CN114069756A - 具有用于移动电话的无线充电器的车辆 - Google Patents

Abstract

一种车辆(1)具有：乘坐室(2)，其被设计为容纳乘员并具有用于放置移动电话(5)的至少一个支撑表面(4)；以及无线充电器(7)，其被设置在支撑表面(4)下方并被设计为形成电磁场，以给放置在支撑表面(4)上的移动电话(5)充电。无线充电器(7)具有：形成电磁场的至少一个线圈(8)、被设计为向线圈(8)供电的供电电路(10)以及将线圈(8)和供电电路(10)产生的热量散发到外部的散热器(12)。存在至少一个珀耳帖单元(13)，其具有面向支撑表面(4)的冷壁(14)和面向散热器(12)的热壁(15)。

Description

具有用于移动电话的无线充电器的车辆

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2020年7月29日提交的意大利专利申请第102020000018460号的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种具有用于移动电话的无线充电器的车辆。

背景技术

在现代车辆中，越来越需要无线充电器的存在，以允许用户给移动电话充电，该移动电话只需被放置为靠近无线充电器。

移动电话对其自身内部温度的控制非常精细，以避免在充电过程中损坏电池(该过程尤其是在无线模式下进行时会产生热量)。因此，当在充电过程中移动电话的内部温度超过警报阈值(一般为33℃左右)时，会减慢充电速度(即，降低充电功率)，以避免过热。换言之，只要移动电话的内部温度保持在警报阈值以下，就可以在最大功率下(因此，在最大充电速度下)进行充电，而当移动电话的内部温度超过警报阈值时，必须在降低的功率下(因此，在降低的充电速度下)进行充电。此外，当移动电话的内部温度接近警报阈值时，可能会在最大功率下的充电和降低的功率下的充电之间有多次切换，这甚至会使电池的健康状态(SohH)恶化。

为了尝试解决上述问题，制造商建议对安装在车辆中的无线充电器进行冷却，例如借助于无线充电器内部或无线充电器周围的强制空气循环；然而，这些方案被证明只是部分有效的，因为它们对正在充电的移动电话的发热的影响有限。

专利申请US2015229345A1公开了一种安装在车辆上的用于移动电话的支撑装置；该支撑装置还包括无线充电器，其具有使用风扇和/或珀耳帖单元的冷却装置。

专利申请US2013234656A1公开了一种用于移动电话的无线充电系统，其安装在车辆上并设有强制空气冷却装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有用于移动电话的无线充电器的车辆，所述充电器允许以无线模式给移动电话快速充电而不会给电池带来压力。

根据本发明，提供了一种车辆，其包括：

乘坐室，其被设计为容纳乘员并具有用于放置移动电话的至少一个支撑表面；以及

无线充电器，其被设置在支撑表面下方并被设计为形成电磁场，以给放置在支撑表面上的移动电话充电。

其中无线充电器包括：形成电磁场的至少一个线圈、被设计为向线圈供电的供电电路以及将线圈和供电电路产生的热量散发到外部的散热器。

该车辆的特征在于包括至少一个珀耳帖单元，其具有面向支撑表面的冷壁和面向散热器的热壁。

所附权利要求描述了本发明的优选实施方式并且形成了说明书的整体部分。

附图说明

现在将参照附图描述本发明，附图示出了本发明的一些非限制性实施方式，其中：

·图1是根据本发明的车辆的示意性局部视图；

·图2是图1的车辆的仪表板的示意性立体图，其中形成了与无线充电器耦合的移动电话支撑表面；

·图3是图2的与无线充电器耦合的支撑表面的示意性剖视图；

·图4是图3的无线充电器的立体分解图；

·图5是图2的与无线充电器耦合的支撑表面的示意性局部分解剖视图；

·图6、图7和图8是图2的无线充电器的相应变型的三种示意性局部分解剖视图；并且

·图9包含将移动电话使用根据本发明的无线充电器的充电时间与使用市售无线充电器的充电时间进行比较的图表。

具体实施方式

在图1中，附图标记1总体上表示具有乘坐室2的车辆，乘坐室2被设计为容纳乘员并在前部由仪表板3界定。

根据图2，仪表板3具有用于放置移动电话5(在图3和图5至图8中示意性示出)的(至少一个)支撑表面4。

根据图3，支撑表面4被形成在杯状(盆状)支撑体6中。在支撑体6的底部耦合有无线充电器7，其设置在支撑表面4下方并被设计为形成电磁场，以给放置在支撑表面4上的移动电话5充电。

