对可充电设备进行无线充电的系统、车载系统及保持组件的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了对可充电设备进行无线充电的系统、车载系统及保持组件。该系统包括：充电器，包括靠近充电表面的至少一个发射线圈；以及可调保持组件，该保持组件被配置为充分接合可充电设备的周边的至少一部分以将可充电设备置于充电表面上。通过本实用新型的技术方案，能够在无线充电过程中保证可充电设备与充电器的对齐。
【专利说明】对可充电设备进行无线充电的系统、车载系统及保持组件
【技术领域】
[0001]本实用新型总的来说涉及无线充电系统，特别是涉及机动车上无线充电过程中宽范围设备的固定。
【背景技术】
[0002]诸如手机的便携式电池驱动的电子设备使用的可充电电池电量耗尽时必须充电。通常，电动或电子设备通过线缆连接物理连接至充电器。近来，无线充电设备(诸如感应充电器)可用于为电池充电，而在电子设备和充电设备之间没有任何的物理线缆连接。无线充电器通过使用电磁转换器生成电磁场，以将来自充电设备的电能传输到电池或管理电池充电的设备的接收器。
[0003]感应充电器通过使用感应线圈生成磁场，以将来自充电设备的电能传输到电池或管理电池充电的设备的接收器。已经提出将感应充电器用在机动车厢的多个位置，用来为便携式电池或电池驱动设备充电。通常，充电器靠近驾驶员和乘客，以方便地使用该设备。通常，电子设备在无线充电器上的无线充电效率取决于设备与充电器的对齐程度。然而，由于无线充电处于非静止的环境中(诸如移动的车辆)，所以设备可能严重地不对齐。充电过程中这样的不对齐可导致充电效率低下，从而引起过热，这对设备电池和/或正在充电的设备造成潜在的损害。此外，当电池变得过热时，大部分消费电子产品的电池充电控制电路将不允许充电并且设备会停止工作直到电池冷却。因此，需要提供一种灵活通用的系统，通过合适的方法保障无线充电设备的对齐，从而使由于不对齐引起的充电效率低下以及对设备电池和/或正在充电的设备的损害降到最低。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种对可充电设备进行无线充电的系统，其能够使得可充电设备和充电器在无线充电过程中保持对齐。
[0005]根据本实用新型的一个方面，提供了一种对可充电设备进行无线充电的系统。该系统包括充电器，其具有靠近充电表面的至少一个发射线圈。该系统还包括可调保持组件，其接合可充电设备周边的至少一部分，以将可充电设备定位在充电表面上。
[0006]优选地，可调保持组件还包括第一保持件、第二保持件以及允许第一保持件相对于第二保持件移动的可调机构。
[0007]优选地，第一保持件的移动引起第二保持件的同步移动。
[0008]优选地，可调保持组件还包括:至少一个包括可调枢轴结构的可调机构，可调机构允许用户锁紧保持组件内的至少一个销，至少一个销接合到保持组件内的至少一个齿或孔中。
[0009]优选地，可调保持组件在第一位置与可充电设备的周边的至少一部分接合，而在第二位置脱离与可充电设备的接合。
[0010]优选地，可调保持组件充分同时接合可充电设备的各个边角。[0011 ] 优选地，可调保持组件接合矩形设备的四个边角。
[0012]优选地，充分接合保持可充电设备的接收线圈在充电表面上处于特定方位。
[0013]优选地，该系统包括机动车内的托盘中设置的充电区域。
[0014]根据本实用新型的另一个方面，提供了 一种对可充电设备进行无线充电的车载系统。该车载系统包括充电器，其具有靠近充电表面的至少一个发射线圈。该车载系统还包括可调保持组件，其接合可充电设备周边的至少一部分，以将可充电设备定位在充电表面上，使得可充电设备的接收线圈可在充电表面上保持特定的定位。
[0015]优选地，可调保持组件还包括第一保持件、第二保持件以及允许第一保持件相对于第二保持件移动的可调机构。
[0016]优选地，第一保持件的移动引起第二保持件的同步移动。
