CN205509612U - 一种无线充电的智能购物车及其无线充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线充电的智能购物车及其无线充电系统。本实用新型涉及一种无线充电的智能购物车，包括购物车、无线能量拾取模块、用电设备。无线能量拾取模块与用电设备均安装于购物车。无线能量拾取模块包括金属线圈A、整流电路、控制电路、可充电电池。可充电电池的充电端口通过控制电路依次连接整流电路和金属线圈A，其放电端口通过控制电路连接到用电设备。本实用新型还涉及一种为上述智能购物车充电的无线充电系统，包括无线能量发射模块与充电区域。无线能量发射模块安装于充电区域，包括金属线圈B，高频电源逆变器。金属线圈B密封在绝缘材料中，并与高频电源逆变器相连。

Description

一种无线充电的智能购物车及其无线充电系统

技术领域

本实用新型涉及购物车的信息化技术领域，尤其涉及一种无线充电智能购物车及其无线充电系统。

背景技术

购物车在超市、书店、图书馆、仓库等地广泛应用。若采用人工方式清点购物车中物品，费时费力。近年来，人们已经尝试通过在购物车上增设智能设备，如增设自动识别设备，实现物品的自动清点。

智能设备的引入在提高物品清点效率的同时也带来了电源管理方面的问题。鉴于购物车所处位置的移动性，购物车上智能设备几乎只可采取电池供电的方式。因可充电电池可循环利用，成本相对低廉，故其又成为电池中优选的方案。现有的购物车可充电电池充电技术，包括直充和离线充电两种方式：

直充是采用有线方式充电，即将购物车通过电源适配器直接接入电网进行充电。这种充电方式要求配备足够多的电源接入端口，裸露在外的电线还可能带来安全隐患，故对其充电过程必须实行专人管理，徒增人力成本。

离线充电是把可充电电池与购物车分离，并将其安装到另外配备的专用充电装置中进行充电。该专用充电装置虽然既可以是有线充电装置也可以是无线充电装置，但这种方式需要配备备用电池，并且，电池的反复拆卸与安装操作也会导致人力成本增加与电池设备损耗。

现有充电方式的缺陷阻碍了购物车智能化的应用推广，故其亟需改进。

发明内容

针对上述问题，本实用新型提供一种无线充电的智能购物车及其无线充电系统，目的在于实现智能购物车可充电电池的免拆卸无人值守无线自动充电。

本实用新型的一种无线充电的智能购物车，包括购物车、无线能量拾取模块、用电设备。所述购物车为所处位置可移动的物品容纳装置。所述无线能量拾取模块与用电设备均安装于购物车。所述无线能量拾取模块包括金属线圈 A，整流电路，控制电路，可充电电池。所述用电设备为需要供电的装置。所述整流电路实现交流电到直流电的转换。所述控制电路控制可充电电池的充电与放电。所述可充电电池的充电端口通过控制电路依次连接整流电路和金属线圈A，构成充电电路；所述可充电电池的放电端口通过控制电路连接到购物车的用电设备，构成放电电路。充电时，控制电路使可充电电池的充电电路连通，来自于金属线圈A的交流电经过直流电路整流后，为可充电电池充电。放电时，控制电路连通可充电电池的放电电路，可充电电池为用电设备供电。

所述无线能量拾取模块还包括探测电路A。探测电路A与控制电路相连，检测可充电电池的电量。控制电路根据探测电路A的输出量判断可充电电池的电量，其中探测电路A的输出量包括电压或者电流。

所述无线能量拾取模块还包括探测电路B。探测电路B与控制电路相连，检测整流电路输出量。所述控制电路根据探测电路B的输出量判断购物车当前所处的电磁环境。其中整流电路输出量和探测电路B的输出量均包括电压或者电流。购物车当前所处的电磁环境包括充电区域内的电磁环境和充电区域外的电磁环境。

所述的控制电路采用有限状态机控制可充电电池的工作状态切换。所述的有限状态机包括待机状态、充电状态和放电状态三种状态，其中待机状态是控制电路同时切断可充电电池的充电电路和放电电路的状态，充电状态是控制电路接通可充电电池的充电电路并切断其放电电路的状态，放电状态是控制电路切断可充电电池的充电电路并连通其放电电路的状态。所述的有限状态机还包括条件1、条件2、条件3和条件4四种状态切换条件，条件1是整流电路输出电压为零，条件2是整流电路输出电压不为零，条件3是可充电电池电量为“未充满”，条件4是可充电电池电量为“已充满”。

