CN107104519A - 微波无线充电系统以及扫地机器人 - Google Patents

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CN107104519A CN201710506550.4A CN201710506550A CN107104519A CN 107104519 A CN107104519 A CN 107104519A CN 201710506550 A CN201710506550 A CN 201710506550A CN 107104519 A CN107104519 A CN 107104519A
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郝景凯
刘超
罗文宇
李标
孙会
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QINGDAO ZHONGHAI HUIZHI ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Zhengzhou Xie Neng Telecom Technology Co Ltd
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    • H02J50/20—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using microwaves or radio frequency waves
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    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
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Abstract

本发明提出一种微波无线充电系统以及扫地机器人，所述微波无线充电系统用于负载的充电，包括微波发射端和负载充电端，所述微波发射端包括连接于电网输出端的发射端电流转换电路以及连接于所述发射端电流转换电路输出端的微波发射模块；所述负载充电端包括阵列天线模块以及接收端电流转换模块，其中，阵列天线模块用于接收所述微波发射模块发射的微波电能，所述接收端电流转换模块的输入端电性连接所述阵列天线模块的输出端，所述接收端电流转换模块的输出端电性连接于负载；所述扫地机器人包括上述微波无线充电系统。该发明实现了对扫地机器人的无线充电，且充电时无需限制于某一特定位置，充电更方便，使扫地机器人的工作时间更长。

