车载无线充电装置

技术领域

本发明涉及车载辅助设备，具体涉及一种车载无线充电装置。

背景技术

越来越多的汽车装备了车载无线充电装置，车载无线充电装置能够提供无线充电电源，使得无线充电接收手机能够进入到车内使用，大大提高了汽车的舒适性和娱乐性。

车载三线圈形式无线充电设备由三个线圈叠加组成一个长方形的充电区域，手机的无线接受线圈需要处于发射线圈的充电有效范围内才能够进行充电。传统的方式是将充电线圈居中布置，并在充电线圈上表面(汽车A面)上增加给手机的限位，如建立一个可以夹持手机的夹子，或者是提供一个长宽一定的限制区域。但是这些方式都存在一定的问题，如夹子机构复杂，并且放置和提取手机不方便；普通的限制区域又不能适应手机大小变化而带来的充电匹配问题。

比如，从市场上能进行无线充电的手机的调查中得出，此类手机中的长度最大为166.9mm，宽度最大为78.1mm。为了尽可能满足所有能进行无线充电发手机的尺寸，充电限制区域必须最小为长166.9mm宽78.1mm。然而对于充电限制区域的最大尺寸如果不作规定，必定会发生手机置于无法充电的位置，导致无法给手机充电的问题。根据调查，市场上能进行无线充电的手机中，宽度最小为64.2mm，长度最小为131.5mm。为了满足小尺寸的带有无线充电的手机的充电需求，对于车载无线充电设备的A面设计，需要在其长度和宽度上有合理的尺寸范围限制，使得既能够满足小尺寸的手机的任意摆放都处于有效的充电区域，也能够满足大尺寸的手机能够有足够的区域摆放。

中国专利CN105337350A中提供了一种车载无线充电器，但该专利限制了无线充电A面与水平面之间的角度，使得适用范围受到限制。

此外，充电区域A面的风道设计对无线充电的手机散热起着重要的作用。传统的方案是在整个充电区域布置风道，但过大的风道会导致漏风，反而起不到良好的散热。因此无线充电特别是大功率无线充电亟需一种更合适的风道设计方案。

发明内容

本发明旨在提供一种车载无线充电装置，对A面的长度和宽度的值做了重新定义，同时增加了A面的最优化风道设计方案，并使其能够满足车载无线充电装置与待充电设备匹配的A面结构设计要求。

本发明提出了一种车载无线充电装置，所述车载无线充电装置用于给待充电设备无线充电，所述待充电设备包括接收线圈，所述车载无线充电装置包括发射线圈和A面，所述A面设置于所述发射线圈的上方，用于放置待充电设备，所述A面为带有一阻尼系数的平面，所述A面的尺寸与所述待充电设备的尺寸匹配，所述待充电设备无需额外定位装置而被放置在A面，且不影响其无线充电，所述车载无线充电装置还包括风道，所述风道设于所述A面。

在一个实施例中，所述待充电设备为手机，所述车载无线充电装置符合Qi无线充电标准和国内手机品牌私有协议，所述发射线圈与所述A面平行，所述发射线圈为三线圈结构，包括三个相同的发射子线圈。

