甘凯文，赖晓阳，唐厚君

(上海交通大学电气系，上海 200240)

0 引言

近年来，随着汽车无线充电的快速发展，由此带来的安全与电磁兼容问题越来越受到关注。实验表明，一枚放置在汽车无线充电系统中的硬币由于涡流效应会被快速加热，其2 min后的温度足以点燃生活中大部分的易燃物。在国际标准和国家标准中，异物检测都是汽车无线充电中必不可少的功能之一。为了解决这一问题，国内外研究机构展开了大量的研究。

中国科学院电工研究所通过有限元仿真，分析了金属异物对无线充电系统参数及效率的影响[1]。山东大学提出基于平衡线圈的无源检测方案，给出了环形差分线圈的设计方案[2]。韩国科学院提出DQ平衡线圈，设计出更灵活的检测线圈[3]。重庆大学使用了有源激励的方法，从阻抗测量的角度实现了金属异物检测[4]。华为技术有限公司通过模拟扫频的手段去实时跟踪检测线圈的谐振频率，并根据频率的变化确定金属异物的有无[5]。

本文首先对平衡线圈法异物检测进行建模，分析了铁磁性金属和非铁磁性金属对检测电路的影响。然后，提出一种有源和无源相结合的平衡线圈检测方法，通过分时控制实现了线圈阵列扫描。在该方案的基础上，提出一种基于全局检测的静态偏置跟踪算法，使设计的检测器对功率波动具有很强的免疫能力，在保证零误报率的情况下提高了检测的精度。

1 异物检测电路模型

金属异物对于检测线圈的影响来源于其两大特性：涡流效应和磁效应[6]。……