DE102021100580B4 - Charger for a mobile device - Google Patents

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Abstract

Fahrzeug (110) umfassend ein Ladegerät (100) für ein Mobilgerät (105), wobei das Ladegerät (100) folgendes umfasst:- eine Übertragungseinrichtung (115) für elektrische Energie an das Mobilgerät (105);- ein Anlageelement (120) mit einer Anlagefläche (125) zur Anlage am Mobilgerät (105), während elektrische Energie an das Mobilgerät (105) übertragen wird;- wobei das Anlageelement (120) dazu eingerichtet ist, an der Anlagefläche (125) aufgenommene thermische Energie vom Mobilgerät (105) abzuleiten;- eine Steuereinrichtung (135) zur Steuerung des Ladegeräts (100); wobei das Fahrzeug (110) eine Ventilationsanlage (160) mit einem Kanal (165) zur Führung von Umgebungsluft (145) in einen Bereich des Ladegeräts (100) umfasst, wobei die Steuereinrichtung (135) des Ladegeräts (100) dazu eingerichtet ist, eine Anforderung für einen Volumenstrom und/oder eine Temperatur von strömender Umgebungsluft (145) zu bestimmen und an das Fahrzeug (110) zu übermitteln.Vehicle (110) comprising a charger (100) for a mobile device (105), the charger (100) comprising the following: - a transmission device (115) for electrical energy to the mobile device (105); - a contact element (120) with a Contact surface (125) for contact with the mobile device (105), while electrical energy is transmitted to the mobile device (105); ;- a control device (135) for controlling the charger (100); wherein the vehicle (110) comprises a ventilation system (160) with a channel (165) for guiding ambient air (145) into an area of the charger (100), the control device (135) of the charger (100) being set up to: Determine the requirement for a volume flow and/or a temperature of flowing ambient air (145) and transmit it to the vehicle (110).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug umfassend ein Ladegerät für ein Mobilgerät.The present invention relates to a vehicle comprising a charger for a mobile device.

Ein Mobilgerät umfasst beispielsweise ein Smartphone, einen Tabletcomputer oder einen Laptopcomputer. Das Mobilgerät umfasst einen elektrischen Energiespeicher, der gelegentlich aufgeladen werden muss, um das Gerät zu betreiben. Gegenwärtig verwendete Energiespeicher weisen große Kapazitäten auf, um einen langen Betrieb oder den Einsatz einer leistungsfähigen Verarbeitungseinrichtung am Mobilgerät zu ermöglichen. Um einen Aufladevorgang des Energiespeichers trotzdem kurz zu halten, muss eine relativ hohe elektrische Leistung von einem Ladegerät an das Mobilgerät übertragen werden. Das Mobilgerät kann sich dabei erwärmen, was einer Lebensdauer des Energiespeichers abträglich sein kann. Eine Benutzung des erwärmten Mobilgeräts kann für einen Benutzer unangenehm sein. Wenn die Erwärmung sehr stark ist, beispielsweise weil das Mobilgerät während des Aufladens gleichzeitig starkem Sonnenlicht ausgesetzt ist, so kann eine Sicherheitsfunktion ansprechen, die das Mobilgerät abschaltet oder einen elektrischen Ladestrom begrenzt.A mobile device includes, for example, a smartphone, a tablet computer or a laptop computer. The mobile device includes an electrical energy storage device that requires occasional charging to operate the device. Energy storage devices currently used have large capacities to enable long-term operation or the use of a powerful processing device on the mobile device. In order to keep the charging process of the energy storage device short, a relatively high electrical power must be transmitted from a charger to the mobile device. The mobile device can heat up, which can have a negative impact on the lifespan of the energy storage device. Using the heated mobile device may be uncomfortable for a user. If the heating is very strong, for example because the mobile device is simultaneously exposed to strong sunlight while charging, a safety function can be activated that switches off the mobile device or limits an electrical charging current.

DE 10 2016 216 900 B3 betrifft eine Ladevorrichtung an Bord eines Fahrzeugs, zum drahtlosen Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines mobilen Endgeräts. US 2019 / 0 215 984 A1 schlägt ein Ladegerät an Bord eines Fahrzeugs vor, das während eines drahtlosen Aufladevorgangs eines mobilen Geräts eine aktive Kühlung auf der Basis von Umgebungsluft durchführt. CN 1 10 880 803 A betrifft ein allgemeines drahtloses Ladegerät für ein Mobilgerät. JP 2007 - 265 800 A schlägt ein drahtloses Ladegerät für ein Mobilgerät vor. EP 3 627 653 A1 zeigt ein weiteres allgemeines Ladegerät für ein Mobilgerät. WO 2020/ 209 619 A1 schlägt ein drahtloses Ladegerät für mehrere Mobilgeräte vor, die insbesondere Laptops umfassen können. DE 10 2004 009 500 B3 zeigt eine allgemeine Vorrichtung zur Kühlung eines elektrischen Bauelements. DE 10 2016 216 900 B3 relates to a charging device on board a vehicle for wirelessly charging an electrical energy storage device of a mobile device. US 2019 / 0 215 984 A1 proposes a charger on board a vehicle that performs active cooling based on ambient air during wireless charging of a mobile device. CN 1 10 880 803 A relates to a general wireless charger for a mobile device. JP 2007 - 265 800 A suggests a wireless charger for a mobile device. EP 3 627 653 A1 shows another general charger for a mobile device. WO 2020/ 209 619 A1 proposes a wireless charger for multiple mobile devices, which may include laptops in particular. DE 10 2004 009 500 B3 shows a general device for cooling an electrical component.

