异物检测装置的制作方法

本实用新型涉及电动车无线充电技术领域，尤其涉及一种异物检测装置。

背景技术：

随着化石能源逐渐枯竭与环境污染日益加剧，电动汽车的使用得到越来越多的认可，电动汽车将电能转化为驱动力，具有零排放，零污染的特点，可以大大降低对化石能源的依赖程度与减小尾气排放量。

目前电动汽车充电主要采用的是有线充电和无线充电两种方式。有线充电虽然效率较高，但是充电过程不灵活，需要反复插拔充电电缆，存在滑动磨损、导线老化及接触电火花等安全隐患。另外在场地安装方面，充电站的修建与传统加油站类似，受建设场地制约，建设成本大。

通过无线充电可以克服上述有线充电的缺点，通常采用一个原副边完全分离、无电气连接的变压器，利用原副边的互相磁场耦合实现电能透过空气在原副边之间进行传输。无线充电可以降低电动汽车成本、缩短电池充电时间、提高充电安全性，使电动汽车的使用更为便捷舒适。

但是，电动汽车无线充电系统在进行充电时，发射线圈与接收的线圈之间气隙里存在强大的电磁场，如果充电过程中该气隙之间存在活体生物，则活体生物会因电磁场而产生不适反应，甚至可能一定程度上的伤害。另外，如果电动汽车无线发射基板上存在体积和质量较大的异物时，长期压在发射基板上可能会对基板产生机械性的损伤。如果异物过大，可能导致与上面车载接受板或者车底盘等挤压与刮碰，也可能导致基建侧发射板、或车载侧接收板、或者车底盘相关部件的机械损伤，进而会导致更大的电性能故障，甚至漏电等安全的隐患。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提出一种异物检测装置，旨在解决现有技术中无线充电系统无法进行异物检测，容易对汽车造成损伤，安全性过低的问题，实现无线充电系统的异物检测功能，提高了电动汽车进行无线充电的安全性。

为实现上述目的，本实用新型提出一种异物检测装置，所述异物检测装置设置有检测平台，所述检测平台上至少安装有一个声波发送器，用于向四周发射检测声波；所述检测平台上安装有多个声波接收器，分布于所述每个声波发送器的周围，用于接收所述检测声波，得到对应的多个反馈信号；所述异物检测装置中还安装有数据处理器，用于得到异物检测结果。

优选地，所述检测平台为壳体，所述声波发送器和所述声波接收器均安装于所述检测平台壳体内部的顶面。

优选地，所述检测平台壳体内部的顶面为矩形、圆形、三角形之一。

优选地，所述声波发送器安装于所述检测平台壳体内部顶面上的中心位置。

优选地，以所述声波发送器为圆心，预设长度为半径的圆周位置上安装多个声波接收器。

优选地，每隔Δθ安装一个所述声波接收器。

优选地，所述异物检测装置中安装有电压或电流检测器。

优选地，所述异物检测装置中安装有滤波电路。由此，解决了现有技术中无线充电系统无法进行异物检测，容易对汽车造成损伤，安全性过低的问题，实现了无线充电系统的异物检测功能，提高了电动汽车进行无线充电的安全性。

附图说明

图1是本实用新型异物检测装置第一实施例的流程示意图；

图2是本实用新型实施例中汽车无线充电系统的示意图；

图3是本实用新型实施例中异物检测设备的顶面示意图；

图4是本实用新型实施例中异物检测设备进行数据处理的流程示意图；

图5是本实用新型实施例中没有异物时的超声波示意图；

图6是本实用新型实施例中有异物时的超声波示意图；

图7是本实用新型实施例中异物检测装置的一种结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型第一实施例提出一种异物检测装置，该异物检测装置设置有检测平台，检测平台上至少安装有一个声波发送器10，用于向四周发射检测声波；检测平台上安装有多个声波接收器20，分布于每个声波发送器10的周围，用于接收检测声波，得到对应的多个反馈信号；异物检测装置中还安装有数据处理器，用于得到异物检测结果。

上述异物检测装置可以应用于电动汽车的无线充电系统，如图2所示，无线充电系统包括车载端部分和基建端部分，基建端部分是埋在地面以下的部分，上述异物检测装置可以安装于基建端部分。

上述异物检测装置的检测平台上安装的声波发送器10和声波接收器20，分别用于发射超声波和接收超声波。

首先，异物检测装置控制检测平台上的一个或多个声波发送器10向四周发射检测声波，该检测声波可以为超声波(不排除其他能够实现异物检测的检测声波)，因其方向性好，穿透能力强，同时能够获得较集中的声能，适合用于检测操作。

然后，异物检测装置控制检测平台上的多个声波接收器20接收检测声波，经过处理得到对应的多个反馈信号。

其中，异物检测装置控制声波接收器20接收声波发送器10发送的检测声波；在具体实现时，异物检测设备的顶面示意图可以如图3所示，上述异物检测装置的检测平台可以为壳体，其顶面可以是矩形或者圆形，也可以是其它任何形状。声波发送器10安装于检测平台壳体内部的顶面上水平x轴和垂直y轴的相交中心位置(或其他合适位置)。检测平台壳体内部的顶面设置有声波发送器10和多个声波接收器20。

