CZ2020189A3 - Zařízení pro bezdrátové dobíjení - Google Patents

Zařízení pro bezdrátové dobíjení Download PDF

Info

Publication number
CZ2020189A3
CZ2020189A3 CZ2020189A CZ2020189A CZ2020189A3 CZ 2020189 A3 CZ2020189 A3 CZ 2020189A3 CZ 2020189 A CZ2020189 A CZ 2020189A CZ 2020189 A CZ2020189 A CZ 2020189A CZ 2020189 A3 CZ2020189 A3 CZ 2020189A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
charging
car
wireless charging
antenna
charging surface
Prior art date
Application number
CZ2020189A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ308887B6 (cs
Inventor
Patrik MLACKI
Patrik Ing. Mlacki
Filip Ĺ vec
Filip Ing. Švec
Reiner Katzwinkel
Original Assignee
Ĺ KODA AUTO a.s.
ŠKODA AUTO a.s.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ĺ KODA AUTO a.s., ŠKODA AUTO a.s. filed Critical Ĺ KODA AUTO a.s.
Priority to CZ2020189A priority Critical patent/CZ2020189A3/cs
Priority to EP21020164.6A priority patent/EP3890157B1/de
Publication of CZ308887B6 publication Critical patent/CZ308887B6/cs
Publication of CZ2020189A3 publication Critical patent/CZ2020189A3/cs

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R11/00—Arrangements for holding or mounting articles, not otherwise provided for
    • B60R11/02—Arrangements for holding or mounting articles, not otherwise provided for for radio sets, television sets, telephones, or the like; Arrangement of controls thereof
    • B60R11/0241—Arrangements for holding or mounting articles, not otherwise provided for for radio sets, television sets, telephones, or the like; Arrangement of controls thereof for telephones
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • H02J50/402—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices the two or more transmitting or the two or more receiving devices being integrated in the same unit, e.g. power mats with several coils or antennas with several sub-antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0042—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0042—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction
    • H02J7/0044—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction specially adapted for holding portable devices containing batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/72—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for local intradevice communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/10—The network having a local or delimited stationary reach
    • H02J2310/20—The network being internal to a load
    • H02J2310/22—The load being a portable electronic device
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/46—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for ICE-powered road vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Fittings On The Vehicle Exterior For Carrying Loads, And Devices For Holding Or Mounting Articles (AREA)

Abstract

Předmětem vynálezu je zařízení (1) pro bezdrátové dobíjení, zejména telefonů, umístěné v automobilu zahrnující dvě dobíjecí plochy (2). Automobil přitom zahrnuje anténu (3) automobilu a každá dobíjecí plocha (2) zahrnuje alespoň jednu cívku pro generování magnetického pole. Zařízení pro bezdrátové dobíjení dále zahrnuje systém pro pasivní zesilování mobilního signálu zahrnující rozdělovač (4) signálu a dvě anténní struktury pro dobíjecí plochu (2). Rozdělovač (4) signálu je propojený s anténou (3) automobilu, s jednou anténní strukturou pro dobíjecí plochu (2) umístěnou u jedné dobíjecí plochy (2) a s druhou anténní strukturou pro dobíjecí plochu (2) umístěnou u druhé dobíjecí plochy (2). Pasivní zesilování signálu umožňuje kompenzovat zhoršení kvality mobilního signálu způsobené stíněním automobilu, aniž by byly vyžadovány drahé komponenty a aniž by bylo znemožněno dobíjení dvou telefonů zároveň.