根据图4，无线充电器7包括多个线圈8，它们通过容纳元件9支撑并且形成电磁场，从而(以无线模式)给放置在支撑表面4上的移动电话5充电；根据未在此示出的一个不同的实施方式，存在单一的线圈8而不是多个线圈8。此外，无线充电器7包括供电电路10，其被设计为向线圈8供电以允许线圈8形成电磁场。无线充电器7包括盒状的外壳11，其通过两个壳体接合而形成并在内部容纳承载线圈8的容纳元件9和供电电路10。无线充电器7包括散热器12，其被设置在外壳11的底部处(在与支撑表面4相对的一侧上)，并将线圈8和供电电路10产生的热量散发到外部；特别地，外壳11的下部壳体在中心处具有通孔，以将散热器12直接暴露于外壳11的外部。在附图所示的实施方式中，散热器12包括导热板(通常由金属材料制成)，其具有面向无线充电器7的外部(即面向无线充电器7的外壳11的外部)的自由侧部。

无线充电器7包括(至少一个)珀耳帖单元13，其具有面向支撑表面4的冷壁14和面向散热器12的热壁15。珀耳帖单元13是固态热泵，其在通电时通过其冷壁14吸收热量并通过其热壁15释放热量，即将热量从冷壁14(其被冷却)传递至热壁15(其被加热)。

根据一个实施方式，除了向线圈8供电外，供电电路10还向珀耳帖单元13供电。

根据图5，无线充电器7包括(至少一个)传导元件16，其是导热元件(通常由金属材料制成)，一个端部面向珀耳帖单元13的热壁15并且相对的端部与散热器12直接接触。传导元件16的功能是将来自珀耳帖单元13的热壁15的热量引导(传导)至散热器12。

特别地，在图5所示的实施方式中，传导元件16为“U”形，并具有面向珀耳帖单元13的热壁15的中心壁17，以及垂直于中心壁17定向并且端部与散热器12直接接触的两个侧壁18。优选地，供电电路10被设置在传导元件16的两个侧壁18之间，并因此被设置在界定在传导元件16与散热器12之间的空间中。

在图3和图5所示的实施方式中，传导元件16(特别是传导元件16的中心壁17)与线圈8(即，设置有线圈8的容纳元件9)直接接触，并且珀耳帖单元13被设置在支撑表面4与线圈8之间，使得珀耳帖单元13的冷壁14尽可能靠近支撑表面4。

在图6所示的变型中，传导元件16具有从侧壁18突出并接触珀耳帖单元13(即，最终直接接触珀耳帖单元13)的附件19；显然，附件19的延伸量需要进行限制以免屏蔽线圈8产生的电磁场，并且需要到达支撑表面4以通过无线模式给移动电话5充电。

在图7所示的变型中，传导元件16(特别是传导元件16的中心壁17)与珀耳帖单元13的热壁15直接接触，并且珀耳帖单元13被设置在线圈8和传导元件16之间，使得线圈8尽可能靠近支撑表面4。

在图3、图5和图6所示的实施方式中，珀耳帖单元13被设置成尽可能靠近支撑表面4，并因此允许对支撑表面4进行最大程度的冷却(因此，尽可能地限制无线充电期间移动电话5的发热)；然而，在这些实施方式中，珀耳帖单元13位于支撑表面4与线圈8之间，并因此可能部分地屏蔽线圈8产生的电磁场(或者至少可能干扰电磁场)，因此部分地降低了放置在支撑表面4上的移动电话5的无线充电的有效性。为了防止珀耳帖单元13屏蔽或干扰线圈8产生的电磁场，可以将珀耳帖单元13设计成可以尽可能被线圈8产生的电磁场穿透(如图5和图6中示意性所示)。

