CN113036853A - 一种无线快充装置及其电路结构与充电散热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种无线快充装置及其电路结构与充电散热方法，包括：防滑垫、滤波板、塑胶上壳、线圈及隔磁片组件、螺钉、屏蔽罩、PCBA、铝合金下壳以及风扇单元；采用硬件电路集成在所述PCBA上的结构方式，硬件电路包括：无线线充电控制单元、温度传感器单元以及风扇控制单元；通过无线线充电控制单元集成的软件逻辑策略单元进行算法控制；该专利解决了现有无线快充装置受电磁影响大的不足，克服了无线充电模块因增加散热风道而导致的充电发射端与接收端距离过大，充电效率降低的问题；可更换铝合金下壳解决了主机厂安装位置、连接器多样化导致的无法通用的兼容性问题；还解决了因手机快充温高主动降功率策备算法逻辑的不足，克服了无线快充手机发热导致的充电变慢的难题。

Description

一种无线快充装置及其电路结构与充电散热方法
技术领域
本发明专利涉及汽车电子技术领域，尤其是一种无线快充装置及其电路结构与充电散热方法。
背景技术
车载无线充电技术向前发展，其充电功率快速迭代，由原先的5W、15W，升级至现在的40W-80W；随着充电功率提高，及车内无线充电模块的结构限制，对车载无线充电装置的散热也提出了更高的要求；
现有技术中，采用铝合金材质的散热件已经满足不了高功率无线充电的散热需求；
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种无线快充装置及其电路结构与充电散热方法，该专利解决了现有无线快充装置受电磁影响较大的不足，克服了现有无线充电模块因增加散热风道而导致的充电发射端与接收端距离过大，充电效率降低的问题；通过可更换铝合金下壳解决了主机厂安装位置多样化、连接器多样化导致的无法通用的兼容性问题；同时解决了因手机快充温高主动降功率策备算法逻辑的不足，有效解决了无线快充手机发热导致的充电变慢的难题；
一种无线快充装置及其电路结构与充电散热方法，其中：
一种无线快充装置，包括：防滑垫、滤波板、塑胶上壳、线圈及隔磁片组件、螺钉、屏蔽罩、PCBA、铝合金下壳以及风扇单元；
进一步的，所述滤波板通过固定胶固定设置于所述塑胶上壳顶部；所述线圈及隔磁片组件通过固定胶固定设置于所述屏蔽罩顶部；所述PCBA设置于所述铝合金下壳内，通过螺钉，将所述屏蔽罩固定在所述铝合金下壳上，对所述PCBA形成有效的全包裹，形成良好的电磁屏蔽；所述塑胶上壳与所述铝合金下壳的四周，对应的设置有卡扣，所述塑胶上壳卡扣在所述铝合金下壳上；所述防滑垫设置在所述滤波板上方；所述风扇单元固定设置在所述铝合金下壳的底部；
作为一种举例说明，所述固定胶为3M胶；
进一步的，所述铝合金下壳一侧壁设置有线孔，用于电连接所述线圈及隔磁片组件以及风扇单元时的进出线；所述铝合金下壳另一侧壁设置有第一风道口；
进一步的，所述风扇单元包括：风扇、风扇外壳；所述风扇通过线孔电连接在所述PCBA上；所述风扇外壳采用螺钉将所述风扇固定安装在所述铝合金下壳底部，所述风扇外壳右侧设置有导风口，所述风扇外壳通过定位柱固定所述风扇单元的左右位置，所述导风口对应所述第一风道口；
作为一种举例说明，所述风扇通过线孔电连接所述PCBA的电连接方式为：焊接或者插座连接；
进一步的，所述塑胶上壳的一侧设置有第二风道口，所述第二风道口与所述第一风道口上、下位置对应；
进一步的，所述防滑垫一侧设置有第三风道口，所述第三风道口与所述第二风道口上、下位置对应；所述防滑垫上部设置有防滑凸起条纹；
作为一种举例说明，所述防滑凸起条纹彼此平行设置，并与第三风道口的出风方向平行；
进一步的，所述PCBA、屏蔽罩、线圈及隔磁片组件以及滤波板的安置均不遮挡所述第一风道口、第二风道口以及第三风道口；
一种无线快充装置的电路结构，采用硬件电路集成在所述PCBA上的结构方式；
