CN114174463A - 用于便携式电子设备的热管理系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种可穿戴电子设备。该设备可包括支撑结构和设置在支撑结构中或上的电子部件。热交换器元件可与电子部件热耦接，该热交换器元件包括流体入口和流体出口。第一导管可被流体连接到热交换器的流体入口，第一导管被配置为将第一温度的液体输送到热交换器。第二导管可被流体连接到热交换器的流体出口，第二导管被配置为将不同于第一温度的第二温度的液体输送离开热交换器。

Description

用于便携式电子设备的热管理系统

优先权声明

本申请依据35U.S.C.§119(e)要求于2019年5月28日提交的美国临时申请No.62/853,613的优先权的权益。该优先权文件中的每一个的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本领域涉及一种用于便携式电子设备的热管理系统。

背景技术

在各种类型的便携式电子设备中，使由板载电子设备、电源(例如电池)或其他充当热源的电子部件产生的热充分耗散可能是具挑战性的。可能希望改善电子设备中的热耗散。

例如，在一些实施例中，现代计算和显示技术促进了用于“虚拟现实”和/或“增强现实”体验的系统的发展，其中数字再现的图像或其部分以看起来是真实的或可被感知为真实的方式呈现给用户。虚拟现实或“VR”场景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现，而不对其他实际的真实世界的视觉输入透明；增强现实或“AR”场景通常涉及将数字或虚拟图像信息呈现为对用户周围的现实世界的可视化的增强。

一些VR或AR系统可能包括便携式电子设备，该电子设备可能受到热负载的影响，该热负载可能对于用户而言是不舒服的或可能损坏系统的部件。因此，对于便携式(例如，可穿戴)电子设备(包括与VR或AR系统结合使用的设备)的改善热解决方案仍然存在持续需求。

发明内容

本文所公开的各种实施例涉及用于可穿戴或便携式电子设备(诸如用于可穿戴VR或AR系统)的热管理系统。各种类型的可穿戴电子设备包括处理器和其他生成热的部件。这样的热生成可能增加电子设备的温度，这可能对用户产生不适，和/或可能对电子设备的操作产生负面影响。本文所公开的各种实施例包括热管理系统，该热管理系统包括液体冷却装置，该液体冷却装置包括液体导管和热交换器，其被配置为从设备中去除热以改善用户体验和/或设备操作。

在一个实施例中，公开了一种可穿戴电子设备。可穿戴电子设备可包括支撑结构。可穿戴电子设备可包括设置在支撑结构中或上的电子部件。可穿戴电子设备可包括与电子部件热耦接的热交换器元件，该热交换器元件包括流体入口和流体出口。可穿戴电子设备可包括流体连接到热交换器的流体入口的第一导管，该第一导管被配置为将第一温度的流体输送到热交换器。可穿戴电子设备可包括流体连接到热交换器的流体出口的第二导管，该第二导管被配置为将不同于第一温度的第二温度的液体输送离开热交换器。

在另一实施例中，公开了一种用于便携式设备的冷却系统。冷却系统可包括热生成元件和热传递系统。热传递系统可包括与热生成元件邻近地设置的热交换器、散热器、与散热器邻近地设置的风扇、与热交换器和散热器流体连通的热传递回路、以及与热传递回路流体连通的泵。冷却系统可包括具有与风扇和泵中的至少一者耦接的输出轴的电机。

本说明书中描述的主题的一个或多个实现方式的细节在附图和下面的描述中阐述。通过阅读描述、附图和权利要求，其他特征、方面和优点将变得显而易见。本发明内容和以下详细的描述都不旨在限定或限制本发明主题的范围。

附图说明

图1示出了具有由人观看到的特定虚拟现实对象和特定物理对象的增强现实场景的图示。

图2A-2D示意性地示出了根据各种实施例的可穿戴系统的示例。

图3A-3C示出了根据各种实施例的头戴式部件和本地处理和数据模块。

图4是根据一个实施例的热管理系统的示意性系统视图。

图5是根据另一实施例的热管理系统的示意性系统视图。

图6是图5所示的累积器(accumulator)的示意图。

图7是示出根据各种实施例的用于用冷却液填充系统的热管理系统的一部分的示意性系统图。

在所有附图中，可重复使用参考标号来指示所参考的元素之间的对应。提供附图是为了图示本文描述的示例实施例，而非旨在限制本公开的范围。

具体实施方式

本文所公开的各种实施例涉及便携式(例如，可穿戴)电子设备。例如，在图1中示出了增强现实场景4，其中AR技术的用户看到以人、树木、背景中的建筑物以及混凝土平台1120为特征的真实世界公园状设置6。除了这些项目之外，AR技术的用户还感知他“看到”站在真实世界平台1120上的机器人雕像1110，以及看起来像大黄蜂的化身的飞舞的卡通式的化身角色2，尽管这些元素2、1110不存在于真实世界中。至少元件2、1110可以至少部分地由本文所公开的便携式(例如，可穿戴)电子设备提供给用户。事实证明，人类的视觉感知系统是非常复杂的，并且产生有助于连同其他虚拟或真实世界的图像元素一起的虚拟图像元素的舒适、自然、丰富呈现是具有挑战性的。

例如，头戴式AR显示器(或头盔式显示器或智能眼镜)通常至少松散地耦接到用户的头部，并由此在用户的头部移动时而移动。如果显示系统检测到用户的头部移动，则可以更新正在显示的数据以考虑头部姿态的变化。

