CN108233555A - 可进行无线充电及加热的机构和具有无线充电及加热功能的装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可进行无线充电及加热的机构和具有无线充电及加热功能的装置及其控制方法。所述可进行无线充电及加热的机构包括可承载放置物的载体，设置在载体上并可与外部电源电连接，而使载体处产生磁场的无线充电单元，以及设置在载体上并用于识别放置在载体上的放置物是否符合QI标准的异物识别单元，还包括设置在载体上并对放置物进行射频识别的RFID识别单元，以及与无线充电单元、异物识别单元，RFID识别单元相连接的控制单元。本发明的可进行无线充电及加热的机构可以识别符合QI标准的装置并对其无线充电，同时还可对被RFID识别单元射频识别出的装置进行加热，一机多用，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及无线充电领域，尤其涉及一种可进行无线充电及加热的机构，本发明还涉及一种具有无线充电及加热功能的装置，本发明还涉及该具有无线充电及加热功能的装置的控制方法。
背景技术
无线充电作为一种新的能量传输方式，现在已经逐渐被电子消费市场所接受，并被越来越多的集成到手机等电子产品中。
常见的无线充电方式是利用电磁感应原理，在发射端将密闭电路中的电能转化为开放空间中的磁能，在接收端再将磁能转化为电能，从而实现对放置在无线充电装置上的待充电设备进行无线充电。由于涡流效应的存在，如果对放置在无线充电装置的物品不加区别，磁能也会对置于其工作区域的金属如硬币等进行加热，容易发生危险。
现有符合QI标准的无线充电装置，均设置有FOD即异物识别模块，首先对放置在无线充电装置工作区域内的放置物进行识别，如果能识别出该放置物为待充电设备，则对其无线充电，如果异物识别模块不能识别放置物，则关闭无线充电装置的输出，不再产生磁能，防止发生危险。但磁场对金属加热的现象也可以有效利用，例如对水杯进行加热或保温。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种可进行无线充电及加热的机构，以能够对异物识别模块不能识别的放置物进行进一步识别，并对识别出的放置物进行加热。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种可进行无线充电及加热的机构，其包括：
载体，所述载体被构造为可承载放置于所述载体上的放置物；
无线充电单元，设置于所述载体上、所述无线充电单元被设置为可与外部电源电连接，而于所述载体处产生磁场；
异物识别单元，设置于所述载体上、所述异物识别单元被设置为对放置于所述载体上的所述放置物是否符合QI标准进行识别；
RFID识别单元，设置于所述载体上、所述RFID识别单元被设置为对放置于所述载体上的所述放置物进行射频识别；
控制单元，设置于所述载体上，并与所述无线充电单元、所述异物识别单元以及所述RFID识别单元相连接，所述控制单元被设置为接收所述异物识别单元与所述RFID识别单元的识别信号而控制所述无线充电单元的启闭；
物体检测单元，设置于所述载体上、所述物体检测单元被设置为对放置于所述载体上的所述放置物是否包含有金属物体进行检测。
进一步的，还包括：温度检测单元，设置于所述载体上、并与所述控制单元相连接，所述温度检测单元被设置为对放置于所述载体上的所述放置物的温度进行检测。
进一步的，所述无线充电单元包括用于进行恒压输出的恒压电源模块，与所述恒压电源模块连接的运放模块，与所述运放模块连接的可输出PWM波的MCU芯片，以及与所述MCU芯片连接的用于驱动MOSFET器件的驱动模块；还包括连接于所述驱动模块上、并与所述恒压电源模块连接的MOSFET模块，以及与所述MOSFET模块连接的线圈。
进一步的，所述MCU芯片包括用于采集所述恒压电源模块输出电流的电流采集模块，存储有线圈输出功率最低阈值和线圈输出功率最高阈值的存储模块，以及由所述电流采集模块所述采集的电流信号获得所述恒压电源模块输出功率的计算模块，用于将所述计算模块所获得的所述恒压电源模块输出功率与所述存储模块所存储的所述线圈输出功率最低阈值以及所述线圈输出功率最高阈值的存储模块进行比较的比较模块，和用于根据所述比较模块的比较结果控制PWM波输出的处理模块。
相比于现有技术，本发明所述的可进行无线充电及加热的机构具有以下优势；