所述的有限状态机状态跳转方式如下：在待机状态，若条件1成立，则跳转到放电状态，若条件2和条件4同时成立，则驻留在待机状态，否则跳转到充电状态；在充电状态，若条件1成立，则跳转到放电状态，若条件2和条件3同时成立，则驻留在充电状态，否则跳转到待机状态；在放电状态，若条件1成立，则驻留在放电状态，若条件2和条件3同时成立，则跳转到充电状态，否则跳转到待机状态。

所述的用电设备包括RFID读卡器、显示屏、无线收发器和微处理器。其中，无线收发器是指WIFI收发模块、蓝牙收发模块、ZigBee收发模块或者任何其他能够实现无线数据收发的模块。所述RFID读卡器、显示屏和无线收发器分别与微处理器相连。

无线充电的智能购物车的工作原理如下：当购物车处于充电区域时，无线能量传输模块的控制电路可根据探测电路B的输出量判断整流电路输出量不为零，进而判定购物车当前所处电磁环境为充电区域内的电磁环境。此时，控制电路切断可充电电池的放电电路，用电设备掉电停止工作。同时，控制电路还根据探测电路A的输出量判断可充电电池的电量，自动连接或断开其充电电路，实现可充电电池的按需充电。当购物车处于充电区域外，无线能量传输模块的控制电路可根据探测电路B的输出量判断整流电路输出量为零，进而判定购物车当前所处电磁环境为充电区域外的电磁环境。此时，控制电路连通可充电电池的放电电路，用电设备上电开始工作。当贴有RIFD标签的物品投入到智能购物车时，RFID读卡器可自动识别物品信息。显示屏显示用户界面。无线收发器建立智能购物车与后台信息系统的通信链路。微处理器控制RFID读写器清点智能购物车内的物品，控制无线收发器与后台信息系统交换数据。

本实用新型的一种为上述无线充电的智能购物车充电的无线充电系统，包括无线能量发射模块与充电区域。所述无线能量发射模块安装于充电区域，该模块包括金属线圈B，高频电源逆变器。其中金属线圈B密封在绝缘材料中，并与高频电源逆变器相连。高频电源逆变器还连接到电网，把市电能量转换成适合发射的高频能量，经由金属线圈B在线圈周围建立交变电磁场。所述充电区域是安装了无线能量发射模块的区域。金属线圈B在充电时与智能购物车的金属线圈A保持非垂直关系，两者通过电磁耦合方式实现能量的无线传输。

所述充电区域设置充电支架，金属线圈B安装于充电支架。充电支架是可起支撑作用的装置。

多个金属线圈B连续排列形成充电栅栏。当无线充电的智能购物车进入充电区域并靠近充电栅栏时，金属线圈A就与相邻的金属线圈B建立无线能量传输通道。效果最佳的方案是，金属线圈B安装于与地面垂直的充电支架，多个金属线圈B连续排列，形成垂直充电栅栏，金属线圈A安装于购物车的侧 面，与金属线圈B保持平行关系。控制电路可以根据可充电电池的电量状态决定是否为可充电电池充电。

金属线圈B平铺于充电区域的地面。当无线充电的智能购物车进入充电区域时，非垂直安装的金属线圈A就与相邻的金属线圈B建立无线能量传输通道。控制电路可以根据可充电电池的电量状态决定是否为可充电电池充电。

本实用新型的一种为上述智能购物车充电的无线充电系统，其基本工作原理如下：高频电源逆变器把市电能量转换成适合发射的高频能量，经由金属线圈B在线圈周围建立交变电磁场。若购物车在充电区域内，与金属线圈B保持非垂直关系的金属线圈A中则会感应产生交变的电流。该电流经过整流电路整流滤波之后输出的直流电可以为智能购物车上的可充电电池充电。

本实用新型采用无线充电的智能购物车及充电系统，解决了可充电电池按照现有技术应用到智能购物车领域出现的人力成本高、安全系数差、设备易磨损等问题，实现了智能购物车充电电池的免拆卸无人值守无线自动充电，为购物车系统引入智能设备扫清供电障碍。本实用新型可提升购物车清点效率，降低运营成本。

附图说明

图1是本实用新型无线充电智能购物车示意图。

图2是本实用新型包括电池电量探测的无线能量拾取模块示意图。

图3是本实用新型包括电池电量探测和整流电路输出量探测的无线能量拾取模块示意图。

图4是本实用新型控制电路的有限状态机示意图。

图5是本实用新型一种无线充电智能购物车的用电设备示意图。

图6是本实用新型无线能量发射模块示意图。

图7是本实用新型充电栅栏示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实际例子对本实用新型进行详细的描述。

