EP4115489A1 - Ladevorrichtung zum induktiven laden und kühlen von mobilen endgeräten - Google Patents

Ladevorrichtung zum induktiven laden und kühlen von mobilen endgeräten

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Publication number
EP4115489A1
EP4115489A1 EP21709959.7A EP21709959A EP4115489A1 EP 4115489 A1 EP4115489 A1 EP 4115489A1 EP 21709959 A EP21709959 A EP 21709959A EP 4115489 A1 EP4115489 A1 EP 4115489A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cover
air
charging
loading device
rib structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21709959.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hendrik Niemann
Lennard KEPURA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Elektrosil GmbH
Original Assignee
Elektrosil GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Elektrosil GmbH filed Critical Elektrosil GmbH
Publication of EP4115489A1 publication Critical patent/EP4115489A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02J7/70—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction
    • H02J7/731—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction specially adapted for holding portable devices containing batteries

Definitions

  • the invention relates to a charging device for wireless charging of a mobile terminal having a charging module, in particular for inductive charging, and a support area for receiving the mobile terminal.
  • the energy required for charging can be transmitted wirelessly or in the form of electromagnetic oscillations.
  • a transmission coil in the charging device is applied with a defined alternating voltage to emit the charging energy.
  • a receiver coil set to the alternating voltage or the oscillation frequency of the transmitter coil can receive the wirelessly transmitted energy and transform it into electrical energy for charging electrochemical storage devices.
  • inductive charging is used as an alternative to wired charging.
  • An inductive charging device can be arranged stationary or in a vehicle and wirelessly transmit the charging energy required to charge an electrical storage device of the mobile terminal.
  • the mobile device can use the inductively transmitted charging energy via a receiving coil.
  • the electrical storage device such as a lithium-ion or lithium-polymer battery, for example.
  • the charging electronics and the operation of the mobile terminal also generate heat. Active cooling is necessary to avoid overheating of the mobile device.
  • Charging devices known to date are limited to cooling the transmitter coil or directing a stream of air to the side of the mobile terminal.
  • Compactly designed charging devices or in the case of integrated charging devices, such as in a vehicle, in particular in a vehicle center console direct cooling of a mobile device during an inductive charging process is associated with technical challenges.
  • the invention is based on the object of creating a charging device for wireless charging of mobile terminals with improved cooling efficiency. This task is solved by the features specified in claim 1. Further advantageous embodiments of the invention are described in the subclaims.
  • a charging device for wireless charging of a mobile terminal.
  • the charging device has a charging module, in particular for inductive charging.
  • the charging module can, for example, comprise at least one transmission coil and charging electronics for applying an alternating voltage to the at least one transmission coil.
  • the at least one transmitter coil of the charging electronics can be arranged in or on a support area of the charging device in such a way that a mobile terminal placed on the support area receives the electromagnetic energy through integrated receiver coils.
  • the charging device can preferably be designed for installation in a vehicle, in particular a vehicle center console, or be arranged in a vehicle, in particular a vehicle center console.
  • the support area can be arranged above the loading module, for example.
  • the mobile device can be placed on the support area in order to carry out the inductive charging process.
  • the charging device also has a cooling device with at least one fan, with air being able to be drawn in from the surroundings of the charging device via at least one intake duct and being used via at least one outlet duct to cool the mobile terminal that can be placed on the support area. Accordingly, the air can expediently be guided to the support area via the outlet duct in order to achieve a cooling function for the mobile terminal.
  • the fan is preferred ter arranged in the flow direction of the air between the intake channel and the outlet channel, so that air can be sucked in by the fan via the intake channel and blown out via the outlet channel.
  • the fan itself is not part of the intake duct and / or the outlet duct.
  • At least part of the support area is provided with an at least regionally air-permeable cover on which the mobile terminal can be placed.
  • the at least one outlet channel preferably opens out in a region below the cover.
  • a cooling channel can be formed underneath the coating, which channel serves to dissipate heat.
  • the mobile terminal placed on the cover can emit the heat and in particular power loss through the air-permeable cover in some areas into the cooling channel.
  • the air flowing out of the outlet channel can dissipate the released heat from the cooling channel and thus promote an optimized heat transport from the mobile terminal device into the cooling channel.
  • the charging device is preferably designed in such a way that the air for cooling the mobile terminal device can be or is guided through the charging device in a U-shape.
  • the outlet channel and the cooling channel together form a U-shaped air duct.
  • the mobile terminal can preferably be a portable device, such as a smartphone, a smart watch or a tablet, which has an inductive charging function for inductive charging of an integrated accumulator.
  • the heat can be transported via the air through air-permeable meshes of the cover and / or via a thermally conductive material of the cover.
  • the coating can provide an optical termination for the inductive Create loading device.
  • the cover can have a logo or a design that fits into the surroundings of the charging device.
  • the coating is preferably designed to be resilient and / or consists partially or completely of a resilient material. This means that the coating deforms elastically when a force or a moment is applied. In particular, when a mobile device is placed on it, the cover can deform under the weight of the same, e.g. sag slightly downwards.
  • the cover is preferably designed in such a way that the mobile terminal can be placed flat on the cover and also lies flat against it.
  • the upper surface of the side of the cover on which the mobile terminal rests or can be placed is flat and in particular has no elevations such as knobs, ribs and the like.
  • the coating is flat on both sides (i.e. top and bottom).
  • the cover is designed as a textile material, a fabric, a net, an air-permeable membrane, a solid material with ventilation slots, a grid or a knitted fabric.
  • the air permeability can be realized through meshes and / or gaps in the cover. Depending on the configuration of the cover, the meshes or gaps can be made larger or smaller, so that a degree of air permeability can be precisely adjusted. In particular, the air permeability can be varied locally along the support area or maintained constant.
  • the air permeability preferably results from the material itself, so that particularly preferably no separate recesses or perforations are provided or have to be provided in the cover.
  • the material of the coating can preferably have an increased thermal conductivity, for example by introducing carbon fibers or by thermally conductive plastic additives.
  • the cover can preferably be designed to be elastic in order to enable a stationary positioning of the mobile terminal when it is placed on the support area. By placing the mobile terminal on the cover, the cover can lower in some areas due to the weight of the mobile terminal and prevent the mobile terminal from slipping due to the increased frictional force.
  • the inductive charging process of the mobile device can be carried out without restriction if the coating is made of an electrically non-conductive material. This measure does not disturb or weaken the inductive charging process
  • the entire support area is covered by the cover so that it is completely covered.
  • the coating can preferably have an optional coating, for example a rubber coating, at least in certain areas, in order to provide a stored mobile terminal with improved hold.
  • the mobile terminal can be placed in the support area in a particularly safe and non-slip manner if the loading device has a rib structure which is designed in particular to support the cover. At least two straight or non-straight ribs are preferably incorporated into the rib structure.
  • the cover can stretch due to the weight of the deposited mobile device. Due to the ribs of the rib structure, an attachment arranged below the cover can shock can be provided, which prevents overstretching and ensures a defined sinking of the mobile device.
  • the sinking of the mobile end device into the cover provides additional slip protection because the mobile end device lies in a hollow during the charging process.
  • the hollow is formed in the cover by the weight of the mobile terminal.
  • the ribs of the rib structure can run straight, oblique or curved. In particular, the ribs can run parallel to one another, away from one another, towards one another or in any direction.
  • the ribs of the rib structure can form a symmetrical or asymmetrical pattern.
  • the rib structure is designed to guide air flowing out of the outlet channel.
  • the ribs of the rib structure can form air guiding paths which enable an optimal air flow.
  • the rib structure can have a flat plate or plane on which the ribs are arranged.
  • the rib structure can preferably be net angeord in the direction of gravity below the cover, wherein the ribs preferably run between the plane and the cover ver.