作为示例，如果佩戴头戴式显示器的用户在显示器上观看三维(3D)对象的虚拟表示并且在3D对象出现的区域周围走动，则该3D对象可以关于每个视点被重新渲染，使用户感知到他或她正在占据现实空间的对象周围走动。如果头戴式显示器用于呈现位于虚拟空间(例如，丰富的虚拟世界)内的多个对象，则可以使用头部姿态的测量(例如，用户头部的位置和取向)来重新渲染场景，以匹配用户的动态改变的头部位置和取向，并提供增加的虚拟空间沉浸感。

在AR系统中，头部姿态的检测或计算可以有利于显示系统渲染虚拟对象，使得它们看起来以对用户有意义的方式占据真实世界中的空间。此外，与用户头部或AR系统相关的现实对象(诸如手持装置(也可以称为“图腾(totem)”)、触觉装置或其他现实物理对象)的位置和/或取向的检测还可以有利于显示系统向用户呈现显示信息，以使用户能够有效地与AR系统的某些方面交互。当用户头部在真实世界中移动时，虚拟对象可以作为头部姿态的函数被重新渲染，使得虚拟对象看起来相对于真实世界保持稳定。至少对于AR应用，虚拟对象与物理对象的空间关系的放置(例如，呈现为看起来在二维或三维中在空间上接近物理对象)可能是非平凡的问题。例如，头部移动可能使周围环境视图中的虚拟对象的放置显著复杂化。无论视图是作为周围环境的图像被捕获然后被投影或显示给终端用户，还是终端用户直接感知周围环境的视图，都是如此。例如，头部移动将可能导致终端用户的视场改变，这将可能需要更新在终端用户的视场中显示的各种虚拟对象的位置。另外，头部移动可以在多种范围和速度内发生。头部移动速度可以不仅在不同的头部移动之间变化，而且也可以在单个头部移动的范围内或跨单个头部移动的范围变化。例如，头部移动速度可以最初从起始点增加(例如，线性地或不是线性地)，并且可以在达到结束点时减小，从而在头部移动的起始点和结束点之间的某处获得最大速度。快速的头部移动甚至可能超过特定显示器或投影技术的能力，以使得向终端用户呈现看起来均匀和/或平滑移动的图像。

头部跟踪准确度和延迟(例如，在用户移动他或她的头部时和图像被更新并显示给用户时的时间之间的经过的时间)对于VR和AR系统来说是具有挑战性的。特别是对于用虚拟元素填充用户视场的大部分的显示系统，如果头部跟踪的准确度高并且从头部移动的第一次检测到由显示器传递给用户视觉系统的光的更新的整体系统延迟非常低是有利的。如果延迟高，则系统可能会在用户的前庭和视觉感官系统之间产生不匹配，并产生可能导致运动病或模拟器疾病的用户感知场景。如果系统延迟高，则虚拟对象的明显位置在快速头部移动期间将显得不稳定。

除了头戴式显示系统之外，其他显示系统可受益于准确且低延迟的头部姿态检测。这些包括头部跟踪显示系统，其中显示器没有佩戴在用户的身体上，而是例如安装在墙壁或其他表面上。头部跟踪显示器就像一个到场景上的窗口，并且当用户相对于“窗口”移动他的头部时，场景被重新渲染以匹配用户的改变的视点。其他系统包括头戴式投影系统，其中头戴式显示器将光投射到真实世界上。

另外，为了提供现实的增强现实体验，可以将AR系统设计为与用户交互。例如，多个用户可以用虚拟球和/或其他虚拟对象玩球赛。一个用户可以“抓住”虚拟球，并将球扔回另一用户。在另一实施例中，可以向第一用户提供图腾(例如，通信地耦接到AR系统的真实球棒)以击中虚拟球。在其他实施例中，可以向AR用户呈现虚拟用户界面以允许用户选择许多选项中的一个。用户可以使用图腾、触觉装置、可穿戴部件、或者简单地触摸虚拟屏幕以与系统交互。

检测用户的头部姿态和取向以及检测空间中的现实对象的物理位置使得AR系统能够以有效且愉快的方式显示虚拟内容。然而，虽然这些能力对AR系统是关键的，但它们很难实现。换言之，AR系统可以识别现实对象(例如，用户的头部、图腾、触觉装置、可穿戴部件、用户的手等)的物理位置并且将现实对象的物理坐标与对应于正被显示给用户的一个或多个虚拟对象的虚拟坐标相关联。这通常需要高度精确的传感器和以快速速率跟踪一个或多个对象的位置和取向的传感器识别系统。当前的方法不能以令人满意的速度或精度标准执行定位。由此，在AR和VR装置的背景下需要更好的定位系统。

因此，在AR和VR设备的上下文中存在针对更好定位系统的需要。此外，用户的持续和/或快速移动可将各种其他问题引入这样的AR和/或VR设备的电气、热和/或机械系统中。另外，对处理器和其他热生成部件的使用可能对于用户而言是不舒服的，或者可能以其他方式降低系统的性能。例如，处理器和其他热源可能位于靠近用户皮肤的头戴式耳机中，这可能在系统的操作期间对于用户产生不舒适。因此，为AR和VR设备提供改善的热管理系统可能是重要的。

参考图2A-2D，示出了一些通用部件选项。在关于图2A-2D的讨论之后的详细描述的部分中，呈现了各种系统、子系统和部件，用于解决为人类VR和/或AR提供高质量、舒适感知的显示系统的目标。