在一个实施例中，接收线圈的面积≥2/3发射线圈的面积。

在一个实施例中，所述A面在其宽度方向上的尺寸满足：手机的最大宽度≤A面的宽度＜手机的最小长度。

在一个实施例中，所述A面在其宽度方向上的尺寸还满足：A面的宽度≤2·Hmax；

其中，Hmax代表发射线圈在宽度方向上的中轴线距离A面在宽度方向上的边缘的距离的最大值。

在一个实施例中，发射线圈在宽度方向上的中轴线距离A面在宽度方向上的边缘的距离的最大值Hmax，满足下述条件：

Hmax≤1/2手机的最小宽度+lm最大值；

其中，lm表示手机中轴线沿车载无线充电装置中轴线向A面宽度方向上的边缘的移动距离，lm＝A+B-C；

A是固定值，为发射子线圈长度的一半；

B是可变值，为接收线圈的边缘超出发射线圈边缘的距离，B的最大值为接收线圈宽度的三分之一；

C是固定值，为接收线圈宽度的一半。

在一个实施例中，所述A面在其长度方向上的尺寸满足：A面的长度≥手机的最大长度。

在一个实施例中，所述A面在其长度方向上的尺寸还满足：A面的长度≤2·Lcmax；

其中，Lcmax代表发射线圈在长度方向上的中轴线距离A面长度方向上的边缘的距离的最大值。

在一个实施例中，发射线圈在长度方向上的中轴线距离A面长度方向上的边缘的距离Lcmax，满足下述条件：

Lcmax≤l’m+1/2手机的最小长度；

其中，l’m表示接收线圈的中轴线与发射线圈的中轴线的距离，l’m＝D-A’；

D是固定值，为发射线圈长度的一半；

A’为固定值，为接收线圈长度的一半。

在一个实施例中，所述风道的尺寸满足下述条件：

风道长度的最大值HHmax＜手机的最大长度；

风道宽度的最大值WWmax＜2D-Wmax，其中，D为手机的最小宽度，Wmax为A面的最大宽度。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明的车载无线充电装置提供的A面设计能够满足车载三线圈形式无线充电装置与待充电设备匹配，例如无线充电接收手机，打通了无线充电手机产品在车内自由放置下的充电匹配的技术通道。

2、本发明的无线充电装置提供的最优化风道设计方案，保证无线充电顺利进行。

3、本发明的无线充电装置提供的A面设计和风道设计均通用于各款个性化汽车的三线圈形式无线充电装置的A面结构设计要求。

附图说明

图1-5揭示了本发明一实施例的车载无线充电装置的A面尺寸的计算依据；

图6揭示了本发明一实施例的车载无线充电装置的风道的位置与其尺寸的计算依据。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的车载无线充电装置用于给待充电设备无线充电，该待充电设备包括接收线圈。本发明一实施例的车载无线充电装置包括发射线圈和A面，A面设置于发射线圈的上方，用于放置待充电设备。A面为带有一定阻尼系数的平面，以防止手机在车辆行驶时不断晃动。所述A面的尺寸与所述待充电设备的尺寸匹配，所述待充电设备无需额外定位装置而被放置在A面，且不影响其无线充电，所述车载无线充电装置还包括风道，所述风道设于所述A面。

本实施例中，待充电设备为手机，该车载无线充电装置符合Qi无线充电标准和国内手机品牌私有协议。发射线圈与A面平行，发射线圈为三线圈结构，包括三个相同的发射子线圈。

当无线充电设备在汽车上的位置确定时，A面在长度和宽度上需要有尺寸大小限制，无线充电设备中轴线与A面的中轴线对齐，否则会发生无法充电的情况。并且，当手机充电线圈在无线充电设备线圈上的重合面积小于2/3时，充电效率就下降为0。

本实施例优选，A面在其宽度方向上的尺寸满足下述条件：

在其宽度方向上，A面的宽度≥最大手机的宽度，否则最宽的手机会放不进A面区域。即Wmin≥最大手机的宽度，Wmin代表A面的最小宽度，参见图1；

在宽度方向上，A面的宽度＜最小手机长度，否则如果手机的长度方向与A面的宽度方向重合时，手机在A面可能会处于无法充电的区域。即Wmax＜最小手机长度，Wmax代表A面的最大宽度，参见图2；

因此，手机的最大宽度≤A面的宽度＜手机的最小长度。

进一步的，在宽度方向上，还要保证A面的宽度W满足最小尺寸手机在边缘处正常充电。当手机充电线圈在无线充电设备线圈上的重合面积小于2/3时，充电效率就下降为0，因此，接收线圈的面积≥2/3发射线圈的面积。根据这个限制条件，对A面在其宽度方向上的尺寸进行进一步限制：

A面的宽度≤2·Hmax。其中，Hmax代表发射线圈在宽度方向上的中轴线距离A面在宽度方向上的边缘的距离的最大值。

以最小宽度的无线充电手机计算，发射线圈在宽度方向上的中轴线距离A面在宽度方向上的边缘的距离的最大值Hmax，满足下述条件：

Hmax≤1/2手机的最小宽度+lm最大值；

其中，lm表示手机中轴线沿车载无线充电装置中轴线向A面宽度方向上的边缘的移动距离，lm＝A+B-C；A是固定值，为发射子线圈长度dol的一半，此处的发射子线圈为图3中的Coil1或Coil2或Coil3，即A＝1/2dol；B是可变值，为接收线圈的边缘超出发射线圈边缘的距离，B的最大值为接收线圈宽度d’ow的三分之一，即Bmax＝1/3d’ow；C是固定值，为接收线圈宽度d’ow的一半，即C＝1/2d’ow，参见图3。

