1.本发明涉及无线充电技术领域，尤其是涉及一种适用于无线充电系统的动态异物检测算法。
背景技术：2.目前基于qi标准的无线充电系统已经相当普及，采用电磁感应技术的qi标准无线充电系统具备便捷性和通用性两大特征，在无线充电领域逐渐成为了主流技术。基于qi标准的无线充电系统可以给使用者带来较大的使用便利性，但是如果在充电过程中无线充电发射器和无线充电接收器中间存在金属异物，金属异物温度会急剧升高，甚至融化外壳，具有一定的使用安全隐患，可靠的异物检测算法可以极大降低无线充电系统中存在的此种安全风险。现有技术已有产品的异物检测算法有很多，但都是作用于很小的距离范围，无线充电发射器和无线充电接收器的距离及偏移较大时，即使没有金属异物，无线充电发射器仍然会触发异物保护。现有技术中的无线充电系统中通常是由无线充电发射器通过损耗功率来实现金属异物检测功能，但目前已有算法都无法解决无线充电发射器和无线充电接收器在不同垂直距离或者不同偏移下的适用性。
技术实现要素：3.针对现有技术不足，本发明提供了一种适用于无线充电系统的动态异物检测算法，采用简单方法实现无线充电发射器和无线充电接收器在不同垂直距离或者不同偏移距离下的精确异物检测。
4.本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：
5.一种适用于无线充电系统的动态异物检测算法，根据实时测量的输入电压，输入电流及线圈振荡电压峰峰值，动态拟合发射端的发射功率，并根据损耗功率判断是否存在金属异物。
6.本发明的具体实现方案如下：
7.步骤(1)：在没有金属异物的情况下，将无线充电发射器和无线充电接收器中心对准紧贴放置，记录在不同功率下的无线充电发射器端的输入电压曲线vin(i)，输入电流曲线iin(i)，线圈振荡电压峰峰值曲线vcoil(i)，无线充电接收器返回功率曲线prx(i)，i＝1，2，3，...，n，同时可以按照以下公式计算出采样损耗功率曲线ploss(i)，i＝1，2，3，...，n，n为步骤(1)中全部采样点的总数，
8.ploss(i)＝vin(i)*iin(i)-prx(i) i＝1，2，3，...，n
9.步骤(2)：在没有金属异物的情况下，将无线充电发射器和无线充电接收器按照最大偏移距离放置，记录在不同功率下的无线充电发射器端的输入电压曲线vin(n+i)，输入电流曲线iin(n+i)，线圈振荡电压峰峰值曲线vcoil(n+i)，无线充电接收器返回功率曲线prx(n+i)，i＝1，2，3，...，m，同时可以按照以下公式计算出采样损耗功率曲线ploss(n+i)，i＝1，2，3，...，m，m为步骤(2)中全部采样点的总数，
10.ploss(n+i)＝vin(n+i)*iin(n+i)-prx(n+i) i＝1，2，3，...，m
11.至此可以得到采样点数为m+n的无线充电发射器端的输入电压曲线vin(k)，输入流曲线iin(k)，线圈振荡电压峰峰值曲线vcoil(k)，无线充电接收器返回功率曲线prx(k)，采样损耗功率曲线ploss(k)，k＝1，2，3，...，m+n；
12.步骤(3)：在没有金属异物的情况下，按照无线充电接收器返回功率曲线为基准来拟合无线充电发射器功率曲线，此时发射功率就会基本等于接收功率，如果存在金属异物，发射功率将明显大于接收功率；无线充电发射器绝大部分损耗功率来自mos管和振荡线圈，输出功率正比于输入电压，输入电流的平方以及线圈振荡电压峰峰值的平方，将步骤(1)和步骤(2)中采样得到的m+n个采样点按照以下公式来进行非线性拟合得到误差最小情况下的系数a，b，c，d：
13.ploss(i)＝a*vin(i)+b*iin(i)*iin*(i)+c*vcoil(i)*vcoil(i)+d，i＝1，2，3，...，m+n
14.步骤(4)：正常工作情况下，无线充电发射器通过步骤(3)拟合得到的系数a，b，c，d按照以下公式动态计算损耗功率拟合值ploss
′
以及异物损耗功率pfod
15.ploss
′
＝a*vin
′
+b*iin
′
*iin
′
+c*vcoil
′
*vcoil
′
+d
16.pfod＝ptx
′‑
ploss
′‑
prx
′
17.其中a、b、c、d为步骤(3)中拟合得到的系数，ploss
′
是实时动态拟合的损耗功率值，vin
′
、iin
′
和vcoil
′
分别为实时采样的无线充电发射器端的输入电压、输入电流和线圈振荡电压峰峰值，prx
′
是无线充电接收器返回实时功率.，pfod为实时异物损耗功率；
