CN113581046A - 车载水杯加热装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于车载水杯技术领域，公开了提供了一种车载水杯加热装置及方法，装置包括杯座，包括杯座端控制器和杯座端线圈，杯座端控制器通过杯座端线圈发送信号电磁波和能量电磁波的耦合电磁波以及接收反馈电磁波；和水杯，包括水杯端控制器、水杯端线圈、温度传感器和加热器，水杯端控制器通过水杯端线圈接收耦合电磁波并解耦出信号电磁波和能量电磁波，水杯端控制器通过能量电磁波为自身、温度传感器和加热器供电，水杯端控制器通过水杯端线圈发送反馈电磁波。装置将信号电磁波和能量电磁波执行耦合传输，取消加热和电能传输的接口，进而取消金属触点。

Description

车载水杯加热装置及方法
技术领域
本发明涉及车载水杯技术领域，尤其涉及一种车载水杯加热装置及方法。
背景技术
车载水杯是一种利用车辆上现有的电源系统执行加热的产品，符合中国甚至全球的生活习惯，可以用来烧开水、泡方便面、煮鸡蛋、沏茶、泡咖啡、泡牛奶等，一切都可在路途中轻松解决，既节约了时间，也减少了去路边店的次数，也就是向健康靠近了一大步，享受健康生活。
现有技术中，水杯加热是通过控制电磁场变化，进而使处于磁场中的金属发热。但由于这种加热方式存在金属触点，而金属触点长时间暴露在外积灰尘和水蒸气后会出现短路现象，可能危害整车电源系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种克服上述问题或至少部分地解决上述问题的车载水杯加热装置及方法。
第一方面，提供了一种车载水杯加热装置，包括：
杯座，包括杯座端控制器和杯座端线圈，所述杯座端控制器通过所述杯座端线圈发送信号电磁波和能量电磁波的耦合电磁波以及接收反馈电磁波；和
水杯，包括水杯端控制器和与所述水杯端控制器连接的水杯端线圈、温度传感器和加热器，所述水杯端控制器通过所述水杯端线圈接收所述耦合电磁波并解耦出所述信号电磁波和所述能量电磁波，所述水杯端控制器通过所述能量电磁波为自身、所述温度传感器和所述加热器供电，所述水杯端控制器通过所述水杯端线圈发送所述反馈电磁波。
作为优选，所述加热器与所述水杯端控制器之间设有继电器。
第二方面，提供了一种车载水杯加热方法，所述方法基于上述的车载水杯加热装置的杯座，包括以下步骤：
向水杯端供电和发送控制指令；
接收所述水杯端的初始温度；
根据所述初始温度判断是否需要试加热；
若是，接收所述水杯端在试加热时长后的第一温度；
根据所述初始温度、所述试加热时长、加热功率和所述第一温度判断是否持续加热；
若是，根据所述第一温度、所述加热功率和目标温度获得加热到所述目标温度的目标时长；
接收所述水杯端在目标时长后的第二温度；
根据所述第二温度判断是否达到所述目标温度；
若是，停止向水杯端供电和发送控制指令；
结束加热。
作为优选，所述根据所述初始温度判断是否需要试加热的步骤包括；
判断初始温度是否在预设加热温度范围内；
若初始温度不在预设加热温度范围内，则判断为需要试加热。
作为优选，所述向水杯端供电和发送控制指令的步骤包括：
将能量电磁波和控制信号电磁波耦合为耦合电磁波。
作为优选，所述根据所述初始温度、所述试加热时长、加热功率和所述第一温度判断是否持续加热的步骤包括：
根据所述初始温度、所述试加热时长、加热功率、所述第一温度和预设比热容获得实际水量；
判断实际水量是否大于预设水量；
若是，判断为持续加热。
作为优选，所述根据所述第一温度、所述加热功率和目标温度获取加热到所述目标温度的目标时长的步骤包括：
根据所述第一温度、所述目标温度、所述实际水量和所述预设比热容获得所需总热量；
根据所述加热功率和所述所需总热量获得所述目标时长。
