技术领域
[0001] 本
发明涉及无线充电技术领域，特别是一种基于无线充电的智能温控容器。
背景技术
[0002] 随着科技
水平的不断提高，无线
电能传输技术发展突飞猛进，应用范围不断扩大，可以在
家用电器的应用中有效地避免有线供电方式的各种不安全因素和弊端。无线供电技术以非物理
接触的方式供电，随着该技术的成熟，越来越受到人们的关注和社会的认可，尤其像无线供电桌的出现极大的方便了人们使用无线供电产品。
[0003] 对于特殊人群(老人、儿童及智
力缺陷)来说，健康合适的饮食对他们来说很重要，其中食物的
温度在食用上是一项很重要的评价参数。因此一种基于无线充电技术的便携式智能化的容器潜在需求很大。守护特殊人群的健康，其意义重大。
[0004] 温控容器有体积较大、电源线较短、使用时有热气产生的特点，在空间有限的情况下，放在普通的插座上使用势必会影响周围电器的使用；容器产生的热水蒸气，接头一旦接触到水便有触电的可能；且容器温控的工作模式不同，其内接的接入发热
电阻的会进行变化进而影响到无线供电时
能量传输的效率。
[0005] 综上所述，容器采用无线供电技术时如何在容器的不同工作模式下提高无线供电时能量传输效率便成为比较关注的问题。
发明内容
[0006] 针对上述问题，本发明旨在提供一种基于无线供电、且能够在容器的不同温控模式下保证无线供电时较高能量传输效率的容器。
[0007] 本发明的目的采用以下技术方案来实现：
[0008] 提供了一种基于无线充电的智能温控容器，包括：容器本体以及与容器本体配合的充电座；
[0009] 所述容器本体包括：
外壳、内胆、电热盘、无线供电接收
电路以及能量接收器；所述外壳外部无外接
接口，所述内胆设置与外壳内，所述电热盘为可调电阻盘，设置于外壳内、贴合在所述内胆的外侧底部，用来实现当通入直流后对所述内胆加热，实现温控；所述能量接收器接收传输过来的电磁能，并依次电连接所述用来产生电热盘所需电能的无线供电接收电路以及所述电热盘；所述能量接收器与所述无线供电接收电路之间设有隔磁板，用于隔绝能量接收器附近的高频电
磁场；所述能量接收器置于外壳内且在隔磁板的下方；所述无线供电接收电路与所述电热盘之间设有
隔热板，所述无线供电接收电路位于隔热板的下方；
[0010] 所述充电座可嵌入一种柜台上，所述充电座包括有
台面、能量发射器以及无线供电发射主机；所述台面用于承载所述外壳及其内部结构，且与所述外壳之间无电气连接；所述能量发射器与所述能量接收器适配以进行能量传输，所述无线供电发射主机与所述能量发射器之间电连接，设于台面内部。
[0011] 优选地，所述容器外壳内设置有射频芯片，所述台面内设置有与所述射频芯片适配的射频阅读器，用来识别所述容器本体放置于台面上，并产生使能
信号。
[0012] 优选地，所述无线供电接收电路包括：第一
开关、整流电路、变换电路、主
控制器、
温度控制器、第二开关、第三开关、储能
电池以及第一无线通信模
块；所述第一开关位于所述能量接收器和整流电路输入端之间，用于控制能量向容器侧的传输；所述第二开关设置在能量接收器与储能电池之间，所述储能电池经过第三开关连接所述
主控制器、温度控制器以及第一
无线通信模块；所述第三开关不受主控制器控制，而受所述使能信号驱动控制，当所述容器本体放置于台面上，产生使能信号触发第三开关闭合；所述储能电池优选为超级电容器储能，储能电池为所述主控制器、温度控制器以及第一无线通信模块供电触发其工作，所述主控制器工作后控制第一开关以及第二开关闭合；所述温度控制器获取工作模式并将其对应的逻辑信号发送给主控制器，并由主控制器产生供电
请求发送给第一无线通信模块；然后所述第一无线通信模块发送信息给所述无线供电发射主机。
[0013] 优选地，所述无线供电发射主机包括第二无线通信模块、发射控制器、PWM生成器、驱动电路、整流滤波电路以及逆变功率放大电路；所述整流滤波电路、逆变功率放大电路与所述能量发射器依次电连接；所述第二无线通信模块接收所述第一无线通信模块发送过来的信息，并将其发送至发射控制器，所述发射控制器进而控制所述PWM生成器工作产生信号触发驱动电路工作产生驱动信号驱动所述逆变功率放大电路工作；所述整流滤波电路用于对外接市电进行整流滤波获得直流供给所述逆变功率放大电路，所述逆变功率放大电路受驱动将直流逆变成所述能量发射器所需的高频交流电。