  • an air outlet of the outlet channel from the loading device can be directed onto the support surface in the direction of the ribs in order to enable a flow of cooling air along the rib structure through the air guide channels.
  • the air outlet of the outlet channel is preferably arranged at a distance from the intake channel. Furthermore, the air outlet of the outlet channel is in particular not arranged in the cover and is in particular no passage and / or no opening in the cover.
  • the air ducts are preferably bounded laterally by the ribs and arguedsei term by the plane of the rib structure.
  • the cover and the mobile terminal stored on the cover form a top-side delimitation of the air ducts.
  • the charging device can be technically versatile if the charging module, in particular the at least one induction coil of the charging module, is partially or completely integrated into the rib structure, integrated into the cover or arranged on a side of the rib structure facing away from the cover.
  • the at least one induction coil integrated into the rib structure can be arranged in a form-fitting manner in the rib structure, for example between the ribs or within the plane.
  • the at least one induction coil can be enclosed by a material of the rib structure during the production of the rib structure in the injection molding process.
  • the at least one induction coil integrated into the cover can, for example, be sewn or glued between two cover layers.
  • At least one induction coil or transmission coil and / or the entire charging module can be covered by the rib structure.
  • an unimpaired air flow can be generated within the cooling channel between the cover and the rib structure.
  • Such an air flow can have a laminar design and thus transport a maximum amount of heat away from the mobile terminal.
  • the distance between the induction coil and the mobile terminal can preferably be a maximum of 8 mm, so that reliable transmission of the charging energy is guaranteed.
  • the cover can be optimally tensioned in the support area if the cover is fastened by a one-piece or multi-part stiffening frame in the support area and is spaced apart from the rib structure in an unloaded state in a vertical direction.
  • the coating can preferably be pressed in the vertical direction against the rib structure by the weight of a mobile terminal.
  • the cover can be clamped in the reinforcing frame so that the cover, in a state in which no mobile terminal is placed, is arranged somewhat above, that is, at a distance from the ribs in the vertical direction.
  • the mobile terminal pushes the cover in the vertical direction.
  • the cover is tensioned by the mobile terminal until the mobile terminal rests on the ribs of the rib structure. This prevents the cover from sagging, for example, between two ribs.
  • the stiffening frame can protrude higher from the supporting surface in the vertical direction than the rib structure, so that in the operating state in which the mobile device is not resting, a vertical distance is created between the ribs and the fabric cover.
  • the stiffening frame has a carrier section for tensioning the cover, the cover being tensioned on the carrier section or clamped by the carrier section against a frame of the support area.
  • the tensioned cover can advantageously be connected to the carrier section, in particular glued, sewn, fused or connected by a Velcro fastener.
  • the cover itself can serve as part of the stiffening frame through a cured resin compound or adhesive bond.
  • the cover can be clamped at least at the edge between the carrier section and a frame of the support area, which frames the carrier section on the outside.
  • the reinforcement frame can be constructed in several parts, with several components of the reinforcement frame interlocking with one another and being held in the form-lockingly connected form by an elastic tensioning force of the cover.
  • the edge of the cover can optimally transition into a frame of the support area if the stiffening frame has a cover section for covering the carrier section and / or an edge section of the cover.
  • the covering section can, for example, run rectangular and be designed in the form of a rectangular metal ring or the like.
  • the cover section can be in vertical direction to be clamped on the beam section of the stiffening frame. Before geous enough, the cover can also be pinched as a result.
  • the cover can be clamped, for example, between an outer edge rib, for example an edge rib that is raised in the vertical direction, of the frame of the support area and that of the carrier section.
  • the cover can preferably have a support surface of the support area for receiving one or more mobile terminals.
  • the charging device has at least one air inlet for sucking in the air from the environment, which inlet merges into at least one suction channel.
  • the at least one air inlet is arranged on at least one edge of an upper side, in the frame of the support area and / or on an upper side of the loading device.
  • the at least one air inlet can preferably be arranged on one side of the loading device, in particular in an upper area of the sides in the vertical direction, or also in the edge area or along the edge of the support area.
  • the air inlet can be oriented vertically or at an angle in order, for example, to achieve optimal air intake even when the charging device is installed within a vehicle-side center console.
  • At least two air inlets can also be used in order to obtain redundancy if one air inlet is covered.
  • a larger air mass can be sucked into the charging device and then introduced through the at least one outlet channel onto the support surface in the region of the rib structure or into the at least one cooling channel.
  • openings and, in particular, grid structures in the area of the air inlets can be formed in the frame of the receiving section. These lattice structures can be preferred may be integrated into the cover section or formed in one piece with the cover section.
  • An optimal intake of cooling air can be ensured if the at least one air inlet is beveled.
  • the air inlet and / or the grid structure of the air inlet can run obliquely from the outside to the inside and from the bottom to the top. This is particularly advantageous because any air inlets for sucking in the ambient air, which can be arranged in the framework of the support area, cannot be completely covered. This measure can ensure a maximum air mass flow when the charging device is in operation.
  • the frame of the support area and / or the rib structure has an air outlet for guiding out air flowing out of the outlet channel.
  • the frame can preferably have a blow-out opening or a blow-out grille through which the cooling air can flow into the cooling channel.
  • the cooling air can preferably be passed through the rib structure in order to displace the heated air from the cooling duct and to promote heat transport.
  • Such an air outlet can be arranged along a narrow or a wide side of the frame of the support area.
  • An air outlet introduced into the rib structure can, for example, be integrated into the ribs and / or into the plane of the rib structure.
  • the air outlet can stand out from the plane in the vertical direction and guide the cooling air essentially parallel to the plane into the cooling channel.
  • the heated air used to cool the mobile terminal can be diverted through those air-permeable areas of the cover that are not diverted from the mobile terminal. This can in particular be special wheel areas of the coating.
  • the coating and / or the rib structure are designed to be air-impermeable in the region of an opening of the outlet channel.
  • the cooling air directed into the cooling channel via the air outlet can only escape into the vicinity of the charging device, in particular through the partially air-permeable cover, when the cooling air has passed the mobile device and thus displaced the heated air or has heated itself up .
  • Fig. 1 is a perspective view of a charging device according to the invention with a mobile device stored on a support area for performing an inductive charging process
  • FIG. 2 shows a perspective illustration of the charging device with a cover (not shown) to illustrate a cooling air flow along a cooling channel
  • 3 and 4 are sectional views of the charging device from FIG. 2 to illustrate cooling air sucked in from an environment
  • Fig. 5 is a sectional view of the charging device from Fig. 2 to Veran illustrative of a flow of cooling air through the Ladevorrich device, and
  • FIG. 6 shows a detailed view A from FIG. 5.
  • Fig. 1 shows a perspective view of a Ladevorrich device 10 according to the invention with a deposited on a support area 20 mobile terminal 100 for performing an inductive charging process.
  • the charging device 10 is set up for installation in a center console (not shown) of a vehicle.
  • the charging device 10 has air inlets 30, 31 which are oriented in the vertical direction V in order to suck in cooling air.
  • the air inlets 30, 31 are aligned at an angle and are made in the form of ventilation grilles.
  • the air inlets 30, 31 are on two opposite sides 11, 12 the charging device 10 is arranged, whereby a redundant air supply is provided.
  • the air inlets 30, 31 are integrally formed with a cover section 21 which frames a cover 40.
  • the cover 40 is made, for example, of a textile material and is used to hold the mobile terminal 100.
  • the cover 40 can also be configured as a fabric, a mesh, an air-permeable membrane, a solid with ventilation slots, a grid or a knitted fabric be.
  • the cover 40 is designed to be air-permeable at least in some areas, as a result of which the mobile terminal 100 placed on the cover 40 can be thermally regulated by cooling air during the charging process.