Description

Zařízení pro bezdrátové dobíjení
Oblast techniky
Předkládaný vynález se týká zařízení do automobilu, které může bezdrátově dobíjet více externích zařízení současně a které zároveň pasivně zesiluje mobilní signál.
Dosavadní stav techniky
V dnešní době je u chytrých telefonů a dalších elektronických zařízení běžné bezdrátové nabíjení. Obvykle toto nabíjení probíhá vložením zařízení do magnetického pole generovaného primární cívkou propojenou se zdrojem napětí, přičemž v zařízení je sekundární cívka, ve které se po vložení do proměnného magnetického pole indukuje napětí, které následně slouží k dobíjení akumulátoru v daném zařízení.
Ve stavu techniky jsou známá dobíječi zařízení do automobilu, která jsou uzpůsobené pro bezdrátové nabíjení. Tato zařízení obvykle využívají standard Qi, a tedy využívají elektromagnetickou indukci mezi plošnou cívkou v dobíjecím zařízení a plošnou cívkou v dobíjeném zařízení.
Některá známá dobíječi zařízení určená do automobilu umožňují i dobíjení více zařízení současně, nebo zahrnují prvky pro zesilování mobilního signálu. K zesilování signálu se přitom využívá tzv. aktivní prvek neboli kompenzátor, který umožňuje zlepšit kvalitu mobilního signálu zhoršenou kvůli umístění v automobilu aktivní kompenzací ztrát způsobených v drátových i bezdrátových spojeních přenášejících signál k telefonu v dobíjecím zařízení.
Například dokument WO 2010/028541 popisuje automobilový držák pro mobilní telefon, které umožňuje bezdrátově dobíjet držený telefon a zároveň umožňuje dobíjet druhé zařízení, kterým je v tomto dokumentu Bluetooth handsfree sestava. Není však uvažováno dobíjení dvou telefonů současně ani zesilování signálu.
Ve stavu techniky však není známé dobíječi zařízení, které by umožňovalo dobíjet více zařízení současně a zároveň zesilovalo mobilní signál. Rozšíření známých zařízení s aktivním prvkem pro kompenzaci kvality signálu o druhou dobíječi podložku, která slouží k dobíjení druhého zařízení, totiž vede ke vzájemnému ovlivňování dobíjeních mobilních telefonů a vzniku tzv. parazitní vazby. Kvůli této parazitní vazbě se dané telefony chovají jako opakovače mobilního signálu, například dochází k přeskakování pásem během hovoru, což je nežádoucí a v některých zemí to může být i nelegální. Proto je vhodné vzniku parazitní vazby předcházet.
Bylo by proto vhodné přijít s řešením, které by umožnilo bezdrátově dobíjet v automobilu dvě zařízení zároveň a které by při dobíjení dvou mobilních telefonů umožnilo zesilování kvality mobilního signálu, aniž by docházelo k negativnímu vzájemnému ovlivňování mezi těmito telefony.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky do jisté míry odstraňuje zařízení pro bezdrátové dobíjení umístěné v automobilu zahrnující dvě dobíječi plochy. Automobil zahrnuje anténu automobilu a každá dobíječi plocha zahrnuje alespoň jednu cívku pro generování magnetického pole. Předkládané zařízení pro bezdrátové dobíjení dále zahrnuje systém pro pasivní zesilování mobilního signálu zahrnující rozdělovač signálu a dvě anténní struktury pro dobíječi plochu. Rozdělovač signálu je propojený s anténou automobilu, s jednou anténní strukturou pro dobíječi plochu umístěnou u
- 1 CZ 2020 - 189 A3 jedné dobíječi plochy a s druhou anténní strukturou pro dobíječi plochu umístěnou u druhé dobíječi plochy.
Zařízení dle vynálezu tedy zesiluje signál přímým napojením na anténu automobilu, bez použití kompenzátoru nebo jiných dodatečných zařízení. Jedná se o takzvané pasivní zesílení signálu. Díky tomu je umožněno zesilování signálu, které vykompenzuje ztráty způsobené stíněním od automobilu, aniž by docházelo ke vzniku parazitní vazby v případě nabíjení dvou mobilních telefonů současně. Navíc využití pasivního zesilování signálu místo aktivního sníží náklady na výrobu zařízení pro bezdrátové dobíjení.
Bylo zjištěno, že popsané využití pasivního zesilování signálu poskytuje kvalitu signálu téměř srovnatelnou s využitím aktivního zesilování známého pro zařízení pro bezdrátové dobíjení s jedinou dobíječi plochou, a to alespoň v situacích, kdy je stínící účinnost automobilu na úrovni > 20 dB.
Součásti a vedení propojující anténu automobilu s anténním strukturami pro dobíječi plochy jsou výhodně umístěny na desce plošných spojů s anténními strukturami. Vnější rozměr desky s anténními strukturami přitom za běžných okolností přibližně odpovídá rozměrům nej rozšířenějších telefonů na trhu s úhlopříčkou okolo 5“, jak je běžné pro desky plošných spojů nesoucí součásti využívané v bezdrátových dobíječích zařízeních známých ze stavu techniky.
Prodloužením desky s anténními strukturami, například o zhruba 20 mm, oproti tomuto běžnému stavu je pak s výhodou možné docílit dalšího zlepšení kvality mobilního signálu pro širokou škálu mobilních telefonů (zejména pro mobilní telefony větší délky) a zlepšit tak vazební hodnoty při pasivním zesilování signálu. Výhodně tedy deska s anténními strukturami přesahuje dobíjená zařízení.
