CN105864703A - 用于电动车辆的电池充电状态指示器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于电动车辆的电池充电状态指示器，其作为照明装置安装在充电状态指示器罩的一侧以指示电动车辆的充电状态，所述指示器可以包括：集成透镜的灯壳体和印刷电路板(PCB)壳体，所述集成透镜的灯壳体和印刷电路板壳体彼此竖直地联接；PCB，其安装在PCB壳体中并具有多个安装在所述PCB上的发光二极管(LED)；以及漫射盖，其漫射LED。

Description

用于电动车辆的电池充电状态指示器
技术领域
本发明涉及一种用于电动车辆的电池充电状态指示器，更特别地，涉及这样一种用于电动车辆的电池充电状态指示器，其通过多个指示器透镜的亮灯次序或者一个指示器透镜的颜色变化来指示电动车辆的充电状态。
背景技术
通常，电动车辆包括充电装置，该充电装置包括充电连接器(该充电连接器用于为电池充电)、灯(该灯用于指示电池充电是否完成)等等。
充电完成指示灯设置在有充电连接器存在的位置，并且充电完成指示灯通常由打开/关闭型灯构成，因此充电操作员可以根据灯变亮来证实充电完成状态。
然而，在充电完成指示灯的情况下，充电操作员难以核实当前的充电量。结果是，存在这样的缺点，即在充电操作期间需要一直保持待机状态，且由于充电完成指示灯位于车辆的外部，因此车辆中的驾驶员很难辨认充电状况。
为了解决这些问题，最近，已逐渐应用这样的技术，即通过在车辆中的仪表板上安装单独的显示装置(例如充电状态指示器)使驾驶员容易地辨认电池充电状态。
例如，最近，已经广泛地应用这样一种类型的充电状态指示器，其通过多个指示器透镜的亮灯次序或者联合指示器透镜的颜色变换来辨认电动车辆的充电状态。
然而，在相关技术的充电状态指示器中，存在许多缺点，即从发光二极管(LED)照射的光到达透镜时的距离不一致，照明均匀性变差，取决于设计形状限制的设计自由度较低，并且耗散效应轻微从而电子线路的耐久性变差，通过白色透镜而在风挡玻璃中产生模糊反射从而妨碍驾驶员的视野。
换言之，从以下观点来看相关技术中的充电状态指示器具有不足之处，为了确保驾驶员辨认电池充电状态的白天能见度，透镜光的亮度最大化且在玻璃中没有模糊反射等等，并且为了提高适销性需要确保照明的均匀性。
作为示例，相关技术中的充电状态指示器由灯壳体140、指示器透镜120、印刷电路板(PCB)130以及PCB壳体160构成，所述灯壳体140与指示器盖110(该指示器盖110与指示灯100装配)、指示器透镜120以及PCB130装配；该指示器透镜120用于将从LED150照射的光穿过透镜传输并使每个充电状态的灯点亮；LED150附接至该PCB130；该PCB壳体160具有热量流动通孔，用于排放由LED150和PCB130产生的热量。
然而，相关技术中的充电状态指示器具有如下问题。
第一，存在这样的问题，由于采用固定了指示器透镜和PCB的单独灯壳体而造成部件数量过多以及组装孔过多。
第二，存在这样的问题，为了单独点亮每个充电状态的灯而采用每个透镜及其众多LED造成成本增加，为了确保灯的照明亮度而应用白色透镜造成风挡玻璃中发生模糊反射进而妨碍驾驶员的视野，由于内部LED光源能够被看到因此适销性变差。
第三，存在这样的问题，为了确保白天能见度而应用过多的LED造成的成本增加。
第四，存在这样的问题，与热传导耗散结构相比通过热量流动通孔的热对流耗散结构的效率降低。
公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供一种电动车辆的充电状态指示器，以便解决由于设计形状限制(非球面)而导致的发光二极管(LED)照射的光(其投射至透镜部分)的点光源的不均匀性，通过将光漫射盖应用至透镜的底部，从LED照射的光在到达透镜部分的时候通过漫反射盖的漫反射变成表面发射光源以确保照明的均匀性。
进一步地，本发明的各个方面致力于提供一种电动车辆的充电状态指示器，其中应用热传导耗散型(其辐射从LED及微型计算机产生的热量)以便确保电子性能耐久性安全。
根据本发明的各个发明，一种电动车辆的充电状态指示器，其作为照明装置安装在充电状态指示器罩的一侧以指示电动车辆的充电状态，所述指示器可以包括：集成透镜的灯壳体和印刷电路板(PCB)壳体，所述集成透镜的灯壳体和印刷电路板壳体彼此竖直地联接；PCB，其安装在PCB壳体中并具有多个安装在所述PCB上的发光二极管(LED)；以及漫射盖，其在将PCB上的LED覆盖的时候，将照射的发光二极管的光漫射至灯壳体的透镜侧。
