無線電能傳輸技術(shù)是電能從電網(wǎng)到用電設(shè)備無需經(jīng)過電氣直接接觸的能量傳輸方式。相比于傳統(tǒng)的接觸式充電方式，無線充電因具有更高的可靠性與安全性、占地空間更小、使用方式靈活、不易受外界環(huán)境因素干擾、與電網(wǎng)互動(dòng)能力強(qiáng)、可在某些極端環(huán)境和特殊條件下應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，從而發(fā)展迅猛，且隨著理論成果研究層面向商業(yè)化發(fā)展的進(jìn)程不斷加快，無線電能傳輸技術(shù)已經(jīng)在電動(dòng)汽車、無人機(jī)、植入醫(yī)療設(shè)備、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、家用電器等領(lǐng)域得到了一定的推廣應(yīng)用。

無線電能傳輸系統(tǒng)的發(fā)射線圈與接收線圈之間存在一個(gè)高頻磁場(chǎng)區(qū)域，因系統(tǒng)應(yīng)用在各種復(fù)雜場(chǎng)景下，該區(qū)域不可避免地會(huì)有異物介入。異物通常指不屬于無線電能傳輸系統(tǒng)的任何一部分，但出現(xiàn)在發(fā)射和接收線圈表面及周圍的物體。

在研究中通常將異物分為金屬異物和生物體異物，當(dāng)金屬異物進(jìn)入發(fā)射線圈及接收線圈之間的磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，一方面，金屬異物會(huì)因渦流損耗而迅速升溫，若此時(shí)接觸可燃性物體，極易引發(fā)火災(zāi)，造成安全隱患；另一方面，金屬異物的介入會(huì)影響無線電能傳輸系統(tǒng)的傳輸功率與傳輸效率，使耦合機(jī)構(gòu)的某些參數(shù)發(fā)生改變，導(dǎo)致系統(tǒng)無法進(jìn)行正常工作，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使系統(tǒng)完全停止運(yùn)行。

當(dāng)生物體異物進(jìn)入該區(qū)域后，受到高強(qiáng)度磁場(chǎng)的影響，生物體可能會(huì)產(chǎn)生惡心、眩暈、肢體乏力及血壓升高等癥狀，同時(shí)高強(qiáng)度的磁場(chǎng)還會(huì)對(duì)人體的免疫系統(tǒng)及神經(jīng)系統(tǒng)造成一定的損害。因此，需要對(duì)無線電能傳輸系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的金屬異物以及生物體異物檢測(cè)，高效、準(zhǔn)確的異物檢測(cè)技術(shù)對(duì)于無線電能傳輸系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性具有至關(guān)重要的保障作用。

異物檢測(cè)技術(shù)因其重要性已得到越來越多的科研機(jī)構(gòu)、高校以及企業(yè)的廣泛關(guān)注。國(guó)外如帝國(guó)理工學(xué)院、奧克蘭大學(xué)、蔚山大學(xué)、東京大學(xué)、韓國(guó)高等科學(xué)技術(shù)院、高通公司等研究團(tuán)隊(duì)；國(guó)內(nèi)如哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中科院電工研究所、香港大學(xué)、重慶大學(xué)、山東大學(xué)等研究團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)在異物對(duì)系統(tǒng)影響、檢測(cè)方法多樣性以及實(shí)際應(yīng)用等多方面進(jìn)行了深入的研究，并取得了一定的研究成果。

本文主要研究無線電能傳輸系統(tǒng)異物檢測(cè)技術(shù)，首先闡述當(dāng)前國(guó)內(nèi)外無線電能傳輸系統(tǒng)異物檢測(cè)技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。其次重點(diǎn)分析了目前各項(xiàng)異物檢測(cè)技術(shù)基本原理、解決的技術(shù)問題以及檢測(cè)類別等內(nèi)容，并對(duì)比了各項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)的特性。最后指出異物檢測(cè)技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)制定及技術(shù)方面亟待解決的問題，為異物檢測(cè)技術(shù)未來的研究提供方向。

1 異物檢測(cè)技術(shù)國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)梳理

在無線電能傳輸技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程中，異物檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定與完善發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。關(guān)于電動(dòng)汽車的無線充電技術(shù)，國(guó)外主要有三個(gè)組織進(jìn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，分別為美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)（SAE）制定的SAE J2954無線充電標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）制定的IEC 61980標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定的ISO 19363標(biāo)準(zhǔn)；關(guān)于手機(jī)等便攜式移動(dòng)設(shè)備的無線充電技術(shù)，主要由WPC聯(lián)盟制定的Qi標(biāo)準(zhǔn)、Duracell Powermat公司發(fā)起的PMA（Power Matters Alliance）標(biāo)準(zhǔn)以及三星、高通等公司創(chuàng)立的A4WP（Alliance for Wireless Power）標(biāo)準(zhǔn)。

在SAE J2954_201904標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)異物檢測(cè)技術(shù)提出了相應(yīng)的測(cè)試方法以及測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中選定了如硬幣、線纜、易拉罐、回形針等13種異物作為測(cè)試樣本，根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行或關(guān)閉狀態(tài)，設(shè)置三種不同的初始條件。

異物檢測(cè)系統(tǒng)是否合格的標(biāo)準(zhǔn)為：①異物在任何時(shí)候被檢測(cè)到，系統(tǒng)都可自動(dòng)停止運(yùn)行；②若發(fā)射端或系統(tǒng)中其他設(shè)備出現(xiàn)損毀導(dǎo)致無線電能傳輸系統(tǒng)停止運(yùn)行，則判定異物檢測(cè)系統(tǒng)不符合標(biāo)準(zhǔn)；③當(dāng)發(fā)射線圈的表面溫度達(dá)到80℃以上且持續(xù)10min，在無線電能傳輸系統(tǒng)停止運(yùn)行后2min內(nèi)監(jiān)測(cè)表面溫度，若2min內(nèi)溫度低于80℃，則認(rèn)為異物檢測(cè)系統(tǒng)符合標(biāo)準(zhǔn)。

