CN112271789A - 一种用于家用电器的无线充电系统及其充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于家用电器的无线充电系统及其充电方法，包括充电部，其具有间隔设置的多个充电区域；控制器，设置在所述充电部上且与外部电源电连接；无线充电发射模块，设置在所述充电区域内且与所述控制器电连接；无线充电接收模块，设置在无线充电家用电器上且与无线充电家用电器上的充电电池电连接，所述无线充电发射模块可发射信号至无线充电接收模块，无线充电接收模块接收到信号后为充电电池充电；使用本发明公开的系统和方法能够实现同时对多种无线充电家用电器充电，并且当家用电器放错充电区域时，亦可以一定的低功率对该家用电器进行充电。

Description

一种用于家用电器的无线充电系统及其充电方法

技术领域

本发明涉及领域，特别涉及一种用于家用电器的无线充电系统及其充电方法。

背景技术

随着家电产品无线化、迷你化、便携化的快速发展趋势，越来越多的家电产品采用电池可充电方式，一旦电量用完，即需要再行充电；采用传统的USB线缆电力传输，经常会在家电产品电量不足的情况下忘记充电，需要使用时才发现电量不足无法工作，目前已研发出无线充电垫，即产品用完后放在垫里一对一充电，但是，一对一的充电垫充电与USB充电相比，都是需要使用一根电线，没有实际更大的便利性，为了解决以上问题，需要一种可同时为多个家电产品进行同时无线充电的方法及无线充电系统。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种用于家用电器的无线充电系统及其充电方法。

本发明的一种实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于家用电器的无线充电系统，包括：

充电部，其具有间隔设置的多个充电区域；

控制器，设置在所述充电部上且与外部电源电连接；

无线充电发射模块，设置在所述充电区域内且与所述控制器电连接；

无线充电接收模块，设置在无线充电家用电器上且与无线充电家用电器上的充电电池电连接，所述无线充电发射模块可发射信号至无线充电接收模块，无线充电接收模块接收到信号后为充电电池充电。

所述控制器上设置有至少一个第一控制模块和至少一个分别与外部电源以及所述第一控制模块电连接的电力模块，所述电力模块用于对外部电源输入的电压进行处理；

所述无线充电发射模块包括若干个设置在所述充电区域内且与所述第一控制模块和电力模块并联的发射线圈，第一控制模块控制所述发射线圈的信号发射；

所述无线充电接收模块包括若干个接收线圈以及若干个与所述接收线圈电连接的第二控制模块，所述接收线圈设置在无线充电家用电器上且与无线充电家用电器上的充电电池电连接，所述第二控制模块用于控制接收线圈对充电电池的充电过程。

进一步地，所述一种用于家用电器的无线充电系统还包括串联的电容C1和开关K1，电容C1和开关K1串联后的两端与所述发射线圈并联。

进一步地，所述控制器还包括位置检测模块、过流检测与保护模块、过热检测与保护模块、过压检测与保护模块、异物检测模块、过功率检测与保护模块以及短路检测与保护模块中的一个或多个。