Description

微波无线充电系统以及扫地机器人
技术领域
本发明属于无线充电领域，尤其涉及一种应用于扫地机器人的无线充电领域。
背景技术
随着科技的迅速发展，扫地机器人越来越多的进入千家万户，给人们生活带来了极大的方便。
然而，当前的扫地机器人，大多数充电方式为有线充电且充电触点暴露。该方式不仅有着有线充电的诸多限制，还因为触点暴露和其物理特性，长时间使用后会因为变形、弹性失效、生锈或异物等因素造成充电接触不良，影响充电效果的同时存在安全隐患。
中国发明专利CN 206135502U中公开了一种扫地机器人充电系统，该充电系统包括无线充电设备部和对应扫地机器人的充电部，无线充电设备部包括获取扫地机器人的位置信息的位置传感器；在扫地机器人位于预设位置时，将外界电源的电能转化为预设频率的直流脉冲的无线电能发射主机；将直流脉冲转换为电磁场能的电能发射线圈；与扫地机器人的寻迹模块、蓄电池以及电能接收线圈连接，在蓄电池的电量低于预设阈值且扫地机器人寻迹成功时，向无线电能发射主机发送充电触发信号以及控制电能接收线圈对蓄电池进行充电的二次电源部。
上述现有专利，虽然实现了对扫地机器人的无线充电，但是其利用磁感应或磁共振的无线充电方式进行充电，扫地机器人必须在固定位置充电，需要线圈对准，且在工作时不能充电，具有较大的局限性。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种微波无线充电系统以及扫地机器人，该发明实现了对扫地机器人的无线充电，且充电时无需限制于某一特定位置，充电更方便，使扫地机器人的工作时间更长。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种微波无线充电系统，用于负载的充电，包括微波发射端和负载充电端，所述微波发射端包括连接于电网输出端的发射端电流转换电路以及连接于所述发射端电流转换电路输出端的微波发射模块；所述负载充电端包括阵列天线模块以及接收端电流转换模块，其中，阵列天线模块用于接收所述微波发射模块发射的微波电能，所述接收端电流转换模块的输入端电性连接所述阵列天线模块的输出端，所述接收端电流转换模块的输出端电性连接于负载。
作为本发明的进一步优化，所述负载充电端进一步包括通信发射模块，所述微波发射端进一步包括可接收通信发射模块发射的通信信号的通信接收模块，所述通信发射模块的输入端电性连接所述负载，以实时获取负载的位置信号与充电信号；所述通信接收模块与所述发射端电流转换模块之间电性连接有可控制所述发射端电流转换模块中电流输出的发射端MCU，所述通信接收模块接收到所述通信发射模块发射的通信信号，并将该通信信号传送至所述发射端 MCU。
作为本发明的进一步优化，所述接收端电流转换模块包括电性连接于所述阵列天线模块输出端的接收端整流电路，以及电性连接于接收端整流电路输出端的DC/DC变换电路，所述DC/DC变换电路的输出端连接于负载。
作为本发明的进一步优化，所述阵列天线模块包括多个天线单元。
作为本发明的进一步优化，每个所述天线单元均电性连接于所述接收端电流转换模块。
作为本发明的进一步优化，多个所述天线单元并联，连接于所述接收端电流转换模块。
作为本发明的进一步优化，所述负载充电端安装于所述负载上。
一种扫地机器人，包括上述所述的微波无线充电系统。
作为本发明的进一步优化，所述负载充电端安装于所述扫地机器人上。
作为本发明的进一步优化，所述阵列天线模块贴合设置于所述扫地机器人的外侧面，以接收微波发射端发射的微波电能。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、本发明的微波无线充电系统，其通过设置微波发射端为负载充电，且负载设置有用于接收微波无线电能的阵列天线模块，实现了负载的中远程充电，且对负载的移动位置不限定，充电更方便；
2、本发明的扫地机器人，其设置有微波无线充电系统，实现了对扫地机器人的无线充电，且充电时无需限制于某一特定位置，充电更方便，使扫地机器人的工作时间更长。
附图说明
图1为本发明微波无线充电系统的框图示意图；
图2为本发明扫地机器人的结构示意图。
以上各图中：1、扫地机器人本体；11、阵列天线模块。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参见图1，本发明微波无线充电系统的框图示意图。如图1所示，本发明的微波无线充电系统，用于负载的充电，包括微波发射端和负载充电端，所述负载充电端优选的安装于所述负载上；所述微波发射端包括连接于电网输出端的发射端电流转换电路以及连接于所述发射端电流转换电路输出端的微波发射模块；所述负载充电端包括阵列天线模块以及接收端电流转换模块，其中，阵列天线模块用于接收所述微波发射模块发射的微波电能，所述接收端电流转换模块的输入端电性连接所述阵列天线模块的输出端，所述接收端电流转换模块的输出端电性连接于负载。
本发明采用上述微波进行无线充电，因微波本身的优势，即可以像WIFI 一样进行无线传播，且传播距离较长，可以满足长距离的充电。
另外，为了实现充电信息的互通，所述负载充电端进一步包括通信发射模块，所述微波发射端进一步包括可接收通信发射模块发射的通信信号的通信接收模块，所述通信发射模块的输入端电性连接所述负载，以实时获取负载的位置信号与充电信号；所述通信接收模块与所述发射端电流转换模块之间电性连接有可控制所述发射端电流转换模块中电流输出的发射端MCU，所述通信接收模块接收到所述通信发射模块发射的通信信号，并将该通信信号传送至所述发射端MCU，所述发射端MCU控制电流转换模块的电参数输出。其中，所述接收端电流转换模块包括电性连接于所述阵列天线模块输出端的接收端整流电路，以及电性连接于接收端整流电路输出端的DC/DC变换电路，所述DC/DC 变换电路的输出端连接于负载。作为一种举例，所述接收端整流电路包括相串联的匹配电路、肖特基二极管以及滤波器。
具体的，当负载需要充电时，负载将充电需求以及位置信息等通过通信发射模块发送至微波发射端的通信接收模块，通信接收模块将收到的信号传输至发射端MCU，发射端MCU根据预设的充电指令控制微波发射端的发射端电流转换模块电参数，该电参数可如电流、电压、频率等。该处所述，充电指令依据不同的负载、不同的要求而具体设定，在此不具体局限于某一种控制指令。另外，所述发射端电流转换模块也是依据不同的充电需求而设定，如需要整流，则该发射端电流转换模块包括整流电路，如需要直流与直流的转换，则该发射端电流转换模块包括直流/直流转换电路，通过上述可知，该发射端电流转换模块并不局限于某一种特定功能，其可根据具体要求而选择不同的电路对电流进行转换或控制。
上述中，所述阵列天线模块包括多个天线单元，该多个天线单元呈阵列式分布于负载上。另外，依据负载不同的充电功率，该多个天线单元可为以下两种方式的存在，即：可为每个所述天线单元均电性连接于所述接收端电流转换模块；也可为多个所述天线单元并联，连接于所述接收端电流转换模块。
如图2所示，本发明还提供了一种扫地机器人1，该扫地机器人中包括上述任一种实施例所述的微波无线充电系统。具体的，该微波无线充电系统的负载充电端安装于所述扫地机器人上，且所述阵列天线模块11贴合设置于所述扫地机器人的外侧面，该外侧面优选为扫地机器人的顶面与侧面，以接收微波发射端发射的微波电能；同时上述DC/DC变换电路的输出端连接于扫地机器人 1的电池，而电池的输出端连接用于控制扫地机器人工作的电机，电机的输出端连接扫地机器人的清扫结构。
通过使用微波无线充电的扫地机器人，其实现了在工作过程中也可进行实时充电，且不局限充电位置，可在微波传送范围内任意位置处进行充电，更方便快捷。
具体进一步如图2所示，所述的阵列天线模块11设置于扫地机器人的顶面与侧面上，上述阵列天线模块可以由微带贴片天线阵或其他任何符合外观要求的阵列天线组成，将可接收微波电能的阵列天线模块呈阵列式分布于扫地机器人上，有助于扫地机器人多方位多角度的接收电能，可实现扫地机器人在工作过程中也能进行充电。
另外，本发明的扫地机器人其仅在充电系统上进行了改进，对于扫地机器人的其他如清扫、移动、实时获取位置、实时获取是否充电等结构均不做改变，对于扫地机器人的其他功能，本领域的技术人员均可通过现有技术获知，在此对扫地机器人的具体扫地特征等均不做具体赘述。
为了更清楚的描述本发明，以下将通过扫地机器人的具体工作进行说明：
在使用扫地机器人时，首先将微波发射端插入至电源，使其处于休眠状态；当扫地机器人需要充电时，扫地机器人通过本身的定位系统以及电量需求系统发出信号至通信发射模块，通信发射模块进一步经过通信接收模块发送至发射端MCU，发射端MCU根据指令信号激活微波发射端，并控制微波发射端的电能传输，阵列天线模块接收该微波电能经接收端电能转换模块将电参数转换为扫地机器人所需的直流电，从而开始为扫地机器人进行充电；在充电过程中，通信发射模块与通信接收模块实时感知扫地机器人的充电信息以及充电状态，当扫地机器人充电完成后，通过信号传输至发射端MCU，发射端MCU控制微波发射端停止发射电能。需要说明的是，扫地机器人在工作时，可实时充电，不会影响扫地机器人的正常工作。