用于漫射发光二极管光的图案部分可以形成在漫射盖的底部。
所述图案部分可以包括：稀疏的图案部分，其形成在对应于LED位置的区域中从而具有相对较少数量的图案；以及密集的图案部分，其形成在对应于LED之间的位置的区域中从而具有相对较多数量的图案。
所述灯壳体的透镜可以形成为四边形突起形状，漫射盖的上端可以容纳在透镜中并在该透镜中紧密地放置。
所述灯壳体的透镜可以为黑色雾透镜以便解决模糊反射问题。
散热器热传导膜可以附接至PCB的底部并通过热传导方法可以实现耗散，该散热器热传导膜将从LED和微型计算机(所述LED和微型计算机构造成附接在PCB上)产生的热量传输至形成在PCB壳体的底部的散热器侧，从而通过将热传输效率最大化而确保内部电子元件的耐久性。
发光二极管可以为红、绿、蓝(RGB)LED，在所述红、绿、蓝LED中通过颜色变换来指示充电状态。
相应地，电动车辆的充电状态指示器可以借助使用了漫射盖的透镜照明的均匀性和传导来进行LED耗散。
本发明中提供的电动车辆的充电状态指示器具有如下效果。
第一，指示器透镜和壳体整体地构造为通过减少部件的数量并减少组装孔的数量而降低了组装成本。
第二，由透镜的亮灯次序表示的充电状态指示为由应用RGB LED的颜色变换表示的充电状态，从而减少50％数量的LED，由此由于减少了部件的数量而降低了成本。
第三，由于相关技术中应用白色而产生的风挡玻璃中的模糊反射问题可以通过将黑雾颜色应用至透镜来解决，并可以防止内部光源的暴露。
第四，为解决由于从LED光源照射的光源的点照明造成的透镜光的不均匀性的问题，应用具有漫射的白色漫射盖，且为了将传输至漫射盖的底部的透镜部分的表面照明的均匀性最大化，可以在光源的邻近区域应用稀疏的光学图案，可以在远离光源的区域应用密集的光学图案。
第五，在使用PCB&LED的情况下，附接由于颜色变换而用于指示充电状态的RGB LED。
第六，LED和微型计算机(LED和微型计算机附接至PCB上)中产生的热量传导至PCB壳体，因此与现有的用于传输热量的热对流方法相比使热传输效率最大化且在内部电子元件的耐久性方面是有效的。
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
本发明的方法和装置可以具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1为显示根据本发明的示例性电动车辆的充电状态指示器的分解立体图。
图2为显示根据本发明的示例性电动车辆的充电状态指示器的联接立体图。
图3为沿着图2中的线A-A所呈现的截面图。
图4为沿着图2中的线B-B所呈现的截面图。
图5为显示当漫射盖(diffusion cap)应用或未应用到根据本发明的示例性电动车辆的充电状态指示器时照明分布状态的示意图。
图6为显示根据本发明的示例性电动车辆的充电状态指示器的散热器的截面图。
图7A和图7B为显示根据本发明的电动车辆的充电状态指示器的安装状态的立体图。
图8为显示相关技术中的充电状态指示器的组装图和分解图。
应当理解，附图并非按比例地绘制，显示了说明本发明的基本原理的各种示例性特征的略微简化的画法。本发明所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
图1至图4为显示根据本发明各个实施方案的电动车辆的充电状态指示器的立体图和截面图。
如图1至图4中所示，为了解决由于点光源造成的发光二极管(LED)照射的光的不均匀性[该发光二极管(LED)照射的光由于设计形状限制(非球面)而投射至透镜]，在充电状态指示器中当光漫射盖应用于透镜的底部(内部部分)的时候，从LED照射的光导致漫射盖内部的漫反射从而在到达透镜的时候变成表面发射光源并且确保照明的均匀性。同时，为了将照明的均匀性最大化，充电状态指示器由这样的结构构成，在该结构中光学图案稀疏地应用于LED邻近部分且密集地应用于LED较远部分，热传导耗散类型(其散发从LED及微型计算机产生的热量)应用于漫射盖的底部。
为此，充电状态指示器包括集成了透镜的灯壳体11和印刷电路板(PCB)壳体12，所述集成了透镜的灯壳体11和印刷电路板(PCB)壳体12彼此在竖直方向上(vertically)联接并在其中形成空间，彼此联接的灯壳体11和PCB壳体12的组合形状为方形盒子的形状。
