CN109983649A - 旨在用于机动车辆的、对用户设备进行感应充电的装置 - Google Patents

Abstract

本发明的主题是一种用于对用户设备进行无线充电的装置（1），其旨在安装在机动车辆中。所述装置（1）包括界定内部空间（E）的外壳（10），所述外壳（10）包括框架（12），在所述框架（12）上安装有支撑件，所述支撑件用于接收能够通过无线能量传输进行再充电的用户设备。所述装置（1）包括安装在所述外壳（10）的所述内部空间（E）中的无线充电模块（30），所述充电模块（30）包括电路板（34），所述电路板（34）上安装有单个发射线圈（32），所述单个发射线圈（32）配置成发射用于用户设备的无线充电的电磁场，其包括能够由用户致动的齿条机构（40），以便将所述发射线圈（32）沿支撑件移动至所述用户设备的无线充电位置。

Description

旨在用于机动车辆的、对用户设备进行感应充电的装置

技术领域

本发明涉及汽车领域，并且更具体地涉及用于对用户设备进行感应充电的装置以及包括这种装置的机动车辆。

背景技术

如今，许多机动车辆包括用于对移动电话的电池再充电的充电模块。

该充电器可以包括连接器（电话连接至该连接器）或者电话放置于其上的表面，以便使电话进行感应再充电。

在后一种解决方案中，感应充电装置包括至少一个发射天线并且电话包括接收天线，该接收天线采取基本上定位在电话中心的线圈形式，特别地为了允许其良好的平衡，如例如在WPC（“Wireless Power Consortium”，无线充电联盟）标准中所规定的。

为了执行允许对电话的电池有效再充电的感应耦合，需要使电话的接收天线的中心与装置的天线之一的中心基本上对准，具有大约10mm的容差。

因此，当需要覆盖大的充电表面时，装置必须具有多个天线，从而使得装置复杂且昂贵。在相反的情况下，必须移动电话以便使其接收天线与装置的发射天线对准，从而显示出主要的缺点。

在所有情况下，当车辆移动时，移动电话可能经受多次移动，并且然后驾驶员必须在驾驶的同时不断地将电话与发射天线重新对准，其可能证明是危险的并因此显示出主要的缺点。

用于克服该缺点的已知解决方案在于使用一种充电装置，其一个或多个发射天线被机动化从而移动，以便增加充电表面并且不再必须手动地使电话和发射天线对准。这种解决方案是极其复杂且昂贵的，因此显示出显著的缺点，特别是对于入门级的车辆。此外，这种机动化充电装置并不必定适合于大范围的电话尺寸，从而显示出主要的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种同时简单、可靠、有效且便宜的再充电解决方案。

为此目的，本发明首先涉及一种用于对用户设备进行无线充电的装置，其旨在安装在机动车辆中，所述装置包括界定内部空间的外壳，所述外壳包括框架，在该框架上安装有支撑件，该支撑件用于接收能够通过无线能量传输进行再充电的用户设备，所述装置包括安装在外壳的内部空间中的无线充电模块，并且其特征在于，所述充电模块包括电路板，该电路板上安装有单个发射线圈，该单个发射线圈配置成发射用于用户设备的无线充电的电磁场，并且所述装置的特征在于，所述装置包括能够由用户致动的齿条机构，以便将所述发射线圈沿支撑件移动至所述用户设备的无线充电位置。

这种齿条机构允许由用户简单地使用装置，特别是当其驾驶车辆时，从而提高了车辆的安全性。

优选地，无线充电装置是感应充电装置，也就是说使用感应耦合，这种装置是易于实施且便宜的。

在另一个实施例中，无线充电装置是磁共振充电装置，其范围比感应充电装置的范围大。

优选地，齿条机构包括锁定杆，其安装在支撑件上以便沿滑动轴线滑动并且刚性地连接至有齿的直线部分，该有齿的直线部分与能够驱动电路板的有齿的圆形部分啮合，所述锁定杆能够由用户致动以便使电路板平行于锁定杆的滑动轴线移动，使得当通过锁定杆将用户设备抵靠框架锁定时，发射线圈面对用户设备。

