WO2019080953A1 - Temperiereinrichtung für eine ladestation - Google Patents

Temperiereinrichtung für eine ladestation

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WO2019080953A1
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Sven Watzke
Rüdiger SPILLNER
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Gentherm GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a tempering device for a charging station for inductive charging of an energy storage device of a mobile terminal, with a receiving device which is adapted to receive a mobile terminal in a receiving area, an air-temperature control unit, which is adapted to temper an air flow, and an air supply device which is adapted to initiate the tempered air flow in the receiving area.
  • the invention further relates to a charging station for inductively charging an energy store of at least one mobile terminal with at least one tempering device for tempering a mobile terminal, wherein the tempering device has a receiving device which is adapted to receive a mobile terminal in a receiving area, and a charging module which is configured to inductively load the energy storage of a arranged in the receiving area mobile terminal.
  • the invention relates to a vehicle, in particular an automobile, with a charging station for inductive charging of an energy storage at least one mobile terminal.
  • the invention relates to a method for controlling the temperature and charging of an energy storage device of a mobile terminal, comprising the steps of: inductive charging of the energy storage of the mobile terminal by means of a charging module and tempering of the energy storage of the mobile terminal by means of a tempering device.
  • Modern vehicles increasingly have charging stations, which allows the inductive charging of mobile devices, such as smartphones.
  • the energy storage of mobile terminals can heat up strongly during inductive charging.
  • mobile devices have a corresponding temperature monitoring, which causes the shutdown of the mobile terminal when a limit temperature is exceeded.
  • tempering devices for mobile terminals are already known, which counteract the heating of the energy storage device during the charging process.
  • Known charging stations use air currents, which are pre-tempered by the air conditioning of a vehicle.
  • This requires a complex integration of a receiving device for a mobile terminal in the air conditioning of a vehicle.
  • tempering cause a significant increase in the control complexity of the air conditioning and / or considerably limit the ease of use for the interior air conditioning.
  • the object underlying the invention is therefore to simplify and / or to improve the temperature control of an inductively chargeable energy store of a mobile terminal during the inductive charging process.
  • thermoelectric devices which are adapted to exchange heat with the air flow to be tempered.
  • thermoelectric devices make use of the knowledge that by using one or more thermoelectric devices, a tempering device can be realized which does not depend on other heating and / or cooling devices, such as the air conditioning system of a vehicle.
  • the one or more thermoelectric devices allow an on-demand pre-tempering of the air flow without costly and complex cooling and / or heating units must be used.
  • the tempering device can be used for heating and / or for cooling the energy store of the mobile terminal.
  • the air-conditioning unit can allow heating and cooling of the air flow.
  • the one or more thermoelectric devices are formed as Peltier elements or comprise one or more Peltier elements. For charging and simultaneous tempering of the energy storage of the mobile terminal, the mobile terminal is to be inserted into the receiving area of the receiving device.
  • Feeding device passes the air flow preheated by the air tempering unit to the mobile terminal arranged within the receiving area. There is a heat exchange between the energy storage of the mobile terminal and the preheated air flow. If the heating of the mobile terminal is intended, heat is transferred from the preheated air flow to the energy store of the mobile terminal. If cooling of the energy store of the mobile terminal is intended, heat is transferred from the energy store of the mobile terminal to the pre-tempered air flow.
  • the receiving area of the receiving device is designed as a storage area in which the mobile terminal can be placed.
  • a tempering device in which the air supply device has an air outlet opening, which is arranged above the receiving area or in an upper area of the receiving area. From the air outlet opening of the air supply device, the air preheated by the air temperature control unit air flows into the receiving area of the receiving device in order to temper the mobile terminal or its energy store.
  • the fact that the air outlet opening is arranged above the receiving area or in an upper portion of the receiving area is used for cooling the energy storage device of the mobile terminal, the fact that cold air flows within a warm environment down. Since the mobile terminal is arranged below the air outlet opening, the air already flows in the direction of the mobile terminal due to the temperature difference to the surroundings.
  • the outlet opening is arranged and aligned such that the air emerging from the outlet opening moves in the direction of the mobile terminal anyway.
  • a tempering device is advantageous in which the air supply device has an air outlet opening, which is arranged below the receiving area or a lower portion of the receiving area.
  • the air supply device has an air outlet opening, which is arranged below the receiving area or a lower portion of the receiving area.
  • the air outlet opening is advantageous because warm air automatically flows upwards in a cold environment.
  • the preheated air flows already in the direction of the mobile terminal because of the temperature difference to the environment.
  • the air outlet opening is arranged and aligned such that the air exiting from the air outlet opening anyway moves in the direction of the mobile terminal.
  • the tempering device comprises an air discharge device, which is adapted to remove air, in particular an air flow, from the receiving area.
  • air discharge device is avoided that the air introduced from the air supply device into the receiving area is completely discharged into the environment of the tempering.
  • the air discharge device the air flow introduced by the air supply device is partially or completely discharged again, so that the indoor climate is not or only insignificantly influenced by the operation of the temperature control.
  • the air discharge device has an air inlet opening, which is arranged below the receiving area or in a lower portion of the receiving area.
  • the air inlet opening of the air discharge device is arranged below the receiving area or in a lower portion of the receiving area when the air outlet opening of the air supply device is arranged above the receiving area or in an upper portion of the receiving area. This will create a flow of air generated by the receiving area, which leads to an effective temperature of the energy storage of the mobile terminal.
  • the air discharge device has an air inlet opening, which is arranged above the receiving area or in an upper portion of the receiving area.
  • the air inlet port of the air discharge device is arranged above the receiving area or in an upper portion of the receiving area when the air outlet opening of the air supply device is arranged below the receiving area or in a lower portion of the receiving area.
  • the air outlet opening and the air inlet opening are arranged on opposite sides of the mobile terminal, an air flow is formed, which allows an effective temperature control of the energy storage device of the mobile terminal.
  • a corresponding arrangement of the air outlet opening and the air inlet opening causes a reduced foreign body suction, so that the risk of functional impairment or even a malfunction of the tempering device is significantly reduced.
  • the air supply device and the air discharge device are arranged and configured such that at least part of the air introduced into the receiving region through the air supply device is removed from the receiving region by the air discharge device.
  • the fact that at least part of the air introduced into the feed area by the air supply device is led away from the receiving area by the air discharge device reduces the influence of the tempering device on the ambient climate.
  • the temperature control device is used in a charging station within a vehicle, an introduction of the pre-tempered air flow into the vehicle interior that impairs the climate comfort can be avoided in this way.
  • a tempering device is preferred in which the receiving device has a shelf, which is preferably inclined relative to a horizontal and a vertical and allows a corresponding inclined positioning of the mobile terminal.
  • the tray should have a slope relative to the horizontal and vertical, if properly - -
  • the shelf should be inclined relative to a horizontal and a vertical when the tempering is integrated or installed as part of a charging station for inductive charging of an energy storage device of a mobile terminal in a vehicle, especially in the center console of a vehicle.
  • the tray has an angle of inclination in a range of 20 ° to 70 °, particularly preferably in a range of 30 ° to 60 °, relative to a horizontal and / or relative to a vertical.
  • the graphical display, for example the display or touchscreen, of the mobile terminal can be oriented in the direction of a user, for example if the tempering device is integrated or installed in a center console of a vehicle.
  • the visibility of the display of the mobile terminal by the user, for example by the driver or passenger considerably increased, so that the mobile terminal can be used during the charging process.
  • the driver or passenger during the charging process can display information on the display of the mobile terminal.
  • the tray is preferably formed of a material having a high adhesiveness, such as rubber material. Due to the high adhesion of the shelf a sliding down of the mobile terminal is avoided despite the inclination of the tray.
  • the need is overcome that the lower edge of the mobile terminal must rest on a support surface.
  • functional elements located on the underside of the mobile terminal such as a loudspeaker or a microphone, can be used without significant functional impairment during the charging process.
  • the rubber material acts as a buffer, so that the risk of damage due to impact of the mobile terminal is substantially reduced.
  • a tempering device is advantageous, in which the tray has one or more elevations or projections, which are adapted to form a flow channel below the mobile terminal.
  • a mobile terminal is stored such that the display device, for example, the display or touch screen, pointing upwards and thus continues to be perceived by the user.
  • the display device for example, the display or touch screen
  • the opposite side of the display of the mobile terminal is usually the - -
  • a tempering device is advantageous in which the one or more elevations or projections are formed as nubs.
  • the nubs have a uniform pattern. Knobs on the one hand allow the stable storage of the mobile terminal and on the other hand allow the formation of a flow channel, within which at least a portion of the air flow can be introduced.
  • the tempering device according to the invention is further developed advantageously in that at least a part of the air introduced into the receiving area air introduced into the flow channel and / or at least a portion of the discharged through the air discharge device from the receiving area air is discharged from the flow channel ,
  • an air flow forms both on the underside of the mobile terminal in the region of the flow channel and on the upper side of the mobile terminal. In this way, both a heat exchange between the energy storage of the mobile terminal and the air flow as well as between other components of the mobile terminal, such as the display device, and the air flow.
  • the tempering device in a further development of the tempering device according to the invention, at least part of the air introduced into the receiving area through the air supply device flows over the upper side of the mobile terminal facing away from the tray and / or at least part of the air discharged from the receiving area through the air discharge device is discharged from the removed from the shelf facing away from the top of the mobile terminal.
  • On the side facing away from the top of the mobile terminal are usually other temperature-sensitive electronic components, such as a display or - -
  • Touchscreen arranged, which are also tempered during the inductive charging in a suitable manner to ensure proper operation of the mobile terminal can.
  • a tempering device which has a flow generator, which is adapted to generate the air flow to be supplied to the air-temperature control unit.
  • the flow generator can be designed, for example, as a fan.
  • the flow generator preferably has an air inlet direction and an air outlet direction, wherein the air inlet direction preferably differs from the air outlet direction.
  • a difference angle is present between the air inlet direction and the air outlet direction, which lies in a range of 75 ° to 105 °, for example at approximately 90 °.
  • the air supply device, the air discharge device, the air tempering unit, the receiving device and / or the flow generator are integrated into a flow circuit in which an air flow circulates.
  • the tempering device has a circulating air guide.
  • the flow circuit preferably results in a closed or partially closed circuit in which air is heated several times by the air temperature control unit and exchanges heat several times with the mobile terminal.
  • the flow circuit is designed as a partially closed circuit, preferably parts of the air in the region of the receiving region flow into the environment and / or in the region of the receiving region, ambient air is sucked into the flow circuit.
  • the tempering device is used as part of a charging station for inductively charging an energy store of a mobile terminal within a vehicle, there is a small exchange of air between the flow circuit and the vehicle interior.
  • the tempering device is adapted to be integrated or installed in the center console of a vehicle.
  • the Tempering device preferably fastening means which allow fixing the temperature control device to the center console.
  • the tempering device is adapted to be integrated or installed in such a way in the center console of a vehicle, that the filing of the receiving device of the tempering is inclined relative to a horizontal and a vertical.