如图2A所示，AR系统用户60被描绘为佩戴头戴式部件58，该头戴式部件58以耦接到位于用户眼睛前方的显示系统62的框架64结构为特征。扬声器66被耦接到所示配置的框架64并且被定位在用户的耳道附近(在一些实施例中，另一扬声器(未示出)被定位在用户的另一耳道附近以提供立体声/可塑形的声音控制)。显示器62例如通过有线引线或无线连接可操作地耦接68到本地处理和数据模块70，该模块70可以以各种配置安装，例如固定地附接到框架64、固定地附接到如图2B的实施例所示的头盔或帽子80、嵌入在耳机中、以如图2C的实施例中所示的背包式配置可移除地附接到用户60的躯干82、或以如图2D的实施例中所示的腰带耦合式配置可移除地附接到用户60的臀部84。

本地处理和数据模块70可以包括节能处理器或控制器以及诸如闪速存储器的数字存储器，二者都可用于辅助数据的处理、缓存以及存储，数据可以包括如下数据：a)从传感器(其可以可操作地耦接到框架64)捕获的数据，这些传感器为例如图像捕获设备(例如，相机)、麦克风、惯性测量单元、加速度计、罗盘、GPS单元、无线电装置和/或陀螺仪；和/或b)使用远程处理模块72和/或远程数据储存库74获取和/或处理的数据，可能在这样的处理或检索之后传递给显示器62。本地处理和数据模块70可以通过76、78(诸如经由有线或无线通信链路)可操作地耦接到远程处理模块72和远程数据储存库74，使得这些远程模块72、74彼此可操作地耦接以及作为资源可用于本地处理和数据模块70。

在一个实施例中，远程处理模块72可以包括一个或多个相对强大的处理器或控制器，其被配置为分析和/或处理数据或图像信息。在一个实施例中，远程数据储存库74可以包括规模相对大的数字数据储存设施，其可以通过互联网或其他网络配置以“云”资源配置而可用。在一个实施例中，在本地处理和数据模块中存储全部数据，并且执行全部计算，这允许从任何远程模块完全自主使用。

图3A和图3B示出了头戴式部件58A和本地处理和数据模块70的一个实施例。图3A还示出了被配置为在AR或VR体验期间操纵系统的手持式控制器71。图3C是图3B所示的部件58A的示意性透视横截面图。除非另外说明，否则图3A的特征可以与图1-2D的相同编号的部件相同或大体相似。图3A至图3B所示的设备示出了由佛罗里达Plantation市的奇跃(MagicLeap)公司销售的Magic Leap One系统。然而，本文所公开的实施例可与任何类型的便携式(例如，可穿戴)电子设备一起使用。头戴式部件58A的框架64A可以是支撑结构101的一部分。支撑结构101可包括其中的一个或多个腔59。各种类型的电子部件、电源和其他设备可以安装在支撑结构101上或内，例如，在一个或多个腔59内。如本文所解释的，支撑结构101上或内的这些设备可生成热，例如，可充当热源。由这些设备生成的热可能对于用户而言是不舒服的，或者可能以其他方式对系统的操作产生负面影响。因此，对于针对头戴式部件58A的改善的热耗散技术仍然存在持续需要。类似地，在各种实施例中，本地处理和数据模块70的电子部件可能生成热，这可能对于用户而言是不舒服的或者可能以其他方式影响系统的操作。因此，本文所公开的实施例可用于改善头戴式部件58A、本地处理和数据模块70或两者中的热耗散。实际上，本文所公开的实施例可用于任何合适类型的便携式(例如，可穿戴)电子设备。

热管理系统的示例

图4是根据一个实施例的热管理系统100的示意性系统视图。热管理系统100可以设置在头戴式部件58或58A的支撑结构101中或上。例如，在一些实施例中，热管理系统100可以设置在外壳101的一个或多个腔59中。在其他实施例中，热管理系统100可以设置在本地处理和数据模块70中或上、在手持式控制器71中或上、和/或在任何其他合适类型的便携式(例如，可穿戴)电子设备上。如上文所解释的，各种热源(诸如电子部件102a、102b)可以设置在支撑结构101中或上，例如，在一个或多个腔59中。电子部件102a、102b生成热，这可能使用户不舒服或以其他方式对系统性能产生负面影响。电子部件102a、102b可以是生成热的任何类型的部件或设备。例如，电子部件102a、102b可包括处理器、光发射器(例如，发光二极管或LED)、投影仪、电源或生成热的任何其他类型的部件。尽管图4示出了两个电子部件102a、102b，但是应当理解，任何数量的电子部件可以与支撑结构101耦接。

为了将热输送离开电子部件102a、102b，电子部件102a、102b可以与对应的第一和第二热交换器元件103a、103b热耦接。例如，电子部件102a可以通过诸如热粘合剂(例如，热界面材料或TIM)的导热介质而被热附接到第一热交换器元件103a。电子部件102b可以通过导热介质(诸如TIM)而被热附接到第二热交换器元件103b。第一和第二热交换器103a、103b可包括腔结构或腔室，其被配置为将热从电子部件102a、102b传递到液体冷却系统，该液体冷却系统将热输送离开电子部件102a、102b和热交换器103a、103b。例如，在各种实施例中，第一和第二热交换器103a、103b可以包括被配置为增加或最大化流体之间的热传递面积的内部几何形状，例如缠绕(wind)通道、腔或销(pin)。