在具体进行位置设置时，可以以声波发送器10为圆心，半径为r的圆周位置上每隔Δθ安装一个声波接收器20，声波接收器20的数量为n个(n≥1)，安装声波接收器20的数量n和Δθ之间的关系如下式所示：

例如，当声波发送器10数量为1，声波接收器20数量n＝4时候，声波接收器20可以安装在矩形面的四个对角位置。另外，也可以根据需要，采用至少1个以上的声波发送器10，可根据需要安装在合适的位置，例如中心或者其他边缘、或其他合适的位置。

其中，声波接收器20也可以不直接紧贴安装在异物检测设备的检测平台的壳体内部顶面，也可以有一定的距离，或者安装在便于安装的地方，用硬质的材料将壳体上的超声波振动声波传递到声波接收器20，或者壳体上表面任何的地方，只要能将声波传递到壳体上方即可；壳体与下面的刚性的磁性器件与线圈的元器件基面之间，可以使用软性有一定的弹性的粘合的方式，或者直接覆盖不粘合的方式，或者很小的气隙方式，保证壳体能有一定和很小的振动幅度空间，方便超声波沿着这个上壳面四处传输，并且声波衰减尽可能的少。超声波的频率如果能与外壳内部上盖板的机械谐振频率接近，能最大程度的节省声波发生器的能量；当声波发送器10发出超声波沿着异物检测装置发射线圈的外壳顶部上盖板辐射传播，并为声波接收器20接收，强度大小转化为对应强弱的电信号。

然后，异物检测装置分别对声波接收器20接收到的检测声波进行处理，得到对应的多个反馈信号。

其中，在具体实现时，可以采用声波传感器，分别对上述多个反馈声波进行处理，得到对应的多个反馈信号，即能够被电路或CPU识别和处理的电信号。

然后，异物检测装置对多个反馈信号进行分析，得到对应的异物检测结果。

其中，如图4所示，为异物检测装置中异物分析模块的结构示意图，异物检测装置安装有电压或电流检测器、滤波电路和数据处理器，其工作流程可以如下：

1、异物检测装置通过电压或电流检测器，分别对多个反馈信号进行检测调整，得到对应的多个调整后的反馈信号。

2、异物检测装置通过滤波电路，分别对上述多个调整后的反馈信号进行滤波处理，得到对应的多个滤波后的反馈信号。

3、异物检测装置通过数据处理器，对上述多个滤波后的反馈信号进行数据处理，判断上述多个滤波后的反馈信号是否为均匀反馈信号。

其中，如图5所示，图中是没有异物时的超声波示意图，声波发射器向四周发送均匀的超声波，没有异物时，四个角的声波接收器20接收到基本一致的超声波，对应得到的反馈信号为均匀反馈信号，得到不存在异物信号；如图6所示， 图中是有异物时的超声波示意图，存在异物时，声波发送器10仍发射均匀的超声波，但是由于异物存在，右上角的声波接收器20接收到的超声波要明显弱于其它三个角的超声波，对应得到的反馈信号不为均匀反馈信号，得到存在异物信号。

其中，如果有生物、一定体积、或者有一定重量的异物在基建端无线发射线圈的上盖板表面上，必然会改变发射线圈的上盖板表面上的振动结构，异物不仅会吸收和损耗一部分超声波的能量，减弱所在位置的超声波能量，同时使得上盖板外壳更贴近内部的基体，更加大损耗与减弱外壳相应位置的声波振动强度。分布在基建端无线发射线圈的上盖板外壳上的几个声波接收器20，会接受与感应到这种声波能量的变化，尤其最靠近异物附近的声波感应器信号衰减幅度最大。

然后，在对多个反馈信号进行分析，得到对应的异物检测结果后，若异物检测结果为存在异物，则异物检测装置控制汽车充电系统不执行停止充电操作或发出警报，否则，则控制汽车充电系统执行充电操作。

其中，若异物检测结果为存在异物，则异物检测装置控制汽车充电系统停止充电操作，同时可以发出警报，另外，异物检测设备还可以根据各声波传感器所在的坐标位置，计算出异物在基建端表面的大致坐标、预估大小、重量等，可以发送至用户，让用户决定下一步处理方式，例如选择报警、关机等操作。

另外，如图7所示，为本实用新型异物检测装置的一种结构示意图。

其中，变压器副边一侧，设置有外壳、铝板、隔离胶、超声波发射装置、超声波接收装置、传导连接装置、线圈。

其中，外壳用于容纳铝板、隔离胶、超声波发射装置、超声波接收装置、传导连接装置、线圈，铝板设置于最上层，铝板与磁芯之间设置有隔离胶，外壳底部中心设置有超声波发射装置，用于发射超声波，外壳底部边缘设置有超声波接收装置，超声波接收装置下方设置有传导连接装置。

通过上述方案，本实用新型提供了一种异物检测装置，解决了电动汽车无线充电时，充电间隙中的活体异物和大体积异物对汽车充电造成威胁的问题，实现了无线充电系统的异物检测功能，提高了电动汽车进行无线充电的安全性。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接 或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。