进一步地，所述一种用于家用电器的无线充电系统还包括对位置入结构，所述无线充电家用电器通过所述对位置入结构对位放置与所述充电部上。

进一步地，所述对位置入结构包括：

第一对接部，设置在所述充电区域内且位于所述发射线圈的周围；

第二对接部，设置在无线充电家用电器上，所述第二对接部与第一对接部对位连接。

进一步地，所述充电部由硬质材料制成。

进一步地，所述充电部由柔性材料制成，以使充电部可卷曲折叠。

一种用于家用电器的无线充电方法，应用于所述的一种用于家用电器的无线充电系统，包括如下步骤：

步骤1、无线充电发射模块发射信号至无线充电接收模块，无线充电接收模块接收后转化为电信号；

步骤2、第二控制模块判断内阻r与负载R阻值差(R-r)是否小于5％，若是，则跳转至步骤3；否则跳转至步骤5

步骤3、对无线充电设备以无线充电设备的额定功率进行一对一无线匹配充电；

步骤4、第二控制模块检测并反馈充电电池的电压，判断充电电池电压是否为给定的电压值，若是，跳转至步骤7；否则跳转至步骤3；

步骤5、第二控制模块判断内阻r与负载R阻值差(R-r)是否小于5％，若是，跳转至步骤7；否则跳转至步骤6；

步骤6、无线充电接收模块以最小功率的无线充电家用电器的功率进行无线充电，并跳转至步骤4；

步骤7、结束充电。

本发明的有益效果：一种用于家用电器的无线充电系统及其充电方法，包括充电部，其具有间隔设置的多个充电区域；控制器，设置在所述充电部上且与外部电源电连接；无线充电发射模块，设置在所述充电区域内且与所述控制器电连接；无线充电接收模块，设置在无线充电家用电器上且与无线充电家用电器上的充电电池电连接，所述无线充电发射模块可发射信号至无线充电接收模块，无线充电接收模块接收到信号后为充电电池充电；使用本发明公开的系统和方法能够实现同时对多种无线充电家用电器充电，并且当家用电器放错充电区域时，亦可以一定的低功率对该家用电器进行充电。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为一种用于家用电器的无线充电系统的第一部分结构框图；

图2为一种用于家用电器的无线充电系统的第二部分结构框图；

图3为一种用于家用电器的无线充电系统的部分结构示意图；

图4为一种用于家用电器的无线充电方法的流程图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。

本发明中，除非另有明确的限定，“设置”、“安装”、“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图4，一种用于家用电器的无线充电系统，包括：

充电部10，其具有间隔设置的多个充电区域；

控制器20，设置在所述充电部10上且与外部电源电连接；

无线充电发射模块30，设置在所述充电区域内且与所述控制器20电连接；

无线充电接收模块40，设置在无线充电家用电器上且与无线充电家用电器上的充电电池电连接，所述无线充电发射模块30可发射信号至无线充电接收模块40，无线充电接收模块40接收到信号后为充电电池充电。

所述控制器20上设置有至少一个第一控制模块和至少一个分别与外部电源以及所述第一控制模块电连接的电力模块，所述电力模块用于对外部电源输入的电压进行处理；

所述无线充电发射模块30包括若干个设置在所述充电区域内且与所述第一控制模块和电力模块并联的发射线圈31，第一控制模块控制所述发射线圈31的信号发射；

所述无线充电接收模块40包括若干个接收线圈41以及若干个与所述接收线圈41电连接的第二控制模块，所述接收线圈41设置在无线充电家用电器上且与无线充电家用电器上的充电电池电连接，所述第二控制模块用于控制接收线圈41对充电电池的充电过程。

所述一种用于家用电器的无线充电系统还包括串联的电容C1和开关K1，电容C1和开关K1串联后的两端与所述发射线圈31并联。

所述控制器20还包括位置检测模块、过流检测与保护模块、过热检测与保护模块、过压检测与保护模块、异物检测模块、过功率检测与保护模块以及短路检测与保护模块中的一个或多个。

