CN111343732A - 加热装置 - Google Patents

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Abstract

一种加热装置(10)，该加热装置包括：壳体(12)、初级感应线圈(22)、控制器电路(34)以及次级感应线圈(36)。壳体(12)被配置成保持摄像机镜头(14)。初级感应线圈(22)被定位成接近壳体(12)并且被配置成响应于接收到来自电源(28)的电力(26)产生磁场(24)。控制器电路(34)与初级感应线圈(22)电接触并且被配置成对传送至初级感应线圈(22)的电力(26)进行控制。次级感应线圈(36)覆盖初级感应线圈(22)并且被配置成接收来自初级感应线圈(22)的磁场(24)并且产生热(38)。当初级感应线圈(22)接收到电力(26)时，次级感应线圈(36)对摄像机镜头(14)进行加热。

Description

加热装置
技术领域
本公开总体上涉及从摄像机镜头清除冷凝物的加热装置。本公开更特别地涉及用于摄像机镜头的加热装置。
背景技术
典型加热装置需要将电气端子和布线附接至挡风玻璃或防护玻璃罩。美国专利申请公开No.2006/0171704 A1描述了一种用于对透明摄像机镜头盖进行加热的加热部件，该加热部件包括与透明摄像机镜头盖的表面相接触的电气端子。其它应用描述了定位在镜头架上的加热部件、以及用于对摄像机镜头进行加热的弹性触点。
发明内容
本公开提出通过提供一种加热装置来解决上述问题，所述加热装置包括：壳体，所述壳体被配置成保持摄像机镜头；初级感应线圈，所述初级感应线圈被定位成接近所述壳体并且被配置成响应于接收到来自电源的电力而产生磁场；控制器电路，所述控制器电路与所述初级感应线圈电接触并且被配置成对传送至所述初级感应线圈的所述电力进行控制；以及次级感应线圈，所述次级感应线圈覆盖所述初级感应线圈，所述次级感应线圈被配置成接收来自所述初级感应线圈的所述磁场并且产生热。当所述初级感应线圈接收到所述电力时，所述次级感应线圈对所述摄像机镜头进行加热。
根据本公开的其它有利特征：
所述初级感应线圈围绕所述摄像机镜头的光轴；
所述次级感应线圈被插入在所述初级感应线圈与所述壳体之间；
所述次级感应线圈与所述壳体直接接触；
所述次级感应线圈位于所述壳体的外表面上；
所述次级感应线圈位于所述壳体的内表面上；
所述次级感应线圈与所述摄像机镜头直接接触；
所述控制器电路包括低Q谐振电路，所述低Q谐振电路与所述初级感应线圈电连通；
所述次级感应线圈由为电阻材料的第一层和为低居里点铁氧体的第二层构成；
所述次级感应线圈由相对于所述初级感应线圈具有更大电阻的导电材料形成；
邻接区段由具有彼此不同的导电率的材料形成；
所述初级感应线圈与所述次级感应线圈之间的距离在0.0mm至10.0mm的范围内；
所述初级感应线圈上的绕组的数量为至少一个；
所述次级感应线圈上的绕组的数量为至少一个；
所述次级感应线圈具有在1μm至1000μm的范围内的厚度；
所述次级感应线圈具有在0.1mm至5cm的范围内的宽度。
附图说明
下面参照附图，通过示例对本公开进行描述，其中：
图1是根据本公开的实施方式的加热装置的分解立体图；
图2是图1的加热装置的截面图；
图3是图2的加热装置的一部分的截面图；
图4是图1的加热装置的示意图，该示意图例示了控制器电路；
图5是根据另一实施方式的图1的加热装置的截面图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图对根据本公开的实施方式的用于摄像机镜头14的加热装置10进行描述。图1是例示加热装置10(下文中称为装置10)的分解立体图。装置10包括被配置成保持摄像机镜头14的壳体12。壳体12可以由诸如聚合材料、陶瓷或金属的任何材料形成。优选地，壳体12由诸如聚合材料的电介质材料或陶瓷材料形成。即，壳体12优选地将不具有导电特性，这具有较低热阻和较低电损耗的技术益处。壳体12可以具有圆形横截面，或者可以具有任何其它横截面，诸如直线围成的横截面。壳体12可以包括用于呈现周围区域的图像的成像器15。摄像机镜头14限定了视场16和光轴18，如图1所示。壳体12可以安装在车辆前部、车辆侧面、车辆后部或者在车辆内部安装在适合摄像机通过挡风玻璃20观看车辆周围的区域的位置处。在本文例示的示例中，壳体12被安装在车辆内部，具有经过挡风玻璃20的视野。