J2954標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于生物體異物檢測(cè)提供了一種測(cè)試方法。符合標(biāo)準(zhǔn)的生物體異物檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)滿足：①檢測(cè)區(qū)域出現(xiàn)生物體異物時(shí)，系統(tǒng)立刻減弱磁場(chǎng)；②該檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)生物體不會(huì)造成損害。

IEC 61980標(biāo)準(zhǔn)與ISO 19363標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于異物檢測(cè)技術(shù)部分的要求保持一致，在異物檢測(cè)技術(shù)部分中進(jìn)行了相應(yīng)的規(guī)定：①金屬異物表面溫度不得超過80℃；②非金屬異物表面溫度不得超過90℃。標(biāo)準(zhǔn)中提出，可通過降低傳輸功率或中斷系統(tǒng)運(yùn)行直到異物從系統(tǒng)中清除兩種方法來確保系統(tǒng)的安全性。

Qi標(biāo)準(zhǔn)中未對(duì)金屬異物的溫度提出具體的要求，僅提供了兩種異物檢測(cè)方法：①對(duì)發(fā)射端進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，當(dāng)溫度超過其內(nèi)部設(shè)定的閾值時(shí)，傳輸系統(tǒng)自動(dòng)停止工作；②功率損耗檢測(cè)法，即對(duì)接收端進(jìn)行功率監(jiān)測(cè)，將接收端實(shí)際功率與預(yù)設(shè)功率進(jìn)行比較，當(dāng)該差值超過預(yù)設(shè)值時(shí)則判定存在異物。

PMA和A4WP標(biāo)準(zhǔn)于2015年合并成為AirFuel Alliance標(biāo)準(zhǔn)，與Qi標(biāo)準(zhǔn)成為手機(jī)等便攜式移動(dòng)設(shè)備的無線充電技術(shù)兩大主流標(biāo)準(zhǔn)。其中，A4WP標(biāo)準(zhǔn)中并未對(duì)異物檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行明確的規(guī)定，但為保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，分別對(duì)發(fā)射端及接受端設(shè)定運(yùn)行狀態(tài)：

（1）對(duì)發(fā)射端設(shè)定了四種運(yùn)行狀態(tài)，分別為配置狀態(tài)、省電狀態(tài)、低功耗狀態(tài)及功率傳輸狀態(tài)。在功率傳輸狀態(tài)中，系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視狀態(tài)轉(zhuǎn)換、充電持續(xù)時(shí)間、關(guān)閉時(shí)間及故障情況。

（2）對(duì)接收端設(shè)定了三種運(yùn)行狀態(tài)，分別為零值狀態(tài)（Null）、啟動(dòng)狀態(tài)（Boot）以及功率傳輸狀態(tài)（On），在功率傳輸狀態(tài)中，系統(tǒng)通過與發(fā)射端建立通信可確定剩余的充電時(shí)間，同時(shí)，當(dāng)過電壓、過電流及過熱等故障狀況發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)需立即停止充電以避免造成安全隱患。

國(guó)內(nèi)關(guān)于無線電能傳輸技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)主要是由中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)、工業(yè)與信息化部門以及全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)等部門共同制定的《電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)》系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)18項(xiàng)，規(guī)范電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)在公共以及私人應(yīng)用領(lǐng)域的性能要求、安全要求、測(cè)試要求及試驗(yàn)方法等。

2020年4月，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布《電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)》通用要求、車載充電設(shè)備間的通信協(xié)議及特殊要求等4項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。其中，在GB/T 38775.3《電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng) 第3部分：特殊要求》中，對(duì)金屬異物及活體異物檢測(cè)技術(shù)提出了明確的要求。

針對(duì)金屬異物檢測(cè)，標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)生活常見金屬如硬幣、易拉罐、鋼絲球及線纜等九種異物，在系統(tǒng)發(fā)射、接收線圈間以及與系統(tǒng)水平距離20cm、40cm及60cm處進(jìn)行相應(yīng)溫升測(cè)試及灼熱測(cè)試，金屬異物表面溫度需滿足GB/T 38775.1《電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng) 第1部分：通用要求》中相關(guān)規(guī)定，同時(shí)，系統(tǒng)發(fā)射端必須具備金屬異物檢測(cè)及識(shí)別功能，當(dāng)異物出現(xiàn)在檢測(cè)區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)必須發(fā)出警告，且立刻停止充電或系統(tǒng)不啟動(dòng)。針對(duì)活體異物，標(biāo)準(zhǔn)中要求系統(tǒng)必須具備活體保護(hù)功能，能夠判斷保護(hù)區(qū)域內(nèi)是否存在活體，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到活體異物存在時(shí)，系統(tǒng)必須發(fā)出警告，并停止充電或系統(tǒng)不啟動(dòng)。

表1詳細(xì)列出國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)異物檢測(cè)技術(shù)的相關(guān)規(guī)定以及測(cè)試方法?？傮w而言，國(guó)內(nèi)外關(guān)于金屬異物及生物體檢測(cè)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)較為完整，但仍存在以下幾點(diǎn)問題：

表1 異物檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）由于異物材質(zhì)的多樣性導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)缺少具體的界定，仍需進(jìn)一步完善；（2）相較于金屬異物檢測(cè)，針對(duì)生物體異物檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)制定內(nèi)容較少；（3）未對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)精度進(jìn)行相關(guān)規(guī)定；（4）對(duì)異物介入系統(tǒng)的方式并未進(jìn)行明確規(guī)定等。

2 異物檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)

本文將目前涌現(xiàn)的諸多異物檢測(cè)新技術(shù)劃分為輔助線圈異物檢測(cè)技術(shù)、系統(tǒng)參數(shù)異物檢測(cè)技術(shù)和傳感器異物檢測(cè)技術(shù)三大類別，逐一分析其基本原理、解決的技術(shù)問題以及檢測(cè)類別等內(nèi)容，并將三種檢測(cè)技術(shù)的特性進(jìn)行了對(duì)比。

