无线供电电热水器及其功率控制装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及家用电器技术领域，特别涉及一种无线供电电热水器及其功率控制装 置和方法。
【背景技术】
[0002] 电热水器的普及大大提高了人们日常生活的舒适性和便利性。目前，为提高电热 水器的用电安全，相关技术中提出了无线供电的方案，即电热水器具有供电侧和受电侧，供 电侧与市电相连，受电侧与储存和加热水的本体相连，受电侧通过无线的方式获取供电侧 的能量，在将能量转化为电能后可为本体中的水加热。
[0003] 对电热水器中水的保温一般采用被动保温和保温控制两种方式。被动保温即采用 在储水内胆添加保温层等方法来实现，这种方法无疑具有保温时间较短和保温效果差等缺 点。保温控制是指根据实时水温对电源侧进行相关控制来维持水温的恒定。然而在无线供 电电热水器中，受电侧的功率等参数均取决于供电侧，因此受电侧的可控性较差，考虑到实 现的难度和控制的精确度，不便于在受电侧实现恒温控制。而由于本体与供电侧没有直接 的电气连接，水温的信号难以传递到供电侧，因此也难以根据实时水温在供电侧实现恒温 控制。
[0004] 针对上述问题，有待于为无线供电电热水器提出一种实现简单且精确度高的恒温 控制方式。
【发明内容】
[0005] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的 目的在于提出一种无线供电电热水器的功率控制装置，能够实现无线供电电热水器的恒温 控制，并且其实现简单，恒温控制的精确度较高。
[0006] 本发明的第二个目的在于提出一种无线供电电热水器。
[0007] 本发明的第三个目的在于提出一种无线供电电热水器的功率控制方法。
[0008] 根据本发明第一方面实施例的无线供电电热水器的功率控制装置，所述无线供电 电热水器包括能量发射端和能量接收端，在所述无线供电电热水器启动时，所述能量发射 端和能量接收端均处于谐振状态，所述装置包括:温度检测模块，所述温度检测模块用于在 所述无线供电电热水器启动时，检测所述无线供电电热水器中的水温;第一控制模块，所述 第一控制模块用于在所述水温接近预设温度值时，控制所述能量接收端进入失谐状态；电 压电流检测模块，所述电压电流检测模块用于在所述能量接收端进入失谐状态时，检测所 述能量发射端的输入电流的幅值，如果所述能量发射端的输入电流的幅值与预设幅值的差 值大于第一预设阈值，则进一步检测所述能量发射端的输入电压过零点和输入电流过零 点；第二控制模块，所述第二控制模块用于根据所述输入电压过零点和所述输入电流过零 点计算所述能量发射端的输入电流和输入电压的相位差，并在所述相位差大于第二预设阈 值时，降低所述能量发射端的输入功率。
[0009] 根据本发明实施例的无线供电电热水器的功率控制装置，利用了能量接收端进入 失谐状态时，能量发射端的输入电流和输入电压将发生显著变化的原理，在无线供电电热 水器中的水温接近预设温度值时，可控制能量接收端进入失谐状态，由此，便可在检测到能 量发射端的输入电流和输入电压发生显著变化时，降低能量发射端的输入功率，从而便于 有效地将无线供电电热水器中的水温维持在接近预设温度值的范围之内，实现了无线供电 电热水器的恒温控制，并且其实现简单，成本较低，同时恒温控制的精确度较高。
[0010] 另外，根据本发明上述实施例的无线供电电热水器的功率控制装置还可以具有如 下附加的技术特征：
[0011]根据本发明的一个实施例，所述能量发射端包括发射线圈，所述发射线圈根据所 述能量发射端的输入电流产生磁场，所述能量接收端包括接收线圈、补偿网络和AC/DC变换 器，所述接收线圈根据所述磁场产生感应电动势，所述补偿网络用于将所述感应电动势产 生的交流电的电压和电流调整为同相位后，输入所述AC/DC变换器
