CN104682483B - 旨在被安设在汽车内的用于给终端无线充电的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及旨在被安设在汽车内的用于给终端无线充电的装置（100）。该装置具有被称为“发射器线圈”的线圈和用于给该发射器线圈供电的电路、第一部件（101）和第二部件（102），所述部件中的至少一个能够相对于彼此在如下位置之间运动：装置的闭合位置，其中第一部件和第二部件被设置成使得界定用于接收终端（107）的空腔；装置的打开位置，其适于允许插入终端。该第二部件在该第一部件那一侧上具有弹性器件（103），其包括刚性部分（110），该刚性部分（110）包括该发射器线圈，该刚性部分适于在该装置（100）处于该闭合位置时抵靠该接收空腔内的该终端（107）上并且保持该终端（107）不动地抵靠该第一部件（101）。

Description

旨在被安设在汽车内的用于给终端无线充电的装置

技术领域

本发明的技术领域是无线充电领域。更确切地，本发明涉及旨在被安设在汽车内的用于给具有电能储存装置的诸如手机的终端无线充电的装置。

背景技术

在具有电能储存装置的终端的无线充电背景下，存在通过感应和磁共振充电的装置。

在用于通过感应充电的装置中，终端被放置在汽车内的平面充电表面上。

平面表面具有产生可变磁场的发射器线圈。磁场的变化诱导在接收器线圈内的电流流动。为此，接收器线圈面向发射器线圈。磁场的变化诱导在接收器线圈内的电流，该电流给电能储存装置充电。因为车辆处于运动中，无论是在导航转弯、环形交叉路口还是减速带等，终端且因此电能储存装置在平面表面上运动。这些运动导致来自终端的电荷衰减，因为接收器线圈不再面向发射器线圈并且由于机械摩擦而导致其磨损。

发明内容

本发明的目标是通过提供一种技术方案来克服现有技术方案的全部或一些局限，特别是上面解释的那些，所提供的技术方案使得可以限制具有电能储存装置的终端的运动（由于车辆的运动）以便优化其无线充电。

为此并且根据第一方面，本发明涉及一种旨在被安设在汽车中的用于无线充电的装置，根据本发明，所述装置具有被称为“发射器线圈”的线圈和用于向所述发射器线圈供电的电路，所述装置具有第一部件和第二部件，至少其中之一能够相对彼此在如下位置之间运动：

装置的闭合位置，其中第一部件和第二部件被设置成使得界定用于接收具有要被充电的电能储存装置的终端的空腔，

装置的打开位置，其适于允许终端插入在所述第一部件和所述第二部件之间，

第二部件在第一部件那一侧上具有弹性器件，所述弹性器件包括刚性部分，该刚性部分包括发射器线圈，所述刚性部分适于当装置处于闭合位置时抵靠接收空腔内的终端并且保持所述终端不动地抵靠第一部件。

这样的设置使得可以以如下方式借助于第一部件、第二部件和弹性器件保持具有电能储存装置的终端，即位于终端内的接收器线圈相对于发射器线圈不动，以便优化汽车内的电能储存装置的无线充电。

这样的设置使得可以获得用于终端的无线充电装置，而不用考虑所述终端的厚度。因此，所述发射器线圈被定位成尽可能靠近终端的接收器线圈。

此外，在具体实施例中，用于给终端无线充电的装置可以具有下述特征中的一个或更多个，其被单独地或者根据所有可能的技术组合被应用。

在具体实施例中，第二部件包括发射器线圈的供电电路。

在具体实施例中，电连接被设置在供电电路和第一部件的发射器线圈之间，以便当装置从闭合位置进行到打开位置时，所述电连接是扭转变形。因此，由于电连接的扭转变形，所述电连接较少衰弱。

在具体实施例中，用于给终端无线充电的装置具有壁，其被称为“下部壁”且位于装置下方并且与第一部件和第二部件界定处于闭合位置的装置的接收空腔。因此，终端被下部壁保持在装置的下部部分内。

在具体实施例中，用于给终端无线充电的装置具有壁，其被称为“侧壁”且与第一部件第二部件界定处于闭合位置的装置的接收空腔，该侧壁在下部壁的一端处横向地定位，当相对于下部壁测量长度时该侧壁具有的长度l小于第一和/或第二部件的长度L。因此，终端被侧壁保持在装置的横向部分内。