[0017]优选地，可调保持组件还包括:至少一个包括可调枢轴结构的可调机构，可调机构允许用户锁紧保持组件内的至少一个销，至少一个销接合到保持组件内的至少一个齿或孔中。
[0018]优选地，可调保持组件在第一位置与可充电设备的周边的至少一部分接合，而在第二位置脱离与可充电设备的接合。
[0019]优选地，可调保持组件同时充分接合可充电设备的各个边角。
[0020]优选地，可调保持组件接合矩形设备的四个边角。
[0021]根据本实用新型的又一方面，提供了一种保持组件。该保持组件包括第一保持件和第二保持件，其被配置为充分接合可充电设备周边的至少一部分，以将可充电设备定位在靠近至少一个保持件的表面上。该保持组件还包括可调机构，其被配置为允许第一保持件相对于第二保持件移动以对设备进行定位。
[0022]通过本实用新型的技术方案，能够在无线充电过程中保证可充电设备与充电器的对齐。
[0023]通过研究下列的具体说明书、权利要求以及附图，本领域技术人员将会理解认同本实用新型这些以及其他的方面、目的和特征。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]附图中:
[0025]图1是根据一个实施例的在中央控制台托盘中的潜在充电区域使用无线充电器的机动车厢的立体图；
[0026]图2是托盘的俯视放大图，其进一步示出了便携式可充电设备靠近充电器的充电区域；
[0027]图3是根据一个实施例的无线充电系统的方框图；
[0028]图4是根据一个实施例的无线充电系统接收设备的立体图；
[0029]图5是根据一个实施例的充电系统可调保持组件的视图，其示出了保持件接合在侧梁的壳体腔内；
[0030]图6是充电系统的可调保持组件的分解图，其示出了其中的顶部和底部保持件、侧梁、凸轮锁枢轴、可释放销以及驱动齿轮；
[0031]图7是充电系统的可调保持组件的分解图，其示出了其中的顶部和底部保持件、侧梁、凸轮锁枢轴、可释放销以及驱动齿轮；
[0032]图8是可调保持组件的实施例的立体图，示出了用户可调节凸起的移动引起销从壳体的侧梁内的齿或孔中释放；
[0033]图9是一个销与壳体的侧梁内的齿或孔接合的视图；
[0034]图9A是销从齿或孔中释放的放大图；
[0035]图9B是销与齿接合的放大图；
[0036]图9C是销与孔接合的放大图；
[0037]图10是可调保持组件的实施例的立体图，示出了用户可调节凸起的移动引起柔性锁紧，使得销与壳体的侧梁内的齿或孔接合；
[0038]图1lA是充电设备的实施例的侧视图，示出了根据一个实施例的处于未锁紧位置的凸轮锁；
[0039]图1lB是充电设备的实施例立体图，示出了根据一个实施例的处于锁紧位置的凸轮锁；
[0040]图1lC是充电设备的实施例的侧视图，示出了处于锁紧位置的凸轮锁；
[0041]图1lD是充电设备的实施例的立体图，示出了处于未锁紧位置的凸轮锁和销；
[0042]图1lE是充电设备的实施例的立体图，示出了处于锁紧位置的凸轮锁和销；
[0043]图1lF是充电设备的实施例的立体图，示出了处于锁紧位置的凸轮锁和销；
[0044]图1lG是充电设备的实施例的立体图，示出了处于未锁紧位置的凸轮锁和销；
[0045]图1lH是凸轮锁楔块放大的细节视图；
[0046]图12A是调节用于保持大尺寸设备的边角的保持件508和509以保持设备和充电设备之间的对齐的示例；
[0047]图12B是调节用于保持中等尺寸设备的边角的保持件508和509以保持设备和充电设备之间的对齐的示例；
[0048]图12C是调节用于保持小尺寸设备的边角的保持件508和509以保持设备和充电设备之间的对齐的示例；
[0049]图13A是充电设备30与大尺寸手机25A接合且保持对齐的立体图；
[0050]图13B是充电设备30与中等尺寸手机25B接合且保持对齐的立体图；以及
[0051]图13C是充电设备30与小尺寸手机25C接合且保持对齐的立体图。
【具体实施方式】