进一步的，所述硬件电路包括：无线充电控制单元以及温度传感器单元；
进一步的，所述无线充电控制单元用于控制无线充电作业，所述无线线充电控制单元还集成有软件逻辑策略单元；用于采集所述温度传感器单元的温度信号，对所述温度信号进行分析判断后，控制所述风扇单元的工作状态；
所述温度传感器单元包括：设置在线圈及隔磁片组件表面的线圈温度传感器、设置在PCBA内的板内温度传感器以及紧贴在屏蔽罩下方的产品内温度传感器；
作为一种举例说明，所述线圈温度传感器、板内温度传感器以及产品内温度传感器均为NTC温度传感器；
进一步的，所述线圈温度传感器用于实时检测所述线圈及隔磁片组件表面的温度；所述板内温度传感器用于实时检测所述PCBA的温度；所述产品内温度传感器用于实时检测本发明装置的产品内部温度；
作为一种举例说明，所述产品内是指依照本发明一种无线快充装置的结构设计生产的产品，其内部的含义；
作为一种举例说明，所述产品内的位置还可以是塑胶上壳与屏蔽罩之间的内部；
一种无线快充装置的充电散热方法，通过所述无线线充电控制单元集成的软件逻辑策略单元进行算法控制，包括：
步骤一、温度传感器单元实时采集温度参数，并同步将采集到的温度参数传输至软件逻辑策略单元；所述温度参数包括三种：线圈温度传感器参数、板内温度传感器参数以及产品内温度传感器参数；
步骤二、所述软件逻辑策略单元预先设置有温度阈值，所述温度阈值包括三种：线圈及隔磁片组件表面温度阈值、PCBA温度阈值以及产品内部温度阈值；
步骤三、所述软件逻辑策略单元将温度传感器单元采集到的温度参数与所述温度阈值进行比较，当任一温度参数大于其对应的温度阈值时，所述软件逻辑策略单元控制风扇单元开启；
作为一种举例说明，当手机与无线快充装置建立正常充电协议后，随着无线充电时间的延长，所述线圈及隔磁片组件、PCBA以及产品内温度均曾曲线方式增长；
作为一种举例说明，所述温度参数与所述温度阈值的对应关系包括三种：
第一种：线圈温度传感器参数与线圈及隔磁片组件表面温度阈值的比较；
第二种：板内温度传感器参数与PCBA内温度阈值的比较；
第三种：产品内温度传感器参数与产品内部温度阈值的比较；
步骤四、当风扇单元开启后，所述软件逻辑策略单元根据采集到的所述温度参数实时调整风扇的风量；所述调整风扇的风量是指，所述软件逻辑策略单元根据采集到的所述温度参数，通过PWM输出占空比的方式控制所述风扇的转速快慢；
进一步的，所述通过PWM输出占空比的方式控制所述风扇的转速快慢的逻辑对应设计关系详见表一所示：
表一
NO 功率/W PWM Vcont/V 风扇转速/min
1 0 0 0
2 5 0.8 1700
3 7.5 1 2100
4 10 1.2 2550
5 15 1.4 3000
6 27 1.9 4100
7 40 2.4 5100
8 50 2.6 5600
步骤五、当手机充满电或中途停止充电时，无线充电控制单元控制无线充电作业停止，充电温度传感器单元采集到的温度参数随即下降，当所有温度参数均低于其相对应的温度阈值时，所述软件逻辑策略单元控制风扇单元关闭。
本发明的有益效果：
1、解决了无线快充导致手机端发热，进而影响手机充电的耗时延长难题；通过防滑垫风口与塑胶上壳风口以及铝合金下壳风口的自上而下的连通设计，有效的对无线充电手机进行了风冷降温；
2、通过PWM输出占空比的方式控制风扇转速，有效的降低了风扇长期额定功率运转状态下产生的噪音，提升了风扇使用寿命以及使用者的舒服程度；
3、优化、科学的结构设计，大大降低了无线充电发射线圈和接收端线圈距离，提高了电能传输过程中的利用效率；
4、本发明的结构设计，最大可能的满足了IP52到IP54的兼容设计方法；
5、低损耗风道的全新设计方法，有效的解决了无线快充装置内部的散热问题，同时利用内部的风力散热资源，进一步的对充电手机进行风力散热，达到一举多得的效果；
6、防滑垫的结构设置，增强了手机的稳定性；提升了无线充电时手机的状态稳定以及散热效果。