透镜15整体地突出在灯壳体11的上表面上，在这种情况下，透镜15的边缘部分具有圆角方形形状。
也就是说，在透镜15中，灯壳体11上板具有方形形状并具有隆起的形状。
透镜15具有黑雾透镜(black smog lens)类型，结果是，即使在透镜15安装在毗邻车辆室内的风挡玻璃的下端的位置处，也不会产生模糊反射的问题。
此外，PCB壳体12为容纳PCB14等的部件，金属散热器(图6中的附图标记18)形成在壳体的底部，该金属散热器由铝材料等制成，且该金属散热器由平行布置的肋结构构造而成。
散热器18用来将从LED13和微型计算机产生的热量排放至外部。
此外，充电状态指示器包括PCB14，该PCB14具有LED13作为实质上指示充电状态的装置。
多个LED13安装在PCB14的一侧，在这种情况下，LED13可以电连接至PCB侧面。
数个LED13设置为彼此平行串联，例如三个LED设置为彼此平行串联。PCB14安装在PCB壳体12中，三个LED13可以直接位于透镜15下方，所述三个LED13串联布置同时灯壳体11联接于其上。
这里，红、绿、蓝(RGB)LED类型(该红、绿、蓝(RGB)LED类型可以通过颜色变换来指示充电状态)可以应用于LED13，每个LED13可以通过亮灯次序或颜色变换来指示充电状态。
在这种情况下，由于控制用于指示充电状态的LED的亮灯次序或颜色变换的方法与相关技术中的相同，因此将省略其详细描述。
特别地，充电状态指示器包括漫射盖16，该漫射盖16作为将照射的LED光漫射至灯壳体11的透镜15侧并提高透镜照明的均匀性的装置。
漫射盖16(该漫射盖16作为矩形盖与透镜形状相似)安装为这样的结构，即固定并放置在PCB14的上表面以覆盖包括LED13的上部部分。
在此，漫射盖16容纳在透镜15内部，该透镜15在上端处具有四边形的突出形状，透镜15的内表面可以设置为通过上表面和侧面的周围区域而接近漫射盖的上端的外表面。
此外，用于漫射LED光的图案部分17形成在漫射盖16的底部，在此情况下，图案部分17可以形成为例如凸起形状或凹陷形状的点的形状。
另外，图案部分17可以由稀疏的图案部分17a和密集的图案部分17b构成，在这些图案部分中图案的数量相对的较少和较多。
也就是说，与密集的图案部分17b相比，稀疏的图案部分17a的图案的数量(例如点的数量)相对较少，类似地，与稀疏的图案部分17a相比，密集的图案部分17b的图案的数量相对较多。
稀疏的图案部分17a形成在漫射盖16的上部区域中如下的区域中，该区域对应于定位LED13的部分的径直上方部分，进一步地，密集的图案部分17b形成在如下的区域中，该区域对应于彼此毗邻的LED13之间的径直上方部分。
当然，稀疏的图案部分17a和密集的图案部分17b之间的交界可以显著地划分，但是稀疏的图案部分17a和密集的图案部分17b可以以这样的形式结合，即图案的数量基于交界朝着每个图案部分区域逐渐地增加或减少。
此外，在漫射盖16中，透镜15的截面的迅速变化的部分，也就是边缘部分(角落部分)形成为圆的形状，因此，由于折光率差减小，光照射的均匀分布可以改善阴影边缘并增加透镜的容量(volume)。
图5为显示当漫射盖应用或未应用到根据本发明各个实施方案的电动车辆的充电状态指示器时照明分布状态的示意图。
如图5中所示，通常，由于透镜内部的LED之间的距离和归因于透镜四边形形状(设计限制)的从光源到透镜的到达距离差，在接近LED的透镜区域中，光源照射密度较大且LED较明亮，在不接近LED的透镜区域(LED之间的区域)中，照射密度较小，因此，在透镜的整个部分处发生不均匀性。
也就是说，如附图中的右边照片所示，作为照明的光学分析结果，可以显示与实际的照射阴影相同的分析结果。
为了解决照明阴影问题，当透镜的形状实施为在LED光源处同心的半球形状的时候，截面没有迅速的变化，且由于没有折光率引起的照明损失而可以确保均匀的照明，但是在设计形状限制方面存在困难。
同时，如附图中的左边照片所示，在本发明中，应用白色的具有漫射功能的漫射盖，结果是，当从LED照射的光通过漫射盖内部的漫反射传输至透镜的时候，点照明改为表面照明以解决由于设计形状限制而造成的照明的不均匀性问题。
