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GEBIET DER ERFINDUNG
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Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung betreffen ein induktives Ladegerät für eine tragbare elektronische Vorrichtung und insbesondere ein induktives Ladegerät zum Liefern eines Hochfrequenz(”HF”)-Ausgangssignals zu einer tragbaren elektronischen Vorrichtung.
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HINTERGRUND
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Tragbare elektronische Vorrichtungen, wie etwa zum Beispiel Mobiltelefone und Smartphones, können wieder aufladbare Batterien verwenden, um verschiedenen Komponenten in der tragbaren elektronischen Vorrichtung Leistung zu liefern. Bei einer Vorgehensweise wird zum Wiederaufladen der Batterie der tragbaren elektronischen Vorrichtung ein induktives Ladegerät genutzt. Das induktive Ladegerät umfasst eine Primärspule, und die tragbare elektronische Vorrichtung umfasst eine Sekundärspule. Wenn dem induktiven Ladegerät Leistung geliefert wird, fließt elektrischer Strom durch die Primärspule, um einen magnetischen Fluss zu erzeugen. Die tragbare elektronische Vorrichtung wird in der Nähe der Primärspule platziert, so dass der magnetische Fluss mit der Sekundärspule koppelt, um in der Sekundärspule elektrischen Strom zu induzieren. Die Sekundärspule ist mit der Batterie verbunden, und der in der Sekundärspule induzierte elektrische Strom wird zum Laden der Batterie verwendet.
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Das induktive Ladegerät kann sich in einem Fahrzeug befinden. Dies bietet einem Fahrzeuginsassen die Möglichkeit, die Batterie seiner tragbaren elektronischen Vorrichtung zu laden, während er das Fahrzeug fährt oder in diesem mitfährt. Die Position des induktiven Ladegeräts in einem Fahrzeuginnenraum sollte für einen Fahrer und die anderen Insassen des Fahrzeugs verhältnismäßig bequem oder einfach zu erreichen sein. Mindestens einige der Positionen in dem Innenraum, die verhältnismäßig zugänglich sind, bieten aber keinen adäquaten Hochfrequenz(”HF”)-Empfang. Wenn ein Mobiltelefon oder Smartphone geladen wird, kann die Position des induktiven Ladegeräts daher zu relativ niedrigen Datenraten, Audioempfang schlechter Qualität und entgangenen Anrufen führen. Demgemäß ist es wünschenswert, ein induktives Ladegerät vorzusehen, das den HF-Empfang der tragbaren elektronischen Vorrichtung verbessern kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein induktives Ladegerät für eine tragbare elektronische Vorrichtung vorgesehen. Die tragbare elektronische Vorrichtung weist eine Hochfrequenz(”HF”)-Antenne, die zum Empfangen eines HF-Ausgangssignals konfiguriert ist, sowie eine Sekundärspule auf. Das induktive Ladegerät umfasst eine Primärspule, die zum Erzeugen eines magnetischen Flusses konfiguriert ist. Der magnetische Fluss ist zum Koppeln mit der Sekundärspule in der tragbaren elektronischen Vorrichtung konfiguriert, um elektrischen Strom zu induzieren. Das induktive Ladegerät umfasst HF-Kopplungs-Baugruppe, die ein HF-Eingangssignal empfängt. Die HF-Kopplungsbaugruppe ist konfiguriert, um das HF-Ausgangssignal, das auf dem HF-Eingangssignal beruht, abzustrahlen. Das induktive Ladegerät umfasst eine Abstrahlvorrichtung, die konfiguriert ist, um das HF-Ausgangssignal von der HF-Kopplungsbaugruppe zu empfangen. Die Abstrahlvorrichtung ist konfiguriert, um das HF-Ausgangssignal zu der HF-Antenne der tragbaren elektronischen Vorrichtung abzustrahlen.