附图说明
图1是本发明一种无线快充装置的整体结构分拆后示意图
图2是本发明一种无线快充装置的电路结构连接关系示意图
图3是本发明一种无线快充装置的整体结构一体效果示意图
具体实施方式
下面，参考附图1至图3所示，一种无线快充装置及其电路结构与充电散热方法，其中：
一种无线快充装置，包括：防滑垫101、滤波板102、塑胶上壳103、线圈及隔磁片组件105、螺钉104、屏蔽罩106、PCBA107、铝合金下壳108以及风扇单元；
进一步的，所述滤波板102通过固定胶固定设置于所述塑胶上壳103顶部；所述线圈及隔磁片组件105通过固定胶固定设置于所述屏蔽罩106顶部；所述PCBA107设置于所述铝合金下壳108内，通过螺钉104，将所述屏蔽罩106固定在所述铝合金下壳108上，对所述PCBA107形成有效的全包裹，形成良好的电磁屏蔽；所述塑胶上壳103与所述铝合金下壳108的四周，对应的设置有卡扣111，所述塑胶上壳103卡扣在所述铝合金下壳108上；所述防滑垫101设置在所述滤波板102上方；所述风扇单元固定设置在所述铝合金下壳108的底部；
作为一种举例说明，所述固定胶为3M胶；
进一步的，所述铝合金下壳108一侧壁设置有线孔，用于电连接所述线圈及隔磁片组件105以及风扇单元的进出线；所述铝合金下壳108另一侧壁设置有第一风道口112；
进一步的，所述风扇单元包括：风扇109、风扇外壳110；所述风扇109通过线孔电连接在所述PCBA107上；所述风扇外壳110采用螺钉104将所述风扇109固定安装在所述铝合金下壳108底部，所述风扇外壳110右侧设置有导风口，所述风扇外壳110通过定位柱固定所述风扇单元的左右位置，所述导风口对应所述第一风道口112；
作为一种举例说明，所述风扇109通过线孔电连接所述PCBA107的电连接方式为：焊接或者插座连接；
进一步的，所述塑胶上壳103的一侧设置有第二风道口113，所述第二风道口113与所述第一风道口112上、下位置对应；
进一步的，所述防滑垫101一侧设置有第三风道口114，所述第三风道口114与所述第二风道口113上、下位置对应；所述防滑垫上部设置有防滑凸起条纹115；
作为一种举例说明，所述防滑凸起条纹115彼此平行设置，并与第三风道口114的出风方向平行；
进一步的，所述PCBA107、屏蔽罩106、线圈及隔磁片组件105以及滤波板102的安置均不遮挡所述第一风道口112、第二风道口113以及第三风道口114；
一种无线快充装置的电路结构，采用硬件电路集成在所述PCBA107上的结构方式；
进一步的，所述硬件电路包括：无线充电控制单元以及温度传感器单元；
进一步的，所述无线充电控制单元用于控制无线充电作业，所述无线线充电控制单元还集成有软件逻辑策略单元；用于采集所述温度传感器单元的温度信号，对所述温度信号进行分析判断后，控制所述风扇单元的工作状态；
所述温度传感器单元包括：设置在线圈及隔磁片组件105表面的线圈温度传感器、设置在PCBA107的板内温度传感器以及紧贴在屏蔽罩106下方的产品内温度传感器；
作为一种举例说明，所述线圈温度传感器、板内温度传感器以及产品内温度传感器均为NTC温度传感器；
进一步的，所述线圈温度传感器用于实时检测所述线圈及隔磁片组件105表面的温度；所述板内温度传感器用于实时检测所述PCBA107的温度；所述产品内温度传感器用于实时检测本发明装置的产品内部温度；
作为一种举例说明，所述产品内是指依照本发明一种无线快充装置的结构设计生产的产品，其内部的含义；
作为一种举例说明，所述产品内的位置还可以是塑胶上壳103与屏蔽罩106之间的内部；
一种无线快充装置的充电散热方法，通过所述无线线充电控制单元集成的软件逻辑策略单元进行算法控制，包括：
步骤一、温度传感器单元实时采集温度参数，并同步将采集到的温度参数传输至软件逻辑策略单元；所述温度参数包括三种：线圈温度传感器参数、板内温度传感器参数以及产品内温度传感器参数；