这种机构是易于实施且便宜的，从而使得其对于任何类型的车辆都是有效且有吸引力的。

再次优选地，发射线圈的平移运动的长度和锁定杆的滑动长度之间的比率是一半。这种比率有利地使得可以将发射线圈带至面对用户设备的中心，无线充电接收线圈位于此处。

有利地，支撑件的表面适用于用户设备的滑动，从而便于用户设备通过机构在支撑件上运动。

再次有利地，装置还包括用于引导电路板的器件，使得可以使机构既牢固又易于使用。

本发明还涉及一种由根据前述权利要求中的任一项所述的充电装置和定位在无线充电装置的支撑件上的用户设备形成的组件。

根据本发明的一方面，用户设备保持在框架和面对发射线圈的锁定杆之间。

本发明还涉及一种包括如上所述的无线充电装置的机动车辆。

本发明还涉及一种由如上所述的机动车辆和定位在无线充电装置的支撑件上的用户设备形成的组件。

本发明最后涉及一种用于使放置在安装在机动车辆中的支撑件上的用户设备与用于对所述用户设备进行无线充电的定位在所述支撑件下方的发射线圈对准的方法，所述方法的特征在于，其包括由用户致动齿条机构的步骤，以便将用户设备和发射线圈带至通过支撑件彼此面对，以便允许用户设备的无线充电。

优选地，在支撑件安装在框架上的情况下，致动步骤包括子步骤：移动联结至有齿的部分的锁定杆，其旋转地驱动联结至发射线圈的齿轮，直到发射线圈和用户设备彼此面对并且所述锁定杆同时地将用户设备保持抵靠框架。

有利地，该方法还包括使用户设备的纵向轴线和锁定杆的滑动轴线对准的步骤。

优选地，该方法包括通过发射线圈对用户设备进行无线充电的步骤。

在一个实施例中，通过感应或感应耦合执行无线充电。

在另一实施例中，通过磁共振执行无线充电。

附图说明

本发明的其它特征和优点将从以下参考附图给出的描述中显现出来，附图是作为非限制性的示例给出的，并且其中对于相同的物体给出相同的附图标记。

·图1部分透明地示意性地示出了根据本发明的装置的第一实施例。

·图2部分透明地示意性地示出了根据本发明的装置的第二实施例。

·图3示意性地示出了装置的一个实施例的最大位置。

·图4示意性地示出了对应于图3的装置的实施例的最小位置。

·图5示出了根据本发明的方法的实施例。

具体实施方式

根据本发明的装置用于安装在机动车辆中，例如安装在中央控制台上或驾驶员座椅和前排乘客座椅之间的中央扶手上，以便通过无线能量传输对用户设备的电池充电。

作为示例，这种用户设备可以是智能手机类型的移动电话、平板电脑、连接对象或能够无线再充电的任何其它合适的对象，优选地基本上为矩形。

下文将呈现感应再充电装置，但应注意，再充电装置也可以是磁共振再充电装置。

图1和图2示出了根据本发明的装置的两个实施例。这两个实施例在外观和元件尺寸方面不同，但具有相同的基本技术特征。因此，它们将在下面同时描述。

装置1包括外壳10、支撑件20（为了清楚起见在图1中未示出）、充电模块30和齿条机构40。

外壳10可以与车辆的元件完全或部分地成为一体，诸如例如扶手或控制台。该外壳10固定地安装在车辆中并且包括框架12，框架12界定用于容纳充电模块30和齿条机构40的内部空间E。

支撑件20安装在框架12上并且被设计成接收沿纵向轴线X1延伸的用户设备100（参考图3），使得充电模块30通过感应对其电池（未示出）进行电力地再充电。为此，用户设备100包括基本上定位在其中心处的感应充电接收线圈（未示出）。

支撑件20包括上表面22，上表面22设计成允许用户设备100在放置在所述表面22上时滑动。为此目的并且作为示例，该表面22可以由塑料材料制成并且优选地具有在10和20cm之间的长度以及在10和15cm之间的宽度。