如图4所示，第一和第二热交换器103a、103b可以与收集散热器106流体连通，该收集(collection)散热器106被配置为将由热交换器103a、103b收集的热能耗散到外部环境(例如，周围空气)。在一些实施例中，收集散热器106可定位在支撑结构101上，以便在被佩戴时位于用户头部的后侧或其附近。第一导管104a可将第一热交换器103a的第一流体入口105a流体连接到收集散热器106的对应第一端口114a。在一些实施例中，导管104a、104b可以设置在外壳101中或上，例如，在一个或多个腔59内。在其他实施例中，导管104a、104b可以至少部分暴露于外部环境。第二导管104b可将第一热交换器103a的第一流体出口105b流体连接到收集散热器106的对应第二端口114b。第三导管104c可将第二热交换器103b的第一流体入口105c流体连接到收集散热器106的对应第三端口114c。第四导管104d可将第二热交换器103b的第一流体出口105d流体连接到收集散热器106的对应第四端口114d。

收集散热器106可包括内部管道或导管，其被配置为将从第一和第二热交换器元件103a、103b收集的热传递到外部环境，例如空气。例如，收集散热器106可包括多个销或鳍(fin)115，这些销或鳍115可以增加暴露于空气的表面积，从而改善到外部环境的热耗散(例如，通过支撑结构101内的开口)。收集散热器106还可包括填充口107a和通风口107b。通过将冷却液供应到填充口107a，收集散热器106可以被冷却液或冷却剂填充。通风口107b(在一些实施例中可包括单向通风口)可被配置为允许空气在填充期间从收集散热器106逸出。在散热器106被冷却液填充之后，填充口107a和通风口107b可以被密封或以其他方式被封闭。如下文结合图5至图6所解释的，还可以沿着系统的流体路径提供累积器，以防止在冷却液中形成气体或气泡。在一些实施例中，可提供风扇116来使鳍115上的气流加速，以改善离开收集散热器106的热耗散。在各种实施例中，风扇116可设置在外壳101中或上，例如，在一个或多个腔59内。在一些实施例中，空气可以通过进气口流入腔59中，并且可以通过出口将热输送离开部件。在其他实施例中，在热管理系统100中可以不提供风扇。在一些实施例中，收集散热器106或其一部分(例如，散热器106的鳍115)可以远离用户的身体(例如，远离用户的头部)定向，使得可以将热传递离开用户。在各种实施例中，鳍115可以暴露于周围空气以增强冷却。在一些实施例中，可以选择与鳍115相对的热管理系统的部分，诸如支撑块119，以便将用户的身体与由散热器106收集的热隔离。

此外，如下面结合图6解释和说明的，还可以提供泵和驱动泵的电机(在图4中未示出)。电机可以由合适的电子设备启动以驱动泵，该泵进而可以驱动液体通过导管104a-104d和热交换器元件103a、103b。在一些实施例中，电机的输出轴可与风扇116和泵耦接，以同时旋转风扇116(以在散热器106上生成气流)和泵(以使液体流过热交换器103a或103b和散热器106)。在一些实施例中，可以提供离合器机构或切换机构，使得当风扇116和泵共享共同的电机轴和电机时，系统可以单独驱动风扇116和泵。在一些实施例中，风扇116和泵可各自具有用于单独驱动风扇116和泵的相关联的电机。进一步地，在一些实施例中，散热器106可包括主动冷却槽，诸如在扩展表面区域(例如，鳍或销)上的主动或强制气流。

图4所示的热管理系统是平衡热系统的示例。例如，如图4所示，第一热路径117a(例如，包括导管104a、104b)可以将热从第一热交换器元件103a输送到收集散热器106。第二热路径117b(例如，包括导管104c、104d)可以将热从第二热交换器元件103b输送到收集散热器106。在图4中，第一和第二热路径117a、117b至少部分地并且在一些情况下完全地彼此热独立或隔离。至少在散热器106和分别与其耦接的热交换器元件之间，路径117b可以独立于路径117a。这可以提供允许要从每个电子部件102a、102b中去除的热量被独立寻址的优点。例如，在图4中，由第一热交换器元件103a收集并传递到散热器106的热量可以独立于由第二热交换器元件103b收集并传递到散热器106的热量。

在操作期间，泵(在图4中未示出，参见图5)可以通过第一流体入口105a沿着第一导管104a将热管理系统100中的液体(例如，冷却剂)驱动到第一热交换器元件103a。液体可以在第一热交换器元件103a内通过第一流体出口105a(以及第一热交换器元件103a内的任何附加导管或管道)路由选择到第二导管104b。因此，冷却或冷液体可以在第一温度下沿着第一导管104a供应到第一热交换器元件103a。由电子部件102a(其可以充当热源)产生的热可以将液体的温度增加到大于第一温度的第二温度。应当理解，尽管图4的热源包括电子部件102a，但是在其他实施例中，热源可包括生成不想要的热能的任何其他合适的设备或系统。所产生的第二温度的温暖或热液体可以沿着第二导管104b从第一热交换器元件103a输送到收集散热器106。冷却液可包括任何合适类型的冷却剂，包括例如包括水和丙二醇的溶液。热管理系统100中的泵可以物理地或功能地集成到收集散热器106中。例如，在一个实施例中，泵可以安置在支撑块119中，或者可以单独安置，如结合下文所讨论的系统200所示。