[0052]根据需要，本实用新型的具体实施例公开于此。然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是本实用新型的实例，且可由各种替代形式实施。附图不一定针对具体设计，某些原理图可能被放大或者缩小来展示功能概述。因此，本文所公开的特定构造和功能细节不应认作限定，而仅仅作为教导本领域技术人员灵活使用本实用新型的代表性基础。
[0053]参照图1和图2，根据一个实施例，机动车辆10的内部充分示出具有使用无线充电系统30的车厢。车辆10通常包括座椅布置,包括前排驾驶员座椅14,驾驶员座椅14适合一个人就坐作为车辆10的车厢的使用者。车辆10还包括中央控制台18和侧门扶手21，储物箱22设置在前排座椅14和另一个前排乘客座椅(未不出)之间。中控台18、中控面板及仪表盘20、扶手21以及其他车辆配件均可装备有各种设备保持器，诸如托盘和储物箱，用于容纳一个或多个用于无线充电的设备。车辆10可进一步包括后排座椅以及被配置用于后排座椅区域无线充电的无线充电托盘和储物箱。
[0054]图2示出了包括无线充电系统30的中控台和充电托盘的一部分的放大图。在所示实施例中，充电区域24可位于车辆10的中控台18上，便携式可充电设备25可置于充电系统30的表面上。车辆10可装备一个或多个无线充电系统30，用来为一个或多个设备(包括一个或多个在电子设备内提供电能的可充电电池)无线充电。在本文示出和描述的实施例中，无线充电系统是感应充电系统。应当理解，根据其他实施例，其他形式的无线传输也可用于无线充电系统，诸如磁共振(弱耦合共振)以及电磁辐射。在一个实施例中，可在设置在中控台18或机动车厢其他区域中的一个或多个储存托盘或专用托盘中提供一个或多个无线充电系统30。根据一个实施例，无线充电系统30包括无线充电器26，诸如感应充电器。感应充电器通常包括一个或多个线圈，用于在充电区域24内生成通常为低频(低于500kHz)的电磁场(EMF)形式的电信号。在所示实施例中，充电区域24可由具有用来容纳设备的底壁和侧壁的托盘或储物箱形成，使得当设备置于充电区域24内时可利于电感耦合通过电磁场充电。根据另一个实施例，无线充电系统30可利用设置在在机动车仪表盘20中的一个或多个平板或托盘所提供的充电区域24。根据再一个的实施例，无线充电系统30可利用位于自车门延伸的扶手21内托盘中的设置有无线充电器26的充电区域24。在所有这些实施例中，无线充电系统30都具有充电区域24来容纳一个或多个诸如可充电电池或采用可充电电池的电动或电子设备25的设备，其可通过充电区域的电信号进行充电并且可被机动车10的车厢12内的驾驶员或其他乘客拿到。可以通过充电系统30充电的电子设备25的实例包括手机、平板电脑、相机、蓝牙耳机挂件、便携式收音机、照明设备以及音乐视频播放器。
[0055]无线充电系统30还包括可调保持组件，其由夹板508、509构成，被配置用于基本接合可充电设备周边的至少一部分，从而将可充电设备定位在托盘中的充电区域内。可调保持组件的夹板508、509调整为设备的尺寸并将设备定位在感应充电线圈的中心线上。
[0056]参照图3，无线充电系统30被进一步示出具有在一个实施例中示出为控制器40的控制电路，该控制器包括微处理器42和存储器44。控制器40可包括其它或额外的模拟和/或数字电路。控制器40可处理来自存储器的输入信息，并生成输出传送给具有感应线圈27的感应充电器26,以便无线传输电能为设备25中的一个或多个可充电电池充电。
[0057]图4是根据一个实施例的涉及设备接收线圈的无线充电系统30上的接收设备的充电部件的一种实现。在图4中，发射部分110可容纳在充电系统30中。发射部分110可包括一个或多个发射线圈(未示出)，发射线圈连接到插入标准外部电源的连接器。接收器130可容纳在可充电电子设备25中。发射部分110可为接收器130提供能量，使得接收器130为可充电电池提供能量，而且发射部分110可接收来自接收器130的额外控制信息，以基于控制信息适应特定的能量传送。