  • the mobile terminal device 100 is designed as a smartphone that is placed on the cover 40.
  • FIG. 2 is a perspective view of the loading device 10 with a cover 40, not shown, to illustrate a cooling air flow K ent long of a cooling channel 50 is shown. Furthermore, the cover section 21 is not shown in order to get a view of at least one of the two intake ducts 32, 33.
  • the intake ducts 32, 33 extend in the vertical direction V below the air inlets 30, 31 into the charging device 10 and serve to suck in cooling air K from an environment U of the charging device 10.
  • the arrows illustrate the flow of the cooling air K into the intake channels 32, 33 and out of an outlet channel 22 or an air outlet 23 of the outlet channel 22.
  • the air outlet 23 extends in the vertical direction V through a rib structure 50.
  • the rib structure 50 serves to guide the cooling air K and to form a cooling channel 51 in the vertical direction V below the cover 40.
  • the rib structure 50 has a plane 52 along which a plurality of ribs 53 run.
  • the Rip pen 53 of the rib structure 50 run parallel in the illustrated embodiment to each other and are rectilinear in shape.
  • the rib structure 50 is enclosed on the circumferential side by a frame 24 of the support area 20.
  • the frame 24 projects beyond the rib structure 50 in the vertical direction V and forms a closure to the cover 40.
  • the frame 24 of the support area 20 is visible through the cover section 21, which is not overlaid.
  • the air outlet 23 of the outlet channel 22 is divided into several sections by the ribs 53, so that the cooling air K flowing out of the air outlet 23 is guided between the ribs 53 transversely to the vertical direction V or along the elongated sides 11, 12 of the loading device 10 .
  • FIGS. 3 and 4 show sectional views of the charging device 10 from FIG. 2 to illustrate cooling air K sucked in from the environment U and the construction of the charging device 10.
  • the charging device 10 has a cooling device 60 with at least one fan 61.
  • the cooling device 60 is used to cool the mobile end device 100 to be inductively charged.
  • the fan 61 is designed, for example, as a radial fan and is used to suck in the cooling air K via the suction channels 32, 33 from the environment U of the charging device 10.
  • the charging device 10 has a charging module 70 for inductive charging of the mobile terminal 100.
  • the charging module 70 has at least one inductivity coil 71 or transmission coil for generating and emitting electromagnetic waves, which can be converted into charging energy by the mobile terminal 100.
  • the charging module 70 can also have charging electronics (not shown) for controlling the at least one inductance coil 71. To ensure long-term operation of the charging module 70, the charging module 70 has a fan 72.
  • the induction coil 71 of the charging module 70 is arranged, for example, on a side 54 of the rib structure 50 facing away from the cover 40. As a result, the loading module 70 is covered by the rib structure 50 in the vertical direction V. In FIG. 4, the cover 40 is placed on the support area 20 and is thus visible in section.
  • the cover 40 is taken fastened by a stiffening frame 80 in the support area 20.
  • the cover 40 is spaced apart from the rib structure 50 in the vertical direction V in a state unloaded by the mobile terminal device 100.
  • the ribs 53 of the rib structure 50 can serve as an end stop for the mobile terminal 100 and thus ensure at least one cooling channel 51 for guiding cooling air K.
  • a carrier section 81 serves to tension the cover 40.
  • the cover 40 can thus also be tensioned on the carrier section 81 or be clamped against the frame 24 of the support area 20 by the carrier section 81.
  • the carrier section 81 is a component of the reinforcement frame 80, which ensures a rectangular shape of the cover 40.
  • the cover 40 is attached to an edge section 41 between the carrier section 81 and the frame 24 of the support area 20 in a force-locking and form-locking manner.
  • the cover section 21 also serves to cover the carrier frame 81 and the edge section 41 of the cover 40 and thus enables an optically particularly advantageous integration of the cover 40 into the loading device 10.
  • the section shown in FIG. 4 also shows the supply of the Lademo module 70 with cooling air K from the intake ducts 32, 33.
  • the cooling air K is in particular sucked in axially by the fan 61 of the cooling device 60 and discharged radially into the outlet duct 22.
  • FIG. 5 shows a further sectional view of the charging device 10 from FIG. 2 to illustrate a flow of the cooling air K through the charging device 10.
  • the flow of the cooling air K after the axial suction by the fan 60 is illustrated.
  • the cooling air K drawn in axially by the fan 60 is directed radially into the outlet channel 22.
  • the cooling air K is guided in a U-shape through the charging device 10 and then guided at the air outlet 23 in the cooling channel 51 along the ribs 53 of the rib structure 50.
  • the charging device 10 can be designed to be particularly compact.
  • the cooling air K is sucked in along the vertical direction V and flows into the cooling duct 51 transversely thereto.
  • FIG. 6 shows a detailed view A from FIG. 5.
  • the U-shaped outlet channel 22 is illustrated, which guides the cooling air K flowing radially out of the fan 60 via the air outlet 23 into the cooling channel 51.
  • the air outlet 23 is the mouth of the outlet channel 22 and, in the exemplary embodiment shown, is designed as an opening in the plane 52 of the rib structure 50. In the area of the mouth or in the vertical direction V above the air outlet 23, the cover 40 is made impermeable to air.
  • the cover 40 is partially coated with an air-impermeable coating 42 in the area of the air outlet 23 in order to avoid uncontrolled escape of cooling air K from the cooling channel 51, especially in the case of mobile end devices 100 with small dimensions.

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Abstract

Offenbart ist eine Ladevorrichtung (10) zum drahtlosen Laden eines mobilen Endgeräts (100) aufweisend ein Lademodul (70), insbesondere zum induktiven Laden, und einen Auflagebereich (20) zum Aufnehmen des mobilen Endgeräts (100), aufweisend eine Kühleinrichtung (60) mit mindestens einem Lüfter (61), wobei über mindestens einen Ansaugkanal (32, 33) Luft (K) aus einer Umgebung (U) der Ladevorrichtung (10) ansaugbar und über mindestens einen Auslasskanal (22) zum Kühlen eines auf dem Auflagebereich (20) ablegbaren mobilen Endgeräts (100) verwendbar ist, wobei mindestens ein Teil des Auflagebereichs (20) mit einem zumindest bereichsweise luftdurchlässigen Überzug (40) versehen ist, auf welchem das mobile Endgerät (100) ablegbar ist, wobei der mindestens eine Auslasskanal (22) in einem Bereich (51) unterhalb des Überzugs (40) mündet.

Description

LADEVORRICHTUNG ZUM INDUKTIVEN LADEN UND KUHLEN VON MOBILEN ENDGERATEN
Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum drahtlosen Laden eines mobilen End geräts aufweisend ein Lademodul, insbesondere zum induktiven Laden, und einen Auflagebereich zum Aufnehmen des mobilen Endgeräts.
Stand der Technik
Durch die vereinfachte und komfortable Handhabung werden in unterschiedlichen Bereichen zunehmend induktive Ladevorrichtungen verwendet. Bei derartigen Lade vorrichtungen kann die zum Laden benötigte Energie drahtlos bzw. in Form von elekt romagnetischen Schwingungen übertragen werden. Hierfür wird eine Sendespule in der Ladevorrichtung zum Emittieren der Ladeenergie mit einer definierten Wechsel spannung beaufschlagt. Eine auf die Wechselspannung bzw. die Schwingungsfrequenz der Sendespule eingestellte Empfangsspule kann die drahtlos übermittelte Energie empfangen und in elektrische Energie zum Laden von elektrochemischen Speichern transformieren.
Im Bereich von mobilen Endgeräten, wie beispielsweise Smartphones oder Tablets, wird induktives Laden als Alternative zu einem drahtgebundenen Aufladevorgang ein gesetzt. Dabei kann eine induktive Ladevorrichtung stationär oder in einem Fahrzeug angeordnet sein und die zum Laden eines elektrischen Speichers des mobilen Endge räts benötigte Ladeenergie drahtlos aussenden. Das mobile Endgerät kann die induk tiv übertragene Ladeenergie über eine Empfangsspule nutzen.