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In einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein induktives Ladegerät für eine tragbare elektronische Vorrichtung vorgesehen. Die tragbare elektronische Vorrichtung weist eine HF-Antenne, die zum Empfangen eines HF-Ausgangssignals konfiguriert ist, sowie eine Sekundärspule auf. Das induktive Ladegerät umfasst eine Primärspule, die zum Erzeugen eines magnetischen Flusses konfiguriert ist. Der magnetische Fluss ist zum Koppeln mit einer Sekundärspule in der tragbaren elektronischen Vorrichtung konfiguriert, um elektrischen Strom zu induzieren. Das induktive Ladegerät umfasst eine HF-Kopplungsbaugruppe, die ein HF-Eingangssignal empfängt und konfiguriert ist, um das HF-Ausgangssignal, das auf dem HF-Eingangssignal beruht, abzustrahlen. Das induktive Ladegerät umfasst ein HF-Element, das entlang der Primärspule platziert ist. Das HF-Element ist zum Empfangen des HF-Ausgangssignals von der HF-Kopplungsbaugruppe und zum Übermitteln des HF-Ausgangssignals zu der HF-Antenne der tragbaren elektronischen Vorrichtung konfiguriert.
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Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den Begleitzeichnungen genommen wird, leicht deutlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Andere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten kommen lediglich beispielhaft in der folgenden eingehenden Beschreibung der Ausführungsformen vor, wobei die eingehende Beschreibung auf die Zeichnungen Bezug nimmt, bei denen:
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1 eine beispielhafte schematische Darstellung eines Ladesystems in einem Fahrzeug ist;
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2 eine schematische Darstellung des Ladesystems nach einer Ausführungsform der Anmeldung ist;
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3 eine schematische Darstellung einer in 2 gezeigten Hochfrequenz(”HF”)-Kopplungsvorrichtung ist;
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4 eine schematische Darstellung einer alternativen Vorgehensweise zum Vorsehen einer in 2 gezeigten Abstrahlvorrichtung ist;
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5 eine schematische Darstellung des Ladesystems nach einer anderen Ausführungsform der Anmeldung ist; und
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6 eine Darstellung einer in 5 gezeigten Primärspule ist.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Nutzungen zu beschränken. Wie hierin verwendet bezieht sich der Begriff Modul auf eine applikationsspezifische integrierte Schaltung (ASIC, kurz vom engl. Application Specific Integrated Circuit), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und einen Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
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Unter Bezugnahme nun auf 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform auf ein Ladesystem 10 gerichtet, das auch ein Hochfrequenz(”HF”)-Signal abstrahlt. Das Ladesystem 10 umfasst ein induktives Ladegerät 20, eine tragbare elektronische Vorrichtung 22, eine Antenne 24, verschiedene Datenleitungen 26, ein Steuermodul 30, einen Sender-Empfänger 32 und eine Batterie 34. In der in 1 gezeigten beispielhaften Ausführungsform wird das Ladesystem 10 in einem Fahrzeug 40 genutzt. Es versteht sich aber, dass das Ladesystem 10 nicht auf ein Fahrzeug beschränkt ist und in verschiedenen Anwendungen, wie etwa zum Beispiel einem zuhause oder im Büro verwendeten induktiven Ladegerät, verwendet werden kann.
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Die Antenne 24 ist konfiguriert, um ein HF-Eingangssignal 28 zu empfangen. Das induktive Ladegerät 20 empfängt das HF-Eingangssignal 28 durch die Datenleitung 26 von der Antenne 24. Die Datenleitung 26 ist eine beliebige Art von Übermittlungsleitung zum Führen von Hochfrequenzsignalen, wie etwa zum Beispiel ein Koaxialkabel. Bei einer beispielhaften Vorgehensweise kann das HF-Eingangssignal durch die Datenleitung 26 direkt von der Antenne 24 empfangen werden, wobei in 1 die Datenleitung 26 mit 'A' bezeichnet ist. Alternativ kann das HF-Signal bei einer anderen Vorgehensweise durch die mit 'B' bezeichnete Datenleitung 26 von dem Steuermodul 30 empfangen werden (wobei das Steuermodul 30 zum Beispiel ein Telematiksteuermodul sein kann).