2.1 輔助線圈異物檢測(cè)技術(shù)

這種方法通常要將檢測(cè)線圈鋪設(shè)在發(fā)射線圈上方，當(dāng)金屬異物靠近檢測(cè)區(qū)域時(shí)，檢測(cè)線圈的電感、阻抗等參數(shù)會(huì)發(fā)生改變，因此可以實(shí)現(xiàn)異物檢測(cè)。但當(dāng)金屬異物遠(yuǎn)小于檢測(cè)線圈的體積時(shí)，異物對(duì)檢測(cè)線圈的影響較小，此時(shí)很難實(shí)現(xiàn)異物檢測(cè)。為提高檢測(cè)精度，通常需要使用多個(gè)足夠小的線圈組成陣列式檢測(cè)線圈進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)檢測(cè)線圈外加激勵(lì)源，陣列檢測(cè)線圈的異物檢測(cè)方法如圖1所示。當(dāng)金屬異物介入時(shí)，通過分析檢測(cè)線圈的輸出電壓或輸出電流的波形、幅值、頻率等參數(shù)實(shí)現(xiàn)異物檢測(cè)。

2.1.1 消除檢測(cè)盲區(qū)

由輔助線圈結(jié)構(gòu)可知，該檢測(cè)系統(tǒng)通常由多個(gè)足夠小的線圈陣列組合而成，但在檢測(cè)小線圈之間易存在空隙，當(dāng)體積較小金屬落入這些區(qū)域時(shí)，輔助線圈參數(shù)變化較小或無變化無法引起報(bào)警，形成了檢測(cè)盲區(qū)。

圖1 陣列檢測(cè)線圈的異物檢測(cè)方法

有學(xué)者通過對(duì)傳統(tǒng)多層檢測(cè)線圈結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化提出了一種非重疊輔助檢測(cè)線圈的方法，如圖2所示。系統(tǒng)主要由一個(gè)高頻逆變器、發(fā)射線圈、非重疊檢測(cè)線圈以及異物檢測(cè)電路構(gòu)成。

圖2 非重疊檢測(cè)線圈

系統(tǒng)中沒有金屬異物時(shí)，兩層線圈感應(yīng)電壓差值接近零，金屬異物介入系統(tǒng)使線圈互感發(fā)生變化，因此感應(yīng)電壓值發(fā)生波動(dòng)，該差值超過設(shè)定閾值，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬異物的檢測(cè)。

非重疊線圈檢測(cè)盲區(qū)如圖3所示。但當(dāng)金屬異物如圖3中灰色部分所示，在不同檢測(cè)線圈中覆蓋面積相同時(shí)，此時(shí)電壓變化為零。無論單層結(jié)構(gòu)或雙層結(jié)構(gòu)在該情況下均存在檢測(cè)盲區(qū)。

為消除盲區(qū)，有學(xué)者提出一種四層檢測(cè)線圈結(jié)構(gòu)，如圖4所示。通過在水平與垂直方向分別增加一層輔助線圈，此時(shí)無論金屬異物的形狀如何，或處于檢測(cè)區(qū)域的任何位置，均可以精確地檢測(cè)到電壓變化，實(shí)現(xiàn)異物檢測(cè)。同時(shí)，根據(jù)產(chǎn)生電壓變化的線圈不同，可通過上位機(jī)獲取檢測(cè)區(qū)域內(nèi)金屬異物的位置信息。

圖3 非重疊線圈檢測(cè)盲區(qū)

圖4 四層非重疊線圈結(jié)構(gòu)

有學(xué)者以該結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，對(duì)線圈結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，通過獲取非重疊線圈組的感應(yīng)電壓，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了異物檢測(cè)及車輛位置檢測(cè)功能，并且通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，當(dāng)硬幣介入時(shí)，感應(yīng)電壓差增至無異物時(shí)的10倍以上，極大地提高了檢測(cè)精度，但該結(jié)構(gòu)同樣存在如圖5所示檢測(cè)盲區(qū)。

圖5 檢測(cè)盲區(qū)

為消除盲區(qū)，有學(xué)者將同樣的結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)角定位交叉方式進(jìn)行布置，一種消除檢測(cè)盲區(qū)的方法如圖6所示。此時(shí)當(dāng)圖5情況發(fā)生時(shí)，以對(duì)角交叉布置的第二層輔助線圈仍可產(chǎn)生電壓變化，且不論金屬異物在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)任何位置，線圈陣列均可以產(chǎn)生電壓差值，一定程度上消除了檢測(cè)區(qū)域內(nèi)盲區(qū)。

圖6 一種消除檢測(cè)盲區(qū)方法

此外，基于磁場(chǎng)在水平與垂直方向的對(duì)稱分布，有學(xué)者提出了一種雙層對(duì)稱檢測(cè)線圈，如圖7所示。在垂直方向?qū)⒍鄠€(gè)矩形檢測(cè)線圈對(duì)稱排列，為消除檢測(cè)盲區(qū)，在第二層將兩組檢測(cè)線圈以中心對(duì)稱方式進(jìn)行水平方向排列，當(dāng)金屬異物覆蓋相鄰線圈面積相同時(shí)，第一層檢測(cè)線圈無電壓變化差值，但通過檢測(cè)第二層水平排列的檢測(cè)線圈互感差值變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬異物的檢測(cè)，有效地消除了檢測(cè)區(qū)域盲區(qū)，提高了檢測(cè)的可靠性。

圖7 雙層對(duì)稱檢測(cè)線圈

有學(xué)者基于檢測(cè)線圈電感變化實(shí)現(xiàn)金屬異物檢測(cè)，為消除檢測(cè)盲區(qū)，提出了三層六邊形陣列檢測(cè)線圈系統(tǒng)以及四層矩形陣列檢測(cè)線圈。