[0014] 当所述能量发射器发射
电磁场能给所述能量接收器后，所述能量接收器获取电磁能并将其转化为交流，依次经过所述第一开关、整流电路以及变换电路将电能供给所述电热盘；同时，主控制器对所述整流电路以及所述变换电路进行控制；当容器的温度控制结束时，主控制器控制所述第一开关关断，实现切断对电热盘的供能；同时切断第二开关，防止储能电池中的能量通过所述第二开关在能量接收器中回流；且所述储能电池继续为所述主控制器以及第一无线通信模块供电，所述主控制器通过第一无线通信模块将停止供电信息发送给无线供电发射主机使得所述无线供电发射主机停止向能量发射器供能。
[0015] 优选地，所述温度控制器为
人机交互面板，嵌设于容器的外壳上，用来接收用户设定的温度调控模式，并控制所述电热盘的接入电阻。
[0016] 优选地，所述变换电路设置为DC\DC变换电路，用于根据电热盘的接入发热电阻切换来相应的对整流电路输入端的等效输入阻抗进行接入发热电阻匹配，包括有第一电感、可控开关管、第一电容以及第二电感；所述第一电感的输入端与
整流器的第一输出端连接，所述第一电感的输出端与可控开关管的集
电极连接；所述第一电感的输出端还与第一电容的一端连接；所述第一电容的另一端与第二电感的一端连接；所述可控开关管的发射级和所述第二电感的另一端都与整流器的第二输出端连接。
[0017] 优选地，所述主控制器包括有阻抗检测模块以及变换调节模块，所述阻抗检测模块用来检测获取所述电热盘接入的接入发热电阻；所述变换调节模块用于对所述变换电路的可控开关的开关占空比以及所述变换电路的工作模式进行调节，进而实现对所述电能发射器以及电能接收器之间的传输效率进行控制，且所述变换调节模块包括有：用于计算所述变换电路中可控开关管的占空比计算单元，以及判断所述变换电路的运行模式的模式控制单元。
[0018] 优选地，所述能量发射器内部设置为发射线圈和与发射线圈的电感适配
串联的发射端电容构成，所述能量接收器内部设置为接
收线圈和与接收线圈的电感适配串联的接收端电容构成。
[0019] 优选地，所述占空比计算单元对所述可控开关管的占空比进行计算的计算公式为：
[0020]
[0021] 式中，ds为所述可控开关管的占空比；RL为检测获取的所述电热盘接入的接入发热电阻；k为所述能量发射器与所述能量接收器之间的计算耦合因子；w为所述发射线圈与所述接收线圈组成的能量传输系统工作于谐振状态时的谐振
频率；M为所述发射线圈与所述接收线圈进行能量传输工作时的互感；Rh为所述发射线圈的电阻；Rg为所述接收线圈的电阻。
[0022] 本发明的有益效果为：采用无线供电的方式，温度调节的容器省去了电源线，不仅不再受电源线长短的限制，更不用影响周围的电器使用；且设置了射频感应、储能电池以及多个受控开关，实现容器本体放置在台面上即可通过感应识别控制第三开关闭合，由储能电池唤醒容器本体上的主控制器，进而控制第一无线通信模块与台面内的第二无线通信模块连接，如此设计控制简单高效，且保证了容器本体的自启动；考虑到容器工作模式的变化，本发明的电热盘接入发热电阻可调变化，为保证容器本体与台面之间在外接接入发热电
阻变化时仍保持较高的无线能量传输效率，设计了变换电路以及对变换电路进行控制，来使得在电热盘接入发热电阻变化时，所述整流电路、变换电路以及电热盘等效至整流电路输入端的等效输入电阻保持不变的变换调节模块；故本发明设计的容器本体与台面还具有相互间能量传输效率高，整体使用时加热速度快，效果好。
附图说明
[0023] 利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的
实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
[0024] 图1为本发明的一个优选实施例中基于无线充电的智能温控容器的结构示意图；
[0025] 图2为本发明的一个优选实施例中容器本体以及台面内部的功能模块连接图；