进一步地，为了将照明的均匀性最大化，在漫射盖的底部处，光学图案稀疏地反射至LED邻近部分并密集地反射至LED较远部分，从而将照明的均匀性最大化。
图6为显示根据本发明各个实施方案的电动车辆的充电状态指示器的散热器的截面图。
如图6中所示，这里，显示了这样的结构，在该结构中从附接至PCB14的LED13产生的热量通过热传导方法排放。
也就是说，散热器18应用至PCB壳体12的底部板的部分或整个区域，散热器热传导膜19附接至PCB14的底部，该PCB14就位于并联接至PCB壳体12的底部板。
相应地，散热器热传导膜19插置于PCB壳体12的底部(即散热器18的上表面)与PCB14之间，因此，从LED13产生的热量等可以穿过散热器热传导膜19而直接地传导至PCB壳体侧面的散热器18以排放至外部。最后，与现有的对流方法[对流传热常数：0.024(k,W/m.K)]相比，通过应用热传输方法[传导传热常数：0.17(k,W/m.K)]使传热效率最大化，从而确保内部电子元件的耐久性。
图7A和图7B为显示根据本发明各个实施方案的电动车辆的充电状态指示器的安装状态的立体图。
如图7A和图7B中所示，充电状态指示器安装为组装至充电状态指示器罩10的底部的一侧，该充电状态指示器罩10具有扬声器格栅功能。
也就是说，四边形的透镜通孔20形成在充电状态指示器罩10的一个边缘部分处，充电状态指示器作为紧固结构通过支架21等安装在充电状态指示器罩10的底部处，在此情况下，充电状态指示器的透镜15通过透镜通孔20而暴露于外部(顶部)，该透镜通孔20包括在充电状态指示器罩10中。
相应地，在电动车辆充电期间，驾驶员可以通过透镜的亮灯次序或颜色变换而容易地辨认充电状态。
这样，在本发明中，利用漫射盖的LED点照明通过应用光学图案而改变为表面发射照明以设法达到充电状态指示器的照明均匀性并使照明均匀性最大化，通过应用由于热传导方法的耗散结构而确保内部电子元件的耐久性。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”或“下”、“内”或“外”等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性具体实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本公开的各种示例性具体实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (8)

1.一种电动车辆的充电状态指示器，其作为照明装置安装在充电状态指示器罩的一侧以指示电动车辆的充电状态，所述指示器包括：
集成透镜的灯壳体和印刷电路板壳体，所述集成透镜的灯壳体和所述印刷电路板壳体彼此竖直地联接；
印刷电路板，其安装在所述印刷电路板壳体中并具有多个安装在所述印刷电路板上的发光二极管；以及
漫射盖，其在将印刷电路板上的发光二极管覆盖的同时，将照射的发光二极管的光漫射至灯壳体的透镜侧。
2.根据权利要求1所述的电动车辆的充电状态指示器，其中，用于漫射发光二极管的光的图案部分形成在所述漫射盖的底部。
3.根据权利要求2所述的电动车辆的充电状态指示器，其中，所述图案部分包括：
稀疏的图案部分，其形成在对应于发光二极管位置的区域中从而具有相对较少数量的图案；以及
密集的图案部分，其形成在对应于发光二极管之间的位置的区域中从而具有相对较多数量的图案。
4.根据权利要求1所述的电动车辆的充电状态指示器，其中，所述灯壳体的透镜形成为四边形突起形状，所述漫射盖的上端容纳在透镜中并在该透镜中紧密地放置。
5.根据权利要求4所述的电动车辆的充电状态指示器，其中，所述灯壳体的透镜包括黑雾透镜以便解决模糊反射问题。
6.根据权利要求1所述的电动车辆的充电状态指示器，其中，散热器热传导膜附接至印刷电路板的底部并通过热传导方法实现耗散，该散热器热传导膜将从构造为附接在印刷电路板上的发光二极管和微型计算机产生的热量传输至形成在印刷电路板壳体的底部的散热器侧。
7.根据权利要求1所述的电动车辆的充电状态指示器，其中，发光二极管包括红、绿、蓝发光二极管，在所述红、绿、蓝发光二极管中通过颜色变换来指示充电状态。
8.根据权利要求1所述的电动车辆的充电状态指示器，其中，所述灯壳体的透镜包括黑雾透镜以便解决模糊反射问题。
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