Claims (10)

1.一种微波无线充电系统，用于负载的充电，包括微波发射端和负载充电端，其特征在于：
所述微波发射端包括连接于电网输出端的发射端电流转换电路以及连接于所述发射端电流转换电路输出端的微波发射模块；
所述负载充电端包括阵列天线模块以及接收端电流转换模块，其中，阵列天线模块用于接收所述微波发射模块发射的微波电能，所述接收端电流转换模块的输入端电性连接所述阵列天线模块的输出端，所述接收端电流转换模块的输出端电性连接于负载。
2.根据权利要求1所述的微波无线充电系统，其特征在于：所述负载充电端进一步包括通信发射模块，所述微波发射端进一步包括可接收通信发射模块发射的通信信号的通信接收模块，所述通信发射模块的输入端电性连接所述负载，以实时获取负载的位置信号与充电信号；所述通信接收模块与所述发射端电流转换模块之间电性连接有可控制所述发射端电流转换模块中电参数输出的发射端MCU，所述通信接收模块接收到所述通信发射模块发射的通信信号，并将该通信信号传送至所述发射端MCU。
3.根据权利要求1或2所述的微波无线充电系统，其特征在于：所述接收端电流转换模块包括电性连接于所述阵列天线模块输出端的接收端整流电路，以及电性连接于接收端整流电路输出端的DC/DC变换电路，所述DC/DC变换电路的输出端连接于负载。
4.根据权利要求1或2所述的微波无线充电系统，其特征在于：所述阵列天线模块包括多个天线单元。
5.根据权利要求4所述的微波无线充电系统，其特征在于：每个所述天线单元均电性连接于所述接收端电流转换模块。
6.根据权利要求4所述的微波无线充电系统，其特征在于：多个所述天线单元并联，连接于所述接收端电流转换模块。
7.根据权利要求1所述的微波无线充电系统，其特征在于：所述负载充电端安装于所述负载上。
8.一种扫地机器人，其特征在于：包括权利要求1-7中任一项所述的微波无线充电系统。
9.根据权利要求8所述的扫地机器人，其特征在于：所述负载充电端安装于所述扫地机器人上。
10.根据权利要求8或9所述的扫地机器人，其特征在于：所述阵列天线模块贴合设置于所述扫地机器人的外侧面，以接收微波发射端发射的微波电能。
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