[0026] 图3为本发明的一个优选实施例中台面与容器本体内电能传输过程的部分电路连接图。
[0027] 附图标记：
[0028] 外壳1；内胆2；电热盘3；温度控制器4；能量接收器5；台面6；能量发射器7；无线供电发射主机8。
具体实施方式
[0029] 结合以下应用场景对本发明作进一步描述。
[0030] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031] 参见图1，本实施例中，提供了一种基于无线充电的智能温控容器，包括：容器本体以及与容器本体配合的充电座；
[0032] 所述容器本体包括：外壳、内胆、电热盘、无线供电接收电路以及能量接收器；所述外壳外部无外接接口，所述内胆设置与外壳内，所述电热盘为可调电阻盘，设置于外壳内、贴合在所述内胆的外侧底部，用来实现当通入直流后对所述内胆加热；所述能量接收器接收传输过来的电磁能，并依次电连接所述用来产生电热盘所需电能的无线供电接收电路以及所述电热盘；所述能量接收器与所述无线供电接收电路之间设有隔磁板，用于隔绝能量接收器附近的高频电磁场；所述能量接收器置于外壳内且在隔磁板的下方；所述无线供电接收电路与所述电热盘之间设有隔热板，所述无线供电接收电路位于隔热板的下方；
[0033] 所述充电座可嵌入橱柜的平台上，所述充电座包括有台面、能量发射器以及无线供电发射主机；所述台面用于承载所述外壳及其内部结构，且与所述外壳之间无电气连接；所述能量发射器与所述能量接收器适配以进行能量传输，所述无线供电发射主机与所述能量发射器之间电连接，设于台面内部。
[0034] 本实施例中，所述容器外壳内设置有射频芯片，所述台面内设置有与所述射频芯片适配的射频阅读器，用来识别所述容器本体放置于台面上，并产生使能信号。
[0035] 本实施例中，考虑到容器本体放置与台面上时，不可避免的会存在所述能量发射器与所述能量接收器之间未完全对正，存在偏移；为衡量所述偏移，在所述能量发射器内还设置有
定位发射器，所述定位发射器包括由多个磁
传感器芯片组成的第一
磁传感器芯片阵列和产生磁场的多个螺线管组成的第一螺线管组，第一磁传感器芯片阵列的各个磁传感器芯片和第一螺线管组的各螺线管围绕发射线圈而设置；且所述能量接收器内也相应的设置了定位接收器，所述定位接受器包括多个光敏传感器芯片组成的光敏传感器芯片阵列、多个磁传感器芯片组成的第二磁传感器芯片阵列和产生磁场的多个螺线管组成的第二螺线管组；所述第一磁传感器芯片阵列和第二磁传感器芯片阵列的各个磁传感器芯片均设置为只允许垂直方向
磁力线通过；光敏传感器芯片阵列的各光敏传感器芯片设置为只接收垂直方向光线通过；通过上述设置可以根据光敏传感器芯片阵列的感光度确定能量发射器与能量接收器之间的偏移因子。
[0036] 参见图2，本实施例中，所述无线供电接收电路包括：第一开关、整流电路、变换电路、主控制器、温度控制器、第二开关、第三开关、储能电池以及第一无线通信模块；所述第一开关位于所述能量接收器和整流电路输入端之间，用于控制能量向容器侧的传输；所述第二开关设置在能量接收器与储能电池之间，所述储能电池经过第三开关连接所述主控制器、温度控制器以及第一无线通信模块；所述第三开关不受主控制器控制，而受所述使能信号驱动控制，当所述容器本体放置于台面上，产生使能信号触发第三开关闭合；所述储能电池优选为超级电容器储能，储能电池为所述主控制器、温度控制器以及第一无线通信模块供电触发其工作，所述主控制器工作后控制第一开关以及第二开关闭合；所述温度控制器获取温度调节的工作模式并将其对应的逻辑信号发送给主控制器，并由主控制器产生供电请求发送给第一无线通信模块；然后所述第一无线通信模块发送信息给所述无线供电发射主机。
[0037] 本实施例中，所述无线供电发射主机包括第二无线通信模块、发射控制器、PWM生成器、驱动电路、整流滤波电路以及逆变功率放大电路；所述整流滤波电路、逆变功率放大电路与所述能量发射器依次电连接；所述第二无线通信模块接收所述第一无线通信模块发送过来的信息，并将其发送至发射控制器，所述发射控制器进而控制所述PWM生成器工作产生信号触发驱动电路工作产生驱动信号驱动所述逆变功率放大电路工作；所述整流滤波电路用于对外接市电进行整流滤波获得直流供给所述逆变功率放大电路，所述逆变功率放大电路受驱动将直流逆变成所述能量发射器所需的高频交流电。