如图1所示，本实用新型的无线充电智能购物车包括购物车1、无线能量拾取模块2和用电设备3。其中，无线能量拾取模块2包括金属线圈A 21，整流电路22，控制电路23和可充电电池24；用电设备3为购物车上需要供电的装置。无线能量拾取模块2与用电设备3均安装于购物车1。可充电电池24的 充电端口通过控制电路23依次连接整流电路22和金属线圈A 21，构成可充电电池24的充电电路；可充电电池24的放电端口通过控制电路23连接到用电设备3，构成可充电电池24的放电电路。当所包围的磁通量发生变化时，金属线圈A 21中将产生变化的电流。整流电路22实现交流电到直流电的转换。充电时，控制电路23使可充电电池24的充电电路连通，来自于金属线圈A 21的交流电经过整流电路22整流后，为可充电电池24充电。放电时，控制电路23连通可充电电池24的放电电路，可充电电池24为用电设备3供电。

图2是无线能量拾取模块2的第一种实施例。在该实施例中，无线能量拾取模块包括金属线圈A 21，整流电路22，控制电路23、可充电电池24和探测电路A 25。探测电路A 25与控制电路23相连，探测可充电电池24的电量。控制电路23根据探测电路A 25的输出量判断可充电电池24的电量。探测电路A 25的输出量包括电压或者电流。

图3是无线能量拾取模块2的第二种实施例。在该实施例中，无线能量拾取模块包括金属线圈A 21，整流电路22，控制电路23、可充电电池24，探测电路A 25和探测电路B 26。探测电路A 25与控制电路23相连，探测可充电电池24的电量。控制电路23根据探测电路A 25的输出量判断可充电电池24的电量。探测电路B 26与控制电路23相连，检测整流电路22输出量。所述控制电路23根据探测电路B 26的输出量判断购物车1当前所处的电磁环境。其中，整流电路22的输出量，探测电路A 25的输出量以及探测电路B 26的输出量均包括电压或者电流。购物车1当前所处的电磁环境包括充电区域内的电磁环境或者充电区域外的电磁环境。

上述第二种实施例中，无线能量拾取模块2的控制电路23采用有限状态机控制可充电电池24的工作状态切换。该有限状态机的结构如图4所示。上述有限状态机包括待机状态“S1”、充电状态“S2”和放电状态“S3”三种状态。其中，待机状态“S1”是控制电路23同时切断可充电电池24的充电电路和放电电路的状态；充电状态“S2”是控制电路23接通可充电电池24的充电电路并切断其放电电路的状态；放电状态“S3”是控制电路23切断可充电电池24的充电电路并连通其放电电路的状态。

上述有限状态机还包括条件1“C1”、条件2“C2”、条件3“C3”和条件 4“C4”四种状态切换条件。其中，条件1“C1”是整流电路22的输出量为零；条件2“C2”是整流电路22的输出量不为零；条件3“C3”是可充电电池24电量为“未充满”；条件4“C4”是可充电电池24电量为“已充满”。

上述有限状态机状态跳转方式如下：

在待机状态“S1”：若条件1“C1”成立，则跳转到放电状态“S3”；若条件2“C2”和条件4“C4”同时成立，则驻留在待机状态；否则跳转到充电状态“S2”。

在充电状态“S2”：若条件1“C1”成立，则跳转到放电状态“S3”；若条件2“C2”和条件3“C3”同时成立，则驻留在充电状态“S2”；否则跳转到待机状态“S1”。

在放电状态S3：若条件1“C1”成立，则驻留在放电状态“S3”；若条件2“C2”和条件3“C3”同时成立，则跳转到充电状态“S2”；否则跳转到待机状态“S1”。

图5所示为智能购物车用电设备3的一个实施例。该实施例中，用电设备3包括RFID读卡器31、微处理器32、无线收发器33和显示屏34。其中，RFID读卡器31包括射频天线，无线收发器33包括WIFI收发模块、蓝牙收发模块、ZigBee收发模块或者其他能够实现无线数据收发的模块。所述RFID读卡器31、无线收发器33和显示屏34分别与微处理器32相连。可充电电池24通过控制电路23分别与RFID读卡器31、微处理器32、无线收发器33和显示屏34相连，为上述设备供电。

图5所示智能购物车的实施例，其工作原理如下：

在充电区域，控制电路23切断可充电电池24的放电电路，用电设备3掉电停止工作。同时，控制电路23还根据可充电电池24的电量，自动连接或断开其充电电路，实现可充电电池24的按需充电。在充电区域外，控制电路23连通可充电电池24的放电电路，用电设备3上电开始工作。当贴有RIFD标签的物品投入到购物车时，RFID读卡器31可自动识别物品信息。显示屏34显示用户界面。无线收发器33建立与后台信息系统的通信链路。微处理器32控制RFID读卡器31清点购物车内的物品，控制无线收发器33与后台信息系统交换数据。

