傳遞中的干擾，提高識別率。當檢測到負載為非法負載時，系統停止工作，防止系統對非法負載加熱，避免安全事故的發生
[0012]在本發明的一種優選實施例中，所述副邊控制單元向所述副邊輸出的初始信號的頻率為IHZ。避免檢測失誤。
[0013]本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0015]圖1是現有技術中RFID負載識別方法原理圖；
[0016]圖2是本發明一種優選實施方式中IPT系統非法負載檢測裝置的結構示意圖；
[0017]圖3是本發明IPT系統非法負載檢測方法的流程圖。【具體實施方式】
[0018]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號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施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0019]在本發明的描述中，除非另有規定和限定，需要說明的是，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。
[0020]本發明提供了一種IPT系統非法負載檢測裝置，如圖2所示，其包括IPT系統，該IPT系統由原邊電路和副邊電路組成，其中，原邊電路設置有全橋逆變器，在本實施方式中，該全橋逆變器包括兩個橋臂，每個橋臂上串聯有2個開關，兩個橋臂的4個開關依次導通或截止，在原邊電路上生成能量注入信號，全橋逆變器的電源端連接直流電源Vdc，輸出端分別與原邊諧振電感Lp和原邊補償電容Cp相連，其中，原邊諧振電感Lp和原邊補償電容Cp并聯。
[0021]副邊電路包括副邊諧振電感Ls、副邊補償電容Cs、整流橋和負載&，其中，副邊諧振電感Ls與副邊補償電容Cs并聯，副邊諧振電感Ls輸出的電流經整流橋整流后傳輸給負載&，為負載&供電。在副邊電路上還設置有開關，該開關串聯于整流橋向負載&供電的線路上，開關的一端與整流橋的一端相連，開關的另一端與負載Rli的一端相連，開關的驅動單元與副邊控制單元相連，當IPT系統啟動時，副邊控制單元向驅動單元輸出開關信號，驅動單元在開關信號的控制下控制開關的導通與截止，當開關導通時，副邊控制單元向副邊輸出一定頻率的初始信號，該初始信號的頻率是設定已知值，在本實施方式中，初始信號優選為一定頻率的方波信號。
[0022]原邊電路包括電流檢測裝置，電流檢測裝置與直流電源Vdc串聯，電流檢測裝置的輸出端與原邊控制單元相連，該原邊控制單元中預設有初始信號的頻率信息，當副邊控制單元向副邊輸出初始信號時，初始信號會調制到原邊輸入電流上，電流檢測裝置檢測原邊電路中的電流并將電流檢測值傳輸給原邊控制單元，原邊控制單元將電流檢測值的頻率與初始信號的頻率進行對比，當電流檢測值的頻率與初始信號的頻率之差的絕對值小于或等于閾值時，則負載&為合法負載，副邊控制單元停止向副邊輸出初始信號，同時副邊控制單元通過驅動單元控制開關導通，原邊電路開始工作。當電流檢測值的頻率與初始信號的頻率之差的絕對值大于閾值時，則負載&為非法負載，原邊電路停止工作。
[0023]在本實施方式中，電流檢測裝置優選采用電流表或串聯電阻檢測技術，用于檢測原邊電流Idc。
[0024]在本發明的一種優選實施例中，副邊電路還包括濾波電路，該濾波電路包括濾波電容Cf和濾波電感Lf，其中，濾波電容Cf與負載&并聯，濾波電感Lf串聯于整流橋向負載&的供電線路上。通過濾波電路，使負載輸入的電流平滑。
[0025]在本實施方式中，直流電源Vdc還與電感Ldc串聯，為防止檢測發生失誤，副邊控制單元向副邊輸出的初始信號的頻率要稍低，優選為1HZ。
[0026]本發明的IPT系統非法負載檢測裝置將副邊的負載識別信號調制到原邊電網輸入電流上，在原邊對信號解調后，實現負載識別。對負載識別時的負載辨識信號不通過耦合線圈傳遞，而是直接反映在原邊輸入電流上，避免了傳遞中的干擾，提高識別率。當檢測到負載為非法負載時，系統停止工作，防止系統對非法負載加熱，避免安全事故的發生。
[0027]本發明還提供了一種IPT系統非法負載檢測方法，如圖3所示，包括如下步驟:
[0028]S1:副邊控制單元向驅動單元輸出開關信號，驅動單元在開關信號的控制下控制開關導通，副邊控制單元向副邊輸出一定頻率的初始信號；
[0029]S2:電流檢測裝置檢測原邊電路中的電流并將電流檢測值傳輸給原邊控制單元，原邊控制單元將電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率進行對比，當電流檢測值的頻率與初始信號的頻率之差的絕對值小于或等于閾值時，則負載&為合法負載，副邊控制單元停止向副邊輸出初始信號，同時副邊控制單元通過驅動單元控制開關導通，原邊電路開始工作，進入功率傳輸階段；當電流檢測值的頻率與初始信號的頻率之差的絕對值大于閾值時，則負載&為非法負載，原邊電路停止工作。在本實施方式中，閾值優選為初始信號頻率的10%，即當I電流檢測值的頻率一初始信號的頻率I >初始信號的頻率X10%時，負載&為非法負載。