装置10还包括初级感应线圈22，该初级感应线圈被定位成接近壳体12并且被配置成响应于接收到来自电源28的电力26而产生磁场24。电源28可以是直流(DC)电源28，或者可以是交流(AC)电源28。在本文所示的示例中，电源28是AC电源28。初级感应线圈22围绕摄像机镜头14的光轴18，并且还可以围绕壳体12的一部分。初级感应线圈22上的绕组30(例如，导线、导电迹线等)的数量为至少一个，并且优选缠绕在铁磁芯32(例如，铁、铁氧体等)上。在图1所示的示例中，铁磁芯32环绕初级感应线圈22。应当想到，绕组30的数量将随着需要加热的区域的大小的增加而增加。还应当想到，根据包装和重量的约束，可以省略铁磁芯32(即，空芯线圈)。初级感应线圈22的单个绕组30(即，单根导线)可以是任何直径的，并且在本文例示的示例中，优选地具有在0.2mm至1.0mm的范围内的直径。绕组30可以由诸如铜合金或铝合金的任何导电材料形成，并且可以在绕组30的表面上包括电介质层。
装置10还包括控制器电路34，该控制器电路与初级感应线圈22电接触。电源28可以与控制器电路34分离或者为一体，并且在本文例示的示例中，电源28与控制器电路34为一体。控制器电路34被配置成对传送至初级感应线圈22的电力26进行控制。控制器电路34可以包括诸如微处理器的处理器(未示出)或者诸如模拟和/或数字控制电路的其它控制电路，包括用于处理数据的专用集成电路(ASIC)，这对本领域技术人员来说是显而易见的。控制器电路34可以包括用于存储一个或更多个例程、阈值以及捕获的数据的存储器(未示出)，包括诸如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)的非易失性存储器。如本文所述，所述一个或更多个例程可以由处理器执行以基于控制器电路34从初级感应线圈22接收到的信号来执行用于确定传送至初级感应线圈22的电力26的步骤。
装置10还包括次级感应线圈36，该次级感应线圈覆盖初级感应线圈22。即，次级感应线圈36被初级感应线圈22环绕。次级感应线圈36被配置成接收来自初级感应线圈22的所述磁场24，从而产生热38。来自初级感应线圈22的磁场24在次级感应线圈36中感应出电流。次级感应线圈36中的感应电流导致次级感应线圈36的温度升高，这是因为次级感应线圈36是由具有电阻的材料形成的。次级感应线圈36的电阻抵抗次级感应线圈36内的电流的流动，这产生了热38(也称为焦耳加热或欧姆加热)。应当想到，初级感应线圈22与次级感应线圈36之间不存在导线连接。这具有减小总组装件的尺寸和复杂性的技术益处。
次级感应线圈36也围绕光轴18，并且在图1所示的示例中，既插入初级感应线圈22与壳体12之间，又与壳体12的外表面43直接接触。在实施方式中，次级感应线圈36位于壳体12的内表面42上，并与摄像机镜头14的外径直接接触(参见图5)。
当初级感应线圈22从控制器电路34接收到电力26时，次级感应线圈36对摄像机镜头14和壳体12进行加热，并且去除冷凝物(例如，雾、冰等)。对加热速率和最高温度加以控制以抑制对壳体12和/或摄像机镜头14的热冲击，并且还可以防止人接触的不安全表面温度。
图2是装置10的截面图，并且例示了次级感应线圈36位于壳体12的外表面43上的实施方式。初级感应线圈22与次级感应线圈36之间的距离46优选地在0.0mm至大约10.0mm的范围内。距离46主要影响初级感应线圈22和次级感应线圈36的耦合。次级感应线圈36具有优选地在大约0.1mm至大约5cm的范围内的宽度49。应当想到，次级感应线圈36的宽度49影响到壳体12和摄像机镜头14的热传递。宽度49可以根据壳体12和/或摄像机镜头14的期望加热曲线由用户限定。