[0012] 进一步地，所述第一控制模块包括:谐振电容;控制开关，所述谐振电容与所述控 制开关串联形成控制支路，将所述控制支路的两端分别与所述补偿网络的两个输出端相 连，在所述控制开关闭合时，所述控制支路导通，在所述控制开关断开时，所述控制支路断 开;驱动单元，所述驱动单元用于驱动所述控制开关的断开和闭合;控制单元，所述控制单 元用于在所述水温接近预设温度值时，控制所述驱动单元驱动所述控制开关闭合，以导通 所述控制支路，以便控制所述谐振电容与所述补偿网络并联，以控制所述能量接收端进入 失谐状态。
[0013] 根据本发明的一个实施例，所述第二控制模块通过以下公式计算所述能量发射端 的输入电流和?命入电压的相彳立差，
[0014]
[0015]兵ψ，ω73所还TOH左，ti为所述输入电流过零点，tv为所述输入电压过零点，T为 所述输入电流的周期4为常数，％为求余运算符。
[0016] 可选地，所述控制单元还用于:在控制所述能量接收端进入失谐状态达到预设时 间后，控制所述驱动单元驱动所述控制开关断开，以便断开所述谐振电容与所述补偿网络 之间的连接，以将所述能量接收端切换至正常谐振状态。
[0017] 根据本发明第二方面实施例的无线供电电热水器，包括根据本发明第一方面实施 例的无线供电电热水器的功率控制装置。
[0018] 根据本发明实施例的无线供电电热水器，利用了能量接收端进入失谐状态时，能 量发射端的输入电流和输入电压将发生显著变化的原理，在水温接近预设温度值时，可控 制能量接收端进入失谐状态，由此，便可在检测到能量发射端的输入电流和输入电压发生 显著变化时，降低能量发射端的输入功率，从而便于有效地将水温维持在接近预设温度值 的范围之内，实现了恒温控制，并且其实现简单，成本较低，同时恒温控制的精确度较高。
[0019] 根据本发明第三方面实施例的无线供电电热水器的功率控制方法，所述无线供电 电热水器包括能量发射端和能量接收端，在所述无线供电电热水器启动时，所述能量发射 端和所述能量接收端均处于谐振状态，所述方法包括以下步骤：当所述无线供电电热水器 启动时，检测所述无线供电电热水器中的水温;如果所述水温接近预设温度值，则控制所述 能量接收端进入失谐状态;在所述能量接收端进入失谐状态时，检测所述能量发射端的输 入电流的幅值;如果所述能量发射端的输入电流的幅值与预设幅值的差值大于第一预设阈 值，则进一步检测所述能量发射端的输入电压过零点和输入电流过零点；根据所述输入电 压过零点和所述输入电流过零点计算所述能量发射端的输入电流和输入电压的相位差;如 果所述相位差大于第二预设阈值，则降低所述能量发射端的输入功率。
[0020] 根据本发明实施例的无线供电电热水器的功率控制方法，利用了能量接收端进入 失谐状态时，能量发射端的输入电流和输入电压将发生显著变化的原理，在无线供电电热 水器中的水温接近预设温度值时，可控制能量接收端进入失谐状态，由此，便可在检测到能 量发射端的输入电流和输入电压发生显著变化时，降低能量发射端的输入功率，从而便于 有效地将无线供电电热水器中的水温维持在接近预设温度值的范围之内，实现了无线供电 电热水器的恒温控制，并且其实现简单，成本较低，同时恒温控制的精确度较高。
[0021] 另外，根据本发明上述实施例的无线供电电热水器的功率控制方法还可以具有如 下附加的技术特征：
[0022] 根据本发明的一个实施例，所述能量发射端包括发射线圈，所述发射线圈根据所 述能量发射端的输入电流产生磁场，所述能量接收端包括接收线圈、补偿网络和