  • the tempering device is adapted to be integrated or installed in the center console of a vehicle such that the axis of rotation of a rotor of the flow generator is oriented substantially vertically and / or the flow generator has a vertical air inlet direction.
  • a tempering device which is independent of a vehicle air conditioning operable.
  • the tempering device is preferably not integrated in a vehicle air conditioning system.
  • the temperature control of the air flow used by the tempering device takes place exclusively via the one or more thermoelectric devices of the air tempering unit.
  • the air-tempering unit comprises one or more heat exchange bodies, in particular heat exchange ribs, heat exchange fins and / or heat exchanger fins, which are heat-transmitting connected to the one or more thermoelectric devices and formed for controlling the temperature of the air flow.
  • the air-temperature control unit has a heat exchange device which is heat-transmitting connected to the one or more thermoelectric devices and adapted to dissipate waste heat from the one or more thermoelectric devices.
  • Thermoelectric devices usually have a useful side and a compensation side.
  • the useful side is heat-transmitting coupled with the air flow to be tempered.
  • the compensation side is heat transferring with the - -
  • the heat exchange device may emit the waste heat, for example, to the ambient air or a heat transfer fluid, wherein the heat transfer fluid may be gaseous or liquid.
  • the heat exchange device of the tempering device may comprise one or more fluid channels for a heat transfer fluid and / or one or more heat-transferring coupled to the environment heat exchange fins, heat exchange fins and / or ratio managementfinnen.
  • this has a control device which is adapted to control the air temperature control unit for adjusting the flow temperature within the receiving area, in particular depending on the temperature of the energy store of the mobile terminal and / or the temperature of the tempered air flow ,
  • the temperature of the energy storage of the mobile terminal can be done in this way demand-driven.
  • the control of the air temperature control can be optimized in terms of energy efficiency or temperature control.
  • the control device also allows a demand-based switching between cooling mode and heating mode, so that a mobile terminal can be cooled at high ambient temperatures and heated at low ambient temperatures.
  • the temperature control can be carried out stepless or multi-stage.
  • the temperature control can also be implemented as a temperature control.
  • the control of the air-temperature control unit to achieve a target temperature in the energy storage of the mobile terminal wherein the target temperature may be different depending on the storage type.
  • the tempering device can be set up to retrieve the target temperature of the energy store used within the mobile terminal from the mobile terminal.
  • a tempering device which has a temperature sensor which is signal-conducting connected to the control device and adapted to detect the temperature of the tempered air flow.
  • the temperature sensor can be arranged within the air temperature control unit or within the air feed device.
  • the temperature sensor can also be arranged in the receiving area of the receiving device. - -
  • a tempering device which has a communication device, which is signal-transmitting connected to the control device and adapted to exchange data with a mobile terminal and / or the vehicle in which it is installed.
  • the communication device may allow, for example, a wireless and / or wired data exchange.
  • the control device is set up to request temperature data, in particular the temperature of the energy store of the mobile terminal, from the mobile terminal and / or the vehicle in which it is installed.
  • temperature data in particular the temperature of the energy store of the mobile terminal
  • the temperature of the energy store is continuously monitored in modern mobile terminals in order to avoid the operation of the mobile terminal outside suitable operating temperatures.
  • the temperature data of the energy store which is available to the mobile terminal can thus be called up by the tempering device and used for the control.
  • the control device is set up to identify a mobile terminal arranged in the receiving area of the receiving device.
  • the tempering device when used in a vehicle, it may happen that there are several mobile terminals in the immediate vicinity of the tempering device.
  • the temperature control unit In order for an effective and efficient temperature control of the energy store of the mobile terminal located in the charging station to take place, it is necessary for the temperature control unit to ascertain beyond doubt which of the several mobile terminals is currently charged and thus to be tempered. If the mobile terminal to be tempered is identified, the temperature data of the energy store of the mobile terminal can be interrogated and used to control the tempering process.
  • the identification of the mobile terminal arranged in the receiving area of the receiving device allows the automatic initiation of a charging and / or tempering process.
  • control device is for identifying a mobile terminal thereto - -
  • the time alignment of exchanged data may include registering a mobile terminal with the control device of the tempering device and / or registering the control device of the tempering device on the mobile terminal.
  • the air discharge device has a discharge line, through which the air discharged from the receiving area is passed.
  • the air discharge device runs, in particular directly, on the rear side of the shelf for the mobile terminal and / or below the storage area in which the mobile terminal can be placed.
  • a further heat exchange between the air flow and the mobile terminal can be implemented.
  • electronic components can also be tempered by the air flowing in the discharge line.
  • the object underlying the invention is further achieved by a charging station of the type mentioned, wherein the tempering of the charging station is formed according to one of the embodiments described above.
  • the charging station is heat-transmitting connected to the discharge line of the air discharge device, through which the discharged from the receiving area air is passed.
  • the charging module is partially or completely arranged in the discharge line, so that a temperature of the charge module can be effected by the air flow within the discharge line.
  • the discharge line in particular directly, is arranged on the loading module, so that a heat exchange between the loading module and the air flow within the discharge line is implemented.
  • the loading module is arranged such that parts or portions of the loading module from the air within the - -
  • Drainage line flows around and / or flowed through. Furthermore, one or more air ducts can be arranged between the loading module and the shelf or the storage area for the mobile terminal, so that the heat exchange is increased even more.
  • the air flowing through the discharge line preferably represents a partial flow and / or a return flow of the tempered air flow flowing through the receiving region.
  • each temperature control is preferably associated with a loading module.
  • the mobile terminals of the driver and the passenger can be charged and tempered simultaneously by two adjacently arranged tempering devices and charging modules.
  • the two tempering devices can preferably be operated independently of one another, so that, for example, one of the tempering devices heats the energy store of a mobile terminal and the other tempering device cools the energy store of a mobile terminal.
  • the object underlying the invention is further achieved by a vehicle of the type mentioned, wherein the charging station of the vehicle according to the invention is designed according to one of the embodiments described above.
  • the advantages and modifications of the vehicle according to the invention reference is made to the advantages and modifications of the charging station according to the invention.
  • the object underlying the invention is further achieved by a method of the type mentioned, wherein the inventive method is carried out using a charging station according to one of the embodiments described above.
  • the advantages and modifications of the method according to the invention reference is made to the advantages and modifications of the charging station according to the invention.
  • Fig. 1 shows an embodiment of the charging station according to the invention
  • Fig. 2 shows an embodiment of the charging station according to the invention
  • Fig. 3 is a diagram of a temperature-dependent control
  • FIG. 4 shows method steps of a method according to the invention which can be carried out by the charging station according to the invention
  • Fig. 5 shows an embodiment of the charging station according to the invention
  • the charging station 100 shows a charging station 100 for inductively charging an energy store 202 of a mobile terminal 200.
  • the charging station 100 comprises a tempering device 10 and a charging module 102.
  • the tempering device 10 is adapted to be integrated into the center console of a vehicle and is also operable independently of a vehicle air conditioning system. Furthermore, the tempering device 10 has an air inlet 12, via which ambient air is drawn in by means of a flow generator 14. The axis of rotation of the rotor 16 of the flow generator 14 is parallel to the air inlet direction of the air flowing through the air inlet 12. The air accelerated by the flow generator 14 is supplied to a duct section 18, the air outlet direction of the air leaving the flow generator 14 being substantially perpendicular to the air inlet direction of the air flowing through the air inlet 12. Via the line section 18, the air passes into an air-temperature control unit 20, which is adapted to temper the air flow.
  • the air-temperature control unit 20 has a plurality of thermoelectric devices 22 designed as Peltier elements, which are set up to exchange heat with the air flow to be tempered.
  • the useful side of the thermoelectric devices 22 is heat transfer connected to heat exchange bodies, which within the - -
  • the heat exchange body may be formed, for example, as heat exchange fins, heat exchange fins or horsepowerier.
  • the heat exchange bodies ultimately ensure the temperature control of the air flow within the flow section 23.
  • thermoelectric devices 22 The utility side of the thermoelectric devices 22 opposite balancing side of the thermoelectric devices 22 is heat transfer connected to a heat exchange device 24.
  • the heat exchange device 24 has a plurality of fluid channels for a heat transfer fluid, so that waste heat from the compensation side of the thermoelectric devices 22 can be removed via the heat transfer fluid.
  • the air supply device 26 In the flow direction behind the air-temperature control unit 20 follows an air supply device 26, which is adapted to initiate the tempered air flow in a receiving area 34 for the mobile terminal 200.
  • the air supply device 26 has a supply line 28 and an air outlet opening 30, wherein the air outlet opening 30 is arranged above the receiving area 34.
  • Adjoining the air outlet opening 30 is the receiving area 34 of a receiving device 32, which is set up to receive a mobile terminal 200, namely a smartphone.
  • the receiving region 34 of the receiving device 32 is designed as a storage area in which the mobile terminal 200 can be stored.
  • the receiving device 32 on a tray 36 which is inclined relative to a horizontal H by the inclination angle ⁇ and with respect to a vertical V by an inclination angle ß.
  • the inclined tray 36 allows a correspondingly inclined positioning of the mobile terminal 200.
  • the tray 36 has a plurality of projections 38 formed as nubs, which form a flow channel 40 below the mobile terminal 200.
  • a portion of the introduced through the air supply means 26 in the receiving area 34 air is introduced into the flow channel 40 and thus flows along the bottom 204 of the mobile terminal 200, wherein another part of the introduced through the air supply means 26 in the receiving area 34 air - -
  • the air discharge device 42 In the flow direction behind the receiving device 32 follows an air discharge device 42 which is adapted to remove an air flow from the receiving area 34.
  • the air discharge device 42 has an air inlet opening 44, which is arranged below the receiving region 34.
  • the air discharge device 42 has a discharge line 46, which directs the air flow in the direction of the flow generator 14 again.
  • a portion of the discharged through the air discharge device 42 from the receiving area 34 air is discharged from the flow channel 40.
  • Another part of the air discharged from the receiving area 34 by the air discharge device 42 is discharged from the shelf 36 facing away from the top 206 of the mobile terminal 200.
  • the air supply device 26 and the air discharge device 42 are arranged and designed so that a part of the air introduced through the air supply device 26 into the receiving region 34 air is discharged through the air discharge device 42 from the receiving area 34 again. A small proportion of air is released into the environment.
  • the air supply device 26, the air discharge device 42, the air temperature control unit 20, the receiving device 32 and the flow generator 14 are thus integrated into a partially closed flow circuit, in which an air flow circulates.
  • the temperature control device 48 is used to control the air temperature control unit 20. Via the control device 48, the air flow temperature within the receiving area 34 in dependence on the temperature of the energy storage 202 of the mobile terminal 200 and the temperature of the tempered air flow is adjusted ,
  • a temperature sensor 50 is arranged within the air supply device 26, which signal conductively connected to the control device 48 and detects the temperature of the tempered air flow.