Die Druckschriften US 2018 / 0 224 909 A1 , US 2014 / 0 293 538 A1 sowie DE 10 2014 009 724 A1 offenbaren jeweils ein Fahrzeug mit einer Ventilationsanlage und einem Kanal zur Führung von Umgebungsluft in einen Bereich eines Ladegeräts für ein Mobilgerät.The printed matter US 2018 / 0 224 909 A1 , US 2014 / 0 293 538 A1 as well as DE 10 2014 009 724 A1 each disclose a vehicle with a ventilation system and a duct for guiding ambient air into an area of a charger for a mobile device.

Eine der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht daher in der Angabe eines verbesserten Ladegeräts zur Aufladung eines Mobilgeräts zum Einsatz an Bord eines Fahrzeugs. Die Erfindung löst die Aufgabe mittels des Gegenstands des unabhängigen Anspruchs. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.An object underlying the present invention is therefore to provide an improved charger for charging a mobile device for use on board a vehicle. The invention solves the problem by means of the subject matter of the independent claim. Subclaims reflect preferred embodiments.

Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Ladegerät für ein Mobilgerät des erfindungsgemäßen Fahrzeugs eine Übertragungseinrichtung für elektrische Energie an das Mobilgerät; und ein Anlageelement mit einer Anlagefläche zur Anlage am Mobilgerät, während elektrische Energie an das Mobilgerät übertragen wird. Dabei ist das Anlageelement dazu eingerichtet, an der Anlagefläche aufgenommene thermische Energie vom Mobilgerät abzuleiten.According to a first aspect of the present invention, a charger for a mobile device of the vehicle according to the invention comprises a transmission device for electrical energy to the mobile device; and a contact element having a contact surface for contact with the mobile device while electrical energy is being transmitted to the mobile device. The contact element is designed to dissipate thermal energy absorbed on the contact surface from the mobile device.

Übliche Mobilgeräte sind häufig quaderförmig, und dabei relativ dünn. Es besteht daher die Möglichkeit, sie auf einer relativ großen Fläche mit dem Anlageelement in Kontakt zu bringen. Wärme, die im Bereich des Ladegeräts und/oder des Mobilgeräts während des Aufladens entsteht, kann mittels des Anlageelements vom Mobilgerät abgeleitet werden. Eine Erwärmung des Mobilgeräts kann dadurch verringert sein. Ein elektrischer Energiespeicher des Mobilgeräts kann dadurch thermisch weniger hoch belastet sein und weniger schnell altern. Ein Benutzer kann den Ladevorgang bei Bedarf unterbrechen und das Mobilgerät unmittelbar benutzen, ohne es zuerst auskühlen zu lassen. Eine während des Ladens übertragbare Leistung kann gesteigert sein. Das Ladegerät kann insbesondere in einem Bereich eingesetzt werden, in dem das Mobilgerät einer weiteren Wärmequelle ausgesetzt ist, beispielsweise einer Sonneneinstrahlung. Das Anlageelement kann kostengünstig herstellbar sein und die Wärme in einem Bereich zwischen dem Ladegerät und dem Mobilgerät effizient abführen.Common mobile devices are often cuboid and relatively thin. It is therefore possible to bring them into contact with the contact element over a relatively large area. Heat that arises in the area of the charger and/or the mobile device during charging can be dissipated from the mobile device using the contact element. This can reduce the heating of the mobile device. An electrical energy storage device in the mobile device can therefore be subject to less thermal stress and age less quickly. A user can interrupt the charging process if necessary and use the mobile device immediately without letting it cool down first. The power that can be transferred during charging can be increased. The charger can be used in particular in an area in which the mobile device is exposed to another heat source, for example sunlight. The contact element can be produced inexpensively and can efficiently dissipate the heat in an area between the charger and the mobile device.

Bevorzugt umfasst das Ladegerät zusätzlich einen Kühlkörper zur Abgabe thermischer Energie vom Anlageelement an eine Umgebungsluft. Der Kühlkörper kann beispielsweise aus einem leichten Teil gefertigt sein, sodass er eine hohe strukturelle Festigkeit bei gleichzeitig niedrigem Wärmewiderstand aufweist. Der Kühlkörper kann eine Struktur zur Vergrößerung seiner Oberfläche aufweisen, sodass ein Wärmeübergang an Umgebungsluft verbessert ist. Eine Kühlstruktur kann derart ausgeführt sein, dass ein Strömen von Luft entlang des Kühlkörpers begünstigt ist. Obwohl bevorzugt ist, dass der Kühlkörper und das Anlageelement einzelne Elemente sind, ist auch eine Lösung vorstellbar, bei der das Anlageelement und der Kühlkörper miteinander in einem Bauteil integriert sind.The charger preferably additionally comprises a heat sink for releasing thermal energy from the contact element to ambient air. The heat sink can, for example, be made of a lightweight part so that it has high structural strength while at the same time having low thermal resistance. The heat sink can have a structure to increase its surface area so that heat transfer to the ambient air is improved. A cooling structure can be designed in such a way that air flows along the heat sink. Although it is preferred that the heat sink and the contact element are individual elements, a solution is also conceivable in which the contact element and the heat sink are integrated together in one component.