[0038] 本实施例中，当所述能量发射器发射电磁场能给所述能量接收器后，所述能量接收器获取电磁能并将其转化为交流，依次经过所述第一开关、整流电路以及变换电路将电能供给所述电热盘；同时，主控制器对所述整流电路以及所述变换电路进行控制；当温度调节过程结束时，主控制器控制所述第一开关关断，实现切断对电热盘的供能；同时切断第二开关，防止储能电池中的能量通过所述第二开关在能量接收器中回流；且所述储能电池继续为所述主控制器以及第一无线通信模块供电，所述主控制器通过第一无线通信模块将停止供电信息发送给无线供电发射主机使得所述无线供电发射主机停止向能量发射器供能。
[0039] 本实施例中，所述温度控制器为人机交互面板，嵌设于容器的外壳上，用来接收用户设定的温度调控模式，并控制所述电热盘的接入电阻。
[0040] 参见图3，本实施例中，所述变换电路设置为DC\DC变换电路，用于根据电热盘的接入发热电阻切换来相应的对整流电路输入端的等效输入阻抗进行接入发热电阻匹配，包括有第一电感、可控开关管、第一电容以及第二电感；所述第一电感的输入端与整流器的第一输出端连接，所述第一电感的输出端与可控开关管的集电极连接；所述第一电感的输出端还与第一电容的一端连接；所述第一电容的另一端与第二电感的一端连接；所述可控开关管的发射级和所述第二电感的另一端都与整流器的第二输出端连接。
[0041] 本实施例中，所述第一无线通信模块与所述第二无线通信模块可以通过蓝牙进行无线通信。
[0042] 本实施例中，所述电热盘的接入发热电阻变化时，所述能量发射器与所述能量接收器之间的能量传输效率会随接入发热电阻变化可能会降低，故为保证能量发射器与所述能量接收器之间的能量传输效率始终保持在较高的水平，本实施例首先对所述容器本体与台面内部的能量传输电路进行建模分析，得到系统能量传输效率的计算公式，求解其公式，得到了使系统能量传输效率较大的条件为：保证所述整流电路、变换电路以及电热盘接入发热电阻等效至所述整流电路输入端的等效电阻基本维持在计算出来的最优等效电阻值附近。
[0043] 本实施例中，为解决上述能量传输效率的问题，所述主控制器包括有阻抗检测模块以及变换调节模块，所述阻抗检测模块用来检测获取所述电热盘接入的接入发热电阻；所述变换调节模块用于对所述变换电路的可控开关的开关占空比以及所述变换电路的工作模式进行调节，进而实现对所述电能发射器以及电能接收器之间的传输效率进行控制，且所述变换调节模块包括有：用于计算所述变换电路中可控开关管的占空比计算单元，以及判断所述变换电路的运行模式的模式控制单元。
[0044] 本实施例中，所述能量发射器内部设置为发射线圈和与发射线圈的电感适配串联的发射端电容构成，所述能量接收器内部设置为接收线圈和与接收线圈的电感适配串联的接收端电容构成。
[0045] 本实施例中，所述阻抗检测模块通过设计一种响应速度快的检测流过电热盘的
电流的模拟电路，并获取电热盘两端的
电压，通过公式 实时计算出电热盘接入的接入发热电阻值；其中，IL为流过所述电热盘的电流；Vout为电热盘两端的电压。
[0046] 本实施例中，所述占空比计算单元对所述可控开关管的占空比进行计算的计算公式为：
[0047]
[0048] 式中，ds为所述可控开关管的占空比；RL为检测获取的所述电热盘接入的接入发热电阻；kcal为所述能量发射器与所述能量接收器之间的计算耦合因子；w为所述发射线圈与所述接收线圈组成的能量传输系统工作于谐振状态时的谐振频率；M为所述发射线圈与所述接收线圈进行能量传输工作时的互感；Rh为所述发射线圈的电阻；Rg为所述接收线圈的电阻。
[0049] 本优选实施例中，设计了一种电路拓扑结构的变换电路，并设计了所述变换电路中的可控开关管的占空比计算公式，对所述占空比进行依据接入发热电阻变化进行动态调节，可以降低接入发热电阻变化对容器系统的无线能量传输系统的传输效率的影响，且上述调节方法调节速度快，基本实现了对小范围接入发热电阻变化的动态