  • a communication device 52 which is signal-conducting connected to the control device 48, exchanges the - -
  • Control device 48 wirelessly data with the communication module 208 of the mobile terminal 200, wherein the controller 48 temperature data relating to the temperature of the energy storage 202 of the mobile terminal 200 from the mobile terminal 200 requests. Via the exchange of identification markers with the mobile terminal 200 or a time alignment of the exchanged data, the control device 48 can also identify a mobile terminal 200 arranged in the receiving area 34 of the receiving device 32.
  • the charging module 102 is arranged below the tray 36 and allows an inductive charging of the energy storage 202 of the mobile terminal 200 arranged in the receiving area 34.
  • the charging station 100 comprises two adjacently arranged tempering devices 10a, 10b, wherein each temperature control device 10a, 10b is designed in each case for controlling the temperature of a mobile terminal 200.
  • the temperature control devices 10a, 10b are each assigned a charging module for inductive charging of the energy store of the respective mobile terminal 200.
  • the tempering devices 10a, 10b each comprise a receiving device 32a, 32b, which respectively define a receiving region 34a, 34b for a mobile terminal 200.
  • the illustrated charging station 100 can be installed, for example, in the center console of a vehicle, so that the driver and the passenger of the vehicle can each charge their mobile terminal with the charging station 100 temperature.
  • a first tempering device 10a, 10b to cool the energy store of a first mobile terminal and a second tempering device 10a, 10b simultaneously to heat the energy store of a second mobile terminal.
  • the tempering devices 10a, 10b each have their own flow generators 14a, 14b.
  • FIG. 3 shows an example of a temperature-dependent control of a tempering device according to the invention.
  • Cooling power is applied on the vertical axis.
  • the part of the vertical axis above the horizontal axis relates to the percentage cooling capacity from 0 to 100%.
  • the part of the vertical axis located below the horizontal axis relates to the percentage heating power from 0 to 100%.
  • the temperature of the energy storage to be tempered is plotted.
  • the temperature T1 represents the minimum temperature for the function of the tempering device and the charging module, for example -40 ° C. Until a temperature T2 is reached, the controller provides the maximum heat output. T2 relates to a transition temperature, for example -10 ° C. From the temperature T2 takes place with increasing temperature, a reduction of the heating power until a temperature T3, for example 0 ° C, is reached. Between the temperature T3 and a temperature T4, for example 10 ° C, neither heating nor cooling of the energy storage takes place. As soon as the temperature T4 is exceeded, an increase in the cooling capacity takes place with increasing temperature until a temperature T5, for example 30 ° C., is reached. At temperatures above T5, the energy store is cooled with maximum cooling capacity.
  • the temperatures T6, T7 and T8 are above T5 and thus condition the setting of the maximum cooling capacity, wherein the temperatures T6, T7 and T8 can each be assigned a charging stage. It follows that by controlling the charging process, for example by limiting the maximum charging current, the temperature of the energy storage device can also be influenced.
  • the temperature T9 is for example at 60 ° C and represents a maximum temperature. Upon reaching or exceeding this maximum temperature, the charging process is interrupted, wherein the energy storage is further cooled with maximum cooling capacity.
  • step 300 a query of the tempering, whether a mobile terminal is arranged in the receiving device.
  • the tempering device is deactivated in step 302. If a mobile terminal is arranged in the receiving device, the check is made in step 304 whether a - -
  • the maximum cooling power is set in step 306. If a data exchange is possible between the tempering device and the mobile terminal, it is checked in step 308 whether temperature data, for example data relating to the temperature of the energy store of the mobile terminal, can be exchanged between the tempering device and the mobile terminal. If no temperature data can be exchanged between the tempering device and the mobile terminal, the setting of the maximum cooling capacity takes place in step 312. If temperature data can be exchanged between the tempering device and the mobile terminal, in step 314 a control of the tempering device and / or of the loading module, which is dependent on the temperature of the energy store of the mobile terminal, takes place, for example as shown in FIG. 3.
  • temperature data for example data relating to the temperature of the energy store of the mobile terminal
  • step 310 the mobile terminal can be queried as to whether there is a need for temperature control. If no tempering requirement exists, the tempering device is deactivated in step 316. If tempering is required, in step 318, a control of the tempering device and / or the charging module, which is dependent on the temperature of the energy store of the mobile terminal, takes place.
  • FIG. 5 shows a charging station 100, which has a modified air guide in comparison to the charging station 100 shown in FIG. 1.
  • the discharge line 46 of the air discharge device 42 is heat-transmitting connected to the back of the tray 36 for the mobile terminal 200 and the charging module 102. In this way, in the discharge line, a further heat exchange between the air flow, the mobile terminal and the charging module 102.
  • the discharge line 46 is disposed directly on the back of the tray 36.
  • the charging module 102 is disposed within the discharge line 46. The charge module 102 is thus flowed around and flows through the air within the discharge line 46. to - -
  • the air channels ensure that the air, on the one hand, flows directly along the rear side of the tray 36 and, on the other hand, is conducted through the electronic components of the loading module 102.
  • thermoelectric devices 3 flow section

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) für eine Ladestation (100) zum induktiven Laden eines Energiespeichers (202) eines mobilen Endgeräts (200), mit einer Aufnahmeeinrichtung (32, 32a, 32b), welche dazu eingerichtet ist, ein mobiles Endgerät (200) in einem Aufnahmebereich (34, 34a, 34b) aufzunehmen, einer Luft-Temperiereinheit (20), welche dazu eingerichtet ist, eine Luftströmung zu temperieren, und einer Luft-Zuführeinrichtung (26), welche dazu eingerichtet ist, die temperierte Luftströmung in den Aufnahmebereich (34, 34a, 34b) einzuleiten, wobei die Luft-Temperiereinheit (20) eine oder mehrere thermoelektrische Einrichtungen (22) umfasst, welche dazu eingerichtet sind, Wärme mit der zu temperierenden Luftströmung auszutauschen.

Description

Temperiereinrichtung für eine Ladestation
Die Erfindung betrifft eine Temperiereinrichtung für eine Ladestation zum induktiven Laden eines Energiespeichers eines mobilen Endgeräts, mit einer Aufnahmeeinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, ein mobiles Endgerät in einem Aufnahmebereich aufzunehmen, einer Luft-Temperiereinheit, welche dazu eingerichtet ist, eine Luftströmung zu temperieren, und einer Luft- Zuführeinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, die temperierte Luftströmung in den Aufnahmebereich einzuleiten.
Die Erfindung betrifft ferner eine Ladestation zum induktiven Laden eines Energiespeichers zumindest eines mobilen Endgeräts mit zumindest einer Temperiereinrichtung zum Temperieren eines mobilen Endgeräts, wobei die Temperiereinrichtung eine Aufnahmeeinrichtung aufweist, welche dazu eingerichtet ist, ein mobiles Endgerät in einem Aufnahmebereich aufzunehmen, und einem Lademodul, welches dazu eingerichtet ist, den Energiespeicher eines in dem Aufnahmebereich angeordneten mobilen Endgeräts induktiv zu laden. Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein Automobil, mit einer Ladestation zum induktiven Laden eines Energiespeichers zumindest eines mobilen Endgeräts.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Temperieren und Laden eines Energiespeichers eines mobilen Endgeräts, mit den Schritten: Induktives Laden des Energiespeichers des mobilen Endgeräts mittels eines Lademoduls und Temperieren des Energiespeichers des mobilen Endgeräts mittels einer Temperiereinrichtung.
Moderne Fahrzeuge verfügen vermehrt über Ladestationen, welche das induktive Laden von mobilen Endgeräten, wie beispielsweise Smartphones, erlaubt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass sich der Energiespeicher von mobilen Endgeräten während des induktiven Ladens stark erwärmen kann. Zur Vermeidung von Beschädigungen an dem Energiespeicher oder anderen elektronischen Komponenten des mobilen Endgeräts verfügen mobile Endgeräte über eine entsprechende Temperaturüberwachung, welche die Abschaltung des mobilen Endgeräts bei Überschreitung einer Grenztemperatur veranlasst. Um die Abschaltung von induktiv ladbaren mobilen Endgeräten während des Ladevorgangs zu vermeiden, sind bereits Temperiereinrichtungen für mobile Endgeräte bekannt, welche der Erwärmung des Energiespeichers während des Ladevorgangs entgegenwirken. Bekannte Ladestationen nutzen dabei Luftströmungen, welche durch die Klimaanlage eines Fahrzeugs vortemperiert werden. Dies erfordert jedoch eine aufwendige Integration einer Aufnahmeeinrichtung für ein mobiles Endgerät in die Klimaanlage eines Fahrzeugs. Darüber hinaus bedingen derartige Temperiereinrichtungen eine erhebliche Steigerung der Steuerungskomplexität der Klimaanlage und/oder schränken den Nutzungskomfort für die Innenraumklimatisierung erheblich ein.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht somit darin, die Temperierung eines induktiv ladbaren Energiespeichers eines mobilen Endgeräts während des induktiven Ladevorgangs zu vereinfachen und/oder zu verbessern.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Temperiereinrichtung der eingangs genannten Art, wobei die Luft-Temperiereinheit eine oder mehrere thermoelektrische Einrichtungen umfasst, welche dazu eingerichtet sind, Wärme mit der zu temperierenden Luftströmung auszutauschen.
Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass durch die Verwendung von einer oder mehreren thermoelektrischen Einrichtungen eine Temperiereinrichtung realisierbar ist, welche nicht von anderen Heiz- und/oder Kühleinrichtungen, wie etwa der Klimaanlage eines Fahrzeugs, abhängig ist. Die eine oder die mehreren thermoelektrischen Einrichtungen erlauben eine bedarfsgerechte Vortemperierung der Luftströmung, ohne dass kostenintensive und komplexe Kühl- und/oder Heizaggregate eingesetzt werden müssen. Abhängig von der vorliegenden Umgebungstemperatur, der aktuellen Temperatur des Energiespeichers des mobilen Endgeräts und/oder der beabsichtigten Zieltemperatur für den Energiespeicher des mobilen Endgeräts kann die Temperiereinrichtung zum Erwärmen und/oder zum Kühlen des Energiespeichers des mobilen Endgeräts eingesetzt werden. Entsprechend kann die Luft-Temperiereinheit ein Erwärmen und ein Abkühlen der Luftströmung erlauben. Insbesondere ist die eine oder sind die mehreren thermoelektrischen Einrichtungen als Peltier-Elemente ausgebildet oder umfassen ein oder mehrere Peltier-Elemente. Zum Laden und gleichzeitigen Temperieren des Energiespeichers des mobilen Endgeräts ist das mobile Endgerät in den Aufnahmebereich der Aufnahmeeinrichtung einzusetzen. Die Luft- - -
Zuführeinrichtung leitet die durch die Luft-Temperiereinheit vortemperierte Luftströmung zu dem innerhalb des Aufnahmebereichs angeordneten mobilen Endgerät. Es erfolgt ein Wärmeaustausch zwischen dem Energiespeicher des mobilen Endgeräts und der vortemperierten Luftströmung. Ist die Erwärmung des mobilen Endgeräts beabsichtigt, wird Wärme von der vortemperierten Luftströmung auf den Energiespeicher des mobilen Endgeräts übertragen. Ist eine Kühlung des Energiespeichers des mobilen Endgeräts beabsichtigt, wird Wärme von dem Energiespeicher des mobilen Endgeräts an die vortemperierte Luftströmung übertragen. In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung ist der Aufnahmebereich der Aufnahmeeinrichtung als Ablagebereich ausgebildet, in welchem das mobile Endgerät ablegbar ist. Insbesondere im Bereich des induktiven Ladens innerhalb von Fahrzeugen ist es erforderlich, dass ein Nutzer das mobile Endgerät ohne großen Aufwand derart anordnen und/oder ausrichten kann, dass der Lade- und Temperiervorgang erfolgen kann. Die Möglichkeit, das mobile Endgerät in einen Ablagebereich abzulegen, führt folglich zu einer erheblichen Steigerung des Nutzungskomforts.