第三方面，提供一种车载水杯加热方法，所述方法基于上述的车载水杯加热装置的水杯，包括以下步骤：
接收杯座端供电和控制指令；
获取初始温度；
向所述杯座端发送初始温度；
获取试加热时长后的第一温度；
向所述杯座端发送所述第一温度；
获取目标时长后的第二温度；
向所述杯座端发送所述第二温度；
停止接收杯座端供电和控制指令；
结束加热。
作为优选，所述接收杯座端供电和控制指令的步骤包括：
水杯端线圈接收耦合电磁波；
水杯端控制器根据所述耦合电磁波解耦为能量电磁波和控制信号电磁波；
所述水杯端控制器根据所述能量电磁波转换为电能并向温度传感器、继电器和加热器供电。
作为优选，所述向所述杯座端发送初始温度的步骤包括：
所述水杯端控制器将所述初始温度通过所述水杯端线圈发送反馈信号电磁波。
本发明的有益效果：
车载水杯加热装置将信号电磁波和能量电磁波执行耦合传输，取消加热和电能传输的接口，进而取消金属触点。
车载水杯加热方法将信号电磁波和能量电磁波执行耦合传输，取消加热和电能传输的接口，进而取消金属触点。
附图说明
图1是本申请实施例一的车载水杯加热装置的各部件的连接关系示意图；
图2是本申请实施例二的车载水杯加热方法的流程图；
图3是本申请实施例三的车载水杯加热方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
实施例一：
本实施例提供一种车载水杯加热装置，图1是车载水杯加热装置的各部件的连接关系示意图。
参见图1，车载水杯加热装置包括杯座和水杯。
杯座包括杯座端控制器11和杯座端线圈12，杯座端控制器11通过杯座端线圈12发送信号电磁波和能量电磁波的耦合电磁波以及接收反馈电磁波。
水杯包括水杯端控制器21和与水杯端控制器21连接的水杯端线圈22、温度传感器23和加热器24，水杯端控制器21集成有控制电路和电源，水杯端控制器21通过水杯端线圈22接收耦合电磁波并解耦出信号电磁波和能量电磁波，水杯端控制器21通过能量电磁波为自身、温度传感器23和加热器24供电，水杯端控制器21通过水杯端线圈22发送反馈电磁波给杯座。
杯座向水杯供电和发送控制指令，即耦合电磁波，水杯接收杯座传输到的耦合电磁波并能转化成电能，一部分电能供给水杯端控制器21、温度传感器23供电，从而能够控制加热和信息反馈，另一部分电能通过加热器24加热水杯中的水，水杯端控制器21通过温度传感器23采集水温，通过电磁波与杯座端控制器11执行信息反馈。
车载水杯加热装置将信号电磁波和能量电磁波执行耦合传输，取消加热和电能传输的接口，进而取消金属触点。
进一步，在本申请实施例中，加热器24设置为热敏电阻。需要说明的是，加热器24也可使用电阻丝。
进一步，加热器24与水杯端控制器21之间设有继电器25，水杯端控制器21控制继电器25的打开和关闭，进而控制加热器24的打开和关闭。
需要说明的是，继电器25能够替换为MOS管。本申请实施例并不限于此。
优选地，杯座端控制器11接入汽车CAN总线上，通过汽车CAN总线与整车其他控制器执行信息交互。
例如，中控屏通过汽车CAN总线连接杯座端控制器11，进而通过中控屏上的交互界面或语音控制系统执行控制。
优选地，汽车CAN总线通过服务器连接移动终端，例如手机，手机设有相应的控制软件，也能够远程对车载水杯加热装置执行控制。
实施例二：
本实施例提供一种车载水杯加热方法，该方法基于实施例一提供的车载水杯加热装置的杯座，如图2所示，车载水杯加热方法包括以下步骤：
S100、向水杯端供电和发送控制指令。
具体地，杯座端控制器11将能量电磁波和控制信号电磁波耦合为耦合电磁波并通过杯座端线圈12发出。
步骤S100后执行步骤S200、接收水杯端的初始温度T0。例如，水杯端的初始温度T0为16℃。