Optional kann das Ladegerät zusätzlich einen Lüfter zur Zwangsbelüftung des Kühlkörpers aufweisen. Der Lüfter kann insbesondere einen Elektromotor mit einem Gebläse aufweisen. Der Elektromotor kann mittels einer Steuereinrichtung des Ladegeräts gesteuert werden.Optionally, the charger can also have a fan for forced ventilation of the heat sink. The fan can in particular have an electric motor with a fan. The electric motor can be controlled using a control device of the charger.

In einer weiteren Ausführungsform ist eine Heatpipe zum Transport von thermischer Energie vom Anlageelement zum Kühlkörper vorgesehen. Der Einsatz einer Heatpipe kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn das Anlageelement nicht unmittelbar am Kühlkörper angeordnet sein soll. Mittels einer Heatpipe kann eine Distanz von bis zu ca. 20 cm überbrückbar sein.In a further embodiment, a heat pipe is provided for transporting thermal energy from the contact element to the heat sink. The use of a heat pipe can be particularly advantageous if the contact element is not intended to be arranged directly on the heat sink. Using a heat pipe, a distance of up to approx. 20 cm can be bridged.

In noch einer weiteren Ausführungsform ist ferner ein thermoelektrisches Kühlelement zum Transport von thermischer Energie vom Anlageelement zum Kühlkörper vorgesehen. Das Kühlelement kann insbesondere als Peltier-Element ausgeführt sein. Dabei kann eine elektrische Spannung am Kühlelement dafür sorgen, dass eine Temperaturdifferenz zwischen einander entgegengesetzten Oberflächen bis zu ca. 50 bis 70 K betragen kann. Eine kühlere Seite des Peltier-Elements kann thermisch mit dem Anlageelement gekoppelt sein, während eine wärmere Seite mit dem Kühlkörper gekoppelt sein kann. Mittels eines thermoelektrischen Kühlelements kann eine Temperatur im Bereich des Anlageelements unter eine Temperatur einer Umgebungsluft abgesenkt werden.In yet another embodiment, a thermoelectric cooling element is further provided for transporting thermal energy from the contact element to the heat sink. The cooling element can in particular be designed as a Peltier element. An electrical voltage on the cooling element can ensure that a temperature difference between opposing surfaces can be up to approximately 50 to 70 K. A cooler side of the Peltier element may be thermally coupled to the contact element, while a warmer side may be coupled to the heat sink. By means of a thermoelectric cooling element, a temperature in the area of the contact element can be reduced below a temperature of ambient air.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Übertragungseinrichtung eine Sendespule zur induktiven Kopplung mit einer Empfangsspule des Mobilgeräts. Die Sendespule kann vorteilhaft mit dem Anlageelement integriert werden. Die große Oberfläche des Anlageelements zum Mobilgerät kann vorteilhaft bezüglich der Größe der Spulen und einer Wärmeübertragung zwischen dem Mobilgerät und dem Ladegerät sein. In a particularly preferred embodiment, the transmission device comprises a transmitting coil for inductive coupling with a receiving coil of the mobile device. The transmitter coil can advantageously be integrated with the system element. The large surface area of the contact element for the mobile device can be advantageous in terms of the size of the coils and heat transfer between the mobile device and the charger.

Insbesondere in Verbindung mit induktiver Energieübertragung kann eine magnetische Zentrierung oder Halterung des Mobilgeräts gegenüber dem Ladegerät vorgesehen sein. Dazu können auf der einen Seite ein Magnet und auf der anderen Seite ein Magnet oder magnetisches Element angebracht sein, sodass das Mobilgerät in eine vorbestimmten Position gegenüber dem Ladegerät bewegt oder in dieser gehalten wird.Particularly in connection with inductive energy transmission, a magnetic centering or holding of the mobile device relative to the charger can be provided. For this purpose, a magnet can be attached on one side and a magnet or magnetic element on the other side, so that the mobile device is moved or held in a predetermined position relative to the charger.

Es ist ebenfalls bevorzugt, dass das Anlageelement eine Aussparung zur Aufnahme der Sendespule aufweist. So kann ein separat handhabbares Bauteil entstehen, das in verbesserter Weise sowohl der elektrischen Energieübertragung zum Mobilgerät als auch der thermischen Energieübertragung vom Mobilgerät dienen kann. Möglicherweise im Bereich der Sendespule anfallende thermische Energie kann durch das Anlageelement ebenfalls abgeführt werden.It is also preferred that the contact element has a recess for receiving the transmitter coil. In this way, a separately manageable component can be created, which can serve in an improved manner both for electrical energy transfer to the mobile device and for thermal energy transfer from the mobile device. Any thermal energy that may occur in the area of the transmitter coil can also be dissipated by the contact element.

Es ist bevorzugt, dass das Anlageelement aus einem thermisch leitfähigen Elastomer oder Polymer herstellbar ist. Allgemein kann das Anlageelement aus einem elektrisch nichtleitfähigen und bevorzugt magnetisch nicht suszeptiblen Werkstoff hergestellt werden. Eine induktive Energieübertragung kann dadurch nicht behindert werden, während eine thermische Energieübertragung positiv beeinflusst werden kann.It is preferred that the contact element can be produced from a thermally conductive elastomer or polymer. In general, the contact element can be made from an electrically non-conductive and preferably magnetically non-susceptible material. This cannot hinder inductive energy transfer, while thermal energy transfer can be positively influenced.