Rozdělovačem signálu je výhodně 3dB hybridní rozbočovač, který umožní rovnoměrné rozdělení signálu mezi dvě anténní struktury pro dobíječi plochu.
Ve zvláště výhodném provedení zahrnuje zařízení dle vynálezu dále řídicí jednotku datově propojenou se sběrnicí automobilu. Tím je umožněna komunikace zařízení dle vynálezu s dalšími elektronickými systémy v automobilu. Například je tak umožněno zobrazovat stav nabíjení v infotainmentu automobilu. Řídicí jednotka zařízení pro bezdrátové dobíjení přitom například zajistí započetí dobíjení při vložení externího zařízení na dobíječi plochu, zastavení dobíjení při dosažení úplného nabití, regulace dobíjecího výkonu apod.
S výhodou se využívá, že každá dobíječi plocha zahrnuje tři cívky. Výhodně se tyto cívky částečně překrývají. Využití více cívek, zejména více vzájemně se překrývajících cívek, umožňuje rovnoměrnější dobíjení všude na dobíječi ploše. Například je tak efektivně možné dobíjet méně rozměrné externí zařízení, aniž by bylo nutné položit toto zařízení na nějaké konkrétní místo na dobíječi ploše.
Zařízení pro bezdrátové dobíjení výhodně dále zahrnuje hliníkovou chladicí mřížku nebo chladicí desku s žebrováním. Tato chladicí mřížka umožňuje například pasivně přivádět vzduch a/nebo konvekcí odvádět teplo k/od zařízení dle vynálezu. Tím jsou omezeny negativní dopady vyšších teplot na průběh nabíjení nebo stav akumulátorů. Výhodně chladicí mřížka zahrnuje několik zabudovaných chladicích kanálků, vedených skrze alespoň část tloušťky mřížky, které umožní navýšit účinnost chlazení. Bylo zjištěno, že využití chladicích mřížek opatřených chladicími kanálky navýší účinnost chlazení o 9 %. Toto vylepšené chlazení má za následek navýšení účinnosti nabíjení.
Výhodně je každá dobíječi podložka opatřena protiskluzovými prvky. Je tak sníženo riziko nežádoucího pohybu dobíjeného zařízení vlivem pohybu automobilu. Nežádoucí pohyb dobíjeného zařízení by mohl způsobit například přerušení bezdrátového dobíjení.
- 2 CZ 2020 - 189 A3
Každá dobíječi podložka může být skloněna vůči vodorovnému směru o úhel alespoň 15°, přičemž se svažuje ve směru jízdy. Tímto sklonem je zabráněno vizuálnímu kontaktu řidiče s dobíjeným zařízením, například tedy řidič není vyrušován rozsvícením obrazovky telefonu. Výhodně je uvedený úhel alespoň 20°.
Zařízení pro bezdrátové dobíjení výhodně dále zahrnuje zařízení pro bezdrátovou komunikaci se zařízením umístěným na dobíječi ploše, tj. s dobíjeným, externím, zařízením. Zařízení pro bezdrátovou komunikaci umožňuje propojení dobíjeného zařízení s dalšími zařízeními v automobilu, například je umožněno využívat funkci bezklíčového startování při umístění elektronického klíče automobilu na zařízení pro bezdrátové dobíjení, takže se elektronický klíč může dobíjet bez omezení jeho funkčnosti. Podobně může být k bezklíčovému startování automobilu využit mobilní telefon s vhodným komunikačním hardwarem a softwarem.
Zařízením pro bezdrátovou komunikaci může být jakákoliv komunikační technologie, která nevyžaduje pro propojení součástí nebo zařízení hardwarové (tj. zejména kabelové nebo drátové) spojení. Zařízení pro bezdrátovou komunikaci tedy může být založené na technologii Bluetooth (tj. standard IEEE 802.15.1), Zigbee (tj. standard IEEE 802.15.4), Wifi (tj. standard 802.11(b)) a případně dalších standardech IEEE 802.11. Dále mohou být využity jakékoliv další rádiové, optické nebo jiné bezdrátové komunikační technologie.
Výhodně je zařízením pro bezdrátovou komunikaci NFC čtečka, a tedy je bezdrátovou komunikací NFC komunikace. Zařízení dle vynálezu může být uzpůsobeno i pro více různých druhů bezdrátové komunikace, například může být uzpůsobeno pro komunikaci přes technologie NFC, Bluetooth i Wifi.
Zařízení pro bezdrátové dobíjení může být upevněno do středové konzoly automobilu. Umístění do středové konzoly umožní přístup k zařízení dle vynálezu řidiči i spolujezdci.
Možné je i umístit zařízení pro bezdrátové dobíjení na palubní desku nebo na jakékoliv jiné vhodné místo v automobilu.
S výhodou se využívá, že systém pro pasivní zesilování mobilního signálu, který je součástí zařízení dle vynálezu, sestává z rozdělovače signálu a dvou anténních struktur pro dobíječi plochu. Rozdělovač signálu je přitom propojený s anténou automobilu, s jednou anténní strukturou pro dobíječi plochu umístěnou u jedné dobíječi plochy a s druhou anténní strukturou pro dobíječi plochu umístěnou u druhé dobíječi plochy. Propojení rozdělovače signálu s anténou automobilu je přitom výhodně realizováno anténním konektorem. Systém pro pasivní zesilování mobilního signálu tedy nemusí zahrnovat žádné další součásti, což snižuje komplexitu a cenu zařízení pro bezdrátové dobíjení.
Objasnění výkresů
Podstata vynálezu je dále objasněna na příkladech jeho uskutečnění, které jsou popsány s využitím připojených výkresů, kde na:
obr. 1 je zobrazen automobil se schematicky znázorněným zařízením pro bezdrátové dobíjení podle předkládaného vynálezu, přičemž toto zařízení je propojeno s anténou automobilu, obr. 2 je schematicky znázorněno zařízení pro bezdrátové dobíjení se systémem pro pasivní zesilování mobilního signálu propojeným s anténou automobilu, obr. 3 je znázorněn pohled shora na zařízení dle vynálezu s naznačeným umístěním dobíječích ploch a pohledy na zařízení ze dvou sousedních bočních stran,
- 3 CZ 2020 - 189 A3 obr. 4 je perspektivní pohled zdola na zařízení pro bezdrátové dobíjení, na kterém jsou viditelné dvě chladicí mřížky s chladicími kanálky, a na obr. 5 je znázorněn rozložený pohled na zařízení dle vynálezu.
Příklady uskutečnění vynálezu
Uvedená uskutečnění znázorňují příkladné varianty provedení vynálezu, která však nemají z hlediska rozsahu ochrany žádný omezující vliv.
Na obr. 1 je schematicky znázorněn osobní automobil zahrnující anténu 3 automobilu a zařízení 1 pro bezdrátové dobíjení dle předkládaného vynálezu. Toto zařízení 1 je výhodně zabudováno do středové konzoly automobilu a zahrnuje tělo zařízení, dvě dobíječi plochy 2 a systém pro pasivní zesilování mobilního signálu. Každá dobíječi plocha 2 zahrnuje tři cívky, které slouží ke generování proměnného magnetického pole, když je do nich dodáván proud. Tři cívky jsou využity pro vytvoření přibližně rovnoměrného magnetického pole na větší ploše, takže je magnetické pole na větší ploše dostatečně silné pro dobíjení libovolného zařízení podporujícího bezdrátové nabíjení podle standardu Qi. V uvažovaném příkladném provedení se přitom tyto cívky vzájemně částečně překrývají pro získání rovnoměrnějšího magnetického pole. Díky využití tří cívek je pak možné dosáhnout rovnoměrného dobíjení různě velkých zařízení položených kamkoliv na dobíječi plochu 2. Výkon každé dobíječi plochy 2 je v tomto provedení 5 W.
Alternativně je možné využít dobíječi plochy 2 s výkonem 15 W. Možné je i využít dobíječi plochy 2 s jakýmkoliv jiným výkonem.
Alternativně může každá dobíječi plocha 2 zahrnovat i jiný počet cívek, například může stačit jedna cívka pro každou dobíječi plochu 2, nebo může každá dobíječi plocha 2 mít i více než tři cívky. V některých provedeních může každá dobíječi plocha 2 mít jiný počet cívek.
Systém pro pasivní zesilování mobilního signálu zahrnuje rozdělovač 4 signálu (obvykle označovaný anglickým výrazem coupler) a dvě anténní struktury pro dobíječi plochu 2. Rozdělovač 4 signálu je propojený s anténou 3 automobilu anténním kabelem s anténním konektorem 6, v tomto provedení je anténním konektorem 6 konektor standardu FAKRA (Fachkreis Automobil). Dále je rozdělovač 4 signálu propojen s oběma anténními strukturami pro dobíječi plochu 2. V tomto provedení je rozdělovačem 4 signálu 90° 3dB hybridní rozbočovač (obvykle označovaný jako 90° 3dB hybrid coupler).
Každá z anténních struktur pro dobíječi plochu 2 je součástí jedné z dobíječích ploch 2, a tedy slouží pro dodávání zesíleného signálu k dobíjenému zařízení 5 na dané dobíječi ploše 2. Schematicky je zařízení 1 pro bezdrátové dobíjení dle vynálezu zobrazeno na obr. 2.
V některých alternativních provedeních systém pro pasivní zesilování mobilního signálu sestává z rozdělovače 4 signálu a dvou anténních struktur pro dobíječi plochu 2. Rozdělovač 4 signálu je propojený s anténou 3 automobilu anténním kabelem s anténním konektorem 6 a oběma anténními strukturami pro dobíječi plochu 2. Tedy systém pro pasivní zesilování mobilního signálu nezahrnuje žádné další součásti. V dalších provedeních systém pro pasivní zesilování mobilního signálu sestává z rozdělovače 4 signálu a dvou anténních struktur pro dobíječi plochu 2, vzájemně propojených, jak je popsáno výše, a z rezistoru, který je rovněž propojený s rozdělovačem 4 signálu.
Zásadní vlastností systému pro pasivní zesilování mobilního signálu je tedy přímé napojení antény 3 automobilu na anténní struktury pro dobíječi plochu 2, skrze anténní konektor 6 a
- 4 CZ 2020 - 189 A3 rozdělovač 4 signálu, bez použití jakýchkoliv složitějších, aktivních, komponent, které by zdražily výrobu a při dobíjení dvou telefonů současné by mohly způsobit vznikání parazitní vazby, kterému je nutné z praktických i legislativních důvodů předejít. Zejména je využití popsaného systému pro pasivní zesilování mobilního signálu výhodné pro automobily, jejichž stínící účinnost přesahuje 20 dB.
V příkladném provedení je každá dobíječi plocha 2 opatřena pryžovou podložkou (například vyrobenou z materiálu EPDM (etylén-propylén-terpolymér kaučuku)), která zajišťuje, že dobíjené zařízení 5 umístěné na dobíječi ploše 2 se nemůže samovolně pohybovat, a tedy že nevypadne ze zařízení pro bezdrátové dobíjení a/nebo nedojde k přerušení nabíjení v důsledku pohybu.
