CN106992351B - 带冷却的车辆天线总成 - Google Patents

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Abstract

公开了一种带冷却的车辆天线总成。车辆可包括安装在车辆上的电池和天线总成。所述天线总成可被安装在车辆的顶部上。所述天线总成包括与电池电连接的冷却装置、一对导热板和夹在所述导热板之间的半导体，所述半导体与电池电连接并被配置为响应于所述导热板之间的温度差而为电池产生电流。光伏发电器可与电池电连接以增加发电。

Description

带冷却的车辆天线总成
技术领域
本公开涉及车辆天线总成和用于冷却所述车辆天线总成的装置。
背景技术
车辆可具有包括以进行内部通信或外部通信为目的的天线总成的系统。所述系统的安装位置可能使系统受到环境危害。这些危害可影响它们的性能。危害之一可包括恶劣的温度。对暴露到高温下的先前的解决方案是在天线总成中包括用于汇集(pool)水的腔室。此外，车辆的移动通过对流为通信系统提供一些冷却，但所述冷却仅发生在一段时间的高速移动之后。
发明内容
一种车辆可包括安装在车顶的电池和天线总成。一对导热板和夹在所述导热板之间的半导体可响应于所述导热板中的一个上的恶劣温度而从所述电池汲取电流。所述半导体可被配置为诱发温度差，使得所述导热板中的一个的温度低于所述导热板中的另一个的温度并且低于所述天线总成的温度。一对导热板和夹在所述导热板之间的半导体可响应于所述导热板之间的温度差而为电池产生电流。所述天线总成可采用采用鱼翅形状。所述天线总成可包括光伏太阳能面板，该光伏太阳能面板限定将电流提供给电池的天线总成的外部。
根据本发明，提供一种天线总成，所述天线总成包括：天线和电子器件，被安装到车辆的顶部；一对导热板，所述导热板中的一个而非两者与所述天线总成接触；以及半导体，夹在所述导热板之间并被配置为响应于通过所述半导体的电流，在所述导热板之间诱发温度差以从所述天线总成吸走热。
根据本发明的一个实施例，所述半导体被配置为诱发温度差，使得所述导热板中的一个的温度小于所述导热板中的另一个的温度。
根据本发明的一个实施例，所述板和半导体形成帕尔帖冷却器。
根据本发明的一个实施例，所述半导体被进一步配置为使得温度差的大小随着电流的大小的增加而增加。
根据本发明的一个实施例，所述天线总成还包括备用电池，所述备用电池与车辆的辅助电池分开并被配置为供应电流。
根据本发明的一个实施例，所述天线总成具有鱼翅形状。
根据本发明的一个实施例，所述天线总成包括限定所述天线总成的外部的太阳能面板。
根据本发明的一个实施例，所述太阳能面板包括与电池电连接的光伏电池单元。
根据本发明的一个实施例，所述太阳能面板包括与电池电连接的一对导热导电板和夹在所述导热导电板之间的半导体，并且所述半导体被配置为响应于所述导热导电板之间的温度差而为电池产生电流。
根据本发明的一个实施例，所述天线总成还包括控制器，所述控制器被配置为响应于天线总成的温度达到阈值，对所述半导体供电直到所述温度降到所述阈值以下为止。
根据本发明，提供一种车辆，所述车辆包括：电池；天线总成，被安装到车辆的顶部并包括与所述电池电连接的光伏发电器装置；一对导热板，所述导热板中仅一个而非两者与所述天线总成接触；以及半导体，夹在所述导热板之间并被配置为响应于通过所述半导体的电流，在所述板之间诱发温度差以从所述天线总成吸走热。
根据本发明的一个实施例，所述半导体被配置为诱发温度差，使得所述导热板中的一个的温度小于所述导热板中的另一个的温度。
根据本发明的一个实施例，所述导热板和半导体形成帕尔帖冷却器。
根据本发明的一个实施例，所述车辆还包括与所述电池电连接的另一对导热导电板和夹在所述另一对导热导电板之间的另一半导体，所述另一半导体被配置为响应于所述另一对导热导电板之间的温度差而为所述电池产生电流。
根据本发明的一个实施例，所述另一对导热导电板中的一个被设置在光伏发电器上。
附图说明
图1是车辆和天线总成的透视图；
图2是包括天线总成和电池的车辆的示意图；
图3是具有太阳能面板的天线总成的横截面侧视图；
图4描绘了被配置为从电池汲取能量的热电器件；
图5描绘了被配置为产生电力的热电器件。
具体实施方式