Während des induktiven Ladevorgangs wird in dem elektrischen Speicher, wie bei spielsweise einem Lithium-Ionen- oder Lithium-Polymer-Akkumulator, Verlustwärme erzeugt. Zusätzlich zu dem Akkumulator erzeugen auch die Ladeelektronik und der Betrieb des mobilen Endgeräts Wärme. Zum Vermeiden einer Überhitzung des mobi len Endgeräts ist eine aktive Kühlung notwendig.
Bisher bekannte Ladevorrichtungen beschränken sich auf ein Kühlen der Sendespule oder ein seitliches Leiten eines Luftstroms auf das mobile Endgerät. Bei besonders kompakt ausgestalteten Ladevorrichtungen oder bei integrierten Ladevorrichtungen, wie beispielsweise in einem Fahrzeug, insbesondere in einer Fahrzeugmittelkonsole, ist eine direkte Kühlung eines mobilen Endgeräts während eines induktiven Ladevor gangs mit technischen Herausforderungen verbunden.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Ladevorrichtung zum drahtlosen Laden von mobilen Endgeräten mit einer verbesserten Kühleffizienz zu schaffen. Diese Auf gabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere vorteil hafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Ladevorrichtung zum drahtlosen Laden eines mobilen Endgeräts bereitgestellt. Die Ladevorrichtung weist ein Lademodul, ins besondere zum induktiven Laden, auf. Das Lademodul kann beispielsweise mindes tens eine Sendespule und eine Ladeelektronik zum Beaufschlagen der mindestens einen Sendespule mit einer Wechselspannung umfassen. Die mindestens eine Sen despule der Ladeelektronik kann dabei derart in oder an einem Auflagebereich der Ladevorrichtung angeordnet sein, dass ein auf dem Auflagebereich abgelegtes mobi les Endgerät die elektromagnetische Energie durch integrierte Empfangsspulen emp fängt. Die Ladevorrichtung kann bevorzugt zum Einbau in einem Fahrzeug, insbeson dere einer Fahrzeugmittelkonsole, ausgebildet sein bzw. in einem Fahrzeug, insbe sondere einer Fahrzeugmittelkonsole, angeordnet sein.
Der Auflagebereich kann beispielsweise oberhalb des Lademoduls angeordnet sein. Das mobile Endgerät kann auf dem Auflagebereich ablegt werden, um den induktiven Ladevorgang durchzuführen.
Die Ladevorrichtung weist darüber hinaus eine Kühleinrichtung mit mindestens einem Lüfter auf, wobei über mindestens einen Ansaugkanal Luft aus einer Umgebung der Ladevorrichtung ansaugbar und über mindestens einen Auslasskanal zum Kühlen des auf dem Auflagebereich ablegbaren mobilen Endgeräts verwendbar ist. Entsprechend ist die Luft über den Auslasskanal zweckmäßigerweise zum Auflagebereich leitbar, um eine Kühlfunktion für das mobile Endgerät zu erreichen. Ferner ist bevorzugt der Lüf- ter in Strömungsrichtung der Luft zwischen dem Ansaugkanal und dem Auslasskanal angeordnet, so dass Luft vom Lüfter über den Ansaugkanal angesaugt und über den Auslasskanal ausgeblasen werden kann. Insbesondere ist der Lüfter selbst nicht Teil des Ansaugkanals und/oder des Auslasskanals.
Erfindungsgemäß ist mindestens ein Teil des Auflagebereichs mit einem zumindest bereichsweise luftdurchlässigen Überzug versehen, auf welchem das mobile Endgerät ablegbar ist. Vorzugsweise mündet der mindestens eine Auslasskanal in einem Be reich unterhalb des Überzugs.
Somit kann unterhalb des Überzugs ein Kühlkanal ausgebildet werden, welcher zum Abführen von Wärme dient. Das auf dem Überzug abgelegte mobile Endgerät kann die Wärme und insbesondere Verlustleistung durch den bereichsweise luftdurchlässi gen Überzug hindurch in den Kühlkanal abgeben. Die aus dem Auslasskanal hinaus strömende Luft kann die abgegebene Wärme aus dem Kühlkanal abführen und somit einen optimierten Wärmetransport aus dem mobilen Endgerät in den Kühlkanal för dern.
Bevorzugt ist die Ladevorrichtung derart ausgebildet, dass die Luft zum Kühlen des mobilen Endgeräts u-förmig durch die Ladevorrichtung führbar ist bzw. geführt wird. Besonders bevorzugt bilden der Auslasskanal und der Kühlkanal zusammen eine u- förmige Luftführung. Durch eine derartige Anordnung kann die Ladevorrichtung be sonders kompakt ausgestaltet sein.
Das mobile Endgerät kann vorzugsweise ein tragbares Gerät, wie beispielsweise ein Smartphone, eine Smartwatch oder ein Tablet, sein, welches eine induktive Ladefunk tion zum induktiven Aufladen eines integrierten Akkumulators aufweist.
Je nach Ausgestaltung des Überzugs kann die Wärme über die Luft durch luftdurchläs sige Maschen des Überzugs hindurch und/oder über ein wärmeleitfähiges Material des Überzugs transportiert werden.
Neben der erhöhten Effizienz bei der Kühlung des mobilen Endgeräts während des induktiven Ladevorgangs kann der Überzug einen optischen Abschluss der induktiven Ladevorrichtung schaffen. Beispielsweise kann der Überzug ein Logo oder ein Design aufweisen, welches sich in ein Umfeld der Ladevorrichtung fügt.
Durch die Möglichkeit das mobile Endgerät unmittelbar auf dem Überzug abzulegen kann ein technisch aufwändiger mehrschichtiger Aufbau des Auflagebereichs vermie den und die Ladevorrichtung besonders kosteneffizient ausgestaltet sein.
Bevorzugt ist der Überzug nachgiebig ausgebildet und/oder besteht teilweise oder vollständig aus einem nachgiebigen Material. D.h. der Überzug verformt sich bei Ein wirkung einer Kraft oder eines Moments elastisch. Insbesondere kann sich der Über zug so bei Auflage eines mobilen Endgeräts durch die Gewichtskraft desselben ver formen, z.B. leicht nach unten durchhängen.
Vorzugsweise ist der Überzug derart ausgebildet, dass das mobile Endgerät flächig auf dem Überzug auflegbar ist und auch flächig an diesem anliegt. Bevorzugt ist die Ober fläche der Seite des Überzugs, auf dem das mobile Endgerät aufliegt bzw. auflegbar ist, eben ausgebildet und weist insbesondere keine Erhebungen, wie Noppen, Rippen und dergleichen, auf. Besonders bevorzugt ist der Überzug beidseitig (d.h. oben und unten) eben ausgebildet.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Überzug als ein textiler Stoff, ein Gewebe, ein Netz, eine luftdurchlässige Membran, ein mit Lüftungsschlitzen aus gestatteter Feststoff, ein Gitter oder als ein Gewirk ausgestaltet. Dabei kann die Luft durchlässigkeit über Maschen und/oder Spalte im Überzug realisiert werden. Je nach Ausgestaltung des Überzugs können die Maschen bzw. Spalte größer oder kleiner ausgestaltet sein, wodurch ein Maß an Luftdurchlässigkeit präzise einstellbar ist. Ins besondere kann die Luftdurchlässigkeit lokal entlang des Auflagebereichs variiert oder konstant aufrechterhalten werden. Bei den Ausführungsformen des Überzugs als tex tiler Stoff, Gewebe oder luftdurchlässige Membran ergibt sich die Luftdurchlässigkeit bevorzugt aus dem Material selbst, so dass besonders bevorzugt keine gesonderten Ausnehmungen oder Durchbrechungen im Überzug vorgesehen sind bzw. sein müs sen. Das Material des Überzugs kann vorzugsweise eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit, bei spielsweise durch Einbringen von Kohlefasern oder durch thermisch leitfähige Kunst stoffzusätze, aufweisen.