上述研究均以特定結(jié)構(gòu)疊加輔助線圈來消除盲區(qū)，此類方法一定程度上增加了檢測(cè)系統(tǒng)占用空間體積以及設(shè)計(jì)制造的復(fù)雜度。為此，有學(xué)者提出了一種非重疊對(duì)稱感應(yīng)線圈，如圖8所示。將感應(yīng)線圈組鋪設(shè)在發(fā)射端上方，當(dāng)金屬異物介入時(shí)，由于引起磁場(chǎng)變化的相鄰線圈并非是與其對(duì)稱相連的檢測(cè)線圈，故不同組的對(duì)稱感應(yīng)線圈將產(chǎn)生不相等的電壓差，以此實(shí)現(xiàn)異物檢測(cè)，消除盲區(qū)。文中使用邊長(zhǎng)40mm矩形鐵片進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該感應(yīng)線圈結(jié)構(gòu)完全消除了檢測(cè)盲區(qū)，極大地提高了檢測(cè)可靠性，且使用單層線圈結(jié)構(gòu)，一定程度上降低了設(shè)計(jì)成本。

2.1.2 可獨(dú)立運(yùn)行的輔助線圈系統(tǒng)

有學(xué)者基于差分放大原理設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)型平衡線圈，改進(jìn)的探頭結(jié)構(gòu)如圖9所示，不僅提高了檢測(cè)精度，且減小了輔助線圈占用的空間。有學(xué)者將六角線圈、四D形線圈、雙環(huán)形線圈等七種不同結(jié)構(gòu)的檢測(cè)線圈與傳統(tǒng)矩形檢測(cè)線圈進(jìn)行對(duì)比，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，七種不同形狀的檢測(cè)線圈的電感變化值均超過傳統(tǒng)矩形檢測(cè)線圈，具有更高、更均勻的靈敏度，且不會(huì)顯著降低靈敏度的峰值。當(dāng)給予檢測(cè)激勵(lì)信號(hào)時(shí)，金屬異物的出現(xiàn)使該信號(hào)發(fā)生變化，檢測(cè)激勵(lì)的脈沖數(shù)、脈沖峰值均發(fā)生改變，實(shí)現(xiàn)金屬異物檢測(cè)。

圖8 非重疊對(duì)稱檢測(cè)線圈

圖9 改進(jìn)的探頭結(jié)構(gòu)

有學(xué)者基于輔助線圈的阻抗特性，當(dāng)不同種類異物進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域時(shí)，檢測(cè)線圈的阻抗參數(shù)（電阻部分、電抗部分、幅值、幅位）變化方向不同，可同時(shí)檢測(cè)金屬異物及生物體異物，但檢測(cè)靈敏度有待提高。

上述輔助線圈系統(tǒng)雖已取得了良好的檢測(cè)效果，但均存在一個(gè)共同的問題，即：這些檢測(cè)系統(tǒng)均無法獨(dú)立于無線電能傳輸系統(tǒng)工作，其都是依靠異物介入后，影響磁場(chǎng)發(fā)生改變，進(jìn)一步檢測(cè)其他參數(shù)從而實(shí)現(xiàn)異物檢測(cè)。但當(dāng)電能傳輸系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)，耦合區(qū)域不存在磁場(chǎng)，且若此時(shí)異物在電能傳輸系統(tǒng)開機(jī)前介入耦合區(qū)域，同樣無法實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。

為解決上述問題，有學(xué)者提出了一種基于輔助線圈自感變化的檢測(cè)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖10所示。該系統(tǒng)中由并聯(lián)諧振電路檢測(cè)輔助線圈的自感變化，并聯(lián)諧振電路由獨(dú)立電流源單獨(dú)供電，因此可獨(dú)立于無線電能傳輸系統(tǒng)運(yùn)行。多組環(huán)形線圈拼接安裝在發(fā)射線圈上方，為抵消輔助線圈的感應(yīng)電壓，每組環(huán)形線圈由兩個(gè)極性相反的線圈串聯(lián)組成。

圖10 自感變化金屬異物檢測(cè)

該系統(tǒng)不再依靠磁場(chǎng)變化造成的參數(shù)改變實(shí)現(xiàn)異物檢測(cè)，而是通過測(cè)量金屬異物介入后，其阻抗對(duì)輔助線圈自感的影響。同時(shí)，由于接收線圈與感應(yīng)線圈之間的距離遠(yuǎn)小于金屬物體和感應(yīng)線圈之間的距離，當(dāng)發(fā)射線圈與接收線圈未對(duì)準(zhǔn)時(shí)，對(duì)感應(yīng)線圈的自感變化的影響可以忽略不計(jì)，從而提高了可靠性。

有學(xué)者為消除感應(yīng)電壓，使同一通道中的兩個(gè)感應(yīng)線圈的匝數(shù)不同。因此，同一通道的兩個(gè)感應(yīng)線圈的靈敏度不相同，即在靈敏度較低的線圈中可能存在檢測(cè)盲區(qū)，且發(fā)射線圈的匝數(shù)不同，加大了設(shè)計(jì)制造難度。因此，有學(xué)者在此基礎(chǔ)上對(duì)線圈結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，提出一種基于輔助線圈自感變化的對(duì)稱線圈結(jié)構(gòu)，如圖11所示。文中通過分析檢測(cè)線圈品質(zhì)因數(shù)以及金屬異物尺寸對(duì)檢測(cè)靈敏度的影響，減少輔助線圈組數(shù)，降低了制造成本。采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，極大地簡(jiǎn)化了制造設(shè)計(jì)流程，且同組線圈

圖11 對(duì)稱檢測(cè)線圈結(jié)構(gòu)

匝數(shù)相同，感應(yīng)電壓為零，每組線圈檢測(cè)靈敏度相同，從而完全消除了檢測(cè)盲區(qū)。檢測(cè)線圈與諧振電容采用并聯(lián)諧振方式以放大線圈自感變化，提高了檢測(cè)精度。

