智能插座及使用方法与流程

1.本发明涉及消费类家用电器技术领域，特别涉及一种智能插座及使用方法。


背景技术：

2.插座作为工业生产、民用消费中最常见的设备，用户在使用时存在最主要的困扰就是对带有电池的充电对象充电时得不到正确的供电，导致充电对象电池寿命减少、损坏，甚至着火造成财产损失、环境污染资源浪费。
3.常规的智能插座仅仅是检测到有负载时就打开继电器，没有真正智能化检测功能，仅是被动执行；在现有技术中，充电对象接通电源后，一般以恒定的电流为其充电，实际上充电对象对电流的需求一直在变化，特别当充电对象是电池时，以上情况极易造成电池鼓包、炸裂、着火，安全可靠性差。现有智能插座只能起到智能通断的效果，无法“理解”充电对象的电流需求，仅能通断，仅仅起到节能作用；实际上从大量的失效数据分析发现，家用手机、平板等带有电池的充电对象，使用寿命比理想寿命降低近30％；其中损坏的占5％，这足以说明插座的智能化等级依旧有待提升！
4.综上所述，现有智能插座并没有解决充电对象的电流大小的智能检测与控制，仅仅打开闸门，让充电对象自行获取；所以并未解决智能控制的问题，导致电池过充，甚至损坏；虽然随着电池技术的升级及相应保护电路的普及对上述风险进行一定程度的规避，但是还是应在本源上做处理才是长久之计。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种智能插座及使用方法，以解决现有的智能插座并没有解决充电对象的电流大小的智能检测与控制的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明提供一种智能插座，包括：
7.智能状态检测模块，被配置为对充电对象的充电状态进行检测，形成实时充电电压；
8.智能状态检测模块，还被配置为将所述实时充电电压提供至智能状态处理模块；
9.智能状态处理模块，被配置为将所述实时充电电压与充电电压拟合曲线进行对比，得出电压控制指令；
10.智能状态控制模块，被配置为根据所述电压控制指令调整充电对象的充电电压。
11.可选的，在所述的智能插座中，还包括：
12.预设状态模块，被配置为存储充电电压拟合曲线及温升阈值，并向智能状态处理模块提供充电电压拟合曲线及温升阈值；
13.预设状态模块，还被配置为接收并存储新的充电电压拟合曲线；
14.所述预设状态模块向智能状态控制模块提供所述电压控制指令对应的充电电压拟合曲线，以使智能状态控制模块根据充电电压拟合曲线调整充电对象的充电电压。
15.可选的，在所述的智能插座中，智能状态处理模块将所述实时充电电压与充电电
压拟合曲线进行对比，得出电压控制指令包括：
16.所述预设状态模块向智能状态控制模块提供多个充电电压拟合曲线；
17.智能状态处理模块分别将每个充电电压拟合曲线的各节点电压与实时充电电压进行对比，若智能状态控制模块当前正在使用的充电电压拟合曲线与实时充电电压重合，则电压控制指令为状态维持充电指令，若实时充电电压与其他的一个充电电压拟合曲线重合，则电压控制指令为状态转换充电指令；
18.若所有的充电电压拟合曲线均不与实时充电电压重合，则电压控制指令为状态更新充电指令。
19.可选的，在所述的智能插座中，还包括：
20.智能状态处理模块将温升阈值与充电对象的实时温度进行对比，若充电对象的实时温度高于温升阈值，则电压控制指令为状态转换充电指令或状态危险充电指令。
21.可选的，在所述的智能插座中，
22.当电压控制指令为状态维持充电指令时，智能状态控制模块以当前的充电电压拟合曲线的各节点电压调整充电对象的充电电压；
23.当电压控制指令为状态转换充电指令时，智能状态处理模块根据所述状态转换充电指令对应的充电电压拟合曲线的各节点电压调整充电对象的充电电压；
24.当电压控制指令为状态更新充电指令时，智能状态控制模块将实时充电电压形成新的充电电压拟合曲线，并提供至预设状态模块存储；
25.当电压控制指令为状态危险充电指令时，发出报警信号。
26.可选的，在所述的智能插座中，智能状态检测模块包括采样传感器电路和模数转换电路，其中：
27.所述采样传感器电路包括电压传感器和温度传感器，以及调理电路；
28.调理电路将电压传感器和温度传感器检测的信号转换至模数转换电路的检测范围内；
29.所述模数转换电路连接在所述采样传感器电路和智能状态处理模块之间。