[0058]车辆充电系统30可包括一个或多个无线充电器，用于在充电区域24中生成电充电信号来为包括可充电电池的电子设备25充电。无线充电器可包括生成电磁场的充电器26。充电器可包括一个或多个位于充电区域24的底面下方或上方的感应线圈27，诸如用于在充电区域24中生成电磁场的垫。电磁场从感应线圈27进入充电区域24，目的是与便携式电子设备25中设置的一个或多个感应接收线圈120无线耦合，以传输电能到感应接收线圈120来为一个或多个可充电电池充电。结果，电磁场存在于充电区域24之内。
[0059]参照图5，示出了图2实施例中的充电系统以及可调保持组件的一个实施例。可调保持组件的内部被示出具有可释放销503、504、齿模或孔模502A、502B、驱动齿轮506、507、与第一和第二保持件508、509的第一和第二齿模604、605接合的左侧梁600、以及与第一和第二保持件508、509的第一和第二齿模604、605接合的右侧梁601。应当理解，壳体30可具有任何合适的形状和/或尺寸，且可包括任何合适数量的一般意义上的定位件。
[0060]在所示实施例中，壳体30可包括感应充电线圈或线圈阵列，其刚好位于支撑顶部和底部保持件508、509以及侧梁600、601 (即，可调保持部分)的表面区域505 (未示出)之下。包括一个或多个安装在表面区域505之下的充电线圈的充电线圈壳体(未示出)用于为设备25感应充电。表面505的充电线圈壳体可保持静止，而用户调整可调节保持组件的顶部和底部保持件508、509的位置以将可充电设备25周边的至少一部分保持在内部件上。
[0061]充电时固定可充电设备25的四角而不是它的侧面确保了保持件508、509的内表面606不会按压大多数设备侧面存在的按钮/开关。与设备25的四角接合可能够正确对准来实现对设备25进行最佳感应充电，且避免了在为了充电而对齐设备的过程中挤压到设备的按钮/开关或其他输入的风险。
[0062]图6、图7进一步示出了充电系统的壳体和可调保持组件，其示出每个保持件508、509都包括具有一对翼状凸出部603和602的顶部。应当理解，保持件508和509的形状可以是任何合适的形状。保持件508包括一对齿模604，其接合到侧梁600、601的壳体腔600A.600B中且可在其中移动。类似地，保持件509包括一对齿模605，其接合到侧梁600、601的壳体腔601A、601B中且可在其中移动。此外，第一齿轮506安装在侧梁600内，第二齿轮507安装在侧梁601内，使得每个齿轮都接合到在四个壳体腔内接合的齿模604和605之间。齿模604、605与侧梁600、601内的腔之间的接合以及齿轮506、507与齿模604、605之间的接合分别在保持件509、508的边缘的块602和603之间形成可移动楔块。倘若销503和504处于未锁闭的位置且凸轮512未锁定，用户可通过将手指或手放在其中一个件上并且沿着用户所希望的保持件移动方向(即，上或下)移动其手指或手来移动保持件508和509。当用户滑动保持件508时，安装在侧梁600和601上的齿轮506和507旋转。在腔600A和600B的引导下，保持件508侧面上的齿604经过旋转的齿轮上方。与齿604的运动同步地，齿605被腔60IA和60IB引导从齿轮506和507下方经过。因此，如果用户向上调节保持件508，保持件509也会被齿轮506和507驱动，同时向下等量调节。结果，保持件508和509彼此相向或背离移动。
[0063]壳体30和可调保持组件508、509可保持设备25的接收线圈的对齐，使得表面区域505上的发射线圈的线圈充电可达到最佳。这种最佳化可如上所述由用户手动调节保持件508和509来实现。用户可调节保持件，通过摆放设备使紧固件508和509的内表面以近似45度角相切于设备25的四个边角来适当定位设备，从而最小化不对齐。为了保持内表面606和与之接合的设备25的边角之间的牵引力，保持件508和509的内表面606可由任意适合的涂胶的可压缩材料制成。应当理解，会有其他合适的方式固定设备25的边角用来无线充电，例如提供靠近或位于保持件508和509内表面之上的角支撑垫/缓冲件和/或靠近或在保持件508和509的内表面上包括槽口 /切痕，以适当地接合设备25上可能存在的特定输入。[0064]此外，壳体30可包括凸轮锁枢轴512，用于一旦设备合适地对齐在充电设备中就牢牢地锁紧该设备。如图7所示，凸轮锁枢轴512可由两组螺丝拧到壳体30上。关于使用凸轮锁枢轴牢牢锁紧设备的特征将在下面参照图11A-11H进一步详细说明。