步骤二、所述软件逻辑策略单元预先设置有温度阈值，所述温度阈值包括三种：线圈及隔磁片组件105表面温度阈值、PCBA107温度阈值以及产品内部温度阈值；
步骤三、所述软件逻辑策略单元将温度传感器单元采集到的温度参数与所述温度阈值进行比较，当任一温度参数大于其对应的温度阈值时，所述软件逻辑策略单元控制风扇单元开启；
作为一种举例说明，当手机与无线快充装置建立正常充电协议后，随着无线充电时间的延长，所述线圈及隔磁片组件、PCBA以及产品内温度均曾曲线方式增长；
作为一种举例说明，所述温度参数与所述温度阈值的对应关系包括三种：
第一种：线圈温度传感器参数与线圈及隔磁片组件表面温度阈值的比较；
第二种：板内温度传感器参数与PCBA内温度阈值的比较；
第三种：产品内温度传感器参数与产品内部温度阈值的比较；
步骤四、当风扇单元开启后，所述软件逻辑策略单元根据采集到的所述温度参数实时调整风扇的风量；所述调整风扇109的风量是指，所述软件逻辑策略单元根据采集到的所述温度参数，通过PWM输出占空比的方式控制所述风扇109的转速快慢；
进一步的，所述通过PWM输出占空比的方式控制所述风扇的转速快慢的逻辑对应设计关系详见表一所示：
表一：
NO 功率/W PWM Vcont/V 风扇转速/min
1 0 0 0
2 5 0.8 1700
3 7.5 1 2100
4 10 1.2 2550
5 15 1.4 3000
6 27 1.9 4100
7 40 2.4 5100
8 50 2.6 5600
步骤五、当手机充满电或中途停止充电时，无线充电控制单元控制无线充电作业停止，充电温度传感器单元采集到的温度参数随即下降，当所有温度参数均低于其相对应的温度阈值时，所述软件逻辑策略单元控制风扇单元关闭。
本发明解决了无线快充导致手机端发热，进而影响手机充电的耗时延长难题；通过防滑垫101风口与塑胶上壳103风口以及铝合金下壳108风口的自上而下的连通设计，有效的对无线充电手机进行了风冷降温；通过PWM输出占空比的方式控制风扇转速，有效的降低了风扇长期额定功率运转状态下产生的噪音，提升了风扇109使用寿命以及使用者的舒服程度；优化、科学的结构设计，大大降低了无线充电发射线圈和接收端线圈距离，提高了电能传输过程中的利用效率；本发明的结构设计，最大可能的满足了IP52到IP54的兼容设计方法；低损耗风道的全新设计方法，有效的解决了无线快充装置内部的散热问题，同时利用内部的风力散热资源，进一步的对充电手机进行风力散热，达到一举多得的效果；防滑垫101的结构设置，增强了手机的稳定性；提升了无线充电时手机的状态稳定以及散热效果。
以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (9)

1.一种无线快充装置，其特征在于，包括：防滑垫、滤波板、塑胶上壳、线圈及隔磁片组件、螺钉、屏蔽罩、PCBA、铝合金下壳以及风扇单元；
所述滤波板通过固定胶固定设置于所述塑胶上壳顶部；所述线圈及隔磁片组件通过固定胶固定设置于所述屏蔽罩顶部；所述PCBA设置于所述铝合金下壳内，通过螺钉，将所述屏蔽罩固定在所述铝合金下壳上，对所述PCBA形成有效的全包裹，形成良好的电磁屏蔽；所述塑胶上壳与所述铝合金下壳的四周，对应的设置有卡扣，所述塑胶上壳卡扣在所述铝合金下壳上；所述防滑垫设置在所述滤波板上方；所述风扇单元固定设置在所述铝合金下壳的底部；所述铝合金下壳一侧壁设置有线孔，用于电连接所述线圈及隔磁片组件以及风扇单元时的进出线；所述铝合金下壳另一侧壁设置有第一风道口；所述风扇单元包括：风扇、风扇外壳；所述风扇通过线孔电连接在所述PCBA上；