次级感应线圈36上的绕组30的数量为至少一个，并且可以增加以实现施加至壳体12的特定温度曲线。次级感应线圈36上的绕组30可以是例如可以使用厚膜浆料(thick-film ink)沉积的单个扁平绕组30。如图2所示，次级感应线圈36具有在大约1μm至大约1000μm的范围内的厚度48。可以基于包括次级感应线圈36的材料的类型并且基于传送至初级感应线圈22的电力26的频率50来对厚度48进行调整。在实施方式中，次级感应线圈36具有400μm的厚度48，并且由具有低相对磁导率的材料(例如，银、铝等)形成。在另一实施方式中，次级感应线圈36由具有较高磁导率的材料(例如，铁)形成，并且具有15μm的厚度48。还可以通过增加传送至初级感应线圈22的电力26的频率50来减小厚度48。
图3是图2的装置10的一部分的放大图。次级感应线圈36优选地由为电阻材料(该电阻材料耗散由磁场24传输的电力)的第一层52和为低居里点铁氧体的第二层54构成。当次级感应线圈36达到居里点温度(例如，对于厚度48为8μm至9μm的Mn-Zn铁氧体，约为90摄氏度)时，第二层54的磁导率降低，从而减少了次级感应线圈36的感应加热。次级感应线圈36的感应加热的这种减小改变了控制电路56的谐振频率，这样的益处将在下面更详细地描述。优选地，次级感应线圈36由具有比初级感应线圈22的电阻更大的电阻的导电材料形成。第一层52和第二层54还可以具有施加至它们的暴露表面的保护涂层(未具体示出)，以提高所述层的耐久性。
返回参照图1，可以将次级感应线圈36特征化为分段58的，其中，邻接区段58由具有彼此不同的导电率的材料形成。即，第一区段可以具有相对较低的电阻，从而发射相对较少量的热38，其中，与第一区段接触的第二区段与第一区段相比可以具有更高的电阻，从而比第一区段发射更多量的热38。这种分段58具有使得能够在壳体12和/或摄像机镜头14上实现特定加热曲线的技术益处。例如，优先加热矩形壳体12的拐角，与矩形壳体12的可能更靠近光轴18的边侧相比，该拐角距光轴18的长度更大。应当想到，基于壳体12的几何形状和/或摄像机镜头14的几何形状，分段58的其它样式也是可以的。
图4是装置10的示意图，该示意图例示了控制器电路34。控制器电路34优选地包括低Q谐振控制电路56，该低Q谐振控制电路与初级感应线圈22电连通。电子电路的Q因子(即，品质因数)是描述谐波振荡器或谐振器的谐振行为的参数。低Q因子表示不进行谐振或振荡的过阻尼系统。低Q谐振控制电路56具有次级感应线圈36中的改进的温度控制的技术益处。应当想到，可以将电容器C1和C2两者的值(未具体示出)选择成实现期望的谐振频率，以驱动次级感应线圈36并生成期望的热38。次级感应线圈36的温度可以通过调节通过MOSFETM1和M2(未具体示出)并且通过电源28施加至初级感应线圈22的电压62和/或调节传送至初级感应线圈22的信号的频率50加以控制。控制器电路34被配置成监测与次级感应线圈36的温度直接相关的初级感应线圈22的阻抗，并且控制电压62和/或频率50(例如，40kHz)，以维持控制电路56的适当运行。这种温度测量方法具有消除安装至挡风玻璃20的单独温度传感器的技术益处。
图5是另一实施方式的截面图，其中，次级感应线圈36围绕摄像机镜头14的外径。次级感应线圈36也与摄像机镜头14直接接触，并且具有直接到摄像机镜头4的传导性热传递的技术益处。在图5所示的示例中，次级感应线圈36位于壳体12的内表面42上。应当想到，壳体12的介电特性使得能够实现图5中例示的实施方式，并且不干扰初级感应线圈22和次级感应线圈36的耦合。还应当想到，图5的实施方式的次级感应线圈36不限于壳体12内部的位置。即，壳体12可以由次级感应线圈36进行分隔，其中，壳体12的第一部分终止于次级感应线圈36的第一侧，并且壳体12的第二部分从次级感应线圈36的第二侧起延伸。按这种布置，次级感应线圈36可以与壳体12的外表面43齐平。

Claims (15)

1.一种加热装置(10)，所述加热装置包括：
壳体(12)，所述壳体被配置成保持摄像机镜头(14)；