Aby nedošlo k přehřívání zařízení 1 pro bezdrátové dobíjení, je ve spodní části zařízení umístěna hliníková chladicí mřížka 9, která odvádí teplo a umožňuje pasivní průchod vzduchu. Výhodně jsou hliníkové mřížky opatřeny chladicími kanálky 17 vedenými vedle žeber tvořících danou chladicí mřížku 9, v zobrazeném provedení jsou chladicí kanálky 17 obdélníkové. Alternativně jsou možné i jiné způsoby chlazení, např. jinak provedený pasivní přívod vzduchu nebo aktivní chlazení napojením na rozvod vzduchu automobilu, pomocí větráků, Peltierových článků apod. Přívod elektrické energie pro dobíjení a případně i pro chlazení a/nebo napájení dalších, např. komunikačních, součástí zařízení dle vynálezu je realizován připojením k autobaterii, např. napojením na 12 V zásuvku, která je běžně umístěna ve středu palubní desky nebo na středové konzole. Výhodně je napájení zařízení 1 pro bezdrátové dobíjení zajištěno pomocí konektoru MQS (Micro Quadlok System).
Zobrazené zařízení 1 pro bezdrátové dobíjení je zabudováno do středové konzoly tak, že dobíječi plochy 2, a tedy i zařízení umístěná na dobíječích plochách 2, jsou shora přístupné. Aby dobíjené zařízení 5, např. smartphone, nerozptylovalo řidiče, jsou obě dobíječi plochy 2 skloněny o přibližně 20° směrem dopředu vzhledem ke směru jízdy. Řidič tak nemá dobrý výhled na obrazovku telefonu a nehrozí tak, že by byl telefonem rozptylován.
Tělo zařízení 1 pro bezdrátové dobíjení je v tomto provedení vyrobeno z plastového odlitku, který slouží jako nosič pro ostatní součásti zařízení. Tělo je přitom zabudováno do středové konzoly pomocí plastových výstupků, například klipů nebo trnů, zacvaknutých do komplementárních vybrání nebo zachycených za okraje v montážním otvoru na vrchu středové konzoly. Alternativně je možné například tělo zařízení přilepit nebo přišroubovat do středové konzoly. V alternativních provedeních může být zařízení dle vynálezu umístěno i jinde než ve středové konzole, např. na nebo v palubní desce. Ve středové konzole může být zařízení umístěno mezi předními sedadly a/nebo v blízkosti zadních sedadel, aby k němu měli přístup cestující vzadu.
V provedení zobrazeném na obr. 3 až 5 je tělem zařízení 1 pro bezdrátové dobíjení pouzdro zahrnující vrchní část 7 pouzdra a spodní část 8 pouzdra, mezi kterými jsou umístěny další součásti zařízení. Výrazy vrchní a spodní, resp. nad a pod, jsou zde vztaženy na zařízení 1 pro bezdrátové dobíjení zabudované do středové konzoly, kdy se dobíjené zařízení 5 pokládá na vrchní stranu zařízení 1 pro bezdrátové dobíjení a spodní strana směřuje přibližně k podvozku. Pod vrchní částí 7 pouzdra je umístěna deska 10 s anténními strukturami sloužící pro připojení antény 3 automobilu, viz obr. 5. Deska 10 s anténními strukturami, výhodně deska plošných spojů, tedy nese i anténní konektor 6, ke kterému je skrze pouzdro umožněn přístup pro připojení anténního kabelu.
Pod deskou 10 s anténními strukturami se nacházejí cívky 11. tedy tři cívky 11 pro každou dobíječi plochu 2, jak je popsáno výše. Cívky 11 jsou uchyceny v držáku 12 cívek. Každá dobíječi plocha 2 je tedy tvořena částí pouzdra, částí desky 10 s anténními strukturami, trojicí cívek 11. částí držáku 12 cívek, chladicí mřížkou 9 atd. Dále dobíječi plochy 2 výhodně zahrnují nezobrazené protiskluzové prvky umístěné na vrchní části 7 pouzdra.
- 5 CZ 2020 - 189 A3
Pod držákem 12 cívek se nachází stínící deska 13, která omezuje průchod magnetického pole vytvořeného cívkami 11 směrem dolů k elektronickým součástkám umístěným na desce 14 plošných spojů a případně omezuje i průchod magnetického pole směrem vzhůru, a zajišťuje tak takzvanou elektromagnetickou kompatibilitu zařízení 1 pro bezdrátové dobíjení. Elektromagnetickou kompatibilitou je vlastnost daného elektronické zařízení, díky které toto zařízení svou elektromagnetickou energií negativně neovlivňuje, nebo alespoň ovlivňuje méně, jiná zařízení nebo jiné své součásti.
Deska 14 plošných spojů nese napájecí konektor 16. skrze který je do zařízení 1 pro bezdrátové dobíjení dodávána energie. V tomto provedení je využit tzv. MQS konektor, který kromě pinů pro napájení zároveň zahrnuje i piny pro napojení zařízení 1 pro bezdrátové dobíjení na CAN sběrnici automobilu. Alternativně je možné využít i jiný napájecí konektor 16. například může být napájecí konektor 16 oddělen od dalšího konektoru pro datovou komunikaci. Deska 14 plošných spojů nese nebo může v některých provedeních nést řadu nezobrazených součástí, např. čip pro NFC komunikaci, řídicí jednotku, např. mikrokontroler, snímač teploty, CAN transceiver atd.
Pod deskou 14 plošných spojů je umístěn chladič 15, který zahrnuje dvě chladicí mřížky 9. Pod chladičem 15 se nachází spodní část 8 pouzdra, které zahrnuje dva otvory pro chladicí mřížky 9, jak je zobrazeno na obr. 4. Uvedené součásti zobrazené v rozloženém pohledu na obr. 5 jsou spolu například sešroubované nebo slepené. Jak je zobrazeno např. v bočních pohledech na obr. 3, vrchní část 7 pouzdra a spodní část 8 pouzdra jsou spolu spojeny pomocí pružných plastových úchytů na jedné části, které zapadnou za výstupky na druhé části.