18.步骤(5)：正常工作情况下，无线充电发射器在接收到无线充电接收器返回实时功率包时或者定时进行一次异物检测，如果异物损耗功率pfod连续3次大于损耗阈值pthrc，则判定有金属异物存在。
19.与现有技术相比，本发明具备的有益效果为：本发明通过简单的算法可以实现无线充电发射器和无线充电接收器在不同垂直距离或者不同偏移距离下的精确异物检测。
附图说明
20.图1为偏移0mm时ploss拟合曲线；
21.图2为偏移13mm时ploss拟合曲线；
22.图3为放置金属异物时ploss拟合曲线；
23.图4为本发明的原理框图。
具体实施方式
24.下面结合具体实施例对本发明做进一步地说明。
25.本实施例中采用的无线充电接收器为qi标准实验室采用的异物检测专用接收端tpr5，采用的金属异物为qi标准实验室采用的专用金属异物fo#1。
26.步骤1)在没有金属异物的情况下，将无线充电发射器和无线充电接收器中心对准放置，记录在不同功率下的无线充电发射器端的输入电压曲线vin(i)，输入电流曲线iin(i)，线圈振荡电压峰峰值曲线vcoil(i)，无线充电接收器返回功率曲线prx(i)，i＝1，2，3，...，n，同时可以按照以下公式计算出采样损耗功率曲线ploss(i)i＝1，2，3，...，n，n为
步骤1)中全部采样点的总数，
27.ploss(i)＝vin(i)*iin(i)-prx(i) i＝1，2，3，...，n
28.步骤2)在没有金属异物的情况下，将无线充电发射器和无线充电接收器按照最大偏移距离放置，记录在不同功率下的无线充电发射器端的输入电压曲线vin(n+i)，输入电流曲线iin(n+i)，线圈振荡电压峰峰值曲线vcoil(n+i)，无线充电接收器返回功率曲线prx(n+i)，i＝1，2，3，...，m，同时可以按照以下公式计算出采样损耗功率曲线ploss(n+i)i＝1，2，3，...，m，m为步骤2)中全部采样点的总数，
29.ploss(n+i)＝vin(n+i)*iin(n+i)-prx(n+i) i＝1，2，3，...，m
30.至此可以得到采样点数为m+n的无线充电发射器端的输入电压曲线vin(k)，输入流曲线iin(k)，线圈振荡电压峰峰值曲线vcoil(k)，无线充电接收器返回功率曲线prx(k)，采样损耗功率曲线ploss(k)，k＝1，2，3，...，m+n；
31.步骤3)在没有金属异物的情况下，按照无线充电接收器返回功率曲线为基准来拟合无线充电发射器功率曲线，此时发射功率就会基本等于接收功率，通常情况下误差在
±
100mw以内，如果存在金属异物，发射功率将明显大于接收功率，因不同功率下异物损耗功率级别阈值不一样，本实施例中5w功率级别下通常功率差值会大于250mw。无线充电发射器绝大部分损耗功率来自mos管和振荡线圈，输出功率正比于输入电压，输入电流的平方以及线圈振荡电压峰峰值的平方，将步骤1)和步骤2)中采样得到的m+n个采样点按照以下公式来进行非线性拟合得到误差最小情况下的系数a，b，c，d：
32.ploss(i)＝a*vin(i)+b*iin(i)*iin*(i)+c*vcoil(i)*vcoil(i)+d，i＝1，2，3，...，m+n
33.通过拟合得到系数如下：
34.a＝-0.11301
35.b＝0.000195782
36.c＝0.00141
37.d＝414.8104
38.如图1所示为偏移0mm情况下拟合的损耗功率曲线和采样的损耗功率曲线，如图2所示为偏移13mm情况下拟合损耗功率曲线和采样损耗功率曲线，从图中可以看出对于不同的距离，拟合损耗功率曲线和采样损耗功率曲线吻合度非常高，误差不超过100mw。
39.步骤4)正常工作情况下，无线充电发射器通过步骤3拟合得到的系数a，b，c，d按照以下公式动态计算损耗功率拟合值ploss’以及异物损耗功率pfod
40.ploss’＝a*vin’+b*iin’*iin’+c*vcoil’*vcoil’+d
41.pfod＝ptx
’‑
ploss
’‑
prx’42.其中a、b、c、d为步骤3)中拟合得到的系数，ploss’是实时动态拟合的损耗功率值，vin’、iin’和vcoil’分别为实时采样的无线充电发射器端的输入电压、输入电流和线圈振荡电压峰峰值，prx’是无线充电接收器返回实时功率.，pfod为实时异物损耗功率。