輔助線圈異物檢測(cè)技術(shù)成本較低，檢測(cè)可靠性強(qiáng)，與相關(guān)算法結(jié)合可提高檢測(cè)靈敏度。但缺點(diǎn)在于該技術(shù)不適用于便攜電子設(shè)備等小功率無線電能傳輸系統(tǒng)，因?yàn)樾」β氏到y(tǒng)中金屬異物造成功率損耗較低，且檢測(cè)線圈輸出電壓變化相對(duì)較小，不易達(dá)到上位機(jī)電壓報(bào)警閾值，無法準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)金屬異物檢測(cè)，因此在小功率系統(tǒng)中可靠性較差。

而對(duì)于電動(dòng)汽車等大功率無線電能傳輸系統(tǒng)，由于介入金屬異物的體積通常相對(duì)較小，雖會(huì)造成一定的功率損耗，但并不能使無線電能傳輸完全停止運(yùn)行，且通過對(duì)檢測(cè)線圈陣列的合理設(shè)計(jì)，可消除檢測(cè)盲區(qū)，提高檢測(cè)系統(tǒng)可靠性。此外，檢測(cè)裝置需要占用一定的空間，且該檢測(cè)技術(shù)在發(fā)射線圈與接收線圈未對(duì)準(zhǔn)時(shí)，檢測(cè)精度會(huì)受到一定程度的影響。

2.2 系統(tǒng)參數(shù)異物檢測(cè)技術(shù)

系統(tǒng)參數(shù)異物檢測(cè)技術(shù)主要針對(duì)金屬異物，檢測(cè)系統(tǒng)某些參數(shù)如電壓、電流、諧振頻率、功率損耗、線圈品質(zhì)因數(shù)等，根據(jù)這些參數(shù)的變化判斷系統(tǒng)中是否有異物介入。根據(jù)金屬異物的去磁效應(yīng)以及熱效應(yīng)，將金屬異物的電感與電阻等效為L(zhǎng)3與R3引入電路中，金屬介入等效電路如圖12所示。

Ii（i=1, 2, 3）為介入的金屬異物以及發(fā)射線圈和接收線圈的回路電流，M12為發(fā)射線圈和接收線圈間的互感，M23為金屬異物和接收線圈間的互感，M13為金屬異物和發(fā)射線圈間的互感。rs、R1、R2、R3分別為電源內(nèi)阻、發(fā)射線圈等效電阻、接收線圈等效電阻和金屬異物等效電阻。L1、L2、L3分別為發(fā)射線圈電感、接收線圈電感和金屬異物等效電感，C1、C2分別為發(fā)射端與接收端諧振電容。

圖12 金屬介入等效電路

對(duì)該檢測(cè)原理分析可知，該技術(shù)的關(guān)鍵是要檢測(cè)到異物引起的參數(shù)變化。但當(dāng)金屬異物的體積較小時(shí)，其介入后造成的參數(shù)變化相對(duì)較弱，而金屬異物由于渦流損耗迅速升溫又極易引發(fā)安全事故。因此，為準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對(duì)各類金屬異物的檢測(cè)，提高系統(tǒng)參數(shù)異物檢測(cè)技術(shù)的可靠性成為近幾年國(guó)內(nèi)外某些高校及科研機(jī)構(gòu)主要解決的技術(shù)問題。

有學(xué)者基于平面盤式螺旋線圈仿真模型，分析了不同材質(zhì)、體積的金屬異物，處于無線電能傳輸系統(tǒng)能量傳輸區(qū)域的不同位置時(shí)，對(duì)于系統(tǒng)的參數(shù)變化相對(duì)值及系統(tǒng)效率的影響。文中實(shí)驗(yàn)表明，金屬的混入而產(chǎn)生的渦流效應(yīng)、磁效應(yīng)會(huì)對(duì)無線電能傳輸系統(tǒng)參數(shù)產(chǎn)生不同的影響。該檢測(cè)系統(tǒng)靈敏度較高，但檢測(cè)流程比較復(fù)雜。

有學(xué)者通過檢測(cè)發(fā)射線圈電壓及電流變化實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬異物的檢測(cè)。金屬異物介入使發(fā)射線圈的電壓及電流的變化超過預(yù)設(shè)值，此時(shí)系統(tǒng)將發(fā)出故障報(bào)警，若異物未被及時(shí)清除，異物檢測(cè)系統(tǒng)則會(huì)中斷電能傳輸。但該系統(tǒng)可靠性較差，無法檢測(cè)到體積較小的金屬異物，且檢測(cè)算法較為復(fù)雜。

因此，有文獻(xiàn)提出基于頻率參數(shù)的異物檢測(cè)技術(shù)。有學(xué)者的研究表明，金屬異物介入與發(fā)射線圈發(fā)生耦合，導(dǎo)致諧振頻率發(fā)生改變，文中采用邊長(zhǎng)20cm、厚度1mm的矩形銅片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了異物檢測(cè)。

有學(xué)者在此基礎(chǔ)上進(jìn)行更進(jìn)一步的研究，通過控制變量的方法對(duì)比系統(tǒng)參數(shù)的變化，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得到了金屬異物介入后諧振頻率升高約24%。此外，有學(xué)者提出一種基于頻率差值的檢測(cè)方法，首先檢測(cè)當(dāng)系統(tǒng)在工作狀態(tài)時(shí)的第一開關(guān)頻率，將其與系統(tǒng)內(nèi)無異物時(shí)的第二開關(guān)頻率進(jìn)行比較，得到一個(gè)差值，當(dāng)所述第一開關(guān)頻率與第二開關(guān)頻率的差值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時(shí)，判定有異物介入到檢測(cè)區(qū)域中。

有學(xué)者通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)諧振頻率變化以及一次側(cè)諧振電流差值可判斷介入耦合區(qū)域內(nèi)金屬異物處于發(fā)射線圈表面或發(fā)射線圈中心附近，且通過與設(shè)定閾值進(jìn)行比較，可判斷此時(shí)發(fā)射線圈與接收線圈是否存在未對(duì)準(zhǔn)的故障。