30.可选的，在所述的智能插座中，智能状态控制模块包括电压调节电路，其中：
31.所述电压调节电路包括光电转换器及降压式变换电路，通过隔离的光电转换器对降压式变换电路上的数字电位器进行调节，以调整充电对象的充电电压。
32.本发明还提供一种智能插座的使用方法，包括：
33.智能状态控制模块获取预设的充电电压拟合曲线，智能状态控制模块以该充电电压拟合曲线调整充电对象的充电电压；
34.智能状态检测模块对充电对象的充电状态进行检测，形成实时充电电压，将所述实时充电电压提供至智能状态处理模块；
35.智能状态处理模块将充电电压拟合曲线的各节点电压与实时充电电压进行对比，得到电压控制指令；
36.智能状态控制模块根据所述电压控制指令调整充电对象的充电电压。
37.可选的，在所述的智能插座的使用方法中，智能状态处理模块将充电电压拟合曲线的各节点电压与实时充电电压进行对比，得到电压控制指令包括：
38.所述预设状态模块向智能状态控制模块提供多个充电电压拟合曲线；
39.智能状态处理模块分别将每个充电电压拟合曲线的各节点电压与实时充电电压进行对比，若智能状态控制模块当前正在使用的充电电压拟合曲线与实时充电电压重合，则电压控制指令为状态维持充电指令，若实时充电电压与其他的一个充电电压拟合曲线重合，则电压控制指令为状态转换充电指令；
40.若所有的充电电压拟合曲线均不与实时充电电压重合，则电压控制指令为状态更新充电指令。
41.可选的，在所述的智能插座的使用方法中，
42.当电压控制指令为状态维持充电指令时，智能状态控制模块以当前的充电电压拟合曲线的各节点电压调整充电对象的充电电压；
43.当电压控制指令为状态转换充电指令时，智能状态处理模块根据所述状态转换充电指令对应的充电电压拟合曲线的各节点电压调整充电对象的充电电压；
44.当电压控制指令为状态更新充电指令时，智能状态控制模块将实时充电电压形成新的充电电压拟合曲线，并提供至预设状态模块存储。
45.在本发明提供的智能插座及使用方法中，通过智能状态控制模块获取预设的充电电压拟合曲线，以该充电电压拟合曲线调整充电对象的充电电压，智能状态检测模块对充电对象的充电状态进行检测，形成实时充电电压，智能状态处理模块将充电电压拟合曲线的各节点电压与实时充电电压进行对比，得到电压控制指令，智能状态控制模块根据所述电压控制指令调整充电对象的充电电压，实现了一个自动控制的闭环，通过判断充电电压拟合曲线与实时充电电压是否吻合，进而实时监测当前的充电状态是否合理，且整个过程智能化程度高。
46.本发明提出的一种新型智能家用插座，有别于传统插座，能够智能控制充电对象的充电电压，更加节能，安全可靠性高。
附图说明
47.图1是本发明一实施例智能插座原理示意图；
48.图2是本发明一实施例智能插座的使用方法流程示意图；
49.图3是本发明一实施例智能插座的使用方法流程示意图；
50.图4是本发明一实施例智能插座中的智能状态检测模块电路示意图；
51.图5是本发明一实施例智能插座中的电压调节电路示意图；
52.图6是本发明一实施例智能插座中的电流调节电路示意图。
具体实施方式
53.以下结合附图和具体实施例对本发明提出的智能插座及使用方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
54.另外，除非另行说明，本发明的不同实施例中的特征可以相互组合。例如，可以用第二实施例中的某特征替换第一实施例中相对应或功能相同或相似的特征，所得到的实施例同样落入本技术的公开范围或记载范围。
55.本发明的核心思想在于提供一种智能插座及使用方法，以解决现有的智能插座并没有解决充电对象的电流大小的智能检测与控制的问题。
56.为实现上述思想，本发明提供了一种智能插座及使用方法，包括：智能状态控制模块获取预设的充电电压拟合曲线，智能状态控制模块以该充电电压拟合曲线调整充电对象的充电电压；智能状态检测模块对充电对象的充电状态进行检测，形成实时充电电压，将所述实时充电电压提供至智能状态处理模块；智能状态处理模块将充电电压拟合曲线的各节点电压与实时充电电压进行对比，得到电压控制指令；智能状态控制模块根据所述电压控制指令调整充电对象的充电电压。