初级感应线圈(22)，所述初级感应线圈被定位成接近所述壳体(12)并且被配置成响应于接收到来自电源(28)的电力(26)产生磁场(24)；
控制器电路(34)，所述控制器电路与所述初级感应线圈(22)电接触并且被配置成对传送至所述初级感应线圈(22)的所述电力(26)进行控制；以及
次级感应线圈(36)，所述次级感应线圈覆盖所述初级感应线圈(22)；
所述次级感应线圈(36)被配置成接收来自所述初级感应线圈(22)的所述磁场(24)并且产生热(38)；
由此，当所述初级感应线圈(22)接收到所述电力(26)时，所述次级感应线圈(36)对所述摄像机镜头(14)进行加热。
2.根据权利要求1所述的加热装置(10)，其中，所述初级感应线圈(22)围绕所述摄像机镜头(14)的光轴(18)。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的加热装置(10)，其中，所述次级感应线圈(36)被插入在所述初级感应线圈(22)与所述壳体(12)之间。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的加热装置(10)，其中，所述次级感应线圈(36)与所述壳体(12)直接接触。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的加热装置(10)，其中，所述次级感应线圈(36)位于所述壳体(12)的外表面(43)上。
6.根据权利要求1、2或4中的任一项所述的加热装置(10)，其中，所述次级感应线圈(36)与所述摄像机镜头(14)直接接触。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的加热装置(10)，其中，所述控制器电路(34)包括低Q谐振电路，所述低Q谐振电路与所述初级感应线圈(22)电连通。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的加热装置(10)，其中，所述次级感应线圈(36)由为电阻材料的第一层(52)和为低居里点铁氧体的第二层(54)构成。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的加热装置(10)，其中，所述次级感应线圈(36)由相对于所述初级感应线圈(22)具有更大电阻的导电材料形成。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的加热装置(10)，其中，所述次级感应线圈(36)被特征化为分段(58)的，其中，邻接区段由具有彼此不同的导电率的材料形成。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的加热装置(10)，其中，所述初级感应线圈(22)与所述次级感应线圈(36)之间的距离(46)在0.0mm至10.0mm的范围内。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的加热装置(10)，其中，所述初级感应线圈(22)上的绕组(30)的数量为至少一个。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的加热装置(10)，其中，所述次级感应线圈(36)上的绕组(30)的数量为至少一个。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的加热装置(10)，其中，所述次级感应线圈(36)具有在1.0μm至1000μm的范围内的厚度(48)。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的加热装置(10)，其中，所述次级感应线圈(36)具有在0.1mm至5cm的范围内的宽度(49)。
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