充电模块30被配置成用于发射用于对用户设备100进行感应再充电的电磁场。

为此目的，该示例中的充电模块30包括发射线圈32和用于驱动所述发射线圈32的电子单元（未示出且本身已知），它们安装在外壳10的容纳空间E中。

在该非限制性示例中，发射线圈32安装在呈电路板34的形式的印刷电路上，其例如可以是如图1的示例中的矩形或者如图2的示例中的圆形或任何其它合适的形状。由于发射线圈32、接收线圈和感应充电是本身已知的，因此这里将不再进一步详细描述。

根据本发明，齿条机构40使得可以移动发射线圈32和用户设备100，使得它们彼此面对，从而允许用户设备100的电池通过发射线圈32充电。

为此目的，齿条机构40首先包括用于锁定用户设备100的锁定杆42。该锁定杆42安装在支撑件20上，以便沿滑动轴线X2滑动并且能够由用户致动以便将用户设备100移动并锁定在支撑件20的表面22上。

锁定杆42能够在图3所示的最大开口位置P_MAX（在该最大开口位置P_MAX中，锁定杆42按压抵靠框架12的第一边缘12A）和图4所示的最小开口位置P_MIN（其取决于用户设备100的尺寸，并且在该最小开口位置P_MIN中，锁定杆42按压抵靠用户设备100）之间滑动，用户设备100本身按压抵靠框架12的与第一边缘12A相反的第二边缘12B。

锁定杆42在最大开口位置P_MAX和最小开口位置P_MIN之间的行程可以是几十毫米，优选地在20和150mm之间。有用长度L被限定为在框架12的第二边缘12B与在锁定杆42的最小开口位置P_MIN中的锁定杆42（即，当用户设备100定位在支撑件20上在最小开口位置P_MIN中时）之间的距离，该有用长度L对应于用户设备100的长度（或在合适的情况下，宽度）。

为了允许用户设备100与发射线圈32充分对准，锁定杆42在其端部处具有两个有斜面的部分42A，该两个有斜面的部分42A设计成与用户设备100的角部接触，以便保持它在支撑件20上居中并且在最小开口位置P_MIN中面对发射线圈32。

然后，齿条机构40包括有齿的直线部分44和有齿的圆形部分46，有齿的直线部分44和有齿的圆形部分46安装在内部空间E中并且配置成在用户致动锁定杆42直到最小开口位置P_MIN时使发射线圈32平移移动，其中，同时地，锁定杆42将用户设备100抵靠框架12的第一边缘12A锁定，并且充电模块30和用户设备100彼此面对。

有齿的直线部分44刚性地连接至锁定杆42，以便驱动有齿的圆形部分46平移。

在图1的示例中，有齿的圆形部分46是安装在联结至外壳10的竖直轴上的齿轮，以便与有齿的直线部分44啮合。

在图2的示例中，有齿的圆形部分46一方面是安装在电路板34上的齿轮，并且另一方面与有齿的直线部分44啮合，以便当齿轮由有齿的直线部分44驱动平移时，驱动发射线圈32与电路板34一起旋转。

选择齿的数量和尺寸以及有齿的直线部分44和有齿的圆形部分46的大小，使得锁定杆42在其最大开口位置P_MAX和最小开口位置P_MIN之间的运动驱动电路板34平移一段长度，该长度等于锁定杆42的运动距离的一半。

在图2所示的实施例中，这驱动发射线圈32旋转大约四分之一圈（即大约90°），从而使得能够尤其允许对于例如100和200mm之间的多个有用长度对用户设备100的电池进行感应充电。

为了增加机构40的牢固性和有效性，装置1包括用于引导电路板34的器件。在图2的示例中，这些引导器件采用固定至外壳10的框架12的第二有齿的直线部分48的形式。作为变型，这些引导器件也可以采用导轨或任何其它合适的器件的形式。

现在将参考图3至图5以其实现方式描述本发明。

在下面的非限制性示例中，发射线圈32的直径在80和100mm之间，并且锁定杆42的行程约为60mm。

首先，当用户希望给其设备100的电池充电时，他在步骤E1中将其定位在支撑件20的表面22上。为此目的，他可能首先需要将杆42滑动至其最大开口位置P_MAX，以便释放足够的空间来放置用户设备100。