43.步骤5)如图3所示为放置fo#1金属异物情况下的拟合损耗功率曲线和采样损耗功率曲线，从图中可以看出两条曲线在全功率范围都有明显差值，可以准确判定存在金属异物。正常工作情况下，设定pthrc＝250mw，无线充电发射器在接收到无线充电接收器返回实时功率包时或者定时进行一次异物检测，如果连续3次pfod都大于阈值pthrc，则判定有金
属异物存在。
44.应当说明的是，以上实施例仅作为对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对上述实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
技术特征：1.一种适用于无线充电系统的动态异物检测算法，其特征在于：根据实时测量的输入电压，输入电流及线圈振荡电压峰峰值，动态拟合发射端的发射功率，并根据损耗功率判断是否存在金属异物。2.根据权利要求1所述的一种适用于无线充电系统的动态异物检测算法，其特征在于：包括以下步骤：步骤(1)：在没有金属异物的情况下，将无线充电发射器和无线充电接收器中心对准紧贴放置，记录在不同功率下的无线充电发射器端的输入电压曲线vin(i)，输入电流曲线iin(i)，线圈振荡电压峰峰值曲线vcoil(i)，无线充电接收器返回功率曲线prx(i)，i＝1，2，3，...，n，同时可以按照以下公式计算出采样损耗功率曲线ploss(i)，i＝1，2，3，...，n，n为步骤(1)中全部采样点的总数，ploss(i)＝vin(i)*iin(i)-prx(i) i＝1，2，3，...，n步骤(2)：在没有金属异物的情况下，将无线充电发射器和无线充电接收器按照最大偏移距离放置，记录在不同功率下的无线充电发射器端的输入电压曲线vin(n+i)，输入电流曲线iin(n+i)，线圈振荡电压峰峰值曲线vcoil(n+i)，无线充电接收器返回功率曲线prx(n+i)，i＝1，2，3，..，m，同时可以按照以下公式计算出采样损耗功率曲线ploss(n+i)，i＝1，2，3，...，m，m为步骤(2)中全部采样点的总数，ploss(n+i)＝vin(n+i)*iin(n+i)-prx(n+i) i＝1，2，3，...，m至此可以得到采样点数为m+n的无线充电发射器端的输入电压曲线vin(k)，输入流曲线iin(k)，线圈振荡电压峰峰值曲线vcoil(k)，无线充电接收器返回功率曲线prx(k)，采样损耗功率曲线ploss(k)，k＝1，2，3，...，m+n；步骤(3)：在没有金属异物的情况下，按照无线充电接收器返回功率曲线为基准来拟合无线充电发射器功率曲线，此时发射功率就会基本等于接收功率，如果存在金属异物，发射功率将明显大于接收功率；无线充电发射器输出功率正比于输入电压，输入电流的平方以及线圈振荡电压峰峰值的平方，将步骤(1)和步骤(2)中采样得到的m+n个采样点按照以下公式来进行非线性拟合得到误差最小情况下的系数a，b，c，d：ploss(i)＝a*vin(i)+b*iin(i)*iin*(i)+c*vcoil(i)*vcoil(i)+d，i＝1，2，3，
…
，m+n步骤(4)：正常工作情况下，无线充电发射器通过步骤(3)拟合得到的系数a，b，c，d按照以下公式动态计算损耗功率拟合值ploss
′
以及异物损耗功率pfodploss
′
＝a*vin
′
+b*iin
′
*iin
′
+c*vcoil
′
*vcoil
′
+dpfod＝ptx
′‑
ploss
′‑
prx
′
其中a、b、c、d为步骤(3)中拟合得到的系数，ploss
′
是实时动态拟合的损耗功率值，vin
′
、iin
′
和vcoil
′
分别为实时采样的无线充电发射器端的输入电压、输入电流和线圈振荡电压峰峰值，prx
′
是无线充电接收器返回实时功率.，pfod为实时异物损耗功率；步骤(5)：正常工作情况下，无线充电发射器在接收到无线充电接收器返回实时功率包时或者定时进行一次异物检测，如果异物损耗功率pfod连续3次大于损耗阈值pthrc，则判定有金属异物存在。
技术总结本发明公开了一种适用于无线充电系统的动态异物检测算法，根据实时测量的输入电压，输入电流及线圈振荡电压峰峰值，动态拟合发射端的发射功率，并根据损耗功率判断是否存在金属异物。本发明通过简单的算法可以实现无线充电发射器和无线充电接收器在不同垂直距离或者不同偏移距离下的精确异物检测。者不同偏移距离下的精确异物检测。者不同偏移距离下的精确异物检测。
技术研发人员：汤岐 邹海春 毛龙韬
受保护的技术使用者：无锡市瀚为科技有限公司
技术研发日：2022.05.06
技术公布日：2022/7/5