[0030]在本實施方式中，對原邊電流的頻率檢測可以采用本領域中通用的檢測方法進行，在此不作贅述。
[0031]在本實施方式中，在原邊電路上還具有與直流電源Vdc串聯的主繼電器(圖中沒有示出)，該主繼電器與原邊控制單元相連，通過原邊控制單元控制通斷，當檢測到負載&為非法負載，原邊控制單元控制主繼電器斷開，原邊停止工作。
[0032]本發明的IPT系統非法負載檢測方法將副邊的負載識別信號調制到原邊電網輸入電流上，在原邊對信號解調后，實現負載識別。使用這種方法，負載辨識信號不通過耦合線圈傳遞，而是直接反映在原邊輸入電流上，避免了傳遞中的干擾，提高識別率。當檢測到負載為非法負載時，系統停止工作，防止系統對非法負載加熱，避免安全事故的發生。
[0033]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0034]盡管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解:在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由權利要求及其等同物限定。
【權利要求】
1.一種IPT系統非法負載檢測裝置，包括IPT系統，所述IPT系統由原邊電路和副邊電路組成，所述原邊電路設置有全橋逆變器，所述全橋逆變器的電源端連接直流電源，輸出端分別與原邊諧振電感Lp和原邊補償電容Cp相連，其中，所述原邊諧振電感Lp和原邊補償電容Cp并聯，所述副邊電路包括副邊諧振電感Ls、副邊補償電容Cs、整流橋和負載&，所述副邊諧振電感Ls與副邊補償電容Cs并聯，所述副邊諧振電感Ls輸出的電流經整流橋整流后傳輸給負載Rl，為負載Rl供電； 其特征在于:在所述副邊電路上還設置有開關，所述開關串聯于整流橋向負載&供電的線路上，所述開關的一端與整流橋的一端相連，所述開關的另一端與負載&的一端相連，所述開關的驅動單元與副邊控制單元相連，當所述IPT系統啟動時，所述副邊控制單元向所述驅動單元輸出開關信號，所述驅動單元在所述開關信號的控制下控制所述開關的導通與截止，當所述開關導通時，所述副邊控制單元向所述副邊輸出一定頻率的初始信號； 所述原邊電路包括電流檢測裝置，所述電流檢測裝置與所述直流電源串聯，所述電流檢測裝置的輸出端與原邊控制單元相連，所述原邊控制單元中預設有所述初始信號的頻率信息，當所述副邊控制單元向所述副邊輸出初始信號時，所述電流檢測裝置檢測所述原邊電路中的電流并將所述電流檢測值傳輸給所述原邊控制單元，所述原邊控制單元將所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率進行對比，當所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率之差的絕對值小于或等于閾值時，則所述負載&為合法負載，所述副邊控制單元停止向所述副邊輸出初始信號，同時所述副邊控制單元通過驅動單元控制開關導通，所述原邊電路工作；當所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率之差的絕對值大于閾值時，則所述負載&為非法負載，所述原邊電路停止工作。
2.如權利要求1所述的IPT系統非法負載檢測裝置，其特征在于:所述副邊電路還包括濾波電路，所述濾波電路包括濾波電容Cf和濾波電感Lf，所述濾波電容Cf與所述負載&并聯，所述濾波電感Lf串聯于所述整流橋向所述負載&的供電線路上。
3.—種IPT系統非法負載檢測方法，其特征在于:包括如下步驟: 51:副邊控制單元向驅動單元輸出開關信號，所述驅動單元在所述開關信號的控制下控制所述開關導通，所述副邊控制單元向所述副邊輸出一定頻率的初始信號； 52:電流檢測裝置檢測原邊電路中的電流并將所述電流檢測值傳輸給原邊控制單元，所述原邊控制單元將所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率進行對比，當所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率之差的絕對值小于或等于閾值時，則所述負載&為合法負載，所述副邊控制單元停止向所述副邊輸出初始信號，同時所述副邊控制單元通過驅動單元控制開關導通，所述原邊電路工作；當所述電流檢測值的頻率與所述初始信號的頻率之差的絕對值大于閾值時，則所述負載&為非法負載，所述原邊電路停止工作。
4.如權利要求3所述的IPT系統非法負載檢測方法，其特征在于:所述副邊控制單元向所述副邊輸出的初始信號的頻率為1HZ。
【文檔編號】H02J17/00GK103427500SQ201310361023
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年8月19日 優先權日:2013年8月19日
【發明者】吳智丁, 王智慧, 吳劍豪, 高立克, 祝文姬, 俞小勇, 吳麗芳, 李珊, 李克文, 蘇玉剛, 戴欣, 孫躍, 葉兆虹, 唐春森 申請人:廣西電網公司電力科學研究院, 重慶大學