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In der in 1 gezeigten beispielhaften Ausführungsform ist die Antenne 24 an einer Außenfläche 42 des Fahrzeugs 40 montiert. Im Einzelnen zeigt 1 die an einem Dach 44 des Fahrzeugs 40 montierte Antenne, doch versteht sich, dass die Antenne 24 auch entlang anderer Außenflächen 42 des Fahrzeugs 40 montiert werden kann. Das Positionieren der Antenne 24 auf dem Dach 44 kann eine im Allgemeinen freie Sichtlinie sowie eine große leitende Fläche (z. B. die Metallfläche des Dachs 44) bieten. Die Antenne 24 kann zum Senden und Empfangen von HF-Signalen einer bestimmten Frequenz bemessen sein. Zum Beispiel kann die Antenne 24 zum Senden und Empfangen von Mobiltelefonsignalen bemessen sein.
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Das Steuermodul 30 empfängt gleichfalls HF-Signale durch die Datenleitung 26 von der Antenne 24. In einer Ausführungsform kann das Steuermodul 30 ein Telematiksteuermodul sein. Der Sender-Empfänger 32 empfängt gleichfalls HF-Signale durch die Datenleitung 26 von der Antenne 24. Wenn in einer Ausführungsform das Ladesystem 10 in dem Fahrzeug 40 genutzt wird, kann die Batterie 34 eine Fahrzeugbatterie sein (z. B. eine Bleibatterie oder eine Lithiumionenbatterie), die dem induktiven Ladegerät 20 Leistung liefert.
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Die tragbare elektronische Vorrichtung 22 kann eine beliebige Art von tragbarer elektronischer Vorrichtung sein, die HF-Signale sendet und empfängt, wie zum Beispiel Mobiltelefonsignale. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die tragbare elektronische Vorrichtung 22 ein Smartphone oder ein Mobiltelefon sein. Unter Bezugnahme nun auf 2 umfasst die tragbare elektronische Vorrichtung 22 eine wieder aufladbare Energiespeichervorrichtung, wie etwa eine Batterie 50, DIE durch das induktive Ladegerät 20 geladen werden kann. Das induktive Ladegerät 20 umfasst eine Primärspule 52, und die tragbare elektronische Vorrichtung 22 umfasst eine Sekundärspule 54. Wenn dem induktiven Ladegerät 20 (z. B. durch die in 1 gezeigte Batterie 34) Leistung zugeführt wird, fließt elektrischer Strom durch die Primärspule 52, um einen magnetischen Fluss M zu erzeugen. Die tragbare elektronische Vorrichtung 22 wird in der Nähe der Primärspule 52 platziert, so dass der magnetische Fluss M mit der Sekundärspule 54 koppelt, um in der Sekundärspule 54 elektrischen Strom zu induzieren. Die Sekundärspule 54 ist mit der wieder aufladbaren Batterie 50 verbunden, wobei der in der Sekundärspule 54 induzierte elektrische Strom der wieder aufladbaren Batterie 50 Ladung liefert.
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Neben dem Liefern von Ladung zu der wieder aufladbaren Batterie 50 strahlt das induktive Ladegerät 20 auch ein HF-Ausgangssignal 60 zu einer Antenne 62 der tragbaren elektronischen Vorrichtung 22 ab. Im Einzelnen beruht das HF-Ausgangssignal 60 auf dem HF-Eingangssignal 28 (in 1 gezeigt), das von der Datenleitung 26 empfangen wird. In der in 2 gezeigten Ausführungsform umfasst das induktive Ladegerät 20 eine HF-Kopplungsbaugruppe 64 und eine elektrische Abstrahlvorrichtung 66. Die HF-Kopplungsbaugruppe 64 ist zum Empfangen des HF-Eingangssignals 28 (in 1 gezeigt) von der Datenleitung 26 und zum Abstrahlen des HF-Ausgangssignals 60 zu der Abstrahlvorrichtung 66 konfiguriert. Die Abstrahlvorrichtung 66 strahlt das HF-Ausgangssignal 60 zu der Antenne 62 der tragbaren elektronischen Vorrichtung 22 ab.