跟踪补偿。
[0050] 本实施例中，所述能量发射器与所述能量接收器之间的耦合因子在
现有技术中，大多是通过设置大量的检测设备和电路，进而确定其耦合因子；而本实施例中，通过之前获取到的偏移因子以及对容器本体以及台面内部电路固有参数以及工作参数的获取，来依据
采样时间不断的计算并更新所述计算耦合因子，其计算公式为:
[0051]
[0052] 式中，kcal为所述计算耦合因子，Rh为所述发射线圈的电阻；Vnbo为逆变功率放大电路输出端在一个谐振周期输出的电压有效值；Rg为所述接收线圈的电阻；Vout为所述电热盘两端的电压有效值；p为可通过检测得到的能量发射器与能量接收器之间的偏移因子；Lh为所述发射线圈的电感值；Lg为所述接收线圈的电感值；w为所述发射线圈与所述接收线圈组成的能量传输系统工作于谐振状态时的谐振频率。
[0053] 本优选实施例中，设计了所述计算耦合因子的计算公式，所述计算公式随着所述无线供电的容器的工作状态变化而调整，具有较强的时效性以及适用性，可以比较准确地反映出能量发射器与能量接收器之间的耦合程度，而不用外增额外的检测电路，使得系统的复杂度得以降低。
[0054] 本实施例中，所述模式控制单元用于判断所述DC\DC变换电路是应该工作在电感电流连续工作状态(CCM)还是工作在电感电流断续工作状态(DCM)，并根据判断结果对所述DC\DC变换电路进行模式调节，使其工作在对应的工作状态上。
[0055] 本实施例中，对所述DC\DC变换电路的运行模式进行判断的判断公式为：
[0056]
[0057] 式中，Judg为所述运行模式判断函数；L1为所述DC\DC变换器内部的第一电感；L2为所述DC\DC变换器内部的第二电感；T为所述DC\DC变换器内部开关管的开关周期；ds为所述DC\DC变换器内部开关管的占空比；RL为所述电热盘接入接入发热电阻的测量电阻值。
[0058] 若函数值Judg大于等于0，则控制所述DC\DC变换器工作在CCM运行模式下，否则，则控制DC\DC变换器工作在DCM运行模式下。
[0059] 最后，依据上述计算获取的占空比值以及确定的运行模式对所述DC\DC变换器进行调节控制。
[0060] 本优选实施例中，考虑到若仅仅通过调节其变换电路中可控开关管的占空比，其对接入发热电阻变化时的调节补偿有限，为保证所述整流电路、变换电路以及电热盘接入发热电阻等效至所述整流电路输入端的等效电阻基本维持在最优等效电阻值附近，在调节可控开关管的占空比的同时，进一步的调节所述变换电路的运行模式，使得其调节范围较大，足以满足所述电热盘接入发热电阻的变化，且依此进行调节，其调节效果较好。
[0061] 本发明的优选实施例中，设计的所述容器采用无线供电的方式，省去了电源线，不仅不再受电源线长短的限制，更不用影响周围的容器或装置的使用；且设置了射频感应、储能电池以及多个受控开关，实现容器本体放置在台面上即可通过感应识别控制第三开关闭合，由储能电池唤醒容器本体上的主控制器，进而控制第一无线通信模块与台面内的第二无线通信模块连接，如此设计控制简单高效，且保证了容器本体的自启动；考虑到容器工作模式的变化，本发明的电热盘接入发热电阻可调变化，为保证容器本体与台面之间在外接接入发热电阻变化时仍保持较高的无线能量传输效率，设计了变换电路以及对变换电路进行控制，来使得在电热盘接入发热电阻变化时，所述整流电路、变换电路以及电热盘等效至整流电路输入端的等效输入电阻保持不变的变换调节模块；故本发明设计的容器本体与台面还具有相互间能量传输效率高，整体使用时加热速度快，效果好。
[0062] 需要说明的是，在本
说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序；具体的区分可通过附图来实现判别。
[0063] 最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当分析，可以对本发明的技术方案进行
修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