然后，用户在步骤E2中致动锁定杆42，使得其与用户设备100接触并使其在支撑件20的表面22上滑动。

在这样做时，锁定杆42驱动第一有齿的部分44平移，其转而驱动有齿的圆形部分46，以便移动发射线圈32，直到用户设备100支承在框架12的第二边缘12B上，在锁定杆42的最小开口位置P_MIN中，其中发射线圈32面对用户设备100的接收线圈。

在该运动期间，发射线圈32有利地平移移动一段距离，该距离等于锁定杆42沿滑动轴线X2移动的距离的一半，以便确保发射线圈32和用户设备100的接收线圈彼此面对，且从而允许用户设备100被充电。

在移动期间，锁定杆42的有斜面的部分42A使得可以在步骤E3中将用户设备100的纵向轴线X1与锁定杆42的滑动轴线X2对准，从而改善感应充电的质量。

在步骤E4中，发射线圈32经由接收线圈对用户设备100的电池进行感应充电。

因此，根据本发明的装置有利地使得可以仅通过致动锁定杆42而容易且快速地将用户设备100定位在感应充电支撑件上。此外，该装置不需要马达来操作，从而使得它比机动化的装置便宜。

Claims (8)

1.一种用于对用户设备（100）进行无线充电的装置（1），其旨在安装在机动车辆中，所述装置（1）包括界定内部空间（E）的外壳（10），所述外壳（10）包括框架（12），在所述框架（12）上安装有支撑件（20），所述支撑件（20）用于接收能够通过无线能量传输进行再充电的用户设备（100），所述装置（1）包括安装在所述外壳（10）的所述内部空间（E）中的无线充电模块（30）和齿条机构（40），其中所述充电模块（30）包括电路板（34），所述电路板（34）上安装有单个发射线圈（32），所述单个发射线圈（32）配置成发射用于对用户设备（100）进行无线充电的电磁场，所述齿条机构（40）能够由用户致动，以便将所述发射线圈（32）沿支撑件（20）移动至所述用户设备（100）的无线充电位置，所述充电装置的特征在于，所述齿条机构（40）包括锁定杆（42），所述锁定杆（42）安装在所述支撑件（20）上以便沿滑动轴线（X2）滑动并且刚性地连接至有齿的直线部分（44），所述有齿的直线部分（44）与能够驱动所述电路板（34）的有齿的圆形部分（46）啮合，所述锁定杆（42）能够由用户致动以便使所述电路板（34）平行于所述锁定杆（42）的滑动轴线（X2）移动，使得当通过所述锁定杆（42）将用户设备（100）抵靠所述框架（12）锁定时，所述发射线圈（32）面对所述用户设备（100）。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述发射线圈（32）的平移运动的长度与所述锁定杆（42）的滑动长度之间的比率是一半。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的装置（1），其中，所述支撑件（20）的所述表面（22）适用于所述用户设备（100）的滑动。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的装置（1），还包括用于引导所述电路板（34）的器件。

5.一种由根据前述权利要求中的任一项所述的充电装置（1）和定位在无线充电装置（1）的所述支撑件（20）上的用户设备（100）形成的组件。

6.一种机动车辆，其特征在于，其包括根据权利要求1至4中的任一项所述的无线充电装置（1）。

7.一种用于使放置在安装在机动车辆中的支撑件（20）上的用户设备（100）与用于对所述用户设备（100）进行无线充电的定位在所述支撑件（20）下方的发射线圈（32）对准的方法，所述方法包括由用户致动齿条机构（40）的步骤（E2），以便将所述用户设备（100）和所述发射线圈（32）带至通过所述支撑件（20）彼此面对，以便允许所述用户设备（100）的无线充电，所述方法的特征在于，在所述支撑件（20）安装在框架（12）上的情况下，致动步骤（E2）包括子步骤：移动联结至有齿的部分（44）的锁定杆（42），其旋转地驱动联结至所述发射线圈（32）的齿轮（46），直到所述发射线圈（32）和所述用户设备（100）彼此面对并且所述锁定杆（42）同时地将所述用户设备（100）保持抵靠所述框架（12）。

8.根据前一项权利要求所述的方法，还包括使所述用户设备的纵向轴线（X1）和所述锁定杆（42）的所述滑动轴线（X2）对准的步骤（E3）。