57.本实施例提供一种智能插座，如图1所示，包括：智能状态控制模块30获取预设的充电电压拟合曲线，智能状态控制模块30以该充电电压拟合曲线调整充电对象的充电电压；智能状态检测模块10对充电对象的充电状态进行检测，形成实时充电电压，将所述实时充电电压提供至智能状态处理模块20；智能状态处理模块20将充电电压拟合曲线的各节点电压与实时充电电压进行对比，得到电压控制指令；智能状态控制模块30根据所述电压控制指令调整充电对象的充电电压。
58.具体的，在所述的智能插座中，所述实时充电电压也可以替换为实时充电电流和/或充电对象的实时温度等参数。
59.在本发明的一个实施例中，智能插座还包括预设状态模块40，被配置为存储充电电压拟合曲线及温升阈值，并向智能状态处理模块20提供充电电压拟合曲线及温升阈值；预设状态模块40，还被配置为接收并存储新的充电电压拟合曲线；所述预设状态模块40向智能状态控制模块30提供所述电压控制指令对应的充电电压拟合曲线，以使智能状态控制模块30根据充电电压拟合曲线调整充电对象的充电电压。
60.在本发明的一个实施例中，智能状态处理模块20将所述实时充电电压与充电电压拟合曲线进行对比，得出电压控制指令包括：所述预设状态模块40向智能状态控制模块30提供多个充电电压拟合曲线；智能状态处理模块20分别将每个充电电压拟合曲线的各节点电压与实时充电电压进行对比，若智能状态控制模块30当前正在使用的充电电压拟合曲线与实时充电电压重合，则电压控制指令为状态维持充电指令，若实时充电电压与其他的一个充电电压拟合曲线重合，则电压控制指令为状态转换充电指令；若所有的充电电压拟合曲线均不与实时充电电压重合，则电压控制指令为状态更新充电指令。在本发明的一个实施例中，智能状态处理模块20将温升阈值与充电对象的实时温度进行对比，若充电对象的实时温度高于温升阈值，则电压控制指令为状态转换充电指令或状态危险充电指令。
61.在本发明的一个实施例中，当电压控制指令为状态维持充电指令时，智能状态控制模块30以当前的充电电压拟合曲线的各节点电压调整充电对象的充电电压；当电压控制指令为状态转换充电指令时，智能状态处理模块20根据所述状态转换充电指令对应的充电电压拟合曲线的各节点电压调整充电对象的充电电压；当电压控制指令为状态更新充电指令时，智能状态控制模块30将实时充电电压形成新的充电电压拟合曲线，并提供至预设状态模块40存储；当电压控制指令为状态危险充电指令时，发出报警信号。
62.在本发明的一个实施例中，一旦监测到充电对象的实时温度高于温升阈值，则立即调取平均电压值较小的其他充电电压拟合曲线作为调整充电对象的充电电压的依据，且按照平均电压值的幅值由大到小依次调取，直至充电对象的实时温度不再高于温升阈值，
此时电压控制指令变换为状态转换充电指令；若所有充电电压拟合曲线均不能使充电对象的实时温度低于温升阈值，则电压控制指令变换为状态危险充电指令，发出报警信号。
63.在本发明的一个实施例中，智能状态检测模块10包括采样传感器电路11和模数转换电路12，其中：所述采样传感器电路11包括电压传感器和温度传感器，以及调理电路；调理电路将电压传感器和温度传感器检测的信号转换至模数转换电路12的检测范围内；所述模数转换电路12连接在所述采样传感器电路11和智能状态处理模块20之间。
64.在本发明的一个实施例中，如图1所示，在所述的智能插座中，智能状态控制模块30包括电压调节电路，其中：所述电压调节电路包括光电转换器34及降压式变换电路35，通过隔离的光电转换器34对降压式变换电路35上的数字电位器进行调节，以调整充电对象的充电电压。
65.本实施例还提供一种智能插座的使用方法，如图2所示，包括：智能状态控制模块30获取预设的充电电压拟合曲线，智能状态控制模块30以该充电电压拟合曲线调整充电对象的充电电压；智能状态检测模块10对充电对象的充电状态进行检测，形成实时充电电压，将所述实时充电电压提供至智能状态处理模块20；智能状态处理模块20将充电电压拟合曲线的各节点电压与实时充电电压进行对比，得到电压控制指令；智能状态控制模块30根据所述电压控制指令调整充电对象的充电电压。
66.在本发明的一个实施例中，智能状态处理模块20将充电电压拟合曲线的各节点电压与实时充电电压进行对比，得到电压控制指令包括：所述预设状态模块40向智能状态控制模块30提供多个充电电压拟合曲线；智能状态处理模块20分别将每个充电电压拟合曲线的各节点电压与实时充电电压进行对比，若智能状态控制模块30当前正在使用的充电电压拟合曲线与实时充电电压重合，则电压控制指令为状态维持充电指令，若实时充电电压与其他的一个充电电压拟合曲线重合，则电压控制指令为状态转换充电指令；若所有的充电电压拟合曲线均不与实时充电电压重合，则电压控制指令为状态更新充电指令。