In noch einer weiteren Ausführungsform umfasst das Ladegerät eine Kommunikationseinrichtung zum Empfangen einer auf eine Temperatur des Mobilgeräts hinweisenden Nachricht. Die genannte Steuerung kann in Abhängigkeit der Nachricht erfolgen. So kann insbesondere das Ladegerät derart gesteuert werden, dass das Mobilgerät einerseits rasch aufgeladen wird, und andererseits nicht überhitzt wird.In yet another embodiment, the charger includes a communication device for receiving a message indicating a temperature of the mobile device. The control mentioned can take place depending on the message. In particular, the charger can be controlled in such a way that the mobile device is charged quickly on the one hand and is not overheated on the other.

Erfindungsgemäß umfasst ein Fahrzeug ein hierin beschriebenes Ladegerät. Das Fahrzeug kann ein elektrisches Bordnetz umfassen, an welches das Ladegerät elektrisch angeschlossen werden kann.According to the invention, a vehicle includes a charger described herein. The vehicle can include an electrical system to which the charger can be electrically connected.

Erfindungsgemäß weist das Fahrzeug eine Ventilationsanlage mit einem Kanal zur Führung von Luft in einen Bereich des Ladegeräts auf. Insbesondere dann, wenn das Ladegerät einen Kühlkörper aufweist, kann die am Kühlkörper entlang geführte Luft verbessert Wärme abführen.According to the invention, the vehicle has a ventilation system with a channel for guiding air into an area of the charger. Particularly if the charger has a heat sink, the air guided along the heat sink can dissipate heat in an improved manner.

Es ist besonders bevorzugt, dass die Ventilationsanlage dazu eingerichtet ist, Luft abzukühlen und in den Kanal zu führen. Die Ventilationsanlage kann Teil einer HVAC-Anlage (Heating, Ventilation, Air Conditioning) des Fahrzeugs sein. Insbesondere kann so eine Klimaanlage des Fahrzeugs dafür genutzt werden, Wärme vom Ladegerät und letztlich vom Mobilgerät abzuführen.It is particularly preferred that the ventilation system is set up to cool air and guide it into the duct. The ventilation system can be part of an HVAC system (heating, ventilation, air conditioning) of the vehicle. In particular, the vehicle's air conditioning system can be used to dissipate heat from the charger and ultimately from the mobile device.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, in denen:

  • 1 ein Ladegerät mit einem Mobilgerät;
  • 2 ein Ladegerät in einer weiteren Ausführungsform
illustriert.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:
  • 1 a charger with a mobile device;
  • 2 a charger in a further embodiment
illustrated.

1 zeigt ein Ladegerät 100 mit einem Mobilgerät 105. Das Mobilgerät 105 kann insbesondere ein persönliches Mobilgerät umfassen, beispielsweise ein Smartphone, einen Tabletcomputer, einen Laptopcomputer oder ein ähnliches Gerät. Das Mobilgerät 105 ist üblicherweise im Wesentlichen quaderförmig. Dabei weist es bevorzugt zwei relativ große, ebene Oberflächen auf, die einander am Mobilgerät 105 gegenüberliegen. Das Mobilgerät 105 verfügt über einen elektrischen Energiespeicher sowie eine Vorrichtung, um diesen aus bereitgestellter elektrischer Energie aufzuladen. 1 shows a charger 100 with a mobile device 105. The mobile device 105 may in particular include a personal mobile device, for example a smartphone, a tablet computer, a laptop computer or a similar device. The mobile device 105 is usually essentially cuboid-shaped. It preferably has two relatively large, flat surfaces that lie opposite each other on the mobile device 105. The mobile device 105 has an electrical energy storage device and a device for charging it from the electrical energy provided.

Das Ladegerät 100 ist bevorzugt dazu eingerichtet, an Bord eines Fahrzeugs 110 betrieben zu werden, das insbesondere einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen umfassen kann. Das Ladegerät 100 wird üblicherweise mit einem elektrischen Bordnetz des Fahrzeugs 110 verbunden, das üblicherweise eine Gleichspannung in einem Bereich von ca. 12 bis ca. 24 V bereitstellt. Andere Spannungen sind ebenfalls möglich. Das Ladegerät 100 kann fest an Bord des Fahrzeugs 110 verbaut oder als eigenständiges Gerät vorgesehen sein. Zur Übertragung von elektrischer Energie an das Mobilgerät 105 ist eine Übertragungseinrichtung 115 vorgesehen, die beispielsweise eine elektrische Steckverbindung umfassen kann.The charger 100 is preferably set up to be operated on board a vehicle 110, which can in particular include a passenger car or a truck. The charger 100 is usually connected to an electrical system of the vehicle 110, which usually provides a DC voltage in a range of approximately 12 to approximately 24 V. Other voltages are also possible. The charger 100 can be permanently installed on board the vehicle 110 or provided as an independent device. To transmit electrical energy to the mobile device 105, a transmission device 115 is provided, which can include, for example, an electrical plug connection.