Darüber hinaus ist eine erfindungsgemäße Temperiereinrichtung bevorzugt, bei welcher die Luft-Zuführeinrichtung eine Luftauslassöffnung aufweist, welche oberhalb des Aufnahmebereichs oder in einem oberen Bereich des Aufnahmebereichs angeordnet ist. Aus der Luftauslassöffnung der Luft- Zuführeinrichtung strömt die durch die Luft-Temperiereinheit vortemperierte Luft in den Aufnahmebereich der Aufnahmeeinrichtung, um das mobile Endgerät bzw. dessen Energiespeicher zu temperieren. Dadurch, dass die Luftauslassöffnung oberhalb des Aufnahmebereichs oder in einem oberen Abschnitt des Aufnahmebereichs angeordnet ist, wird zum Kühlen des Energiespeichers des mobilen Endgeräts der Umstand ausgenutzt, dass kalte Luft innerhalb einer warmen Umgebung nach unten strömt. Da unterhalb der Luftauslassöffnung das mobile Endgerät angeordnet ist, strömt die Luft bereits aufgrund der Temperaturdifferenz zu der Umgebung in Richtung des mobilen Endgeräts. Darüber hinaus ist die Auslassöffnung derart angeordnet und ausgerichtet, dass sich die aus der Auslassöffnung austretende Luft ohnehin in Richtung des mobilen Endgeräts bewegt. - -
Ferner ist eine erfindungsgemäße Temperiereinrichtung vorteilhaft, bei welcher die Luft-Zuführeinrichtung eine Luftauslassöffnung aufweist, welche unterhalb des Aufnahmebereichs oder einem unteren Abschnitt des Aufnahmebereichs angeordnet ist. Insbesondere, wenn die Luftströmung zum Erwärmen des Energiespeichers des mobilen Endgeräts genutzt wird, ist eine derartige Anordnung der Luftauslassöffnung vorteilhaft, da warme Luft in einer kalten Umgebung automatisch nach oben strömt. Somit strömt die vortemperierte Luft bereits aufgrund der Temperaturdifferenz zu der Umgebung in Richtung des mobilen Endgeräts. Darüber hinaus ist die Luftauslassöffnung derart angeordnet und ausgerichtet, dass die aus der Luftauslassöffnung austretende Luft sich ohnehin in Richtung des mobilen Endgeräts bewegt.
In einer weiteren Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Temperiereinrichtung eine Luft-Abführeinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, Luft, insbesondere eine Luftströmung, aus dem Aufnahmebereich abzuführen. Durch die Luft-Abführeinrichtung wird vermieden, dass die aus der Luft- Zuführeinrichtung in den Aufnahmebereich eingeleitete Luft vollständig in die Umgebung der Temperiereinrichtung abgegeben wird. Insbesondere bei der Verwendung entsprechender Temperiereinrichtungen für Ladestationen in Fahrzeugen kann es bei Einleitung der vortemperierten Luft in den Fahrzeuginnenraum zu einer ungewünschten Änderung der Temperatur und/oder der Luftfeuchtigkeit kommen, wodurch der Klimakomfort für die Fahrzeuginsassen erheblich beeinträchtigt wird. Durch die Luft-Abführeinrichtung wird die durch die Luft-Zuführeinrichtung eingeleitete Luftströmung teilweise oder vollständig wieder abgeführt, sodass das Innenraumklima nicht oder lediglich unerheblich durch den Betrieb der Temperiereinrichtung beeinflusst wird.
In einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung weist die Luft-Abführeinrichtung eine Lufteinlassöffnung auf, welche unterhalb des Aufnahmebereichs oder in einem unteren Abschnitt des Aufnahmebereichs angeordnet ist. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Lufteinlassöffnung der Luft-Abführeinrichtung unterhalb des Aufnahmebereichs oder in einem unteren Abschnitt des Aufnahmebereichs angeordnet ist, wenn die Luftauslassöffnung der Luft-Zuführeinrichtung oberhalb des Aufnahmebereichs oder in einem oberen Abschnitt des Aufnahmebereichs angeordnet ist. Hierdurch wird eine Luftströmung durch den Aufnahmebereich erzeugt, welche zu einer effektiven Temperierung des Energiespeichers des mobilen Endgeräts führt.
In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung weist die Luft-Abführeinrichtung eine Lufteinlassöffnung auf, welche oberhalb des Aufnahmebereichs oder in einem oberen Abschnitt des Aufnahmebereichs angeordnet ist. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Lufteinlassöffnung der Luft-Abführeinrichtung oberhalb des Aufnahmebereichs oder in einem oberen Abschnitt des Aufnahmebereichs angeordnet ist, wenn die Luftauslassöffnung der Luft-Zuführeinrichtung unterhalb des Aufnahmebereichs oder in einem unteren Abschnitt des Aufnahmebereichs angeordnet ist. Dadurch, dass die Luftauslassöffnung und die Lufteinlassöffnung auf gegenüberliegenden Seiten des mobilen Endgeräts angeordnet sind, bildet sich eine Luftströmung aus, die eine effektive Temperierung des Energiespeichers des mobilen Endgeräts erlaubt. Darüber hinaus bewirkt eine entsprechende Anordnung der Luftauslassöffnung und der Lufteinlassöffnung eine verminderte Fremdkörperansaugung, sodass das Risiko einer Funktionsbeeinträchtigung oder sogar eines Funktionsausfalls der Temperiereinrichtung erheblich verringert wird.
In einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung sind die Luft-Zuführeinrichtung und die Luft-Abführeinrichtung derart angeordnet und ausgebildet, dass zumindest ein Teil der durch die Luft-Zuführeinrichtung in den Aufnahmebereich eingeleiteten Luft durch die Luft-Abführeinrichtung aus dem Aufnahmebereich abgeführt wird. Dadurch, dass zumindest ein Teil der durch die Luft-Zuführeinrichtung in den Aufgabebereich eingeleiteten Luft durch die Luft- Abführeinrichtung aus dem Aufnahmebereich abgeführt wird, wird der Einfluss der Temperiereinrichtung auf das Umgebungsklima verringert. Insbesondere, wenn die Temperiereinrichtung in einer Ladestation innerhalb eines Fahrzeugs Verwendung findet, kann auf diese Weise eine den Klimakomfort beeinträchtigende Einleitung der vortemperierten Luftströmung in den Fahrzeuginnenraum vermieden werden. Ferner ist eine erfindungsgemäße Temperiereinrichtung bevorzugt, bei welcher die Aufnahmeeinrichtung eine Ablage aufweist, welche vorzugsweise gegenüber einer Horizontalen und einer Vertikalen geneigt ist und eine entsprechende geneigte Positionierung des mobilen Endgeräts erlaubt. Dabei soll die Ablage eine Neigung gegenüber der Horizontalen und Vertikalen aufweisen, wenn sie ordnungsgemäß - -
ausgerichtet und/oder eingebaut ist. Insbesondere soll die Ablage gegenüber einer Horizontalen und einer Vertikalen geneigt sein, wenn die Temperiereinrichtung als Bestandteil einer Ladestation zum induktiven Laden eines Energiespeichers eines mobilen Endgeräts in einem Fahrzeug, insbesondere in der Mittelkonsole eines Fahrzeugs, integriert oder eingebaut ist. Insbesondere weist die Ablage einen Neigungswinkel in einem Bereich von 20° bis 70°, besonders bevorzugt in einem Bereich von 30° bis 60°, gegenüber einer Horizontalen und/oder gegenüber einer Vertikalen auf. Durch die geneigte Anordnung der Ablage und die damit erreichte Neigung des mobilen Endgeräts kann die grafische Anzeige, beispielsweise der Display oder Touchscreen, des mobilen Endgeräts in Richtung eines Nutzers ausgerichtet werden, beispielsweise wenn die Temperiereinrichtung in einer Mittelkonsole eines Fahrzeugs integriert oder eingebaut ist. Somit wird die Wahrnehmbarkeit der Anzeige des mobilen Endgeräts durch den Nutzer, beispielsweise durch den Fahrer oder Beifahrer, erheblich gesteigert, wodurch das mobile Endgerät auch während des Ladevorgangs genutzt werden kann. Beispielsweise kann sich der Fahrer oder Beifahrer während des Ladevorgangs Informationen auf der Anzeige des mobilen Endgeräts anzeigen lassen. Die Ablage ist vorzugsweise aus einem Material mit einer hohen Haftfähigkeit ausgebildet, wie beispielsweise Gummi-Material. Durch die hohe Haftfähigkeit der Ablage wird ein Herabrutschen des mobilen Endgeräts trotz der Neigung der Ablage vermieden. Ferner wird somit die Notwendigkeit überwunden, dass die Unterkante des mobilen Endgeräts auf einer Stützfläche aufliegen muss. Somit können Funktionselemente, welche an der Unterseite des mobilen Endgeräts angeordnet sind, wie beispielsweise ein Lautsprecher oder ein Mikrofon, ohne wesentliche Funktionsbeeinträchtigung während des Ladevorgangs genutzt werden. Ferner wirkt das Gummi-Material als Puffer, sodass das Beschädigungsrisiko durch Stoßbeanspruchung des mobilen Endgeräts wesentlich verringert wird.
Ferner ist eine erfindungsgemäße Temperiereinrichtung vorteilhaft, bei welcher die Ablage einen oder mehrere Erhöhungen oder Vorsprünge aufweist, welche dazu eingerichtet sind, unterhalb des mobilen Endgeräts einen Strömungskanal auszubilden. Üblicherweise wird ein mobiles Endgerät derart abgelegt, dass die Anzeigeeinrichtung, beispielsweise der Display oder Touchscreen, nach oben zeigt und somit für den Nutzer weiterhin wahrnehmbar ist. Auf der der Anzeige gegenüberliegenden Seite des mobilen Endgeräts ist üblicherweise der - -
Energiespeicher des mobilen Endgeräts angeordnet, sodass der Energiespeicher des mobilen Endgeräts der Ablage zugewandt ist. Der durch den einen oder die mehreren Erhöhungen oder Vorsprünge ausgebildete Strömungskanal verläuft somit unmittelbar an dem elektrischen Energiespeicher des mobilen Endgeräts, wodurch eine erhebliche Steigerung des Wärmeaustauschs zwischen der Luftströmung und dem Energiespeicher des mobilen Endgeräts erreicht wird. Letztendlich wird durch den Strömungskanal die effektive Temperierleistung der Temperiereinrichtung gesteigert, sodass die Temperierung des mobilen Endgeräts beschleunigt wird. Außerdem ist eine erfindungsgemäße Temperiereinrichtung vorteilhaft, bei welcher die eine oder die mehreren Erhöhungen oder Vorsprünge als Noppen ausgebildet sind. Vorzugsweise weisen die Noppen ein gleichmäßiges Muster auf. Noppen erlauben einerseits die stabile Ablage des mobilen Endgeräts und ermöglichen andererseits die Ausbildung eines Strömungskanals, innerhalb welchem zumindest ein Teil der Luftströmung einleitbar ist.