图6所示的无线能量发射模块包括高频电源逆变器4和金属线圈B 5。 金属线圈B 5密封在绝缘材料6中。高频电源逆变器4与金属线圈B 5相连，同时高频电源逆变器4还与电网连接。高频电源逆变器4从电网取电，并把市电能量变换成适合发射的高频交变能量，通过金属线圈B 5在线圈周围生成高频交变电磁场。

图7是设置在充电区域的充电栅栏8。金属线圈B 5密封在绝缘材料6中，安装在支架7上，多个金属线圈B 5连续排列形成充电栅栏8。充电栅栏8设置在充电区域。当无线充电购物车进入充电区域时并靠近充电栅栏8时，垂直安装的金属线圈A 21就与相邻的金属线圈B 5建立无线能量传输通道。控制电路23可以根据可充电电池24的电量状态决定是否为可充电电池充电。

以上是结合一些具体实施方式对本实用新型进行的详细说明，但需要注意的是本实用新型并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，对本实用新型进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种无线充电的智能购物车，包括购物车、无线能量拾取模块和用电设备，其特征在于：所述无线能量拾取模块与用电设备均安装于购物车；无线能量拾取模块包括金属线圈A，整流电路，控制电路，可充电电池；用电设备为需要供电的装置；可充电电池的充电端口通过控制电路依次连接整流电路和金属线圈A，构成可充电电池的充电电路；可充电电池的放电端口通过控制电路连接到用电设备，构成可充电电池的放电电路。

2.根据权利要求1所述的一种无线充电的智能购物车，其特征在于：所述无线能量拾取模块还包括探测电路A；探测电路A与控制电路相连，检测可充电电池的电量；控制电路根据探测电路A的输出量判断可充电电池的电量。

3.根据权利要求2所述的一种无线充电的智能购物车，其特征在于：所述无线能量拾取模块还包括探测电路B；探测电路B与控制电路相连，检测整流电路输出量；控制电路根据探测电路B的输出量判断购物车当前所处的电磁环境。

4.根据权利要求3所述的一种无线充电的智能购物车，其特征在于：所述的控制电路采用有限状态机控制可充电电池的工作状态切换；所述的有限状态机包括待机状态、充电状态和放电状态三种状态，其中待机状态是控制电路同时切断可充电电池的充电电路和放电电路的状态，充电状态是控制电路接通可充电电池的充电电路并切断其放电电路的状态，放电状态是控制电路切断可充电电池的充电电路并连通其放电电路的状态；所述的有限状态机还包括条件1、条件2、条件3和条件4四种状态切换条件，条件1是整流电路输出电压为零，条件2是整流电路输出电压不为零，条件3是可充电电池电量为“未充满”，条件4是可充电电池电量为“已充满”。

5.根据权利要求4所述的一种无线充电的智能购物车，其特征在于：所述的有限状态机状态跳转方式如下：在待机状态，若条件1成立，则跳转到放电状态，若条件2和条件4同时成立，则驻留在待机状态，否则跳转到充电状态；在充电状态，若条件1成立，则跳转到放电状态，若条件2和条件3同时成立，则驻留在充电状态，否则跳转到待机状态；在放电状态，若条件1成立，则驻留在放电状态，若条件2和条件3同时成立，则跳转到充电状态，否则 跳转到待机状态。

6.根据权利要求1所述的一种无线充电的智能购物车，其特征在于：所述用电设备包括RFID读卡器、显示屏、无线收发器和微处理器；RFID读卡器、显示屏和无线收发器分别与微处理器相连。

7.一种为权利要求1所述的智能购物车充电的无线充电系统，包括无线能量发射模块与充电区域，其特征在于：所述无线能量发射模块安装于充电区域，该模块包括金属线圈B，高频电源逆变器；金属线圈B密封在绝缘材料中，并与高频电源逆变器相连；金属线圈B在充电时与智能购物车的金属线圈A保持非垂直关系，两者通过电磁耦合方式实现能量的无线传输。

8.根据权利要求7所述的无线充电系统，其特征在于：所述充电区域设置充电支架，金属线圈B安装于充电支架。

9.根据权利要求8所述的无线充电系统，其特征在于：多个金属线圈B连续排列形成充电栅栏。

10.根据权利要求7所述的无线充电系统，其特征在于：金属线圈B平铺于充电区域的地面。