Der Überzug kann vorzugsweise elastisch ausgestaltet sein, um ein ortsfestes Positio nieren des mobilen Endgeräts im auf dem Auflagebereich abgelegten Zustand zu er möglichen. Durch das Ablegen des mobilen Endgeräts auf dem Überzug kann der Überzug aufgrund der Gewichtskraft des mobilen Endgeräts sich bereichsweise ab senken und ein Verrutschen des mobilen Endgeräts aufgrund erhöhter Reibungskraft verhindern.
Der induktive Ladevorgang des mobilen Endgeräts kann uneingeschränkt durchge führt werden, wenn der Überzug aus einem elektrisch nicht leitenden Material be steht. Durch diese Maßnahme wird der induktive Ladeprozess nicht gestört oder ab geschwächt
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der gesamte Auflagebereich zum vollständigen Bedecken durch den Überzug bespannt. Dabei kann der Überzug bevorzugt, zumindest bereichsweise, eine optionale Beschichtung, beispielsweise Gummibeschichtung, aufweisen, um einem abgelegten mobilen Endgerät einen ver besserten Halt zu bieten. Durch den Einsatz des Überzugs zum Aufnehmen des mobi len Endgeräts während des Ladevorgangs kann der Aufbau der Ladevorrichtung ver einfacht werden, da keine weiteren Komponenten zum Halten oder Befestigen des mobilen Endgeräts nötig sind.
Des Weiteren kann durch die vollständige Bespannung bzw. Bedeckung der Auflage fläche mit dem Überzug ein sauberer, nach außen hin gerichteter Abschluss der Ober fläche bzw. des Aufladebereichs erzielt werden.
Das mobile Endgerät kann besonders sicher und rutschfest im Auflagebereich ablegt werden, wenn die Ladevorrichtung eine Rippenstruktur, die insbesondere zum Stüt zen des Überzugs ausgebildet ist, aufweist. Vorzugsweise sind mindestens zwei gerad linige oder nicht geradlinige Rippen in die Rippenstruktur eingebracht. Der Überzug kann sich durch die Gewichtskraft des abgelegten mobilen Endgeräts dehnen. Durch die Rippen der Rippenstruktur kann ein unterhalb des Überzugs angeordneter An- schlag bereitgestellt werden, welcher eine Überdehnung hindert und ein definiertes Einsinken des mobilen Endgeräts sicherstellt.
Das Einsinken des mobilen Endgeräts in dem Überzug bietet einen zusätzlichen Rutschschutz, weil das mobile Endgerät während des Ladevorgangs in einer Kuhle liegt. Die Kuhle wird durch die Gewichtskraft des mobilen Endgeräts in dem Überzug ausgebildet.
Die Rippen der Rippenstruktur können geradlinig, schief oder gebogen verlaufen. Ins besondere können die Rippen parallel zueinander, voneinander weg, aufeinander zu oder in beliebige Richtungen verlaufen. Dabei können die Rippen der Rippenstruktur ein symmetrisches oder asymmetrisches Muster ausbilden.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Rippenstruktur dazu eingerichtet, eine aus dem Auslasskanal hinausströmende Luft zu führen. Insbesonde re können die Rippen der Rippenstruktur Luftführungswege ausbilden, welche eine optimale Luftströmung ermöglichen. Die Rippenstruktur kann hierbei eine flächige Platte bzw. Ebene aufweisen, auf welcher die Rippen angeordnet sind. Die Rippen struktur kann vorzugsweise in Schwerkraftrichtung unterhalb des Überzugs angeord net sein, wobei die Rippen vorzugsweise zwischen der Ebene und dem Überzug ver laufen.
Vorzugsweise kann ein Luftauslass des Auslasskanals aus der Ladevorrichtung auf die Auflagefläche in Richtung der Rippen gerichtet sein, um eine Kühlluftströmung ent lang der Rippenstruktur durch die Luftführungskanäle zu ermöglichen.
Ferner bevorzugt ist der Luftauslass des Auslasskanals beabstandet vom Ansaugkanal angeordnet. Weiterhin ist der Luftauslass des Auslasskanals insbesondere nicht in dem Überzug angeordnet und ist insbesondere kein Durchlass und/oder keine Öff nung im Überzug.
Die Luftführungskanäle werden vorzugsweise seitlich durch die Rippen und bodensei tig durch die Ebene der Rippenstruktur begrenzt. Der Überzug und das auf dem Über zug abgelegte mobile Endgerät bilden eine oberseitige Begrenzung der Luftführungs kanäle. Die Ladevorrichtung kann technisch vielseitig aufgebaut sein, wenn das Lademodul, insbesondere die mindestens eine Induktionsspule des Lademoduls, teilweise oder vollständig in die Rippenstruktur integriert, in den Überzug integriert oder an einer dem Überzug abgewandten Seite der Rippenstruktur angeordnet ist.
Die mindestens eine in die Rippenstruktur integrierte Induktionsspule kann form schlüssig in der Rippenstruktur, beispielsweise zwischen den Rippen oder innerhalb der Ebene, angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die mindestens eine In duktionsspule bei der Herstellung der Rippenstruktur im Spritzgussverfahren durch ein Material der Rippenstruktur umschlossen werden.
Die mindestens eine in den Überzug integrierte Induktionsspule kann beispielsweise zwischen zwei Überzugschichten eingenäht oder geklebt sein. Durch eine derartige Anordnung des Lademoduls kann der Abstand zwischen einer Sendespule und einer Empfangsspule im mobilen Endgerät minimiert werden.
Bei einer weiteren alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung kann mindestens eine Induktionsspule bzw. Sendespule und/oder das gesamte Lademodul durch die Rip penstruktur bedeckt sein. Durch eine derartige Anordnung des Lademoduls kann zwi schen dem Überzug und der Rippenstruktur eine unbeeinträchtigte Luftströmung in nerhalb des Kühlkanals erzeugt werden. Eine derartige Luftströmung kann laminar ausgestaltet sein und somit eine maximale Wärmemenge von dem mobilen Endgerät weg transportieren.
Je nach Ausgestaltung und Anordnung der mindestens einen Induktionsspule des La demoduls kann der Abstand zwischen der Induktionsspule und dem mobilen Endgerät bevorzugt maximal 8 mm betragen, sodass eine zuverlässige Übertragung der Lade energie gewährleistet wird.
Der Überzug kann im Auflagebereich optimal gespannt werden, wenn der Überzug durch einen einteiligen oder mehrteiligen Aussteifungsrahmen im Auflagebereich be festigt und in einem unbelasteten Zustand in einer Vertikalrichtung von der Rippen struktur beabstandet ist. Bevorzugterweise ist der Überzug durch ein Gewicht eines mobilen Endgeräts in Vertikalrichtung gegen die Rippenstruktur eindrückbar. Der Überzug kann in den Aussteifungsrahmen eingespannt sein, sodass der Überzug in einem Zustand, in dem kein mobiles Endgerät aufgelegt ist, etwas oberhalb, das heißt in vertikaler Richtung zu den Rippen beabstandet, angeordnet ist. Wenn ein mobiles Endgerät auf den Überzug aufgelegt wird, drückt das mobile Endgerät den Überzug in Vertikalrichtung ein. Der Überzug wird durch das mobile Endgerät gespannt, bis das mobile Endgerät auf den Rippen der Rippenstruktur aufliegt. Hierdurch wird vermie den, dass der Überzug beispielsweise zwischen zwei Rippen durchhängt.