在此描述本公开的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅为示例并且其它实施例可采取各种和可替代的形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可被夸大或缩小以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考任一附图示出和描述的各种特征可与一幅或更多其它附图中示出的特征组合以形成未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可期望用于特定应用或实施方式。
现代车辆需要通信系统以用于紧急通知、远程信息处理、娱乐、远程车门解锁、无线因特网、智能电话应用通信和其它辅助活动。用于通信系统的天线总成可以放置在车辆的许多不同的位置和方位上。这些方位中的一些可使天线总成遭受有害的或恶劣的环境。例如，天线总成可被安装在车辆的顶部上，而这种安装可将天线暴露到炎热沙漠或冻土地带的环境。极端温度可影响天线总成的性能。
此外，在事故之后运转的通信系统会是有益的。然而，这样的通信系统在事故期间可能变成与主电源断开连接。例如，假设主电源是位于车辆前部的电池。在前端碰撞中，所述电池可能变得无法为通信系统提供电力。在此公开的某些实施例可为天线总成提供可持续的并且方便可用的冷却，该冷却不需要车辆移动(例如，对流冷却)，并/或提供与车辆的常用供电总线(supply bus)隔开的专用自充电电池电源，用于额外的冷却和保护。这可以使得天线总成在危险环境中以及在事故之后运转。
天线总成可包括具有单极、双极或其它波传播构造的天线。所述天线总成可采用许多不同的形状和尺寸(例如，鱼翅形、传统的桅杆形、玻璃安装构造、蜂针形、叶片形)。所述天线总成还可包括连接到天线的收发器。所述收发器可使用电磁波谱上的任何频率来传递信息。例如，所述系统可使用无线电频带中的电磁辐射。天线总成还可包括用于为传输创建或准备数据的处理器或处理器阵列。这些系统的可操作性可在暴露到极端温度或恶劣环境时劣化。
所述天线总成可能需要电力来运转。电池可被用来将电力提供给收发器或处理器中的一个或两者。电池可以是车辆的起动机、照明和点火电池(SLI：起动机、照明和点火)。在许多车辆中使用的SLI电池可能在事故后不可用。在这些紧急事件期间或在主电源由于其它原因变得不可用时，第二电池可被用来将电力提供到天线总成。任何类型的电池(包括电解液、阳极材料、阴极材料的不同组合)或它们的组合可对天线总成供电。此外，电容器还可被用来取代或补充电池。一些常见电池可包括镍氢电池、铅酸电池和锂离子电池。第二电池可以非常小并纳入到天线总成或设置在附近的较大的、独立的单元中。例如，盘形手表电池可提供紧急电力而增加极小的重量或尺寸。
该第二电池可以使用车辆的电力系统或其它系统(诸如，太阳能面板)进行再充电。所述太阳能面板可包括用于产生直流电的光伏器件与热电器件的组合。例如，包括光伏器件和热电器件的一体的太阳能电池单元可被设置在天线总成上。此外，光伏电池单元可被设置在与天线总成上，与热电器件分开。使用一组异种掺杂的半导体，光伏可用于产生电流。任何类型的半导体材料可用于从太阳辐射产生电流。例如，硅可被用作半导体。已知的或其它合适的许多类型的材料和晶体结构可用于提供最多的能量传递(发电)和热消减。
关于热电器件，许多不同的导体和半导体构造能够从热能产生电能。例如，两个配对的异种导体或半导体可产生直流电。此外，在板之间存在温度差时，夹在两个热导体之间的两个异种半导体可产生直流电。可以使用通过温度差产生电力的任何其它已知的或者不然的话合适的器件。此外，可以使用任何类型的导体或半导体。可以使用用于所述板的任何类型的导热材料。例如，包含铜或铝的金属板可被用于提供有效的热传导。可使用任何类型的半导体材料产生电流。例如，交替成对掺杂的硅可提供异种自由电子以产生电流。可应用产生的电流来对电池再充电。太阳能面板还可将电力直接提供给天线总成。
光伏或热电发电器都可被设置在天线总成上，以提供避免恶劣环境的热防护和太阳能辐射防护。在防护天线因极端的温度和辐射而减损的同时，这可为天线总成提供电力源。即使当事故使车辆的SLI电池或牵引电池不可用时，所述能源将是可用的。