类似地，上文所讨论的泵(或另一泵)可通过第二热交换器元件103b的流体入口105c沿着第三导管104c将液体(例如冷却剂)驱动到第二热交换器元件103b。液体可以在第二热交换器元件103b内通过流体出口105d(以及第二热交换器元件103b内的任何附加导管或管道)路由到第四导管104d。因此，冷却液或冷液体可以在第一温度下沿着第二导管104c供应到第三热交换器元件103b。由电子部件102b(其可以充当热源)生成的热可以将液体的温度增加到大于第一温度的第二温度。所产生的第二温度的温暖或热液体可以沿着第四导管104d从第二热交换器元件103b输送到收集散热器106。

第二温度的温暖或热液体可通过收集散热器106中的一个或多个导管。来自温暖或热液体的热能可传递到散热器106的鳍115，并且从鳍115传递到空气。如上文所解释的，在一些实施例中，风扇116可通过使鳍115上的气流加速来增强来自鳍115的热耗散。

有益地，图4所示的热管理系统100可以显著降低温度以保持用户舒适性和系统性能。例如，热管理系统100可以将头戴式部件58、58A的表面温度保持在低于预定最大温度阈值的水平。在一些实施例中，头戴式部件58、58A的表面温度可以保持在比预定最大温度阈值低至少10℃的温度。在一些实施例中，头戴式部件58、58A的表面温度可以保持在比预定最大温度阈值低至少12℃的温度。在一些实施例中，例如，当系统100包括风扇以改善热耗散时，头戴式部件58、58A的表面温度可以保持在比预定最大温度阈值低至少18℃的温度。因此，在各种实施例中，头戴式部件58、58A的表面温度可以保持在比预定最大阈值温度低10℃至25℃的范围内的温度。在一些实施例中，热管理系统100可以将温度降低到稍微高于周围温度，例如，降低到比周围温度(例如，室温)高1℃至5℃的温度。在各种实施例中，热管理系统100可被配置为耗散与由热生成部件(诸如部件102a、102b)产生的热能近似相等的热能，使得热回路接近或近似能量中性。

此外，热管理系统100可有利地以适合于在便携式(例如，可穿戴)电子设备中使用的小形状因子来提供。

图5是根据另一实施例的热管理系统200的示意性系统视图。除非另外说明，否则图5的部件通常可以与图4的类似编号部件相似或相同，其中附图标记相对于图4的附图标记增加100。例如，与图4一样，图5的热管理系统200可包括液体冷却系统，该液体冷却系统被配置为将热能传递离开热源，诸如电子部件202a、202b。然而，与图4(其示出了平衡热系统)的实施例不同，图5的实施例示出了不平衡热系统。

如图5所示，第一和第二热路径217a、217b可以不是彼此独立或隔离的。相反，如图5所示，热路径217a、217b可以彼此串联，使得从第一热交换器元件203a收集的一些热能可以通过第二热路径217b传递到第二热交换器元件203b。同样地，来自第二热交换器元件203b的一些热能可以通过第二热路径217b传递回第一热交换器元件203a。有益地，在各种实施例中，图5所示的不平衡系统200在热负载不对称的情况中可能是优选的。在图5的不平衡系统200中，例如，较冷的液体可以首先被路由到与较大热负载耦接的热交换器203a，然后在被传递到散热器206之前被路由到第二热交换器203b。相反，对于其中每个热源(例如，每个部件102a/202a、102b/202b)的热负载近似相同的平衡负载，可能希望利用图4的平衡系统100。

图5所示的系统200可包括由电机218驱动的泵209。泵209可包括任何合适类型的泵，诸如再生泵。在其他实施例中，可以使用压电泵或离心泵。电机218可包括任何合适类型的电机。在一些实施例中，例如，电机218可以包括薄饼电机，薄饼电机可以相对薄以便适合于在结构101的小形状因子内支撑。在一些实施例中，电机218的输出轴可与风扇216和泵209耦接，以同时旋转风扇216(以在散热器206上生成气流)和泵209(以使液体流过热交换器203a或203b和散热器206)。在一些实施例中，可以提供离合器机构或切换机构，使得当风扇216和泵209共享共同电机轴和电机218时，系统可以单独驱动风扇216和泵209。在一些实施例中，风扇216和泵209可各自具有用于单独驱动风扇216和泵209的相关联的电机。泵209可将液体驱动到累积器208，该累积器208被配置为调节冷却液体的压力以维持适当的液体体积并避免在热循环期间由液体蒸发产生的气穴(pocket)。如下文图6所解释的，累积器208可以控制(例如，减少或消除)由冷却液的蒸发产生的空气量。例如，如下文所解释的，压力调节器或其他设备可用于压缩液体，以避免由于蒸发产生的任何气隙或空隙。

液体(其可能是相对温暖或热的)可以被传递到收集散热器206。来自液体的热能可以通过鳍215耗散到环境中。在各种实施例中，散热器206内的内部结构(例如挡板)可进一步增加表面积以改善热耗散。如上文所解释的，在一些实施例中，风扇216可用于加速气流以改善热耗散。在其他实施例中，可以不提供风扇。与图4一样，可以提供填充口207a和通风口207b。一旦热被收集散热器206耗散，则相对冷的液体可以沿着第一导管204a传递到第一热交换器元件203a的第一流体入口205a。来自电子部件202a的至少一些热能可以从第一热交换器元件203a传递到冷却液以增加液体的温度。然后，液体可以沿着第三导管204c输送到第二热交换器元件203b。输送离开第一热交换器203a的第三导管204c内的液体可能比沿着第一导管204a输送到热交换器203a的液体更温暖，但是温度的增加可能相对小，使得从第三导管204c进入第二热交换器元件203b的液体相对冷。