V alternativních provedeních může zařízení dle vynálezu zahrnovat další součásti, nebo nemusí zahrnovat některé z výše uvedených součástí, případně může být uspořádání a podoba součástí jiné.
Provedení zařízení dle vynálezu umístěné na palubní desku může například být orientované tak, že vrchní část 7 pouzdra směřuje spíše dozadu, (tj. do prostoru pro cestující) než nahoru, a umožnit tak řidiči vizuální kontakt s dobíjeným telefonem, takže telefon může sloužit pro navigaci. Například může být jedna dobíječi plocha 2 nasměrována k řidiči a druhá ke spolujezdci. Výhodně pak vrchní část 7 pouzdra zahrnuje klec nebo držák pro uchycení dobíjeného zařízení 5.
Zařízení dle vynálezu dále zahrnuje řídicí jednotku, která umožňuje ovládání průběhu dobíjení a komunikaci zařízení 1 pro bezdrátové dobíjení a případně i dobíjených zařízení 5 s dalšími systémy automobilu. Například je tato řídicí jednotka, která může být opatřena vlastní sběrnicí, propojena s obvyklou CAN sběrnicí automobilu. Informace o stavu nabití pak mohou být zobrazovány na displeji na palubní desce, dobíjený mobilní telefon může skrze zařízení dle vynálezu být propojen s handsfree sestavou apod. V některých provedeních zařízení 1 pro bezdrátové dobíjení zahrnuje zařízení pro bezdrátovou komunikaci s dobíjenými zařízeními, například NFC čtečku, Bluetooth vysílač/přijímač atd.
Při uložení externího zařízení na dobíječi plochu 2 se tedy toto zařízení začne dobíjet, není-li plně nabité. Výhodně se zároveň na displeji na palubní desce objeví informaci o dobíjení. Průběh dobíjení (např. výkon) je pak koordinován zařízením 1 pro bezdrátové dobíjení spolu s dobíjecím modulem daného externího zařízení. Průběh dobíjení přitom může být ovlivněn stavem dobíjeného akumulátoru, teplotou prostředí nebo dobíjeného nebo dobíjecího zařízení, pozicí externího zařízení vzhledem k dobíječi ploše 2, zejména jeho vzdáleností od dobíječi plochy 2, atd.
Díky spojení zařízení dle vynálezu s anténou 3 automobilu je přitom automaticky zesilován signál. Jedná se přitom o pasivní zesilování signálu, a není tedy využit kompenzátor nebo jiná
-6CZ 2020 - 189 A3 aktivní komponenta pro zesilování signálu. Při umístění externího zařízení na dobíječi plochu 2 může automaticky dojít k bezdrátovému komunikačnímu propojení daného externího zařízení se zařízením 1 pro bezdrátové dobíjení, např. prostřednictvím NFC technologie.
I po skončení dobíjení, nebo při umístění nabitého zařízení na dobíječi plochu 2, nadále běží funkce pasivního zesilování signálu a případně i komunikace externího zařízení s jinými zařízeními propojenými s CAN sběrnicí. Pasivní zesilování signálu a/nebo komunikace externího zařízení s dalšími zařízeními skrze zařízení 1 pro bezdrátové dobíjení přitom je přitom možné využít i pro externí zařízení, která nejsou uzpůsobena k bezdrátovému dobíjení nebo nevyužívají Qi standard.
Externím zařízením nebo dobíjeným zařízením 5 je jakékoliv zařízení, které může uživatel chtít dobíjet zařízením dle vynálezu, nebo zařízení, pro které chce uživatel zesílit signál nebo umožnit bezdrátovou komunikaci s další elektronikou umístěnou v automobilu (např. pomocí CAN sběrnice), například s imobilizérem pro bezklíčové startování nebo mikrofonem umístěným u řidiče pro handsfree telefonování. Externím zařízením tak může být např. telefon, bezdrátové sluchátko, chytré hodinky nebo elektronický klíč automobilu. Dobíjeno může být jakékoliv zařízení uzpůsobené k dobíjení elektromagnetickou indukcí (standardem Qi). Místo výrazu extemí/dobíjené zařízení je někdy používán pouze výraz zařízení, je-li z kontextu patrné, že se jedná o extemí/dobíjené zařízení, a nikoliv o dobíječi zařízení, tedy zařízení 1 pro bezdrátové dobíjení, dle vynálezu.
V alternativním provedení zařízení dle vynálezu zahrnuje toto zařízení 1 pro bezdrátové dobíjení tři dobíječi plochy 2. Například mohou dvě dobíječi plochy 2 být uzpůsobené pro dobíjení telefonů a třetí dobíječi plocha může být menší a nemusí zahrnovat vlastní anténní strukturu pro pasivní zesilování signálu. Alternativně mohou všechny tři plochy být uzpůsobeny pro dobíjení telefonů. Je potom umožněno dobíjet více než dvě zařízení současně.
Průmyslová využitelnost
Výše popsané zařízení je dále možné využít k bezdrátovému dobíjení více zařízení současně, zejména více mobilních telefonů, i v jiných prostorech se sníženou kvalitou mobilního signálu, než jsou automobily, zejména v prostorech s vyšší stínící účinností, např. vyšší než 20 dB. Může jít třeba o jiné dopravní prostředky nebo o budovy. Popsané zařízení pro bezdrátové dobíjení může najít uplatnění zejména v místech a situacích, kde se předpokládá potřeba využívat mobilní zařízení i během jeho dobíjení.