在具体实施例中，用于给终端无线充电的装置具有位于侧壁上和/或下部壁上和/或第一部件上的引导元件。因此，有助于将终端插入到装置内。

在具体实施例中，用于给终端无线充电的装置具有适于将装置保持在闭合位置的锁定系统。

在具体实施例中，刚性部分、弹性器件和第一部件至少在弹性器件压在终端上和第一部件能够接触终端的区域（这被称为接触区域）内由柔性材料制成或者覆盖有柔性材料。因此，当装置在闭合位置时，不会由于与刚性部分、弹性器件或第一部件的各种接触而损坏终端。

在具体实施例中，柔性材料是弹性体。

在具体实施例中，第一部件和第二部件均能够相对彼此运动，并且被旋转和/或平移地联接。

附图说明

通过阅读借助于非限制性示例给出且在参考附图时提供的下述说明，将更明确地理解本发明，附图中：

图1示出了处于打开位置的根据本发明一种示例性实施例的用于给终端无线充电的装置的视图。

图2示出处于闭合位置的图1的无线充电装置的视图。

图3至图6示出了无线充电装置的弹性器件的示例性实施例。

图7示出了处于闭合位置的根据本发明一种示例性实施例的用于给终端无线充电的装置的视图。

在附图中，各图中相同的附图标记指代等同或类似的元件。为了清楚，示出的元件不是成按比例绘制的，除非另有说明。

具体实施方式

本发明涉及旨在被安设在汽车内的无线充电装置100。所述装置具有被称为“发射器线圈”的线圈、用于向所述发射器线圈供电的电路、第一部件101和第二部件102，这些部件中的至少一个能够相对于彼此运动。所述装置具有两个位置。装置100的闭合位置，在闭合位置中第一部件101和第二部件102被设置成界定用于接收具有要被充电的电能储存装置的终端107的空腔。装置100的打开位置，所述打开位置适于允许将终端107插入在所述第一部件101和所述第二部件102之间。

在图1和图2所示的本发明的第一示例性实施例中，第一部件101具有在第二部件102那一侧上的发射器线圈。在该说明书的其余部分中，将讨论第一部件101仅具有一个发射器线圈（未示出）的情况。但是根据其他示例，并不妨碍装置100具有多个发射器线圈。在本发明的未示出的一种实施例中，装置100具有在第二部件102的方向上分布于第一部件101上的多个线圈。因此，根据终端107的型号，位于终端107上的接收器线圈所具有的轴线对齐于第一部件101的线圈中的一个线圈（这将是发射器线圈）的轴线。

装置100旨在给终端107无线充电，该终端107例如是手机、平板电脑、MP3播放器等等。

在该说明书的其余部分中，将讨论通过感应来充电的情况（例如由WPC，即无线电力联盟所规定的），而这不意味着任何限制。然而，本发明可应用于其他无线充电技术，包括磁共振（例如A4WP，无线充电联盟）。

图1示出了处于打开位置的用于给终端107无线充电的装置100的示例性实施例。图2示出处于闭合位置的图1的装置100。

终端107被引入到处于打开位置的装置100内，使得终端107的接收器线圈位于第一部件101那一侧上，以便发生给终端107的电能储存装置的充电。

在图1所示的示例中，第一部件101和第二部件102能够旋转地运动。在装置的未示出的示例性实施例中，部件101或102中的仅一个可运动。

如图1所示，第二部件102具有在第一部件101那一侧上的弹性器件103。在图1的弹性器件的示例性实施例中，弹性器件103是具有双隧道的管。所述弹性器件适于在装置100处于闭合位置时抵靠接收空腔内的终端107并且保持所述终端不动地抵靠在第一部件101上。

弹性器件103由柔性材料制成，或者至少在接触区域内覆盖有柔性材料。柔性材料被成形为维持终端107的外部状态。接触区域旨在意味着弹性器件103压在终端107上所在的区域。用于维持终端107的状态的材料优选地是弹性体，例如橡胶。所述材料保护终端107，以致所述终端不被弹性器件103物理损坏。如图2所示，在闭合位置，弹性器件103能够抵靠在处于接收空腔内的终端107上。

未压缩弹性器件的厚度确定能够被不动地保持在闭合位置内的终端的最小厚度。因此，未压缩弹性器件的厚度被选择成使得在闭合位置且在不存在终端107时，弹性器件和第一部件101之间的距离（被称为“最小距离”）小于旨在能够充电的各种终端的最小厚度。例如所述最小距离小于10毫米，或小于5毫米（如果在闭合位置时弹性器件压在第一部件101上，则所述最小距离可以是零）。因此，弹性器件103在闭合位置时能够压在其厚度大于所述最小距离的任意终端107上。