由于金屬在高頻耦合區(qū)域產(chǎn)生渦流效應(yīng)，會(huì)造成無線電能傳輸系統(tǒng)的功率損耗。Qi標(biāo)準(zhǔn)所采用功率損耗檢測(cè)技術(shù)，通過對(duì)比預(yù)設(shè)接收端功率與實(shí)際接收端功率差值，實(shí)現(xiàn)金屬異物檢測(cè)。雖然該檢測(cè)技術(shù)可靠性較高，但由于金屬異物造成的損耗通常低于10W，因此在大功率系統(tǒng)中該檢測(cè)技術(shù)并不適用。

品質(zhì)因數(shù)作為無線電能傳輸系統(tǒng)的一種重要參數(shù)，反映了電路諧振的強(qiáng)弱程度，它的大小直接影響系統(tǒng)的性能，是評(píng)判電路損耗情況的一種重要指標(biāo)。因此，有學(xué)者針對(duì)S/S型磁耦合無線電能傳輸系統(tǒng)，提出一種基于等效品質(zhì)因數(shù)的非鐵磁性金屬異物檢測(cè)方法。將拾取端移除后系統(tǒng)等效電路中的電壓比值定義為等效品質(zhì)因數(shù)，通過對(duì)比有無非鐵磁性金屬異物介入時(shí)系統(tǒng)等效品質(zhì)因數(shù)模型，給出了判定是否存在非鐵磁性金屬異物的閾值確定方法，基于仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在金屬異物介入發(fā)射端和接收端之間或周圍后，等效品質(zhì)因數(shù)有較大幅度降低，實(shí)現(xiàn)了非鐵磁性金屬異物檢測(cè)。

系統(tǒng)參數(shù)異物檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于不需要占用額外的空間，可通過算法優(yōu)化提高檢測(cè)靈敏度。但對(duì)于大功率無線電能傳輸系統(tǒng)，當(dāng)介入的金屬異物體積相對(duì)較小時(shí)，引起的系統(tǒng)參數(shù)變化不易被檢測(cè)，因此僅適用于小功率無線電能傳輸系統(tǒng)。且在電能傳輸過程中，線圈錯(cuò)位也會(huì)引起相關(guān)參數(shù)的變化，因此這類方法在使用中需要對(duì)金屬異物及線圈錯(cuò)位進(jìn)行區(qū)分。

2.3 傳感器異物檢測(cè)技術(shù)

在此類異物檢測(cè)技術(shù)中，需要借助傳感器設(shè)備實(shí)現(xiàn)異物檢測(cè)。如雷達(dá)傳感器、超聲波傳感器、溫度傳感器、熱成像相機(jī)、光學(xué)傳感器等，該類技術(shù)通?？梢酝瑫r(shí)檢測(cè)生物體異物及金屬異物。由于傳感器種類繁多，如何根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，考慮成本、使用環(huán)境及傳感器使用壽命等多種因素，選擇不同種類的傳感器，或?qū)⒍喾N傳感器組合使用以實(shí)現(xiàn)更好的檢測(cè)效果，成為該類技術(shù)所需解決的主要問題?；诶走_(dá)、超聲波傳感器檢測(cè)技術(shù)的基本原理是發(fā)射波遇到異物發(fā)生反射，通過判斷目標(biāo)點(diǎn)與異物之間的距離，對(duì)異物的位置和類型進(jìn)行檢測(cè)。

有學(xué)者將雷達(dá)傳感器發(fā)射端安裝在發(fā)射線圈正上方，雷達(dá)異物檢測(cè)方式如圖13所示。為增加檢測(cè)的可靠性，該裝置還在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)為一個(gè)發(fā)射端配備多個(gè)接收端進(jìn)行異物檢測(cè)，用以消除檢測(cè)盲區(qū)。然而該設(shè)計(jì)使用傳感器數(shù)量較多，增加了制造成本。

圖13 雷達(dá)異物檢測(cè)方式

為此，有學(xué)者僅將單個(gè)雷達(dá)傳感器安裝在車身一側(cè)，即實(shí)現(xiàn)了對(duì)車身下方耦合區(qū)域的檢測(cè)。且采用二維信號(hào)處理技術(shù)，使系統(tǒng)可以檢測(cè)出輕微移動(dòng)的物體，增加檢測(cè)靈敏度，并可以準(zhǔn)確地區(qū)分移動(dòng)或靜止的物體，減小了系統(tǒng)的誤報(bào)警次數(shù)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)將人的手臂和其他靜止非生物體異物進(jìn)行準(zhǔn)確區(qū)分。

隨著近幾年機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的迅猛發(fā)展，通過與相應(yīng)傳感器結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)良好的檢測(cè)效果。有學(xué)者提出了一種熱成像相機(jī)與機(jī)器視覺學(xué)習(xí)相結(jié)合的金屬異物檢測(cè)技術(shù)，熱成像檢測(cè)方法如圖14所示。

圖14 熱成像檢測(cè)方法

系統(tǒng)硬件部分僅使用單個(gè)熱成像相機(jī)作為傳感器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、降低了成本；軟件部分為降噪卷積自動(dòng)編碼器的深度學(xué)習(xí)算法，先對(duì)異物原始圖像進(jìn)行噪聲添加處理，可防止圖像過擬合，并訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)忽略隨機(jī)噪聲，再對(duì)添加噪聲的圖像進(jìn)行處理，原始圖像被編碼成較低維圖像供神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在學(xué)習(xí)圖像的關(guān)鍵特征后，將該圖像解碼，最后輸出與原始異物圖像大小相同的重構(gòu)圖像。

自動(dòng)編碼器經(jīng)過訓(xùn)練，可識(shí)別傳入其中的圖像有無異物存在。文中針對(duì)不同的初始條件及測(cè)試對(duì)象成功完成了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，具有較好的適用性及可靠性。