(1)本发明的可进行无线充电及加热的机构，在异物识别单元识别符合QI标准的放置物并可由无线充电单元对其进行无线充电的基础上。由于增加了有RFID识别单元，还可对异物识别单元不能识别的放置物进行进一步的识别，并可由无线充电单元对识别出的放置物进行加热。
(2)设置在载体上的温度检测单元可实时检测放置物的温度，可将放置物的温度信息反馈至控制单元，并由控制单元控制无线充电单元的启闭，以精确控制对放置物的加热温度。
本发明的另一目的在于提供一种具有无线充电及加热功能的装置，其包括：
如上所述的可进行无线充电及加热的机构；
容器，所述容器可放置于所述载体上、而构成由所述载体承载的所述放置物，所述容器内构造有容腔，并在所述容器上设置有可由所述无线充电单元所产生的磁场驱动而发热的加热单元、以及可被所述RFID识别单元进行射频识别的RFID电子标签。
进一步的，所述RFID电子标签内至少存储有容器身份加密信息、加热温度信息和加热逻辑信息。
进一步的，所述载体被构造为盘状，所述容器为陶瓷杯体，所述加热单元为位于所述容器的底部的导磁材料。
同时，本发明还提供了一种具有无线充电及加热功能的装置的控制方法，该控制方法包括如下的步骤：
s1、装置得电启动；
s2、检测放置于载体上的放置物是否包含有物体；
s3、若所述放置物包含有物体，对所述放置物进行RFID射频识别；
s4、若RFID射频识别出正确的RFID数据，则判定所述放置物为容器，并控制无线充电单元产生磁场，以驱动设置于所述容器上的加热单元对所述容器进行加热；
s5、若RFID射频识别不出正确的RFID数据，则对所述放置物进行异物识别、判断所述放置物是否符合QI标准；
s6、若所述放置物符合QI标准，则控制无线充电单元产生磁场，以执行QI标准流程对所述放置物进行无线充电；
s7、若所述放置物不符合QI标准，返回步骤s1，并继续执行步骤s1至步骤s7。
进一步的，在步骤s4中，通过调节用于所述无线充电单元产生磁场的PWM波的频率或占空比、而对所述加热单元的驱动功率进行调整。
本发明的具有无线充电及加热功能的装置及其控制方法具有与上述可进行无线充电及加热的机构具有相同的有益效果，对此不再赘述。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例一所述无线充电单元的电路连接示意图；
图2为本发明实施例所述PWM波的频率和线圈输出功率的关系示意图；
图3为本发明实施例三所述的控制方法的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例一
本实施例涉及一种可进行无线充电及加热的机构，该可进行无线充电及加热的机构包括载体，以及设置于载体上的无线充电单元，异物识别单元，RFID识别单元，物体检测单元和控制单元。
载体被构造为可承载放置物，本实施例中，载体设置被为内部设有容腔的圆盘状，并可在载体表面稳定的承载放置物，显然的，载体也可为其他可稳定承载放置物的形状，比如方盒状。
无线充电单元被封装于载体的容腔内，本实施例中，如图1所示，该无线充电单元具体包括连接于外部电源并用于进行恒压输出的恒压电源模块，与恒压电源模块连接的运放模块，与运放模块连接的可输出PWM波的MCU芯片，以及与MCU芯片连接的用于驱动MOSFET模块的驱动模块；还包括连接于所述驱动模块上、并与所述恒压电源模块连接的MOSFET模块，以及与所述MOSFET模块连接的线圈。
无线充电单元处于开启状态时，由MCU芯片输出PWM波，PWM波经过驱动模块放大，控制MOSFET功率器件向线圈内输入呈正弦波形的电流信号，以使线圈产生磁场。而运放模块可采集恒压电源模块的电流输出，并反馈至MCU芯片。无线充电单元的关闭状态为，MCU芯片不进行输出，线圈无磁场产生。
为识别放置在载体上的放置物是否为符合Qi标准的设备，本实施例中还设有异物识别单元，异物识别单元与控制模块相连接，并将识别信号传输至控制模块。由于异物识别单元对符合Qi标准的设备进行通讯识别，已广泛运用于现有的无线充电装置中，在此对其不再赘述。
为判断放置在载体上的放置物是否为待加热设备，本实施例中还设有RFID识别单元，RFID识别单元与控制模块相连接，并将识别信号反馈至控制模块。
为实时监测是否有放置物放置在载体上，以控制何时由异物识别单元及RFID识别单元开始进行识别。本实施例中还设置有物体检测单元，该物体检测单元与控制模块连接，并将检测信号实时传递至控制模块。实时监测是否有放置物放置在现有的无线充电装置上已经成熟运用，在此对其不再赘述。