所述一种用于家用电器的无线充电系统还包括对位置入结构，所述无线充电家用电器通过所述对位置入结构对位放置与所述充电部10上。

所述对位置入结构包括：

第一对接部，设置在所述充电区域内且位于所述发射线圈31的周围；

第二对接部，设置在无线充电家用电器上，所述第二对接部与第一对接部对位连接。

所述充电部10由硬质材料制成。

所述充电部10由柔性材料制成，以使充电部10可卷曲折叠。

本发明包括了一种用于家用电器的无线充电系统，此系统可同时给n种不同功率的家电产品同时进行无线充电，此系统包含了控制器20、无线充电发射模块30以及无线充电接收模块40，其中无线充电发射模块30将控制器20的电流信息通过输入接口进入到输入端，经整流滤波和电压转换后，由n个发射线圈转换为n种聚集在各发射线圈的交变电流，以此完成一个电力的发射阶段，紧接着进入无线充电接收模块40，无线充电发射模块30产生的交变电流经过n个接收线圈各自的电磁感应产生各自的感应电流，然后通过各自的转换模块后对各充电电池进行充电，以此完成一个接收阶段，以上，完成了一个从电源输入到发射接收再到充电的全过程，以上系统主要运用在厨房小家电产品上，解决了目前各种充电家电产品在实际使用的时候才发现忘记充电，再进行充电需要等待，在实际的料理家电使用场景中极其不便的问题。

本发明还包括了用于家用电器的无线充电方法，此方法可同时为n种不同功率的家电产品同时进行无线充电。此方法举例出一个电力模块和一个第一控制模块同时为2个发射线圈31进行发射和控制，但不仅限于于一个系统对2个发射线圈31的模式，还包括了1个电力模块和1一个第一控制魔窟对1个或者多个发射线圈31发射和控制的范畴；此系统是对发射线圈31同时进行单独的控制和电容串联，同时，每个发射线圈31均与一个物理开关K1连接，有利于当厨房家电某个产品长时间不需要使用时，也可以放置在充电区域当储存收纳，可手动单独对任意不需要充电的产品进行手动控制，这主要由于厨房小家电的使用频率均不相同。

阻抗匹配负载功率公式如下：

P＝U²/{[(R-r)²/R]+4*r}

其中，R表示负载电阻；r表示内阻；U表示电压；I表示电流。

本发明还公开了一种用于家用电器的无线充电方法，参照图3，无线充电开始时，无线充电发射模块30以一定的给定信号发射至无线充电接收模块40，无线充电接收模块40接收后将其转化为电信号，如上述的负载功率计算公式所示，当负载阻值R与内阻阻值r的阻值差(R-r)约等于0时，此时负载功率最大，可以判定为功率匹配成功，此时以无线充电设备的额定功率进行一对一的无线充电；如果判定值小于5％，默认为无线充电产品，将以最小功率的无线充电家用电器的功率进行无线充电，主要是考虑到厨房小家电的功率有几W至几百瓦不等，如果一个大功率的发射线圈31同时给多个家用电器产品充电或者统一以大功率的产品参数对多个家用电器产品充电的话，会严重影响充电的效率，即电损失严重，不符合无线充电的方便快捷的初衷，所以采用了分大中小或以功率进行区分发射区域，以此对指定功率的产品在指定的发射线圈上面充电，但是，这种情况下就无法避免用户在使用过程中放错区域的问题，本发明专利就根据以上问题，会进行判定后以放置在充电部10上的所有家用电器中功率最小的那个家用电器的功率对其进行小功率的安全无线充电，也会在产品上以指示灯闪烁的形式提醒用户后续需要调整充电区域的对应，保证了在放错的情况下还能安全可靠充电；如果低于给定的值，判定为异物，将不进行充电，此外，在电流电压匹配进行一对一充电的情况下，无线充电接收模块40实时监测充电电池端的实际电压，当电压低于给定的电压值时，判断电量已满，结束充电，否则，继续充电。

一种用于家用电器的无线充电方法，应用于所述的一种用于家用电器的无线充电系统，包括如下步骤：

步骤1、无线充电发射模块30发射信号至无线充电接收模块40，无线充电接收模块40接收后转化为电信号；

步骤2、第二控制模块判断内阻r与负载R阻值差(R-r)是否小于5％，若是，则跳转至步骤3；否则跳转至步骤5

步骤3、对无线充电设备以无线充电设备的额定功率进行一对一无线匹配充电；

步骤4、第二控制模块检测并反馈充电电池的电压，判断充电电池电压是否为给定的电压值，若是，跳转至步骤7；否则跳转至步骤3；

步骤5、第二控制模块判断内阻r与负载R阻值差(R-r)是否小于5％，若是，跳转至步骤7；否则跳转至步骤6；

步骤6、无线充电接收模块40以最小功率的无线充电家用电器的功率进行无线充电，并跳转至步骤4；

步骤7、结束充电。

当然，本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变形和替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种用于家用电器的无线充电系统，其特征在于，包括：