Insbesondere kann der Aussteifungsrahmen in Vertikalrichtung höher von der Aufla gefläche hervorragen als die Rippenstruktur, sodass hierdurch im Betriebszustand, in dem das mobile Endgerät nicht aufliegt, ein vertikaler Abstand zwischen Rippen und Stoffüberzug entsteht.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist der Aussteifungsrahmen einen Trägerab schnitt zum Spannen des Überzugs auf, wobei der Überzug an dem Trägerabschnitt gespannt oder durch den Trägerabschnitt gegen einen Rahmen des Auflagebereichs eingeklemmt ist. Je nach Ausgestaltung des Trägerabschnitts kann der gespannte Überzug vorteilhaft mit dem Trägerabschnitt, insbesondere verklebt, vernäht, ver schmolzen oder durch einen Klettverschluss, verbunden sein. Der Überzug selbst kann durch eine ausgehärtete Harzverbindung oder Klebeverbindung als ein Teil des Aus steifungsrahmens dienen.
Des Weiteren kann der Überzug zumindest randseitig zwischen dem Trägerabschnitt und einem Rahmen des Auflagebereichs, welcher den Trägerabschnitt außenseitig umrahmt, eingeklemmt werden.
Der Aussteifungsrahmen kann mehrteilig aufgebaut sein, wobei mehrere Bestandteile des Aussteifungsrahmens formschlüssig ineinander greifen und durch eine elastische Spannkraft des Überzugs in der formschlüssig verbundenen Form gehalten werden.
Der Überzug kann randseitig optimal in einen Rahmen des Auflagebereichs überge hen, wenn der Aussteifungsrahmen einen Abdeckabschnitt zum Verdecken des Trä gerabschnitts und/oder eines Randabschnitts des Überzugs aufweist. Der Abdeckab schnitt kann beispielsweise rechteckförmig verlaufen und in Form eines rechteckigen Metallrings oder dergleichen ausgestaltet sein. Der Abdeckabschnitt kann in Vertikal- richtung auf den Trägerabschnitt des Aussteifungsrahmens geklemmt werden. Vor teilhafterweise kann hierdurch auch der Überzug eingeklemmt werden.
Des Weiteren kann der Überzug beispielsweise zwischen einer äußeren, beispielswei se einer in Vertikalrichtung erhöhten, Randrippe des Rahmens des Auflagebereichs und dem des Trägerabschnitt eingeklemmt sein.
Vorzugsweise kann der Überzug eine Auflagefläche des Auflagebereichs zum Aufneh men eines oder mehrere mobiler Endgeräte aufweisen.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Ladevorrichtung mindestens einen Lufteinlass zum Ansaugen der Luft aus der Umgebung auf, welcher in mindestens einen Ansaugkanal übergeht.
Der mindestens eine Lufteinlass ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung an mindestens einem Rand einer Oberseite, in dem Rahmen des Auflagebereichs und/oder an einer Oberseite der Ladevorrichtung angeordnet.
Bevorzugt kann der mindestens eine Lufteinlass an einer Seite der Ladevorrichtung, insbesondere in einem in Vertikalrichtung oberen Bereich der Seiten, oder auch im Randbereich bzw. entlang des Rands des Auflagebereichs angeordnet sein. Der Luf teinlass kann in Vertikalrichtung vertikal oder schräg ausgerichtet sein, um beispiels weise auch bei einem Einbau der Ladevorrichtung innerhalb einer fahrzeugseitigen Mittelkonsole eine optimale Luftansaugung zu erzielen.
Es können auch mindestens zwei Lufteinlässe eingesetzt werden, um eine Redundanz zu erhalten, falls ein Lufteinlass abgedeckt wird. Dabei kann eine größere Luftmasse in die Ladevorrichtung hineingesogen und anschließend durch den mindestens einen Auslasskanal auf die Auflagefläche in dem Bereich der Rippenstruktur bzw. in den mindestens einen Kühlkanal eingebracht werden.
Zum Vermeiden einer Verschmutzung des mindestens einen Ansaugkanals können in den Rahmen des Aufnahmeabschnitts Öffnungen und insbesondere Gitterstrukturen im Bereich der Lufteinlässe ausgebildet sein. Diese Gitterstrukturen können Vorzugs- weise in den Abdeckabschnitt integriert bzw. einteilig mit dem Abdeckabschnitt aus gebildet sein.
Eine optimale Kühlluftansaugung kann sichergestellt werden, wenn der mindestens eine Lufteinlass abgeschrägt geformt ist. Dabei kann der Lufteinlass und/oder die Git terstruktur des Lufteinlasses schräg von außen nach innen und von unten nach oben verlaufen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da dadurch etwaige Lufteinlässe zum Ein saugen der Umgebungsluft, die im Rahmen des Auflagebereichs angeordnet sein kön nen, nicht vollständig überdeckt werden können. Durch diese Maßnahme kann ein maximaler Luftmassenstrom im Betrieb der Ladevorrichtung gewährleistet werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Rahmen des Auflagebe reichs und/oder die Rippenstruktur einen Luftauslass zum Hinausleiten von aus dem Auslasskanal ausströmender Luft auf. Dabei kann der Rahmen bevorzugt eine Aus blasöffnung bzw. ein Ausblasgitter aufweisen, durch welches die Kühlluft in den Kühl kanal strömen kann. Vorzugsweise kann die Kühlluft durch die Rippenstruktur geleitet werden, um die aufgewärmte Luft aus dem Kühlkanal zu verdrängen und einen Wär metransport zu begünstigen.
Ein derartiger Luftauslass kann entlang einer schmalen oder einer breiten Seite des Rahmens des Auflagebereichs angeordnet sein.
Ein in die Rippenstruktur eingebrachter Luftauslass kann beispielsweise in die Rippen und/oder in die Ebene der Rippenstruktur integriert sein. Beispielsweise kann sich der Luftauslass von der Ebene in Vertikalrichtung abheben und die Kühlluft im Wesentli chen parallel zu der Ebene in den Kühlkanal führen.
Alternativ oder zusätzlich kann die zur Kühlung des mobilen Endgeräts verwendete, aufgewärmte Luft durch diejenigen, luftdurchlässigen Bereiche des Überzugs abgelei tet werden, die nicht vom mobilen Endgerät abgeleitet werden. Dies können insbe sondere Radbereiche des Überzugs sein.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind der Überzug und/oder die Rippen struktur im Bereich einer Mündung des Auslasskanals luftundurchlässig ausgestaltet. Durch diese Maßnahme kann eine effektivere Luftführung gewährleistet werden, da der Überzug zwar zumindest bereichsweise luftdurchlässig ist um die Abfuhr der er wärmten Kühlluft zu gewährleisten, die aus dem Auslass ausströmende Kühlluft je doch nicht ungehindert in die Umgebung entweichen kann. Grundsätzliche besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Überzug vollständig luftdurchlässig auszubilden.
Vorzugsweise kann die in den Kühlkanal über den Luftauslass geleitete Kühlluft erst dann, insbesondere durch den bereichsweise luftdurchlässigen Überzug, in die Umge bung der Ladevorrichtung entweichen, wenn die Kühlluft das mobile Endgerät pas siert und damit die erwärmte Luft verdrängt hat bzw. sich selbst erwärmt hat.