当被最大程度地压缩时，弹性器件103的厚度确定在闭合位置能够被接收在装置100的接收空腔内的终端的最大厚度。因此，当被最大程度地压缩时弹性器件103的厚度被选择成使得在闭合位置时，所述最大程度压缩的弹性器件和第一部件101之间的距离（被称为“最大距离”）大于旨在能够充电的各种终端的最大厚度。所述最大距离例如是大于15毫米或者甚至大于20毫米。因此，具有小于所述最大距离的厚度的任意终端能够被接纳在处于闭合位置的装置100的接收空腔内。

因此，借助于弹性器件103，装置100接纳在10毫米数量级范围内的不同厚度的终端。

在图1的示例中，弹性器件103是具有双隧道的管，但是所述弹性器件也可以具有其他形状和外观，例如整块多孔泡沫或支撑锥体，如图3至图6所示。此外，在本发明的一种非限制性示例性实施例中，弹性器件103是弹簧。在一种示例性实施例中，弹性器件由在第一部件101的方向上设置在第二部件102的表面上的多个弹簧构成。所述弹簧可以彼此不同。例如，位于第二部件102的表面的上部的弹簧具有与位于所述表面的下部上的弹簧不同的性质。弹簧的不同性质可以例如是弹簧类型、弹簧刚度等等。

在图1所示示例中，装置100具有下部壁105和两个侧壁108，一个侧壁在图1中未示出。下部壁105旨在意味着位于装置100下方且与第一部件101和第二部件102界定接收空腔的壁。侧壁108旨在意味着在下部壁105的一端处横向地定位且与第一部件101和第二部件102界定处于闭合位置的装置100的接收空腔的壁。在本发明的一种示例性实施例中，装置100仅具有下部壁105。在替代性装置中，装置100在部件101、102的每侧上具有一个侧壁108。当装置100在闭合位置时，第一部件101和第二部件102界定用于接收终端107的接收空腔，以便给所述终端充电。下部壁105用作终端107的止动件，当就位时所述终端在重力作用下压在该止动件上。

在能够在图1中看到的一种优选实施例中，侧壁108相对于下部壁105的长度l小于部件101、102中至少一个的长度L。因此，当装置100在如图1所示的打开位置时，有助于在第一部件101和第二部件102之间插入和移除终端107。在图1的非限制性示例中，这两个部件101、102被旋转地联接。在优选实施例中，这两个部件101、102被平移地联接。在未示出的另一示例中，这两个部件101、102被旋转且平移地联接。

装置100具有用于联接部件101、102的系统，在图1中该系统由杆106构成。在具有杆的联接系统中，第一部件101、第二部件102和杆106的旋转轴线的位置能够被调整成使得适应部件101、102的位移行程和速度。在用于杆联接的系统的一个示例性实施例中，一个杆106被置于装置100的每侧上以具有较大的机械强度且使得在汽车运动期间在装置100每侧上的力相等。

在图1的示例中，联接系统由杆形成，但是联接系统也可以由其他手段（例如借助于齿轮）形成。在用于在第一部件101和第二部件102之间联接的系统的另一示例性实施例中，联接系统由杆106和齿轮形成。在由齿轮联接的系统的一种示例性实施例中，第一和第二部件101、102的旋转轴线对齐于每个齿轮的轴线。在齿轮联接系统的替代性示例性实施例中，第一和第二部件101、102的旋转轴线和齿轮的轴线是偏离开的。这种偏离使得可以沿与终端表面相切的方向产生额外的平移运动，从而允许进一步保持终端107朝向装置100的底部。在齿轮联接系统的一个示例性实施例中，为了区分部件101、102的开放行程和运动速度，齿轮的轮具有不同尺寸。在本发明的一种示例性实施例中，在装置100的每侧上设置一个齿轮系统。

图1示出了处于打开位置的装置100，其具有位于侧壁108上的引导元件109。在这种示例中，引导元件109是壁，其与侧壁108产生一个角度，从而使得可以有助于将终端107插入到装置100中。图1的引导元件109与第一部件101和侧壁108形成U形轮廓。图1的引导元件109使得可以确保终端107指向第一部件101。在本发明的另一示例性实施例中，下部壁105具有引导元件，例如导轨。在另一示例中，第一部件101具有引导元件，例如视觉参照物（线等等），从而使得在放置终端107时可以影响用户，以便所述用户优选地将终端107定位在接收空腔的中心处。