来自电子部件202b的热能可传递到液体，例如，以增加液体的温度。来自第三导管204c的在第二热交换器元件203b内通过的液体可以从流体出口离开第二热交换器并且可以进入第五导管204e，第五导管204e环回到第二热交换器元件203b的流体入口。液体可以通过第四导管204d输送离开第二热交换器元件203b。鉴于由第二热交换器元件203b传递到液体的热能，第四导管中的液体可以比由第三导管204c输送到第二热交换器元件203b的液体更温暖。液体可以从第二热路径217b重新进入第一热交换器元件203a。来自电子部件202a和第一热交换器元件203a的热能可以进一步增加液体的温度。所产生的温暖或热液体可以通过第二导管204b输送回收集散热器206。热液体在通过泵209和累积器208之前可以至少部分地由散热器206冷却。液体在通过泵209和累积器208之后可以附加地由散热器206冷却。

在一些实施例中，电子部件202a可生成比电子部件202b更多(或可能更热)的热。将较热部件202a热耦接到第一上游热交换器元件203a可改善热耗散，因为第一热交换器元件203a可比第二热交换器元件203b去除更多热能，这可使得系统200能够以有效的方式冷却第一和第二部件202a、202b。类似地，如果VR或AR设备被配置为选择使用哪个电子部件202a或202b，或者被配置为选择电子部件202a、202b的相对处理负载，则系统200可以被配置为在部件202a上施加比部件202b更高的处理负载，因为热能可以通过第一热交换器元件203a比通过第二热交换器元件203b更有效地被耗散。在一些实施例中，第一上游热交换器元件203a可以被制造得比第二热交换器元件203b小(或者可以被制造成比第二热交换器元件203b去除更少的热)，使得每个热交换器元件203a、203b可以被配置为去除近似相同量的热能(或预定的相对量的热能)。在其他实施例中，热交换器元件203a、203b可具有近似相同的热耗散能力或尺寸。

图6是图5的累积器208的示意图。尽管如图6所示，累积器208也可以与图4所示的系统100结合使用。当热管理系统100或200设置在头戴式部件58、58A的支撑结构101中时，用户可以移动以使得气泡可以从液体中排出。此外，对系统100或200内部的液体的加热可能导致空气或气体的蒸发和进一步排出。可能希望限制或控制(例如，防止)通过系统100或200的空气量。

图6的累积器208可包括压力室210，液体通过压力室210从泵209输送。帽212可通过弹簧211或其他可变形元件与压力室210滑动接合。累积器208可包括阀213，例如单向通风口或阀，其允许空气进入累积器208但不允许空气逸出。当液体蒸发时，或当空气或气体以其他方式从液体中排出时，来自外部环境的空气进入阀213以借助帽212压缩液体和空气，以便补偿由蒸发或移动产生的任何空隙或间隙。在各种实施例中，可以测量液体的蒸发量以便预测应该何时维修设备208。

图7是示出根据各种实施例的用于使用冷却液填充系统300的热管理系统300的一部分的示意性系统图。除非另外说明，否则图7的部件通常可以与图5的类似编号部件相似或相同，其中附图标记相对于图5的附图标记增加100。例如，与图5一样，系统300可包括累积器308，该累积器308可包括储存器和压力室、泵309和散热器306。第一阀V1可以选择性地控制液体到累积器308的流动。第二阀V2可以选择性地控制液体到泵309的流动。第三阀V3可以选择性地控制在累积器308与泵309之间的液体的流动。

在各种实施例中，可以通过将第一和第二阀V1、V2置于打开配置并且通过将第三阀V3置于关闭配置来使热管理系统300(和/或系统100、200)填充冷却液。冷却液可通过第二阀V2供应并通过填充口(类似于填充口107a、207a)进入泵309。通风口(类似于通风口107b、207b)可以浸没在填充冷却剂的开口储存器中。供应给系统300的冷却液的压力可以迫使空气通过通风口排出。第三阀V3可以打开以允许液体在累积器308和泵309之间通过，并且可以根据需要添加附加冷却液。为了测试系统300，可以关闭第一和第二阀V1、V2，并且可以启动泵309以运行系统300。如果观察到气泡，或者如果泵309经历气蚀(cavitation)，则可以供应附加液体，如本文所解释的。

附加考虑事项

本文描述的和/或在附图中示出的任何过程、方法和算法可以体现在由一个或多个物理计算系统、硬件计算机处理器、专用电路和/或被配置为执行特定和特殊的计算机指令的电子硬件所执行的代码模块中并且完全或部分地由该代码模块自动化。例如，计算系统可以包括用特定计算机指令编程的通用计算机(例如，服务器)或专用计算机、专用电路等等。代码模块可以被编译并链接到可执行程序中，安装在动态链接库中，或者可以用解释的编程语言编写。在一些实现方式中，特定操作和方法可以由专用于给定功能的电路来执行。

此外，本公开的功能的某些实现方式在数学上、计算上或技术上是足够复杂的，使得专用硬件或一个或多个物理计算设备(利用适当的专用可执行指令)对于执行功能可能是必需的，例如由于所涉及的计算的数量或复杂性或为了基本上实时提供结果。例如，视频可以包括许多帧，每帧具有数百万个像素，并且具体地编程的计算机硬件对于处理视频数据是必需的以在商业上合理的时间量内提供期望的图像处理任务或应用。