步骤S200后执行步骤S300、根据初始温度判断是否需要试加热。
步骤S300具体包括：判断初始温度T0是否在预设加热温度范围内，若初始温度T0不在预设加热温度范围内，则判断为需要试加热。
在本申请实施例中，预设加热温度范围在35℃-50℃。由于室温下的水温在30℃以下，当监测到预设加热温度为35℃-50℃时，表明水杯内的水最近经过加热正在冷却。并且，从35℃以上降温到35℃以下一般是经过车内空气形成热交换，因此在等待较短时间内即可降低到35℃以下，不会给用户造成不便。
并且，若初始温度T0大于50℃时，例如初始温度为55℃时，一般为用户明知道水刚加热完毕，仍需要加热，或者需要将水保持在烧开状态，即客户想要使用温度较高的热水，这也符合国内用户的喝热水的习惯，因此仍可执行之后步骤。
需要说明的是，预设加热温度范围能够自行设置，换言之，预设加热温度范围包括两个极值，两个极值是可调的。例如，用户可根据使用习惯通过移动终端或中控屏交互界面执行设置，即当初始温度T0不在预设加热温度范围时可执行后续加热步骤。
若需要试加热，继续执行步骤S400、接收水杯端在试加热时长后的第一温度T1。即需要试加热后，水杯端开启加热，经过试加热时长后杯座接收第一温度T1。
在本申请实施例中，试加热时长设置为一分钟，即水杯端会加热一分钟。一分钟后杯座接收第一温度T1，需要说明的是，在一分钟内水杯和杯座之间不间断地执行单向能量传输与双向数据传输，因此该过程也不断接收温度数据，第一温度T1为一分钟后杯座端处理器接收到的温度数据。以下过程也如上述，在整个加热过程中，不断执行单向能量传输与双向数据(控制指令和反馈数据)传输，水杯会不断反馈温度信息，而杯座会不断执行供电和发出控制指令，以及接收温度信息，加热过程不间断。
步骤S400后执行步骤S500、根据初始温度T0、试加热时长t1、加热功率P、第一温度T1和预设比热容c判断是否持续加热。
具体地，步骤S500包括：
S501、根据初始温度T0、预热时长t1、加热功率P、第一温度T1和预设比热容c获得实际水量V。
根据公式：P·t1＝ρ·V·c·(T1-T0)。
公式转换后得到V＝P·t1/[ρ·c·(T1-T0)]。
需要说明的是，预设比热容c为水的比热容，加热功率P与为汽车出厂设置，ρ为水的密度。
例如，经过计算获得实际水量V为350ml。
步骤S501之后执行步骤S502、判断实际水量V是否大于预设水量V0。
在本申请实施例中，若预设水量V0为100ml，实际水量V大于100ml，则表明可以继续加热。
若实际水量小于100ml，容易发生干烧。则执行S900、停止向水杯端供电和发送控制指令，进而完成步骤S901、结束加热。
若继续加热，步骤S500后执行步骤S600、根据第一温度T1和目标温度Tm获得加热到目标温度Tm的目标时长t2。
在本申请实施例中，目标温度Tm设置为70℃。
具体地，步骤S600包括：
S601、根据第一温度T1、目标温度Tm、实际水量V和预设比热容c获得所需总热量Q。
具体地，计算公式：Q＝ρ·V·c·(Tm-T1)。根据该计算公式能够得到所需总热量Q。
步骤S601之后执行步骤S602、根据加热功率P和所需总热量Q获得目标时长t2。
具体地，计算公式：t2＝Q/P。通过该计算公式能够得到目标时长t2。例如目标时长t2为240秒，即四分钟。
步骤S600后执行步骤S700、接收水杯端在目标时长后的第二温度T2。
可以理解为四分钟后接收第二温度T2。
步骤S700之后执行步骤S800、根据第二温度T2判断是否达到目标温度Tm。
若第二温度T2达到70℃，则执行步骤S900、停止向水杯端供电和发送控制指令。
步骤S900之后执行步骤S901、结束加热。