本实施例中控制模块的功能由上述的MCU芯片实现。显然的，该控制模块也可单独采用另外的控制芯片实现。
本实施例中的可进行无线充电及加热的机构工作时。首先由物体检测单元实时监测是否有放置物放置在载体上。若物体检测单元检测到有放置物放置在载体上，则由控制模块控制RFID识别单元开始进行识别。若RFID识别单元能识别放置物，则由控制模块控制无线充电单元开启，开始对放置物进行加热。若RFID识别单元不能识别放置物，则由控制模块控制异物识别单元开始进行识别。若异物识别单元识别该放置物为符合Qi标准的设备，则由控制模块控制无线充电单元开启，开始对放置物进行无线充电。若异物识别单元不能识别该放置物，则由控制模块控制无线充电单元关闭。由物体检测单元实时监测是否有放置物重新放置在载体上，并重复上述步骤。
再RFID识别单元识别出放置物，并对进行加热时，由于放置物的材料和放置在载体上的位置不可能完全相同，因而放置物接收的功率可能存在较大差异。若接收功率较小，则加热的时间较长，不利于用户体验。若接收功率过大，则会对电源造成不利的影响。
为调整无线充电单元对各放置物的加热功率，本实施例中，在MCU芯片设有存储有线圈输出功率最低阈值和线圈输出功率最高阈值的存储模块，以及由所述电流采集模块所述采集的电流信号获得所述恒压电源模块输出功率的计算模块，用于将所述计算模块所获得的所述恒压电源模块输出功率与所述存储模块所存储的所述线圈输出功率最低阈值以及所述线圈输出功率最高阈值的存储模块进行比较的比较模块，和用于根据所述比较模块的比较结果控制PWM波输出的处理模块。可实现上述各模块功能的MCU芯片已大量成熟运用，在此不再赘述。
在加热时，由运放模块实时监测恒压电源模块的电流输出值，并由计算模块计算出恒压电源模块的输出功率，也即线圈的输出功率。并与存储于存储模块中的线圈输出功率的最低阈值和线圈输出功率的最高阈值进行比较。并通过处理模块调整MCU芯片输出的PWM波的频率，以使线圈输出功率始终保持在最低阈值和最高阈值范围之内。
而PWM的频率与线圈的输出功率如图2所示，线圈的输出功率随PWM波的频率的增大而减小。为此，若线圈的输出功率大于最高阈值，比如23W，则由处理模块控制MCU芯片输出的PWM波形频率增高。并由计算模块实时计算线圈的输出功率，直至小于23W，然后由处理模块控制MCU芯片输出的PWM波的频率保持不变。若线圈的输出功率小于最低阈值，比如21W，则由处理模块控制MCU芯片输出的PWM波形频率降低，其原理与上述降低线圈输出功率相同。显然的，除调整PWM波的频率以外，调整PWM波的占空比，或者同时调整PWM波的频率和PWM波的占空比均可实现对线圈输出功率的调整。
同时，为了精确的控制放置物的加热温度，在载体上还设置有温度检测单元。本实施例中，该温度检测单元具体为温度传感器，其可实时检测放置物的温度，并反馈至控制模块，并由控制模块控制无线充电单元的开启或关闭，以控制对放置物的加热或保温温度。
实施例二
本实施例涉及一种具有无线充电及加热功能的装置，该具有无线充电及加热功能的装置包括如实施例一所述的可进行无线充电及加热的机构以及容器。
该容器可放置在载体上，而构成由载体承载的如实施例一所述的放置物，并在容器上设置有可由无线充电单元产生的磁场驱动而发热的加热单元，以及可被RFID识别单元进行射频识别的RFID电子标签。
本实施例中，该容器包括陶瓷杯体，而加热单元为烧制在陶瓷杯体底部的导磁材料，比如铁合金。导磁材料由于在磁场中具有涡流效应而被加热，从而加热陶瓷杯体。
为了满足不同的需要，在RFID电磁标签内至少存储有容器身份加密信息、加热温度信息和加热逻辑信息中的一种。容器身份加密信息可用于防止假冒产品。加热温度信息可向如实施例一所述的可进行无线充电及加热的机构提供该容器的加热温度信息，比如将用于存放咖啡的容器保温至60℃。加热逻辑信息则为对该容器的加热逻辑，比如先保温、后煮沸，或者先煮沸后保温。
实施例三
本实施例涉及一种如实施例一所述的可进行无线充电及加热功的机构的控制方法，如图3所示，其包括以下步骤：
s1、装置得电启动；
s2、检测是否有放置物放置在载体上；
s3、若有物体放置在载体上，对所述放置物进行RFID射频识别；
s4、若RFID射频识别出正确的RFID数据，则判定所述放置物为容器，并控制无线充电单元产生磁场，以驱动设置于所述容器上的加热单元对所述容器进行加热；
s5、若RFID射频识别不出正确的RFID数据，则对所述放置物进行异物识别、判断所述放置物是否符合QI标准；