夹住半导体的另外一对导热板可用于改变天线总成的温度。电流可被施加到具有异种掺杂的区段的半导体。电流可使该对导热板的温度不同，意味着所述导热板中的一个可被冷却而另一个可被加热。冷却的板可临近天线总成放置或附连到天线总成，以从所述天线总成汲取热。冷却的板可确保天线总成在极端温度下被充分冷却，以提供通信系统的增加的可用性。加热的板可被放置在通风管中，该通风管将热从该区域疏散到大气或将热存储在车舱内部。可为通风管提供风扇以加大空气流动和热传递。此构造可为天线总成提供可持续的且方便可用的冷却，并且不需要车辆移动。
前面提及的热电器件可被限定为帕尔帖(Peltier)冷却器或塞贝克发电器(Seebeck generator)。帕尔帖冷却器是通过将电流通过异种金属或异种掺杂的半导体而在两个板之间产生温度差的一种类型的热电器件。塞贝克发电器在两个金属板之间存在温度差时，利用塞贝克效应从异种掺杂的半导体或金属产生电流。尽管被描述为两个单独的元件，但是帕尔帖冷却器和塞贝克发电器可作为具有两种不同操作模式的单个单元实施。热电器件可被放置在温度差产生模式下以在两个板之间产生温度差，或者放置在发电模式下以利用所述板之间的温度差来发电。双模式单元的实施可降低成本并满足尺寸需求。
现在参照图1，示出了车辆100。天线总成104可被安装到车辆100的顶部。
现在参照图2，车辆100可包括天线总成104，该天线总成104可具有天线106和相关的电子器件108(被配置为与其它装置内部或外部通信)。天线106和电子器件108可被相邻地定向在天线总成104内或分开地设置。天线106可被配置为从电子器件108发射信号或从另一通信装置接收辐射的信号。天线总成104、天线106和电子器件108可与帕尔帖冷却器或帕尔帖冷却装置110接触或与帕尔帖冷却器或帕尔帖冷却装置110布置在一起。帕尔帖冷却器110可将冷却提供到天线总成或周围区域以确保电子器件108和其它部件能够将信号提供给天线106。帕尔帖冷却器110可基于需要的冷却量来调节汲取的电流。在冷却器的板之间的温度差增大时，帕尔帖冷却器110可根据需要改变冷却量。帕尔帖冷却器110可保持休眠直到天线总成104或电子器件108的温度达到特定温度阈值为止。当前使用的许多电子器件具有85℃的最大运转温度。可将该阈值设置在80℃。
天线总成104可包括或连接到电池、备用电池或辅助电池102。电池102可连接到车辆电力系统(未示出)或与车辆电力系统隔离。所述电池可被配置为将电力提供给帕尔帖冷却器110，以允许帕尔帖冷却器110利用它的热电能力。电池102可被帕尔帖冷却器110冷却。电池102还可被配置为将电力提供给天线106、电子器件108或两者。在紧急情况下或当所述总成104由于其它原因与电力断开连接时，隔离的电池102能够提供天线总成104所需的电力。天线总成104还可包括太阳能面板130。太阳能面板130可将能量提供给天线总成104或对电池102再充电。例如，暴露到阳光和热的太阳能面板130可产生电能以对电池102充电。在发生事故的情况下，电池102和太阳能面板130可合作地或独立地将电力提供给帕尔帖冷却器110、电子器件108、天线106或它们的组合。太阳能面板130可具有鱼翅形状以与天线总成的形状配合。当然，设想的每个实施例不必包括上面提及的每个元件。例如，天线总成104可以仅包括用于冷却天线总成104的帕尔帖冷却器，而不具有电池或太阳能面板。
现在参照图3，示出了太阳能面板或光伏发电器装置130的横截面侧视图。太阳能面板130可包括层叠的蒙皮132、光伏发电器134和热电器件136(如图5所讨论的，被配置为运用塞贝克效应生成直流电)。层叠的蒙皮132可提供保护免受环境的影响，并且光伏发电器134和热电器件136可产生电流。
现在参照图4，热电器件120可具有夹在热板114与冷板116之间的一组异种掺杂的半导体112。如图2中所示出的，热电器件120可被配置为帕尔帖冷却器110或帕尔帖冷却装置而为电子器件108提供冷却。类似地，如图2所示，帕尔帖冷却器110可被配置为冷却整个天线总成104。热电器件120可以从电池102汲取电流，从而在所述的一对的导热导电板114与116之间建立温度差。
现在参照图5，第二热电器件136或被配置为具有双运转模式的器件还可被配置为利用塞贝克效应。当半导体138被连接到具有温度差的两个板140和142时，塞贝克效应使所述的两个异种掺杂的半导体138产生电流。由热电器件136产生的电流可将电能供应给电池102或天线总成(未示出)。第二热电器件136可被设置在太阳能面板130上。