在图1的示例中，装置100被集成到固定支架104内，该固定支架104被集成到汽车的乘客舱内，该固定支架例如仪器面板。

如上所述，装置100具有用于给发射器线圈供电的电路（未示出）。在本发明的一种示例性实施例中，供电电路位于第一部件101内。在一种优选实施例中，所述供电电路与第一部件101分离，即不被集成到这个第一部件101内。

有利地，用于给发射器线圈供电的电路位于第二部件102内，以便使得第一部件101较薄（在第一部件101被设置在用户那一侧的情况下）。较薄的第一部件101使得装置100更美观并且在人机工程学上更便于插入和移除终端107。这是因为装置100以用于插入和移除终端107所需的最小尺寸打开。所述最小尺寸对应于第一部件101的厚度和终端107的厚度。因此，通过具有较薄的第一部件101，插入和移除终端107所必须的装置100的开口较小。

根据本发明的一种示例性实施例，用于给发射器线圈供电的电路位于部件101或102中的不同部分内。

装置100具有设置在用于给发射器线圈供电的电路和发射器线圈之间的电连接。

在用于给发射器线圈供电的电路位于第二部件102内的一种示例性实施例中，电连接的第一端连接到弹性器件103的其中一侧。电连接的第二端通过接收空腔的与被连接的弹性器件103的侧面对角地对置的侧面被连接到发射器线圈。所述电连接变形，例如扭转，这允许电连接更加坚固。

如图2所示，装置100具有锁定系统200，从而保持装置100闭合而不论弹性器件103在终端107上施加的力（其旨在分开第一部件101和第二部件102）如何。在图2中，锁定系统200具有位于固定支架104上的磁体和在闭合位置时面向磁体定位的金属部件。在本发明的另一些示例性实施例中，所述锁定系统200是螺栓、闩锁等等。

在本发明的一种示例性实施例中，装置100具有阻尼装置100打开的系统。

在如图7所示的本发明的第二示例性实施例中，装置100具有在第二部件102那一侧上包括发射器线圈的第一部件101以及第二部件102的弹性器件103所包括的发射器线圈。这种示例是本发明的优选示例性实施例。

弹性器件103支撑刚性部分110，所述刚性部分在第一部件101那一侧上具有发射器线圈。如第一示例中那样，所述刚性部分110可以具有多个发射器线圈。在这种第二示例的描述的其余部分，将讨论刚性部分110仅具有一个发射器线圈（未示出）的情况。在本发明的未示出的一种示例性实施例中，装置100具有在第一部件101的方向上分布于刚性部分110上的多个线圈。因此，根据终端107的型号，位于终端107内的接收器线圈所具有的轴线对齐于刚性部分110的线圈中的其中一个线圈（这将是发射器线圈）的轴线。

刚性部分110可以在装置100处于闭合位置时保护其所包括的发射器线圈以免接触终端107和弹性器件103。未压缩弹性器件的厚度确定能够被不动地保持在闭合位置内的终端的最小厚度。因此，未压缩弹性器件的厚度被选择成使得在闭合位置且在不存在终端107时，刚性部分110和第一部件101之间的距离（被称为“最小距离”）小于旨在能够充电的各种终端的最小厚度。因此，刚性部分110在闭合位置时压在其厚度大于所述最小距离的任意终端上。

当被最大程度压缩时，弹性器件103的厚度确定在闭合位置能够被接收在装置100的接收空腔内的终端的最大厚度。因此，当被最大程度压缩时弹性器件103的厚度被选择成使得在闭合位置时，所述刚性部分110和第一部件101之间的距离（被称为“最大距离”）大于旨在能够充电的各种终端的最大厚度。因此，具有小于所述最大距离的厚度的任意终端能够被接纳在处于闭合位置的装置100的接收空腔内。

在图1和图2所示的本发明的示例性实施例中，终端107被引入到处于打开位置的装置100内，使得终端107的接收器线圈位于第一部件101那一侧上，以便发生给终端107的电能储存装置的充电。图7所示的示例性实施例使得可以将终端107引入处于打开位置的装置100内，使得终端107的接收器线圈位于第一部件101的侧面上或刚性部分110的侧面上。在将终端107定位在接收空腔内的两种上述情况中，针对本发明的这种第二示例性实施例发生给终端107的电能储存装置的充电。