需要说明的是，考虑到车内环境和加热水时的使用习惯，这里默认了在加热过程中不会添加水或车内环境温度急剧降低导致加热速度变慢，因此加热效率能够或必然使得完成加热到目标温度Tm。
即杯座端停止发送耦合电磁波，此时水杯被切端信号和能量传输，水杯将不再接收到能量电磁波。
需要说明的是，现有的加热器往往会添加电容，在断电后，水杯端尤其是加热器部分仍然有部分电量，进而还能够维持加热一段时间。
实施例三：
本实施例提供一种车载水杯加热方法，该方法基于上述车载水杯加热装置的水杯，结合图2和图3所示，该方法包括以下步骤：
S1000、接收杯座端供电和控制指令。
需要说明的是，步骤S1000是对应实施例二中的步骤S100之后，即杯座端的步骤S100执行后，水杯端执行步骤S1000。
具体地，步骤S1000包括以下步骤：
S1001、水杯端线圈22接收耦合电磁波。
S1002、水杯端控制器21根据耦合电磁波解耦为能量电磁波和控制信号电磁波。
S1003、水杯端控制器21根据能量电磁波转换为电能并向温度传感器23、继电器25和加热器24供电。
步骤S1000后执行步骤S2000、获取初始温度T0。换言之，步骤S2000是通过温度传感器23获得初始温度T0。
具体地，步骤S2000包括以下步骤：
S2001、水杯端控制器21根据控制信号电磁波发送获取初始温度指令。
S2002、温度传感器23根据获取初始温度指令获取初始温度T0。
S2003、温度传感器23将初始温度T0发送至水杯端控制器21。
步骤S2000后执行步骤S3000、向杯座端发送初始温度T0。
步骤S3000具体包括：水杯端控制器21将初始温度通过水杯端线圈22发送包含初始温度信息的反馈信号电磁波。水杯端执行完步骤S2000后，杯座端执行步骤S200-S300。
步骤S3000后执行步骤S4000、获取试加热时长后的第一温度。需要说明的是，杯座端执行完步骤S300后，水杯端执行步骤S4000。
需要说明的是，水杯和杯座之间的能量传输和信号传输是不间断的，在试加热时长内也在执行数据传输，这里水杯的温度传感器23获取加热时长后的第一温度T1，和杯座接收的加热时长的第一温度T1在时间上存在一个时差，但由于该时差极短(一次信号传输的时长)，因此可以认为第一温度T1与实际无差。
步骤S4000后执行步骤S5000、向杯座端发送第一温度T1。可以理解为，试加热时长后，水杯端控制器21将第一温度T1通过水杯端线圈22发送包含第一温度信息的反馈信号电磁波。
水杯端执行完步骤S5000后执行步骤S6000、获取目标时长后的第二温度，具体地，水杯端执行完步骤S5000后，杯座端执行步骤S400-S600，水杯端执行步骤S600后，水杯端执行步骤S6000。
具体地，步骤S6000包括：
S6001、到目标时长之时，水杯端控制器21发送获取第二温度指令。
S6002、温度传感器23根据获取第二温度指令获取第二温度。
S6003、温度传感器23将第二温度T2发送至水杯端控制器21。
步骤S6000后执行步骤S7000、向杯座端发送第二温度T2。可以理解为，水杯端控制器21将第二温度T2通过水杯端线圈22发送包含第二温度信息的反馈信号电磁波。
水杯端执行完步骤S7000后执行步骤S8000、停止接收杯座端供电和控制指令，需要说明的是，水杯端执行完步骤S7000后，相应地，杯座端执行S700-S901,杯座端执行步骤S900后，水杯端执行步骤S8000、停止接收杯座端供电和控制指令。之后执行步骤S9000、结束加热。可以理解为，步骤S9000和步骤S901为同一步骤。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够执行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车载水杯加热装置，其特征在于，包括：