有學(xué)者基于機(jī)器視覺學(xué)習(xí)技術(shù)，通過對(duì)發(fā)射線圈表面圖像進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)異物自動(dòng)化檢測(cè)與識(shí)別，如圖15a所示。該異物檢測(cè)裝置安置在停車位的兩個(gè)限位擋塊之間的區(qū)域內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)的檢測(cè)范圍為無線充電發(fā)射線圈500~1100mm的距離。通過建立機(jī)器學(xué)習(xí)模型，基于Tensorflow框架，結(jié)合采集到的各類異物圖片，如圖15b所示，訓(xùn)練了基于支持向量機(jī)（Support Vector Machine, SVM）的異物識(shí)別網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地辨別金屬異物、光斑與光影，識(shí)別正確率高達(dá)95%。

此外，有學(xué)者提出一種以梳狀電容傳感器為基礎(chǔ)的生物體異物檢測(cè)裝置，用于電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)，梳狀電容檢測(cè)方法如圖16所示。該生物體異物檢測(cè)系統(tǒng)安裝在發(fā)射線圈平臺(tái)，將電容傳感器以最優(yōu)梳狀進(jìn)行安裝，實(shí)驗(yàn)表明，該種結(jié)構(gòu)可使電容傳感器獲得相同的電容值。該裝置對(duì)電容傳感器的應(yīng)用與大部分裝置不同，該電容傳感器抑制了生物體與大地之間的電容耦合，為了提高檢測(cè)靈敏度，檢測(cè)出生物體出現(xiàn)在系統(tǒng)中引起極小的電容變化，系統(tǒng)對(duì)電容耦合進(jìn)行了相應(yīng)處理。

圖15 基于機(jī)器視覺的檢測(cè)方法

圖16 梳狀電容檢測(cè)方法

金屬異物的渦流效應(yīng)會(huì)使其進(jìn)入到發(fā)射、接收線圈之間的耦合區(qū)域，溫度迅速上升。根據(jù)這一特點(diǎn)，通過使用溫度傳感器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，從而準(zhǔn)確、迅速地實(shí)現(xiàn)金屬異物檢測(cè)。

但對(duì)于生物體異物，僅使用溫度傳感器可靠性較差，因此有學(xué)者將溫度傳感器與光學(xué)相機(jī)相結(jié)合，共同構(gòu)成生物體異物檢測(cè)系統(tǒng)，并安裝在車載線圈兩側(cè)，傳感器與光學(xué)相機(jī)結(jié)合的生物體檢測(cè)裝置如圖17所示。

兩種檢測(cè)方法組合使用，使該系統(tǒng)可以同時(shí)區(qū)分金屬異物與生物體異物?；趥鞲衅鞯漠愇餀z測(cè)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備不需要占用較多的空間體積，通過對(duì)安裝位置進(jìn)行合理設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)較大的檢測(cè)范圍，

圖17傳感器與光學(xué)相機(jī)結(jié)合的生物體檢測(cè)

具備同時(shí)檢測(cè)金屬異物及生物體異物的能力，不易受到溫度、噪聲等因素干擾，具有良好的可靠性；其缺點(diǎn)是部分種類傳感器造價(jià)較高，使用過程容易受到灰塵、泥土的遮蓋影響檢測(cè)效果，需要進(jìn)行定期維護(hù)；設(shè)備受到外力作用容易損毀可能導(dǎo)致無法正常使用。

表2對(duì)三類異物檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)、檢測(cè)異物種類及適用功率進(jìn)行了總結(jié)。不同的檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)種類及使用系統(tǒng)的功率要求不同。根據(jù)具體的使用需求選擇合適的檢測(cè)方法以獲得最優(yōu)的異物檢測(cè)效果。

表2 異物檢測(cè)技術(shù)特性對(duì)比

3 異物檢測(cè)技術(shù)亟待解決的問題

3.1 完善異物檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外已基本完成了針對(duì)電動(dòng)汽車及便攜式設(shè)備無線電能傳輸系統(tǒng)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的制定，但異物檢測(cè)技術(shù)部分的標(biāo)準(zhǔn)尚不完善。為了給無線電能傳輸技術(shù)提供更全面的安全保障，需要盡快對(duì)金屬異物檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)精度進(jìn)行具體數(shù)值的界定，進(jìn)一步完善對(duì)異物介入方式以及生物體異物檢測(cè)方面的相關(guān)檢測(cè)要求。

3.2 提高可靠性與靈敏性

在無線電能傳輸系統(tǒng)中，對(duì)基于不同原理與方法的異物檢測(cè)技術(shù)的改進(jìn)，歸根結(jié)底是對(duì)異物檢測(cè)技術(shù)可靠性與靈敏性的提升。異物檢測(cè)系統(tǒng)需保證在異物介入時(shí)，減少漏檢、誤檢的次數(shù)，消除檢測(cè)盲區(qū)，提升系統(tǒng)的可靠性；此外，靈敏性要求檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)具備異物介入時(shí)及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)或中斷電源的能力，預(yù)防危險(xiǎn)情況發(fā)生。

為保證靈敏性，檢測(cè)系統(tǒng)的閾值無法設(shè)置得過高，但當(dāng)檢測(cè)系統(tǒng)的閾值設(shè)置過低時(shí)，系統(tǒng)一旦受到輕微干擾引起的變化，都可能會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)的誤報(bào)，難以保證檢測(cè)的可靠性。因此，異物檢測(cè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中必須要根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景，設(shè)計(jì)出滿足相應(yīng)可靠性與靈敏性的檢測(cè)系統(tǒng)。

3.3 優(yōu)化異物檢測(cè)技術(shù)的算法

當(dāng)前異物檢測(cè)技術(shù)的多樣性不斷增加，但更多的研究注重對(duì)于檢測(cè)系統(tǒng)硬件的提升、更高程度的集成化以及各類傳感器的智能化。對(duì)于軟件算法的優(yōu)化研究較少。軟件算法可從對(duì)異物圖像的處理、異物的識(shí)別、檢測(cè)數(shù)據(jù)采集與處理等多方面進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)合具體傳感器異物檢測(cè)技術(shù)，針對(duì)檢測(cè)過程中可能會(huì)受到的干擾，通過改進(jìn)算法，可以提高系統(tǒng)的可靠性。