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In einer Ausführungsform kann die HF-Kopplungsbaugruppe 64 zum Beispiel eine (in 3 gezeigte) Abtastschaltung 70 zum Empfangen einer Wellenform des HF-Eingangssignals 28 (1) von der Datenleitung 26 sein. Die Abtastschaltung 70 passt die Wellenform des HF-Eingangssignals 28 an eine Wellenform an, die von dem HF-Ausgangssignal 60 gefordert wird. D. h. die Abtastschaltung 70 passt die Wellenform von dem HF-Eingangssignal 28 an die Wellenform an, die von der Antenne 62 der tragbaren elektronischen Vorrichtung 22 benötigt wird. In einer Ausführungsform kann die Abtastschaltung 70 ein lineares Anpassnetzwerk sein. Die HF-Kopplungsbaugruppe 64 umfasst auch eine Antenne 72 (in 3 gezeigt). Die Antenne 72 steht mit der Abtastschaltung 70 in Verbindung und übermittelt das HF-Ausgangssignal 60 zu der Abstrahlvorrichtung 66. Die Antenne 72 kann eine Nahfeld-Antenne sein und das HF-Ausgangssignal 60 kann ein Nahfeld-HF-Mobilfunksignal sein.
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Die Abstrahlvorrichtung 66 kann eine beliebige Art eines elektrischen Abstrahlvorrichtungselements sein, das zum Empfangen und Senden des HF-Ausgangssignals 60 konfiguriert ist. In einer Ausführungsform kann die Abstrahlvorrichtung 66 ein passives Element sein (z. B. benötigt die Abstrahlvorrichtung keine externe Stromquelle), was wiederum die Kosten und Komplexität des induktiven Ladegeräts 20 reduzieren kann. Es versteht sich aber, dass die Abstrahlvorrichtung 66 auch ein aktives Element sein kann. In einer beispielhaften Ausführungsform, die in 4 gezeigt ist, kann die Abstrahlvorrichtung 66 eine Faraday'sche Abschirmung oder ein Faraday'scher Käfig sein, der über mindestens einem Teil der Primärspule 52 des induktiven Ladegeräts 20 gesetzt oder positioniert wird. Im Einzelnen kann ein leitendes Element 68 des Faraday'schen Käfigs in den Abmessungen abgewandelt werden (z. B. können die Abmessungen des leitenden Elements 68 von der Größe gesteigert oder reduziert werden), um das HF-Ausgangssignal 60 abzustrahlen.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 2 übermittelt die Abstrahlvorrichtung 66 das HF-Ausgangssignal 60 zu der Antenne 62 der tragbaren elektronischen Vorrichtung 22. Im Einzelnen ist das HF-Ausgangssignal 60 zum Beispiel ein Mobilfunksignal (z. B. etwa ein Nahfeld-HF-Mobilfunksignal). Dadurch liefert das induktive Ladegerät 20 nicht nur Ladung zu der wieder aufladbaren Batterie 50, sondern dient auch dazu, das Mobilfunksignal zurück zu der tragbaren elektronischen Vorrichtung 22 zu strahlen. Dadurch kann die tragbare elektronische Vorrichtung 22 einen verbesserten oder gesteigerten Mobilfunkempfang aufweisen. Wenn im Einzelnen zum Beispiel das induktive Ladegerät 20 in einen Innenraum des Fahrzeugs 40 gegeben wird (1), können einige der Stellen in dem Innenraum der tragbaren elektronischen Vorrichtung 22 keinen adäquaten HF-Empfang liefern, was zu entgangenen Anrufen oder relativ niedrigen Datenraten führt. Das induktive Ladegerät 20 strahlt aber das Mobilfunksignal zurück zu der tragbaren elektronischen Vorrichtung 22 ab, wodurch ein verbesserter Mobilfunkempfang vorgesehen wird.