Das Ladegerät 100 umfasst bevorzugt eine Anlageelement 120 mit einer Anlagefläche 125 zur Anlage des Mobilgeräts 105. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Übertragungseinrichtung 115 eine Sendespule 130 zur induktiven Kopplung mit einer korrespondierenden Empfangsspule des Mobilgeräts 105. Obwohl die vorliegende Erfindung prinzipiell auch mit einer anderen, insbesondere drahtgebundenen Verbindung zwischen dem Ladegerät 100 und dem Mobilgerät 105 anwendbar ist, wird im Folgenden von einer induktiven Übertragung elektrischer Energie ausgegangen.The charger 100 preferably comprises a contact element 120 with a contact surface 125 for contacting the mobile device 105. In a preferred embodiment, the transmission device 115 comprises a transmitting coil 130 for inductive coupling with a corresponding receiving coil of the mobile device 105. Although the present invention can in principle also be used with another, In particular, a wired connection between the charger 100 and the mobile device 105 is applicable, an inductive transmission of electrical energy is assumed below.

Das Mobilgerät 105 kann mittels magnetischer Kraft in eine vorbestimmte Stellung gegenüber dem Ladegerät 110 bewegt oder in dieser gehalten werden. Dazu können am Ladegerät 110 ein Magnet und am Mobilgerät 105 ein weiterer Magnet oder ein magnetisches Element angebracht sein. Insbesondere an Bord eines Fahrzeugs kann das Mobilgerät 105 dadurch verbessert entgegen der Wirkung von Vibrationen oder Stößen am Ladegerät 110 gehalten werden. Eine Oberfläche, auf der das Mobilgerät 105 während des Aufladens am Ladegerät 110 liegt, kann verbessert gestaltet werden, beispielsweise kurvig oder kantig, sodass das Mobilgerät 105 verbessert gesehen oder gegriffen werden kann.The mobile device 105 can be moved or held in a predetermined position relative to the charger 110 by means of magnetic force. For this purpose, a magnet can be attached to the charger 110 and another magnet or a magnetic element can be attached to the mobile device 105. In particular on board a vehicle, the mobile device 105 can thereby be held on the charger 110 in an improved manner against the effects of vibrations or shocks. A surface on which the mobile device 105 rests on the charger 110 during charging can be designed to be improved, for example curved or angular, so that the mobile device 105 can be better seen or gripped.

Das Ladegerät 110 kann unter einer Abdeckung verborgen werden, sodass es sich verbessert in eine Ausstattung einfügt. In einer Ausführungsform kann das Ladegerät 110 optisch nicht erkennbar unter der Abdeckung verborgen sein. Die Abdeckung liegt zwischen dem Ladegerät 110 und dem Mobilgerät 105 und kann beispielsweise Leder oder Kunstleder, Kunststoff oder Holz umfassen. Die Abdeckung kann beispielsweise in einem Fahrzeug im Bereich einer Ablage, einer Mittelkonsole, eines Armaturenbretts oder einer Armlehne angebracht sein. Bevorzugt weist die Abdeckung eine gute thermische Leitfähigkeit auf, um Wärme, die beim Aufladen am Mobilgerät 105 anfallen kann, abzuleiten.The charger 110 can be hidden under a cover so that it fits better into the equipment. In one embodiment, the charger 110 may be hidden under the cover in a visually invisible manner. The cover lies between the charger 110 and the mobile device 105 and may include, for example, leather or synthetic leather, plastic or wood. The cover can, for example, be attached in a vehicle in the area of a shelf, a center console, a dashboard or an armrest. The cover preferably has good thermal conductivity in order to dissipate heat that may arise when charging the mobile device 105.

Eine Steuereinrichtung 135 kann zur Steuerung des Ladegeräts 100 vorgesehen sein. Zwischen der Steuereinrichtung 135 und dem Mobilgerät 105 kann eine Kommunikation mittels der Übertragungseinrichtung 115 möglich sein. Ein Kommunikationssignal kann auf übertragenen elektrischen Strom aufmoduliert sein oder es kann eine dedizierte Kommunikationsleitung vorgesehen sein. Die Kommunikation kann uni- oder bidirektional sein. Außerdem umfasst das Ladegerät 100 bevorzugt einen Kühlkörper 140, der dazu eingerichtet ist, thermische Energie vom Anlageelement 120 an eine Umgebungsluft 145 abzugeben.A control device 135 can be provided to control the charger 100. Communication between the control device 135 and the mobile device 105 by means of the transmission device 115 may be possible. A communication signal can be modulated onto transmitted electrical current or a dedicated communication line can be provided. Communication can be unidirectional or bidirectional. In addition, the charger 100 preferably includes a heat sink 140, which is designed to release thermal energy from the contact element 120 to ambient air 145.

Der Kühlkörper 140 liegt bevorzugt auf einer möglichst großen Fläche am Anlageelement 120 an. In der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform liegt das Anlageelement 120 nach Art eines Sandwichs zwischen dem Mobilgerät 105 und dem Kühlkörper 140. Das Anlageelement 120 kann beispielsweise aus einem Kunststoff herstellbar sein, der bevorzugt elektrisch isolierend und weiter bevorzugt nicht magnetisierbar ist.The heat sink 140 preferably rests on the contact element 120 over as large an area as possible. In the preferred embodiment shown, the contact element 120 lies in the manner of a sandwich between the mobile device 105 and the heat sink 140. The contact element 120 can, for example, be made from a plastic, which is preferably electrically insulating and more preferably not magnetizable.