因此，手机的最大宽度≤A面的宽度≤手机的最小宽度+2·lm最大值；或手机的最大宽度≤A面的宽度＜手机的最小长度。

本实施例优选，dol＝53.2±0.5mm，d’ow＝30.25±0.25mm；则lm最大值＝A+Bmax–C＝1/2dol+1/3d’ow-1/2d’ow＝1/2·53.2+1/3·30.25-1/2·30.25＝21.56±0.25mm，即lm≤21.56±0.25mm。以最小宽度的无线充电手机计算，Hmax≤1/2最小手机宽度+lm最大值(21.56±0.25mm)。根据上文所述，A面的宽度≤2·Hmax，可得A面的宽度≤手机的最小宽度+2·lm最大值，即A面的宽度≤手机的最小宽度+(43.12±0.5mm)。因此，手机的最大宽度≤A面的宽度≤手机的最小宽度+(43.12±0.5mm)。

因此，手机的最大宽度≤A面的宽度≤手机的最小宽度+(43.12±0.5mm)；或手机的最大宽度≤A面的宽度＜手机的最小长度。

本实施例优选，A面在其长度方向上的尺寸满足：A面的长度≥手机的最大长度。所以，A面在长度方向上的距离的最小值Lmin需要≥手机的最大长度，参见图4。

在长度方向上，由于当充电线圈重合面积小于2/3时，充电效率就下降为0，因此接收线圈的面积≥2/3发射线圈的面积。根据这个限制条件，对A面在其长度方向上的尺寸进行进一步限制：

A面的长度≤2·Lcmax；

其中，Lcmax代表发射线圈在长度方向上的中轴线距离A面长度方向上的边缘的距离的最大值。

以最小手机长度计算，发射线圈在长度方向上的中轴线距离A面长度方向上的边缘的距离Lcmax，满足下述条件：

Lcmax≤l’m+1/2手机的最小长度；

其中，l’m代表发射线圈在长度方向上的中轴线距离A面长度方向上的边缘的距离的最大值，l’m＝D-A’；D是固定值，为发射线圈长度的一半，即形成三线圈结构的三个发射子线圈组合后长度方向上的总长度的一半，这三个发射子线圈为图3中的Coil1、Coil2和Coil3，因此，D＝1/2·(doo+dow)；A’为固定值，为接收线圈长度的一半，即A’＝1/2d'ol，参见图5。

因此，手机的最大长度≤A面的长度≤2·l’m+手机的最小长度。

本实施例优选，doo＝49.2±4mm，dow＝45.2±0.5mm，d’ow＝30.25±0.25mm。则D＝1/2·(doo+dow)＝1/2·(49.2±4mm)+1/2·(45.2±0.5mm)＝47.2±2mm；A’＝1/2d'ol＝1/2·(44.25±0.25mm)＝22.125±0.125m，所以l’m＝D-A’＝25.075±2mm。因此，Lmax≤(25.075±2mm)+1/2最小手机长度，则由A面的长度≤2·Lmax可得A面的长度≤(50.15mm±4mm)+手机的最小长度。

因此，手机的最大长度≤A面的长度≤(50.15mm±4mm)+手机的最小长度。

综上所述，A面的尺寸满足下述条件：

在宽度方向上：手机的最大宽度≤A面的宽度≤手机的最小宽度+2·lm最大值；或手机的最大宽度≤A面的宽度＜手机的最小长度。本实施例优选，手机的最大宽度≤A面的宽度≤手机的最小宽度+(43.12±0.5mm)；或手机的最大宽度≤A面的宽度＜手机的最小长度。

在长度方向上：手机的最大长度≤A面的长度≤2·l’m+手机的最小长度。本实施例优选，手机的最大长度≤A面的长度≤(50.15mm±4mm)+手机的最小长度。

本发明一实施例的车载无线充电装置还设有风道，该风道设于所述A面，风道的位置如图6所示。风道的位置、长度和宽度的尺寸大小，都需要有限制，否则会发生散热达不到预期效果或者漏风的情况。

风道在长度方向上越大对手机的散热效果越好，但要保证最小长度的手机在边缘处没有漏风。因此，需要限制风道长度的最大值HHmax＜手机的最大长度。风道在宽度方向上越大对手机的散热效果越好，但要保证最小宽度的手机在边缘处没有漏风，因此，风道宽度的最大值WWmax＜2D-Wmax，其中，D为手机的最小宽度，Wmax为A面的最大宽度。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明的车载无线充电装置提供的A面设计能够满足车载三线圈形式无线充电装置与待充电设备匹配，例如无线充电接收手机，打通了无线充电手机产品在车内自由放置下的充电匹配的技术通道。

2、本发明的无线充电装置提供的最优化风道设计方案，保证无线充电顺利进行。

3、本发明的无线充电装置提供的A面设计和风道设计均通用于各款个性化汽车的三线圈形式无线充电装置的A面结构设计要求。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。