67.在本发明的一个实施例中，当电压控制指令为状态维持充电指令时，智能状态控制模块30以当前的充电电压拟合曲线的各节点电压调整充电对象的充电电压；当电压控制指令为状态转换充电指令时，智能状态处理模块20根据所述状态转换充电指令对应的充电电压拟合曲线的各节点电压调整充电对象的充电电压；当电压控制指令为状态更新充电指令时，智能状态控制模块30将实时充电电压形成新的充电电压拟合曲线，并提供至预设状态模块40存储。
68.在本发明的一个实施例中，如图3所示，包括：第一步，所述预设状态模块40向智能状态控制模块30提供某一个充电电压拟合曲线；
69.第二步，智能状态处理模块20将该充电电压拟合曲线的各节点电压与实时充电电压进行对比，若两者重合，则实施第三步，否则实施第四步；
70.第三步，电压控制指令为状态维持充电指令(该充电电压拟合曲线刚好是当前调整充电电压的依据)或状态转换充电指令(该充电电压拟合曲线不是当前调整充电电压的依据)；
71.若电压控制指令为状态维持充电指令，智能状态控制模块30还以当前的充电电压拟合曲线的各节点电压进行充电；
72.若电压控制指令为状态转换充电指令，则将当前的充电电压拟合曲线变换为该充
电电压拟合曲线，作为新的调整充电电压的依据；
73.第四步，判断是否全部的充电电压拟合曲线均已实施第二步，若是则实施第五步，否则重新返回至第一步；
74.第五步，电压控制指令为状态更新充电指令，智能状态控制模块30将实时充电电压形成新的充电电压拟合曲线，并提供至预设状态模块40。
75.在本发明的一个实施例中，充电电压作为一个判断参数，可以替换为充电电流；进一步的，如图4所示，在所述的智能插座中，所述采样传感器电路11还可以包括电流传感器；调理电路将电流传感器检测的信号转换至模数转换电路12的检测范围内。
76.在本发明的一个实施例中，可以将调整充电电压替换为调整充电电流；例如在所述的智能插座中，智能状态控制模块30还可以包括数模转换电路、电流驱动器及电压电流转换电路，所述数模转换电路将智能状态处理模块20输出的数字信号转换为电压模拟信号，发送至电流驱动器，电流驱动器将电压模拟信号放大至电压电流转换电路的控制范围内，电压电流转换电路将电压模拟信号转换为电流模拟信号。具体的如图6所示，所述电压电流转换电路包括第一运放、第二运放、三极管及达林顿管，其中：第一运放负输入端通过第一电阻接地，通过第二电容连接第一运放输出端，通过依次相连的第三电阻、第四电阻、第六电阻、第九电阻、第八电阻连接第二运放正输入端，第一电容与第三电阻、第四电阻并联；第一运放正输入端通过第二电阻连接电压模拟信号，通过第五电阻连接第二运放输出端；第一运放输出端通过第七电阻连接三极管基极；第二运放负输入端连接第二运放输出端；第二运放正输入端连接电流模拟信号；三极管基极通过第十电阻连接三极管发射极及达林顿管基极；三极管集电极连接电源及达林顿管集电极；达林顿管发射极通过第九电阻、第八电阻连接到电流模拟信号。
77.本发明涉及的领域为消费类家用电器。更具体地说，本发明提出了一种新型的可智能识别插电充电对象的负载并进行相应智能控制其充电电压拟合曲线的新型智能插座。本发明仅仅是以示例的方式被应用于消费类家用智能插座，但清晰地认识到，本发明在其它供电领域(如商用插座、车用智能电桩)中具有更广泛的应用范围。本发明关键点在于，如何合理的处理充电对象的“需求”。本发明硬件上配有智能电压检测电路、智能电压控制电路；软件上可以电压控制与检测配合联动，可以智能学习充电对象的特殊供电曲线；也能智能升级等功能。
78.智能检测是个比较复杂的过程，需要实时监视负载对电压的需求，并实时调整电压开放的挡位；且在满足合理温升的情况下实时状态调整以保证优秀的充电过程；沟通，即实时调整挡位用于适配不同充电对象智能充电的温升，以保证充电对象的健康及寿命；预判，即简单评估充电对象当前电压需求，在预设挡位下的温升状态，如满足指标则认为符合预设；曲线，即当前电压需求下，合理温升时开放电压的挡位点，需要以表格的形式存放。