杯座，包括杯座端控制器和杯座端线圈，所述杯座端控制器通过所述杯座端线圈发送信号电磁波和能量电磁波的耦合电磁波以及接收反馈电磁波；和
水杯，包括水杯端控制器和与所述水杯端控制器连接的水杯端线圈、温度传感器和加热器，所述水杯端控制器通过所述水杯端线圈接收所述耦合电磁波并解耦出所述信号电磁波和所述能量电磁波，所述水杯端控制器通过所述能量电磁波为自身、所述温度传感器和所述加热器供电，所述水杯端控制器通过所述水杯端线圈发送所述反馈电磁波。
2.根据权利要求1所述的车载水杯加热装置，其特征在于，所述加热器与所述水杯端控制器之间设有继电器。
3.一种车载水杯加热方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1或2所述的车载水杯加热装置的杯座，包括以下步骤：
向水杯端供电和发送控制指令；
接收所述水杯端的初始温度；
根据所述初始温度判断是否需要试加热；
若是，接收所述水杯端在试加热时长后的第一温度；
根据所述初始温度、所述试加热时长、加热功率和所述第一温度判断是否持续加热；
若是，根据所述第一温度、所述加热功率和目标温度获得加热到所述目标温度的目标时长；
接收所述水杯端在目标时长后的第二温度；
根据所述第二温度判断是否达到所述目标温度；
若是，停止向水杯端供电和发送控制指令；
结束加热。
4.根据权利要求3所述的车载水杯加热方法，其特征在于，所述根据所述初始温度判断是否需要试加热的步骤包括；
判断初始温度是否在预设加热温度范围内；
若初始温度不在预设加热温度范围内，则判断为需要试加热。
5.根据权利要求3所述的车载水杯加热方法，其特征在于，所述向水杯端供电和发送控制指令的步骤包括：
将能量电磁波和控制信号电磁波耦合为耦合电磁波。
6.根据权利要求3所述的车载水杯加热方法，其特征在于，所述根据所述初始温度、所述试加热时长、加热功率和所述第一温度判断是否持续加热的步骤包括：
根据所述初始温度、所述试加热时长、加热功率、所述第一温度和预设比热容获得实际水量；
判断实际水量是否大于预设水量；
若是，判断为持续加热。
7.根据权利要求6所述的车载水杯加热方法，其特征在于，所述根据所述第一温度、所述加热功率和目标温度获取加热到所述目标温度的目标时长的步骤包括：
根据所述第一温度、所述目标温度、所述实际水量和所述预设比热容获得所需总热量；
根据所述加热功率和所述所需总热量获得所述目标时长。
8.一种车载水杯加热方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1或2所述的车载水杯加热装置的水杯，包括以下步骤：
接收杯座端供电和控制指令；
获取初始温度；
向所述杯座端发送初始温度；
获取试加热时长后的第一温度；
向所述杯座端发送所述第一温度；
获取目标时长后的第二温度；
向所述杯座端发送所述第二温度；
停止接收杯座端供电和控制指令；
结束加热。
9.根据权利要求8所述的车载水杯加热方法，其特征在于，所述接收杯座端供电和控制指令的步骤包括：
水杯端线圈接收耦合电磁波；
水杯端控制器根据所述耦合电磁波解耦为能量电磁波和控制信号电磁波；
所述水杯端控制器根据所述能量电磁波转换为电能并向温度传感器、继电器和加热器供电。
10.根据权利要求9所述的车载水杯加热方法，其特征在于，所述向所述杯座端发送初始温度的步骤包括：
所述水杯端控制器将所述初始温度通过所述水杯端线圈发送反馈信号电磁波。
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