s6、若所述放置物符合QI标准，则控制无线充电单元产生磁场，以执行QI标准流程对所述放置物进行无线充电；
s7、若所述放置物不符合QI标准，返回步骤s1，并继续执行步骤s1至步骤s7。
在步骤s4中，通过调节用于所述无线充电单元产生磁场的PWM波的频率或占空比、而对所述加热单元的驱动功率进行调整。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种可进行无线充电及加热的机构，其特征在于包括：
载体，所述载体被构造为可承载放置于所述载体上的放置物；
无线充电单元，设置于所述载体上、所述无线充电单元被设置为可与外部电源电连接，而于所述载体处产生磁场；
异物识别单元，设置于所述载体上、所述异物识别单元被设置为对放置于所述载体上的所述放置物是否符合QI标准进行识别；
RFID识别单元，设置于所述载体上、所述RFID识别单元被设置为对放置于所述载体上的所述放置物进行射频识别；
控制单元，设置于所述载体上，并与所述无线充电单元、所述异物识别单元以及所述RFID识别单元相连接，所述控制单元被设置为接收所述异物识别单元与所述RFID识别单元的识别信号而控制所述无线充电单元的启闭；
物体检测单元，设置于所述载体上、所述物体检测单元被设置为对放置于所述载体上的所述放置物是否包含有金属物体进行检测。
2.根据权利要求1所述的可进行无线充电及加热的机构，其特征在于：还包括：
温度检测单元，设置于所述载体上、并与所述控制单元相连接，所述温度检测单元被设置为对放置于所述载体上的所述放置物的温度进行检测。
3.根据权利要求1所述的可进行无线充电及加热的机构，其特征在于：所述无线充电单元包括用于进行恒压输出的恒压电源模块，与所述恒压电源模块连接的运放模块，与所述运放模块连接的可输出PWM波的MCU芯片，以及与所述MCU芯片连接的用于驱动MOSFET器件的驱动模块；还包括连接于所述驱动模块上、并与所述恒压电源模块连接的MOSFET模块，以及与所述MOSFET模块连接的线圈。
4.根据权利要求3所述的可进行无线充电及加热的机构，其特征在于：所述MCU芯片包括用于采集所述恒压电源模块输出电流的电流采集模块，存储有线圈输出功率最低阈值和线圈输出功率最高阈值的存储模块，以及由所述电流采集模块所述采集的电流信号获得所述恒压电源模块输出功率的计算模块，用于将所述计算模块所获得的所述恒压电源模块输出功率与所述存储模块所存储的所述线圈输出功率最低阈值以及所述线圈输出功率最高阈值的存储模块进行比较的比较模块，和用于根据所述比较模块的比较结果控制PWM波输出的处理模块。
5.一种具有无线充电及加热功能的装置，其特征在于，包括：
如权利要求1至4中任一项所述的可进行无线充电及加热的机构；
容器，所述容器可放置于所述载体上、而构成由所述载体承载的所述放置物，所述容器内构造有容腔，并在所述容器上设置有可由所述无线充电单元所产生的磁场驱动而发热的加热单元、以及可被所述RFID识别单元进行射频识别的RFID电子标签。
6.根据权利要求5所述的具有无线充电及加热功能的装置，其特征在于：所述RFID电子标签内至少存储有容器身份加密信息、加热温度信息和加热逻辑信息。
7.根据权利要求5或6所述的具有无线充电及加热功能的装置，其特征在于：所述载体被构造为盘状，所述容器为陶瓷杯体，所述加热单元为位于所述容器的底部的导磁材料。
8.一种具有无线充电及加热功能的装置的控制方法，其特征在于，该控制方法包括如下的步骤：
s1、装置得电启动；
s2、检测是否有放置物放置在载体上；
s3、若有放置物放置在载体上，对所述放置物进行RFID射频识别；
s4、若RFID射频识别出正确的RFID数据，则判定所述放置物为容器，并控制无线充电单元产生磁场，以驱动设置于所述容器上的加热单元对所述容器进行加热；
s5、若RFID射频识别不出正确的RFID数据，则对所述放置物进行异物识别、判断所述放置物是否符合QI标准；
s6、若所述放置物符合QI标准，则控制无线充电单元产生磁场，以执行QI标准流程对所述放置物进行无线充电；
s7、若所述放置物不符合QI标准，返回步骤s1，并继续执行步骤s1至步骤s7。
9.根据权利要求8所述的具有无线充电及加热功能的装置的控制方法，其特征在于：在步骤s4中，通过调节用于所述无线充电单元产生磁场的PWM波的频率或占空比、而对所述加热单元的驱动功率进行调整。
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