Die erfindungsgemäße Temperiereinrichtung wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass zumindest ein Teil der durch die Luft-Zuführeinrichtung in den Aufnahmebereich eingeleiteten Luft in den Strömungskanal eingeleitet und/oder zumindest ein Teil der durch die Luft-Abführeinrichtung aus dem Aufnahmebereich abgeführten Luft aus dem Strömungskanal abgeführt wird. Vorzugsweise bildet sich sowohl an der Unterseite des mobilen Endgeräts im Bereich des Strömungskanals eine Luftströmung aus als auch auf der Oberseite des mobilen Endgeräts. Auf diese Weise erfolgt sowohl ein Wärmeaustausch zwischen dem Energiespeicher des mobilen Endgeräts und der Luftströmung als auch zwischen weiteren Komponenten des mobilen Endgeräts, wie etwa der Anzeigeeinrichtung, und der Luftströmung.
In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung strömt zumindest ein Teil der durch die Luft-Zuführeinrichtung in den Aufnahmebereich eingeleiteten Luft über die der Ablage abgewandten Oberseite des mobilen Endgeräts und/oder zumindest ein Teil der durch die Luft-Abführeinrichtung aus dem Aufnahmebereich abgeführten Luft wird von der der Ablage abgewandten Oberseite des mobilen Endgeräts abgeführt. Auf der der Ablage abgewandten Oberseite des mobilen Endgeräts sind üblicherweise weitere temperaturempfindliche elektronische Bauteile, wie etwa ein Display oder - -
Touchscreen, angeordnet, welche während des induktiven Ladevorgangs ebenfalls in geeigneter Weise zu temperieren sind, um einen ordnungsgemäßen Betrieb des mobilen Endgeräts gewährleisten zu können.
Darüber hinaus ist eine erfindungsgemäße Temperiereinrichtung vorteilhaft, welche einen Strömungserzeuger aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, die der Luft-Temperiereinheit zuzuführende Luftströmung zu erzeugen. Der Strömungserzeuger kann beispielsweise als Ventilator ausgebildet sein. Der Strömungserzeuger weist vorzugsweise eine Lufteinlassrichtung und eine Luftauslassrichtung auf, wobei die Lufteinlassrichtung sich vorzugsweise von der Luftauslassrichtung unterscheidet. Insbesondere ist zwischen der Lufteinlassrichtung und der Luftauslassrichtung ein Differenzwinkel vorhanden, welcher in einem Bereich von 75° bis 105°, beispielsweise bei etwa 90°, liegt.
In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung sind die Luft- Zuführeinrichtung, die Luft-Abführeinrichtung, die Luft-Tempehereinheit, die Aufnahmeeinrichtung und/oder der Strömungserzeuger in einen Strömungskreislauf integriert, in welchem eine Luftströmung zirkuliert. Insbesondere weist die Temperiereinrichtung eine zirkulierende Luftführung auf. Durch den Strömungskreislauf ergibt sich vorzugsweise ein geschlossener oder teilgeschlossener Kreislauf, in welchem Luft mehrmals durch die Luft- Temperiereinheit temperiert wird und mehrmals mit dem mobilen Endgerät Wärme austauscht. Durch den Strömungskreislauf kommt es zu einer erheblichen Verringerung des notwendigen Energieaufwands, da vortemperierte Luft nach der Durchströmung des Aufnahmebereichs erneut genutzt werden kann. Wenn der Strömungskreislauf als teilgeschlossener Kreislauf ausgebildet ist, strömen vorzugsweise Teile der Luft im Bereich des Aufnahmebereichs in die Umgebung und/oder im Bereich des Aufnahmebereichs wird Umgebungsluft in den Strömungskreislauf angesaugt. Wenn die Temperiereinrichtung als Bestandteil einer Ladestation zum induktiven Laden eines Energiespeichers eines mobilen Endgeräts innerhalb eines Fahrzeugs eingesetzt wird, findet ein geringer Luftaustausch zwischen dem Strömungskreislauf und dem Fahrzeuginnenraum statt.
In einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung ist die Temperiereinrichtung dazu eingerichtet, in die Mittelkonsole eines Fahrzeugs integriert oder eingebaut zu werden. Hierzu weist die Temperiereinrichtung vorzugsweise Befestigungsmittel auf, welche ein Befestigen der Temperiereinrichtung an der Mittelkonsole erlauben. Insbesondere ist die Temperiereinrichtung dazu eingerichtet, derart in die Mittelkonsole eines Fahrzeugs integriert oder eingebaut zu werden, dass die Ablage der Aufnahmeeinrichtung der Temperiereinrichtung geneigt gegenüber einer Horizontalen und einer Vertikalen ausgerichtet ist. Außerdem ist es bevorzugt, dass die Temperiereinrichtung dazu eingerichtet ist, derart in die Mittelkonsole eines Fahrzeugs integriert oder eingebaut zu werden, dass die Rotationsachse eines Rotors des Strömungserzeugers im Wesentlichen vertikal ausgerichtet ist und/oder der Strömungserzeuger eine vertikale Lufteinlassrichtung aufweist.
Außerdem ist eine erfindungsgemäße Temperiereinrichtung bevorzugt, welche unabhängig von einer Fahrzeugklimaanlage betreibbar ist. Vorzugsweise ist die Temperiereinrichtung nicht in eine Fahrzeugklimaanlage integriert. Insbesondere erfolgt die Temperierung der von der Temperiereinrichtung genutzten Luftströmung ausschließlich über die eine oder die mehreren thermoelektrischen Einrichtungen der Luft-Temperiereinheit.
Darüber hinaus ist eine erfindungsgemäße Temperiereinrichtung bevorzugt, bei welcher die Luft-Temperiereinheit eine oder mehrere Wärmetauschkörper, insbesondere Wärmetauschrippen, Wärmetauschlamellen und/oder Wärmetauschfinnen, umfasst, welche wärmeübertragend mit der einen oder den mehreren thermoelektrischen Einrichtungen verbunden und zur Temperierung der Luftströmung ausgebildet sind. Vorzugsweise ragt der eine oder ragen die mehreren Wärmetauschkörper in einen Strömungsabschnitt des Strömungskreislaufs der Temperiereinrichtung hinein und sorgen aufgrund der Temperaturdifferenz zu der zirkulierenden Luftströmung für einen Wärmeaustausch im Bereich dieses Strömungsabschnitts.
In einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung weist die Luft-Temperiereinheit eine Wärmeaustauscheinrichtung auf, welche wärmeübertragend mit der einen oder den mehreren thermoelektrischen Einrichtungen verbunden und dazu eingerichtet ist, Abwärme von der einen oder den mehreren thermoelektrischen Einrichtungen abzuführen. Thermoelektrische Einrichtungen weisen üblicherweise eine Nutzseite und eine Ausgleichsseite auf. Die Nutzseite ist wärmeübertragend mit der zu temperierenden Luftströmung gekoppelt. Die Ausgleichsseite ist wärmeübertragend mit der - -
Wärmeaustauscheinrichtung gekoppelt. Die Wärmeaustauscheinrichtung kann die Abwärme beispielsweise an die Umgebungsluft oder ein Wärmetransportfluid abgeben, wobei das Wärmetransportfluid gasförmig oder flüssig sein kann.
Ferner kann die Wärmeaustauscheinrichtung der Temperiereinrichtung einen oder mehrere Fluidkanäle für ein Wärmetransportfluid und/oder eine oder mehrere wärmeübertragend mit der Umgebung gekoppelte Wärmeaustauschrippen, Wärmeaustauschlamellen und/oder Wärmeaustauschfinnen umfassen.
In einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung weist diese eine Steuerungseinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, die Luft- Temperiereinheit zur Anpassung der Strömungstemperatur innerhalb des Aufnahmebereichs zu steuern, insbesondere in Abhängigkeit der Temperatur des Energiespeichers des mobilen Endgeräts und/oder der Temperatur der temperierten Luftströmung. Die Temperierung des Energiespeichers des mobilen Endgeräts kann auf diese Weise bedarfsgesteuert erfolgen. Die Steuerung der Luft-Temperiereinheit kann dabei hinsichtlich Energieeffizienz oder Temperierleistung optimiert sein. Die Steuerungseinrichtung erlaubt ferner ein bedarfsgerechtes Umschalten zwischen Kühlbetrieb und Heizbetrieb, sodass ein mobiles Endgerät bei hohen Umgebungstemperaturen gekühlt und bei geringen Umgebungstemperaturen erwärmt werden kann. Die Temperatursteuerung kann dabei stufenlos oder mehrstufig erfolgen. Ferner kann die Temperatursteuerung auch als Temperaturregelung umgesetzt sein. Beispielsweise erfolgt die Steuerung der Luft-Temperiereinheit zur Erreichung einer Zieltemperatur beim Energiespeicher des mobilen Endgeräts, wobei die Zieltemperatur je nach Speichertyp unterschiedlich sein kann. Insbesondere kann die Temperiereinrichtung dazu eingerichtet sein, die Zieltemperatur des innerhalb des mobilen Endgeräts verwendeten Energiespeichers vom mobilen Endgerät abzurufen.
Außerdem ist eine erfindungsgemäße Temperiereinrichtung bevorzugt, welche einen Temperatursensor aufweist, welcher signalleitend mit der Steuerungseinrichtung verbunden und dazu eingerichtet ist, die Temperatur der temperierten Luftströmung zu erfassen. Beispielsweise kann der Temperatursensor innerhalb der Luft-Temperiereinheit oder innerhalb der Luft- Zuführeinrichtung angeordnet sein. Darüber hinaus kann der Temperatursensor auch im Aufnahmebereich der Aufnahmeeinrichtung angeordnet sein. - -
Außerdem ist eine Temperiereinrichtung bevorzugt, welche eine Kommunikationseinrichtung aufweist, welche signalübertragend mit der Steuerungseinrichtung verbunden und dazu eingerichtet ist, Daten mit einem mobilen Endgerät und/oder dem Fahrzeug, in welchem es verbaut ist, auszutauschen. Die Kommunikationseinrichtung kann beispielsweise einen kabellosen und/oder kabelgebundenen Datenaustausch erlauben. Beispielsweise erfolgt der Datenaustausch zwischen der Kommunikationseinrichtung und dem mobilen Endgerät und/oder dem Fahrzeug über WLAN oder Bluetooth.