尽管被描述为两个独立的元件，但是帕尔帖冷却器110和塞贝克器件136可实施为具有不同运转模式的单个器件。热电器件可被设置在冷却模式以冷却天线总成104，以及在不需要冷却或冷却不可用时设置在发电模式而发电。单个双模式器件的实施可降低成本并满足尺寸需求。模式之间的切换可通过使用电流方向限制器件(例如，二极管)实现。
说明书中使用的词语为描述性而非限定的词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可作出各种改变。如之前描述的，可组合各个实施例的特征以形成可能没有明确描述或示出的本发明的进一步的实施例。虽然关于一个或更多个期望特性，各个实施例可被描述为提供优点或优于其它实施例或现有技术的实施方式，但是本领域普通技术人员认识到，可以折衷一个或更多个特征或特性以实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实施方式。这些属性可包括但是不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、市场性、外观、封装、尺寸、可维护性、重量、制造性、易组装性等。因此，关于一个或更多个特性被描述为不如其它实施例或现有技术实施方式令人合意的实施例并不在本公开的范围之外，并且可能期望用于特定应用。

Claims (9)

1.一种车辆，包括：
电池；和
天线总成，被安装到车辆的顶部，并包括与所述电池电连接的帕尔帖冷却装置、一对导热板和夹在所述导热板之间的半导体，所述半导体与所述电池电连接并被配置为响应于所述导热板之间的温度差而为所述电池产生电流，
其中，所述帕尔帖冷却装置包括另一对导热板以及夹在所述另一对导热板之间的另一半导体，所述另一半导体被配置为响应于通过所述另一半导体的另一电流而在所述另一对导热板之间诱发温度差以从所述天线总成吸走热，所述另一对导热板中仅一个与所述天线总成接触。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述另一半导体被进一步配置为使得从所述天线总成吸走的热的量随着所述另一电流的大小的增加而增加。
3.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述电池是与车辆的供电总线电隔离的。
4.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述天线总成具有鱼翅形状。
5.一种天线总成，包括：
电池，被配置为所述天线总成供应电流；
天线和电子器件，被安装到车辆的顶部；
一对导热板，所述导热板中仅一个与所述天线总成接触；
半导体，夹在所述导热板之间并被配置为响应于通过所述半导体的电流，在所述导热板之间诱发温度差以从所述天线总成吸走热；
另一对导热导电板和另一半导体，所述另一对导热导电板与所述电池电连接，所述另一半导体夹在所述另一对导热导电板之间，并被配置为响应于所述另一对导热导电板之间的温度差而为电池产生电流。
6.根据权利要求5所述的天线总成，其中，所述半导体被配置为诱发所述温度差，使得所述导热板中的一个的温度小于所述导热板中的另一个的温度。
7.根据权利要求5所述的天线总成，其中，所述导热板和半导体形成帕尔帖冷却器。
8.根据权利要求5所述的天线总成，其中，所述半导体被进一步配置为使得温度差的大小随着所述电流的大小的增加而增加。
9.一种车辆，包括：
电池；
天线总成，被安装到车辆的顶部并包括与所述电池电连接的光伏发电器装置；
一对导热板，所述导热板中仅一个与所述天线总成接触；
半导体，夹在所述导热板之间并被配置为响应于通过所述半导体的电流而在所述导热板之间诱发温度差以从所述天线总成吸走热；
另一对导热导电板和另一半导体，所述另一对导热导电板与所述电池电连接并设置在所述光伏发电器装置上，所述另一半导体夹在所述另一对导热导电板之间，并被配置为响应于所述另一对导热导电板之间的温度差而为所述电池产生电流。
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