所述风扇外壳采用螺钉将所述风扇固定安装在所述铝合金下壳底部，所述风扇外壳右侧设置有导风口，所述风扇外壳通过定位柱固定所述风扇单元的左右位置，所述导风口对应所述第一风道口；所述塑胶上壳的一侧设置有第二风道口，所述第二风道口与所述第一风道口上、下位置对应；所述防滑垫一侧设置有第三风道口，所述第三风道口与所述第二风道口上、下位置对应；所述防滑垫上部设置有防滑凸起条纹；所述PCBA、屏蔽罩、线圈及隔磁片组件以及滤波板的安置均不遮挡所述第一风道口、第二风道口以及第三风道口。
2.根据权利要求1所述的一种无线快充装置，其特征在于，所述固定胶为3M胶。
3.根据权利要求1所述的一种无线快充装置，其特征在于，所述风扇通过线孔电连接所述PCBA的电连接方式为：焊接或者插座连接。
4.根据权利要求1所述的一种无线快充装置，其特征在于，所述防滑凸起条纹彼此平行设置，并与第三风道口的出风方向平行。
5.一种无线快充装置的电路结构，其特征在于，采用硬件电路集成在所述PCBA上的结构方式；
所述硬件电路包括：无线充电控制单元以及温度传感器单元；所述无线充电控制单元用于控制无线充电作业，所述无线线充电控制单元还集成有软件逻辑策略单元；用于采集所述温度传感器单元的温度信号，对所述温度信号进行分析判断后，控制所述风扇单元的工作状态；
所述温度传感器单元包括：设置在线圈及隔磁片组件表面的线圈温度传感器、设置在PCBA内的板内温度传感器以及紧贴在屏蔽罩下方的产品内温度传感器；所述线圈温度传感器用于实时检测所述线圈及隔磁片组件表面的温度；所述板内温度传感器用于实时检测所述PCBA的温度；所述产品内温度传感器用于实时检测本发明装置的产品内部温度。
6.根据权利要求5所述的一种无线快充装置的电路结构，其特征在于，所述线圈温度传感器、板内温度传感器以及产品内温度传感器均为NTC温度传感器。
7.根据权利要求5所述的一种无线快充装置的电路结构，其特征在于，所述产品内是指依照一种无线快充装置的结构设计生产的产品，其内部的含义。
8.一种无线快充装置的充电散热方法，其特征在于，通过所述无线线充电控制单元集成的软件逻辑策略单元进行算法控制，包括：
步骤一、温度传感器单元实时采集温度参数，并同步将采集到的温度参数传输至软件逻辑策略单元；所述温度参数包括三种：线圈温度传感器参数、板内温度传感器参数以及产品内温度传感器参数；
步骤二、所述软件逻辑策略单元预先设置有温度阈值，所述温度阈值包括三种：线圈及隔磁片组件表面温度阈值、PCBA温度阈值以及产品内部温度阈值；
步骤三、所述软件逻辑策略单元将温度传感器单元采集到的温度参数与所述温度阈值进行比较，当任一温度参数大于其对应的温度阈值时，所述软件逻辑策略单元控制风扇单元开启；
步骤四、当风扇单元开启后，所述软件逻辑策略单元根据采集到的所述温度参数实时调整风扇的风量；所述调整风扇的风量是指，所述软件逻辑策略单元根据采集到的所述温度参数，通过PWM输出占空比的方式控制所述风扇的转速快慢；
所述通过PWM输出占空比的方式控制所述风扇的转速快慢的逻辑对应设计关系详见表一所示：
表一
NO 功率/W PWM Vcont/V 风扇转速/min 1 0 0 0 2 5 0.8 1700 3 7.5 1 2100 4 10 1.2 2550 5 15 1.4 3000 6 27 1.9 4100 7 40 2.4 5100 8 50 2.6 5600
步骤五、当手机充满电或中途停止充电时，无线充电控制单元控制无线充电作业停止，充电温度传感器单元采集到的温度参数随即下降，当所有温度参数均低于其相对应的温度阈值时，所述软件逻辑策略单元控制风扇单元关闭。
9.根据权利要求8所述的一种无线快充装置的充电散热方法，其特征在于，所述温度参数与所述温度阈值的对应关系包括三种：
第一种：线圈温度传感器参数与线圈及隔磁片组件表面温度阈值的比较；
第二种：板内温度传感器参数与PCBA内温度阈值的比较；
第三种：产品内温度传感器参数与产品内部温度阈值的比较。
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