如在图1和图2所示的示例中那样，电连接被设置在供电电路和第一部件101的发射器线圈之间，以便当装置100从闭合位置进行到打开位置时，所述电连接是扭转变形。所述电连接也被设置在供电电路和第二部件102的发射器线圈之间。在如图7所示的本发明的一种示例性实施例中，为了经济上的优化，借助于弹性器件103来集成被设置在刚性部分110的发射器线圈和第二部件102之间的所述电连接。在弹性器件103的一种示例性实施例中，分离的金属弹簧在第一部件101的方向上被设置在第二部件102上。每个金属弹簧产生到刚性部分110的发射器线圈的特定信号行程。在弹性器件103的另一示例性实施例中，所述弹性器件103由包括导电材料的合成元件构成，例如包含碳的填料。

在本发明的第三示例性实施例（未示出）中，装置100仅具有由刚性部分110支撑在第一部件101的侧面上的一个发射器线圈。以与在第一部件101内具有一个发射器线圈且在刚性部分110内具有一个发射器线圈的装置100相同的方式来确定弹性器件103的厚度。

终端107应该被引入到处于打开位置的装置100内，使得终端107的接收器线圈位于刚性部分110的侧面上，以便发生给终端107的电能储存装置的充电。

上述描述清楚地示出了，本发明通过其各种特征及其优点实现了针对其所提出的目标。具体地，本发明使得其可以保持终端107不动地抵靠在第一部件101上，以致有效地给终端107无线充电。

Claims (9)

1.一种旨在被安设在汽车内的用于无线充电的装置（100），所述装置具有被称为“发射器线圈”的线圈和用于给所述发射器线圈供电的电路，其特征在于，所述装置具有第一部件（101）和第二部件（102），所述部件中的至少一个相对于彼此能够在如下位置之间运动：

所述装置（100）的闭合位置，其中所述第一部件（101）和所述第二部件（102）被设置成界定用于接收具有要被充电的电能储存装置的终端（107）的空腔，

所述装置（100）的打开位置，所述打开位置适于允许将所述终端（107）插入在所述第一部件（101）和所述第二部件（102）之间，

所述第二部件（102）在所述第一部件（101）那一侧上具有弹性器件（103），所述弹性器件包括刚性部分（110），所述刚性部分（110）包括所述发射器线圈，所述刚性部分适于在所述装置（100）处于所述闭合位置时抵靠在所述接收空腔内的所述终端（107）上并且保持所述终端（107）不动地抵靠所述第一部件（101）；

所述第二部件（102）包括用于给所述发射器线圈供电的所述电路以便使得所述第一部件较薄，使得所述装置以对应于所述第一部件的厚度和所述终端的厚度的最小尺寸打开。

2.根据权利要求1所述的装置，特征在于，所述装置具有电连接，所述电连接被设置在所述供电电路和所述第一部件（101）的所述发射器线圈之间，以便当所述装置（100）从所述闭合位置进行到所述打开位置时，所述电连接扭转变形。

3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，特征在于，所述装置具有被称“下部壁”（105）的壁，所述下部壁位于所述装置（100）下方并且与所述第一部件（101）和所述第二部件（102）界定处于所述闭合位置的所述装置（100）的所述接收空腔。

4.根据权利要求3所述的装置，特征在于，所述装置具有被称“侧壁”的壁（108），所述侧壁与所述第一部件（101）和所述第二部件（102）界定处于所述闭合位置的所述装置（100）的接收空腔，所述侧壁在所述下部壁（105 ）的一端处横向地定位，当相对于所述下部壁（105）测量长度时所述侧壁具有的长度（l）小于所述第一和/或第二部件（101，102）的长度（L）。

5.根据权利要求4所述的装置，特征在于，所述装置具有位于所述侧壁（108）上和/或所述下部壁（105）上和/或所述第一部件（101）上的引导元件。

6.根据权利要求1或2所述的装置，特征在于，所述装置具有适于将所述装置（100）保持在所述闭合位置的锁定系统（200）。

7.根据权利要求1或2所述的装置，特征在于，所述刚性部分（110）、所述弹性器件（103）和所述第一部件（101）至少在所述弹性器件（103）压在所述终端（107）上和所述第一部件（101）能够接触终端（107）的区域内由柔性材料制成或者覆盖有柔性材料，所述区域被称为接触区域。

8.根据权利要求7所述的装置，特征在于，所述柔性材料是弹性体。

9.根据权利要求1或2所述的装置，特征在于，所述第一部件（101）和所述第二部件（102）均能够相对彼此运动，并且被旋转和/或平移地联接。