Claims (9)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Zařízení (1) pro bezdrátové dobíjení umístěné v automobilu zahrnující dvě dobíječi plochy (2), přičemž automobil zahrnuje anténu (3) automobilu a každá dobíječi plocha (2) zahrnuje alespoň jednu cívku (11) pro generování magnetického pole, přičemž toto zařízení (1) pro bezdrátové dobíjení je, vyznačené tím, že dále zahrnuje systém pro pasivní zesilování mobilního signálu zahrnující rozdělovač (4) signálu a dvě anténní struktury pro dobíječi plochu (2), přičemž rozdělovač (4) signálu je propojený s anténou (3) automobilu, s jednou anténní strukturou pro dobíječi plochu (2) umístěnou u jedné dobíječi plochy (2) a s druhou anténní strukturou pro dobíječi plochu (2) umístěnou u druhé dobíječi plochy (2).
  2. 2. Zařízení (1) pro bezdrátové dobíjení podle nároku 1, vyznačené tím, že rozdělovačem (4) signálu je 3dB hybridní rozbočovač.
  3. 3. Zařízení (1) pro bezdrátové dobíjení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačené tím, že dále zahrnuje řídicí jednotku datově propojenou se sběrnicí automobilu.
  4. 4. Zařízení (1) pro bezdrátové dobíjení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačené tím, že každá dobíječi plocha (2) zahrnuje tři cívky (11).
  5. 5. Zařízení (1) pro bezdrátové dobíjení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačené tím, že dále zahrnuje hliníkovou chladicí mřížku (9).
  6. 6. Zařízení (1) pro bezdrátové dobíjení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačené tím, že každá dobíječi plocha (2) je opatřena protiskluzovými prvky.
  7. 7. Zařízení (1) pro bezdrátové dobíjení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačené tím, že každá dobíječi plocha (2) je skloněna vůči vodorovnému směru o úhel alespoň 15°, přičemž se svažuje ve směru jízdy.
  8. 8. Zařízení (1) pro bezdrátové dobíjení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačené tím, že dále zahrnuje zařízení pro bezdrátovou komunikaci se zařízením umístěným na dobíječi ploše (2).
  9. 9. Zařízení (1) pro bezdrátové dobíjení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačené tím, že je upevněno do středové konzoly automobilu.
CZ2020189A 2020-04-02 2020-04-02 Zařízení pro bezdrátové dobíjení CZ2020189A3 (cs)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2020189A CZ2020189A3 (cs) 2020-04-02 2020-04-02 Zařízení pro bezdrátové dobíjení
EP21020164.6A EP3890157B1 (de) 2020-04-02 2021-03-26 Vorrichtung zum kabellosen laden