Ein Übergang von thermischer Energie zwischen dem Anlageelement 120 und dem Kühlkörper 140 kann auf unterschiedliche Weisen verbessert werden. In einer Ausführungsform kann beispielsweise ein Wärmeleitelement eingesetzt werden, um einen möglichst geringen thermischen Widerstand zwischen dem Anlageelement 120 und dem Kühlkörper 140 zu bewirken. Das Wärmeleitelement kann flüssig, pastös oder fest sein. In einer weiteren Ausführungsform sind eines oder mehrere thermoelektrische Kühlelemente 150 zwischen dem Anlageelement 120 und dem Kühlkörper 140 vorgesehen. Das Kühlelement 150 kann insbesondere als Peltier-Element ausgeführt sein. Wird eine vorbestimmte Spannung an das Kühlelement 150 angelegt, so kann eine Temperaturdifferenz zwischen einander entgegengesetzten Oberflächen vergrößert werden. Eine kühle Oberfläche des Kühlelements 150 ist bevorzugt dem Anlageelement 120 bzw. dem Mobilgerät 105 zugewandt. Eine wärmere Oberfläche ist bevorzugt dem Kühlkörper 140 zugewandt bzw. befindet sich in Anlage mit diesem. Ein durch das Kühlelement 150 fließender elektrischer Strom kann in Abhängigkeit eines Kühlbedürfnisses im Bereich des Anlageelements 120 gesteuert werden.A transfer of thermal energy between the contact element 120 and the heat sink 140 can be improved in different ways. In one embodiment, for example, a heat-conducting element can be used to bring about the lowest possible thermal resistance between the contact element 120 and the heat sink 140. The heat-conducting element can be liquid, pasty or solid. In a further embodiment, one or more thermoelectric cooling elements 150 are provided between the contact element 120 and the heat sink 140. The cooling element 150 can in particular be designed as a Peltier element. When a predetermined voltage is applied to the cooling element 150, a temperature difference between opposing surfaces can be increased. A cool surface of the cooling element 150 preferably faces the contact element 120 or the mobile device 105. A warmer surface preferably faces the heat sink 140 or is in contact with it. An electrical current flowing through the cooling element 150 can be controlled depending on a cooling requirement in the area of the contact element 120.

Ferner kann eine symbolisch eingezeichnete Heatpipe 155 vorgesehen sein, um thermische Energie vom Anlageelement 120 zum Kühlkörper 140 zu befördern. Die Heatpipe 155 umfasst ein mit einem Fluid gefülltes Rohr mit einem wärmeren und einem kälteren Ende. Das Fluid kann am wärmeren Ende verdampfen, wobei Verdampfungswärme aufgenommen wird. Das gasförmige Fluid kann zum kühleren Ende transportiert werden und dort kondensieren, wobei Kondensationsenergie abgegeben wird. Anschließend kann das Fluid wieder zum warmen Ende zurück zirkulieren. Zur Förderung der Zirkulation kann in dem Rohr ein Material vorgesehen sein, das den Transport auf der Basis des Kapillareffekts bewirkt. Die Heatpipe 155 kann in Abhängigkeit geltender Bedingungen und Anforderungen dimensioniert werden und das Fluid kann passend gewählt werden, um eine Temperatur im Bereich des Anlageelements 120 nicht über einen vorbestimmten Schwellenwert ansteigen zu lassen.Furthermore, a symbolically drawn heat pipe 155 can be provided in order to transport thermal energy from the contact element 120 to the heat sink 140. The heat pipe 155 includes a fluid-filled tube with a warmer and a colder end. The fluid can evaporate at the warmer end, absorbing heat of evaporation. The gaseous fluid can be transported to the cooler end and condense there, releasing condensation energy. The fluid can then circulate back to the warm end. To promote circulation, a material can be provided in the pipe that effects transport based on the capillary effect. The heat pipe 155 can be sized depending on applicable conditions and requirements and the fluid can be selected appropriately so as not to allow a temperature in the area of the contact element 120 to rise above a predetermined threshold.