In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, Temperaturdaten, insbesondere die Temperatur des Energiespeichers des mobilen Endgeräts betreffend, von dem mobilen Endgerät und/oder dem Fahrzeug, in welchem es verbaut ist, anzufordern. In modernen mobilen Endgeräten wird ohnehin kontinuierlich die Temperatur des Energiespeichers überwacht, um den Betrieb des mobilen Endgeräts außerhalb von geeigneten Betriebstemperaturen zu vermeiden. Die dem mobilen Endgerät vorliegenden Temperaturdaten des Energiespeichers können somit durch die Temperiereinrichtung abgerufen und für die Steuerung verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, ein in dem Aufnahmebereich der Aufnahmeeinrichtung angeordnetes mobiles Endgerät zu identifizieren. Insbesondere, wenn die Temperiereinrichtung in einem Fahrzeug zum Einsatz kommt, kann es vorkommen, dass sich mehrere mobile Endgeräte in der unmittelbaren Umgebung der Temperiereinrichtung befinden. Damit eine effektive und effiziente Temperierung des Energiespeichers des in der Ladestation befindlichen mobilen Endgeräts erfolgen kann, ist es notwendig, dass die Temperiereinrichtung zweifelsfrei feststellt, welches der mehreren mobilen Endgeräte momentan geladen und somit zu temperieren ist. Ist das zu temperierende mobile Endgerät identifiziert, können die Temperaturdaten des Energiespeichers des mobilen Endgeräts abgefragt und zur Steuerung des Temperiervorgangs verwendet werden. Ferner erlaubt das Identifizieren des in dem Aufnahmebereich der Aufnahmeeinrichtung angeordneten mobilen Endgeräts das selbsttätige Initiieren eines Lade- und/oder Temperiervorgangs.
In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung ist die Steuerungseinrichtung zur Identifikation eines mobilen Endgeräts dazu - -
eingerichtet, eine oder mehrere Identifikationsmarker mit dem mobilen Endgerät auszutauschen und/oder einen Zeitabgleich der ausgetauschten Daten durchzuführen. Der Zeitabgleich von ausgetauschten Daten kann das Anmelden eines mobilen Endgeräts bei der Steuerungseinrichtung der Temperiereinrichtung und/oder ein Anmelden der Steuerungseinrichtung der Temperiereinrichtung an dem mobilen Endgerät umfassen.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung weist die Luft-Abführeinrichtung eine Abführleitung auf, durch welche die aus dem Aufnahmebereich abgeführte Luft geleitet wird. Insbesondere verläuft die Luft- Abführeinrichtung, insbesondere unmittelbar, an der Rückseite der Ablage für das mobile Endgerät und/oder unterhalb des Ablagebereichs, in welchem das mobile Endgerät ablegbar ist. Auf diese Weise kann im Bereich der Abführleitung ein weiterer Wärmeaustausch zwischen der Luftströmung und dem mobilen Endgerät umgesetzt werden. Vorzugsweise umströmt und/oder durchströmt die Luft in der Abführleitung eine oder mehrere an der Rückseite der Ablage angeordnete elektrische Komponenten. Somit können alternativ oder zusätzlich zu dem mobilen Endgerät auch elektronische Komponenten durch die in der Abführleitung strömende Luft temperiert werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch eine Ladestation der eingangs genannten Art gelöst, wobei die Temperiereinrichtung der Ladestation nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet ist. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen der erfindungsgemäßen Ladestation wird zunächst auf die Vorteile und Modifikationen der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung verwiesen. In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladestation ist das Lademodul wärmeübertragend mit der Abführleitung der Luft-Abführeinrichtung verbunden, durch welche die aus dem Aufnahmebereich abgeführte Luft geleitet wird. Insbesondere ist das Lademodul teilweise oder vollständig in der Abführleitung angeordnet, sodass eine Temperierung des Lademoduls durch die Luftströmung innerhalb der Abführleitung erfolgen kann. Alternativ oder zusätzlich ist die Abführleitung, insbesondere unmittelbar, an dem Lademodul angeordnet, sodass ein Wärmeaustausch zwischen dem Lademodul und der Luftströmung innerhalb der Abführleitung umgesetzt wird. Vorzugsweise ist das Lademodul derart angeordnet, dass Teile oder Abschnitte des Lademoduls von der Luft innerhalb der - -
Abführleitung umströmt und/oder durchströmt werden. Ferner können zwischen dem Lademodul und der Ablage oder dem Ablagebereich für das mobile Endgerät ein oder mehrere Luftkanäle angeordnet sein, sodass der Wärmeaustausch nochmals gesteigert wird. Die durch die Abführleitung strömende Luft stellt vorzugsweise einen Teilstrom und/oder einen Rückstrom der durch den Aufnahmebereich strömenden temperierten Luftströmung dar.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladestation weist diese zwei, insbesondere nebeneinander angeordnete, Temperiereinrichtungen zum Temperieren von zwei mobilen Endgeräten auf, wobei jeder Temperiereinrichtung vorzugsweise ein Lademodul zugeordnet ist. Insbesondere, wenn die Ladestation in der Mittelkonsole eines Fahrzeugs angeordnet ist, können durch zwei nebeneinander angeordnete Temperiereinrichtungen und Lademodule gleichzeitig die mobilen Endgeräte des Fahrers und des Beifahrers geladen und temperiert werden. Vorzugsweise sind die zwei Temperiereinrichtungen unabhängig voneinander betreibbar, sodass beispielsweise eine der Temperiereinrichtungen den Energiespeicher eines mobilen Endgeräts erwärmt und die andere Temperiereinrichtung den Energiespeicher eines mobilen Endgeräts kühlt.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch ein Fahrzeug der eingangs genannten Art gelöst, wobei die Ladestation des erfindungsgemäßen Fahrzeugs nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet ist. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Fahrzeugs wird auf die Vorteile und Modifikationen der erfindungsgemäßen Ladestation verwiesen. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, wobei das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung einer Ladestation nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt wird. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Vorteile und Modifikationen der erfindungsgemäßen Ladestation verwiesen.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen: - -
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ladestation
seitlichen Schnittdarstellung;
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ladestation
perspektivischen Darstellung; Fig. 3 ein Diagramm zu einer temperaturabhängigen Steuerung
erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung;
Fig. 4 Verfahrensschritte eines von der erfindungsgemäßen Ladestation ausführbaren erfindungsgemäßen Verfahrens; und
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ladestation
perspektivischen Darstellung.
Die Fig. 1 zeigt eine Ladestation 100 zum induktiven Laden eines Energiespeichers 202 eines mobilen Endgeräts 200. Die Ladestation 100 umfasst eine Temperiereinrichtung 10 und ein Lademodul 102.
Die Temperiereinrichtung 10 ist dazu eingerichtet, in die Mittelkonsole eines Fahrzeugs integriert zu werden und ist außerdem unabhängig von einer Fahrzeugklimaanlage betreibbar. Ferner weist die Temperiereinrichtung 10 einen Lufteinlass 12 auf, über welchen mittels eines Strömungserzeugers 14 Umgebungsluft angesaugt wird. Die Drehachse des Rotors 16 des Strömungserzeugers 14 verläuft parallel zu der Lufteinlassrichtung der durch den Lufteinlass 12 einströmenden Luft. Die von dem Strömungserzeuger 14 beschleunigte Luft wird einem Leitungsabschnitt 18 zugeführt, wobei die Luftauslassrichtung der den Strömungserzeuger 14 verlassenden Luft im Wesentlichen rechtwinklig zu der Lufteinlassrichtung der durch den Lufteinlass 12 einströmenden Luft verläuft. Über den Leitungsabschnitt 18 gelangt die Luft in eine Luft-Temperiereinheit 20, welche dazu eingerichtet ist, die Luftströmung zu temperieren. Hierzu weist die Luft-Temperiereinheit 20 mehrere als Peltier-Elemente ausgebildete thermoelektrische Einrichtungen 22 auf, welche dazu eingerichtet sind, Wärme mit der zu temperierenden Luftströmung auszutauschen. Die Nutzseite der thermoelektrischen Einrichtungen 22 ist wärmeübertragend mit Wärmeaustauschkörpern verbunden, welche innerhalb des - -
Strömungsabschnitts 23 angeordnet sind. Die Wärmeaustauschkörper können beispielsweise als Wärmeaustauschrippen, Wärmeaustauschlamellen oder Wärmeaustauschfinnen ausgebildet sein. Die Wärmeaustauschkörper sorgen letztendlich für die Temperierung der Luftströmung innerhalb des Strömungsabschnitts 23.
Die der Nutzseite der thermoelektrischen Einrichtungen 22 gegenüberliegende Ausgleichsseite der thermoelektrischen Einrichtungen 22 ist wärmeübertragend mit einer Wärmeaustauscheinrichtung 24 verbunden. Die Wärmeaustauscheinrichtung 24 weist mehrere Fluidkanäle für ein Wärmetransportfluid auf, so dass Abwärme von der Ausgleichsseite der thermoelektrischen Einrichtungen 22 über das Wärmetransportfluid abtransportiert werden kann.
In Strömungsrichtung hinter der Luft-Temperiereinheit 20 folgt eine Luft- Zuführeinrichtung 26, welche dazu eingerichtet ist, die temperierte Luftströmung in einen Aufnahmebereich 34 für das mobile Endgerät 200 einzuleiten. Die Luft- Zuführeinrichtung 26 weist eine Zuführleitung 28 und eine Luftauslassöffnung 30 auf, wobei die Luftauslassöffnung 30 oberhalb des Aufnahmebereichs 34 angeordnet ist.
An die Luftauslassöffnung 30 schließt sich der Aufnahmebereich 34 einer Aufnahmeeinrichtung 32 an, welche dazu eingerichtet ist, ein mobiles Endgerät 200, nämlich ein Smartphone, aufzunehmen. Der Aufnahmebereich 34 der Aufnahmeeinrichtung 32 ist als Ablagebereich ausgebildet, in welchem das mobile Endgerät 200 ablegbar ist. Hierzu weist die Aufnahmeeinrichtung 32 eine Ablage 36 auf, welche gegenüber eine Horizontalen H um den Neigungswinkel α und gegenüber einer Vertikalen V um einen Neigungswinkel ß geneigt ist. Die geneigte Ablage 36 erlaubt eine entsprechend geneigte Positionierung des mobilen Endgeräts 200. Die Ablage 36 weist mehrere als Noppen ausgebildete Erhöhungen 38 auf, welche unterhalb des mobilen Endgeräts 200 einen Strömungskanal 40 ausbilden. Ein Teil der durch die Luft-Zuführeinrichtung 26 in den Aufnahmebereich 34 eingeleiteten Luft wird in den Strömungskanal 40 eingeleitet und strömt somit entlang der Unterseite 204 des mobilen Endgeräts 200, wobei ein anderer Teil der durch die Luft-Zuführeinrichtung 26 in den Aufnahmebereich 34 eingeleiteten Luft - -
über die der Ablage 36 abgewandten Oberseite 206 des mobilen Endgeräts 200 strömt.