代码模块或任何类型的数据可以存储在任何类型的非暂时性计算机可读介质上，诸如物理计算机存储器，包括硬盘驱动器、固态存储器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、光盘、易失性或非易失性存储器、其组合和/或类似物。方法和模块(或数据)也可以在各种计算机可读传输介质上作为生成的数据信号(例如，作为载波或其他模拟或数字传播信号的一部分)传输，所述传输介质包括基于无线的和有线/基于线缆的介质，并且可以采取多种形式(例如，作为单个或多路复用模拟信号的一部分，或者作为多个离散数字分组或帧)。所公开的方法或方法步骤的结果可以持久地或以其他方式存储在任何类型的非暂时性有形计算机存储器中，或者可以经由计算机可读传输介质来传送。

在此描述的和/或在附图中描绘的流程图中的任何过程、框、状态、步骤或功能应当被理解为潜在地表示代码模块、代码段或代码部分，代码包括一个或多个可执行指令以实现特定功能(例如，逻辑或算术)或方法中的步骤。各种方法、框、状态、步骤或功能可以与本文提供的说明性示例相组合，重新排列，添加，删除，修改或以其他方式改变。在一些实施例中，附加的或不同的计算系统或代码模块可以执行本文描述的功能中的一些或全部。本文描述的方法和过程也不限于任何特定的顺序，并且与其相关的块、步骤或状态可以以适当的其他顺序来执行，例如串行、并行或以某种其他方式。可以向所公开的示例实施例添加任务或事件或者从中移除任务或事件。此外，本文描述的实现方式中的各种系统部件的分离是出于说明的目的，并且不应该被理解为在所有实现方式中都需要这种分离。应该理解，所描述的程序部件、方法和系统通常可以一起集成在单个计算机产品中或者封装到多个计算机产品中。

过程、方法和系统可以在网络(或分布式)计算环境中实施。网络环境包括企业范围的计算机网络、内联网、局域网(LAN)、广域网(WAN)、个人区域网络(PAN)、云计算网络、众包计算网络、因特网和万维网。网络可以是有线或无线网络或任何其他类型的通信网络。

本发明包括可以使用主题设备执行的方法。方法可以包括提供这样的合适的设备的动作。这样的提供可以由终端用户执行。换句话说，“提供”动作仅要求终端用户获得、访问、接近、定位、设定、激活、加电或以其他方式来提供本主题方法中的必要设备。本文中记载的方法可以以在逻辑上可能的记载事件的任何次序以及以事件的记载次序执行。

本公开的系统和方法各自具有若干创新性方面，其中没有单独一个对于本文公开的期望属性完全负责或需要。上述各种特征和过程可以彼此独立地使用，或者可以以各种方式组合。所有可能的组合和子组合均旨在落入本公开的范围内。对于本公开中所描述的实现方式的各种修改对于本领域技术人员来说可能是显而易见的，并且在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可将本文中定义的一般原理应用于其他实现方式。因此，权利要求不旨在限于本文所示的实现方式，而是应被赋予与本公开一致的最宽范围、本文公开的原理和新颖特征。

在本说明书中在分开的实现方式的情境中描述的某些特征也可以在单个实现方式中组合实施。相反，在单个实现方式的情境中描述的各种特征也可以分开或者以任何合适的子组合在多个实现方式中实施。此外，尽管上文可以将特征描述为以某些组合起作用并且甚至最初如此要求，但是来自所要求保护的组合的一个或多个特征可以在一些情况下从组合中删除，并且所要求保护的组合可以针对子组合或变体的子组合。没有单个特征或特征组对于每个实施例是必要或是必不可少的。

除非另有明确说明，否则本文中使用的条件语言，诸如“能够”、“可能”“应该”、“可以”、“例如”等等，或者在情境中以其他方式理解的，为一般地意在表达某些实施例包括，而其他实施例不包括某些特征、元件和/或步骤。因此，这样的条件语言通常不旨在暗示特征、元素和/或步骤以任何方式对于一个或多个实施例是必需的，或者一个或多个实施例必然包括用于在有或者没有作者输入或提示的情况下决定是否这些特征、元件和/或步骤包括在任何特定实施例中或将在任何特定实施例中执行。术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义词，并且以开放式的方式包含性地使用，并且不排除附加的元件、特征、动作、操作等等。此外，术语“或”以其包含性含义(而不是其专有含义)使用，因此当用于例如连接元素列表时，术语“或”表示一个、一些或全部列表中的元素。另外，除非另有说明，否则本申请和所附权利要求中使用的冠词“一”、“一个”和“所述”应被解释为表示“一个或多个”或“至少一个”。除了如本文特别定义之外，本文中使用的所有技术和科学术语将被给定为尽可能宽的通常理解的意义，同时维持权利要求有效性。

如本文所使用的，提及项目列表中的“至少一个”的短语是指这些项目的任何组合，包括单个成员。例如，“A、B或C中的至少一个”旨在覆盖：A、B、C、A和B、A和C、B和C以及A、B和C。连接语言例如短语“X、Y和Z中的至少一个”，除非另有特别说明，否则在通常用于表达项目，术语等可以是X、Y或Z中的至少一个。因此，这样的连接语言通常并不意味着某些实施方案需要X中的至少一个，Y中的至少一个和Z中的至少一个存在。