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2020189A CZ2020189A3 (cs) 2020-04-02 2020-04-02 Zařízení pro bezdrátové dobíjení

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ308887B6 CZ308887B6 (cs) 2021-08-04
CZ2020189A3 true CZ2020189A3 (cs) 2021-08-04

Family

ID=77061244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2020189A CZ2020189A3 (cs) 2020-04-02 2020-04-02 Zařízení pro bezdrátové dobíjení

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP3890157B1 (cs)
CZ (1) CZ2020189A3 (cs)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022003093A1 (de) * 2022-08-23 2024-02-29 Mercedes-Benz Group AG Aufnahmevorrichtung für mindestens ein Mobiltelefon

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201252539Y (zh) * 2008-09-12 2009-06-03 汪玉华 手机和蓝牙耳机放置和充电的支架
KR101914097B1 (ko) * 2012-09-07 2018-11-01 삼성전자주식회사 모바일 디바이스와 연동하는 차량용 어플리케이션 구동 장치 및 방법
US9997836B2 (en) * 2014-04-02 2018-06-12 Lg Electronics Inc. Reradiation antenna and wireless charger
US11025290B2 (en) * 2016-06-23 2021-06-01 Lg Electronics Inc. Communication signal compensator
EP3346581B1 (en) * 2017-01-04 2023-06-14 LG Electronics Inc. Wireless charger for mobile terminal in vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
CZ308887B6 (cs) 2021-08-04
EP3890157A1 (de) 2021-10-06
EP3890157B1 (de) 2023-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9961306B1 (en) Smart holder
US9018904B2 (en) Wireless battery charging apparatus mounted in a vehicle designed to reduce electromagnetic interference
EP3066673B1 (en) Arrangement of a communication coil and an induction charging coil
EP3632099B1 (en) Smart holder
CN103229387B (zh) 车载充电设备和安装该充电设备的车辆
US7702312B2 (en) Car telephone system
BRPI0315512B1 (pt) sistema de fone auricular e dispositivo portador de fone auricular
CN101090841B (zh) 运输工具
EP0617535A2 (en) Mounting assembly for a radio telephone
US7289074B2 (en) Composite antenna device
US9564943B2 (en) Case apparatus
CZ2020189A3 (cs) Zařízení pro bezdrátové dobíjení
US20140049221A1 (en) In-vehicle electronic system
JPH08256098A (ja) 多機能ハンドフリー移動型電話機アダプタ
CN203854571U (zh) 用于机动车的车门的车门模块及配设车门模块的机动车门
US9276645B2 (en) Inductive charger for providing radio frequency (“RF”) signal to a portable electric device
CN105555614A (zh) 车辆的终端设置结构
KR101475923B1 (ko) 휴대폰 연동 스티어링 휠 시스템 및 그 제어 방법
CN102316405B (zh) 用于与售后车主加装的无线电话信息通讯单元一起使用的扩音器组件
CN101605159A (zh) 一种手机车载免提装置
US11404767B2 (en) Antenna apparatus
US20220416825A1 (en) Onboard relay apparatus
JP2004128940A (ja) 車両用複合アンテナ装置およびそれを用いた通信システム
JP4464024B2 (ja) ヨークアンテナ付き移動無線装置
TWI358933B (en) Headset system,and headset carrying device for car