In Strömungsrichtung hinter der Aufnahmeeinrichtung 32 folgt eine Luft- Abführeinrichtung 42, welche dazu eingerichtet ist, eine Luftströmung aus dem Aufnahmebereich 34 abzuführen. Die Luft-Abführeinrichtung 42 weist hierzu eine Lufteinlassöffnung 44 auf, welche unterhalb des Aufnahmebereichs 34 angeordnet ist. Ferner weist die Luft-Abführeinrichtung 42 eine Abführleitung 46 auf, welche die Luftströmung wieder in Richtung des Strömungserzeugers 14 leitet.
Ein Teil der durch die Luft-Abführeinrichtung 42 aus dem Aufnahmebereich 34 abgeführten Luft wird aus dem Strömungskanal 40 abgeführt. Ein anderer Teil der durch die Luft-Abführeinrichtung 42 aus dem Aufnahmebereich 34 abgeführten Luft wird von der der Ablage 36 abgewandten Oberseite 206 des mobilen Endgeräts 200 abgeführt.
Die Luft-Zuführeinrichtung 26 und die Luft-Abführeinrichtung 42 sind derart angeordnet und ausgebildet, dass ein Teil der durch die Luft-Zuführeinrichtung 26 in den Aufnahmebereich 34 eingeleiteten Luft durch die Luft-Abführeinrichtung 42 aus dem Aufnahmebereich 34 wieder abgeführt wird. Ein geringer Luftanteil wird in die Umgebung abgegeben.
Die Luft-Zuführeinrichtung 26, die Luft-Abführeinrichtung 42, die Luft- Temperiereinheit 20, die Aufnahmeeinrichtung 32 und der Strömungserzeuger 14 sind also in einen teilgeschlossenen Strömungskreislauf integriert, in welchem eine Luftströmung zirkuliert.
Ferner umfasst die Temperiereinrichtung 10 eine Steuerungseinrichtung 48. Die Steuerungseinrichtung 48 dient zur Steuerung der Luft-Temperiereinheit 20. Über die Steuerungseinrichtung 48 wird die Luftströmungstemperatur innerhalb des Aufnahmebereichs 34 in Abhängigkeit der Temperatur des Energiespeichers 202 des mobilen Endgeräts 200 und der Temperatur der temperierten Luftströmung angepasst. Hierzu ist innerhalb der Luft-Zuführeinrichtung 26 ein Temperatursensor 50 angeordnet, welcher signalleitend mit der Steuerungseinrichtung 48 verbunden und die Temperatur der temperierten Luftströmung erfasst. Mittels einer Kommunikationseinrichtung 52, welche signalleitend mit der Steuerungseinrichtung 48 verbunden ist, tauscht die - -
Steuerungseinrichtung 48 kabellos Daten mit dem Kommunikationsmodul 208 des mobilen Endgeräts 200 aus, wobei die Steuerungseinrichtung 48 Temperaturdaten betreffend die Temperatur des Energiespeichers 202 des mobilen Endgeräts 200 von dem mobilen Endgerät 200 anfordert. Über den Austausch von Identifikationsmarkern mit dem mobilen Endgerät 200 oder einen Zeitabgleich der ausgetauschten Daten kann die Steuerungseinrichtung 48 außerdem ein in dem Aufnahmebereich 34 der Aufnahmeeinrichtung 32 angeordnetes mobiles Endgerät 200 identifizieren.
Das Lademodul 102 ist unterhalb der Ablage 36 angeordnet und erlaubt ein induktives Laden des Energiespeichers 202 des in dem Aufnahmebereich 34 angeordneten mobilen Endgeräts 200.
Die Fig. 2 zeigt eine Ladestation 100 zum induktiven Laden eines Energiespeichers von zwei unterschiedlichen mobilen Endgeräten, wobei lediglich das mobile Endgerät 200 dargestellt ist. Die Ladestation 100 umfasst zwei nebeneinander angeordnete Temperiereinrichtungen 10a, 10b, wobei jede Temperiereinrichtung 10a, 10b jeweils zum Temperieren eines mobilen Endgeräts 200 ausgebildet ist. Den Temperiereinrichtungen 10a, 10b ist jeweils ein Lademodul zum induktiven Laden des Energiespeichers des jeweiligen mobilen Endgeräts 200 zugeordnet. Die Temperiereinrichtungen 10a, 10b umfassen jeweils eine Aufnahmeeinrichtung 32a, 32b, welche jeweils einen Aufnahmebereich 34a, 34b für ein mobiles Endgerät 200 definieren. Die dargestellte Ladestation 100 kann beispielsweise in die Mittelkonsole eines Fahrzeugs eingebaut werden, damit der Fahrer und der Beifahrer des Fahrzeugs jeweils ihr mobiles Endgerät mit der Ladestation 100 temperaturüberwacht laden können. Dabei ist es auch möglich, dass eine erste Temperiereinrichtung 10a, 10b den Energiespeicher eines ersten mobilen Endgeräts kühlt und eine zweite Temperiereinrichtung 10a, 10b gleichzeitig den Energiespeicher eines zweiten mobilen Endgeräts erwärmt. Die Temperiereinrichtungen 10a, 10b weisen jeweils eigene Strömungserzeuger 14a, 14b auf.
Die Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer temperaturabhängigen Steuerung einer erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung. Die Heiz- beziehungsweise - -
Kühlleistung ist dabei auf der vertikalen Achse aufgetragen. Der oberhalb der horizontalen Achse befindliche Teil der vertikalen Achse betrifft die prozentuale Kühlleistung von 0 bis 100%. Der unterhalb der horizontalen Achse befindliche Teil der vertikalen Achse betrifft die prozentuale Heizleistung von 0 bis 100%. Auf der horizontalen Achse ist die Temperatur des zu temperierenden Energiespeichers aufgetragen.
Die Temperatur T1 stellt die minimale Temperatur für die Funktion der Temperiereinrichtung und des Lademoduls dar, beispielsweise -40°C. Bis zum Erreichen einer Temperatur T2 stellt die Steuerung die maximale Heizleistung bereit. T2 betrifft eine Übergangstemperatur, beispielsweise -10°C. Ab der Temperatur T2 erfolgt mit zunehmender Temperatur eine Verringerung der Heizleistung bis eine Temperatur T3, beispielsweise 0°C, erreicht ist. Zwischen der Temperatur T3 und einer Temperatur T4, beispielsweise 10°C, erfolgt weder ein Heizen noch ein Kühlen des Energiespeichers. Sobald die Temperatur T4 überschritten wird, erfolgt mit zunehmender Temperatur eine Steigerung der Kühlleistung bis eine Temperatur T5, beispielsweise 30°C, erreicht ist. Bei Temperaturen oberhalb von T5 erfolgt ein Kühlen des Energiespeichers mit maximaler Kühlleistung. Die Temperaturen T6, T7 und T8 liegen oberhalb von T5 und bedingen somit die Einstellung der maximalen Kühlleistung, wobei den Temperaturen T6, T7 und T8 jeweils eine Ladestufe zugeordnet werden kann. Daraus ergibt sich, dass durch eine Steuerung des Ladevorgangs, beispielsweise durch eine Beschränkung des maximalen Ladestroms, ebenfalls die Temperatur des Energiespeichers beeinflusst werden kann. Die Temperatur T9 liegt beispielsweise bei 60°C und stellt eine Maximaltemperatur dar. Bei Erreichen oder Überscheiten dieser Maximaltemperatur wird der Ladevorgang unterbrochen, wobei weiterhin der Energiespeicher mit maximaler Kühlleistung gekühlt wird.
Die Fig. 4 zeigt Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Temperieren und Laden eines Energiespeichers eines mobilen Endgeräts. Zunächst erfolgt in Schritt 300 eine Abfrage der Temperiereinrichtung, ob ein mobiles Endgerät in der Aufnahmeeinrichtung angeordnet ist.
Wenn kein mobiles Endgerät in der Aufnahmeeinrichtung angeordnet ist, wird die Temperiereinrichtung in Schritt 302 deaktiviert. Wenn ein mobiles Endgerät in der Aufnahmeeinrichtung angeordnet ist, erfolgt in Schritt 304 die Prüfung, ob ein - -
Datenaustausch zwischen der Temperiereinrichtung und dem mobilen Endgerät möglich ist.
Wenn zwischen der Temperiereinrichtung und dem mobilen Endgerät kein Datenaustausch möglich ist, erfolgt in Schritt 306 die Einstellung der maximalen Kühlleistung. Wenn zwischen der Temperiereinrichtung und dem mobilen Endgerät ein Datenaustausch möglich ist, wird in Schritt 308 geprüft, ob Temperaturdaten, beispielsweise Daten betreffend die Temperatur des Energiespeichers des mobilen Endgeräts, zwischen der Temperiereinrichtung und dem mobilen Endgerät ausgetauscht werden können. Wenn keine Temperaturdaten zwischen der Temperiereinrichtung und dem mobilen Endgerät ausgetauscht werden können, erfolgt in Schritt 312 die Einstellung der maximalen Kühlleistung. Wenn Temperaturdaten zwischen der Temperiereinrichtung und dem mobilen Endgerät ausgetauscht werden können, erfolgt in Schritt 314 eine von der Temperatur des Energiespeichers des mobilen Endgeräts abhängige Steuerung der Temperiereinrichtung und/oder des Lademoduls, beispielsweise wie in der Fig. 3 dargestellt.
Wenn zwischen der Temperiereinrichtung und dem mobilen Endgerät ein Datenaustausch möglich ist, kann auch alternativ in Schritt 310 beim mobilen Endgerät abgefragt werden, ob ein Temperierbedarf besteht. Wenn kein Temperierbedarf besteht, wird die Temperiereinrichtung in Schritt 316 deaktiviert. Wenn Temperierbedarf besteht, erfolgt in Schritt 318 eine von der Temperatur des Energiespeichers des mobilen Endgeräts abhängige Steuerung der Temperiereinrichtung und/oder des Lademoduls.
Die Fig. 5 zeigt eine Ladestation 100, welche im Vergleich zu der in der Fig. 1 dargestellten Ladestation 100 eine geänderte Luftführung aufweist. Die Abführleitung 46 der Luft-Abführeinrichtung 42 ist wärmeübertragend mit der Rückseite der Ablage 36 für das mobile Endgerät 200 und dem Lademodul 102 verbunden. Auf diese Weise erfolgt in der Abführleitung ein weiterer Wärmeaustausch zwischen der Luftströmung, dem mobilen Endgerät und dem Lademodul 102. In der dargestellten Ausführungsform ist die Abführleitung 46 unmittelbar an der Rückseite der Ablage 36 angeordnet. Ferner ist das Lademodul 102 innerhalb der Abführleitung 46 angeordnet. Das Lademodul 102 wird somit von der Luft innerhalb der Abführleitung 46 umströmt und durchströmt. Zur - -
Lenkung der Luftströmung innerhalb der Abführleitung 46 sind innerhalb der Abführleitung 46 zwischen dem Lademodul 102 und der Ablage 36 für das mobile Endgerät 200 mehrere Luftkanäle angeordnet. Die Luftkanäle sorgen dafür, dass die Luft einerseits direkt an der Rückseite der Ablage 36 entlang strömt und andererseits durch die elektronischen Komponenten des Lademoduls 102 geleitet wird.