充电部(10)，其具有间隔设置的多个充电区域；

控制器(20)，设置在所述充电部(10)上且与外部电源电连接；

无线充电发射模块(30)，设置在所述充电区域内且与所述控制器(20)电连接；

无线充电接收模块(40)，设置在无线充电家用电器上且与无线充电家用电器上的充电电池电连接，所述无线充电发射模块(30)可发射信号至无线充电接收模块(40)，无线充电接收模块(40)接收到信号后为充电电池充电。

2.根据权利要求1所述的一种用于家用电器的无线充电系统，其特征在于：所述控制器(20)上设置有至少一个第一控制模块和至少一个分别与外部电源以及所述第一控制模块电连接的电力模块，所述电力模块用于对外部电源输入的电压进行处理；

所述无线充电发射模块(30)包括若干个设置在所述充电区域内且与所述第一控制模块和电力模块并联的发射线圈(31)，第一控制模块控制所述发射线圈(31)的信号发射；

所述无线充电接收模块(40)包括若干个接收线圈(41)以及若干个与所述接收线圈(41)电连接的第二控制模块，所述接收线圈(41)设置在无线充电家用电器上且与无线充电家用电器上的充电电池电连接，所述第二控制模块用于控制接收线圈(41)对充电电池的充电过程。

3.根据权利要求2所述的一种用于家用电器的无线充电系统，其特征在于：还包括串联的电容C1和开关K1，电容C1和开关K1串联后的两端与所述发射线圈(31)并联。

4.根据权利要求1所述的一种用于家用电器的无线充电系统，其特征在于：所述控制器(20)还包括位置检测模块、过流检测与保护模块、过热检测与保护模块、过压检测与保护模块、异物检测模块、过功率检测与保护模块以及短路检测与保护模块中的一个或多个。

5.根据权利要求1所述的一种用于家用电器的无线充电系统，其特征在于：还包括对位置入结构，所述无线充电家用电器通过所述对位置入结构对位放置与所述充电部(10)上。

6.根据权利要求5所述的一种用于家用电器的无线充电系统，其特征在于，所述对位置入结构包括：

第一对接部，设置在所述充电区域内且位于所述发射线圈(31)的周围；

第二对接部，设置在无线充电家用电器上，所述第二对接部与第一对接部对位连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于家用电器的无线充电系统，其特征在于：所述充电部(10)由硬质材料制成。

8.根据权利要求1所述的一种用于家用电器的无线充电系统，其特征在于：所述充电部(10)由柔性材料制成，以使充电部(10)可卷曲折叠。

9.一种用于家用电器的无线充电方法，应用于权利要求1-8任一项所述的一种用于家用电器的无线充电系统，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、无线充电发射模块(30)发射信号至无线充电接收模块(40)，无线充电接收模块(40)接收后转化为电信号；

步骤2、第二控制模块判断内阻r与负载R阻值差(R-r)是否小于5％，若是，则跳转至步骤3；否则跳转至步骤5

步骤3、对无线充电设备以无线充电设备的额定功率进行一对一无线匹配充电；

步骤4、第二控制模块检测并反馈充电电池的电压，判断充电电池电压是否为给定的电压值，若是，跳转至步骤7；否则跳转至步骤3；

步骤5、第二控制模块判断内阻r与负载R阻值差(R-r)是否小于5％，若是，跳转至步骤7；否则跳转至步骤6；

步骤6、无线充电接收模块(40)以最小功率的无线充电家用电器的功率进行无线充电，并跳转至步骤4；

步骤7、结束充电。

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