4 異物檢測(cè)技術(shù)未來發(fā)展方向

4.1 異物防護(hù)方法

當(dāng)前對(duì)無線電能傳輸系統(tǒng)中異物檢測(cè)技術(shù)的研究主要集中在檢測(cè)方法改進(jìn)、檢測(cè)靈敏度的提升，對(duì)異物防護(hù)方法研究較少。在異物誤入系統(tǒng)之前，建立相應(yīng)的防護(hù)措施，在無線電能傳輸過程中，即可將異物隔離在外，有效避免金屬異物迅速升溫造成的危險(xiǎn)，以及對(duì)生物體造成的損害。當(dāng)異物誤入系統(tǒng)后，迅速實(shí)現(xiàn)異物驅(qū)離，降低對(duì)系統(tǒng)的影響，保證系統(tǒng)以穩(wěn)定的狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。

4.2 生物體異物檢測(cè)技術(shù)多樣性

當(dāng)前對(duì)于異物檢測(cè)技術(shù)的研究及異物檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的制定主要針對(duì)金屬異物，涉及生物體異物檢測(cè)技術(shù)的相關(guān)研究?jī)?nèi)容較少。文中敘述的幾種生物體異物檢測(cè)技術(shù)均具有一定的局限性。隨著無線電能傳輸技術(shù)不斷發(fā)展，安全隱患問題必定會(huì)受到越來越多的關(guān)注，因此生物體異物檢測(cè)的重要性不斷增加。

對(duì)于無線電能傳輸生物體異物檢測(cè)技術(shù)，應(yīng)運(yùn)用更多樣化的方法，如壓力、紅外、超聲波等檢測(cè)技術(shù)，將這些檢測(cè)方法科學(xué)、高效地結(jié)合應(yīng)用于異物檢測(cè)技術(shù)中，更準(zhǔn)確、迅速地實(shí)現(xiàn)生物體異物檢測(cè)。

4.3 與新興技術(shù)相結(jié)合的異物檢測(cè)方法

隨著無線電能傳輸技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣，對(duì)異物檢測(cè)技術(shù)的要求不斷提高，當(dāng)前如人工智能技術(shù)、視覺機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)將這些技術(shù)合理運(yùn)用于異物檢測(cè)技術(shù)中。如利用人工智能技術(shù)優(yōu)化異物檢測(cè)算法，提高異物檢測(cè)硬件部分的集成化，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)提高檢測(cè)可靠性，采用模式識(shí)別算法對(duì)檢測(cè)異物種類準(zhǔn)確區(qū)分等。因此將新興技術(shù)與異物檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合是重要發(fā)展方向之一。

4.4 擴(kuò)大異物檢測(cè)技術(shù)的適用范圍

當(dāng)前無線電能傳輸系統(tǒng)中異物檢測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用于日常生活場(chǎng)景，如電動(dòng)汽車、體內(nèi)植入醫(yī)療設(shè)備以及便攜電子產(chǎn)品。隨著無線電能傳輸技術(shù)在如深海環(huán)境、宇宙空間、高溫高壓環(huán)境等復(fù)雜場(chǎng)景下的應(yīng)用，必然要擴(kuò)大異物檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍。這些環(huán)境對(duì)異物檢測(cè)技術(shù)必定也有更復(fù)雜的要求，因此，為保障無線電能傳輸技術(shù)更迅速的發(fā)展，需進(jìn)一步擴(kuò)大異物檢測(cè)技術(shù)的適用范圍。

4.5 提高無線電能傳輸系統(tǒng)對(duì)異物的抗干擾能力

通過對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置、優(yōu)化檢測(cè)算法、改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)備等方法，在實(shí)現(xiàn)異物檢測(cè)的同時(shí)，系統(tǒng)可及時(shí)做出相應(yīng)調(diào)整，降低異物介入對(duì)系統(tǒng)的影響，在不斷電的情況下，保證系統(tǒng)繼續(xù)以正常狀態(tài)運(yùn)行。提高系統(tǒng)對(duì)異物的抗干擾能力，這也是異物檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。

5 結(jié)論

本文詳細(xì)介紹了異物檢測(cè)技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并指出當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)存在的問題。針對(duì)輔助線圈、系統(tǒng)參數(shù)、傳感器三大類別的異物檢測(cè)技術(shù)，逐一闡明基本原理、所解決的技術(shù)問題以及檢測(cè)類別，對(duì)比分析了三類異物檢測(cè)技術(shù)的特性。最后指出了異物檢測(cè)技術(shù)亟待解決的問題，對(duì)其未來的研究提供方向。

可以看到，異物檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，但仍有許多關(guān)鍵技術(shù)問題有待解決，如異物檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的完善、檢測(cè)系統(tǒng)可靠性與靈敏性的提升、異物檢測(cè)技術(shù)相關(guān)算法等。為了加快異物檢測(cè)技術(shù)發(fā)展，可以從異物防護(hù)、生物體檢測(cè)方法多樣性、異物檢測(cè)與新興技術(shù)結(jié)合、異物檢測(cè)技術(shù)適用范圍、系統(tǒng)對(duì)異物的抗干擾能力等多個(gè)方向進(jìn)一步對(duì)異物檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行深入的研究。

引用本文

張獻(xiàn), 邢子瑤, 薛明, 楊慶新, 孫于. 無線電能傳輸系統(tǒng)異物檢測(cè)技術(shù)研究綜述[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2022, 37(4): 793-807. Zhang Xian, Xing Ziyao, Xue Ming, Yang Qingxin, Sun Yu. Overview of Foreign Object Detection inWireless Power Transfer System. Transactions of China Electrotechnical Society, 2022, 37(4): 793-807.