Nachstehend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeich nungen näher erläutert. Es zeigen schematisch:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lade vorrichtung mit einem auf einem Auflagebereich abgelegten mobi len Endgerät zum Durchführen eines induktiven Ladevorgangs,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Ladevorrichtung mit einem nicht dargestellten Überzug zum Veranschaulichen einer Kühlluft strömung entlang eines Kühlkanals,
Fig. 3 und Fig. 4 Schnittdarstellungen der Ladevorrichtung aus Fig. 2 zum Veran schaulichen von aus einer Umgebung angesaugter Kühlluft,
Fig. 5 eine Schnittdarstellung der Ladevorrichtung aus Fig. 2 zum Veran schaulichen einer Strömung der Kühlluft durch die Ladevorrich tung, und
Fig. 6 eine Detailansicht A aus Fig. 5.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ladevorrich tung 10 mit einem auf einem Auflagebereich 20 abgelegten mobilen Endgerät 100 zum Durchführen eines induktiven Ladevorgangs. Die Ladevorrichtung 10 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel für den Einbau in einer nicht dargestellten Mittelkonsole eines Fahrtzeugs eingerichtet. Hierzu weist die Ladevorrichtung 10 Lufteinlässe 30, 31 auf, welche in Vertikalrichtung V ausgerichtet sind, um Kühlluft anzusaugen.
Die Lufteinlässe 30, 31 sind schräg ausgerichtet und in Form von Lüftungsgittern aus geführt. Die Lufteinlässe 30, 31 sind an zwei sich gegenüberliegenden Seiten 11, 12 der Ladevorrichtung 10 angeordnet, wodurch eine redundante Luftzufuhr bereitge stellt wird. Die Lufteinlässe 30, 31 sind einteilig mit einem Abdeckabschnitt 21 ausge führt, welcher einen Überzug 40 umrahmt.
Der Überzug 40 ist beispielsweise aus einem textilen Stoff hergestellt und dient zum Aufnehmen des mobilen Endgeräts 100. Der Überzug 40 kann darüber hinaus als ein Gewebe, ein Netz, eine luftdurchlässige Membran, ein mit Lüftungsschlitzen ausge statteter Feststoff, ein Gitter oder als ein Gewirk ausgestaltet sein. Der Überzug 40 ist zumindest bereichsweise luftdurchlässig ausgestaltet, wodurch das auf dem Über zug 40 abgelegte mobile Endgerät 100 während des Ladevorgangs durch Kühlluft thermisch geregelt werden kann.
Das mobile Endgerät 100 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als ein Smartphone ausgestaltet, welches auf dem Überzug 40 abgelegt ist.
In der Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung der Ladevorrichtung 10 mit einem nicht dargestellten Überzug 40 zum Veranschaulichen einer Kühlluftströmung K ent lang eines Kühlkanals 50 dargestellt. Des Weiteren ist der Abdeckabschnitt 21 nicht dargestellt, um eine Sicht auf zumindest einen der beiden Ansaugkanäle 32, 33 zu er langen.
Die Ansaugkanäle 32, 33 erstrecken sich in Vertikalrichtung V unterhalb der Luftein lässe 30, 31 in die Ladevorrichtung 10 hinein und dienen zum Ansaugen von Kühlluft K aus einer Umgebung U der Ladevorrichtung 10.
Die Pfeile veranschaulichen die Strömung der Kühlluft K in die Ansaugkanäle 32, 33 hinein und aus einem Auslasskanal 22 bzw. einem Luftauslass 23 des Auslasskanals 22 hinaus. Der Luftauslass 23 erstreckt sich in Vertikalrichtung V durch eine Rippenstruk tur 50 hindurch.
Die Rippenstruktur 50 dient zum Führen der Kühlluft K und zum Ausbilden eines Kühl kanals 51 in Vertikalrichtung V unterhalb des Überzugs 40. Hierzu weist die Rippen struktur 50 eine Ebene 52 auf, entlang welcher mehrere Rippen 53 verlaufen. Die Rip pen 53 der Rippenstruktur 50 verlaufen im dargestellten Ausführungsbeispiel parallel zueinander und sind geradlinig geformt. Die Rippenstruktur 50 wird umfangsseitig durch einen Rahmen 24 des Auflagebereichs 20 umschlossen.
Der Rahmen 24 überragt die Rippenstruktur 50 in Vertikalrichtung V und bildet einen Abschluss zu dem Überzug 40. Durch den nicht eingeblendeten Abdeckabschnitt 21 ist der Rahmen 24 des Auflagebereichs 20 sichtbar.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Luftauslass 23 des Auslasskanals 22 durch die Rippen 53 in mehrere Abschnitte unterteilt, sodass die aus dem Luftauslass 23 ausströmende Kühlluft K zwischen den Rippen 53 quer zur Vertikalrichtung V bzw. entlang der länglichen Seiten 11, 12 der Ladevorrichtung 10 geführt wird.
Die Fig. 3 und die Fig. 4 zeigen Schnittdarstellungen der Ladevorrichtung 10 aus Fig. 2 zum Veranschaulichen von aus der Umgebung U angesaugter Kühlluft K und des Auf baus der Ladevorrichtung 10.
Die Ladevorrichtung 10 weist eine Kühleinrichtung 60 mit mindestens einem Lüfter 61 auf. Die Kühleinrichtung 60 dient zum Kühlen des induktiv zu ladenden mobilen End geräts 100. Der Lüfter 61 ist beispielhaft als ein Radiallüfter ausgestaltet und dient zum Ansaugen der Kühlluft K über die Ansaugkanäle 32, 33 aus der Umgebung U der Ladevorrichtung 10.
Des Weiteren weist die Ladevorrichtung 10 ein Lademodul 70 zum induktiven Laden des mobilen Endgeräts 100 auf. Das Lademodul 70 weist mindestens eine Induktivi tätsspule 71 bzw. Sendespule zum Erzeugen und Aussenden von elektromagnetischen Wellen, welche vom mobilen Endgerät 100 in Ladeenergie wandelbar sind.
Das Lademodul 70 kann darüber hinaus eine nicht dargestellte Ladeelektronik zum Ansteuern der mindestens einen Induktivitätsspule 71 aufweisen. Zum Gewährleisten eines dauerhaften Betriebs des Lademoduls 70 weist das Lademodul 70 einen Lüf ter 72 auf.
Die Induktionsspule 71 des Lademoduls 70 ist beispielhaft an einer dem Überzug 40 abgewandten Seite 54 der Rippenstruktur 50 angeordnet. Hierdurch wird das Lade modul 70 in Vertikalrichtung V von der Rippenstruktur 50 bedeckt. In der Fig. 4 ist der Überzug 40 auf dem Auflagebereich 20 aufgesetzt und somit im Schnitt sichtbar.
Der Überzug 40 ist durch einen Aussteifungsrahmen 80 im Auflagebereich 20 befes tigt. Der Überzug 40 ist in einem durch das mobile Endgerät 100 unbelasteten Zustand in Vertikalrichtung V von der Rippenstruktur 50 beabstandet. Die Rippen 53 der Rip penstruktur 50 können als Endanschlag für das mobile Endgerät 100 dienen und somit zumindest einen Kühlkanal 51 zum Führen von Kühlluft K sicherstellen.
Ein Trägerabschnitt 81 dient zum Spannen des Überzugs 40. Der Überzug 40 kann so mit an dem Trägerabschnitt 81 gespannt sein oder durch den Trägerabschnitt 81 ge gen den Rahmen 24 des Auflagebereichs 20 eingeklemmt sein. Der Trägerabschnitt 81 ist ein Bestandteil des Aussteifungsrahmens 80, welcher eine rechteckige Form des Überzugs 40 sicherstellt.
Der Überzug 40 ist an einem Randabschnitt 41 zwischen dem Trägerabschnitt 81 und dem Rahmen 24 des Auflagebereichs 20 kraftschlüssig und formschlüssig befestigt.
Der Abdeckabschnitt 21 dient weiterhin zum Verdecken des Trägerrahmens 81 und des Randabschnitts 41 des Überzugs 40 und ermöglicht somit eine optisch besonders vorteilhafte Integration des Überzugs 40 in die Ladevorrichtung 10.