在图7所示的实施方式中，线圈8被设置成尽可能靠近支撑表面4，因此线圈8产生的电磁场可以无屏蔽或无干扰地到达支撑表面4；然而，线圈8被插在珀耳帖单元13与支撑表面4之间，因此，与图3、图5和图6所示的实施方式相比，通过珀耳帖单元13施加在支撑表面4上的冷却作用被降低(但始终存在并且是显著的)。

图8所示的实施方式是图3、图5和图6所示的实施方式与图7所示的实施方式之间的折衷：珀耳帖单元13与线圈8共面(即，与支撑线圈8的容纳元件9共面)，因此，在一个端部处珀耳帖单元13的冷壁14和线圈8尽可能靠近支撑表面4，而在相对的端部处珀耳帖单元13的热壁15和线圈8与传导元件16(特别是传导元件16的中心壁17)直接接触。

根据一个可行的实施方式，无线充电器7包括温度传感器20，其被设计为测量温度并被设置在支撑表面4与珀耳帖单元13的冷壁14之间(优选但非必须地，温度传感器20被设置成与珀耳帖单元13的冷壁14接触)。为珀耳帖单元13供电的供电电路10需要一种控制单元，其被构造为根据温度传感器20读取的温度来控制珀耳帖单元13的供电。由于存在温度传感器20，可以使用反馈控制逻辑以非常精确的方式控制珀耳帖单元13，因此针对放置在支撑表面4上并以无线方式充电的移动电话5的实际冷却需求来不断地调整珀耳帖单元13的作用。

在此描述的实施方式可以相互组合，而不会因此超出本发明的保护范围。

上述具有无线充电器7的车辆1具有许多优点。

首先，上述具有无线充电器7的车辆1允许移动电话5始终以尽可能最大的功率(因此，在尽可能最短的时间内)充电，而不会使移动电话5显著发热(即，没有使移动电话5的内部温度升高到警报阈值以上的风险，当超过该警报阈值时会迫使移动电话5以降低的功率充电)。

这种结果是通过珀耳帖单元13的作用而获得的，其将热量从支撑表面4(其上放置有移动电话5)转移至散热器12。换言之，珀耳帖单元13允许支撑表面在无线充电器7的所有其余部分(特别是无线充电器7的供电电路10)发热时被冷却。然而，热量从支撑表面4到无线充电器7的其余部分的传递不会产生任何问题，因为移动电话5的警报阈值较低(通常在33℃左右)，而无线充电器7可以在高得多的温度下(通常达到75℃至85℃)运行而没有问题。换言之，在没有珀耳帖单元13的作用的情况下，支撑表面4可能达到40℃至45℃(这是过高的值，以至于不允许移动电话5以最大功率充电)，而无线充电器7内部可能达到55℃至60℃；另一方面，在存在珀耳帖单元13的作用的情况下，支撑表面4可以保持在25℃至30℃(这是允许移动电话5以最大功率充电的值)，而无线充电器7内部可能达到70℃至75℃(这是与无线充电器7的正常工作完全兼容的温度)。

综上所述，珀耳帖单元13的目的不是在内部冷却无线充电器7(其不需要冷却并且即使在较高的温度下也可以轻松工作)，而是冷却与移动电话5接触的支撑表面4，代价是无线充电器7的内部发热程度较大。

图9示出了移动电话5使用上述的无线充电器7的充电时间(虚线所示)与使用市售的类似无线充电器的充电时间(实线所示)之间的比较：在移动电话5停用时(顶部的图表)以及在移动电话5由于持续激活音频流和导航功能而被密集使用时(底部的图表)，上述的无线充电器7(虚线所示)都使充电比市售的类似无线充电器快得多。特别地，在图9所示的图表中，移动电话5的警报阈值(高于该值时移动电话5无法以最大速度充电—称为“快速充电”)等于33℃：应指出的是，上述的无线充电器7允许移动电话5始终保持低于警报阈值，并因此能够连续使用最大功率充电(“快速充电”)，而市售的无线充电器7在很大程度上在降低功率下充电(“常规充电”)的情况下工作。