[0065]为了向上或向下调节第一和第二保持件508和509的位置以保持设备25的边角并因此保持设备25和表面区域505之间的对齐，用户首先需要如图8所示解锁可调保持组件。用户可通过将拇指和食指放到凸起500和501上并挤压凸起500和501向着中心枢轴512移动来实现解锁功能。如图9和9A所示，挤压动作引起弹簧510的压缩，进而将与弹簧510相邻且接触的销503、504从与侧梁600、601内的齿或孔模502A、502B的接合中释放。由于销503和504不再阻碍保持件的移动，所以这种释放允许用户沿着侧梁600和601的内腔自由地滑动保持件508和509。
[0066]如图10所示，一旦用户确定保持件已经被适当调整以近似45度的角相切地保持设备25的四个边角，用户可移动凸起远离凸轮枢轴，从而引起柔性锁紧，从而销接合到壳体侧梁内定位的齿或孔中。如图10所示，当用户的拇指和食指不再对凸起500和501挤压时，可以实现壳体30的这种柔性锁紧。当用户移去拇指和食指所施加的作用力时，将引起弹簧510恢复到未压缩状态。弹簧的这种解压缩将使得与弹簧510相邻且接触的销503和504被推回与齿或孔模502A和502B的接合。销503、504与齿或孔模502A、502B之间的接合提供了保持件的柔性锁紧，因为保持件的移动受到该接合的阻碍和限制。
[0067]图1lA-至IlH示出了凸轮枢轴以及操作枢轴以牢牢锁定设备在充电设备内的对齐的侧视图和立体图。图1lA是根据一个实施例的充电设备30的侧视图，示出了处于未锁紧位置的凸轮锁512。如上面图7所提到的，凸轮锁512可被通过两组螺丝拧到壳体30上的两个块固定。图1lB是充电设备30的立体图，示出了凸轮锁512处于锁紧位置。图1lC是充电设备30的侧视图，示出了凸轮锁512处于锁紧位置。如图11A-11C所示，凸轮枢轴可绕着枢轴点700通过旋转轴而被从锁紧位置调节到未锁紧位置，或是从未锁紧位置调节到锁紧位置。
[0068]图1ID和IlE示出了牢牢锁定设备到合适位置的过程。一旦用户松开凸起500和501且弹簧510移动凸起远离凸轮枢轴从而引起柔性锁紧，销就会接合到位于壳体侧梁内的齿或孔中(所图10所示)，之后用户可绕着枢轴点700沿着其旋转轴逆时针转动凸轮枢轴512(在图1lD中示出)，从而引起凸轮512之下的涂胶部分与充电表面505的摩擦增大。凸轮枢轴底部和涂胶表面505之间摩擦的增大防止夹板508轻易地移动，并且来自凸轮楔块512相同的力也会引起夹板508上的齿502A和502B更紧的配合，从而传递力到齿轮，使得充电设备内的设备牢牢锁定在对齐位置。
[0069]图1lF和IlG示出了解锁设备以调节充电垫使其适合地保持设备的边角的过程。为了从锁紧位置解锁设备，用户可绕着枢轴点700沿着旋转轴从图1lD所示的锁紧位置顺时针转动凸轮枢轴512，从而使凸轮枢轴减小在涂胶充电表面和齿轮上的摩擦。
[0070]图1lH是凸轮枢轴在锁紧和未锁紧位置的立体图。如上所述，用户可沿着枢轴点700转动枢轴，从而调节枢轴从一个位置到另一个位置。
[0071]图12A-12C示出用于保持不同尺寸设备的边角以保持设备和充电设备的对齐的保持件508和509的调整实例。例如，用户可调节保持件，以从图12A所示保持大尺寸设备的边角移动至图12B和12C所示保持中等尺寸和小尺寸的设备。[0072]图13A-13C是用于与不同尺寸手机接合和保持对齐的充电设备30的立体图。图12A和13A示出了用于为大尺寸手机25A无线充电的壳体30的立体图。图12B和13B是用于为中等尺寸手机25B无线充电的壳体30立体图。图12C和13C是用于为小尺寸手机25C无线充电的的壳体30的立体图。