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5 ist eine alternative Ausführungsform eines induktiven Ladegeräts 120 und einer tragbaren elektronischen Vorrichtung 122. In der gezeigten Ausführungsform umfasst die tragbare elektronische Vorrichtung 122 eine Batterie 150, eine Sekundärspule 154 und eine Antenne 162. Das induktive Ladegerät 120 umfasst eine HF-Kopplungsbaugruppe 164 und eine Primärspule 152. Analog zu der in 3 gezeigten Darstellung kann die HF-Kopplungsbaugruppe 164 die Abtastschaltung 70 zum Anpassen der Wellenform des HF-Eingangssignals 28 (1) von der Datenleitung 26 zu der Wellenform, die von einem HF-Ausgangssignal 160 benötigt wird, umfassen. Die HF-Kopplungsbaugruppe 164 umfasst auch die Antenne 72 (in 3 gezeigt). Die Antenne 72 steht mit der Abtastschaltung 70 in Verbindung und übermittelt das HF-Ausgangssignal 160 zu der Primärspule 152.
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Die Primärspule 152 ist konfiguriert, um das HF-Ausgangssignal 160 von der HF-Kopplungsbaugruppe 164 zu empfangen. Im Einzelnen kann die Primärspule 152 verschiedene Merkmale umfassen, die HF-Funktionalität vorsehen. Zum Beispiel ist unter Bezugnahme nun auf 6 eine beispielhafte Primärspule 152 mit einem äußeren oder freiliegenden Ring 180 gezeigt. Entlang des freiliegenden Rings 180 kann ein HF-Element 182 platziert sein und dient allgemein als Anhängsel oder Verlängerung der Primärspule 152, wobei das HF-Element 182 das HF-Ausgangssignal 160 abstrahlt. In dem in 6 gezeigten Beispiel ist das HF-Element 182 ein im Allgemeinen ringförmiges Element, das über eine Außenfläche 190 des freiliegenden Rings 180 gleitet. Das HF-Element 182 ist zum Empfangen des HF-Ausgangssignals 160 von der HF-Kopplungsbaugruppe 164 und zum Senden des HF-Ausgangssignals 160 zu der Antenne 162 der tragbaren elektronischen Vorrichtung 122 (in 5 gezeigt) konfiguriert. Das HF-Element 182 kann zum Beispiel ein Antennenelement sein, das bemessen ist, um Mobilfunksignale zu senden und zu empfangen. Im Einzelnen kann das HF-Element 182 in einer Ausführungsform eine Antenne sein, die bemessen ist, um Nahfeld-HF-Mobilfunksignale abzustrahlen.
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Somit liefert in der in 5–6 gezeigten Ausführungsform die Primärspule 152 nicht nur Ladung zu der Batterie 150, sondern dient auch als HF-Abstrahlvorrichtung. Analog zu der in 2 gezeigten Ausführungsform dient das induktive Ladegerät 120 auch zum Abstrahlen des Mobilfunksignals zurück zu der tragbaren elektronischen Vorrichtung 122. Dadurch kann die tragbare elektronische Vorrichtung 122 einen verbesserten oder gesteigerten Mobilfunkempfang aufweisen.
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Während die Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht sich für den Fachmann, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Entsprechungen an Stelle von Elementen derselben treten können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Ferner können viele Abwandlungen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von dem wesentlichen Schutzumfang derselben abzuweichen. Daher soll die Erfindung nicht auf die offenbarten bestimmten Ausführungsformen beschränkt sein, sondern die Erfindung umfasst alle in den Schutzumfang der Anmeldung fallenden Ausführungsformen.