此外，上述具有无线充电器7的车辆1制造起来简单且经济，因为与类似的无线充电器7相比，制造商只需添加能够容易地在市场上以相对较低的成本获取的珀耳帖单元13。

附图标记列表

1 车辆

2 乘坐室

3 仪表板

4 支撑表面

5 移动电话

6 支撑体

7 无线充电器

8 线圈

9 容纳元件

10 供电电路

11 外壳

12 散热器

13 珀耳帖单元

14 冷壁

15 热壁

16 传导元件

17 中心壁

18 侧壁

19 附件

20 温度传感器

Claims (12)

1.一种车辆(1)，其包括：

乘坐室(2)，其被设计为容纳乘员并具有用于放置移动电话(5)的至少一个支撑表面(4)；以及

无线充电器(7)，其被设置在所述支撑表面(4)下方并被设计为形成电磁场，以给放置在所述支撑表面(4)上的所述移动电话(5)充电，

其中所述无线充电器(7)包括：形成所述电磁场的至少一个线圈(8)、被设计为向所述线圈(8)供电的供电电路(10)以及将所述线圈(8)和所述供电电路(10)产生的热量散发到外部的散热器(12)，

其特征在于，所述车辆(1)包括至少一个珀耳帖单元(13)，其具有面向所述支撑表面(4)的冷壁(14)和面向所述散热器(12)的热壁(15)。

2.根据权利要求1所述的车辆(1)，其特征在于，其包括至少一个传导元件(16)，所述传导元件是导热元件，其一个端部面向所述珀耳帖单元(13)的所述热壁(15)并且相对的端部与所述散热器(12)直接接触。

3.根据权利要求2所述的车辆(1)，其特征在于，所述传导元件(16)与所述珀耳帖单元(13)的所述热壁(15)直接接触。

4.根据权利要求2所述的车辆(1)，其特征在于，所述传导元件(16)为“U”形，并且具有：中心壁(17)，其面向所述珀耳帖单元(13)的所述热壁(15)；以及两个侧壁(18)，它们垂直于所述中心壁(17)定向并且端部与所述散热器(12)直接接触。

5.根据权利要求4所述的车辆(1)，其特征在于，所述供电电路(10)被设置在所述传导元件(16)的所述两个侧壁(18)之间，并因此被设置在界定在所述传导元件(16)与所述散热器(12)之间的空间中。

6.根据权利要求1所述的车辆(1)，其特征在于，所述散热器(12)包括导热板，其具有面向所述无线充电器(7)的外部的自由侧部。

7.根据权利要求1所述的车辆(1)，其特征在于，所述珀耳帖单元(13)被设置在所述线圈(8)与所述供电电路(10)之间，使得所述珀耳帖单元(13)的所述冷壁(14)与所述线圈(8)直接接触。

8.根据权利要求1所述的车辆(1)，其特征在于，所述珀耳帖单元(13)被设置在所述支撑表面(4)与所述线圈(8)之间。

9.根据权利要求1所述的车辆(1)，其特征在于，所述供电电路(10)还向所述珀耳帖单元(13)供电。

10.根据权利要求1所述的车辆(1)，其特征在于，其包括：

温度传感器(20)，其被设计为测量温度并被设置在所述支撑表面(4)与所述冷壁(14)或所述珀耳帖单元(13)之间；以及

控制单元，其被构造为根据所述温度传感器(20)读取的温度来控制所述珀耳帖单元(13)的供电。

11.根据权利要求10所述的车辆(1)，其特征在于，所述温度传感器(20)被设置成与所述珀耳帖单元(13)的所述冷壁(14)直接接触。

12.根据权利要求1所述的车辆(1)，其特征在于，所述珀耳帖单元(13)是固态热泵，其在通电时通过其自身的冷壁(14)吸收热量并通过其自身的热壁(15)释放热量。

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