Die Umgebungsluft 145 kann frei um den Kühlkörper 140 strömen oder es kann ein Lüfter 160 vorgesehen sein, der einen Strom von Umgebungsluft 145 erzeugt und bevorzugt auf eine vorbestimmte Weise am Kühlkörper 140 entlangführt. Die Umgebungsluft 145 kann auch in einen Bereich zwischen dem Ladegerät 110 und dem Mobilgerät 105 geführt werden. Eine dazwischen liegende Abdeckung kann massiv, perforiert oder porös sein, um die Umgebungsluft 145 verbessert zu verteilen. Der Lüfter 160 zur Förderung von Umgebungsluft 145 kann vom Ladegerät 100 oder vom Fahrzeug 110 umfasst sein. In einer Ausführungsform umfasst das Fahrzeug 110 einen Kanal 165, durch den Umgebungsluft 145 strömen kann. Die Umgebungsluft 145 kann bevorzugt abgekühlt sein, insbesondere mittels einer Klimaanlage des Fahrzeugs 110. Die Klimaanlage kann einen Klimakompressor, eine Wärmepumpe oder ein Verdampfungssystem umfassen. Optional kann an Stelle eines gasförmigen auch ein flüssiges Kühlfluid der Klimaanlage zur Aufnahme von Wärme in den Bereich des Kanals 165 geführt werden. In einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung 135 dazu eingerichtet, eine Anforderung für einen Volumenstrom und/oder eine Temperatur von strömender Umgebungsluft 145 zu bestimmen und an das Fahrzeug 110 zu übermitteln. Das Fahrzeug 110 kann dazu eingerichtet sein, einen passenden Strom von Umgebungsluft 145 an das Ladegerät 100 bereitzustellen.The ambient air 145 can flow freely around the heat sink 140 or a fan 160 can be provided, which generates a flow of ambient air 145 and preferably guides it along the heat sink 140 in a predetermined manner. The ambient air 145 can also be guided into an area between the charger 110 and the mobile device 105. An intermediate cover can be solid, perforated or porous to improve the distribution of the ambient air 145. The fan 160 for conveying ambient air 145 can be included in the charger 100 or the vehicle 110. In one embodiment, the vehicle 110 includes a duct 165 through which ambient air 145 can flow. The ambient air 145 may preferably be cooled, in particular by means of an air conditioning system of the vehicle 110. The air conditioning system may include an air conditioning compressor, a heat pump or an evaporation system. Optionally, instead of a gaseous cooling fluid, a liquid cooling fluid from the air conditioning system can be guided into the area of the channel 165 to absorb heat. In one embodiment, the control device 135 is set up to determine a request for a volume flow and/or a temperature of flowing ambient air 145 and to transmit it to the vehicle 110. The vehicle 110 may be configured to provide an appropriate flow of ambient air 145 to the charger 100.

2 zeigt ein Ladegerät 100 in einer weiteren Ausführungsform. Das dargestellte Ladegerät 100 ist im Längsschnitt dargestellt und im Wesentlichen so aufgebaut wie das Ladegerät 100 von 1. Das Mobilgerät 105 kann auf das Ladegerät 100 gelegt werden, sodass es eine möglichst großflächige Anlage zum Anlageelement 120 aufweist. Zwischen dem Anlageelement 120 und dem Kühlkörper 140 ist in der vorliegenden Ausführungsform die Sendespule 130 angeordnet. Das Anlageelement 120 und/oder der Kühlkörper 140 können über eine Aussparung verfügen, in der die Sendespule 130 aufgenommen werden kann. In einer weiteren Ausführungsform kann die Sendespule 130 vollständig in das Anlageelement 120 integriert werden, beispielsweise indem die Sendespule 130 eingegossen oder umspritzt wird. 2 shows a charger 100 in a further embodiment. The charger 100 shown is shown in longitudinal section and is essentially constructed in the same way as the charger 100 from 1 . The mobile device 105 can be placed on the charger 100 so that it has the largest possible contact area with the contact element 120. In the present embodiment, the transmitter coil 130 is arranged between the contact element 120 and the heat sink 140. The contact element 120 and/or the heat sink 140 can have a recess in which the transmitter coil 130 can be accommodated. In a further embodiment, the transmission coil 130 can be completely integrated into the contact element 120, for example by casting or overmolding the transmission coil 130.

Ebenfalls zwischen dem Anlageelement 120 und dem Kühlkörper 140 sind beispielhaft zwei thermoelektrische Kühlelemente 150 vorgesehen. Rein beispielhaft sind die Kühlelemente 150 auf einander gegenüberliegenden Positionen bezüglich der Sendespule 130 angeordnet. In einer anderen Ausführungsform kann auch beispielsweise ein Kühlelement 150 im Inneren der Sendespule 130 angebracht sein. Dazu sollte das Kühlelement 150 möglichst weder elektrisch leitfähig noch magnetisierbar sein.Two thermoelectric cooling elements 150 are also provided, for example, between the contact element 120 and the heat sink 140. Purely by way of example, the cooling elements 150 are arranged in opposite positions with respect to the transmitter coil 130. In another embodiment, a cooling element 150 can also be mounted inside the transmitter coil 130, for example. For this purpose, the cooling element 150 should, if possible, be neither electrically conductive nor magnetizable.

Der Kühlkörper 140 weist in der vorliegenden Ausführungsform deutlich kleinere Kühlrippen als in der in 1 dargestellten Ausführungsform auf. Der Kühlkörper 140 kann beispielsweise mittels eines Lüfters 160 zwangsbelüftet werden, der unterhalb des Kühlkörpers 140, also auf einer vom Anlageelement 120 abgewandten Seite vorgesehen sein kann. Beispielhaft ist ein Axiallüfter vorgesehen, der insbesondere im Bereich der Sendespule 130 liegen kann.The heat sink 140 in the present embodiment has significantly smaller cooling fins than in the figure in 1 illustrated embodiment. The heat sink 140 can be forcibly ventilated, for example, by means of a fan 160, which can be provided below the heat sink 140, i.e. on a side facing away from the contact element 120. By way of example, an axial fan is provided, which can be located in particular in the area of the transmitter coil 130.