类似地，尽管可以在特定顺序中在附图中描绘操作，但应认识到，这些操作不需要以所示出的特定顺序或按顺序执行，或者所有所示操作都要执行，以实现理想的结果。此外，附图可以以流程图的形式示意性地描绘一个或多个示例过程。然而，未示出的其他操作可以并入示意性说明的示例性方法和过程中。例如，可以在任何所示操作之前、之后、同时或之间执行一个或多个附加操作。另外，在其他实现方式中，操作可以重新安排或重新排序。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。此外，上述实现方式中的各种系统部件的分离不应该被理解为在所有实现方式中都需要这种分离，并且应该理解，所描述的程序部件和系统通常可以一起集成在单个软件产品中或者封装到多个软件产品中。另外，其他实现方式在以下权利要求的范围内。在一些情况下，权利要求中列举的动作可以以不同的顺序执行并且仍然实现期望的结果。

Claims (22)

1.一种可穿戴电子设备，包括：

支持结构；

电子部件，其被设置在所述支撑结构中或上；

热交换器元件，其与所述电子部件热耦接，所述热交换器元件包括流体入口和流体出口；

第一导管，其被流体连接到所述热交换器的所述流体入口，所述第一导管被配置为将第一温度的液体输送到所述热交换器；以及

第二导管，其被流体连接到所述热交换器的所述流体出口，所述第二导管被配置为将不同于所述第一温度的第二温度的液体输送离开所述热交换器。

2.根据权利要求1所述的可穿戴电子设备，还包括：泵，其与所述第一导管和/或所述第二导管流体连通。

3.根据权利要求2所述的可穿戴电子设备，其中，所述泵包括再生泵。

4.根据权利要求2所述的可穿戴电子设备，其中，所述泵包括压电泵和离心泵中的至少一者。

5.根据权利要求2至4中的任一项所述的可穿戴电子设备，还包括：电机，其被配置为驱动所述泵。

6.根据权利要求5所述的可穿戴电子设备，其中，所述电机包括薄饼电机。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的可穿戴电子设备，其中，所述液体包括水和丙二醇。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的可穿戴电子设备，还包括：累积器，其被配置为减少所述液体中的空气量。

9.根据权利要求8所述的可穿戴电子设备，其中，所述累积器包括：容器，其被配置为保持液体热传递介质的至少一部分；以及封闭设备，其被配置为保持在所述液体热传递介质的顶部水平而不管所述热传递介质的体积。

10.根据权利要求9所述的可穿戴电子设备，其中，所述累积器包括压力调节器。

11.根据权利要求9所述的可穿戴电子设备，其中，所述累积器包括压力室。

12.根据权利要求9所述的可穿戴电子设备，还包括：弹簧，其与所述封闭设备耦接以将所述封闭设备维持在所述液体热传递介质的顶部水平。

13.根据权利要求1至12中的任一项所述的可穿戴电子设备，还包括：散热器，其与所述第一导管或与所述第二导管流体连通，所述散热器具有鳍，由此所述液体中的热被从所述液体传递到所述散热器，并且所述散热器中的热从所述散热器被传递到所述散热器周围的空气中。

14.根据权利要求13所述的可穿戴电子设备，还包括：单向阀，其与累积器流体连通。

15.根据权利要求1至14中的任一项所述的可穿戴电子设备，其中，所述电子部件是第一电子部件，并且所述热交换器是第一热交换器，所述可穿戴电子设备还包括：

第二电子部件；

第二热交换器；以及

第三导管，其被流体连接到所述第二热交换器的流体入口，所述第三导管被配置为将第三温度的液体输送到所述第二热交换器；以及

第四导管，其被流体连接到所述第二热交换器的流体出口，所述第四导管被配置为将不同于所述第三温度的第四温度的液体输送离开所述第二热交换器。

16.根据权利要求15所述的可穿戴电子设备，其中，所述第一导管和所述第二导管被流体连接到散热器的第一端口和第二端口，并且其中，所述第三导管和所述第四导管被流体连接到所述散热器的第三端口和第四端口。

17.根据权利要求15所述的可穿戴电子设备，其中，所述第三导管提供在所述第二热交换器的所述流体入口与所述第一热交换器的第二流体出口之间的流体连通。

18.根据权利要求17所述的可穿戴电子设备，其中，所述第四导管提供在所述第二热交换器的所述流体出口与所述第一热交换器的第二流体入口之间的流体连通。

19.根据权利要求17至18中的任一项所述的可穿戴电子设备，还包括：第五导管，其在所述第二热交换器的第二流体出口与所述第二热交换器的第二流体入口之间延伸。

20.根据权利要求1至19中的任一项所述的可穿戴电子设备，其中，所述第一导管和所述第二导管在所述第一热交换器与散热器之间延伸。

21.一种用于便携式设备的冷却系统，包括：

热生成元件；

热传递系统，包括：

热交换器，其与所述热生成元件邻近地设置；

散热器；

风扇，其与所述散热器邻近地设置；

热传递回路，其与所述热交换器和所述散热器流体连通；以及

泵，其与所述热传递回路流体连通；以及

电机，其具有与所述风扇和所述泵中的至少一者耦接的输出轴。

22.根据权利要求21所述的冷却系统，其中，所述电机的所述输出轴与所述风扇和所述泵耦接以同时旋转所述风扇和所述泵，以在所述散射器上生成气流并且使液体流过所述热交换器和所述散热器。

Images