Der in der Fig. 4 dargestellte Schnitt zeigt darüber hinaus die Versorgung des Lademo duls 70 mit Kühlluft K aus den Ansaugkanälen 32, 33. Die Kühlluft K wird insbesondere durch den Lüfter 61 der Kühlvorrichtung 60 axial angesaugt und radial in den Auslass kanal 22 abgegeben.
Die Fig. 5 zeigt eine weitere Schnittdarstellung der Ladevorrichtung 10 aus Fig. 2 zum Veranschaulichen einer Strömung der Kühlluft K durch die Ladevorrichtung 10. Insbe sondere ist die Strömung der Kühlluft K nach dem axialen Ansaugen durch den Lüfter 60 illustriert.
Die axial durch den Lüfter 60 angesaugte Kühlluft K wird radial in den Auslasskanal 22 geleitet. Die Kühlluft K wird u-förmig durch die Ladevorrichtung 10 geführt und an- schließend am Luftauslass 23 in dem Kühlkanal 51 entlang der Rippen 53 der Rippen struktur 50 geführt. Durch eine derartige Anordnung kann die Ladevorrichtung 10 be sonders kompakt ausgestaltet sein. Die Kühlluft K wird hierbei entlang der Vertikal richtung V angesaugt und quer hierzu in den Kühlkanal 51 geströmt.
In der Fig. 6 ist eine Detailansicht A aus Fig. 5 dargestellt. Es wird der u-förmig ausge staltete Auslasskanal 22 veranschaulicht, welcher die aus dem Lüfter 60 radial aus strömende Kühlluft K über den Luftauslass 23 in den Kühlkanal 51 leitet.
Der Luftauslass 23 ist die Mündung des Auslasskanals 22 und ist im dargestellten Aus führungsbeispiel als eine Öffnung in der Ebene 52 der Rippenstruktur 50 ausgestaltet. Im Bereich der Mündung bzw. in Vertikalrichtung V oberhalb des Luftauslasses 23 ist der Überzug 40 luftundurchlässig ausgeführt.
Beispielsweise ist der Überzug 40 bereichsweise mit einer luftundurchlässigen Be schichtung 42 im Bereich des Luftauslasses 23 beschichtet, um ein unkontrolliertes Austreten von Kühlluft K aus dem Kühlkanal 51, insbesondere bei mobilen Endgerä ten 100 mit geringen Abmessungen, zu vermeiden.
Bezugszeichenliste
100 mobiles Endgerät
10 Ladevorrichtung
11 erste längliche Seite der Ladevorrichtung
12 zweite längliche Seite der Ladevorrichtung
20 Auflagebereich
21 Abdeckabschnitt
22 Auslasskanal
23 Luftauslass / Mündung des Auslasskanals
24 Rahmen des Auflagebereichs
30 erster Lufteinlass
31 zweiter Lufteinlass
32 erster Ansaugkanal
33 zweiter Ansaugkanal
40 Überzug
41 Randabschnitt des Überzugs
42 luftundurchlässige Beschichtung
50 Rippenstruktur
51 Kühlkanal / Bereich unterhalb des Überzugs
52 Ebene
53 Rippen
54 dem Überzug abgewandte Seite der Rippenstruktur
60 Kühleinrichtung
61 Lüfter
70 Lademodul
71 Induktivitätsspule / Sendespule
72 Lüfter des Lademoduls 80 Aussteifungsrahmen
81 Trägerabschnitt
U Umgebung
V Vertikalrichtung

Claims

Ansprüche
1. Ladevorrichtung (10) zum drahtlosen Laden eines mobilen Endgeräts (100) aufweisend ein Lademodul (70), insbesondere zum induktiven Laden, und ei nen Auflagebereich (20) zum Aufnehmen des mobilen Endgeräts (100), aufwei send eine Kühleinrichtung (60) mit mindestens einem Lüfter (61), wobei über mindestens einen Ansaugkanal (32, 33) Luft (K) aus einer Umgebung (U) der Ladevorrichtung (10) ansaugbar und über mindestens einen Auslasskanal (22) zum Kühlen eines auf dem Auflagebereich (20) ablegbaren mobilen Endgeräts (100) verwendbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des Auflagebereichs (20) mit einem zumindest bereichsweise luftdurchlässigen Überzug (40) versehen ist, auf welchem das mobile Endgerät (100) ablegbar ist, wobei der mindestens eine Auslasskanal (22) in einem Bereich (51) unterhalb des Überzugs (40) mündet.
2. Ladevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Überzug (40) als ein textiler Stoff, ein Gewebe, ein Netz, eine luftdurchlässige Membran, ein mit Lüftungsschlit zen ausgestatteter Feststoff, ein Gitter oder als ein Gewirk ausgestaltet ist.
3. Ladevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Überzug (40) aus einem elektrisch nicht leitenden Material besteht.
4. Ladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der ge samte Auflagebereich (20) zum vollständigen Bedecken mit dem Überzug (40) bespannt ist.
5. Ladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lade vorrichtung (10) eine Rippenstruktur (50), insbesondere zum Stützen des Über zugs (40), aufweist, wobei mindestens zwei geradlinige oder nicht geradlinige Rippen (53) in die Rippenstruktur (50) eingebracht sind.
6. Ladevorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Rippenstruktur (50) dazu einge richtet ist, eine aus dem Auslasskanal (22) hinausströmende Luft (K) zu führen.
7. Ladevorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Lademodul (70), insbeson dere mindestens eine Induktionsspule (71) des Lademoduls (70), teilweise oder vollständig in die Rippenstruktur (50) integriert, in den Überzug (40) integriert oder an einer dem Überzug (40) abgewandten Seite (54) der Rippenstruktur (50) angeordnet ist.
8. Ladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Über zug (40) durch einen einteiligen oder mehrteiligen Aussteifungsrahmen (80) im Auflagebereich (20) befestigt und in einem unbelasteten Zustand in einer Verti kalrichtung (V) von der Rippenstruktur (50) beabstandet ist, wobei der Überzug (40) durch ein Gewicht eines mobilen Endgeräts (100) in Vertikalrichtung (V) gegen die Rippenstruktur (50) eindrückbar ist.
9. Ladevorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Aussteifungsrahmen (80) einen Trägerabschnitt (81) zum Spannen des Überzugs (40) aufweist, wobei der Über zug (40) an dem Trägerabschnitt (81) gespannt oder durch den Trägerabschnitt (81) gegen einen Rahmen (24) des Auflagebereichs (20) eingeklemmt ist.
10. Ladevorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Aussteifungsrahmen (80) einen Abdeckabschnitt (21) zum Verdecken des Trägerrahmens (81) und/oder eines Randabschnitts (41) des Überzugs (40) aufweist.
11. Ladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lade vorrichtung (10) mindestens einen Lufteinlass (30, 31) zum Ansaugen der Luft (K) aus der Umgebung (U) aufweist, welcher in mindestens einen Ansaugkanal (32, 33) übergeht, wobei der mindestens eine Lufteinlass (30, 31) an mindes tens einem Rand einer Oberseite, in dem Rahmen (24) des Auflagebereichs (20) und/oder an einer Oberseite der Ladevorrichtung (10) angeordnet ist.
12. Ladevorrichtung nach Anspruch 11, wobei der mindestens eine Lufteinlass (30, 31) abgeschrägt geformt ist.
13. Ladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rah men (24) des Auflagebereichs (20) und/oder die Rippenstruktur (50) einen Luftauslass (23) zum Hinausleiten von aus dem Auslasskanal (22) ausströmen der Luft (K) aufweist.
14. Ladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Über zug (40) und/oder die Rippenstruktur (50) im Bereich einer Mündung (23) des Auslasskanals (22) luftundurchlässig ausgestaltet sind.
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