BezugszeichenReference symbols

100100
Ladegerätcharger
105105
MobilgerätMobile device
110110
Fahrzeugvehicle
115115
ÜbertragungseinrichtungTransmission facility
120120
AnlageelementInvestment element
125125
Anlageflächeinvestment area
130130
Sendespuletransmitter coil
135135
SteuereinrichtungControl device
140140
KühlkörperHeat sink
145145
UmgebungsluftAmbient air
150150
thermoelektrisches Kühlelement (Peltier-Element)thermoelectric cooling element (Peltier element)
155155
HeatpipeHeatpipe
160160
LüfterFan
165165
Kanalchannel

Claims (10)

Fahrzeug (110) umfassend ein Ladegerät (100) für ein Mobilgerät (105), wobei das Ladegerät (100) folgendes umfasst: - eine Übertragungseinrichtung (115) für elektrische Energie an das Mobilgerät (105); - ein Anlageelement (120) mit einer Anlagefläche (125) zur Anlage am Mobilgerät (105), während elektrische Energie an das Mobilgerät (105) übertragen wird; - wobei das Anlageelement (120) dazu eingerichtet ist, an der Anlagefläche (125) aufgenommene thermische Energie vom Mobilgerät (105) abzuleiten; - eine Steuereinrichtung (135) zur Steuerung des Ladegeräts (100); wobei das Fahrzeug (110) eine Ventilationsanlage (160) mit einem Kanal (165) zur Führung von Umgebungsluft (145) in einen Bereich des Ladegeräts (100) umfasst, wobei die Steuereinrichtung (135) des Ladegeräts (100) dazu eingerichtet ist, eine Anforderung für einen Volumenstrom und/oder eine Temperatur von strömender Umgebungsluft (145) zu bestimmen und an das Fahrzeug (110) zu übermitteln.Vehicle (110) comprising a charger (100) for a mobile device (105), the charger (100) comprising: - a transmission device (115) for electrical energy to the mobile device (105); - a contact element (120) with a contact surface (125) for contact with the mobile device (105) while electrical energy is transmitted to the mobile device (105); - wherein the contact element (120) is designed to dissipate thermal energy absorbed on the contact surface (125) from the mobile device (105); - a control device (135) for controlling the charger (100); wherein the vehicle (110) comprises a ventilation system (160) with a channel (165) for guiding ambient air (145) into an area of the charger (100), the control device (135) of the charger (100) being set up to: Determine the requirement for a volume flow and/or a temperature of flowing ambient air (145) and transmit it to the vehicle (110). Fahrzeug (110) nach Anspruch 1, das Ladegerät (100) ferner umfassend einen Kühlkörper (140) zur Abgabe thermischer Energie vom Anlageelement (120) an eine Umgebungsluft (145).Vehicle (110) after Claim 1 , the charger (100) further comprising a heat sink (140) for releasing thermal energy from the contact element (120) to ambient air (145). Fahrzeug (110) nach Anspruch 2, das Ladegerät (100) ferner umfassend einen Lüfter (160) zur Zwangsbelüftung des Kühlkörpers (140).Vehicle (110) after Claim 2 , the charger (100) further comprising a fan (160) for forced ventilation of the heat sink (140). Fahrzeug (110) nach Anspruch 2 oder 3, das Ladegerät (100) ferner umfassend eine Heatpipe (155) zum Transport von thermischer Energie vom Anlageelement (120) zum Kühlkörper (140).Vehicle (110) after Claim 2 or 3 , the charger (100) further comprising a heat pipe (155) for transporting thermal energy from the contact element (120) to the heat sink (140). Fahrzeug (110) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, das Ladegerät (100) ferner umfassend ein thermoelektrisches Kühlelement (150) zum Transport von thermischer Energie vom Anlageelement (120) zum Kühlkörper (140).Vehicle (110) according to one of the Claims 2 until 4 , the charger (100) further comprising a thermoelectric cooling element (150) for transporting thermal energy from the contact element (120) to the heat sink (140). Fahrzeug (110) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Übertragungseinrichtung (115) eine Sendespule (130) zur induktiven Kopplung mit einer Empfangsspule des Mobilgeräts (105) aufweist.Vehicle (110) according to one of the preceding claims, wherein the transmission device (115) has a transmitting coil (130) for inductive coupling with a receiving coil of the mobile device (105). Fahrzeug (110) nach Anspruch 6, wobei das Anlageelement (120) eine Aussparung zur Aufnahme der Sendespule (130) aufweist.Vehicle (110) after Claim 6 , wherein the contact element (120) has a recess for receiving the transmitter coil (130). Fahrzeug (110) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Anlageelement (120) aus einem thermisch leitfähigen Elastomer oder Polymer herstellbar ist.Vehicle (110) according to one of the preceding claims, wherein the contact element (120) can be produced from a thermally conductive elastomer or polymer. Fahrzeug (110) nach einem der vorangehenden Ansprüche, das Ladegerät (100) ferner umfassend eine Kommunikationseinrichtung (130) zum Empfangen einer auf eine Temperatur des Mobilgeräts (105) hinweisenden Nachricht.Vehicle (110) according to one of the preceding claims, the charger (100) further comprising a communication device (130) for receiving a message indicative of a temperature of the mobile device (105). Fahrzeug (110) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ventilationsanlage (160) dazu eingerichtet ist, Luft (145) abzukühlen und in den Kanal (165) zu führen.Vehicle (110) according to one of the preceding claims, wherein the ventilation system (160) is designed to cool air (145) and lead it into the channel (165).
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