79.充电对象负载需求，通过采样传感器把充电对象当前电压和电流信号转换成便于处理器识别的范围，图4为运算放大器组合成的调理电路即采样传感器；如图4所示，采样传感器把各个环节的信号转换好送给模数转换处理器；如图4所示，模数转换处理器将各个节点的信号转化成中央处理器能够识别的数字信号，中央处理器再与预设信号进行对比以保证闭环调节的准确性，具体的，v r1～4与v r1～4分别连接在采样电阻两端后提取采样电压，一个输入至opa的正输入端，另一个接地，opa的输出端连接负输入的，以使该opa发挥电
压跟随器(阻抗变换电路)的作用，进一步将采样电压的信号驱动能力增强，或将电流信号转换为电压信号，其正输入端还连接一稳压二极管，防止过压导致的器件损坏；其输出端连接至一放大电路并进一步电容滤波，该放大电路也是由一个opa构成，其正输入端连接到要放大的信号端，输出端与地之间连接两个成比例的电阻，该两个电阻的连接点连接至负输入端，然后被放大后的信号提供至adc。
80.若中央处理器在对比预设信号进行对比不准确，则如图5所示，通过隔离的光电转换器ocep对buck上的数字电位器rw进行调节相应的调整；由中央处理器提供控制电压v-ctrl，由于该信号容易干扰数字电位器rw，因此，通过光电转换器光信号译码转换成ctrl-rw信号，ctrl-rw信号提供给rw，则rw进一步根据ctrl-rw信号调节电阻值，以使buck输出的电压被调节到正确的电压值。rw的输入端连接了多个滤波电容，其输出端fb连接在两个电阻(一个是数字电位器，一个是固定阻值的采样电阻)的连接点处，两个电阻连接在电源和地之间。
81.如图6所示，于此同时控制数模转换处理器dac，调整电流驱动器i-driver来调整电压电流转换电路v-i；双管齐下，以此保证对外提供能量的准确性。中央处理器输出的数字信号通过dac转换为模拟信号dac_aq0，然后通过opa构成的放大电路，该放大电路的原理同上所述，然后输入至一电压跟随器，该电压跟随器的原理同上所述，得到dac_aq0_ctrl，该信号输入至电压电流转换电路，得到电流信号aq0_out。电压电流转换电路包括第一运放u1、第二运放u2、三极管m1、达林顿管m2，其中：u1的负输入端通过第一电阻r1接地，通过第二电容c2连接u1的输出端，通过依次相连的第三电阻r3、第四电阻r4、第六电阻r6、第九电阻r9、第八电阻r8连接u2的正输入端，第一电容c1与第三电阻r3、第四电阻r4并联，u1的正输入端通过第二电阻r2连接电压模拟信号dac_aq0_ctrl，通过第五电阻r5连接u2的输出端，u1的输出端通过第七电阻r7连接m1的基极，u2的负输入端连接u2输出端，u2正输入端连接电流模拟信号aq0_out，m1的基极通过第十电阻r10连接m1的发射极及m2的基极，m1的集电极连接电源及m2的集电极，m2发射极通过r9、r8连接到电流模拟信号aq0_out。
82.为了更进一步的提高充电的准确性和提高充电精度，本发明可同时对电压和电流进行调节：模数转换处理器收集负载各个节点的状态数据(电流、电压、温度)；中央处理器向模数转换处理器索要负载各节点的状态数据；中央处理器对比预设或学习的数据并判断负载状态是否合理；一方面，如果不合理则通过光电转换器以及buck进行调整电压；另一方面，同时通过数模转换处理器下发整改指令；数模转换处理器将指令交付给i-driver后转换成合适的电平；i-driver直接调整电压电流转换电路v-i，调整电流；同时调整电压和电流并重复上述流程；并判断个节点状态合理；如合理则开放充电业务。
83.相对于传统的智能插座，本发明针对性的弥补了普通智能插座的缺陷，通过智能充电对象电压控制，智能充电对象曲线学习有针对性地且有效的解决用户的痛点；本发明有预判充电对象电压，有缓冲牵制电流，有充电对象电压检测，有条不紊且闭环控制；通过强强联合的方式，保证了给充电对象充电的电流稳定性、平滑性、变化性，优于传统智能插座。
84.综上，上述实施例对智能插座的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。
85.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
86.上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。