. .
Bezugszeichen
10, 10a, 10b Temperiereinrichtungen
12 Lufteinlass
14, 14a, 14b Strömungserzeuger
16 Rotor
18 Leitungsabschnitt
0 Luft-Temperiereinheit
2 thermoelektrische Einrichtungen 3 Strömungsabschnitt
4 Wärmeaustauscheinrichtung
26 Luft-Zuführeinrichtung
28 Zuführleitung
30 Luftauslassöffnung
32, 32a, 32b Aufnahmeeinrichtungen
34, 34a, 34b Aufnahmebereiche
36 Ablage
38 Erhöhungen
40 Strömungskanal
42 Luft-Abführeinrichtung
44 Lufteinlassöffnung
46 Abführleitung
48 Steuerungseinrichtung
50 Temperatursensor
52 Kommunikationseinrichtung
100 Ladestation
102 Lademodul
200 mobiles Endgerät
202 Energiespeicher
204 Unterseite
206 Oberseite
208 Kommunikationsmodul 300-318 Verfahrensschritte . .
H Horizontale
V Vertikale
T1-T9 Temperaturen
α, ß Neigungswinkel

Claims

Ansprüche
Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) für eine Ladestation (100) zum induktiven Laden eines Energiespeichers (202) eines mobilen
Endgeräts (200), mit
einer Aufnahmeeinrichtung (32, 32a, 32b), welche dazu eingerichtet ist, ein mobiles Endgerät (200) in einem Aufnahmebereich (34, 34a, 34b) aufzunehmen;
einer Luft-Temperiereinheit (20), welche dazu eingerichtet ist, eine Luftströmung zu temperieren; und
einer Luft-Zuführeinrichtung (26), welche dazu eingerichtet ist, die temperierte Luftströmung in den Aufnahmebereich (34, 34a, 34b) einzuleiten;
dadurch gekennzeichnet, dass die Luft-Temperiereinheit (20) eine oder mehrere thermoelektrische Einrichtungen (22) umfasst, welche dazu eingerichtet sind, Wärme mit der zu temperierenden Luftströmung auszutauschen.
Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebereich (34, 34a, 34b) der Aufnahmeeinrichtung (32, 32a, 32b) als Ablagebereich ausgebildet ist, in welchem das mobile Endgerät (200) ablegbar ist.
Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Luft-Zuführeinrichtung (26) eine Luftauslassöffnung (30) aufweist, welche oberhalb des
Aufnahmebereichs (34, 34a, 34b) oder in einem oberen Abschnitt des Aufnahmebereichs (34, 34a, 34b) angeordnet ist.
Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Luft-Zuführeinrichtung (26) eine Luftauslassöffnung (30) aufweist, welche unterhalb des
Aufnahmebereichs (34, 34a, 34b) oder in einem unteren Abschnitt des Aufnahmebereichs (34, 34a, 34b) angeordnet ist. Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine Luft-Abführeinrichtung (42), welche dazu eingerichtet ist, Luft, insbesondere eine Luftströmung, aus dem
Aufnahmebereich (34, 34a, 34b) abzuführen.
Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Luft-Abführeinrichtung (42) eine Lufteinlassöffnung (44) aufweist, welche unterhalb des
Aufnahmebereichs (34, 34a, 34b) oder in einem unteren Abschnitt des Aufnahmebereichs (34, 34a, 34b) angeordnet ist.
Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Luft-Abführeinrichtung (42) eine Lufteinlassöffnung (44) aufweist, welche oberhalb des
Aufnahmebereichs (34, 34a, 34b) oder in einem oberen Abschnitt des Aufnahmebereichs (34, 34a, 34b) angeordnet ist.
Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Luft-Zuführeinrichtung (26) und die Luft- Abführeinrichtung (42) derart angeordnet und ausgebildet sind, dass zumindest ein Teil der durch die Luft-Zuführeinrichtung (26) in den
Aufnahmebereich (34, 34a, 34b) eingeleiteten Luft durch die Luft- Abführeinrichtung (42) aus dem Aufnahmebereich (34, 34a, 34b) abgeführt wird.
Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (32, 32a, 32b) eine Ablage (36) aufweist, welche vorzugsweise gegenüber eine
Horizontalen (H) und einer Vertikalen (V) geneigt ist und eine
entsprechende geneigte Positionierung des mobilen Endgeräts (200) erlaubt.
10. Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablage (36) eine oder mehrere
Erhöhungen (38) oder Vorsprünge aufweist, welche dazu eingerichtet sind, unterhalb des mobilen Endgeräts (200) einen Strömungskanal (40) auszubilden.
1 1 . Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren
Erhöhungen (38) oder Vorsprünge als Noppen ausgebildet sind.
12. Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach Anspruch 10 oder 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der durch die Luft- Zuführeinrichtung (26) in den Aufnahmebereich (34, 34a, 34b) eingeleiteten Luft in den Strömungskanal (40) eingeleitet und/oder zumindest ein Teil der durch die Luft-Abführeinrichtung (42) aus dem Aufnahmebereich (34, 34a,
34b) abgeführten Luft aus dem Strömungskanal (40) abgeführt wird.
Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach einem der vorstehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der durch die Luft- Zuführeinrichtung (26) in den Aufnahmebereich (34, 34a, 34b) eingeleiteten Luft über die der Ablage (36) abgewandten Oberseite (206) des mobilen Endgeräts (200) strömt und/oder zumindest ein Teil der durch die Luft- Abführeinrichtung (42) aus dem Aufnahmebereich (34, 34a, 34b) abgeführten Luft von der der Ablage (36) abgewandten Oberseite (206) des mobilen Endgeräts (200) abgeführt wird.
Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach einem der vorstehenden
Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen Strömungserzeuger (14, 14a, 14b), welcher dazu eingerichtet ist, die der Luft-Temperiereinheit (20) zuzuführende Luftströmung zu erzeugen.
15. Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft-Zuführeinrichtung (26), die Luft- Abführeinrichtung (42), die Luft-Temperiereinheit (20), die
Aufnahmeeinrichtung (32, 32a, 32b) und/oder der Strömungserzeuger (14, 14a, 14b) in einen Strömungskreislauf integriert sind, in welchem eine Luftströmung zirkuliert.
Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) dazu eingerichtet ist, in die Mittelkonsole eines Fahrzeugs integriert oder eingebaut zu werden.
Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) unabhängig von einer Fahrzeugklimaanlage betreibbar ist.
18. Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach einem der vorstehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Luft-Temperiereinheit (20) eine oder mehrere Wärmeaustauschkörper, insbesondere Wärmeaustauschrippen, Wärmeaustauschlamellen und/oder Wärmeaustauschfinnen, umfasst, welche wärmeübertragend mit der einen oder den mehreren
thermoelektrischen Einrichtungen verbunden und zur Temperierung der Luftströmung ausgebildet sind.
Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Luft-Temperiereinheit (20) eine
Wärmeaustauscheinrichtung (24) aufweist, welche wärmeübertragend mit der einen oder den mehreren thermoelektrischen Einrichtungen verbunden und dazu eingerichtet ist, Abwärme von der einen oder den mehreren thermoelektrischen Einrichtungen abzuführen.
Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauscheinrichtung (24) einen oder mehrere Fluidkanäle für ein Wärmetransportfluid und/oder eine oder mehrere wärmeübertragend mit der Umgebung gekoppelte
Wärmeaustauschrippen, Wärmeaustauschlamellen und/oder
Wärmeaustauschfinnen umfasst.
Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach einem der vorstehenden
Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine Steuerungseinrichtung (48), welche dazu eingerichtet ist, die Luft-Temperiereinheit (20) zur Anpassung der
Luftströmungstemperatur innerhalb des Aufnahmebereichs (34, 34a, 34b) zu steuern, insbesondere in Abhängigkeit der Temperatur des
Energiespeichers (202) des mobilen Endgeräts (200) und/oder der
Temperatur der temperierten Luftströmung.
Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach einem der vorstehenden
Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen Temperatursensor (50), welcher signalleitend mit der Steuerungseinrichtung (48) verbunden und dazu eingerichtet ist, die Temperatur der temperierten Luftströmung zu erfassen.
Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach einem der vorstehenden
Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine Kommunikationseinrichtung (52), welche signalleitend mit der Steuerungseinrichtung (48) verbunden und dazu eingerichtet ist, Daten mit einem mobilen Endgerät (200) und/oder dem Fahrzeug, im welchem es verbaut ist, auszutauschen.
Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (48) dazu eingerichtet ist, Temperaturdaten, insbesondere die Temperatur des Energiespeichers (202) des mobilen Endgeräts (200) betreffend, von dem mobilen Endgerät (200) und/oder dem Fahrzeug, im welchem es verbaut ist, anzufordern.
Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (48) dazu eingerichtet ist, ein in dem Aufnahmebereich (34, 34a, 34b) der
Aufnahmeeinrichtung (32, 32a, 32b) angeordnetes mobiles Endgerät (200) zu identifizieren.
Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (48) zur
Identifikation eines mobilen Endgeräts (200) dazu eingerichtet ist, einen oder mehreren Identifikationsmarker mit dem mobilen Endgerät (200) auszutauschen und/oder einen Zeitabgleich der ausgetauschten Daten durchzuführen.
Ladestation (100) zum induktiven Laden eines Energiespeichers (202) zumindest eines mobilen Endgeräts (200), mit
zumindest einer Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) zum
Temperieren eines mobilen Endgeräts (200), wobei die
Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) eine Aufnahmeeinrichtung (32, 32a, 32b) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, ein mobiles
Endgerät (200) in einem Aufnahmebereich (34, 34a, 34b)
aufzunehmen; und
einem Lademodul (102), welches dazu eingerichtet ist, den
Energiespeicher (202) eines in dem Aufnahmebereich (34, 34a, 34b) angeordneten mobilen Endgeräts (200) induktiv zu laden;
dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Ladestation (100) nach Anspruch 27,
gekennzeichnet durch zwei, insbesondere nebeneinander angeordnete, Temperiereinrichtungen (10, 10a, 10b) zum Temperieren von zwei mobilen Endgeräten (200), wobei jeder Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b) vorzugsweise ein Lademodul (102) zugeordnet ist.
Fahrzeug, insbesondere Automobil, mit
einer Ladestation (100) zum induktiven Laden eines
Energiespeichers (202) zumindest eines mobilen Endgeräts (200), dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation (100) nach einem der vorstehenden Ansprüchen ausgebildet ist.
Verfahren zum Temperieren und Laden eines Energiespeichers (202) eines mobilen Endgeräts (200), mit den Schritten:
induktives Laden des Energiespeichers (202) des mobilen
Endgeräts (200) mittels eines Lademoduls (102); und
Temperieren des Energiespeichers (202) des mobilen Endgeräts (200) mittels einer Temperiereinrichtung (10, 10a, 10b);
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren unter Verwendung einer
Ladestation (100) nach einer der vorstehenden Ansprüche ausgeführt wird.
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