[0073]应当理解，可对前述的结构进行各种变化和修改而不偏离本实用新型的理念，还应当理解，此理念将会被下列的权利要求所涵盖，除非这些权利要求没有明确地声明。
【权利要求】
1.一种对可充电设备进行无线充电的系统，其特征在于，包括: 充电器，包括靠近充电表面的至少一个发射线圈；以及 可调保持组件，接合所述可充电设备的周边的至少一部分以将所述可充电设备定位在所述充电表面上。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可调保持组件还包括第一保持件、第二保持件以及允许所述第一保持件相对于所述第二保持件移动的可调机构。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一保持件的移动引起所述第二保持件的同步移动。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述可调保持组件还包括: 至少一个包括可调枢轴结构的可调机构，所述可调机构被配置成允许用户锁紧所述保持组件内的至少一个销，其中所述至少一个销接合到所述保持组件内的至少一个齿或孔中。
5.根据权利要求2所述的系统，其 特征在于，所述可调保持组件在第一位置与所述可充电设备的周边的至少一部分接合，而在第二位置脱离与所述可充电设备的接合。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可调保持组件同时接合所述可充电设备的各个边角。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述可调保持组件接合矩形设备的四个边角。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接合保持所述可充电设备的接收线圈在所述充电表面上处于特定方位。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括机动车内的托盘中设置的充电区域。
10.一种对可充电设备进行无线充电的车载系统，其特征在于，包括: 充电器，包括靠近机动车中的充电表面的至少一个发射线圈；以及 可调保持组件，接合所述可充电设备的周边的至少一部分以将所述可充电设备定位在所述充电表面上，使得所述可充电设备的接收线圈在所述充电表面上保持特定方位。
11.根据权利要求10所述的车载系统，其特征在于，所述可调保持组件还包括第一保持件、第二保持件以及允许所述第一保持件相对于所述第二保持件移动的可调机构。
12.根据权利要求11所述的车载系统，其特征在于，所述第一保持件的移动引起所述第二保持件的同步移动。
13.根据权利要求11所述的车载系统，其特征在于，所述可调保持组件还包括: 至少一个包括可调枢轴结构的可调机构，所述可调机构允许用户锁紧所述保持组件内的至少一个销，其中所述至少一个销接合到所述保持组件内的至少一个齿或孔中。
14.根据权利要求11所述的车载系统，其特征在于，所述可调保持组件在第一位置与所述可充电设备的周边的至少一部分接合，而在第二位置脱离与所述可充电设备的接合。
15.根据权利要求10所述的车载系统，其特征在于，所述可调保持组件同时接合所述可充电设备的各个边角。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述可调保持组件接合矩形设备的四个边角。
17.一种保持组件，其特征在于，包括: 第一保持件和第二保持件，接合可充电设备的周边的至少一部分，从而将所述可充电设备定位在靠近至少一个保持件的表面上；以及 可调机构，允许所述 第一保持件相对于所述第二保持件移动以定位所述可充电设备。
【文档编号】H02J7/00GK203734330SQ201320840289
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2012年12月21日
【发明者】约翰·罗伯特·范·维梅尔施 申请人:福特环球技术公司